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汽车乘员晕动症的晕动度建模与客观评价方法研究

汽车乘员晕动症的晕动度建模与客观评价方法研究

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作者：金励辛吉林大学

学位级别：硕士

汽车乘员晕动症问题由来已久。随着车辆智能化研究的深入与自动驾驶出行服务的推广,乘坐舒适性成为乘员对自动驾驶车辆的主要需求之一,其中车辆晕动症对乘坐舒适性影响最大。因此,在实际工况下准确预测与评估乘员晕动水平,对优化车辆运... 详细信息

汽车乘员晕动症问题由来已久。随着车辆智能化研究的深入与自动驾驶出行服务的推广,乘坐舒适性成为乘员对自动驾驶车辆的主要需求之一,其中车辆晕动症对乘坐舒适性影响最大。因此,在实际工况下准确预测与评估乘员晕动水平,对优化车辆运动状态,主动减缓乘员晕动症状具有重要意义。据此,本文以准确估计与评价汽车乘员晕动水平为目标,从车辆运动的角度出发,提出针对汽车乘员晕动症的晕动度模型,通过车辆运动状态评估当前行驶路径与驾驶行为对乘员晕动的刺激程度,以优化车辆后续运动,减缓乘员晕动。同时,在晕动症主观评价方法的基础上,通过晕动实验对晕动症客观评价方法展开研究,以由乘员生理状态表征其晕动水平。其具体研究内容如下:首先,剖析汽车乘员晕动症发生机理是准确评估乘员晕动症晕动度的基础。本文从人体前庭系统的角度出发,定性分析人体晕动症发生机理,并在感觉冲突理论与主观垂直冲突理论的基础上,从车辆运动的角度出发,分析汽车乘员晕动症发生诱因。其次,本文基于人体前庭器官的动力学特性,在经典控制理论与卡尔曼滤波方法的帮助下量化人体晕动症的晕动度计算模型。从人体运动感知的角度出发,建立由车辆簧载质量、乘员上半身与乘员头部三环节组成的线性链结构,通过牛顿-欧拉动力学推导方法实现车辆运动状态与乘员头部运动状态之间的转换。两者相结合便构建出汽车乘员晕动症的晕动度模型,该模型可以根据车辆运动状态对乘员晕动水平进行预测。然后,本文基于易引发乘员晕动的车辆运动特性,提取易对乘员晕动造成刺激的行驶工况特征,并据此建立仿真测试工况,验证模型预测不同行驶路径诱发乘员不同晕动水平的有效性。通过人在环实车实验,记录车辆与被试头部运动状态,采用主观评价方法评估被试晕动状态,并将主观评价测量结果作为标度,对模型参数进行优化,使模型预测结果的准确性明显提升。仿真与实验结果表明,本文提出的汽车乘员晕动症晕动度模型能够有效预测乘员晕动水平。最后,本文基于人体出现晕动症状时生理特征的变化特性,分析晕动症客观评价方法的发展与应用现状,并据此在实车实验中引入客观评价方法,与主观评价方法共同评估被试晕动状态,探究生理特征表征晕动状态的有效性。分析结果表明,本文开展的实验研究中被试心电信号和皮肤电信号均与晕动水平之间存在显著相关性。

关键词：自动驾驶乘员晕动症感觉冲突晕动度模型客观评价方法

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