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跟驰环境下考虑道路交通环境复杂度的次任务承载能力研究

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跟驰环境下考虑道路交通环境复杂度的次任务承载能力研究

作者：陈宜欣吉林大学

学位级别：硕士

道路交通环境的复杂程度会对驾驶人的驾驶行为产生影响,驾驶人在人—车—路—环境所构成的道路交通系统中是非常重要的部分,驾驶人在操作人机交互界面及智能手机等设备时分心是导致驾驶人产生失误的一个重要原因。为研究跟驰环境下道路... 详细信息

道路交通环境的复杂程度会对驾驶人的驾驶行为产生影响,驾驶人在人—车—路—环境所构成的道路交通系统中是非常重要的部分,驾驶人在操作人机交互界面及智能手机等设备时分心是导致驾驶人产生失误的一个重要原因。为研究跟驰环境下道路交通环境复杂度对驾驶人次任务承载能力的影响,首先分析并提取了跟驰场景影响驾驶人次任务承载能力的交通影响因素。采集了道路交通环境的视频信息及驾驶模拟信息。通过YOLOv5目标识别技术对道路交通环境进行了识别,根据框选对象图框的特征颜色,通过RGB图像处理方法对特征目标进行了提取。基于主成分分析法对道路交通环境各个元素进行了重要度计算。构建了跟驰环境下道路交通环境复杂度量化模型。模型考虑车速、车距、加速度等因素变化以及其他道路交通环境因素的变化。通过结果分析可知非稳定跟驰情况下道路交通环境变化对驾驶人影响程度较大,驾驶人操作驾驶次任务存在较大安全隐患,安全起见,分析稳定跟驰情况下的驾驶人次任务承载能力。选择点击中控界面图标作为驾驶次任务,通过分析跟驰状态下驾驶人的次任务执行过程,选择车速、车距作为体现复杂度对次任务承载能力影响的因素,并基于认知心理学理论与人机交互原则,将对于单次扫视时间平均值、扫视次数和总扫视时间为安全约束。最后基于驾驶模拟器进行了城市道路稳定跟驰环境下的驾驶模拟试验,利用眼动仪获取被试者的扫视行为,评价次任务的执行情况。研究结果表明:驾驶人对次任务的总扫视时间和扫视次数与车速和次任务的复杂度呈正相关,与车辆间距呈负相关,其中,总扫视时间和扫视次数与车速的关系可采用指数函数表达,与车距的关系可采用对数函数表达,与图标总数的关系可采用线性函数表达。当外界动态复杂度变大(车速增加或车距减少)时,驾驶人对次任务的平均单次扫视时间会呈现下降趋势,当次任务的复杂程度变大(中控图标总数增加)时,驾驶人的平均单次扫视时间会呈现上升趋势,表明当外界动态复杂度变大时,驾驶人会主动提高对驾驶主任务的注意力分配比例,但是过于复杂的次任务会对这种机制产生阻碍作用,造成驾驶人次任务承载能力超过安全阈值,容易引发交通事故。基于此构建了车距、车速及表征次任务承载能力的人机界面图标数关系模型,最终获取了保障行车安全的前提下不同车距、车速条件下人机交互界面的图标数目上限,为自适应人机交互系统设计提供了理论依据。

关键词：道路交通安全道路交通环境复杂度跟驰承载能力 YOLOv5 自适应人机交互

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快速路入口区域车辆跟驰行为研究

科学技术与工程 2023年第34期23卷 14791-14796页

作者：葛婷华凯宗奕净胡俊艳周源苏州科技大学土木工程学院苏州215011 上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司上海200092

快速路入口区域车辆跟驰行为及安全间距会受到汇入车辆影响。为了探索快速路入口区域车辆的跟驰行为,利用无人机在200 m高空对快速路入口区域进行高空悬停定点拍摄,并利用Tracker软件提取了车辆速度、车辆横纵坐标、加速度等参数。采用... 详细信息

快速路入口区域车辆跟驰行为及安全间距会受到汇入车辆影响。为了探索快速路入口区域车辆的跟驰行为,利用无人机在200 m高空对快速路入口区域进行高空悬停定点拍摄,并利用Tracker软件提取了车辆速度、车辆横纵坐标、加速度等参数。采用跟驰距离、相对跟驰速度绝对值及跟驰片段长度指标对快速路入口区域车辆的跟驰行为进行判断,确定了快速路入口区域跟驰行为判定准则。在此基础上,对交通流变化、车道分布、入口形式对跟驰行为的影响进行对比分析。研究发现:快速路入口区域车辆跟驰距离均值为26 m,车辆跟驰距离集中分布在15~28 m;相对跟驰速度绝对值均值为0.75 m/s,且90%车辆相对速度绝对值小于1 m/s;车辆跟驰距离和后车跟驰速度随交通流增加逐渐减小;快速路最内侧车道车辆跟驰距离和跟驰速度大于中间车道;直接式入口的主线车辆跟驰距离和跟驰速度大于平行式入口。本文研究成果可为快速路入口区域跟驰行为参数标定及管控提供参考依据。

关键词：快速路入口跟驰跟驰距离跟驰速度

网联跟驰环境下车辆抬头显示信息呈现策略研究

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网联跟驰环境下车辆抬头显示信息呈现策略研究

作者：张耀胤吉林大学

学位级别：硕士

随着车载技术的不断发展,汽车人机交互方式以及交互内容正在发生革命性的变化。目前,车载人机交互内容正从单一的车辆状态信息逐渐进化为包括车辆状态、辅助驾驶和娱乐等复杂信息,抬头显示(HUD,Head up Display)技术也逐步应用到家用汽... 详细信息

随着车载技术的不断发展,汽车人机交互方式以及交互内容正在发生革命性的变化。目前,车载人机交互内容正从单一的车辆状态信息逐渐进化为包括车辆状态、辅助驾驶和娱乐等复杂信息,抬头显示(HUD,Head up Display)技术也逐步应用到家用汽车。各大汽车生产厂商为了追求驾驶辅助功能的提升及视觉上的效果,不断地丰富HUD显示功能。在复杂道路环境中驾驶人不仅需要处理外部复杂的交通环境,还需理解HUD信息的表征含义,这导致驾驶人脑负荷急剧增加,使得驾驶人对于驾驶环境的变化较难及时做出正确的反应,极易引发交通事故。本文将视觉注意分配作为约束,对考虑动态道路环境复杂度的车载ARHUD自适应策略进行研究。首先,本文建立跟驰动态道路环境复杂度量化模型。基于跟驰行为谱选定修正碰撞裕度倒数、横向摆动系数、速度不稳定系数3种复杂度量化指标,初步建立模型。在驾驶模拟器上搭建不同复杂程度的跟驰场景并安排被试人员执行跟驰驾驶任务,采集前车位置、前车车速、自车位置和自车车速等驾驶数据。计算复杂度量化指标具体数值并使用熵权法确定指标权重,建立跟驰动态道路环境复杂度量化模型。采用NASA-TLX量表对驾驶人驾驶负荷进行量化,用以验证模型的准确性。结果表明模型量化结果与驾驶人驾驶负荷呈显著相关,证明了模型构建的有效性。其次,建立HUD界面复杂度量化模型。根据眼动追踪模型分析驾驶人识认HUD信息的眼动过程并选择扫描路径时间和平均凝视时间作为眼动模型指标,根据眼动指标分析了HUD界面复杂度影响因素。统计现有HUD显示信息以及分析网联环境下的超视距信息,在驾驶模拟器上进行HUD仿真,采集被试人员对不同HUD界面识认时的眼动行为,分析眼动指标随影响因素变化的规律并建立二者的关系模型。以眼动时间代表HUD界面复杂度,建立HUD界面复杂度量化模型,实现对单一元素以及多个元素的HUD界面复度量化。最后,制定跟驰自适应HUD显示策略。利用TICC算法对获取的驾驶数据进行分割聚类,划分驾驶场景,并对各场景进行驾驶状态和动态道路环境复杂度等级分析。根据各场景的特点设计对应HUD界面显示内容,确定HUD信息重要度排序以及HUD界面复杂度限制值,在保证满足不同场景所需驾驶信息的同时控制各场景车内信息与车外环境的总复杂度。根据显示策略建立跟驰自适应HUD显示系统,通过模糊综合评价法对该系统进行评价,验证了系统的可用性,为车辆人机交互自适应策略研究提供了理论依据。

关键词：道路交通安全动态道路环境复杂度跟驰 HUD界面复杂度 HUD自适应策略

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基于多类跟驰行为的车头时距混合分布模型

浙江大学学报（工学版） 2015年第7期49卷 1288-1294页

作者：王福建戴美伟孙凌涛金盛浙江大学建筑工程学院浙江杭州310058

基于实际的驾驶行为特性,将驾驶员的驾驶状态分为强跟驰、弱跟驰和自由流3种状态,建立能够描述这3种状态的车头时距三元混合分布模型.利用北京快速路实测数据,通过最大期望(EM)算法标定了三元混合分布模型中的参数,对3种不同驾驶行为数... 详细信息

基于实际的驾驶行为特性,将驾驶员的驾驶状态分为强跟驰、弱跟驰和自由流3种状态,建立能够描述这3种状态的车头时距三元混合分布模型.利用北京快速路实测数据,通过最大期望(EM)算法标定了三元混合分布模型中的参数,对3种不同驾驶行为数据进行分析.通过研究对比各个车头时距分布模型的拟合精度,结果表明,提出的车头时距混合模型的拟合结果优于威布尔分布以及对数正态分布模型.

关键词：交通流分布模型最大期望算法车头时距跟驰

基于最小安全间距的应急交通疏散车辆跟驰模型

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北京工业大学学报 2007年第10期33卷 1070-1074页

作者：胡红刘小明杨孝宽北京工业大学北京市交通工程重点实验室北京100022

本研究通过对突发事件情况下驾驶员心理与行为特性问卷调查,得到驾驶员在非常态交通环境下的行为差异和经验判断比率分布,对Gipps跟驰模型进行了改进,提出了基于最小安全跟车间距的应急疏散车辆跟驰模型.与正常交通条件下建立的跟驰模... 详细信息

本研究通过对突发事件情况下驾驶员心理与行为特性问卷调查,得到驾驶员在非常态交通环境下的行为差异和经验判断比率分布,对Gipps跟驰模型进行了改进,提出了基于最小安全跟车间距的应急疏散车辆跟驰模型.与正常交通条件下建立的跟驰模型相比,将驾驶员对突发事件的心理行为反应纳入建模过程,能更准确地反映应急疏散的交通流特征和疏散交通实际情况.

关键词：应急疏散跟驰模型

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车辆跟驰模型的发展综述

山东理工大学学报（自然科学版） 2022年第5期36卷 75-80页

作者：王道意宇仁德闫兴奎胡婧晖朱燕华崔淑艳山东理工大学交通与车辆工程学院山东淄博255049

对车辆跟驰理论进行概述,分析车辆在非自由状态行驶下的跟驰特性。跟驰模型在近70年的发展历程中,吸引了交通工程学、统计物理学、心理学等不同领域的专家参与研究,建模时考虑因素由单一到多元、由简单到复杂,随着模型的不断发展,逐渐... 详细信息

对车辆跟驰理论进行概述,分析车辆在非自由状态行驶下的跟驰特性。跟驰模型在近70年的发展历程中,吸引了交通工程学、统计物理学、心理学等不同领域的专家参与研究,建模时考虑因素由单一到多元、由简单到复杂,随着模型的不断发展,逐渐贴合于实际交通状况;分析了刺激-反应类模型、安全距离Gipps模型、优化速度FVD模型、元胞自动机模型,重点剖析了四类模型的建模思路和改进过程,对经典跟驰模型进行总结对比;展望了跟驰模型未来发展的趋势,指出在无人驾驶和智能网联的大环境下,基于机器学习的安全跟驰状态辨识方法研究、基于机器学习的跟驰特性研究及基于多元信息融合的跟驰模型构建等将是未来的发展方向。

关键词：跟驰模型交通工程跟驰建模

基于长短期记忆神经网络与注意力机制的智能汽车分车型跟驰模型

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汽车工程学报 2023年第6期13卷 821-831页

作者：柏海舰孙婷丁恒王昌胜陈星宇过晨晨李亚合肥工业大学汽车与交通工程学院合肥230009

考虑到跟驰车流中前车车型对智能汽车跟车行为的影响,采用长短期记忆(Long Short Term Memory,LSTM)神经网络,基于NGSIM数据集,通过One-Hot方法编码车型特征,并引入注意力机制(Attention Mechanism)生成输入特征的注意力权重,训练并建... 详细信息

考虑到跟驰车流中前车车型对智能汽车跟车行为的影响,采用长短期记忆(Long Short Term Memory,LSTM)神经网络,基于NGSIM数据集,通过One-Hot方法编码车型特征,并引入注意力机制(Attention Mechanism)生成输入特征的注意力权重,训练并建立了一种可根据前车车型产生不同跟驰行为的智能车辆跟驰模型(Identifiable Vehicle Type Car-Following Model,IVT-CF)。在不同前车车型的跟车场景中仿真发现,IVT-CF模型仿真车辆的速度和位移的均方误差(Mean Square Error,MSE)比不分车型的LSTM模型分别降低了23.8%、31.7%,比IDM模型分别降低了15.8%、18.7%,仿真精度更高。在混入大型车辆的车队跟驰场景仿真中发现,交通流速度和车头间距的收敛时间为92 s,该模型能较快收敛,具有较好的稳定性和抗干扰能力。

关键词：驾驶行为跟驰注意力机制长短期记忆神经网络车型智能汽车

基于交互式并行驾驶模拟实验的跟驰状态汽车驾驶倾向性动态辨识模型验证方法

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数学的实践与认识 2012年第1期24卷 141-149页

作者：王晓原张敬磊张元元山东理工大学交通与车辆工程学院智能交通研究所山东淄博255091

驾驶倾向性的实时识别是实现汽车辅助驾驶尤其是主动安全预警系统智能化的关键理论和技术.通过交互式并行模拟驾驶实验获取跟驰状态下各倾向性类型的行车数据对建立的驾驶员倾向性的动态辨识模型进行验证,并将验证结果与心理问卷测试的... 详细信息

驾驶倾向性的实时识别是实现汽车辅助驾驶尤其是主动安全预警系统智能化的关键理论和技术.通过交互式并行模拟驾驶实验获取跟驰状态下各倾向性类型的行车数据对建立的驾驶员倾向性的动态辨识模型进行验证,并将验证结果与心理问卷测试的结果相对比.结果表明所建辨识模型可行,能够实现对跟驰状态下驾驶员倾向性类型的实时识别,为个性化汽车主动安全系统的实现提供理论基础.

关键词：交通安全汽车辅助驾驶跟驰驾驶倾向性辨识模拟验证

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跟驰状态下驾驶人安全可靠度模型

公路 2014年第8期59卷 70-74页

作者：侯明哲罗阳明佟禹华杰工程咨询有限公司北京市100029 广西桂东高速公路有限公司南宁市530021 重庆交通大学重庆市400074

驾驶人失误是造成追尾事故的主要原因,因此有必要对跟驰状态下驾驶人的安全可靠度进行研究。只有解决"定量描述驾驶人在特定交通环境(如跟驰环境)下行为的可靠度,同时又可避免单一的失误率定值描述"这一关键科学问题,可靠度理论才能在... 详细信息

驾驶人失误是造成追尾事故的主要原因,因此有必要对跟驰状态下驾驶人的安全可靠度进行研究。只有解决"定量描述驾驶人在特定交通环境(如跟驰环境)下行为的可靠度,同时又可避免单一的失误率定值描述"这一关键科学问题,可靠度理论才能在交通安全运营控制管理方面发展应用。文中选取影响驾驶安全的主要因素,如驾驶人视觉特性、反应特性、动态速度距离估计和注意力品质等,来衡量和评价驾驶人的安全可靠性,通过驾驶试验及数据分析,确定驾驶人特性指标可靠性标准阈值及可靠性概率,最终建立了跟驰状态下驾驶人安全可靠度的计算模型。

关键词：可靠度驾驶行为交通安全驾驶模拟跟驰