论文部分内容阅读
【摘要】 驾驶人注意力分散行为严重影响着交通安全。分析影响驾驶人注意力分散行为的主要因素,总结和比较当前驾驶人注意力分散检测及研究方法,提出驾驶人注意力分散行为研究现存问题,并指出应该根据实时驾驶环境和驾驶意图进行注意力分散行为检测的研究。
【关键词】 驾驶人;注意力分散;检测;发展
在导致道路交通事故的因素中,驾驶人因素所占比例最高,疲劳和注意力分散是主要的人为因素,其中,驾驶人注意力分散引起的道路交通事故占事故总量的25%~50%[1]。研究表明,如果能在交通事故发生前一秒钟对注意力分散状态中的驾驶人进行提醒,那么就可以避免90%的交通事故的发生[2]。因此,驾驶人注意力分散行为的实时检测对预防交通事故发生及减少经济损失具有非常重要的意义。
一、驾驶人注意力分散行为
(一)定义
目前尚无对驾驶人注意力分散行为的准确定义。国际标准化组织对注意力分散行为做了初步定义:注意力分散行为是一种类似无人驾驶的行为,会对驾驶绩效造成一定影响。
也有人将驾驶人注意力分散行为作如下定义:注意力分散行为是由于驾驶人注意力临时集中在物体、人或者与驾驶无关的事情上面,造成驾驶人注意力转移,从而降低了驾驶人的意识、决策和行为能力,导致近似碰撞或碰撞危险的增加。
Stutts和他的同事将注意力分散行为定义为:驾驶人在由车内或车外的事件、活动、物体或者人引起驾驶人注意力不能集中于驾驶任务,由此延迟驾驶人意识到安全驾驶所必要的信息。
(二)影响因素
驾驶人注意力分散行为的影响因素主要包括人、车、路、环境等因素。
1.驾驶人因素
驾驶人特性包括年龄、性别、驾驶技能、驾驶习惯、驾驶状态及次任务熟练程度等。例如,熟练驾驶人通过视觉系统获取的信息更充分、全面,并且可以更快地感知信息并做出判断,对车辆的操控也比非熟练驾驶人更加灵活和自如,行车的安全性和舒适性较高,因此,对注意力分散的行为警觉性高,应急措施得当[3]。
2.车辆因素
车辆因素主要包括车辆的动力性能、制动性能、操稳性能、通过性和平顺性等[4]。根据车辆性能的不同,驾驶人在驾驶过程中需要投入的注意力也不同,但目前研究表明,车辆因素的影响并不明显。
3.道路因素
道路分为公路和城市道路,公路又有高速公路、一级公路、二级公路、三级公路之分,城市道路有快速路、主干路、次干路和支路之别[5]。不同的道路,驾驶人采取的决策(包括档位选择、油门开度等)不同,对驾驶中的注意力需求也不一样,所以在驾驶人注意力分散行为的研究中,一般针对事先界定好的道路类型进行研究。
4.交通状况和环境特性
交通状况一般包括车辆密集程度、流量等;环境特性主要包括白天、夜晚以及天气状况等,不同的交通状况及环境特性对注意力要求不同,由于环境特性较难控制和把握,但目前主要以交通状况作为控制变量对驾驶人注意力进行相关研究。
二、注意力分散行为的测试
注意力分散测试方法一般有两种:监测驾驶人的生理指标和检测由于驾驶人操作而导致的车辆性能方面的变化。
(一)生理指标检测方法
根据生理指标检测注意力分散行为的方法应用较为广泛。在这些方法中主要是基于驾驶人的视觉相关信息,包括眼动测量法、视觉遮挡测量法和外周视觉检测任务测量法。
(二)基于驾驶人操作的注意力分散监测方法
基于驾驶人操作的注意力分散监测方法,是通过对保持车辆在道路上横向位置、车速控制和保持、跟车距离控制、可通过的间隙、驾驶人工作负荷以及对其他安全驾驶行为的注意等驾驶人的操作表现来判断驾驶人是否处于注意力分散状态的一种测试方法。
三、驾驶人注意力分散行为研究趋势分析
(一)研究现存问题
1.对驾驶相关区域的定义
一些对于注意力分散行为的检测研究中,尤其是基于眼动数据的检测方法,会定义驾驶相关区域的概念,目前常采用Christer Ahlstrom等人的定义,即以驾驶人为起点90°的视锥,去掉向下大于22.5°的区域,和前挡风玻璃的交叉区域为边界,如图1所示。这种定义会造成无法根据车辆行驶状况实时的调整驾驶相关区域的问题。
2.检测精度
对于驾驶人注意力分散行为的检测尚不够精确,以眼动法为例,目前只是基于驾驶人眼部和头部的数据,而并没有考虑到可能会反应驾驶人实时驾驶状况的驾驶人的其他动作,包括手的运动方向、脚部的动作等,通过这些动作可以发现驾驶人的驾驶意图,比如转弯、制动等,此时,之前的注意力检测方法可能是不适用的。
3.试验对象不充足
现行大多数基于试验的注意力分散行为检测研究,普遍存在试验对象不足的情况,这样获得的数据及基于此数据的分析虽然符合预想的方向,但不够准确,一些影响驾驶人注意力分散行为的因素会被忽略掉。
(二)研究趋势分析
1.驾驶相关区域的动态调整
不同的行驶状况如道路线形,交通状况拥堵或畅通等,驾驶相关的区域是不一样的,所以,以后的研究中应该致力于研究出一种可进行动态调整的驾驶相关区域,来增加注意力分散行为的监控精度。
2.基于驾驶人意图的注意力分散检测
注意力检测的实时性是核心问题,不同的驾驶意图需要不同的注意力分散行为的评价标准,在以后的研究中如何将驾驶人的意图考虑在内是该领域研究人员所要面对的问题。
四、结语
人们对驾驶人注意力分散行为对交通安全的影响的认识逐渐提高,该领域的研究也在不断开展,本文在综述现有的注意力分散行为影响因素和检测方法的过程中,总结出关于注意力分散研究过程中存在的问题,并对今后的发展趋势做了相关预测和分析。
参考文献
[1] 王武宏,孙逢春等.道路交通系统中驾驶行为理论与方法[M].北京:科学出版社,2001.
[2] 孙海燕.基于双目视觉的驾驶人注意力分散监测方法研究[D].吉林:吉林大学,2012.
[3] 霍克.城市道路驾驶员车道变换行为及注视转移特性研究[D].西安:长安大学,2010.
[4] 余志生.汽车理论[M]北京:机械工业出版社.2009.
[5] 王炜.交通工程学[M]南京:东南大学出版社.2011.
【关键词】 驾驶人;注意力分散;检测;发展
在导致道路交通事故的因素中,驾驶人因素所占比例最高,疲劳和注意力分散是主要的人为因素,其中,驾驶人注意力分散引起的道路交通事故占事故总量的25%~50%[1]。研究表明,如果能在交通事故发生前一秒钟对注意力分散状态中的驾驶人进行提醒,那么就可以避免90%的交通事故的发生[2]。因此,驾驶人注意力分散行为的实时检测对预防交通事故发生及减少经济损失具有非常重要的意义。
一、驾驶人注意力分散行为
(一)定义
目前尚无对驾驶人注意力分散行为的准确定义。国际标准化组织对注意力分散行为做了初步定义:注意力分散行为是一种类似无人驾驶的行为,会对驾驶绩效造成一定影响。
也有人将驾驶人注意力分散行为作如下定义:注意力分散行为是由于驾驶人注意力临时集中在物体、人或者与驾驶无关的事情上面,造成驾驶人注意力转移,从而降低了驾驶人的意识、决策和行为能力,导致近似碰撞或碰撞危险的增加。
Stutts和他的同事将注意力分散行为定义为:驾驶人在由车内或车外的事件、活动、物体或者人引起驾驶人注意力不能集中于驾驶任务,由此延迟驾驶人意识到安全驾驶所必要的信息。
(二)影响因素
驾驶人注意力分散行为的影响因素主要包括人、车、路、环境等因素。
1.驾驶人因素
驾驶人特性包括年龄、性别、驾驶技能、驾驶习惯、驾驶状态及次任务熟练程度等。例如,熟练驾驶人通过视觉系统获取的信息更充分、全面,并且可以更快地感知信息并做出判断,对车辆的操控也比非熟练驾驶人更加灵活和自如,行车的安全性和舒适性较高,因此,对注意力分散的行为警觉性高,应急措施得当[3]。
2.车辆因素
车辆因素主要包括车辆的动力性能、制动性能、操稳性能、通过性和平顺性等[4]。根据车辆性能的不同,驾驶人在驾驶过程中需要投入的注意力也不同,但目前研究表明,车辆因素的影响并不明显。
3.道路因素
道路分为公路和城市道路,公路又有高速公路、一级公路、二级公路、三级公路之分,城市道路有快速路、主干路、次干路和支路之别[5]。不同的道路,驾驶人采取的决策(包括档位选择、油门开度等)不同,对驾驶中的注意力需求也不一样,所以在驾驶人注意力分散行为的研究中,一般针对事先界定好的道路类型进行研究。
4.交通状况和环境特性
交通状况一般包括车辆密集程度、流量等;环境特性主要包括白天、夜晚以及天气状况等,不同的交通状况及环境特性对注意力要求不同,由于环境特性较难控制和把握,但目前主要以交通状况作为控制变量对驾驶人注意力进行相关研究。
二、注意力分散行为的测试
注意力分散测试方法一般有两种:监测驾驶人的生理指标和检测由于驾驶人操作而导致的车辆性能方面的变化。
(一)生理指标检测方法
根据生理指标检测注意力分散行为的方法应用较为广泛。在这些方法中主要是基于驾驶人的视觉相关信息,包括眼动测量法、视觉遮挡测量法和外周视觉检测任务测量法。
(二)基于驾驶人操作的注意力分散监测方法
基于驾驶人操作的注意力分散监测方法,是通过对保持车辆在道路上横向位置、车速控制和保持、跟车距离控制、可通过的间隙、驾驶人工作负荷以及对其他安全驾驶行为的注意等驾驶人的操作表现来判断驾驶人是否处于注意力分散状态的一种测试方法。
三、驾驶人注意力分散行为研究趋势分析
(一)研究现存问题
1.对驾驶相关区域的定义
一些对于注意力分散行为的检测研究中,尤其是基于眼动数据的检测方法,会定义驾驶相关区域的概念,目前常采用Christer Ahlstrom等人的定义,即以驾驶人为起点90°的视锥,去掉向下大于22.5°的区域,和前挡风玻璃的交叉区域为边界,如图1所示。这种定义会造成无法根据车辆行驶状况实时的调整驾驶相关区域的问题。
2.检测精度
对于驾驶人注意力分散行为的检测尚不够精确,以眼动法为例,目前只是基于驾驶人眼部和头部的数据,而并没有考虑到可能会反应驾驶人实时驾驶状况的驾驶人的其他动作,包括手的运动方向、脚部的动作等,通过这些动作可以发现驾驶人的驾驶意图,比如转弯、制动等,此时,之前的注意力检测方法可能是不适用的。
3.试验对象不充足
现行大多数基于试验的注意力分散行为检测研究,普遍存在试验对象不足的情况,这样获得的数据及基于此数据的分析虽然符合预想的方向,但不够准确,一些影响驾驶人注意力分散行为的因素会被忽略掉。
(二)研究趋势分析
1.驾驶相关区域的动态调整
不同的行驶状况如道路线形,交通状况拥堵或畅通等,驾驶相关的区域是不一样的,所以,以后的研究中应该致力于研究出一种可进行动态调整的驾驶相关区域,来增加注意力分散行为的监控精度。
2.基于驾驶人意图的注意力分散检测
注意力检测的实时性是核心问题,不同的驾驶意图需要不同的注意力分散行为的评价标准,在以后的研究中如何将驾驶人的意图考虑在内是该领域研究人员所要面对的问题。
四、结语
人们对驾驶人注意力分散行为对交通安全的影响的认识逐渐提高,该领域的研究也在不断开展,本文在综述现有的注意力分散行为影响因素和检测方法的过程中,总结出关于注意力分散研究过程中存在的问题,并对今后的发展趋势做了相关预测和分析。
参考文献
[1] 王武宏,孙逢春等.道路交通系统中驾驶行为理论与方法[M].北京:科学出版社,2001.
[2] 孙海燕.基于双目视觉的驾驶人注意力分散监测方法研究[D].吉林:吉林大学,2012.
[3] 霍克.城市道路驾驶员车道变换行为及注视转移特性研究[D].西安:长安大学,2010.
[4] 余志生.汽车理论[M]北京:机械工业出版社.2009.
[5] 王炜.交通工程学[M]南京:东南大学出版社.2011.