原文传递
人机共驾下驾驶活跃度识别与共驾策略研究
| 论文题名： | 人机共驾下驾驶活跃度识别与共驾策略研究 |
| 关键词： | 智能汽车;人机共驾;驾驶活跃度;驾驶状态识别;权限分配;心流理论 |
| 摘要： | 由驾驶员与自动系统共享车辆控制权的人机共驾是智能汽车未来发展的重要趋势，而人机权限的动态调节与分配机制是其中的关键问题之一。一方面，随着驾驶座舱智能化与驾驶场景多元化，人机共驾下的驾驶员状态受到“人-车-路”交互关系的多方面影响，需要对其进行综合的量化分析；另一方面，为提高车辆行驶表现与驾驶员体验，如何依据动态变化的驾驶员状态提供适时的自动辅助，也值得进一步探讨。在人机共驾系统框架、控制交互策略以及驾驶员特征辨识等领域的理论基础上，提出一种基于驾驶员活跃度识别的U形人机共驾权限分配策略。具体的研究内容和方法如下： （一）驾驶活跃度概念提出与参数建模。为综合表征驾驶员状态、获得人机权限分配的量化依据，通过对驾驶员认知理论与人因工程学特性的分析，提出以驾驶员注意力分配、感知情景压力为影响因素的驾驶活跃度模型；设计大曲率弯道下的驾驶行为实验，对实验任务梯度下的转向操控数据进行特征提取与主成分分析建模，结果表明模型参数符合理论假设；提取行驶表现指标并利用最小二乘法拟合行驶表现-驾驶活跃度曲线，验证了其U形变化规律。 （二）基于驾驶状态监测的驾驶活跃度识别。针对驾驶活跃度模型依赖控制器数据输入、难以应用于人机共驾系统的问题，建立驾驶员状态与驾驶活跃度的直接映射关系：选取眼动、环境场作为驾驶状态监测方法，确定注视时间、扫视频率、感知压力度等量化指标；分别设计驾驶员分心、压力的典型场景及相应的实验任务，进行交叉变量的驾驶实验，并按时间窗口计算驾驶状态指标与驾驶活跃度数值；利用人工神经网络，建立了二者间的识别模型，并通过人机共驾系统下的对比试验，验证了该模型的有效性与通用性。 （三）U形共驾策略设计与原型测试。为探索合理的人机权限分配机理，引入心流理论对人机共驾下的驾驶行为机理进行分析，并基于驾驶活跃度识别模型，提出了一种U形动态权限分配策略；利用Prescan/Simulink联合仿真对其系统原型进行模拟，通过客观行驶指标与主观量表相结合的方法评价了其人机协作程度、行驶稳定性、舒适性及主观驾驶体验等特性；基于U形共驾策略在各驾驶活跃度场景下的人机交互特点，设计了增强驾驶员信任度的人机界面应用方案。 通过对驾驶人活跃度、驾驶状态监测识别及人机共驾策略的参数建模与实验研究，论文提出了一种基于驾驶员综合状态实时监测的动态人机权限分配机制，能够针对不同的驾驶场景提供相应的驾驶辅助，具有较高的灵活性与人性化程度，为共驾系统下的人机协作提供研究思路与模型依据。 |
| 作者： | 邵朴珩 |
| 专业： | 机械工程;工业设计工程 |
| 导师： | 王金湘;董钊志 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2022 |
检索历史
应用推荐
