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原文传递面向智能座舱的驾驶员尺度识别与舒适坐姿研究

论文题名：	面向智能座舱的驾驶员尺度识别与舒适坐姿研究
关键词：	智能座舱;汽车人机工程学;Kinect测量;正交实验;舒适驾驶姿势;舒适性评价
摘要：	在新能源车辆替代传统车辆的大趋势下，汽车顺应“新四化”的方向正在逐步转变为功能丰富、多元智能的移动终端，汽车的智能化、网联化和自动化程度也成为影响消费者购车的重要因素。未来，汽车将从交通工具变成人们的第三生活空间，这对汽车的人机舒适性和安全性提出了更高的要求。在驾驶姿态下，驾驶员与座椅的长时间接触容易引发肌肉疲劳，甚至引发驾驶职业病，这使得如何提高汽车舒适性和驾驶体验成为未来汽车的研究方向之一。因此，本文以提高汽车驾驶员舒适性和安全性为研究目标，提出一种包括驾驶员体征识别和驾驶员舒适坐姿布置的智能座椅调节方法，旨在提高驾驶员驾车便利性、纠正驾驶员的不良驾车习惯和优化驾驶员的驾驶体验。　　首先，本文介绍了乘用车驾驶室布置开发过程中的人机相关设定，并阐述了基于人机工程学的乘用车驾驶室布置的工作流程，主要内容包括人体模型、驾驶员H点位置曲线、座椅、眼椭圆和转向盘等操纵部件的布置，得出了驾驶员体征信息是驾驶室内各操纵部件布置定位的主要依据的结论。因此，本文又采用低成本化的Kinect摄像头在驾驶员上车过程中对其进行无接触体征测量，测量驾驶员的身高和上下肢长度信息。本文先后对Kinect的硬件组成，彩色图像、深度图像和人体骨骼图像的数据获取进行了介绍，通过骨骼点信息计算出两两关节点间距离和关节角度信息，以关节角度为筛选条件，对不符合站姿的身高测量结果进行剔除，并通过关节点计算驾驶员上下肢长度，实现了在车端快速准确的测量驾驶员的体征。　　此后，针对不同体征驾驶员的座椅布置问题，本文从驾驶员主观评价和客观测量参数两个角度出发，设计4因素3水平的正交台架实验，研究不同体征驾驶员适宜H点位置曲线及座椅参数的调节规律。结果表明，应从驾驶员主观评价与客观测量数据两个方面对驾驶员舒适性进行研究，且不同百分位驾驶员舒适性的影响因素不同，低百分位驾驶员的舒适性主要受座椅H点前后、高低位置的影响，而高百分位驾驶员舒适性同时受到座椅前后位置、坐垫角度和靠背角度三者的共同影响。此外，得出了与驾驶员舒适性关联程度较高的压力参数和关节角度，为后续改善驾驶员舒适性提供了参考依据。　　最后，针对实验所得的不同驾驶员舒适性座椅参数以及主客观评价数据，本文综合实验设计、实验过程和实验数据处理结果对不同体征驾驶员舒适性H点位置及靠背角度进行了修正，通过拟合得出不同驾驶员的适宜H点曲线和靠背角度预测曲线。结果表明，与SAEJ1517标准中推荐的H点位置调节曲线不同，本文所得H点位置曲线及其包络区域用较小的面积代表大部分驾驶员的适宜H点位置。此外，本文综合考虑驾驶员体压信息、关节角度信息等特征参数，运用GA-BP神经网络，构建了驾驶员舒适性预测模型。　　本文设计的驾驶员体征识别和驾驶员舒适坐姿布置方法可以自动为驾驶员提供自动、舒适的座椅调节服务，纠正驾驶员不良坐姿的同时能够提高驾驶员用车效率和用车安全性。
作者：	程川泰
专业：	车辆工程
导师：	王军年
授予学位：	硕士
授予学位单位：	吉林大学
学位年度：	2023