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原文传递愤怒情绪下的汽车驾驶行为特征分析与建模

论文题名：	愤怒情绪下的汽车驾驶行为特征分析与建模
关键词：	交通安全;实车实验;特征分析;汽车驾驶
摘要：	“路怒症”是形容由于在驾驶过程中遭遇堵车、他人违规驾驶等影响驾驶人正常驾驶，导致驾驶人带着愤怒情绪驾驶的一种现象。路怒症也称为愤怒驾驶，现已经成为了世界普遍关注的一个社会问题。从20世纪70年代以来，路怒症现象在世界各国越来越普遍，无论是在发达国家还是发展中国家。驾驶人在愤怒情绪下驾驶，驾驶人很容易失控，通常对他人作粗俗的手势、语言上威胁侮辱、攻击他人等，轻则与他人发生口角、伤害、影响他人安全驾驶，重则发生一些伤亡、撞车等严重事故。愤怒情绪通常会影响驾驶人的操作行为，导致驾驶人操控车辆油门、刹车、转向、档位等的动作以及车辆的行驶状态（速度、车辆的侧倾角、俯仰角、航向角等）发生改变，这些改变统称为驾驶行为的改变。通过研究驾驶人在愤怒情绪下的驾驶行为特征，可以实现对驾驶人愤怒驾驶状态的检测与识别，同时可以为愤怒驾驶行为建模提供参考依据，也为开发安全辅助驾驶设备奠定了基础。　　首先，设计并开展了愤怒驾驶模拟实验和实车实验。基于现有的模拟驾驶实验平台，设计并开展了模拟驾驶实验。模拟实验包括了实验场景的设计、驾驶人愤怒情绪的诱导、实验过程的组织和数据的采集等。采取被试内的实验设计，一共开展了10组模拟驾驶实验，每个驾驶人分别开展自由驾驶和愤怒驾驶两组实验。基于已经构建好数据采集系统的试验车平台，设计并开展了实车实验。实验的场景选择的是武汉市主城区的主干道和支路，驾驶人在2小时的时间限制下，按预定的路线完成驾驶任务，共开展了30组实验。在两类实验中，采集了驾驶人的生理（皮电、呼吸、血流量波动、脑电）、操作（方向盘、刹车、油门等）、车辆行驶状态（车速、侧倾角、航向角、俯仰角等）、视频（道路环境、驾驶人面部表情等）、主观问卷等数据。　　其次，分析了驾驶人在愤怒情绪下的驾驶行为特征。分析了驾驶行为的时域统计特征，并对方向盘转角进行了频域分析。具体分析的指标包括方向盘转角、方向盘转角速度、制动踏板、加速踏板开度、车速、航向角、侧倾角、俯仰角等。在愤怒情绪下，有明显变化的驾驶行为特征主要有：（1）方向盘转角的绝对均值和标准差、频谱；（2）制动踏板的使用频率；（3）加速踏板开度增长率、分布；（4）车速的标准差；（5）加速度的标准差；（6）航向角幅值的标准差；（7）侧倾角的绝对均值、标准差、最大值、上四分位数、下四分位数、中位数；（8）俯仰角的绝对标准差、最大值、上四分位数、下四分位数、中位数。其中随着驾驶人愤怒情绪的增加没有呈现一致规律性变化的驾驶行为指标主要有：车速、加速度、俯仰角的绝对均值以及航向角的绝对均值。　　最后，根据心理学中情绪与行为的关系建立了愤怒情绪下的驾驶人操作行为模型，并对模型进行了仿真分析。愤怒驾驶行为模型将驾驶人的情绪强度分为三个等级：低愤怒等级、中等愤怒等级、高愤怒等级。三个等级的情绪变化引入情绪指数来进行控制，情绪指数取值范围是(0,1]。当情绪指数小于0.5时，愤怒情绪属于低等级；当情绪指数在[0.5,0.6]时，愤怒情绪属于中等级；当情绪指数在(0.6,1]时，愤怒情绪属于高等级。针对每一个愤怒等级，分别建立了相应的愤怒情绪等级下的驾驶行为模型，驾驶行为的更新依赖于情绪指数的变化。对驾驶人在愤怒情绪下操作方向盘的行为进行了仿真，结果表明愤怒驾驶行为模型可以比较好地模拟愤怒情绪下驾驶行为的变化趋势。
作者：	雷虎
专业：	智能交通工程
导师：	严新平
授予学位：	博士
授予学位单位：	武汉理工大学
学位年度：	2014
正文语种：	中文