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高复杂山区公路驾驶安全特性及预警系统研究
| 论文题名： | 高复杂山区公路驾驶安全特性及预警系统研究 |
| 关键词： | 山区公路;安全特性;驾驶疲劳预警系统;心率变异性 |
| 摘要： | 西部山区公路快速发展的同时,交通事故也在明显增加,而驾驶疲劳是引发山路交通事故的重要原因之一。如何针对驾驶疲劳进行有效监测和预警,将对保障驾驶员生命安全起到至关重要的作用。而现有驾驶疲劳预警大都是基于草原、高速等公路环境条件,具有一定局限性。根据山区公路特性,研究符合实际驾驶状况的驾驶安全特性规律和开发相应的驾驶疲劳预警系统,是实现驾驶疲劳监测预警,保障山区公路驾驶安全和保护生命财产安全的有效措施。 因此,本研究以现代车辆人机工程学、心理生理学等相关研究理论及成果作为依据,对复杂山区公路驾驶安全特性及驾驶疲劳特性规律进行分析基础上,研究提炼影响山路驾驶安全特性和疲劳特性的因素。经过实验分析驾驶员驾驶疲劳的生理变化情况,总结获得山路线形与驾驶疲劳的相关性,并分别建立了驾驶员心率增长率、车速与山路纵坡的回归模型。 提出基于HRV分析的疲劳判别方法,从可用性和用户体验的角度出发,利用传感器技术和虚拟仪器技术设计研发多感官协同驾驶疲劳预警系统。硬件系统中的心电采集模块通过心电传感器提取驾驶员的实时心电信号,经过信号调理电路,由DAQ采集卡将数据输送到上位机软件。系统软件以虚拟仪器LabVIEW为程序设计平台,应用NI生物医学工具包的强大功能进行系统开发。使用LabVIEW软件进行友好的人机交互界面的设计,实现心电信号的采集和存储、信号分析和安全特性判断等功能,从而控制功放电路、电机驱动电路和电磁阀驱动电路驱动喇叭、电机和电磁阀,形成语音、振动和气味多维立体的预警系统。通过软硬件的有效结合,实现在疲劳阶段时从人的听觉、触觉、嗅觉系统进行多维立体式报警提醒,提高预警功能的有效性,保障了山区公路驾驶的安全。 最后,本文对整个系统的可靠性和准确性进行评估和验证。选取10个驾驶员样本在两条不同公路环境下进行实车实验,通过驾驶安全预警系统的工作稳定性、道路特性以及驾驶员的驾驶反应特性等综合分析系统的可靠性和稳定性。另外,通过主观疲劳评测问卷、PVT测试软件等手段对驾驶员进行精神状态和心理的评估,将正常状态和疲劳状态两类样本分别在同一山区路段进行实车实验,利用支持向量机方法进行预判,同时驾驶疲劳预警系统实时监测驾驶员的状态,进行疲劳预警,验证系统的可靠性和准确性。 实验结果表明:多感官协同驾驶疲劳预警系统能较可靠地实现驾驶易疲劳路段对驾驶员有效预警。预警准确率可达80％,此外,预警系统作为驾驶员调整驾驶状态的辅助设备方面,也表现出明显的效果。 |
| 作者： | 李荣敬 |
| 专业： | 机械制造及其自动化 |
| 导师： | 莫秋云 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 桂林电子科技大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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