面向汽車主動安全駕駛的行為研究

王存敬

摘要：本文第一部分簡單闡述了人的行為與人的駕駛行為；第二部分在第一部分的基礎(chǔ)上探討分析了建立面向汽車主動安全的環(huán)境模型；最后對建立的矩陣狀態(tài)和信號狀態(tài)之間的權(quán)重關(guān)系進(jìn)行計(jì)算以得出權(quán)重值的大小來判斷駕駛員的行為意圖。

關(guān)鍵詞：汽車；主動安全；駕駛行為；研究

1.駕駛行為

1.1人的一般行為模式

現(xiàn)代心理學(xué)把人類行為定義為感知、思考和意愿。因此，光線的能夠感知與否和分析一件事情之后所作出的具體決定都是人的行為范疇。而在某些事件中人的情緒和欲望也屬于是人的行為范疇。在人們將個(gè)體行為放在集體活動的背景中時(shí)，個(gè)人行為活動就受到了集體活動的限制。行為是人是在特定環(huán)境下發(fā)生的有意識活動。

哲學(xué)家把人們的行為能力分成三類，即意志、理解、個(gè)體活動，但一直存在爭議?，F(xiàn)代的心理學(xué)者也以行為三本能系統(tǒng)為研究基礎(chǔ)。如駕駛員在匆忙情況下和速度的控制，一定的刺激會引發(fā)人的行為需要，行為需要與誘因相結(jié)合形成人的行為動機(jī)，行為動機(jī)最終促發(fā)人的具體行為實(shí)施。

1.2駕駛行為

駕駛員在駕車行駛中對交通信息進(jìn)行分析時(shí)，要做到及時(shí)準(zhǔn)確。在這種情況下駕駛員往往要在很短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行分析與判斷，并采取措施。這就要求駕駛?cè)藛T對信息的獲取具有一定接受能力，如感覺，思維方面。當(dāng)今越來越多得學(xué)者們采用計(jì)算機(jī)信息處理的方法對車輛行駛過程中駕駛員的操作行為進(jìn)行研究。影響車輛安全行駛的因素有路況因素、行車因素和周圍其它車輛因素。當(dāng)這些信息被駕駛員獲取后進(jìn)行分析并做出相應(yīng)的決策。車輛在行駛狀態(tài)中，操作人員主要依靠以往的駕駛經(jīng)驗(yàn)以及外部一些環(huán)境影響因素來對行駛狀態(tài)的車輛進(jìn)行控制，同時(shí)對行駛狀態(tài)的車輛方向變化情況分析并呈現(xiàn)出來，這些信息參數(shù)將影響車輛操作人員的下一步駕駛行為。

2.汽車主動安全駕駛行為模型研究

2.1建模方法

建模過程應(yīng)根據(jù)具體研究的要求，要有重點(diǎn)研究對象。在研究原型中包含多種元素的情況下，研究的內(nèi)容也有所不同。要舉一反三，建立一個(gè)原型，從不同的側(cè)面建立多個(gè)模型進(jìn)行研究的方法。建模過程中有定量的模型建立法和定性的模型建立法兩種。定性的模型建立方法運(yùn)用比較廣泛，一般依據(jù)以下步驟進(jìn)行建模：（1）建立模型的目的要明確；（2）對模型的原型要進(jìn)行仔細(xì)的定量分析研究，獲取相關(guān)的信息數(shù)據(jù)；（3）從定量的角度出發(fā)，建立一個(gè)初步的分析模型；（4）通過計(jì)算機(jī)編程進(jìn)行模擬實(shí)施；（5）進(jìn)一步糾錯(cuò)，對模型進(jìn)行驗(yàn)證；（6）將最終確立的模型進(jìn)行維護(hù)并推廣。

這6個(gè)階段是逐步進(jìn)行的，需要不斷的進(jìn)行檢驗(yàn)和修改才能建立有效的模型。

2.2模型的建立

駕駛員一車輛一環(huán)境系統(tǒng)中，車輛行駛過程中駕駛員應(yīng)對道路中的交通指示、周圍車輛、道路情況等信息及車輛在行駛過程中的狀態(tài)進(jìn)行感知，并對這些狀態(tài)進(jìn)行分析判斷后，以具體的駕駛行為表現(xiàn)出來，之后行駛車輛的運(yùn)行狀態(tài)又會給駕駛操作人員一個(gè)信息反饋，駕駛員通過反饋的信息對外界環(huán)境以及車輛狀態(tài)重新進(jìn)行感知，這種循環(huán)一直持續(xù)到駕駛行為的結(jié)束。駕駛員在駕駛過程中，駕駛員與車輛及外界環(huán)境中不斷的進(jìn)行信息交換，因此，在進(jìn)行建模過程中應(yīng)有以下定義：在車內(nèi)安裝車輛外部信息采集的控制裝置?？刂蒲b置通過視覺傳感器對外界視頻數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集，綜合各種信息來對駕駛員的行為意圖進(jìn)行分析判斷。從而可以在交通安全事故發(fā)生之前對車輛駕駛?cè)藛T進(jìn)行提示，并通過車載顯示設(shè)備呈現(xiàn)出危險(xiǎn)源。

在建立的模型中，行駛車輛駕駛員職責(zé)就是通過駕駛行為以及外部環(huán)境因素分析所獲取的信息而采取的相應(yīng)措施，然而當(dāng)模型中面向主動安全性研究的時(shí)候，外部環(huán)境的影響因素是無法改變的，因此需要將車輛行駛中的駕駛行為意圖也納入到環(huán)境影響因素的范疇內(nèi)，以組成一個(gè)新的系統(tǒng)模型。

3.汽車主動安全駕駛行為意圖的識別

3.1典型的駕駛行為

本文總結(jié)出以下集中典型的駕駛行為：（1）行駛車輛壓壓車道線行駛，這是一種較危險(xiǎn)的駕駛行為，尤其是在高速公路上，可通過視覺車道線檢測以防止在行駛過程中是否壓車道線行駛；（2）疲勞駕駛，這種情況可以對汽車方向盤轉(zhuǎn)交監(jiān)控進(jìn)行預(yù)測駕駛員的行為意圖；（3）超車并道，這種行駛行為也是造成交通安全事故的主要原因之一，在行駛過程中進(jìn)行超車并且并道行駛，其主要表現(xiàn)特征有突然加速、左轉(zhuǎn)向燈點(diǎn)亮等；（4）車輛掉頭轉(zhuǎn)彎，車輛行駛過程中突然進(jìn)行轉(zhuǎn)彎或掉頭的行為，主要表現(xiàn)特征是汽車方向盤轉(zhuǎn)動的幅度較大；（5）加速行駛，這個(gè)行為表現(xiàn)的特征有油門開啟度較大，車速短時(shí)間內(nèi)增快增快；（6）減速行駛，主要表現(xiàn)特征為油門開啟變小，車速變慢；（7）勻速行駛，表現(xiàn)特征是速度穩(wěn)定、方向盤小角度轉(zhuǎn)動、油門位置也相對穩(wěn)定；（8）啟動狀態(tài)，主要表現(xiàn)特征有油門加大、離合器抬起、在低速檔位、車速逐漸增快和剎車燈消除等。

3.2信號矩陣分析

通過以上駕駛行為，系統(tǒng)要采集車輛行駛過程中的車輛自身參數(shù)及環(huán)境參數(shù)以作為駕駛員對駕駛行為意圖分析的重要決策參數(shù)，分析車輛行駛行為意圖是一個(gè)復(fù)雜的過程，本文總結(jié)出如下參數(shù)信息對駕駛員在車輛行駛過程中的駕駛行為進(jìn)行分析與預(yù)測。

將車道線信號（x₁）、方向盤轉(zhuǎn)角信號（x₂）、車速信號（x₃）、方向燈信號（x₄）、油門信號（x₅）、剎車信號（x₆）、離合器信號（x₇）、檔位信號（x₈）定義為信號矩陣S，

S=[x₁ x₂ x₃ x₄ x₅ x₆ x₇ x₈]（式一）

依據(jù)上一節(jié)探討分析的八種駕駛行為用一個(gè)矩陣T來表示車輛行駛的狀態(tài)：

T=[t₁ t₂ t₃ t₄ t₅ t₆ t₇ t₈]（式二）

式二狀態(tài)矩陣中變量的最大值為1。t₁為壓道狀態(tài)；t₂為疲勞駕駛狀態(tài)；t₃為超車狀態(tài)；t₄為掉頭轉(zhuǎn)彎狀態(tài)；t₅為加速狀態(tài)；t₆為減速裝填；t₇為勻速狀態(tài)；t₈為啟動狀態(tài)。

式一與式二存在必然聯(lián)系，稱之為權(quán)重關(guān)系。找到權(quán)重關(guān)系后，利用信號矩陣s就可得知車輛行駛的狀態(tài)矩陣。此時(shí)系統(tǒng)掃描狀態(tài)矩陣就能得出矩陣中的最大值t_i（tⁱ=1，2，3，4，5，6，7，8），這個(gè)最大值就是代表系統(tǒng)判斷出對應(yīng)的駕駛員所處的駕駛行為，并根據(jù)駕駛行為做出預(yù)警。因此，確定了信號矩陣S與狀態(tài)矩陣T后，剩下的問題就是如何找出兩者之間的權(quán)重關(guān)系。

3.3權(quán)重計(jì)算

建立信號矩陣s和狀態(tài)矩陣之間T的聯(lián)系就需要信號矩陣參數(shù)對狀態(tài)矩陣的權(quán)重值，也就是要建立相應(yīng)的權(quán)重矩陣R：

（式三）

在上式的矩陣中的每一個(gè)元素都表示信號矩陣中與對應(yīng)狀態(tài)矩陣中各元素的權(quán)重值，它們的區(qū)間是[0，1]。駕駛行為意圖的判斷過程中確立了權(quán)重值，就可以看做是一個(gè)常量，不需要進(jìn)行重復(fù)的運(yùn)算，通過獲取不同狀態(tài)的信號矩陣，就可以對以上八種駕駛行為進(jìn)行準(zhǔn)確判斷。