網(wǎng)約車舒適度客觀量化評價方法及裝置設(shè)計

鄧 筠，陳崇輝

（華南理工大學廣州學院 電氣工程學院，廣州 510800）

網(wǎng)約車是共享經(jīng)濟時代交通領(lǐng)域產(chǎn)生的新興重要出行方式[1]?！盎ヂ?lián)網(wǎng)約車出行”這個新方式進入到了中國的百姓生活，網(wǎng)約車以其方便、快捷、性價比高等優(yōu)點給人們的日常出行帶來了極大的便利[2]。

目前，網(wǎng)約車的監(jiān)管模式主要是通過政府管平臺，平臺管司機和車輛，乘客可通過平臺對司機進行評分，從而約束和規(guī)范司機的行為，保障乘客的合法權(quán)益和舒適的體驗，但網(wǎng)約車還是存在很多問題[3]。第一大問題是乘客安全問題；第二大問題是乘客滿意度和舒適度問題。其中舒適度問題主要集中在以下3個方面[4]：①晃動方面，主要體現(xiàn)在司機開車過程中頻繁急剎車、急加速、急轉(zhuǎn)彎等，甚至引起乘客暈車、嘔吐等；②空氣質(zhì)量方面，主要是車廂內(nèi)空氣不流通，甚至滿車煙味、酒味；③噪聲方面，主要是司機不間斷接打電話，甚至講話聲音很大。雖然大部分司機想服務好每一位乘客，但是很多司機覺得自己的付出和平臺評分存在差異，網(wǎng)約車平臺無法給加盟司機做任何評估，也無暇顧及與乘客進一步聯(lián)系溝通，對司機的評分機制難以保證其公平性。

1 網(wǎng)約車舒適度客觀量化評價方法

1.1 客觀量化評價基本思路

建立網(wǎng)約車的舒適度的綜合評價模型，通過傳感器實時采集網(wǎng)約車底層數(shù)據(jù)，對應相應的評價指標，確定各項因素的權(quán)重和模糊評價因子，綜合得到網(wǎng)約車舒適度評價指數(shù)。

1.2 建立影響乘客舒適度的因素集

因素集是影響評價對象的各種因素組成的一個集合[5]。對網(wǎng)約車乘客舒適度客觀量化評價時，必須建立直接影響乘客舒適度的客觀因素集，用二維數(shù)組U表示，如式（1）所示。

根據(jù)當前網(wǎng)約車平臺評價匯總的大數(shù)據(jù)分析，影響乘客舒適度的因素主要有晃動方面、氣味方面和噪聲方面3項11條，建立因素集具體條目如表1所示。

表1 建立因素集Tab.1 Establishing factor set

1.3 通過確定因素權(quán)重建立權(quán)重集

權(quán)重集是反映各因素的重要程度所組成的一個集合[6]。用二維數(shù)組B表示，如式（2）所示。

對網(wǎng)約車乘客舒適度客觀量化評價時，各因素的重要程度是不一樣的，所以需要確定各指標的權(quán)重。權(quán)重的確定采用的是層次分析法AHP（analytics hierarchy process）[5]，由評價者將復雜問題分解為若干組成要素，并將這些要素形成有序的層次結(jié)構(gòu)，然后采用1-9標度法，建立二維矩陣，并計算矩陣每一行的指標的和，再進行歸一化處理，最終得到指標權(quán)重。

把網(wǎng)約車舒適度客觀量化評價分解為晃動、氣味和噪聲3個方面，以此作為例子詳細說明計算過程。

管溝基礎(chǔ)采用中粗砂墊層，厚15～20 cm，砂料含泥量不應大于5%。遇有淤泥時，清淤換土，進行基礎(chǔ)換置，使地基承載力達到設(shè)計要求。

首先，將舒適度評價這個模糊性的復雜問題分解為3個組成要素，如式（3）所示。

其次，采用1-9標度法，通過校園內(nèi)的學生進行問卷調(diào)查的形式，分別將元素兩兩比較，確定層次中各要素的相對重要性，建立二維矩陣，表2所示是指標權(quán)重的確定。

表2 指標權(quán)重的確定Tab.2 Determination of index weight

再次，計算矩陣每一行的指標的和，得到向量B′，如式（4）所示。

最后，對向量作歸一化處理，可得到各指標的權(quán)重向量為B，如式（5）所示。

即網(wǎng)約車舒適度客觀量化的3個評價因素的權(quán)重值如表3所示。

表3 三個評價因素的權(quán)重值Tab.3 Weight value of three evaluation indicators

1.4 根據(jù)評價指標確定評價集

評價集是評價者對評價對象可能作出的各種總的評價結(jié)果所組成的集合[7]。用二維數(shù)組V表示，如式（6）所示。

對網(wǎng)約車乘客舒適度客觀量化評價時，主要根據(jù)評價指標出現(xiàn)的次數(shù)、頻率以及給乘客感受程度作為判斷的標準。具體采用的方案為通過相應傳感器實時采集網(wǎng)約車底層數(shù)據(jù)，與預設(shè)的閾值進行比較，當實測值超過預設(shè)閾值時，判斷存在該影響舒適度的因素，并累計出現(xiàn)的次數(shù)；記錄該因素前后2次出現(xiàn)的時間差，這個時間差的大小決定該因素出現(xiàn)的頻率；記錄出現(xiàn)該因素物理量的幅度，作為該因素給乘客的感受強烈程度的判斷依據(jù)；根據(jù)以上3點從而給予不同層次的評價結(jié)果，確定評價集。

確定評價集的作用，主要是通過實時采集網(wǎng)約車底層數(shù)據(jù)，量化因素集里面的因素，讓網(wǎng)約車乘客對舒適度的主觀感受通過分層次的形式，從評價集中得出一個最佳的評價結(jié)果，從而對舒適度進行客觀分層次量化，為后續(xù)的具體量化定下綱領(lǐng)性的框架。

2 舒適度客觀數(shù)據(jù)采集裝置設(shè)計

2.1 總體方案設(shè)計

為了實現(xiàn)對上述3個因素的實時數(shù)據(jù)檢測采集，本文設(shè)計了以微控制器為核心的數(shù)據(jù)采集與傳輸平臺，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。設(shè)置相應傳感器采集網(wǎng)約車底層原始數(shù)據(jù)，經(jīng)過微控制器處理后，通過顯示屏模塊可直觀顯示相應的數(shù)據(jù)，同時物聯(lián)網(wǎng)WIFI模塊連接司機手機WIFI提供的AP熱點，從而把處理后的數(shù)據(jù)傳輸至云平臺，計算機PC端或手機端即可實時獲取相應的數(shù)據(jù)。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖Fig.1 System structure diagram

2.2 晃動方面數(shù)據(jù)采集及量化

網(wǎng)約車內(nèi)乘客感受到的晃動包括3個分量。網(wǎng)約車運動3個分量如圖2所示，這3個分量通過加速度傳感器MPU6050檢測X、Y、Z三個軸的加速度得到，分別對應前后方向AX、左右方向AY和上下方向AZ。其中前后方向主要是司機急剎車和急加速導致，左右方向主要是司機左右急轉(zhuǎn)彎引起，上下方向主要是車上下顛簸的作用。

MPU6050里面集成了3軸陀螺儀和3軸加速度計[8]，圖3是MPU6050原理圖。圖中芯片供電電源為3.3 V，數(shù)據(jù)SDA和時鐘SCL相互配合，與微控制器I/O端口連接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的串行傳輸，并經(jīng)過姿態(tài)解算和卡爾曼濾波算法等信號處理，得到網(wǎng)約車運動對應的加速度和角速度數(shù)據(jù)，從而提取網(wǎng)約車行駛的特征。

圖2 網(wǎng)約車運動3個分量Fig.2 Three components of car-hailing

圖3 MPU6050原理圖Fig.3 MPU6050 schematic diagram

假設(shè)X軸加速度分量Ax表示司機急剎車和急加速，并以此作為例子說明詳細量化過程。假如司機一旦出現(xiàn)急剎車和急加速的動作，此時傳感器的Ax數(shù)據(jù)隨著車體的運動短時間內(nèi)將有比較大的變化，也就是說，當司機急剎車導致X軸的數(shù)據(jù)變化大于某個設(shè)定閾值時，表示“司機急剎車”這個事件成立；對該事件累積計數(shù)，并記錄該事件前后兩次的時間差，表示該事件出現(xiàn)的頻率；同時進一步量化這個數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)值的大小確定急剎車的程度，從而對急剎車這個參數(shù)進行客觀量化評價賦值。同理，當司機急加速導致X軸的數(shù)據(jù)反方向變化大于某個設(shè)定閾值時，對急加速參數(shù)進行客觀量化評價賦值。以此類推，對傳感器Y軸加速度分量AY和Z軸加速度分量AZ進行采集、判斷以及量化，從而對網(wǎng)約車左右急轉(zhuǎn)彎、上下顛簸等參數(shù)進行客觀量化評價賦值。

2.3 空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)采集及量化

車內(nèi)空氣質(zhì)量的好壞主要取決于車內(nèi)空氣是否流通。門窗緊閉的情況下車內(nèi)異味主要來源于車內(nèi)零部件、膠條、內(nèi)飾板塊、腳墊以及座椅套等，再加上經(jīng)常在車廂內(nèi)吸煙，空調(diào)長時間不清洗保養(yǎng)等，均容易導致乘客有不舒適的感覺。

圖4是TGS2602基本測量電路，用于車內(nèi)空氣質(zhì)量的數(shù)據(jù)采集，其對VOC（volatile organic compounds）揮發(fā)性有機化合物與氣味有高靈敏度，特別是對于苯系物信號響應極強，靈敏度高達1.38～2.78 mV·（μg·L-1）-1[9]，而車內(nèi)污染物中苯系物對人體的危害較為嚴重。TGS2602需要外部提供加熱器電壓VH和電路電壓VC才能正常工作。當VH有供電時，傳感器內(nèi)加熱器溫度上升，吸附氧氣量增加，保持傳感器在一個特定的最佳感應溫度；當VC也有供電時，傳感器阻抗RS與負載電阻RL串聯(lián)分壓，從而得到VOUT[10-11]。當車內(nèi)氣體濃度發(fā)生變化被傳感器檢測到時，內(nèi)部氣敏元件阻抗RS的電導率會隨之發(fā)生變化，輸出電壓VOUT也隨之發(fā)生變化，即不同濃度的VOC氣體對應不同的電壓輸出值VOUT。輸出值VOUT經(jīng)過信號調(diào)理電路，輸入微控制器的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊A/D，從而得到網(wǎng)約車內(nèi)對應的空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)。

圖4 TGS2602基本測量電路Fig.4 Basic measuring circuit of TGS2602

當空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)大于某個設(shè)定閾值時，表示“空氣質(zhì)量差”這個事件成立，對該事件累積計數(shù)，并記錄該事件持續(xù)的時間長短，同時進一步量化這個數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)值的大小確定空氣質(zhì)量差的程度，從而對空氣質(zhì)量這個參數(shù)進行客觀量化評價賦值。

2.4 聲音數(shù)據(jù)采集及量化

圖5 話筒放大電路原理圖Fig.5 Principle diagram of microphone amplifier circuit

網(wǎng)約車內(nèi)乘客感受到的聲音信號，只要不是乘客想要的有效聲音就是噪聲，是一種會讓乘客感到煩躁的重要因素。圖5是話筒放大電路原理圖，電容式MIC采集車廂內(nèi)聲音信號，從LM386的第3引腳輸入，放大增益由第1和8引腳決定，聲音放大后從第5引腳輸出，由模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊A/D把聲音模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，通過微控制器讀取A/D模塊的數(shù)值，計算得到車內(nèi)等效聲壓級，也就是網(wǎng)約車內(nèi)對應的聲音數(shù)據(jù)，從而提取網(wǎng)約車噪聲的特征。

當網(wǎng)約車司機接打電話講話聲、車內(nèi)音樂聲、收音廣播聲、車振動噪聲等導致采集到的聲音信號大于某個設(shè)定等效聲壓級閾值時，表示“存在噪聲”這個事件成立，對該事件累積計數(shù)，并記錄該事件前后兩次的時間差，同時進一步量化這個數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)值的大小確定噪聲的大小程度，從而對噪聲這個參數(shù)進行客觀量化評價賦值。

3 實驗測試與建議

3.1 數(shù)據(jù)采集實驗測試

以網(wǎng)約車加速和剎車、左右轉(zhuǎn)彎做數(shù)據(jù)采集實驗測試。加速度傳感器MPU6050的X軸的加速度AX表示網(wǎng)約車的加速和剎車，Y軸的加速度AY表示網(wǎng)約車的左右轉(zhuǎn)彎。如圖6所示為數(shù)據(jù)采集實驗測試效果，能夠直觀表達網(wǎng)約車行駛的狀態(tài)。

圖6 數(shù)據(jù)采集實驗測試效果Fig.6 Test results of data acquisition experiment

3.2 提高乘客舒適度建議

采用傳感器采集網(wǎng)約車行駛狀態(tài)的底層數(shù)據(jù)，提出客觀量化評價方法，并通過實驗測試作為基礎(chǔ)，對網(wǎng)約車行駛中提高乘客舒適度提出幾點建議。

首先，網(wǎng)約車司機駕車要勻速開車，保持車輛平穩(wěn)。主要影響因素包括車輛性能和路面不平、車速和運動方向的變化、駕駛技術(shù)水平和司機態(tài)度等，導致車輛產(chǎn)生整車或局部振動，引起乘客產(chǎn)生不適癥狀[12]。司機要盡量保持車輛平穩(wěn)，尤其在起步、剎車和轉(zhuǎn)彎時更加要注意，從而減輕乘客暈車的感受，提高乘車舒適度。

其次，網(wǎng)約車司機要防范和清除車內(nèi)異味，保持車內(nèi)空氣清新。開窗通風是最有效、最簡單的方法，讓車內(nèi)有害氣體揮發(fā)釋放干凈，新車更加是如此；良好的衛(wèi)生習慣也很重要，鞋帽、抹布、食物袋、瓜皮果殼等及時清理，從而減輕乘客對氣味的感受，提高乘車舒適度。

最后，網(wǎng)約車司機開車過程中不能接打電話，保持車內(nèi)安靜的同時也是保證行駛安全。保持安靜的車內(nèi)環(huán)境，或播放舒緩的柔和音樂，可能更受乘客喜歡，從而減輕乘客對噪聲的感受，提高乘車舒適度。

4 結(jié)語

本文提出一種網(wǎng)約車舒適度客觀量化評價方法。通過相應傳感器實時采集網(wǎng)約車的晃動方面、氣味方面和噪聲方面等底層數(shù)據(jù)，應用多因素模糊綜合評價方法，讓乘客對網(wǎng)約車舒適度的直觀感受給予客觀數(shù)據(jù)量化評價，并對網(wǎng)約車底層數(shù)據(jù)采集裝置進行設(shè)計和實驗測試。實驗結(jié)果表明，該模型能夠?qū)崟r采集網(wǎng)約車行駛過程中的底層數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)能夠直觀反映網(wǎng)約車行駛的狀態(tài)，在實驗測試的基礎(chǔ)上對網(wǎng)約車司機提高乘客舒適度提出一些有益的建議。