虚拟仿真视景的驾驶人注意的试验设计毕业设计Word文件下载.docx
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专业:
交通工程
中文摘要
道路交通系统是由人、车、路、环境四要素组成的一个复杂大系统。
驾驶人作为该系统中唯一一个拥有思维,能自我反馈修正个体行为的复杂能动主体,是系统中的核心要素,在控制和协调交通系统方面起着主导作用。
驾驶人对注意的处理过程是经其感知和判断等心理过程作用的结果。
我们根据认知心理学原理,从驾驶人感知觉、意识、记忆等特征出发,通过驾驶人的适应性分析,得出驾驶人的注意处理过程的概念模型。
虚拟现实(VirtualReality)是近年来出现的高新技术,利用虚拟现实技术可以使操作者能够真正进入一个由计算机生成的交互式三维虚拟环境中,与之产生互动,进行交流。
道路行驶过程中影响驾驶人注意的因素主要包括行车环境、遮挡、炫光以及驾驶人自身因素等。
本试验是通过设计山区隧道和山区转弯两路段的交通标志试验场景对驾驶人注意的影响因素进行系统问卷调查,分析结果表明用该仿真试验来研究驾驶人对交通标志注意这种方法是可行的。
关键词:
驾驶人注意,试验场景,交通标志,实验设计
Abstract
Roadtrafficsystemismadeupofpeople,vehicles,roads,environmentisacomplicatedlargesystemcomposedoffourelements.Driverasauniquethinkingmodeofthesystem,canbeselffeedbackcorrectionindividualbehaviorofcomplexdynamicmainbody,isthecoreofthesystemelements,inthecontrolandcoordinatedtransportationsystemplaysaleadingrole.Drivingpeopletopayattentiontotheprocessiswiththementalprocessesofperceptionandjudgmentoftheresults.Weaccordingtotheprincipleofcognitivepsychology,fromthedriverssenseofperception,consciousness,memory,andothercharacteristics,bymeansofdriver'
sadaptabilityanalysis,concludedthatdriverspayattentiontotheconceptofprocessmodel.
VirtualReality(VirtualReality)isahighandnewtechnologyinrecentyears,theuseofVirtualRealitytechnologycanmaketheoperatorcanenterarealinteractive3dVirtualenvironmentgeneratedbycomputer,andtheresultinginteraction,forcommunication.Affectdriverspayattentiontointheprocessofroadfactorsmainlyincludesthedrivingenvironment,shade,dazzlelightanddriveritselffactors,etc.Thistestisdesignedbytwosectionsofthetunnelandturninthemountainousareatrafficsignsfordriverstopayattentiontotheinfluencefactorsoftestscenariossystemquestionnaire,analysisresultsshowthatthesimulationtestisusedtostudydriversontrafficsignnotethismethodisfeasible.
Keywords:
Thedriverattention,testscenario,trafficsigns,experimentaldesig
第一章绪论
1.1研究背景
随着城市机动化水平的提高,我国交通安全问题日益严重。
去年全国共发生道路交通事故210812起,造成62387人死亡。
世界各国官方机构和组织公布的统计数据表明,在人、车、路和环境构成的交通系统中,驾驶员过失是交通事故发生的主要原因。
在以往的交通事故分析中,更多的是注重事故后的事故率统计,关注的更多的是道路的设计、车辆的状况等外部因素,而驾驶员本身的原因则没有得到足够的重视。
公路交通标志作为一种常见的基础设施,通过向道路使用者传递道路交通状况等信息引导其合理有序地利用道路资源,并借此提高交通安全水平和道路运行效率。
它直接影响着高速公路“快速、安全、舒适”功能的发挥以及经济效益的实现,对减轻事故的严重性、排除各种纵横向干扰、提供视线诱导、增强道路景观起着重要的作用。
合理的标志信息布设能使驾驶员在短时间内获取有效的出行信息,进而避免产生不当的驾驶行为,减少操作失误机率。
公路交通标志的服务对象主要是不熟悉路线或所在路网、地区、并对行驶路线有一定规划的公路使用者。
鉴于这一特点,公路标志的信息量布设就显得异常重要,特别在共线路段以及绕城高速上。
然而随着我国公路网的快速发展,交通标志应用环境的变化,标志在具体应用过程中出现了一系列的新问题:
1)交通标志被遮挡问题。
道路两侧行道树遮挡交通标志现象比较明显,影响行车视线,给行车安全埋下了隐患。
2)标志版设置位置不当的问题。
在一些道路紧急路段,警示标志的设置位置对驾驶人的注意产生的影响,如提示物与提示标志同时出现在驾驶人视野中,标志对驾驶人的影响不能起到警示作用,当改变标志设置位置提前提示驾驶人前方路况。
上述公路交通标志设置中暴露出来的新问题,在导致标志布设不合理的同时,增加了驾驶员的视认负担,分散了驾驶员注意力,进而影响到车辆的行驶安全。
因此,有必要针对当前我国公路交通标志设置中所出现的问题,开展驾驶员注意交通标志的研究,探讨驾驶员由于注意交通标志产生安全隐患的形成机理,并对可能产生的行车安全问题进行研究。
最后从保障驾驶员安全行车的角度提出公路交通标志信息量布设的建议,为我国公路标志设计和驾驶安全理论研究提供技术理论支持。
1.2研究目的与意义
开展交通标志对驾驶人注意实验设计的目的在于通过驾驶模拟,利用动态仿真技术分析驾驶员注意标志的过程和车辆运行状态的变化,找出公路指路标志信息量与驾驶员的注视行为和车辆运行状态变化关系,为交通标志的设计提供参考意见,为交通标志的安全性研究提供理论基础和基础性数据。
采用动态仿真技术对交通标志注意的安全性进行研究意义主要有以下几点:
1)诊断交通标志设计所存在的问题,减少事故隐患,降低事故率
交通标志布设以及在恶劣环境下驾驶员对标志的视认性较差等问题影响着驾驶员的行车安全性,增加了交通安全隐患。
从安全的角度考虑标志的设计问题,为减少事故隐患,降低事故率提供科学决策依据。
2)为改善标志设计提供参考并为标志的安全性研究奠定理论基础
通过仿真试验,得出在不同行车条件下,驾驶员注意交通标志时其注意行为变化指标(识别时间、注视时间和注视次数)和车辆状态变化指标(加速度变化、汽车偏移变化)。
据此分析由于驾驶员注视交通标志所产生的安全隐患,从提高驾驶员注意安全性的角度合理优化标志的布设,为标志的安全性研究提供理论基础。
目前对于标志注意的安全性研究还有待深入,标志布设的好坏与驾驶员的行车安全有着密切的关系,因此,展开标志注意安全性的研究对于提高标志布设的安全性有着重要的意义。
3)提升虚拟仿真应用的有效性
本论文是以文字类交通指路标志为研究对象,在正式开始标志注意试验之前对文字类信息在虚拟仿真中呈现的有效性进行了验证,确定了标志牌在虚拟仿真视景中的放大比例。
此研究有利于利用驾驶虚拟仿真来研究信息的传递,提高了虚拟仿真应用的有效性。
4)促进仿真技术在交通安全领域研究中的应用
近几十年来,驾驶模拟仿真技术有了很大的突破,应用领域也越来越广泛。
驾驶模拟器能够控制试验影响因素,从驾驶员的细微表现来分析交通事故机理。
除此之外,仿真技术所需的成本较低并且能够根据需要随时对方案进行调整,方便灵活。
本文利用驾驶模拟舱进行交通标志的视认仿真试验,推动仿真技术在交通安全领域中的应用。
1.3国内外研究现状
1.3.1国外研究现状
国外对交通标志的研究注重从人的角度出发,考虑人性化设计,具体的规范标准比较细致,主要研究可以划分为以下几个方面:
1)从标志的技术标准角度分析,研究符合本国道路环境特性的交通标志。
2002年BrianWolshon等分析了影响道路标准性能的各种环境因素,现场采集了大量数据,建立了不同颜色道路标志的逆反射系数与道路标志设立时间和道路标志设置位置参数回归关系模型。
2003年美国的交通标志标准(MUTCD),采用动态仿真试验,模拟不同交通
条件下驾驶员的视认性对标志的设置位置、文字大小等的影响,研究出符合美国道路交通特性的交通标志,重点突出标志的各种技术参数、设置位置、设置的安全性能等。
2)标志信息量过载研究
学者Namba(1983)通过被试者对图片、文字的记忆实验,得出了信息量与信息呈现时间之间的关系,即信息的呈现时间越长,被试者对信息的理解越全面,但与此同时,随着信息呈现时间的增长,被试者的厌倦程度会加重。
在Bartmann(1991)的研究中,驾驶员在高速情况下比低速时单位时间内所处理的信息多。
美国的MUTCD里对于高速公路指路标志字符数量有规定:
指路预告和出口方向标志上的地点或街道名不能超过2个,城市名和街道名应避免出现在同一块标志上。
同一个支撑上如果有2~3个标志,一块标志上的地点不超过1个,或同一个支撑上地点总数不超过3个。
MUTCD还特别指出:
这里的标志字符包括符号、路线名、箭头、主要方向、出口指示等。
美国NCHRP采用现场试验与室内试验相结合的办法对高速公路指路标志信息量对驾驶人产生的负荷进行了研究,建立了标志群产生的信息量负荷与单块标志信息量大小的回归模型。
然后通过实车试验,实时测量信息搜索与执行驾驶操作任务对驾驶人产生负荷的大小,利用试验结果建立实际交通环境下标志群产生的信息负荷回归模型。
2009年,美国学者A.TYGANOV将信息分为公路几何特征信息、交通控制信息、交通环境信息。
为了探讨信息量与事故数之间的关系,将8000多次事故与事故地点对应的信息进行对比。
接着在上述典型组合信息量条件下的城市高速公路路段上进行实车试验,基于速度方差、紧急制动的频率、制动热学特性、注视点运动轨迹、事故数的分析,确定了导致驾驶人误操作的信息种类。
研究发现,过多与过少的信息量都容易导致事故发生,存在一个最佳信息量使得事故数最少。
3)交通标志对
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