基于心理生理指标测量的驾驶员支持系统

祝大家有美好的一天!这次,我想谈谈一个有趣的话题,例如驾驶员辅助设备,或者说是它们的“人类”-心理生理部分。本文将介绍世界一流大学的最新发展以及一些已经发售的系统。让我们开始吧。

驾驶员可靠性和驾驶心理生理


驾驶员可靠性是指在给定的时间段内能够及时准确地接收和处理有关车辆状态(TC),路况的信息以及采用和实施适当的车辆控制解决方案的能力,这些工作具有可接受的工作强度以及发生冲突和交通事故的风险和紧急情况(Shashina E.V.,MADI)。


来自克拉斯诺达尔的客车由于一名熟睡的司机而翻滚,有10人受伤(2015年7月10日02.00,位于罗斯托夫地区M4唐高速公路的894公里)

驾驶员可靠性的四个主要方面可以区分:
- 医疗 -没有疾病,其表现可能导致在行驶过程中失去对汽车的控制;
- 心理生理学 -驾驶员的一系列个人素质(神经系统的属性,记忆力,反应时间,注意力质量等),其不足之处可能导致在缺乏条件下(例如在危险情况下)浪费时间,或导致决策失误或他们被处决;
- 专业-具有经验和一套汽车驾驶技能,可以在最危险的情况下,采用最合理的方法来确保任何驾驶条件下的安全;
- 社会心理 -决定个人在道路上的行为性质的一种个人素质(一般文化水平,责任质量,纪律等),这是一种社会环境。

影响驾驶员可靠性下降的原因,以某种方式与其组件有关。例如,驾驶员无法安全驾驶通常是由于其心理生理素质低下,疾病,过度疲劳,压力大等所致。驾驶员不愿安全驾驶的原因是文化水平和法律意识低下,进取心强,不负责任以及饮酒倾向。
安全驾驶不仅需要驾驶员良好的反射反应,还需要放松精神活动并集中注意力。道路上不可接受的压力,疲劳和分心程度会损害驾驶员的生产力,并可能导致注意力暂时丧失,评估风险的能力和驾驶损失,从而经常导致事故。研究人员已经确定,可以通过开发和实施上下文相关的驾驶员支持系统来解决影响交通事故造成的死亡率和经济损失的问题。这样的系统能够预测事故的发生并事先警告驾驶员。
许多驾驶支持系统都基于使用各种传感器从驾驶员记录的生物信号的测量结果。基于从生物信号中提取的信息,研究人员评估了情绪,压力水平,疲劳,情绪和入睡。

世界大学的科学实验室研究


麻省理工学院(麻萨诸塞理工学院)的研究人员的工作中描述了在驾驶时实时收集和分析生理数据以确定驾驶员压力水平的方法。心电图,肌电图,皮肤传导和呼吸活动被用作生物信号。实验基地包括24个受试者,从每个受试者记录上述信号50分钟。使用了三种类型的活动:休息驾驶,公路驾驶和城市驾驶。研究人员在识别线性判别分析所产生的压力水平方面能够达到97%的准确性。在压力上,压力分为高,中和低水平。研究表明,心率变异性和皮肤传导与压力水平最相关。


所有传感器都连接到计算机。这项发展被认为是驾驶心理生理学领域的全球领先者之一。


测量的生物信号和压力水平的曲线。

在驾驶过程中实时实时监控驾驶员的情感状态是一项艰巨的任务,包括收集,初步处理,识别信息性标志和分类表示疲劳状态的信息。 /压力驱动程序。
约阿尼纳大学(希腊希腊)已经开发出了遥测系统监测赛车的驾驶者的情绪状态。该系统的基础是收集生理数据(ECG,EMGRAG,呼吸活动,面部视频图像),这些信息会无线传输到分类和评估驾驶员情绪状态的集中式系统。几种方法用于实现分类器:朴素贝叶斯分类器,支持向量机(SVM),自适应模糊推理网络(ANFIS),决策树等。结果,作者提出了通过兴奋(高压力和低压力以及效价)的兴奋和烦躁来分解情绪状态的水平。


在基站处,识别情绪状态,并建立面部表情的3D模型,


将EMG传感器固定在脸上,将呼吸带胸在皮带上,将ECG放在胸上,将RAG放在手臂上

为了研究驾驶员的疲劳状态,希腊科学家使用了动态和静态的贝叶斯网络。作为分析因素,我们使用了睡眠质量,工作条件,环境条件,生物节律以及生理信号-眼球运动,头部运动和面部表情。

印度科学家(贝拉技术学院)根据光电容积描记图信号和RGR对驾驶员的压力水平进行了测量。基于初始信号的振幅时间参数和脉搏图,作者确定了确定应力水平的许多标准。这项工作的基础是一种基于对信号趋势的研究来确定与预测信号值相关的应力趋势的统计方法。例如,在这种方法中,计算指标,将其计算为函数的实际值与使用先前值的指数加权移动平均值(EWMA预测的值之间的差


似乎根本不可能在如此繁琐的传感器中驾驶汽车!


研究人员将Biotrace +用作软件环境,悉尼科技大学的

澳大利亚科学家在驾驶模拟的实验室测试中评估了心电图和心率变异性。测量的积分指标是焦虑和疲劳的状态。该研究涉及12名参与者。对于每个人,都记录了焦虑(疲劳)和疲劳(警报)的值。直接分布和反馈神经网络被用作分类器。




根据心律谱计算的迷走神经交感指数(平衡指标LF / HF)可作为从困倦/疲倦状态转变为焦虑状态的标识符。结果,资产负债表随着疲劳的增加而减少,而资产负债表的增加则显示出精神压力和焦虑增加。

以上所有系统都是实验室开发的产品,到目前为止,还没有在生产和销售中以其原始形式对其明确实施。当然,这主要是由于系统技术实施的复杂性,所测指标的多参数性质,缺乏实验基础以及显然缺乏在市场上投放产品所需的启动场所。
但是,此类的某些简化系统已经开始销售。

商用驾驶员支持系统


StopSleep是一种环形手腕装置,可帮助您在开车时保持清醒状态。设备支架上有8个测量触点,与驾驶员手指上的皮肤接触。该系统通过改变皮肤的导电性来连续监控驾驶员的状况,并在危险情况下以振动和声音大的形式发出警告信号。
测谎仪测谎仪使用了相同的技术。入睡前2-5分钟通过声音信号和振动提醒驾驶员。该设备的工作原理基于连续测量驾驶员手指上皮肤的电导率。在进入睡眠之前,皮肤电导率急剧下降。该设备会立即做出反应并发出声音和振动形式的警告信号。


固定的“环”代表柔软的橡胶,在主动运动期间并不总是保持良好状态,因此,专门为重型卡车驾驶员开发了由橡胶制成的加固夹(此处未显示)



值得注意的是,我们最近购买了该设备用于实验室研究。不幸的是,尚未对睡眠驱动程序进行测试,但是该系统对睡眠工程师而言可以正常工作!)按预期,在生活环境中入睡时,所有这些唤醒信号都会出现。

公司反睡眠飞行员提出了一种确定驾驶员何时停车和休息的设备。反睡眠飞行员通过比较存储的数据(一天中的时间,开车的人,汽车在道路上不停地行驶了多长时间)来工作。小工具会不时发出声音并发出橙色光,以唤醒正在睡觉的驾驶员。发出声音或灯光信号后,驱动程序必须立即触摸系统机箱。根据反应时间,设备会确定驾驶员是否处于清醒状态或需要休息一下。




Anti Sleep Pilot包括:-
加速度计,用于记录汽车的加速度,这是驾驶分析所必需的;
-高精度时钟,用于确定驾驶时间和用于计算驾驶员疲劳程度的反应;
-可以自动调整显示屏背光以适应汽车环境照明水平的光传感器;
声音传感器,还可以使声音信号自动适应汽车中的噪音水平;
-传感器,驾驶时易于交互;
-智能开/关按钮,不用时可以节省电池。

嗯,事情已经过去了,不能不提到Neurocom公司 -国内最大的车辆安全系统制造商。目前,他们拥有一整套设备,既可用于驾驶员培训和培训系统中,也可用于实际车辆中。作为测量基础,Neurocom使用了一条带电极的手镯来记录皮肤电反应。





该公司在铁路行业中享有盛誉,其机电式驾驶员的觉醒控制系统(TSKBM)有助于防止驾驶员入睡。已经创建了用于维护Vigiton驾驶员健康的系统,用于公路运输但是,入睡是评估整个生物体状态的一项非常高度专门的任务。现在,随着压力增加和交通侵略性呈指数增长,迫切需要系统来固定人体状态的整体指标。及时指出这些情况将有助于大大减少冲突情况,道路交通事故以及紧急情况的数量。祝大家旅途愉快!

材料来源

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN381167/


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