CN110610023A - 驾驶员距离估计与控制能力评估方法和系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种驾驶员距离估计与控制能力评估方法和系统，该评估方法包括步骤1：被试在交互式驾驶模拟座舱中驾驶车辆；步骤2：在车道右侧出现停车标志，被试需要在停车标志位置处停车；步骤3：在车辆行驶到距停车标志的距离为第一阈值距离时，道路上起雾，被试无法看到前方场景；步骤4：被试继续驾驶，当被试认为到达停车标志时将车停下；步骤5：计算并输出被试的距离估计与控制能力等级和评语。通过本发明，可以准确判断驾驶员的距离估计与控制能力，可以为驾校或交通相关部门提供判定依据，也便于测试者了解自己的距离估计与控制能力，以便日后提高。

Description

驾驶员距离估计与控制能力评估方法和系统

技术领域

本发明涉及心理学和计算机科学，具体地，本发明涉及驾驶员距离估计与控制能力评估方法和系统。

背景技术

随着交通运输业的不断发展，交通事故也逐渐成为造成人员伤亡以及财产损失的一大重要因素。我国交通事故统计结果表明，由驾驶员的因素导致的事故占交通事故的85％，驾驶员的人误成为引起交通事故的主要原因。

对驾驶相关的认知能力的考察有利于预测驾驶员的驾驶安全性。国内外相关研究对交通事故中的人因进行了进一步统计，结果表明，感知错误是引发交通事故的最主要原因，其次是判断错误，操作错误及其他原因引起的事故则占比较小。这说明，仅有良好的驾驶技术并不能保证驾驶的安全性，感知和判断能力的也是预测驾驶员安全性的重要指标。

在与驾驶相关的多种认知能力中，距离估计与控制能力是一项重要的综合性指标，它包含了驾驶员对于环境、距离、车速、时间等多项驾驶相关指标的感知、估计、预测和判断能力。在实际驾驶情境中，距离估计与控制能力优秀的驾驶员往往能够有效地避免在跟车、转弯等情境中发生碰撞事故。但目前的相关研究与应用领域当中，关于距离估计与控制能力的测试及训练系统还比较少，相似的测试及训练系统多数仅考察简单的速度估计能力，缺乏对距离和相应控制能力的考察，且大多缺乏在驾驶情境中的生态效度。例如下面案例。

(1)申请号为201710535446.8的专利提供了一种速度知觉测试方法及系统，涉及驾驶员心理素质测评技术领域。通过采用3D引擎对场景参数进行设定，建立速度知觉测试场景，根据速度知觉测试场景，对摄像机的位置进行设置，得到旋转方式，根据速度知觉测试场景和旋转方式进行速度知觉测试，生成测试事件，对测试实践进行监听和计算，得到测试结果值。

具体测试过程如下：通过无缝循环帧动画技术让目标物鹦鹉动态煽动翅膀，给被试感受到鹦鹉是一直在飞翔状态，同时被试可以不断调整摄像机的位置获得不同视角的体验。然后通过场景位移技术让鹦鹉动态向前方移动，煽动翅膀的鹦鹉以一定的速度在遮罩管道中沿一定方向飞行，然后消失在一定长度的遮挡区，被试用眼睛跟踪鹦鹉的飞行速度，通过估计判断鹦鹉飞过遮挡区到达另一端的时间，同步按下确认的按键，对测试事件进行监听得到估计的时间与标准时间之间的差距。

(2)在《心理科学》1997(6):525-529的“卡车驾驶员速度估计研究”中描述了：速度知觉实验范式一般采用速度知觉测试仪进行测试。被试在仪器前2m处坐定，让被试集中注意看仪器面板中间的槽。槽中有一红色圆点，它以一定速度从左向右运动，至白色界面处消失。请被试根据对圆点消失以前速度的知觉，估计圆点从界面的一边到另一边所需时间。当认为圆点已到达界面右侧边缘时，立即松开电键，反应要做到既快又准。主试记录被试每次判断距界面右侧边缘的误差值。

上述两项现有技术都通过一定方法模拟出了一种速度估计的场景，但这两种技术都存在一定的局限性。首先，这两种技术都只是基于距离和速度对到达时间进行判断。其中，对于被试来说，速度是固定的，因而其判断被试所用时间与标准时间的差值，差值越小，说明被试对速度估计越准确。但是，真实的驾驶情境往往是一个复杂的人-车辆-环境交互过程，速度是动态变化的、距离是动态变化的，对车辆的控制能力也是事故能否避免的关键因素，此时不能仅通过速度、时间来判定驾驶员的避免事故的能力，也不能通过速度、时间得出用时短的司机比用时长的司机的避免事故的能力强的结论。

发明内容

为克服现有技术的上述缺陷，提出一种驾驶员距离估计与控制能力评估方法和系统，用于考察驾驶员对未来状况预测的能力，并对其进行评级。

根据本发明的一个方面，提出了一种驾驶员距离估计与控制能力评估方法，包括：步骤1：被试在交互式驾驶模拟座舱中驾驶车辆；步骤2：在车道右侧出现停车标志，被试需要在停车标志位置处停车；步骤3：在车辆行驶到距停车标志的距离为第一阈值距离时，道路上起雾，被试无法看到前方场景；步骤4：被试继续驾驶，当被试认为到达停车标志时将车停下；步骤5：计算并输出被试的距离估计与控制能力等级和评语。

优选的，车道为直道。道路上起雾的目的是为了让被试无法看到前方的场景，这仅是示例性说明，不是对方法的限制。

进一步的，第一阈值距离为70-80米，优选为75米。

步骤5中计算距离估计与控制能力等级的步骤为：

步骤51，计算距离估计与控制能力评估值，计算公式为：

距离估计与控制能力评估值M＝停车位置与停车标志位置的纵坐标的距离

步骤52，根据距离估计与控制能力评估值评定距离估计与控制能力等级，距离估计与控制能力等级为：

根据本发明的另一方面，提出了一种驾驶员距离估计与控制能力评估系统，包括：交互式驾驶模拟座舱和评估子系统，评估子系统包括接口模块、道路设计模块、气象模块和等级判定模块，其中，

接口模块与交互式驾驶模拟座舱连接，用于与交互式驾驶模拟座舱通信、传送信息；道路设计模块，用于产生道路，并通过接口模块将道路信息传送到交互式驾驶模拟座舱，并显示在交互式驾驶模拟座舱的高清液晶屏幕上；还能够通过接口模块接收车辆的位置坐标信息，传送停车标志图标和位置信息给交互式驾驶模拟座舱，以便将停车标志显示在道路上；气象模块，用于生成起雾信息，包括雾气浓度及雾气起始位置与停车标志的距离，当气象模块接收到的车辆位置信息达到起雾起始位置时，向交互式驾驶模拟座舱发送起雾信息以在屏幕上显示起雾效果；等级判定模块，用于通过接口模块接收车辆停车时的位置信息，计算距离估计与控制能力评估值，并通过接口模块显示评定的等级和评语。

进一步的，接口模块中传送的信息包括车辆信息、停车标志图标和位置、试验次数、起雾位置、车辆状态数据。

进一步的，气象模块中雾气起始位置与停车标志的距离为70-80米，优选为75米。

进一步的，距离估计与控制能力评估值为停车位置与停车标志位置的纵坐标的距离。通过距离估计与控制能力评估值评定距离估计与控制能力等级。

本发明采用交互式驾驶模拟座舱，被试可以像真实驾驶情境一样对车辆进行操控，实现了人-车辆-环境之间的交互过程，提高了评估的准确性。另外，本发明选取了驾驶情境中经常遇到的雾天场景作为任务的背景，被试要在雾天将车辆准确地停在目标位置，而被试的停车位置综合了被试对环境、距离、车速、时间等多项驾驶相关指标状况的感知、记忆、预测和判断能力，能够有效反映驾驶员的距离估计与控制能力，该能力反映驾驶员在实际驾驶情境中准确地操控车辆，及时对车辆进行制动，以避免违章和事故的发生的能力。经过实际测量，本发明效果突出，可以有效地预测驾驶场景中驾驶员的距离估计与控制能力，并能够对距离估计与控制能力处于不同水平的驾驶员进行有效的区分。

附图说明

图1为根据本发明一个实施例的驾驶员距离估计与控制能力评估方法的流程图；

图2为根据本发明一个实施例的驾驶员距离估计与控制能力评估系统中驾驶室液晶屏的屏幕快照的示意图；

图3为根据本发明一个实施例的驾驶员距离估计与控制能力评估方法的结构示意图。

如图所示，为了能明确实现本发明的实施例的结构或者方法，在图中标注了特定的标记符号，但这仅为示意需要，并非意图将本发明限定在该特定设备和环境中，根据具体需要，本领域的普通技术人员可以将这些元件、标号、环境进行调整、修改，所进行的调整和修改仍然包括在后附的权利要求的范围中。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明提供的速度估计能力测试系统和使用方法进行详细描述。

在以下的描述中，将描述本发明的多个不同的方面，然而，对于本领域内的普通技术人员而言，可以仅仅利用本发明的一些或者全部结构来实施本发明。为了解释的明确性而言，阐述了特定的数目、配置和顺序，但是很明显，在没有这些特定细节的情况下也可以实施本发明。在其他情况下，为了不混淆本发明，对于一些众所周知的特征将不再进行详细阐述。

根据本发明的一个方面，提出了一种驾驶员距离估计与控制能力评估方法，如图1所示，包括：步骤1：被试在交互式驾驶模拟座舱中驾驶车辆；步骤2：在车道右侧出现停车标志，被试需要在停车标志位置处停车；步骤3：在车辆行驶到距停车标志的距离为第一阈值距离时，道路上起雾，被试无法看到前方场景；步骤4：被试继续驾驶，当被试认为到达停车标志时将车停下；步骤5：计算并输出被试的驾驶员距离估计与控制能力等级和评语。

交互式驾驶模拟座舱可以包括真实汽车座舱内的所有操纵设备，以及一个独立的操作系统和三个高清液晶屏幕(视角为120度)，屏幕快照如图2所示。中部的液晶屏模拟实际车辆中的挡风玻璃，侧面的两个液晶屏分别模拟实际车辆中的左右侧窗及对应的后视镜。交互式驾驶模拟座舱这种产品很多，选取能开放接口的即可。

道路优选为空旷笔直的公路，道路两旁可以种有树木，主要为了模拟真实的路况信息。在步骤1中，还可以进行语音提示，比如“请跟随前方车辆行驶，起雾后您将无法看到前方车辆，请估计前方车辆位置并在驶过时按下回车键。”

在一个实施例中，道路的整体长度为5km，停车标志随机出现于距离道路启示位置350.5m、650.5m、953.5m、1254.5m、1550.5m、1850.5m、2150.5m、2450.5m、2750.5m、3050.5m、3350.5m、3650.5m、3950.5m、4250.5m、4550.5m、4850.5m共16个位置点上。

在步骤3中，在车辆行驶到距停车标志的距离为第一阈值距离时，道路上起雾，雾气浓度为被试完全无法看到前方场景。这是为了考察被试对道路、停车标志位置的的记忆和感知能力。

第一阈值距离优选为70-80米，更优选为75米。

在步骤4中，被试继续驾驶，当被试认为到达停车标志时将车停下。这里考察的是被试的位置感知能力和驾驶控制能力。这个过程中，有的人速度快，有的人速度慢，有的时快时慢，但最终要依靠被试的位置感知和驾驶控制能力将车停在被试认为的停车标志处。

在步骤5中，计算并输出被试的距离估计与控制能力等级和评语。距离估计与控制能力等级是根据距离估计与控制能力评估值来评定的：

(1)距离估计与控制能力评估值M＝停车位置与停车标志位置的纵坐标的距离

(2)结合70-80米，特别是75m条件下被试M值的分布，给出被试距离估计与控制能力等级：

M<＝7为技师级；7<M<＝9为高级；

9<M<＝12为中级；M>12为初级。

下面对等级和评语进行具体说明：

1)Level 1(M<＝7)技师级

您在测试过程中停车位置与停车牌的平均距离为M(米)，根据该结果系统初步判断您的距离估计与控制能力比较强，能对车辆与目标的距离进行准确的估计，并能够准确地控制车辆到达目标位置，这将有助于您更好地执行各项驾驶操作。但是在交通状况较复杂的情况下，请您参照仪表盘和其他客观测量来对车辆行驶状态以及其他交通状况进行判断。

2)Level 2(7<M<＝9)高级

您在测试过程中停车位置与停车牌的平均距离为M(米)，根据该结果系统初步判断您的距离估计与控制能力较好，能对车辆与目标的距离进行较为准确的估计，并能够较为准确地控制车辆到达目标位置，这将保证您正确地执行各种驾驶操作。但是在交通状况较复杂的情况下，请您务必参照仪表盘和其他客观测量来对车辆行驶状态以及其他交通状况进行判断。

3)Level 3(9<M<＝12)中级

您在测试过程中停车位置与停车牌的平均距离为M(米)，根据该结果系统初步判断您的距离估计与控制能力一般，这表示在驾驶过程中，尤其是在交通状况较复杂的情况下，您需要参照仪表盘和其他客观测量来对车辆行驶状态以及其他交通状况进行判断。

4)Level 4(M>12)初级

您在测试过程中停车位置与停车牌的平均距离为M(米)，根据该结果系统初步判断您的距离估计与控制能力略为不足，表示您对车辆与目标的距离估计存在一定的偏差，可能无法很好地控制车辆到达目标位置。因此，请您在驾驶过程中，务必参照仪表盘和其他客观测量来对车辆行驶状态以及其他交通状况进行判断。

可以根据上一个实施例，随机选取16个位置点对步骤2-步骤5进行多次重复测试，取平均值作为最终的距离估计与控制能力评估值。

在步骤3中第一阈值的选取方法为：根据交通心理学专业人士及驾驶教学人员的讨论，选取了50m、75m或100m三个值作为起雾起始位置与停车标志的备选距离，考察三种起雾距离对安全和不安全驾驶人员的区分效果。

首先，随机招募了一批驾驶员，共33人(16名女性，17名男性)，所有参加实验者的驾驶经验均大于3年或者驾驶里程超过20000公里。根据最近一年内的罚分数量，将他们区分为安全驾驶组(最近一年的驾驶罚分不超过6分，共17人)和不安全驾驶组(最近一年的驾驶罚分超过6分，共16人)。

随后，通过评估系统对这批驾驶员进行了测试，每位驾驶员在测试道路中会遇到50m、75m、100m三种起雾距离的起雾事件，每种距离条件的起雾事件发生三次，要求被试在雾中将车辆准确地停在停车牌的位置处，记录真实的停车位置。

停车位置等数据收集完毕后，对两个组的被试的距离估计与控制能力评估值M进行了差异检验，安全组和不安全组驾驶员在三种起雾距离下的速度估计表现差异结果如表1所示。结果发现，只有当停车牌距离为75m时，安全驾驶组和不安全驾驶组的M值差异显著，安全驾驶组显著低于不安全驾驶组。因此75m的停车距离对驾驶安全性有较好的区分度。

表1安全组和不安全组驾驶员在三种起雾距离下的距离估计与控制表现差异

同时，对70-80米的距离进行试验，相对于50米和100米，也同样具有较好的区分度。因此，第一阈值为70-80米，优选为75米。

在一个实施例中，还包括步骤6：清除起雾效果，显示“测试结束”。

为了准确，可以测试多次，然后取其平均值进行等级判定和评语输出。

在一个实施例中，还可以包括步骤7：被试完成测试流程后，系统输出该被试的数据。这些数据包括试验次数、起雾位置、停车位置横坐标、停车位置纵坐标、目标位置纵坐标、停车位置与目标位置纵坐标距离等。

根据本发明的另一方面，提出一种驾驶员距离估计与控制能力评估系统，包括交互式驾驶模拟座舱和评估子系统。

评估子系统包括接口模块、道路设计模块、气象模块和等级判定模块。

接口模块与交互式驾驶模拟座舱连接，用于与交互式驾驶模拟座舱通、传送信息，信息包括车辆信息、停车标志图标和位置、试验次数、起雾位置、车辆状态数据(如启动、停车等的时间和位置坐标等)。

道路设计模块，用于产生道路，如笔直的高速公路、路两旁的树木等，道路设计模块通过接口模块将道路信息传送到交互式驾驶模拟座舱，并显示在交互式驾驶模拟座舱的高清液晶屏幕上。

道路设计模块，还能够通过接口模块接收车辆的位置坐标信息，传送停车标志和位置信息给交互式驾驶模拟座舱，以便显示在道路上。在一个实施例中，道路的整体长度为5km，停车标志随机出现于距离道路启示位置350.5m、650.5m、953.5m、1254.5m、1550.5m、1850.5m、2150.5m、2450.5m、2750.5m、3050.5m、3350.5m、3650.5m、3950.5m、4250.5m、4550.5m、4850.5m共16个位置点上。

气象模块，用于生成起雾信息，其中设定了雾气浓度及雾气起始位置与停车标志的距离，当气象模块接收到的车辆位置信息达到起雾起始位置时，向交互式驾驶模拟座舱发送起雾信息以在屏幕上显示起雾效果。

等级判定模块，能够通过接口模块接收车辆停车时的位置信息，计算距离估计与控制能力评估值M，距离估计与控制能力评估值M＝停车位置与停车标志位置的纵坐标的距离，根据M值确定距离估计与控制能力等级和评语，并通过接口模块显示在屏幕上。还可以多次重复测试，取平均值作为最终的距离估计与控制能力评估值。

在气象模块中，雾气起始位置与停车标志的距离为70-80米，优选为75米。

在等级判定模块中，根据距离估计与控制能力评估值M评定距离估计与控制能力的等级：

M<＝7为技师级；7<M<＝9为高级；

9<M<＝12为中级；M>12为初级。

距离估计与控制能力等级及对应的评语如前所述。

为了更准确地评估驾驶员的距离估计与控制能力，可以采用多次测试取平均值的方式进行。

距离估计与控制能力评估系统在使用时，道路上可以不起雾，以便让被试熟悉停车要求。

本发明具有驾驶员浸入感强、驾驶情境模拟真实、生态效度高等优点，能够较为准确地评估驾驶员的距离估计与控制能力，可以广泛应用于驾驶相关实验研究、驾驶员测试筛选等应用场景当中。

最后应说明的是，以上实施例仅用以描述本发明的技术方案而不是对本技术方法进行限制，本发明在应用上可以延伸为其他的修改、变化、应用和实施例，并且因此认为所有这样的修改、变化、应用、实施例都在本发明的精神和教导范围内。

Claims (9)

1.一种驾驶员距离估计与控制能力评估方法，包括：

步骤1：被试在交互式驾驶模拟座舱中驾驶车辆；

步骤2：在车道右侧出现停车标志，被试需要在停车标志位置处停车；

步骤3：在车辆行驶到距停车标志的距离为第一阈值距离时，道路上起雾，被试无法看到前方场景；

步骤4：被试继续驾驶，当被试认为到达停车标志时将车停下；

步骤5：计算并输出被试的距离估计与控制能力等级和评语。

2.根据权利要求1所述的评估方法，其中，步骤2中车道为直道。

3.根据权利要求1所述的评估方法，其中，步骤3中第一阈值距离为70-80米，优选为75米。

4.根据权利要求1所述的评估方法，其中，步骤5中计算距离估计与控制能力等级的步骤为：

步骤51，计算距离估计与控制能力评估值，计算公式为：

距离估计与控制能力评估值M＝停车位置与停车标志位置的纵坐标的距离

步骤52，根据距离估计与控制能力评估值评定距离估计与控制能力等级，距离估计与控制能力等级为：

M<＝7为技师级；

7<M<＝9为高级；

9<M<＝12为中级；

M>12为初级。

5.一种距离估计与控制能力评估系统，包括交互式驾驶模拟座舱和评估子系统，评估子系统包括接口模块、道路设计模块、气象模块和等级判定模块，其中，

接口模块与交互式驾驶模拟座舱连接，用于与交互式驾驶模拟座舱通信、传送信息；

道路设计模块，用于产生道路，并通过接口模块将道路信息传送到交互式驾驶模拟座舱，并显示在交互式驾驶模拟座舱的高清液晶屏幕上；还能够通过接口模块接收车辆的位置坐标信息，传送停车标志图标和位置信息给交互式驾驶模拟座舱，以便将停车标志显示在道路上；

气象模块，用于生成起雾信息，包括雾气浓度及雾气起始位置与停车标志的距离，当气象模块接收到的车辆位置信息达到起雾起始位置时，向交互式驾驶模拟座舱发送起雾信息以在屏幕上显示起雾效果；

等级判定模块，用于通过接口模块接收车辆停车时的位置信息，计算距离估计与控制能力评估值，并通过接口模块显示评定的等级和评语。

6.根据权利要求5所述的评估系统，其中，所述接口模块中传送的信息包括车辆信息、停车标志图标和位置、试验次数、起雾位置、车辆状态数据。

7.根据权利要求5所述的评估系统，其中，所述气象模块中雾气起始位置与停车标志的距离为70-80米，优选为75米。

8.根据权利要求5所述的评估系统，其中，距离估计与控制能力评估值为停车位置与停车标志位置的纵坐标的距离。

9.根据权利要求8所述的评估系统，其中，在等级判定模块中，根据距离估计与控制能力评估值M评定距离估计与控制能力的等级：

M<＝7为技师级；

7<M<＝9为高级；

9<M<＝12为中级；

M>12为初级。