駕駛行為建模研究.pdf

1、道路交通事故占安全生產(chǎn)事故的80％以上，成為安全生產(chǎn)領(lǐng)域的“頭號(hào)殺手”，研究證明超過(guò)95％的交通碰撞是由駕駛員錯(cuò)誤這一因素造成的。實(shí)踐證明駕駛行為研究對(duì)提高道路交通安全可以起到積極作用。駕駛行為研究一直以來(lái)廣泛被人們所關(guān)注。駕駛行為研究在傳統(tǒng)領(lǐng)域取得了顯著進(jìn)展，研究成果廣泛應(yīng)用于汽車工業(yè)。隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)和生命科學(xué)的崛起和迅速發(fā)展，認(rèn)知科學(xué)在汽車工業(yè)中應(yīng)用的研究成為新的研究熱點(diǎn)。駕駛行為研究的重要目的之一是解決道路交通中的安全問(wèn)題，孤立駕

2、駛行為的研究無(wú)法體現(xiàn)駕駛行為研究的真正意義，駕駛行為模型的集成以及在交通工程實(shí)際中的應(yīng)用將是駕駛行為研究的發(fā)展趨勢(shì)和最終目標(biāo)。本文從以下六個(gè)方面展開駕駛行為研究工作： 一、安全舒適跟車駕駛行為建模 跟車是最為普遍的駕駛行為，是駕駛行為典型的研究對(duì)象，跟車模型成為許多研究領(lǐng)域的重要基礎(chǔ)。文章該部分以業(yè)界普遍關(guān)注焦點(diǎn)安全和舒適研究為切入，針對(duì)駕駛跟車情況下可能出現(xiàn)的安全問(wèn)題以及人類生理上對(duì)緊急剎車引起的駕駛不適進(jìn)行研究。該部

3、分以基本運(yùn)動(dòng)學(xué)定律為理論基礎(chǔ)，以工程實(shí)際經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)為判據(jù)，考慮實(shí)際邊界條件，闡釋了跟車情況下的安全舒適模型建模過(guò)程，用實(shí)驗(yàn)方法驗(yàn)證了模型的有效性。論文引入模型的普適計(jì)算概念，闡釋模型在汽車應(yīng)用中的新理念。本文研究安全舒適跟車駕駛行為，旨在指出傳統(tǒng)駕駛行為研究是駕駛行為研究的重要組成部分，它的研究成果可以作為駕駛認(rèn)知行為建模的有益借鑒并在集成駕駛行為模型中應(yīng)用。 二、緊急情況駕駛認(rèn)知行為建模 緊急情況在駕駛經(jīng)歷中并不常見，然

4、而極多數(shù)的交通碰撞發(fā)生在緊急情況下，因此，緊急情況的駕駛行為研究具有重要的意義。ACT-R是典型認(rèn)知體系理論架構(gòu)，因具有諸多優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用。該部分闡述緊急情況下基于ACT-R駕駛認(rèn)知行為建模過(guò)程，并通過(guò)基于模型的駕駛行為預(yù)測(cè)以及基于實(shí)驗(yàn)的駕駛模型驗(yàn)證方法驗(yàn)證了模型的適用性和靈活性。通過(guò)對(duì)認(rèn)知體系駕駛行為建模優(yōu)勢(shì)的分析，論述了駕駛認(rèn)知行為模型在交通安全領(lǐng)域的應(yīng)用可以有效地建立起來(lái)并發(fā)揮重要作用。 三、多任務(wù)駕駛認(rèn)知行為建模

5、 通過(guò)對(duì)人類駕駛中的情景感知、事件認(rèn)知與決策以及運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)決策執(zhí)行過(guò)程的分析，闡述人類這一復(fù)雜系統(tǒng)駕駛?cè)蝿?wù)的并行多處理的事實(shí)普遍存在特性。通過(guò)采用駕駛?cè)蝿?wù)分類、危險(xiǎn)程度分級(jí)以及在ACT-R模型中引入潛意識(shí)行為處理方法，改進(jìn)ACT-R模型為多生成系統(tǒng)、多監(jiān)測(cè)模塊以及多運(yùn)動(dòng)模塊實(shí)現(xiàn)駕駛認(rèn)知模型的多任務(wù)并行處理，不僅提高了模型的實(shí)際執(zhí)行效率且模型更加符合客觀真實(shí)。利用軟件多線程方法實(shí)現(xiàn)了駕駛多任務(wù)的并行處理，通過(guò)軟件模擬方法證明了改進(jìn)模型對(duì)

6、處理多任務(wù)的有效性。 四、交通事故數(shù)據(jù)庫(kù)駕駛行為數(shù)據(jù)挖掘 基于Multi-Agent技術(shù)及KDD*模型實(shí)現(xiàn)道路交通事故數(shù)據(jù)庫(kù)駕駛行為相關(guān)知識(shí)的數(shù)據(jù)挖掘。Multi-Agent技術(shù)解決駕駛行為挖掘的復(fù)雜性、駕駛行為關(guān)聯(lián)知識(shí)的挖掘等問(wèn)題，使駕駛行為知識(shí)挖掘智能化。KDD*模型的應(yīng)用使駕駛行為知識(shí)挖掘沿著系統(tǒng)自動(dòng)聚焦的方向定向挖掘，提高系統(tǒng)的整體效率。引入多線程技術(shù)、綜合使用不同數(shù)據(jù)挖掘方法挖掘道路交通事故數(shù)據(jù)庫(kù)中的駕駛行為相

7、關(guān)知識(shí)。挖掘結(jié)果證明，道路交通事故數(shù)據(jù)庫(kù)中基于該算法的知識(shí)挖掘是有效的，得到了有益于駕駛行為建摸研究的相關(guān)知識(shí)。 五、駕駛行為模型計(jì)算機(jī)模擬與仿真 軟件模擬仿真是評(píng)估和分析新系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)修改、控制系統(tǒng)和操作規(guī)則變化有力的工具。該部分工作旨在建立駕駛模型的模擬與仿真環(huán)境，通過(guò)該環(huán)境的應(yīng)用使駕駛行為建模研究更加方便和直觀。文章在對(duì)現(xiàn)有認(rèn)知體系建模工具進(jìn)行分析比較的基礎(chǔ)上闡述開發(fā)駕駛行為模擬與仿真環(huán)境的必要，并從環(huán)境構(gòu)建角度

8、描述軟件的實(shí)現(xiàn)過(guò)程。開發(fā)軟件的主要功能模塊包括行為建模、模型修改、模型驗(yàn)證以及場(chǎng)景設(shè)計(jì)等模塊，軟件主要理論支撐包括ACT-R認(rèn)知體系等。 六、駕駛行為模型集成與應(yīng)用 集成駕駛行為模型并服務(wù)于交通工程應(yīng)用，從而達(dá)到提高道路通行能力、減少交通事故的駕駛行為研究目標(biāo)。該部分通過(guò)建立集成駕駛行為研究平臺(tái)，并基于平臺(tái)設(shè)計(jì)駕駛訓(xùn)練來(lái)提高駕駛員處理緊急情況的行為能力。平臺(tái)的構(gòu)建思想是：把駕駛行為研究、駕駛認(rèn)知行為建模、駕駛行為模型實(shí)驗(yàn)