（光学工程专业论文）视线离开前方视野过程中驾驶人行为研究.pdf

study on driver behavior during eyes off road a dissertation submitted for the degree of master candidate：song dianming supervisor：prof. yuan wei changan university, xian, china 论文独创性声明 本人声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导下,独立进行研究工 作所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重 要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何 未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表的成果。 本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名： 年 月 日 论文知识产权权属声明 本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属学 校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权 利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成 果时，署名单位仍然为长安大学。 （保密的论文在解密后应遵守此规定） 论文作者签名： 年 月 日 导 师 签 名： 年 月 日 i 摘要 驾驶人是导致交通事故的主要原因，据相关统计，1350%的交通事故是由驾驶人 注意力分散行为导致的。因此，研究驾驶人注意力分散行为是非常必要的，减少注意 力分散行为的发生对改善交通安全具有重要的意义。 通过国内外关于驾驶人注意力分散研究的回顾，对注意力分散行为展开分析，总 结了引起注意力分散的原因、注意力分散产生的机理和注意力分散行为的评价指标。 驾驶人注意力分散行为主要分为视觉注意力分散和认知注意力分散。本文基于视 觉注意力分散的研究方法，对视线离开前方视野过程中驾驶人行为进行研究。 基于视觉注意力分散行为，提出适合本文的注视区域划分方法，定义了驾驶人视 线离开前方视野的行为，对视线离开前方视野过程中驾驶人视觉行为和驾驶人对车辆 的操作行为展开分析。 对驾驶人视觉数据的分析表明，视线离开前方视野时，驾驶人对车内区域关注的 频次最高；视线离开前方视野时间的平均值在 0.62s 左右，95%分位数值是 1.1s；不同 驾驶人的视线离开前方视野时间有差异。 对驾驶人操纵车辆数据的分析表明，视线离开前方视野时，驾驶人对方向盘的操 纵显得比较死板；当视线离开前方视野的时间大于 1.0s 时，驾驶人有释放加速踏板的 趋势；随着视线离开前方视野时间的增加，驾驶人的车道保持能力变差。 本文研究得到了国家科技支撑计划项目(2009bag13a05)的资助。 关键词：驾驶人； 注意力分散； 视线离开前方视野； 视觉行为； 操作行为 ii abstract a large number of studies have shown that drivers fault is the main cause of traffic accidents. according to related statistics, 1350% of the accidents are caused by driver distraction. therefore, studying driver distraction is necessary, reducing the occurrence of distraction is of great significance to improve traffic safety. review on driver distraction and research methods at home and abroad, analyze the distraction, summarize the cause of distraction, mechanism of distraction and evaluation of distraction. driver distraction is divided into visual distraction and cognitive distraction. in this paper, based on the methods of visual distraction, analyze driver behavior during eyes off road. based on visual distraction, propose the method of dividing fixation area fitting this paper, define the process of eyes looking away from the road ahead, analyze the driver visual behavior and the operational behavior on the vehicle during eyes off road. the driver visual data shows that, when the driver looks away from road, the driver concerns the interior region of the car most frequently; the average time of eyes off the road is about 0.62s, 95th percentile is 1.1 seconds; the time is related with drivers style. the driver vehicle operation data shows that, when the driver looks away from road, the manipulation of the steering wheel appears to be rigid; the drivers have the trend of releasing the accelerator pedal when the time of eyes off road more than one second; as the time of eyes off road increases, drivers lane keeping ability decreases. the research is sponsored by national key technology r distraction; eyes off road; drivers visual behavior; operation behavior iii 目 录 第一章 绪论 . 1 1.1 问题的提出 . 1 1.1.1 研究背景 . 1 1.1.2 研究意义 . 2 1.2 注意力分散的基础知识 . 3 1.2.1 注意力分散行为 . 3 1.2.2 注意力分散产生的机理 . 4 1.2.3 注意力分散行为与交通安全 . 5 1.2.4 注意力分散行为的评价指标 . 6 1.3 国内外研究回顾 . 9 1.3.1 国外研究回顾 . 9 1.3.2 国内研究回顾 . 11 1.4 本文研究内容 . 12 第二章 试验方案及数据处理方法 . 13 2.1 试验目的 . 13 2.2 试验条件 . 13 2.2.1 试验设备 . 13 2.2.2 试验驾驶人 . 16 2.2.3 试验道路条件 . 16 2.2.4 试验要求 . 17 2.3 试验步骤 . 17 2.4 试验数据的处理 . 18 2.4.1 数据处理工具 . 18 2.4.2 跟车过程与自由行驶过程的界定 . 19 2.4.3 数据处理过程 . 19 2.4.4 图形表达 . 22 第三章 视线离开前方视野过程中驾驶人视觉行为研究 . 23 3.1 注视区域划分及概念 . 23 iv 3.1.1 注视区域划分 . 23 3.1.2 视线离开前方视野的定义 . 24 3.1.3 跟车参数定义 . 25 3.2 区域的关注次数分析 . 26 3.3 驾驶人视线离开前方视野的时间分析 . 27 3.3.1 时间分布规律分析 . 27 3.3.2 不同注视区域的关注时间分析 . 29 3.3.3 不同行驶类型下视线离开时间分析 . 30 3.3.4 不同驾驶人视线离开时间分析 . 31 3.4 跟车过程中驾驶人视线离开前方视野的时间分析 . 31 3.4.1 跟车距离对视线离开时间的影响 . 32 3.4.2 跟车速度对视线离开时间的影响 . 33 3.4.3 相对速度对视线离开时间的影响 . 34 3.5 驾驶人视线变化规律分析 . 34 3.5.1 注视点的分布 . 34 3.5.2 视觉搜索广度 . 36 3.5.3 组合视角分析 . 36 3.6 本章小结 . 38 第四章 视线离开前方视野过程中驾驶人操作行为研究 .39 4.1 方向盘稳定性 . 40 4.2 车道保持特性 . 41 4.3 加速踏板开度特性 . 42 4.3.1 加速踏板开度比重分析 . 43 4.3.2 加速踏板开度随时间的变化特性 . 44 4.4 行驶速度特性 . 44 4.5 视线离开前方视野起始时刻的跟车参数分析 . 45 4.6 本章小结 . 47 结论与建议 .48 参考文献 .50 致谢 .54 长安大学硕士学位论文 1 第一章 绪论 1.1 问题的提出 1.1.1 研究背景 随着经济的发展，人们对交通安全问题越来越重视，高速公路已经成为跨省市汽 车运输的主要路线，车流量日益增加，交通事故造成死亡人数占总死亡人数的比例呈 逐年上升的趋势1。交通事故造成越来越大的人员伤亡和不可避免的经济损失。因此， 国家政府部门、汽车企业单位、交通部门、科研机构等都相当关注这个问题，减缓交 通事故的发生迫在眉睫。 交通事故从根本上说是由人、车、路、环境组成的系统失去平衡造成的，交通事 故成因主要分为主观方面和客观方面，主观方面主要是指人的因素，客观方面主要指 人、车、路、环境因素2。大量统计分析表明，驾驶人是导致交通事故的主要原因之 一。发生事故的 70%以上都与驾驶行为直接相关3。驾驶时间的增长和驾驶任务的增 重导致驾驶人驾驶负荷增加，驾驶人在生理、心理等方面承受负荷的能力有限，不可 避免的会发生注意力不集中、驾驶疲劳、操作失误、判断失误等危险情况的发生。 注意力不集中是导致交通事故的主要原因之一。1995 年美国道路交通安全局 （nhtsa）研究表明，注意力分散导致的机动车事故占 26%左右4。2009 年美国道路 安全局表明 16%的致命交通事故与注意力分散有关，20%的伤亡交通事故与注意力分 散有关5。法国学者研究表明高速公路上 1/3 的交通事故是由注意力分散导致的，日 本学者研究表明注意分散导致的交通事故占诱因总数的 36%6。虽然各个国家科研机 构统计的结果不同，但是说明了注意力分散是导致交通事故的主要原因。 注意力分散是经常发生的事情。在日常生活中我们很容易接触到驾驶者，或者根 据我们自身的驾驶经验，虽然不同驾驶人感知能力不同，但是交通车辆、行人、交通 标志、信号灯、仪表盘、左右后视镜、语音干扰等这些信息源都可能成为我们注意选 择加工的目标，并且不同的交通环境状况、不同的驾驶人疲劳状况，对每种信息的加 工权重是不一样的，也就是说选择注意的机制是不同的7。因此在驾驶任务中驾驶人 的注意力分散行为是经常发生的事情，引起注意力分散的因素有很多，每种因素对驾 驶人的影响权重不同。 针对我国高速公路，交通流量大、车速高、连续驾驶时间长等特点，道路交通事 故面临的严峻形式，制定有针对性的预防政策，具有重要的现实意义。因此本文从注 第一章 绪论 2 意力分散对交通安全影响方面进行分析，希望能从人的安全意识和安全驾驶行为方面 改善交通安全水平，减少交通事故的发生。 1.1.2 研究意义 国内关于注意力分散的研究还比较欠缺，特别是注意力分散在交通安全方面的研 究，更没有形成系统的、成熟的理论，因此希望通过本文的研究能够为注意力分散行 为进行一些探索。 (1)减少注意力分散行为对交通安全的影响 良好的安全意识是驾驶人的优秀品质， 规范驾驶行为是保证交通安全的主要手段， 本文希望通过注意力分散行为的研究，使驾驶人意识到注意力分散行为在安全驾驶中 的地位，并且提出一些关于安全驾驶行为的建议。 驾驶是一个复杂的任务，不仅需要驾驶人较好的身体素质、心理的承受能力，更 需要把注意力集中在驾驶任务上，因此理解注意力分散发生的机理对安全驾驶有一定 的指导意义。 注意力分散对驾驶行为的损害是非常严重的，了解注意力分散对驾驶人的影响非 常重要。通过分析视线离开前方视野过程中驾驶人视觉行为，对驾驶人正常驾驶选择 合理的注意力机制提出一些建议。 视线离开前方视野时，驾驶人对前方视野的感知能力变差，对车辆的不正确操作 往往是导致交通事故的原因，因此从车辆的操控方面，对驾驶人的操作行为提出一定 的建议。 (2)为注意力分散检测提供理论支持 随着汽车智能化技术的发展，汽车主动安全技术已经成为发展的热点，根据注意 力分散行为对交通安全的影响，基于驾驶人状态的注意力分散检测系统的发展显得尤 为重要，在必要的时候对驾驶人发出警告，预防因为注意力分散行为导致的交通事故 发生。 行驶过程中，驾驶人的视觉特征以及驾驶人对车辆的操作特性最能反映驾驶人的 注意力分散状态。 对驾驶行为有损害的两种视觉行为，一种情况是当驾驶人视线偏离前方视野一次 时间过长，驾驶人不能立即感知危险情况的发生。另一种情况是当驾驶人关注前方时 间过长，虽然驾驶人在关注前方道路信息，但是却不能感知到前方道路信息，即为视 而不见的状态。 长安大学硕士学位论文 3 驾驶人的操作特征方面：长时间的注意力分散状态，驾驶人对车辆的操作特性和 正常驾驶时是有差别的，例如车道保持能力变差等。 因此本文希望从视线离开前方视野过程中驾驶人表现的特征出发，希望能为注意 力分散检测提供一定的理论支持。 1.2 注意力分散的基础知识 注意一直是心理学研究的一个重要方面，是心理活动对一定对象的指向，是心理 活动的动力特征，是认识选择性的表现，注意是人获取外界信息的起点，注意是人感 知世界的基础。 驾驶人注意力是指在行车过程中，驾驶人的心理活动要保持在行车信息上，只有 这样才能迅速、及时、准确的获取行车过程中的各种信息，保证行车安全。如果驾驶 人不能保证注意力在驾驶上，那么就有可能发生危险。 1.2.1 注意力分散行为 关于注意力分散的定义比较多， steff, f.m.研究表明注意力分散行为是驾驶人注意 力从安全驾驶这种外界刺激转移到与安全驾驶无关的外界刺激8。sheridan 研究表明 注意力分散行为是驾驶人对车辆横向控制和纵向控制的混乱现象9。smiley 研究表明 注意力分散行为是驾驶人的一种错误的注意力分配10。有些学者从下面五个元素来描 述注意力分散，即引起注意力分散的源头、引起注意力分散源头的位置、注意力分散 主动性和被动性、注意力分散产生的过程和注意力分散导致的结果。 澳大利亚莫纳什大学的 kristie young 和 michael regan 把注意力分散四类，即视 觉注意力分散(visual)、听觉注意力分散(auditory)、身体注意力分散(physical)和认知注 意力分散(cognitive)11。 视觉注意力分散发生在驾驶人没有对前方道路充分关注而把视 觉注意力转移到其他目标上；听觉注意力分散发生在驾驶人把注意力集中在听觉信号 上而没有在道路环境上；身体注意力分散发生在驾驶人把一只手或者两只手同时从方 向盘上放开，去操纵其他目标；认知注意力分散是驾驶人思想的一种转移，迫使驾驶 人不能在交通环境中安全驾驶。 综合上面的注意力分散形式，经常发生的是视觉注意力分散和认知注意力分散。 victor 研究显示视觉注意力分散是驾驶人视线离开前方视野的一种行为(eye-off-road)， 认知注意力分散是驾驶人思想离开前方视野的一种行为(mind-off-road)12。 两者的主要 区别在于不同的注意力分散形式对驾驶人视觉产生的影响不同，视觉注意力分散行为 第一章 绪论 4 对驾驶人视觉产生的影响比较明确，即驾驶人视线的偏离，认知注意力分散对驾驶人 视觉产生的影响很微妙。有关研究表明视觉注意力分散比认知注意力分散对安全驾驶 的损害更加厉害。 图 1.1 中，椭圆区域表示注意力集中程度，子图(a)表示正常驾驶时注意力分布情 况，驾驶人的注意力主要集中在前方视野上。子图(b)表示认知注意力分散时注意力分 布情况，驾驶人的注意力有一部分转移到了其他地方。子图(c)表示视觉注意力分散时 注意力分布情况。可知认知注意力分散和视觉注意力分散驾驶过程中，驾驶人对前方 视野的注意力程度都要比正常驾驶时差13。 图图 1.1 注意力分散的形式注意力分散的形式 在大多数情况下注意力分散不只以一种形式显现，而是几种注意力分散形式的组 合。例如在驾驶任务中打电话行为，从某种意义上说就包括了上面的几种注意力分散 的形式，特别是危险反应时间增加，对驾驶行为损害相当严重。 综上所述，无论是视觉注意力分散还是认知注意力分散，都是安全驾驶任务需要 的注意力转移到了与驾驶任务相互矛盾、有冲突的活动上的一种行为，都是对安全驾 驶有损害的行为，这种行为应该杜绝。 1.2.2 注意力分散产生的机理 注意力分散问题反映的是道路环境需要的注意力与花费到道路环境上的注意力之 间的不匹配。更准确的说，注意力分散反映的花费到安全驾驶任务需要的注意力与安 全驾驶任务需要的注意力之间的不匹配。当驾驶任务与冲突的活动需要的注意力发生 竞争时，例如驾驶人对车内辅助驾驶设备进行信息交互时，这个活动超过驾驶人对道 路环境的感知和反应能力，驾驶人就不能集中注意力进行驾驶任务了14。 长安大学硕士学位论文 5 两者需要 的注意力 超过驾驶 员的承受 能力 道路环境需 要的注意力 其他活动需 要的注意力 时间 图图 1.2 导致注意力分散的原理导致注意力分散的原理 如图 1.2 所示，较粗的实线代表驾驶任务中前方视野需要的注意力，细实线表示 其他目标或者活动引起的驾驶人注意力分散所消耗的注意力，在某一时刻，两者需要 的注意力超过驾驶人的承受能力时，驾驶人就不能集中注意力驾驶，对前方视野的感 知能力变差，交通事故发生的可能性增加。 1.2.3 注意力分散行为与交通安全 注意力分散行为对安全驾驶的影响主要有两个方面：一个是驾驶人对危险的感知 能力降低，另一个是对驾驶人驾驶性能的损害。注意力分散时，驾驶人对前方视野的 信息掌控能力变差，不能充分注意到道路环境的动态变化，对危险的感知时间增加。 随着视线离开前方视野时间的增加，驾驶人对车辆的操控处于茫然状态，驾驶人的车 道保持能力变差。 导致注意力分散的原因非常繁多。现在的辅助驾驶设备等越来越流行，驾驶人与 这些设备的交互也成为导致注意力分散的一个方面15，例如碰撞预警系统误报率很高 等因素都是导致注意力分散的原因，这些辅助驾驶系统在减缓驾驶疲劳的同时也增加 了驾驶人注意力分散的发生。平常与驾驶相关的活动也会导致注意力分散，例如驾驶 人对后视镜或者车内活动关注时间过长而不能对前车制动及时做出反应。驾驶人的身 体状况也会引起注意力分散，例如长时间的疲劳驾驶导致注意力分散。 第一章 绪论 6 29.40% 36.40% 8.60% 25.60% 车外因素 车内因素 其他因素 未知因素 图图 1.3 引起注意力分散的因素分析引起注意力分散的因素分析 按引起注意力分散的位置分类， 分为车外道路环境因素和车内目标因素。 如图 1.3 所示，车外因素引起的注意力分散占 25.6%，车内因素占 36.4%，其他因素占 25.6%， 未知因素占 29.4%。其中车内因素里面调整音响占 11.4%，车内其他人占 10.9%，移动 物体占 4.3%， 车内其他设备占 2.9%， 调节空调、 车辆占 2.8%， 吃食物和饮料占 1.7%， 使用电话占 1.5%，吸烟占 0.9%16。 1.2.4 注意力分散行为的评价指标 注意力分散的评价主要从驾驶人状态、驾驶人对车辆的操作行为和车辆的运动状 态方面评价。见图 1.4 所示。 注意力 分散 车辆运动状态 1、车辆横向位置 2、速度 3、加速度 驾驶员操作行为 1、方向盘 2、加速踏板 3、制动踏板 驾驶员状态 1、头部信息 2、生理状态 图图 1.4 注意力注意力分行为的影响因素分行为的影响因素 无论是视觉注意力分散还是认知注意力分散，对注意力分散行为的评价一般包括 下面几个方面： 驾驶人状态方面主要包括头部信息和生理状态信息。头部信息主要包括驾驶人的 视觉信息、头部朝向、面部表情等。生理状态主要指脑电波、心率、血压等。 驾驶人操作行为主要指驾驶人对方向盘、加速踏板和制动踏板的操纵行为。 长安大学硕士学位论文 7 车辆运行状态方面主要指车辆的横向运动状态和纵向运动状态。 本文主要围绕驾驶人视觉注意力分散行为展开分析的，因此下面的评价指标主要 是针对视觉注意力分散行为。 (1)驾驶人视觉信息 donmez 研究表明注意力分散时间、注意力分散过程和关注目标距离能表明视觉 注意力分散水平17。 注视点位置 驾驶人视觉注意力分散最直接的体现形式就是驾驶人的视线与注视区域的交互位 置信息，也就是注视点位置信息，通过注视点位置可以直观的感知到驾驶人关注的目 标。当注视点落在前方道路上，说明驾驶人可能在集中注意力驾驶，当注视点落在于 车内等与驾驶无关的目标上，说明驾驶人在进行与驾驶无关的活动，没关注前方道路 信息。视线离开前方视野时，驾驶人关注的目标越远，发生危险的可能性越大，虽然 周围视力对危险感知有一定帮助，但超过周围视力的范围，驾驶人就不能感知到危险 的发生。 视线离开前方视野的时间 视线离开前方视野的时间是指驾驶人视线从前方视野转移到回到前方视野的时 间。wierwille 研究表明视线离开前方视野的时间一般小于 1.6s，对车辆后视镜关注时 间的均值是 0.96s，对仪表板关注时间的均值是 0.69s，对音响设备关注时间的均值是 0.83s18,manbir soshi 和 ryan reimer 研究中得出与 wierwille 类似的视线离开 前方视野时间的分布特征19。 视线离开前方视野的时间越长，驾驶人对突发事件的反应越迟钝，对动态驾驶环 境的意识能力越差。因此可以采用视线离开前方视野的时间来评价驾驶人视觉注意力 分散行为。 视线离开前方视野的频次 这里是指单位时间内驾驶人视线离开前方视野的次数。通过视线离开前方视野的 频次可以反映驾驶人对非前方视野的关注频繁程度， 如果两次视线离开时间间隔越小， 那么驾驶人可能没有完全意识到前方道路信息，多次的视线离开可能形成驾驶人对危 险意识能力丧失的累加。 视觉搜索广度 视觉搜索广度主要指水平方向的视觉搜索广度和垂直方向视觉搜索广度。水平方 第一章 绪论 8 向搜索广度是指在一定时间内水平视角的标准偏差 sd，垂直方向搜索广度是指在一 定时间内垂直方向视角的标准偏。 david crundall 等人采用水平方向视角标准差和垂直 方向视角标准差分析前导车对驾驶人视觉行为的影响，研究表明跟车过程中两个方向 的视角标准差都较小，也就说跟车过程中驾驶人的注意力更加集中在前方视野区域 20。 组合视角标准差 组合视角是指同一时刻水平方向视角与垂直方向视角平方和的均方根值。组合视 角的标准差综合反映驾驶人在水平方向和垂直方向视觉搜索广度。engstr m 研究中用 组合视角标准差来衡量驾驶人的注意力分散行为，研究显示随着听觉任务增加，驾驶 人组合视角标准差降低，也就是说驾驶人注意力更加集中在前方道路上21。 因此综合和， 视觉搜索广度和组合视角的标准差来评价视觉注意力分散行为。 一定时间内的视觉搜索广度越大， 驾驶人注意力越不集中。 同样组合视角标准差越大， 注意力越不集中。 (2)驾驶人操作行为方面 方向盘的操控 方向盘转角能反映某一时刻驾驶人对方向盘的操控特性。godthelp 研究中显示驾 驶人视觉注意力分散过程中，方向盘转角比较固定22，也就是说驾驶人在不了解前方 视野时一般不轻易转动方向盘或者说驾驶人不能对环境的变化频繁的做出反应。因此 驾驶人对方向盘的操作特征在一定程度上能反映视觉注意力分散行为。 加速踏板的操控 加速踏板开度体现驾驶人对车辆行驶速度的控制，驾驶过程中驾驶人会频繁的对 加速踏板进行操作，调整车辆的速度满足行驶的需求，视觉注意力分散过程中驾驶人 一般有释放加速踏板的趋势。 (3)车辆的运动状态 车辆在车道间的横向位置 最常见的是车辆偏移车道中心线的距离和车辆到达车道边线的时间(tlc)两个指 标来衡量车辆在当前车道的横向位置信息。duncan p. brumby 研究中用车辆偏移车道 中心线距离的标准偏差评价注意力分散时驾驶人的车道保持能力23。一般情况下，随 着视觉注意力分散时间的增加，驾驶人的车道保持能力越差。 速度控制 长安大学硕士学位论文 9 行驶速度是驾驶人对车辆纵向控制的主要指标。如果注意力分散时间过长，车辆 的速度就会相应的变化， senders 研究显示驾驶人一般通过降低车速来补偿视觉注意力 分散对行驶性能的影响24。 1.3 国内外研究回顾 1.3.1 国外研究回顾 1996 年 jing-shiarn wang 等对 nhtsa 事故数据进行研究，发现注意力不集中是 导致交通事故的主要原因， 从多方面因对导致注意力分散的特征分析， 例如驾驶环境， 气候条件、驾驶人性别方面对导致交通事故的原因进行了分析4。 1998 年芬兰赫尔辛基大学的 summala h, lamble d, laakso m 研究显示当驾驶人 在关注车内目标时，即使是职业驾驶人也不能感觉到前车的刹车行为，注意力分散容 易导致危险事故的发生25。 2002 年加拿大的 joanne l 等基于实际道路环境， 研究了打电话行为对驾驶人视觉 行为和驾驶人对车辆操控行为的影响，研究发现认知注意力分散时，驾驶人对左右后 视镜、 内后视镜、仪表盘等周围环境关注的时间较少，对前方视野的注视时间增加26。 2002 年美国的 manbir sodhi 和 bryan reimer 通过驾驶人的眼动行为分 析了注意力分散行为。分析了驾驶人对左右后视镜、内后视镜、仪表盘等关注的行为， 研究显示驾驶人关注不同目标的时间不同，且认知负荷增加时驾驶人视觉搜索广度要 比正常驾驶时小19。 2004 年美国公路交通安全局的 louis tijerina，frank s. barickman 和 elizabeth n. mazzae 通过在高速公路和城市道路上大量驾驶人的跟车行为试验， 采用驾驶人眼动参 数与车辆行驶参数相结合，研究发现经验驾驶人选择较大的跟车距离，较大的跟车速 度和跟车时距，并且提出相对速度是预测驾驶人视线离开的一个关键参数27。 2004 年瑞典的 rikard karlsson 研究了不同次级驾驶任务下， 驾驶人视线离开前方 视野的时间和注意力分散时间增加后，驾驶人对车辆的操作行为。研究表明驾驶人注 意力分散时间超过 2s 之后，驾驶人开始转动方向盘调整车辆的横向位置28。 2005 年瑞典的 johan engstrom 通过模拟的高速公路驾驶环境， 讨论了视觉负荷和 认知负荷对驾驶性能的影响。研究表明视觉负荷和认知负荷对驾驶性能的影响是不一 致的，视觉负荷导致车辆的行驶速度降低和驾驶人的车道保持能力变差，认知负荷没 有影响行驶车度，相比较而言车道保持能力降低的不明显，但是认知负荷导致驾驶人 对前方视野的注视程度增加29。 第一章 绪论 10 2005 年 trent victor 研究中引入评价注意力分散的许多指标，特别的，一段时间 内驾驶人对道路中心区域的注视比例 prc(percent road center)是对注意力分散行为评 价的有效指标，研究中对视觉任务和认知任务进行了对比分析，结果显示视觉负荷下 落在道路中心区域的注视点较少12。 2007 年日本 konan 大学的 hidetoshi nakayasu， yasuhiro seya 和 iowa state 大学的 nir keren 用驾驶模拟器研究了驾驶人眼动特性与视野之间的关系， 通过前车从匝道汇 入等有干扰因素时的驾驶人的注视点分布与没有干扰因素驾驶人的注视点分布对比分 析，提出有用视觉区域半径的概念，更加形象的分析驾驶人的注意力集中程度30。 2009 年爱荷华大学的 yulan liang 对驾驶人注意力分散的检测方法进行研究，比 较全面的分析了视觉注意力分散行为和认知注意力分散行为，并且提出一种检测视觉 注意力分散和认知注意力分散的分层算法13。 2009 年瑞典的 katja kircher， albert kircher 和 fredrich claezon 研究了注意力分散 和驾驶疲劳检测方法，文章中结合 facelab 眼动仪获取的数据参数和基于眼动仪建立 车内模型的方法来检测驾驶人的视觉注意力分散行为，并提出注意力分散预警算法和 预警条件31。 2010 年英国的 steven d. rogers, endre e. kadar 和 alan costall 研究了从三个不同 方向接近障碍物，驾驶人的视觉特征，并且提出光流和光流率是驾驶人控制车速的依 据32。 2009 年瑞典的 katja kircher1, christer ahlstrom 和 albert kircher 对比较经典 prc 注意力分散检测算法和基于车内模型注视时长注意力分散算法进行了试验验证，研究 指出两种算法都可以作为注意力分散的检测方法，但是都没有提供一个有效的注意力 分散警告时刻点33。 2010 年 santokh singh 在 nhtsa 事故数据中指出， 车内活动导致的交通事故比与 驾驶无关的认知注意力分散导致的事故更加普遍，同时与乘客交谈是常见的车内注意 力分散因素，与驾驶无关的思想活动是认知注意力分散的主要因素34。 2011 年加利福尼亚大学的 zheng bian, russell pierce 和 george andersen 在驾驶模 拟器中研究了驾驶人眼动模式和驾驶任务之间的关系，研究发现驾驶人的眼动模式可 以预测驾驶性能，特别是眼动类型可以预测跟车距离和驾驶人对交通信号灯变化