面向汽車主動安全駕駛的行為研究

王存敬

摘要：本文第一部分簡單闡述了人的行為與人的駕駛行為；第二部分在第一部分的基礎上探討分析了建立面向汽車主動安全的環境模型；最后對建立的矩陣狀態和信號狀態之間的權重關系進行計算以得出權重值的大小來判斷駕駛員的行為意圖。

關鍵詞：汽車；主動安全；駕駛行為；研究

1.駕駛行為

1.1人的一般行為模式

現代心理學把人類行為定義為感知、思考和意愿。因此，光線的能夠感知與否和分析一件事情之后所作出的具體決定都是人的行為范疇。而在某些事件中人的情緒和欲望也屬于是人的行為范疇。在人們將個體行為放在集體活動的背景中時，個人行為活動就受到了集體活動的限制。行為是人是在特定環境下發生的有意識活動。

哲學家把人們的行為能力分成三類，即意志、理解、個體活動，但一直存在爭議。現代的心理學者也以行為三本能系統為研究基礎。如駕駛員在匆忙情況下和速度的控制，一定的刺激會引發人的行為需要，行為需要與誘因相結合形成人的行為動機，行為動機最終促發人的具體行為實施。

1.2駕駛行為

駕駛員在駕車行駛中對交通信息進行分析時，要做到及時準確。在這種情況下駕駛員往往要在很短的時間內進行分析與判斷，并采取措施。這就要求駕駛人員對信息的獲取具有一定接受能力，如感覺，思維方面。當今越來越多得學者們采用計算機信息處理的方法對車輛行駛過程中駕駛員的操作行為進行研究。影響車輛安全行駛的因素有路況因素、行車因素和周圍其它車輛因素。當這些信息被駕駛員獲取后進行分析并做出相應的決策。車輛在行駛狀態中，操作人員主要依靠以往的駕駛經驗以及外部一些環境影響因素來對行駛狀態的車輛進行控制，同時對行駛狀態的車輛方向變化情況分析并呈現出來，這些信息參數將影響車輛操作人員的下一步駕駛行為。

2.汽車主動安全駕駛行為模型研究

2.1建模方法

建模過程應根據具體研究的要求，要有重點研究對象。在研究原型中包含多種元素的情況下，研究的內容也有所不同。要舉一反三，建立一個原型，從不同的側面建立多個模型進行研究的方法。建模過程中有定量的模型建立法和定性的模型建立法兩種。定性的模型建立方法運用比較廣泛，一般依據以下步驟進行建模：（1）建立模型的目的要明確；（2）對模型的原型要進行仔細的定量分析研究，獲取相關的信息數據；（3）從定量的角度出發，建立一個初步的分析模型；（4）通過計算機編程進行模擬實施；（5）進一步糾錯，對模型進行驗證；（6）將最終確立的模型進行維護并推廣。

這6個階段是逐步進行的，需要不斷的進行檢驗和修改才能建立有效的模型。

2.2模型的建立

駕駛員一車輛一環境系統中，車輛行駛過程中駕駛員應對道路中的交通指示、周圍車輛、道路情況等信息及車輛在行駛過程中的狀態進行感知，并對這些狀態進行分析判斷后，以具體的駕駛行為表現出來，之后行駛車輛的運行狀態又會給駕駛操作人員一個信息反饋，駕駛員通過反饋的信息對外界環境以及車輛狀態重新進行感知，這種循環一直持續到駕駛行為的結束。駕駛員在駕駛過程中，駕駛員與車輛及外界環境中不斷的進行信息交換，因此，在進行建模過程中應有以下定義：在車內安裝車輛外部信息采集的控制裝置。控制裝置通過視覺傳感器對外界視頻數據信息進行采集，綜合各種信息來對駕駛員的行為意圖進行分析判斷。從而可以在交通安全事故發生之前對車輛駕駛人員進行提示，并通過車載顯示設備呈現出危險源。

在建立的模型中，行駛車輛駕駛員職責就是通過駕駛行為以及外部環境因素分析所獲取的信息而采取的相應措施，然而當模型中面向主動安全性研究的時候，外部環境的影響因素是無法改變的，因此需要將車輛行駛中的駕駛行為意圖也納入到環境影響因素的范疇內，以組成一個新的系統模型。

3.汽車主動安全駕駛行為意圖的識別

3.1典型的駕駛行為

本文總結出以下集中典型的駕駛行為：（1）行駛車輛壓壓車道線行駛，這是一種較危險的駕駛行為，尤其是在高速公路上，可通過視覺車道線檢測以防止在行駛過程中是否壓車道線行駛；（2）疲勞駕駛，這種情況可以對汽車方向盤轉交監控進行預測駕駛員的行為意圖；（3）超車并道，這種行駛行為也是造成交通安全事故的主要原因之一，在行駛過程中進行超車并且并道行駛，其主要表現特征有突然加速、左轉向燈點亮等；（4）車輛掉頭轉彎，車輛行駛過程中突然進行轉彎或掉頭的行為，主要表現特征是汽車方向盤轉動的幅度較大；（5）加速行駛，這個行為表現的特征有油門開啟度較大，車速短時間內增快增快；（6）減速行駛，主要表現特征為油門開啟變小，車速變慢；（7）勻速行駛，表現特征是速度穩定、方向盤小角度轉動、油門位置也相對穩定；（8）啟動狀態，主要表現特征有油門加大、離合器抬起、在低速檔位、車速逐漸增快和剎車燈消除等。

3.2信號矩陣分析

通過以上駕駛行為，系統要采集車輛行駛過程中的車輛自身參數及環境參數以作為駕駛員對駕駛行為意圖分析的重要決策參數，分析車輛行駛行為意圖是一個復雜的過程，本文總結出如下參數信息對駕駛員在車輛行駛過程中的駕駛行為進行分析與預測。

將車道線信號（x₁）、方向盤轉角信號（x₂）、車速信號（x₃）、方向燈信號（x₄）、油門信號（x₅）、剎車信號（x₆）、離合器信號（x₇）、檔位信號（x₈）定義為信號矩陣S，

S=[x₁ x₂ x₃ x₄ x₅ x₆ x₇ x₈]（式一）

依據上一節探討分析的八種駕駛行為用一個矩陣T來表示車輛行駛的狀態：

T=[t₁ t₂ t₃ t₄ t₅ t₆ t₇ t₈]（式二）

式二狀態矩陣中變量的最大值為1。t₁為壓道狀態；t₂為疲勞駕駛狀態；t₃為超車狀態；t₄為掉頭轉彎狀態；t₅為加速狀態；t₆為減速裝填；t₇為勻速狀態；t₈為啟動狀態。

式一與式二存在必然聯系，稱之為權重關系。找到權重關系后，利用信號矩陣s就可得知車輛行駛的狀態矩陣。此時系統掃描狀態矩陣就能得出矩陣中的最大值t_i（tⁱ=1，2，3，4，5，6，7，8），這個最大值就是代表系統判斷出對應的駕駛員所處的駕駛行為，并根據駕駛行為做出預警。因此，確定了信號矩陣S與狀態矩陣T后，剩下的問題就是如何找出兩者之間的權重關系。

3.3權重計算

建立信號矩陣s和狀態矩陣之間T的聯系就需要信號矩陣參數對狀態矩陣的權重值，也就是要建立相應的權重矩陣R：

（式三）

在上式的矩陣中的每一個元素都表示信號矩陣中與對應狀態矩陣中各元素的權重值，它們的區間是[0，1]。駕駛行為意圖的判斷過程中確立了權重值，就可以看做是一個常量，不需要進行重復的運算，通過獲取不同狀態的信號矩陣，就可以對以上八種駕駛行為進行準確判斷。