基于檢測反應(yīng)任務(wù)的駕駛員注意力測試裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本發(fā)明屬于汽車駕駛輔助系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及駕駛員注意力測試裝置。
【背景技術(shù)】
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[0002]在人員、機(jī)動車、道路環(huán)境三者構(gòu)成的道路交通系統(tǒng)中，機(jī)動車駕駛員是系統(tǒng)的一個薄弱環(huán)節(jié)。駕駛過程復(fù)雜，包含情景感知、決策和執(zhí)行等多個環(huán)節(jié)，難免發(fā)生分心失誤、判斷錯誤等突發(fā)異常，直接導(dǎo)致行車風(fēng)險增大。駕駛是一個高度復(fù)雜的信息加工(認(rèn)知)過程，可分為情景感知，決策和執(zhí)行三個階段，駕駛員注意力資源用于處理大量信息，并做出復(fù)雜決策，有時還用于處理多任務(wù)。注意被認(rèn)知心理學(xué)看作信息加工的重要機(jī)制，強(qiáng)調(diào)其選擇性維量，將注意看作一種內(nèi)部機(jī)制，借以實現(xiàn)對刺激選擇的控制并調(diào)節(jié)行為，即舍棄一部分信息，以便有效地加工重要的信息。有研究表明:注意力資源管理是車輛智能安全領(lǐng)域重要的人因議題，根據(jù)駕駛員注意力狀態(tài)調(diào)整汽車駕駛輔助系統(tǒng)工作策略，評估輔助系統(tǒng)界面設(shè)計合理性，對于增強(qiáng)系統(tǒng)性能，提升道路安全具有積極意義。
[0003]目前，駕駛員注意力測量多基于生理指標(biāo)或駕駛次任務(wù)績效。基于生理信號的駕駛員注意力監(jiān)測方法設(shè)備復(fù)雜，侵入性過強(qiáng)，指標(biāo)個體差異性強(qiáng)且表現(xiàn)復(fù)雜，量化結(jié)果的一致性較低；而駕駛次任務(wù)績效測量得到的注意力狀態(tài)是多任務(wù)駕駛條件下的結(jié)果，不具備對駕駛主任務(wù)注意力資源占用進(jìn)行量化的能力。
[0004]為此，本發(fā)明設(shè)計以簡單刺激的檢測反應(yīng)任務(wù)為手段的駕駛員注意力測試裝置，認(rèn)為簡單刺激的檢測對注意力資源占用極小，但對駕駛員注意力狀態(tài)變化非常敏感，侵入性低，因此可通過檢測反應(yīng)任務(wù)的績效來量化駕駛員的注意力狀態(tài)。國內(nèi)外學(xué)者對此類方法裝置進(jìn)行過一定的研究，外周視覺檢測任務(wù)(Peripheral detect1n task,F1DT)最早由Harms&Patten提出(2003)，在汽車左下方的擋風(fēng)玻璃上向駕駛員的外周視野呈現(xiàn)紅色的光點，光點是由一組發(fā)光二極管照射到擋風(fēng)玻璃上然后反射進(jìn)入駕駛員視野，目標(biāo)位于駕駛員前視野左邊水平角約11°?23°，垂直角度2°?4°的位置，發(fā)光二極管隨機(jī)點亮，間隔時間在3?5s間隨機(jī)變化，點亮?xí)r間約持續(xù)2s，對目標(biāo)光點的有效反應(yīng)從200?2000ms，超出此范圍即為錯過目標(biāo)，駕駛員通過固定在他們主導(dǎo)手食指上的按鍵開關(guān)進(jìn)行反應(yīng)。
[0005]外周視覺檢測任務(wù)存在便攜性差，對駕駛員頭部運(yùn)動敏感，無法應(yīng)對非前向注意時的認(rèn)知負(fù)荷測量等問題。本發(fā)明專利旨在解決這個問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0006]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有注意力測試裝置功能的不足，提供基于檢測反應(yīng)任務(wù)的駕駛員注意力測試裝置。該裝置能應(yīng)用于正常駕駛過程和多任務(wù)駕駛過程中的駕駛員注意力測試，評估汽車駕駛輔助系統(tǒng)界面合理性，為促進(jìn)人機(jī)界面開發(fā)的快速迭代提供一種標(biāo)準(zhǔn)化裝置。研究人員可以通過本發(fā)明的軟件設(shè)定針對不同測試需求的注意力測試參數(shù)，自動記錄駕駛員檢測反應(yīng)任務(wù)績效數(shù)據(jù)，通過通用文本文件導(dǎo)出。
[0007]本發(fā)明專利對駕駛員注意力進(jìn)行測量的原理如下:
[0008]在一定時間內(nèi)，駕駛員的注意力總量不變，其中大部分用于駕駛?cè)蝿?wù)，小部分用于使用汽車電子設(shè)備、手機(jī)應(yīng)用等，注意力余量可以通過本發(fā)明測試得到，表現(xiàn)為對簡單刺激的反應(yīng)時間和響應(yīng)率，當(dāng)駕駛員投入更多的注意力到非駕駛?cè)蝿?wù)上去，造成注意力余量下降，使得本發(fā)明測得的刺激反應(yīng)時間變長，對刺激的響應(yīng)率下降。
[0009]本發(fā)明專利解決其技術(shù)問題是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0010]本發(fā)明提出的基于檢測反應(yīng)任務(wù)的駕駛員注意力測試裝置，其特征在于，該裝置主要由帶LED燈軟管可調(diào)式頭戴、Arduino Uno R3芯片、按鈕及搭載控制程序的電腦端構(gòu)成;帶LED燈軟管可調(diào)式頭戴戴在駕駛員頭上，按鈕與駕駛員主導(dǎo)手食指指腹綁定，二者通過絕緣線與Arduino Uno R3芯片相連;該芯片內(nèi)置本發(fā)明的硬件控制程序，與電腦端軟件控制程序通過串口進(jìn)行通訊實現(xiàn)檢測反應(yīng)任務(wù)的觸發(fā)、績效數(shù)據(jù)記錄與數(shù)據(jù)文件生成。
[0011]該技術(shù)方案的關(guān)鍵特征在于:所述帶LED燈軟管可調(diào)式頭戴與駕駛員頭部固定，駕駛員駕駛過程中正常的頭部運(yùn)動不會改變LED燈與眼睛的相對位置;設(shè)計了基于ArduinoUno R3芯片的硬件控制程序，與基于Windows操作系統(tǒng)的軟件控制程序配合，實現(xiàn)對LED燈點亮刺激的參數(shù)控制、駕駛員檢測反應(yīng)任務(wù)的反應(yīng)時間與錯過標(biāo)記記錄。檢測反應(yīng)任務(wù)要求駕駛員對LED燈點亮刺激，通過按下主導(dǎo)手手指指腹綁定的按鈕進(jìn)行響應(yīng)，在LED燈點亮持續(xù)時長內(nèi)反應(yīng)時間記為有效，超過設(shè)定點亮?xí)r長，則標(biāo)記為錯過。
[0012]本發(fā)明的基于檢測反應(yīng)任務(wù)的駕駛員注意力測試裝置的特點及其能達(dá)到的效果如下:
[0013]I)對日益增多的汽車電子設(shè)備、駕駛輔助系統(tǒng)、行車手機(jī)應(yīng)用等產(chǎn)品進(jìn)行駕駛狀態(tài)下的分心程度測試非常重要，應(yīng)用本發(fā)明可以便捷地完成這一測試，有助于產(chǎn)品界面的快速開發(fā)，并可簡便快速地測試人群差異，攜帶方便，使用簡單。
[0014]2)本發(fā)明的基于檢測反應(yīng)任務(wù)的駕駛員注意力測試裝置所采用的檢測反應(yīng)任務(wù)侵入性低，注意資源占用少，因而對駕駛干擾小，并且對駕駛員注意力變化具備良好的敏感性。
[0015]3)本發(fā)明的基于檢測反應(yīng)任務(wù)的駕駛員注意力測試裝置將LED燈與一端固結(jié)在頭戴上的可調(diào)節(jié)角度軟管的自由端固定，使得駕駛員的注意力測試不受駕駛過程中正常的頭部運(yùn)動影響，性能穩(wěn)定，可調(diào)節(jié)的軟管適應(yīng)多人群多場合，使得本發(fā)明的裝置具備良好的生態(tài)效度。
[0016]4)本發(fā)明的基于檢測反應(yīng)任務(wù)的駕駛員注意力測試裝置配備基于Windows系統(tǒng)(7及以上版本)的軟件控制程序，可自由定制LED點亮刺激的時長、間隔，可選擇固定和隨機(jī)兩種模式，可通過點擊開始、暫停和結(jié)束按鈕實現(xiàn)流程控制，界面用柱狀圖和數(shù)字兩種形式實時動態(tài)顯示檢測反應(yīng)任務(wù)的反應(yīng)時間，方便觀察研究，結(jié)束按鈕按下后自動生成通用文本文件記錄的檢測反應(yīng)任務(wù)績效數(shù)據(jù)。操作簡單，任務(wù)可定制，數(shù)據(jù)記錄完整，便于處理。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明的基于檢測反應(yīng)任務(wù)的駕駛員注意力測試裝置結(jié)構(gòu)原理示意圖；
[0018]圖2為本發(fā)明的Arduino Uno R3芯片連接結(jié)構(gòu)示意圖；其中，(a)為Arduino UnoR3芯片與LED燈、按鈕連接俯視圖，(b)為Arduino Uno R3芯片與LED燈、按鈕連接電路圖；
[0019]圖3為本發(fā)明的檢測反應(yīng)任務(wù)頭戴裝置具體零件結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖4為本發(fā)明的軟件控制程序界面(Windows系統(tǒng)7及以上版本適用)；
圖5為本發(fā)明附錄A應(yīng)用案例中的一個駕駛模擬場景，為停止標(biāo)識控制的交叉路口；
圖6為本發(fā)明附錄A應(yīng)用案例中的一個駕駛模擬場景，為限速高速公路；
圖7為本發(fā)明附錄A應(yīng)用案例中的替代認(rèn)知分心次任務(wù)，為鐘表測試，用于讓駕駛員產(chǎn)生認(rèn)知分心。
[0021]在圖1中，I為頭戴;2為LED-芯片連接絕緣線;3為Arduino Uno R3芯片;4為搭載控制程序的電腦端;5為芯片-電腦連接線;6為按鈕;7為按鈕-芯片連接絕緣線;8為軟管;9為LED 燈。
[0022]在圖2中，3-1為Arduino Uno R3芯片D6端口；3-2為Arduino Uno R3芯片D2端口；
3-3為Arduino Uno R3芯片GND端口，用于接地;3-4為Arduino Uno R3芯片另一GND端口，用于接地;其中LED燈與3-2、3-4連接，按鈕與3_1、3_3連接。
[0023]在圖3中，I為頭戴實例;8為軟管實例;9為LED燈實例。
[0024]在圖4中，4_1為輸入控制參數(shù);4_2為檢測任務(wù)流程控制按鈕;4_3為實時反應(yīng)時間柱狀圖動態(tài)顯示界面;4-4為實時反應(yīng)時間數(shù)字動態(tài)顯示界面。
【具體實施方式】
[0025]本發(fā)明的基于檢測反應(yīng)任務(wù)的駕駛員注意力測試裝置，如圖1所示，其主要組成包括頭戴1、1^)-芯片連接絕緣線2^^11丨110 Uno R3芯片3、搭載控制程序的電腦端4、芯片-電腦連接線5、按鈕6、按鈕-芯片連接絕緣線7、軟管8、LED燈9。
[0026]上述各部件的連接關(guān)系為:
[0027]頭戴I是注意力測試裝置的主要裝配載體，駕駛員佩戴其在頭部，軟管8—端與頭戴I對應(yīng)駕駛員的左側(cè)面固定，LED燈9與軟管8自由伸出端固結(jié)。LED燈9與Arduino Uno R3芯片3通過LED-芯片連接絕緣線2相連。按鈕6是認(rèn)知測試注意裝置的響應(yīng)零部件，與駕駛員主導(dǎo)手食指指腹通過魔術(shù)貼綁定，每檢測到一個LED點亮刺激，駕駛員用主導(dǎo)手大拇指按下按鈕6完成檢測反應(yīng)任務(wù)，按鈕6與Arduino Uno R3芯片3通過按鈕-芯