基于檢測(cè)反應(yīng)任務(wù)的駕駛員注意力測(cè)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(cè)試裝置。
【背景技術(shù)】
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[0002]在人員、機(jī)動(dòng)車、道路環(huán)境三者構(gòu)成的道路交通系統(tǒng)中，機(jī)動(dòng)車駕駛員是系統(tǒng)的一個(gè)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(gè)環(huán)節(jié)，難免發(fā)生分心失誤、判斷錯(cuò)誤等突發(fā)異常，直接導(dǎo)致行車風(fēng)險(xiǎn)增大。駕駛是一個(gè)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(gè)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(shí)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(shí)現(xiàn)對(duì)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(píng)估輔助系統(tǒng)界面設(shè)計(jì)合理性，對(duì)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(cè)量多基于生理指標(biāo)或駕駛次任務(wù)績(jī)效?；谏硇盘?hào)的駕駛員注意力監(jiān)測(cè)方法設(shè)備復(fù)雜，侵入性過強(qiáng)，指標(biāo)個(gè)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(jī)效測(cè)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(duì)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(jì)以簡(jiǎn)單刺激的檢測(cè)反應(yīng)任務(wù)為手段的駕駛員注意力測(cè)試裝置，認(rèn)為簡(jiǎn)單刺激的檢測(cè)對(duì)注意力資源占用極小，但對(duì)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(cè)反應(yīng)任務(wù)的績(jī)效來(lái)量化駕駛員的注意力狀態(tài)。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)此類方法裝置進(jìn)行過一定的研究，外周視覺檢測(cè)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(diǎn)，光點(diǎn)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(diǎn)亮，間隔時(shí)間在3?5s間隨機(jī)變化，點(diǎn)亮?xí)r間約持續(xù)2s，對(duì)目標(biāo)光點(diǎn)的有效反應(yīng)從200?2000ms，超出此范圍即為錯(cuò)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(cè)任務(wù)存在便攜性差，對(duì)駕駛員頭部運(yùn)動(dòng)敏感，無(wú)法應(yīng)對(duì)非前向注意時(shí)的認(rèn)知負(fù)荷測(cè)量等問題。本發(fā)明專利旨在解決這個(gè)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(cè)試裝置功能的不足，提供基于檢測(cè)反應(yīng)任務(wù)的駕駛員注意力測(cè)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(cè)試，評(píng)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(duì)不同測(cè)試需求的注意力測(cè)試參數(shù)，自動(dòng)記錄駕駛員檢測(cè)反應(yīng)任務(wù)績(jī)效數(shù)據(jù)，通過通用文本文件導(dǎo)出。
[0007]本發(fā)明專利對(duì)駕駛員注意力進(jìn)行測(cè)量的原理如下:
[0008]在一定時(shí)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(cè)試得到，表現(xiàn)為對(duì)簡(jiǎn)單刺激的反應(yīng)時(shí)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(cè)得的刺激反應(yīng)時(shí)間變長(zhǎng)，對(duì)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(shí)現(xiàn)的:
[0010]本發(fā)明提出的基于檢測(cè)反應(yīng)任務(wù)的駕駛員注意力測(cè)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(shí)現(xiàn)檢測(cè)反應(yīng)任務(wù)的觸發(fā)、績(jī)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(dòng)不會(huì)改變LED燈與眼睛的相對(duì)位置;設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)對(duì)LED燈點(diǎn)亮刺激的參數(shù)控制、駕駛員檢測(cè)反應(yīng)任務(wù)的反應(yīng)時(shí)間與錯(cuò)過標(biāo)記記錄。檢測(cè)反應(yīng)任務(wù)要求駕駛員對(duì)LED燈點(diǎn)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(diǎn)亮持續(xù)時(shí)長(zhǎng)內(nèi)反應(yīng)時(shí)間記為有效，超過設(shè)定點(diǎn)亮?xí)r長(zhǎng)，則標(biāo)記為錯(cuò)過。
[0012]本發(fā)明的基于檢測(cè)反應(yīng)任務(wù)的駕駛員注意力測(cè)試裝置的特點(diǎn)及其能達(dá)到的效果如下:
[0013]I)對(duì)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(cè)試非常重要，應(yīng)用本發(fā)明可以便捷地完成這一測(cè)試，有助于產(chǎn)品界面的快速開發(fā)，并可簡(jiǎn)便快速地測(cè)試人群差異，攜帶方便，使用簡(jiǎn)單。
[0014]2)本發(fā)明的基于檢測(cè)反應(yīng)任務(wù)的駕駛員注意力測(cè)試裝置所采用的檢測(cè)反應(yīng)任務(wù)侵入性低，注意資源占用少，因而對(duì)駕駛干擾小，并且對(duì)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(cè)反應(yīng)任務(wù)的駕駛員注意力測(cè)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(cè)試不受駕駛過程中正常的頭部運(yùn)動(dòng)影響，性能穩(wěn)定，可調(diào)節(jié)的軟管適應(yīng)多人群多場(chǎng)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(cè)反應(yīng)任務(wù)的駕駛員注意力測(cè)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(diǎn)亮刺激的時(shí)長(zhǎng)、間隔，可選擇固定和隨機(jī)兩種模式，可通過點(diǎn)擊開始、暫停和結(jié)束按鈕實(shí)現(xiàn)流程控制，界面用柱狀圖和數(shù)字兩種形式實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示檢測(cè)反應(yīng)任務(wù)的反應(yīng)時(shí)間，方便觀察研究，結(jié)束按鈕按下后自動(dòng)生成通用文本文件記錄的檢測(cè)反應(yīng)任務(wù)績(jī)效數(shù)據(jù)。操作簡(jiǎn)單，任務(wù)可定制，數(shù)據(jù)記錄完整，便于處理。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為本發(fā)明的基于檢測(cè)反應(yīng)任務(wù)的駕駛員注意力測(cè)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(cè)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(gè)駕駛模擬場(chǎng)景，為停止標(biāo)識(shí)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(gè)駕駛模擬場(chǎng)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(cè)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L(zhǎng)ED-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L(zhǎng)ED 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(shí)例;8為軟管實(shí)例;9為L(zhǎng)ED燈實(shí)例。
[0024]在圖4中，4_1為輸入控制參數(shù);4_2為檢測(cè)任務(wù)流程控制按鈕;4_3為實(shí)時(shí)反應(yīng)時(shí)間柱狀圖動(dòng)態(tài)顯示界面;4-4為實(shí)時(shí)反應(yīng)時(shí)間數(shù)字動(dòng)態(tài)顯示界面。
【具體實(shí)施方式】
[0025]本發(fā)明的基于檢測(cè)反應(yīng)任務(wù)的駕駛員注意力測(cè)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(cè)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(duì)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(cè)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(cè)到一個(gè)LED點(diǎn)亮刺激，駕駛員用主導(dǎo)手大拇指按下按鈕6完成檢測(cè)反應(yīng)任務(wù)，按鈕6與Arduino Uno R3芯片3通過按鈕-芯