一种面向工效评定的多模式驾驶模拟系统及其评定方法技术方案

本发明专利技术公开了一种面向工效评定的多模式驾驶模拟系统及其评定方法,属于人机工效技术领域。系统包括：虚拟行驶场景快速构建模块、多模式驾驶模拟控制模块、路况情境设定模块、驾驶员情景意识评定模块。方法包括：快速构建用于人机工效研究所需的虚拟道路场景；根据人机工效研究需要选择驾驶模拟模式；根据工效分析需求，设定突发路况情境；根据上述设定的不同的路况情境下驾驶员应对突发问题的处置情况，对驾驶员的工效指标进行评定。通过该系统能够有效支撑多模式驾驶条件下的工效分析和评定，为提高多模式驾驶的工效水平提供重要技术支持。

【技术实现步骤摘要】
一种面向工效评定的多模式驾驶模拟系统及其评定方法
本专利技术属于人机工效
，涉及一种面向工效评定的多模式驾驶模拟系统及方法。
技术介绍
模拟驾驶技术在国外最早应用于航空领域，随着计算机图形技术的快速发展，模拟驾驶已广泛应用于地面汽车、轨道交通驾驶领域。通过驾驶模拟设备可以对运动性能进行分析或用于驾驶培训，以提高驾驶员-车辆-环境交互的安全性。国际上主流的汽车生产厂家均投入大量的资金设备用于车辆模拟驾驶设备的研发工作。上个世纪90年代初，日本马自达汽车开发了针对跑车的六自由度模拟驾驶系统，能逼真地模拟车辆动力学特性。美国福特汽车公司也展开对模拟驾驶系统的研究。随着计算机、网络和传感技术的飞速发展，世界各大汽车公司和研究机构都在致力于模拟驾驶系统的独立研究和开发，不断提高车辆动力学仿真性能，提高视景模块的逼真度。我国驾驶模拟器的产生和发展最早是从引进国外产品开始，后期紧跟国际开始仿真领域主流技术进入快速发展阶段，目前已在驾驶操作培训中得到一定程度的应用。然而，在驾驶工效研究领域，缺乏有效的面向人机工效试验的驾驶模拟平台，特别是随着自动驾驶技术的兴起，急需能够支撑工效评定的多模式驾驶模拟系统和技术。
技术实现思路
本专利技术针对目前缺少支持面向工效评定的多模式驾驶模拟系统及方法的有效技术手段的问题，专利技术一种面向工效评定的多模式驾驶模拟系统及其评定方法，通过该系统能够有效支撑多模式驾驶条件下的工效分析和评定，为提高多模式驾驶的工效水平提供重要技术支持。本专利技术的技术方案为：一种面向工效评定的多模式驾驶模拟系统，其特征在于，所述系统包括：虚拟行驶场景快速构建模块、多模式驾驶模拟控制模块、路况情境设定模块、驾驶员情景意识评定模块；所述虚拟行驶场景快速构建模块，用于快速构建人机工效研究所需的虚拟道路场景，场景类型可根据工效研究的需要选择城市道路或高速道路，场景内的交通信号标识、车辆以及行人密度可根据工效研究需要设定（虚拟行驶场景快速构建模块以模型库调用的方式快速构建道路场景，根据人机工效研究的场景需要构建城市道路或高速行驶道路，针对不同道路类型，从标牌库中选择配置道路标牌标志）；所述多模式驾驶模拟控制模块，包括自动驾驶模拟模块、手动驾驶模拟模块，可根据人机工效研究需要，选择自动驾驶模式和手动驾驶模式，手动驾驶模式中还设有自动挡驾驶方式和手动挡驾驶方式；所述路况情境设定模块，用于根据工效分析需求，设定突发路况情境；所述驾驶员情景意识评定模块，用于对驾驶员在不同情境下的工效指标进行评定。进一步地，所述虚拟行驶场景快速构建模块包括：模拟行驶场景模块库、标牌模块库；所述模拟行驶场景模块库，用于存储模拟道路场景，可根据人机工效研究的场景需要调用模块库快速构建城市道路场景或高速道路；所述标牌模块库，用于储存道路标牌标志，针对不同道路类型，从标牌库中选择配置道路标牌标志。进一步地，多模式驾驶模拟控制模块中，所述自动驾驶模拟模块通过预设行驶路径轨迹、速度参数，达到虚拟场景下的自动行驶，虚拟场景的随动方式由预设的行驶路径轨迹、速度参数控制，操纵组件的模拟动作通过路径和速度信号由伺服控制驱动；所述的伺服控制是采用伺服电机带动驾驶盘、油门、刹车进行控制，在伺服电机轴上安装力矩传感器，实时检测是否有力矩输入，当力矩传感器检测到不等于伺服电机力矩时，切换为手动驾驶模拟模式，虚拟场景的随动权限交还驾驶员，操纵组件的伺服驱动停止；所述的手动驾驶模拟模块可选择自动挡方式和手动挡方式，选定具体操纵方式时，同步实现输入类型的调定，与真实车的手动挡、自动挡结构形式相一致。进一步地，所述的路况情境设定模块可根据工效分析需求，设定突发路况情境，包括在自动或手动驾驶模拟过程中动态载入同向行驶车辆超车并通过变道并入模拟驾驶车辆所在车道、前方行驶车辆发生急停、行驶前方特定距离载入虚拟行人或障碍物。进一步地，所述的驾驶员情景意识评定模块包括：驾驶员动作监控和跟踪捕捉子模块、驾驶员行为分析子模块；所述驾驶员动作监控和跟踪捕捉子模块，用于采集实验时驾驶员测试全过程的数据，并且把驾驶员实验时遇到突发情况反应动作、时间以及眼跳等数据记录下来；驾驶员动作监控和跟踪捕捉子模块包含两个数据采集部分：第一，视屏数据采集部分，利用搭载在平台上的监控摄像头，采集测试时视屏数据，并记录遇到突发情况时驾驶员的反应动作和时间；第二，眼部数据采集部分，利用眼动仪采集测试时驾驶员眼跳、瞳孔大小等数据；所述驾驶员行为分析子模块，用于根据上述动作监控和跟踪捕捉子模块采集的数据，提取驾驶员反应动作，并把驾驶员反应动作和正确反应动作做比较，同时分析驾驶员眼跳等数据，对驾驶员在突发情况下的行为做评定分析，评价参数包括以下至少一项：反应时间、动作延时时间、动作准确度、化解突发状况的成功率以及眼跳幅度和瞳孔情况。进一步地，所述的虚拟行驶场景快速构建模块中的道路标牌标志（标记标志），在模拟驾驶过程中，标记标志能够与车体进行虚拟通讯，在驶向道路标牌标志时，当获得其与车体距离在设定范围内时加载入场景中，驶离时当超出其与车体距离在设定范围内时予以卸载，实现动态加载和卸载，减少对仿真计算机资源的占用和消耗。一种面向工效评定的多模式驾驶模拟系统的评定方法，其特征在于，所述方法包括：1）快速构建用于人机工效研究所需的虚拟道路场景，所述的虚拟道路场景用来模拟真实的驾驶环境，包括虚拟道路、虚拟建筑、虚拟交通标志以及虚拟车辆与行人；2）根据人机工效研究需要选择驾驶模拟模式，所述驾驶模拟模式包括：自动驾驶模式和手动驾驶模式，手动驾驶模式中还可以选择自动挡驾驶方式和手动挡驾驶方式；3）根据工效分析需求，设定突发路况情境，主要情境包括在自动或手动驾驶模拟过程中动态载入同向行驶车辆超车并通过变道并入模拟驾驶车辆所在车道、前方行驶车辆发生急停、行驶前方特定距离载入虚拟行人或障碍物；所述的突发路况情境可在突发路况情境以声音方式、显示方式及声音与显示同时予以告警，显示方式涉及在仪表板设定告警不同编码方式；4）驾驶员情景意识评定，根据上述设定的不同的路况情境下驾驶员应对突发问题的处置情况，对驾驶员的工效指标进行评定，工效指标包括以下至少一项：反应时间、动作延时时间、动作准确度、化解突发状况的成功率以及遇到突发情况时驾驶员的眼跳幅度、瞳孔大小。进一步地，所述的快速构建根据人机工效研究的虚拟道路场景需要，以模型库调用的方式快速构建城市道路或高速行驶道路，针对不同道路类型，从标牌库中选择配置道路标牌标志。进一步地，所述的自动驾驶模拟模式通过预设行驶路径轨迹、速度参数，达到虚拟场景下的自动行驶，虚拟场景的随动方式由预设的行驶路径轨迹、速度参数控制，操纵组件的模拟动作通过路径和速度信号由伺服控制驱动；所述的伺服控制是采用伺服电机带动驾驶盘、油门、刹车进行控制，在伺服电机轴上安装力矩传感器，实时检测是否有力矩输入，当力矩传感器检测到不等于伺服电机力矩时，切换为手动驾驶模拟模式，虚拟场景的随动权限交还驾驶员，操纵组件的伺服驱动停止；所述的手动驾驶模拟模式可选择自动挡方式和手动挡方式，选定具体操纵方式时，同步实现输入类型的调定，与真实车的手动挡、自动挡结构形式相一致。进一步地，步骤4）中，所述的反应时间、动作延时时间是通过在系统时间轴线上进行标定；所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种面向工效评定的多模式驾驶模拟系统，其特征在于，所述系统包括：虚拟行驶场景快速构建模块、多模式驾驶模拟控制模块、路况情境设定模块、驾驶员情景意识评定模块；所述虚拟行驶场景快速构建模块，用于快速构建人机工效研究所需的虚拟道路场景，场景类型可根据工效研究的需要选择城市道路或高速道路，场景内的交通信号标识、车辆以及行人密度可根据工效研究需要设定；所述多模式驾驶模拟控制模块，包括自动驾驶模拟模块、手动驾驶模拟模块，可根据人机工效研究需要，选择自动驾驶模式和手动驾驶模式，手动驾驶模式中还设有自动挡驾驶方式和手动挡驾驶方式；所述路况情境设定模块，用于根据工效分析需求，设定突发路况情境；所述驾驶员情景意识评定模块，用于对驾驶员在不同情境下的工效指标进行评定。

【技术特征摘要】
1.一种面向工效评定的多模式驾驶模拟系统，其特征在于，所述系统包括：虚拟行驶场景快速构建模块、多模式驾驶模拟控制模块、路况情境设定模块、驾驶员情景意识评定模块；所述虚拟行驶场景快速构建模块，用于快速构建人机工效研究所需的虚拟道路场景，场景类型可根据工效研究的需要选择城市道路或高速道路，场景内的交通信号标识、车辆以及行人密度可根据工效研究需要设定；所述多模式驾驶模拟控制模块，包括自动驾驶模拟模块、手动驾驶模拟模块，可根据人机工效研究需要，选择自动驾驶模式和手动驾驶模式，手动驾驶模式中还设有自动挡驾驶方式和手动挡驾驶方式；所述路况情境设定模块，用于根据工效分析需求，设定突发路况情境；所述驾驶员情景意识评定模块，用于对驾驶员在不同情境下的工效指标进行评定。2.根据权利要求1所述的一种面向工效评定的多模式驾驶模拟系统，其特征在于，所述虚拟行驶场景快速构建模块包括：模拟行驶场景模块库、标牌模块库；所述模拟行驶场景模块库，用于存储模拟道路场景，可根据人机工效研究的场景需要调用模块库快速构建城市道路场景或高速道路；所述标牌模块库，用于储存道路标牌标志，针对不同道路类型，从标牌库中选择配置道路标牌标志。3.根据权利要求1所述的一种面向工效评定的多模式驾驶模拟系统，其特征在于，多模式驾驶模拟控制模块中，所述自动驾驶模拟模块通过预设行驶路径轨迹、速度参数，达到虚拟场景下的自动行驶，虚拟场景的随动方式由预设的行驶路径轨迹、速度参数控制，操纵组件的模拟动作通过路径和速度信号由伺服控制驱动；所述的伺服控制是采用伺服电机带动驾驶盘、油门、刹车进行控制，在伺服电机轴上安装力矩传感器，实时检测是否有力矩输入，当力矩传感器检测到不等于伺服电机力矩时，切换为手动驾驶模拟模式，虚拟场景的随动权限交还驾驶员，操纵组件的伺服驱动停止；所述的手动驾驶模拟模块可选择自动挡方式和手动挡方式，选定具体操纵方式时，同步实现输入类型的调定，与真实车的手动挡、自动挡结构形式相一致。4.根据权利要求1所述的一种面向工效评定的多模式驾驶模拟系统，其特征在于，所述的路况情境设定模块可根据工效分析需求，设定突发路况情境，包括在自动或手动驾驶模拟过程中动态载入同向行驶车辆超车并通过变道并入模拟驾驶车辆所在车道、前方行驶车辆发生急停、行驶前方特定距离载入虚拟行人或障碍物。5.根据权利要求1所述的一种面向工效评定的多模式驾驶模拟系统，其特征在于，所述的驾驶员情景意识评定模块包括：驾驶员动作监控和跟踪捕捉子模块、驾驶员行为分析子模块；所述驾驶员动作监控和跟踪捕捉子模块，用于采集实验时驾驶员测试全过程的数据，并且把驾驶员实验时遇到突发情况反应动作、时间以及眼跳等数据记录下来；驾驶员动作监控和跟踪捕捉子模块包含两个数据采集部分：第一，视屏数据采集部分，利用搭载在平台上的监控摄像头，采集测试时视屏数据，并记录遇到突发情况时驾驶员的反应动作和时间；第二，眼部数据采集部分，利用眼动仪采集测试时驾驶员眼跳、瞳孔大小等数据；所述驾驶员行为分析子模块，用于根据上述动作监控和跟踪捕捉子模块采集的数据，提取驾驶员反应动作，并把驾驶员反应动作和正确反应动作做比较，同时分析驾驶员眼跳等数据，对驾驶员在突发情况下的行为做评定分析，评价参数包括以下至少一项：反应时间...

【专利技术属性】
技术研发人员：张燕军，李竹峰，孙有朝，谈卫，缪宏，陈文家，
申请(专利权)人：扬州大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32