基于驾驶人认知行为的城市道路智慧综合杆信息荷载评价方法技术

本发明专利技术是一种基于驾驶人认知行为的城市道路智慧综合杆信息荷载评价方法。以城市主干道路为研究对象，构建承载6种不同信息荷载层级的(A0，A1，A2，A3，A4和A5)的城市道路智慧综合杆视认场景模型，通过室内驾驶模拟实验获取驾驶人认知行为数据，运用数据包络分析方法对城市道路智慧综合杆信息荷载有效性进行评价。结果表明，城市道路智慧综合杆承载信息荷载的层级为A2、信息量值为198bit时，驾驶人综合效率最高；且驾驶人的视觉特性指标对智慧综合杆承载信息量变化更敏感，尤其是驾驶人的平均注视时间占比和瞳孔面积变化率指标。本发明专利技术为研究城市道路智慧综合杆信息荷载能力提供了一般性研究路径，并为智慧综合杆设计和研究以及规范的制定提供支持。范的制定提供支持。范的制定提供支持。

【技术实现步骤摘要】
基于驾驶人认知行为的城市道路智慧综合杆信息荷载评价方法


[0001]本专利技术涉及智慧道路领域，主要针对城市道路智慧综合杆，提出一种基于驾驶人认知行为的城市道路智慧综合杆信息荷载评价方法。

技术介绍

[0002]城市传统基础设施逐步向智能化基础设施转型，城市道路智慧综合杆作为智慧城市基础设施建设的重要入口，国内各省市积极推动以智慧综合杆为重点抓手的城市基础设施智能化改造升级。
[0003]目前各地标准中关于智慧综合杆综合承载道路附属设施和交通标志方面尚未有明确说法，未切实考虑智慧综合杆建成后是否真的适用，而针对智慧综合杆信息荷载承载能力方面的现有研究比较匮乏且缺少一般性的研究路径。
[0004]驾驶人作为道路交通信息获取的主体。鉴于，驾驶人认知能力有限，个人特征差异以及驾驶水平不同，同时考虑城市道路附属设施和交通标志种类繁多，数量庞大，若过渡整合必然导致智慧综合杆荷载的信息量过载，不能满足驾驶人信息需求，影响驾驶人行车时的认知效果和驾驶舒适性，甚至诱发安全隐患。因此，基于驾驶人认知行为评价城市道路智慧综合杆信息荷载能力，为智慧综合杆规划设计提供支持是本专利技术的研究重点。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的就是，针对现阶段城市道路智慧综合杆信息荷载能力尚不明晰且缺乏一般性研究路径的这一科学问题，提出一种基于驾驶人认知行为的城市道路智慧综合杆信息荷载评价方法，进而研究智慧综合杆承载信息荷载的有效性，减少因信息量过载带来的交通安全隐患，并为智慧综合杆应用效果评价提供一种研究路径。<br/>[0006]本文的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0007]基于驾驶人认知行为的城市道路智慧综合杆信息荷载评价方法，所述方法包括以下步骤：
[0008]步骤一：基于驾驶模拟技术采集驾驶人认知行为数据：首先搭建城市道路智慧综合杆认知实验平台，然后量化智慧综合杆承载信息荷载的信息量值，划分信息量梯度设置实验变量组，最后开展室内驾驶模拟实验获取细粒度驾驶人认知行为数据；
[0009]步骤二：构建城市道路智慧综合杆综合指标体系：依托获取的细粒度驾驶人认知行为数据，从驾驶人视觉特性、车辆运行特性和驾驶人个人属性三方面，构建城市道路智慧综合杆综合指标体系；
[0010]步骤三：运用数据包络分析方法进行城市道路智慧综合杆信息荷载有效性评价：利用数据包络分析方法逐步对城市道路智慧综合杆各信息量层级、各信息量值条件下驾驶人的综合效率、综合技术效率进行求解分析，进而得到城市道路智慧综合杆承载信息荷载的最佳层级、最佳量值以及指标敏感性程度。
[0011]其中，所述步骤一具体包括：
[0012](1)设计城市道路智慧综合杆模型，其不同于城市道路内部常规的设施杆件，以布置规则的路灯杆为载体，单悬臂承载交通信号灯、监控安防及小型交通标志等设施，并以杆件高度划分设施挂载的主要区域，杆件主要布设于城市道路交叉口出口道处；
[0013](2)明确智慧综合杆承载信息荷载内涵，智慧综合杆综合承载城市道路附属设施及交通标志，基于设计的智慧综合杆模型特点，给出智慧综合杆承载信息荷载内涵：智慧综合杆在承载满足城市道路布设需求的道路附属设施后，继续挂载所需的交通标志所传递给驾驶人的信息量。
[0014](3)量化智慧综合杆承载信息荷载值，智慧综合杆承载信息荷载的量化从两方面开展：一方面，道路附属设施方面，依托现有关于道路附属设施布设的标准规范，按需布设相应组数的照明设备、监控设备及交通信号灯具；另一方面，交通标志方面，基于香农理论，将交通标志划分为汉字、英文字母、阿拉伯数字、几何形状、颜色、方向箭头以及图或符号七种元素，进行信息量化，并以此表征智慧综合杆信息量层级及信息量值。
[0015]其中，所述步骤二具体包括：
[0016]构建城市道路智慧综合杆综合指标体系，所述的驾驶人个人属性信息用驾驶人平均年驾驶里程、认知程度和受教育程度进行表征，所述的驾驶人视觉特性指标用平均注视时间占比、平均扫视次数和瞳孔面积变化率绝对值进行表征，所述的车辆运行特性指标用速度调节时间和车辆加速度标准差进行表征。
[0017]其中，所述步骤三具体包括：
[0018](1)构建数据包络分析综合评价指标体系，将步骤二中确定的城市道路智慧综合杆综合指标体系处理成适用于数据包络分析方法的综合评价指标体系：驾驶人个人属性为综合评价指标体系中的输入指标集，驾驶人视觉特性和车辆运行特性为综合评价指标体系中的输出指标集，参与室内驾驶模拟实验的各被试驾驶人为决策单元DMU；
[0019](2)运用产出导向的BCC模型求解驾驶人综合效率，以综合效率均值表示驾驶人认知反应效率程度，进而明确城市道路智慧综合杆承载信息荷载的最佳层级、最佳量值；
[0020](3)明确城市道路智慧综合杆承载信息荷载的最佳层级概念：针对设计的城市道路智慧综合杆认知实验场景，驾驶人认知该信息量层级的智慧综合杆时其综合认知效率最高。
[0021](4)运用产出导向的CCR模型求解驾驶人综合技术效率，而后剔除输出指标集中的某单一指标并进一步求解驾驶人综合技术效率，而后求解各指标的综合效率指数以此表征输出指标集的指标敏感程度；
[0022]输出指标集综合效率指标求解过程，满足公式：
[0023][0024]式中：E
j
(i)为DMU
j
在O
i
输出指标集下的综合效率指数；O为评价系统原有的输出评价指标集；O
i
为O中去掉第i个指标后重新构建的输出评价指标集；θ
j
(O)为第j个决策单元DMU
j
在指标集O下的综合效率值；θ
j
(O
i
)为第j个决策单元DMU
j
在指标集O
i
下的综合效率值。
[0025]本专利技术的技术效果：
[0026]本专利技术明确了城市道路智慧综合杆承载信息荷载的内涵：智慧综合杆在承载满足
城市道路布设需求的道路附属设施后，继续挂载所需的交通标志所传递给驾驶人的信息量。
[0027]本专利技术给出了研究城市道路智慧综合杆信息荷载能力的一般性研究路径，利用室内驾驶模拟实验获取驾驶人细粒度数据，构建驾驶人认知行为数据库，研究智慧综合杆的有效信息荷载，并且可以扩展到关于智慧综合杆的其他研究层面，补充了理论研究方面的空白，为日后研究奠定了基础。
[0028]本专利技术基于驾驶人的认知行为评价城市道路智慧综合杆的信息荷载有效性，给出了智慧综合杆承载信息荷载的最佳层级和最佳量值，在工程实践方面对城市道路智慧综合杆的合理规划设计提供了支持。
附图说明
[0029]图1为本专利技术基于驾驶人认知行为的城市道路智慧综合杆信息荷载评价方法的流程示意图；
[0030]图2为本专利技术设计的城市道路智慧综合杆模型示意图；
[0031]图3为本专利技术构建的城市道路智慧综合杆信息荷载综合评价指标体系；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于驾驶人认知行为的城市道路智慧综合杆信息荷载评价方法，其特征在于，该评价方法包括以下步骤：步骤一：基于驾驶模拟技术采集驾驶人认知行为数据：首先搭建城市道路智慧综合杆认知实验平台，然后量化智慧综合杆承载信息荷载的信息量值，划分信息量梯度设置实验变量组，最后开展室内驾驶模拟实验获取细粒度驾驶人认知行为数据；步骤二：构建城市道路智慧综合杆综合指标体系：依托获取的细粒度驾驶人认知行为数据，从驾驶人视觉特性、车辆运行特性和驾驶人个人属性三方面，构建城市道路智慧综合杆综合指标体系；步骤三：运用数据包络分析方法进行城市道路智慧综合杆信息荷载有效性评价：利用数据包络分析方法逐步对城市道路智慧综合杆各信息量层级、各信息量值条件下驾驶人的综合效率、综合技术效率进行求解分析，进而得到城市道路智慧综合杆承载信息荷载的最佳层级、最佳量值以及指标敏感性程度。2.根据权利要求1所述的一种基于驾驶人认知行为的城市道路智慧综合杆信息荷载评价方法，其特征在于，步骤一搭建的城市道路智慧综合杆认知实验平台，其中设计的智慧综合杆模型不同于城市道路内部常规的设施杆件，其以布置规则的路灯杆为载体，单悬臂承载交通信号灯、监控安防及小型交通标志，并以杆件高度划分设施挂载的主要区域，杆件主要布设于城市道路交叉口出口道处。3.根据权利要求1所述的一种基于驾驶人认知行为的城市道路智慧综合杆信息荷载评价方法，其特征在于，步骤一明确智慧综合杆承载信息荷载内涵，智慧综合杆综合承载城市道路附属设施及交通标志，基于设计的智慧综合杆模型特点，给出智慧综合杆承载信息荷载内涵：智慧综合杆在承载满足城市道路布设需求的道路附属设施后，继续挂载所需的交通标志后传递给驾驶人的信息量。4.根据权利要求1所述的一种基于驾驶人认知行为的城市道路智慧综合杆信息荷载评价方法，其特征在于，步骤一量化智慧综合杆承载信息荷载值，智慧综合杆承载信息荷载的量化从两方面开展：一方面，道路附属设施方面，依托现有关于道路附属设施布设的标准规范，按需布设相应组数的照明设备、监控设备及交通信号灯具；另一方面，交通标志层面，基于香农理论，将交通标志划分为汉字、英文字母、阿拉伯数字、几何形状、颜色、方向箭头以及图或符号七种元素，进行信息量化，并以此表征智慧综合杆信息量层级及信息量值。5.根据权利要求1所述的一种基于驾驶人认知行为的城市道路智慧综合杆信息荷载评价方法，其特征在于，步骤二构建的城市道路智慧综合杆综合指标体系，所述的驾驶人个人属性信息...

【专利技术属性】
技术研发人员：张志清，张震，楚静茹，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：