眼动仪与驾驶模拟器相结合的驾驶员反应时间计算方法与流程

本发明属于交通安全技术领域，具体涉及一种眼动仪与驾驶模拟器相结合的驾驶员反应时间计算方法。

背景技术：

近年来，随着汽车保有量的持续增长，道路交通事故频繁发生，尤其是汽车追尾碰撞事故，严重威胁着人们的生命和财产安全。道路行车的安全性已成为人们关注的重要课题。两车之间保持合适的安全车距是解决该问题的有效方法。众所周知，在人、车、路构成的交通体系中,驾驶员的地位至关重要。驾驶员的应急反应，即驾驶员在车辆行驶过程中遇到突发状况时作出的一系列风险感应与规避行为，是影响车辆在紧急过程中运动状态的直接因素，关系到交通事故的发生及其可能造成的损害程度。因此实际驾驶员的应急反应时间研究是交通安全研究领域的重点方向之一。

国内在眼动仪的研制和开发起步较晚。20世纪80年代末，中国科学院上海生理研究所的张明魁等人研制了红外光电反射眼动测量系统。20世纪90年代，西安电子科技大学利用红外摄像法原理研制了头盔式眼动仪—西电.3b头盔式眼动测量仪。随着人们对眼动仪的研究深入，眼动仪的记录精度与记录速度将不断提高，一些粗糙的眼动记录方法将逐渐淘汰，同时眼动仪在开发与应用方面也将趋于自然，在应用上将朝着多样化方向发展。眼动仪的应用从驾驶员行为的角度对道路交通问题进行研究提供了新的途径。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提出了一种眼动仪与驾驶模拟器相结合的驾驶员反应时间计算方法，实现不同试验场景下各紧急情况时应急反应时间特性进行分析。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种眼动仪与驾驶模拟器相结合的驾驶员反应时间计算方法，其特征是，包括以下过程：

s1，在驾驶模拟器中搭建试验场景；

s2，以试验场景对待佩戴的眼动仪进行校准；

s3，从驾驶模拟器中采集获取驾驶过程中刹车数据，以及从眼动仪中获取试验场景中驾驶视频数据，根据刹车数据以及驾驶视频数据计算获得在试验场景的驾驶过程中各紧急情况的应急反应时间。

进一步的，试验场景包括道路场景、交通流和自然环境。

进一步的，以试验场景对待佩戴的眼动仪进行校准的过程为：

调整眼动仪的场景摄像头和眼部摄像头使之能准确识别试验场景中道路信息和瞳孔；

然后以试验场景用“四点标定法”进行眼动仪的校准。

进一步的，根据刹车数据以及驾驶视频数据计算获得在试验场景的驾驶过程中各紧急情况的应急反应时间的过程为：

首先，通过驾驶视频数据找到驾驶人发现各紧急情景的时刻，根据眼动仪与驾驶模拟器之间时间误差将此时刻转换成与模拟器对应的时间t1；

然后，在刹车数据中分析寻找驾驶员在各紧急情境中踩下制动踏板的时刻t2；

从而计算出驾驶员在各紧急情况下的应急反应时间为t2-t1。

进一步的，计算出驾驶员在各紧急情况下的应急反应时间为多次取平均值。

进一步的，计算出驾驶员在各紧急情况下的应急反应时间为三次取平均值。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明通过驾驶模拟器、眼动仪不同场景下应急反应时间特性进行分析，为驾驶行为安全性提升提供理论支持。

附图说明

图1是本发明方法的流程图；

图2为眼动仪标定示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

本发明的一种眼动仪与驾驶模拟器相结合的驾驶员反应时间计算方法，参见图1所示，包括以下过程：

步骤1，在驾驶模拟器中搭建试验场景。

驾驶模拟器选择forum8六自由度驾驶模拟器，试验场景是在驾驶模拟器所适用的ucwinroad软件中搭建的，试验场景包括道路场景、交通流和自然环境。

道路场景为高速公路，其中路段上包括施工区域以及道路拥挤的场景。车道为双向四车道，道路包括直行路段，转弯路段以及隧道三种类型，以确保满足驾驶员不同特性的要求。并且分别设置晴、雨、雪、雾等四种天气状态下的场景。与此同时为道路提供车流量，保证道路交通状况的真实再现。

例如，在本实施例中，试验场景为：

道路场景搭建：在ucwinroad软件上选择平原地形，新建一条3.5km的道路，依次是1.5km直行路段，800m转弯路段，300m直行路段，700m隧道，200m直行路段，其中直行路段路拱坡度2%，转弯路段的转弯半径为800m。将道路横断面类型更改为双向四车道类型。

交通流建立：在交通流输出中选择车辆类型：小型汽车占80%，中型客车占15%，大型客车占5%。设定小型汽车速度为60km/h，中型客车速度为45km/h，大型客车速度为40km/h。总交通量为1000veh/h（每小时通过车辆数）。

自然环境搭建：可通过软件中描述选项直接更改自然环境（晴、雨、雪、雾）。

试验场景搭建完成后，驾驶员在forum8六自由度驾驶模拟器上进行20分钟左右的驾驶模拟练习，让驾驶员熟悉上述建立的驾驶场景和开车路线，适应不同天气条件和模拟操作，熟练开车技巧。驾驶员在模拟驾驶中，其驾驶行为符合真实环境，遵守交通规则。

步骤2，以试验场景对待佩戴的眼动仪进行校准。

将dikablis头戴式眼动仪与安装有d-lab软件的电脑连接，调试电脑，运行d-lab软件。在d-lab软件上打开镜头可视化，给驾驶员佩戴眼动仪，在驾驶员测试过程中，眼动仪和头部不发生相对滑动和驾驶员佩戴舒适的前提下，尽可能牢固的佩戴眼动仪，调整眼动仪的场景摄像头和眼部摄像头使之能准确识别试验场景中道路信息和瞳孔。以试验场景用“四点标定法”进行眼动仪的校准。选择试验场景固定的四个点，即驾驶模拟器中央屏幕的四个顶角，让驾驶员保持头部静止，只转动眼球，分别观看左上、右上、右下、左下四点进行标定，保存校准。标定完成后，进行眼部跟随验证，实验者头部自由转动，观看指定物体，检查校准是否准确，若有偏差重新佩戴并校准，直至标定成功。驾驶员在不同天气情况下试验，每次实验开始前都要进行眼动仪标定，最终标定成功后的示意图参见图2所示。

步骤3，从驾驶模拟器中采集获取驾驶过程中刹车数据，以及从眼动仪中获取试验场景中驾驶视频数据，根据刹车数据以及驾驶视频数据计算获得在试验场景的驾驶过程中各紧急情况的应急反应时间。

开启驾驶模拟器实验，在d-lab软件测试界面中实时传输并记录驾驶视频，在分析界面中回放记录的画面进行分析。从眼动仪中获取记录的眼动数据。

后期在实验数据处理时，将眼动仪系统时间和驾驶模拟器的系统时间进行对应：在数据记录前用驾驶模拟器发送时间广播，后期进行图像回放计算时间差，以此来统一两个系统之间的时间误差。将时间校准之后，进行反应时间的计算：

首先，通过眼动仪采集的驾驶视频数据，此驾驶视频中还包括驾驶员瞳孔注视位置标定，从驾驶视频数据中找到驾驶人发现各紧急情景的时刻，即注视点对应在前车上的时刻，通过时间误差将此时刻转换成与模拟器对应的时间t1。

然后，在驾驶模拟器输出的后车刹车数据文件中分析驾驶员在紧急情境中踩下制动踏板的时刻t2，从而计算出驾驶员的应急反应时间为t2-t1。

此实验场景模拟驾驶进行多次（例如三次），获得同一个紧急情景下的多次应急反应时间，取多次（三次）的平均值作为驾驶员应急反应时间。

本发明通过设置驾驶模拟器、眼动仪对不同场景下应急反应时间特性进行分析，为驾驶行为安全性提升提供理论支持。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。