[發明專利]基于因子分析的特長隧道環境駕駛人心理負荷測量方法

有效

• 申請號: 201710452982.1
• 申請日: 2017-06-15
• 公開（公告）號: CN107348964B
• 公開（公告）日: 2020-06-19
• 發明（設計）人: 吳玲;李平;胡月琦;朱彤;劉浩學
• 申請（專利權）人: 長安大學;西安航空學院
• 主分類號: A61B5/18
• 分類號: A61B5/18
• 代理公司: 西安睿通知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 61218
• 代理人: 惠文軒

本發明屬于道路交通安全技術領域，公開了一種基于因子分析的特長隧道環境駕駛人心理負荷測量方法。心電信號是表征駕駛人心理活動的重要指標，反映負荷變化時敏感度高；本發明在已有實驗采集數據的基礎上，以心率和心率變異性指標為基礎，提供了基于因子分析的駕駛人心理負荷測量方法。該方法可通過采集駕駛人行車過程中的心電信號，實時對駕駛人心理負荷進行量化與監測，對于駕駛人安全、道路安全具有重要意義。

技術領域

本發明屬于道路交通安全技術領域，尤其涉及一種基于因子分析的特長隧道環境駕駛人心理負荷測量方法。

背景技術

隧道幾何空間結構封閉、內外行車環境差異明顯，駕駛人在隧道環境駕駛需經歷多次明暗適應過程，該過程會使駕駛人緊張程度增加、心理資源分配失衡，從而導致心理負荷增加。

適宜的負荷狀態對安全駕駛起著至關重要的作用，但負荷過高會造成駕駛人反應變慢、決策失誤的概率增加，發生交通事故的幾率明顯增大。事故統計數據表明，駕駛人因素占事故總數的93％左右。因此，從駕駛人角度出發，提出適用的心理負荷測量方法，分析特長隧道環境下駕駛人的心理負荷變化特性，對于隧道安全設計與設施改善具有重要作用。

駕駛人心理負荷測量方法主要包括四種，分別為主觀評價法、主任務績效法、雙任務績效法和生理參數測評法。其中，主觀評價法受駕駛人個體差異影響較大，且不能實時評價負荷量；主任務績效法和雙任務績效法在實際交通環境下難以實現。已有研究或模型缺乏直接量化駕駛人心理負荷的方法，尤其缺乏對于隧道行車環境下的負荷特性研究。

發明內容

針對上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種基于因子分析的特長隧道環境駕駛人心理負荷測量方法，該方法通過采集駕駛人行車過程中的心電信號，實時對駕駛人心理負荷進行量化與監測，對于駕駛人安全、道路安全具有重要意義。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案予以實現。

一種基于因子分析的特長隧道環境駕駛人心理負荷測量方法，所述方法包括如下步驟：

步驟1，確定特長隧道，將所述特長隧道分為入口段、行車段和出口段；并將特長隧道的入口段、行車段和出口段平均劃分為多個行車區間；

步驟2，采集多位駕駛人通過所述特長隧道過程中在每個采樣點處的心電信號，所述心電信號包括心率值和RR間期值；且每個行車區間設置多個采樣點；

步驟3，分別計算每位駕駛人通過每個行車區間內的平均心率AVHR、每個行車區間內RR間期值的標準差SDNN，以及每個行車區間內相鄰兩個RR間期差值的均方根RMSSD；

步驟4，對每位駕駛人在每個行車區間內RR間期值的標準差SDNN取倒數，記為DSDNN指標，以及對每位駕駛人在每個行車區間內相鄰兩個RR間期差值的均方根RMSSD取倒數，記為DRMSSD指標；從而當駕駛人在某個行車區間的心理負荷增加時，該駕駛人在該行車區間對應的平均心率指標、DSDNN指標和DRMSSD指標分別增大；

步驟5，對每位駕駛人在每個行車區間對應的平均心率指標、DSDNN指標和DRMSSD指標分別進行標準化處理，得到每位駕駛人在每個行車區間對應的標準平均心率指標、標準DSDNN指標和標準DRMSSD指標；

步驟6，將每個駕駛人在每個行車區間對應的標準平均心率指標、標準DSDNN指標和標準DRMSSD指標作為輸入變量，采用SPSS軟件建立因子分析模型，得到每個駕駛人在每個行車區間對應的實時因子得分，并將所述實時因子得分作為對應駕駛人在對應行車區間的心理負荷值。

本發明技術方案的特點和進一步的改進為：

(1)步驟3具體包括如下子步驟：

(3a)采樣下式計算每位駕駛人通過每個行車區間內的平均心率AVHR：