基于脑电样本熵高速催眠道路环境影响研究

摘要

驾驶员在线形良好、环境单调的平原微丘区高速公路上长时间行驶时，由于有效视野缩小，动态视力下降，速度感减弱，且周围环境单调，导致驾驶员大脑活动水平下降，从而形成“高速催眠”现象，而且往往是每隔数分钟或数十分钟发生一次。由于出现“高速催眠”时驾驶员的驾驶机能严重下降，其导致的交通事故严重程度都较高。本文针对道路环境因素以室内驾驶仿真实验为手段，进行脑电信号的分析，对高速催眠进行研究并提出缓解措施。
　　论文首先分析国内外高速催眠的相关理论及研究成果，讨论高速催眠的成因，分析高速催眠的影响因素，确定将道路环境中的线形、中分带景观和交通量作为本文研究的主要影响因素。
　　其次，提出用非线性方法处理脑电信号数据，在比较了近似熵估值和样本熵估值的适用性之后，采用样本熵方法来处理脑电信号，根据眨眼时长确定进入高速催眠状态的脑电样本熵阈值。
　　再次，设计不同的驾驶仿真实验方案，分析研究线形、中分带景观和交通量对高速催眠的影响，用进入高速催眠状态的时间长短来衡量研究因素的影响程度，讨论各影响因素与高速催眠的相关关系。
　　在此基础上，引入灰色关联度的概念，对研究因素进行排序，得到各影响因素对高速催眠的影响程度从高到低依次为:中分带景观、交通量和线形。
　　最后，根据前文内容，分别从驾驶时长的控制和道路环境的改善两方面阐述高速催眠的缓解措施，为高速公路规划设计和运营管理提供参考。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．2．3 问题的提出

1．3 研究目的

1．4 研究内容

1．5 研究的关键技术路线

1．6 本章小结

第二章 高速催眠定义及其影响因素分析

2．1 高速催眠的定义

2．2 高速催眠的形成机理

2．2．1 Wertheim有意眼动控制理论

2．2．2 中枢神经保护性抑制

2．2．3 唤醒水平下降

2．3 高速催眠的影响因素

2．3．1 驾驶员自身因素

2．3．2 车辆情况

2．3．3 道路环境

2．3．4 气候状况

2．3．5 驾驶工作需求

2．3．6 研究因素确定

2．4 高速催眠的测试方法

2．4．1 主观测试方法

2．4．2 客观测试方法

2．5 本章小结

第三章 驾驶仿真实验设计与判定指标的确定

3．1 驾驶仿真的有效性

3．2 驾驶仿真实验设计

3．2．1 实验目的

3．2．2 实验对象

3．2．3 驾驶仿真实验平台的建立

3．2．4 实验步骤

3．3 非线性指标

3．3．1 近似熵

3．3．2 样本熵

3．3．3 程序实现

3．3．4 近似熵与样本熵的对比

3．4 高速催眠判定指标的确定

3．4．1 客观评价标准

3．4．2 脑电信号的阈值

3．4．3 一致性检验

3．5 本章小结

第四章 道路环境对高速催眠的影响研究

4．1 道路线形对高速催眠的影响

4．1．1 道路线形指标的选取

4．1．2 实验设计及有效性分析

4．1．3 道路线形与高速催眠之间的关系

4．2 中分带景观对高速催眠的影响

4．2．1 道路景观指标的选取

4．2．2 实验设计及有效性分析

4．2．3 中分带景观与高速催眠之间的关系

4．3 交通量对高速催眠的影响

4．3．1 交通量指标的选取

4．3．2 实验设计及有效性分析

4．3．3 交通量与高速催眠之间的关系

4．4 本章小结

第五章 基于灰色关联度的影响因素分析

5．1 灰色关联度分析简介

5．1．1 基本思想

5．1．2 灰色关联度分析的一般步骤

5．2 影响因素排序

5．2．1 无量纲化处理

5．2．2 影响因素排序

5．3 本章小结

第六章 高速催眠缓解措施

6．1 驾驶时长的控制

6．2 道路环境的改善

6．2．1 中分带景观

6．2．2 交通量

6．2．3 线形

6．3 本章小结

7．1 研究结论

7．2 研究展望

致谢

参考文献