面向汽车主动安全驾驶的行为研究

摘要：本文第一部分简单阐述了人的行为与人的驾驶行为；第二部分在第一部分的基础上探讨分析了建立面向汽车主动安全的环境模型；最后对建立的矩阵状态和信号状态之间的权重关系进行计算以得出权重值的大小来判断驾驶员的行为意图。

关键词：汽车；主动安全；驾驶行为；研究

1.驾驶行为

1.1人的一般行为模式

现代心理学把人类行为定义为感知、思考和意愿。因此，光线的能够感知与否和分析一件事情之后所作出的具体决定都是人的行为范畴。而在某些事件中人的情绪和欲望也属于是人的行为范畴。在人将个体行为放在集体活动的背景中时，个人行为活动就受到了集体活动的限制。行为是人是在特定环境下发生的有意识活动。

哲学家把人们的行为能力分成三类，即意志、理解、个体活动，但一直存在争议。现代的心理学者也以行为三本能系统为研究基础。如驾驶员在匆忙情况下和速度的控制，一定的刺激会引发人的行为需要，行为需要与诱因相结合形成人的行为动机，行为动机最终促发人的具体行为实施。

1.2驾驶行为

驾驶员在驾车行驶中对交通信息进行分析时，要做到及时准确。在这种情况下驾驶员往往要在很短的时间内进行分析与判断，并采取措施。这就要求驾驶人员对信息的获取具有一定接受能力，如感觉，思维方面。当今越来越多得学者们采用计算机信息处理的方法对车辆行驶过程中驾驶员的操作行为进行研究。影响车辆安全行驶的因素有路况因素、行车因素和周围其它车辆因素。当这些信息被驾驶员获取后进行分析并做出相应的决策。车辆在行驶状态中，操作人员主要依靠以往的驾驶经验以及外部一些环境影响因素来对行驶状态的车辆进行控制，同时对行驶状态的车辆方向变化情况分析并呈现出来，这些信息参数将影响车辆操作人员的下一步驾驶行为。

2.汽车主动安全驾驶行为模型研究

2.1建模方法

建模过程应根据具体研究的要求，要有重点研究对象。在研究原型中包含多种元素的情况下，研究的内容也有所不同。要举一反三，建立一个原型，从不同的侧面建立多个模型进行研究的方法。建模过程中有定量的模型建立法和定性的模型建立法两种。定性的模型建立方法运用比较广泛，一般依据以下步骤进行建模：（1）建立模型的目的要明确；（2）对模型的原型要进行仔细的定量分析研究，获取相关的信息数据；（3）从定量的角度出发，建立一个初步的分析模型；（4）通过计算机编程进行模拟实施；（5）进一步纠错，对模型进行验证；（6）将最终确立的模型进行维护并推广。

这6个阶段是逐步进行的，需要不断的进行检验和修改才能建立有效的模型。

2.2模型的建立

驾驶员一车辆一环境系统中，车辆行驶过程中驾驶员应对道路中的交通指示、周围车辆、道路情况等信息及车辆在行驶过程中的状态进行感知，并对这些状态进行分析判断后，以具体的驾驶行为表现出来，之后行驶车辆的运行状态又会给驾驶操作人员一个信息反馈，驾驶员通过反馈的信息对外界环境以及车辆状态重新进行感知，这种循环一直持续到驾驶行为的结束。驾驶员在驾驶过程中，驾驶员与车辆及外界环境中不断的进行信息交换，因此，在进行建模过程中应有以下定义：在车内安装车辆外部信息采集的控制装置。控制装置通过视觉传感器对外界视频数据信息进行采集，综合各种信息来对驾驶员的行为意图进行分析判断。从而可以在交通安全事故发生之前对车辆驾驶人员进行提示，并通过车载显示设备呈现出危险源。

在建立的模型中，行驶车辆驾驶员职责就是通过驾驶行为以及外部环境因素分析所获取的信息而采取的相应措施，然而当模型中面向主动安全性研究的时候，外部环境的影响因素是无法改变的，因此需要将车辆行驶中的驾驶行为意图也纳入到环境影响因素的范畴内，以组成一个新的系统模型。

3.汽车主动安全驾驶行为意图的识别

3.1典型的驾驶行为

本文总结出以下集中典型的驾驶行为：（1）行驶车辆压压车道线行驶，这是一种较危险的驾驶行为，尤其是在高速公路上，可通过视觉车道线检测以防止在行驶过程中是否压车道线行驶；（2）疲劳驾驶，这种情况可以对汽车方向盘转交监控进行预测驾驶员的行为意图；（3）超车并道，这种行驶行为也是造成交通安全事故的主要原因之一，在行驶过程中进行超车并且并道行驶，其主要表现特征有突然加速、左转向灯点亮等；（4）车辆掉头转弯，车辆行驶过程中突然进行转弯或掉头的行为，主要表现特征是汽车方向盘转动的幅度较大；（5）加速行驶，这个行为表现的特征有油门开启度较大，车速短时间内增快增快；（6）减速行驶，主要表现特征为油门开启变小，车速变慢；（7）匀速行驶，表现特征是速度稳定、方向盘小角度转动、油门位置也相对稳定；（8）启动状态，主要表现特征有油门加大、离合器抬起、在低速档位、车速逐渐增快和刹车灯消除等。

3.2信号矩阵分析

通过以上驾驶行为，系统要采集车辆行驶过程中的车辆自身参数及环境参数以作为驾驶员对驾驶行为意图分析的重要决策参数，分析车辆行驶行为意图是一个复杂的过程，本文总结出如下参数信息对驾驶员在车辆行驶过程中的驾驶行为进行分析与预测。

将车道线信号（x1）、方向盘转角信号（x2）、车速信号（x3）、方向灯信号（x4）、油门信号（x5）、刹车信号（x6）、离合器信号（x7）、档位信号（x8）定义为信号矩阵S，

S=[x1 x2 x3 x4 x5 x6 x7 x8]（式一）

依据上一节探讨分析的八种驾驶行为用一个矩阵T来表示车辆行驶的状态：

T=[t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8]（式二）

式二状态矩阵中变量的最大值为1。t1为压道状态；t2为疲劳驾驶状态；t3为超车状态；t4为掉头转弯状态；t5为加速状态；t6为减速装填；t7为匀速状态；t8为启动状态。

式一与式二存在必然联系，称之为权重关系。找到权重关系后，利用信号矩阵s就可得知车辆行驶的状态矩阵。此时系统扫描状态矩阵就能得出矩阵中的最大值ti（ti=1，2，3，4，5，6，7，8），这个最大值就是代表系统判断出对应的驾驶员所处的驾驶行为，并根据驾驶行为做出预警。因此，确定了信号矩阵S与状态矩阵T后，剩下的问题就是如何找出两者之间的权重关系。

3.3权重计算

建立信号矩阵s和状态矩阵之间T的联系就需要信号矩阵参数对状态矩阵的权重值，也就是要建立相应的权重矩阵R：

（式三）

在上式的矩阵中的每一个元素都表示信号矩阵中与对应状态矩阵中各元素的权重值，它们的区间是[0，1]。驾驶行为意图的判断过程中确立了权重值，就可以看做是一个常量，不需要进行重复的运算，通过获取不同状态的信号矩阵，就可以对以上八种驾驶行为进行准确判断。