PDF《赵一飞交通仿真中驾驶人空间视野感知模型_赵一飞》

1 视野注视点 驾驶人在驾驶活动中有极其复杂的双眼注视点

116 交通运输工程学报2010 年 移动规律, 因此, 模型中的视野注视点代表的是实际 驾驶人的双眼注视点.目前很多学者已经开始关注 视野的运动规律 [ 829] , 在实际驾驶活动中, 驾驶人的 视野运动还会受到其他因素的影响.比如, 频繁的 换挡或方向操作, 会分散驾驶人的注意力, 周围环境 不断变化和突发事件的发生, 大量不满足驾驶人期 望的事件发生都会引起驾驶人视野注视点的移动, 这都加大了驾驶人视野注视点的建模的复杂程度, 但是, 在众多引起驾驶人注视点变化的因素当中, 一 些主要的因素更需要注意. 参考相关文献[6210], 对视野注视点的产生方 法做出如下假设. (1)驾驶人行驶在车道中心线上, 视野注视点也 始终在行车道中心线上. (2)驾驶人的操作机[ 3] 总是滞后于视野感知. (3)当操作机结束, 决策机[ 3] 会命令空间视野感 知机将视野注视点重新移动到行车道中心线上. 1.

2 视野角度和距离 视野关注焦点决定了扇形视野的中心方向, 在 此基础上, 确定视距、 视野水平角度和仰角, 根据路 基边界的约束就可以唯一确定视野范围, 并计算出 空间视野体积值. 视力检查的结果表明[ 5] , 人眼在注视点处的分 辨能力很强, 偏离注视点的视力大大下降, 在视野 12b以内的目标, 能够清晰可见.当视野角度增大 时, 视力下降, 视物能力降低.驾驶人在路上行车, 经常移动自己的视线, 总是把目标置于视力清晰的 视野范围之内, 因此, 将12b设定为空间视野范围中 的视野水平角. 已有的研究认为[ 6] , 最大观测距离、 视野均与车 速有关, 表1给出了车速与视野和注视距离之间的 关系 [ 5] . 表1车速与视野和注视距离的关系 Tab.

1 Relation among speed, vision and gaze distance 车辆速度/ ( km# h-

1 )

0 40

60 80

100 120 视野/ (b)

170 100

86 60

40 22 注视距离/ m

80 180

355 377

564 710 驾驶过程中, 驾驶人的空间分辨能力会逐渐 降低.随着车速的增加, 驾驶人的视力呈下降趋 势, 其视认距离会缩短;

车速增加, 景物距汽车就 越近, 景物的角速度愈大, 景物在视野内的作用时 间也会变短.Gibreel 等对平纵线形组合下驾驶人 视野要求的研究表明[

1 1] , 驾驶人的视野需求时间 间隔一般在 1.

5 s 左右, 因此, 可以将 1.

5 s 认为是 驾驶人正常行驶状态下的驾驶操作适应时间.由 于曲线路段的线形设计要保证一定的停车视距 ( 表2), 出于一般性考虑, 取112倍的停车视距作 为驾驶人最远端注视点, 即前方线形影响范围的 最远点, 见图 1. 表2各级公路停车视距 Tab.

2 Stopping sight distances of all class highways 等级 高速公路与一级公路 二~ 四级公路 设计速度/ (km# h-

1 )

120 100

80 60

80 60

40 30

20 停车视距/ m

210 160

110 75

110 75

40 30

20 图1驾驶操作注视区域 Fig.

1 Eye fixation region of driving 假设一个驾驶人以

80 km # h -

1 (22 m # s -

1 )的 速度驾驶车辆, 驾驶人的操作适应时间为

11 5 s, 停 车视距为

110 m, 因而空间视野感知模型采用的视 距范围为 33~

132 m.由此, 在驾驶人眼前形成了 一个水平角为

12 b、 仰角为 60b、 半径为 33~

132 m 的棱台, 见图 2. 图2空间视野范围 Fig.

2 Range of spatial vision