视觉-操作型分心时长预测及驾驶绩效研究

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1、分类号:U4610710-2015222019专业硕士学位论文视觉-操作型分心时长预测及驾驶绩效研究刘奇导师姓名职称朱彤副教授专业学位类别工程硕士申请学位类别硕士及领域名称交通运输工程论文提交日期2018年4月18日论文答辩日期2018年5月31日学位授予单位长安大学Studyontherelationshipbetweenthetimeofvisual-manualdistractionpredictionanddrivingperformanceAThesisSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：LiuQiSupervisor：Prof.

2、ZhuTongChang’anUniversity,Xi’an,China摘要近年来，信息技术广泛应用于车载信息服务，使次任务操作更为复杂多样。通常将次任务分为视觉-操作型次任务和认知次任务两大类。驾驶过程中常见的次任务，包括播放音乐、操作导航、调节收音机、拨打电话等，均属于视觉-操作型次任务。此类次任务在驾驶过程中最为常见，也是影响交通安全的重要原因之一。论文旨在研究视觉-操作型次任务单元与驾驶绩效指标的定量关系，揭示视觉-操作型分心对驾驶绩效的影响规律，为车载信息系统设计提供安全评估依据。论文首先建立视觉-操作型分心时长与驾驶绩效指标的关系模型。通过梳理文献选取典型分心任务与驾

3、驶绩效指标，构建虚拟实验环境并设计驾驶次任务影响实验，组织被试参与实验。实验数据表明，分心驾驶与正常驾驶绩效指标存在显著性差异（P<0.05），驾驶过程中操作次任务时，车辆速度和加速度指标的变化频率降低，幅度增大；车辆横向偏离量变化幅度增大，高于正常驾驶时水平；方向盘转速率指标随着次任务操作难度增加而增大。利用相关性分析方法研究驾驶分心时长与驾驶绩效指标发现，驾驶分心时长与横向偏离量幅度和纵向速度有较强相关性。利用统计方法定量研究驾驶分心时长与二者之间的关系，模型表明分心时长增加时主任务绩效的下降规律，即横向偏离量幅度随分心时长的增加而增大，且增大的速度越来越快；车辆纵向速度变化量

4、随分心时长的增加而增大。对GOMS、KLM分心时长预测模型进行改进，增加触屏和滑屏操作单元，重新建立视觉-操作型分心时长预测模型。通过实验测量与数据分析，获得基于操作单元的分心时长预测模型，即改进的KLM-GOMS模型。结合分心时长对驾驶绩效指标的关系模型，最终得到次任务基本操作单元与驾驶绩效指标之间的定量关系。论文获得次任务操作单元与驾驶绩效指标的定量关系，可应用于产品设计阶段车载交互界面安全性评估，对于提高产品研发效率，推动车载信息技术在汽车领域中的应用，具有现实意义。关键词：人机工程，视觉-操作型分心，分心时长，驾驶绩效，模拟驾驶系统，KLM-GOMS模型IABSTRACTI

5、nrecentyears,thewideuseofinformationtechnologyandautomationtechnologyin-vehicleinformationservicesystem,makessecondarytasks’operationmoreandmorecomplicated.Commondrivingsecondarytasksusuallyaredividedintovisual-manualtasks,cognitivetasks,audiotasks.Inthedrivingduration,thesecondarytasksinclude

6、playingmusic,routenavigation,radioFM,makingcallsandsoon.Theseareallvisual-manualtasks,andbecomingoneofthevitalfactorswhichcanaffecttrafficsafety.Theaimofthispaperistostudythequantitativerelationshipbetweenvisual-manualsecondarytaskunitanddrivingperformanceindicators,andtorevealthelawthatvisual

7、-manualdistractionimpactsondrivingperformance,whichcanofferbasisforsafetyassess.Thispaperhasestablishedthemodelintherelationshipbetweenvisual-manualdistractionanddrivingperformanceindicatorsfirstly.Thencombiningtheliterature,thetypicald