4、基于非自愿眼球运动的驾驶员心理负荷估计

基于非自愿眼球运动的驾驶员心理负荷估计

1 引言

心理负荷估计在手动控制以及与自动驾驶控制转换过程中的交通安全方面起着至关重要的作用。为了评估驾驶员的心理负荷，之前有通过主观测量、基于性能的测量和生理测量等元分析研究。不过，每种方法都存在一定局限性。因此，这里主要关注生理测量方法，它能够在早期检测到心理负荷，还可用于创建高级驾驶辅助系统（ADAS），以预防潜在的交通事故。

在生理指标中，有几种生物信号会受到心理负荷的影响，具体如下表所示：
|生物信号|包含信息|局限性|
| ---- | ---- | ---- |
|心脏信息|心率、心率变异性|对其他活动过于敏感，驾驶时干扰多|
|大脑信息|脑电波、血流|对其他活动过于敏感，驾驶时干扰多|
|眼睛信息|瞳孔直径、扫视、注视方向、眨眼持续时间|相对受其他活动干扰小|

为了消除活动的影响，尤其是附着传感器产生的噪声，本研究将使用眼睛信息来指示驾驶员的心理负荷状态，特别是前庭眼反射（VOR），它具有易于实施以及在自然条件下应用潜力大等优点。

2 相关模型介绍

2.1 前庭眼反射（VOR）模型

VOR 是一种在头部运动时稳定眼睛，使其保持聚焦于目标的反射反应，在驾驶过程中，由于车辆振动，这种情况经常发生。过去，有许多研究人员提出了计算 VOR 模型，部分模型特别处理了半规管和耳石之间的相互作用。例如，Merfeld 及其同事基于头部运动模拟了非自愿眼球运动。不过，要在自然条件下应用，VOR 模型需要与视动反应（OKR）相结合。

VOR 的三个神经弧反射示意图如下：