本書針對(duì)電動(dòng)汽車乘客的暈車問題,提出了一種基于主客觀融合的暈車程度量化方法,并在不同道路乘車測(cè)試中得到了驗(yàn)證。全書共分為9章。相關(guān)研究確定了位于右前額的暈車關(guān)聯(lián)腦區(qū),并提取了用于暈車狀態(tài)識(shí)別的腦電信號(hào)與腦血氧信號(hào)特征;通過對(duì)音樂效價(jià)、喚醒度、喜愛度的評(píng)價(jià),量化了音樂庫(kù)的防暈車舒緩效果;分析了多種香氛對(duì)電動(dòng)汽車暈動(dòng)癥的干預(yù)效果;并在上汽集團(tuán)的飛凡F7系列電動(dòng)汽車一鍵舒享功能模塊中進(jìn)行了應(yīng)用驗(yàn)證。
1.研究具創(chuàng)新性、前沿性，同類書無。針對(duì)電動(dòng)汽車乘客的暈車問題,提出了一種基于主客觀融合的暈車程度量化方法,并在不同道路乘車測(cè)試中得到了驗(yàn)證。
2.融入人因工程理念。本書是作者在腦機(jī)接口、人機(jī)交互、多模態(tài)融合的基礎(chǔ)上,對(duì)人因工程領(lǐng)域的深入探討。以人為中心不再僅僅是設(shè)計(jì)理念的口號(hào),而是成為衡量技術(shù)價(jià)值的終極標(biāo)尺。
3.著作實(shí)用性較強(qiáng)。本書獨(dú)創(chuàng)提出的暈車程度評(píng)價(jià)體系，已應(yīng)用于上汽集團(tuán)飛凡F7系列電動(dòng)汽車防暈車功能開發(fā)實(shí)踐。
4.裝幀精良。本書精裝印制，并于書后附多面彩色插頁(yè)，集中精美展示作者科研過程中第一手珍貴資料成果，提升讀者的閱讀體驗(yàn)度。
5.著作納入智能機(jī)電技術(shù)叢書，叢書其他分冊(cè)《可穿戴下肢外骨骼人機(jī)協(xié)同設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)研究》《仿生外骨骼的運(yùn)動(dòng)協(xié)同與自適應(yīng)控制理論》等業(yè)已出版。叢書致力于智能機(jī)電技術(shù)領(lǐng)域前沿問題研究及未來應(yīng)用探究，融入大量的實(shí)驗(yàn)或仿真工作，有較高的學(xué)術(shù)參考價(jià)值。
伴隨著電動(dòng)汽車的發(fā)展，乘客的暈車問題也隨之加劇。電動(dòng)汽車的加速、剎車、轉(zhuǎn)向以及能量回收模式會(huì)導(dǎo)致乘車過程中的暈動(dòng)癥，使得乘客出現(xiàn)精神狀態(tài)不佳、出冷汗、惡心甚至嘔吐等癥狀。因此，本書從人因工程學(xué)的角度出發(fā)，根據(jù)乘客的心理學(xué)、生理學(xué)以及車輛動(dòng)力學(xué)參數(shù)，提出了一套完整的暈車程度評(píng)價(jià)體系，以此對(duì)乘客暈車的變化過程進(jìn)行量化評(píng)定，最后將該評(píng)價(jià)體系應(yīng)用于上海汽車集團(tuán)股份有限公司(簡(jiǎn)稱上汽集團(tuán))飛凡F7系列電動(dòng)汽車防暈車功能開發(fā)實(shí)踐中。
上汽集團(tuán)飛凡F7系列電動(dòng)汽車的舒享模式，優(yōu)化了包括動(dòng)力響應(yīng)、能量回收在內(nèi)的相關(guān)設(shè)置，標(biāo)定了一種最舒適的駕駛模式，能夠有效降低乘客出現(xiàn)暈車反應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)。為了驗(yàn)證舒享模式的防暈車功能，上汽集團(tuán)聯(lián)合上海大學(xué)共同開展了相關(guān)主客觀融合暈車評(píng)價(jià)方法研究以及防暈車設(shè)計(jì)。主客觀融合的評(píng)價(jià)方法從主觀心理和客觀生理兩方面反映了乘車人員的暈車感受。其中，在主觀評(píng)價(jià)方面，提出了一種暈動(dòng)評(píng)價(jià)量表，實(shí)現(xiàn)乘車前的暈車敏感性分類、乘車過程中的暈車程度動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，以及乘車結(jié)束后的身體癥狀評(píng)估。在客觀評(píng)價(jià)方面，采用了包括心、腦、肺在內(nèi)的多生理信號(hào)協(xié)同表征暈車程度的方法。
本書即為上述相關(guān)研究的總結(jié)，具體內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面：
(1)提出了一種用于量化特定場(chǎng)景的暈車程度評(píng)價(jià)量表。從而確定了與暈車關(guān)聯(lián)的腦區(qū)，并且提取了用于暈車識(shí)別的腦電信號(hào)與腦血氧信號(hào)的新特征。
(2)提出了一種主客觀融合的暈車程度評(píng)價(jià)方法。該方法采用FMS得分作為主觀指標(biāo)，采用腦電信號(hào)特征PSD以及腦血氧信號(hào)特征rSO?作為客觀指標(biāo)。對(duì)主觀結(jié)果和客觀結(jié)果歸一化后計(jì)算相關(guān)系數(shù)矩陣以及權(quán)重矩陣，最終量化得到綜合暈車程度得分。
(3)探討了車輛動(dòng)力學(xué)參數(shù)對(duì)乘客暈車反應(yīng)的影響，并提出了一種使用車輛動(dòng)力學(xué)參數(shù)預(yù)測(cè)暈車反應(yīng)的深度學(xué)習(xí)算法。同時(shí)，討論了一個(gè)城市道路上的人機(jī)環(huán)系統(tǒng)，解釋了駕駛表現(xiàn)與乘客暈車之間的因果關(guān)系。
(4)構(gòu)建了一種防暈車音樂庫(kù)。首先提出了用于構(gòu)建防暈車音樂庫(kù)的VAP量表，通過對(duì)音樂效價(jià)、喚醒度、喜愛度的評(píng)價(jià)，量化了VAP得分。
(5)分析了多種香氛對(duì)電動(dòng)汽車暈動(dòng)癥的干預(yù)效果。在真實(shí)乘坐環(huán)境中對(duì)比研究了五種香氛(玫瑰、薄荷、薰衣草、柑橘、檸檬)的防暈車效果。研究結(jié)果表明，薰衣草的防暈車效果最佳。通過腦網(wǎng)絡(luò)分析，進(jìn)一步揭示了不同香氛的神經(jīng)調(diào)節(jié)機(jī)制差異。
本書的編寫參考了國(guó)內(nèi)外相關(guān)著作，是作者在腦機(jī)接口、人機(jī)交互、多模態(tài)融合的基礎(chǔ)上，對(duì)人因工程領(lǐng)域的深入探討。本書的研究工作得到了多方支持，包括國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目(51775325)、上海東方學(xué)者計(jì)劃(QD2016033)、香港香江學(xué)者計(jì)劃(XJ2013015),以及上汽集團(tuán)的電動(dòng)轎車防暈車功能開發(fā)和基于智艙關(guān)聯(lián)與大數(shù)據(jù)識(shí)別的智慧舒享功能開發(fā)與驗(yàn)證項(xiàng)目。在此，衷心感謝上海大學(xué)機(jī)電工程與自動(dòng)化學(xué)院，感謝參與本書研究的管萬里、周沁宇、李奇兵、任鵬宇、汪肖宇辰、耿永峰、史迪威、仵夢(mèng)晗、王運(yùn)祥、潘韞杰、王琳、張志強(qiáng)、張銳誠(chéng)等同學(xué)。特別感謝上汽集團(tuán)乘用車分公司的王斌、王雙、張騰龍、羅文發(fā)、黑遠(yuǎn)飛、殷想、邱鵬等技術(shù)專家。
任彬，工學(xué)博士，上海大學(xué)副教授、博士生導(dǎo)師。兼任上海市人工智能學(xué)會(huì)副秘書長(zhǎng)，香港學(xué)者協(xié)會(huì)會(huì)員。2013年入選香江學(xué)者，2016年入選上海市青年?yáng)|方學(xué)者。主要研究領(lǐng)域?yàn)槿藱C(jī)協(xié)同、腦機(jī)交互、可穿戴外骨骼、大語(yǔ)言模型。作為項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，主持國(guó)家自然科學(xué)基金-面上項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金-青年基金等6項(xiàng)；作為主要研究人員，參加并完成香港特區(qū)政府資助項(xiàng)目、國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃（973計(jì)劃）、國(guó)家863計(jì)劃、國(guó)家科技重大專項(xiàng)、國(guó)家科技支撐計(jì)劃等多項(xiàng)。代表性成果包括：在Computer-Aided Civil and Infrastructure Engineering、Journal of Computing and Information Science in Engineering等國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)期刊發(fā)表SCI/EI論文30余篇，獲授權(quán)發(fā)明專利12項(xiàng)，出版專著3部（《機(jī)械動(dòng)力學(xué)》《可穿戴下肢外骨骼人機(jī)協(xié)同設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)研究》《仿生外骨骼的運(yùn)動(dòng)協(xié)同與自適應(yīng)控制理論》）。
縮略詞中英文對(duì)照表I
第1章
新能源電動(dòng)汽車的人因工程 1
1.1 新能源汽車行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)1
1.2 駕駛艙人因設(shè)計(jì)3
1.3 自動(dòng)駕駛?cè)藱C(jī)協(xié)作3
1.4 人因工程測(cè)試41.4.1 駕駛模擬器41.4.2 實(shí)車測(cè)試 51.4.3 新興技術(shù) 61.4.4 創(chuàng)新體系 71.5 暈車與舒享功能測(cè)試8
第2章
暈車問題的國(guó)內(nèi)外研究概況112.1 研究的背景和意義112.2 國(guó)內(nèi)外研究概況122.2.1 暈動(dòng)癥的醫(yī)學(xué)機(jī)制122.2.2 暈動(dòng)癥的主觀評(píng)價(jià)法142.2.3 暈動(dòng)癥監(jiān)測(cè)的生理評(píng)價(jià)法262.2.4 暈動(dòng)癥研究的不足之處312.2.5 防暈車設(shè)計(jì)方法31
第3章 暈車程度評(píng)價(jià)量表的適用性分析38
3.1 量表適用性評(píng)價(jià)模型383.2 乘車模擬器暈動(dòng)誘發(fā)實(shí)驗(yàn)423.3 三種暈車量表適用性評(píng)價(jià)443.4 討論 483.5 本章小結(jié) 49
第4章 基于腦電-腦血氧的暈車識(shí)別特征50
4.1 暈車誘發(fā)雙模式乘車實(shí)驗(yàn)504.1.1 受試者504.1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備514.1.3 實(shí)驗(yàn)流程514.2 腦電與腦血氧信號(hào)預(yù)處理524.2.1 腦血氧信號(hào)監(jiān)測(cè)機(jī)制及預(yù)處理524.2.2 腦電信號(hào)偽影分析與抑制方法554.3 暈車關(guān)聯(lián)腦區(qū)及特征提取564.4 暈車識(shí)別特征有效性驗(yàn)證634.5 討論 674.6 本章小結(jié)68
第5章 主客觀融合的暈車程度評(píng)價(jià)體系69
5.1 實(shí)際道路的暈車誘發(fā)實(shí)驗(yàn)695.1.1 受試者695.1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備695.1.3 實(shí)驗(yàn)流程705.2 主客觀融合評(píng)價(jià)模型構(gòu)建715.3 主客觀融合模型驗(yàn)證分析755.4 討論 765.5 本章小結(jié)77
第6章 基于車輛動(dòng)力學(xué)參數(shù)的暈車程度分類模型78
6.1 城市道路人機(jī)環(huán)系統(tǒng)786.1.1 路況特點(diǎn)786.1.2 人機(jī)環(huán)系統(tǒng)796.2 城市道路路況的乘車實(shí)驗(yàn)806.2.1 實(shí)驗(yàn)被試招募806.2.2 實(shí)驗(yàn)監(jiān)測(cè)設(shè)備816.2.3 主觀評(píng)價(jià)方案816.2.4 實(shí)驗(yàn)流程介紹826.3 深度學(xué)習(xí)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)826.3.1 BP-ANN模型826.3.2 LSTM模型846.3.3 Bi-LSTM模型866.4 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練與評(píng)價(jià)方法876.5 暈車程度三分類量化結(jié)果906.6 討論 936.7 本章小結(jié)94
第7章 基于多頻段特征的暈車程度分類模型95
7.1 暈動(dòng)癥分類模型957.2 fNIRS信號(hào)預(yù)處理與主通道提取967.2.1 fNIRS信號(hào)預(yù)處理967.2.2 基于主成分分析的通道降維987.3 多頻段功率譜熵的特征提取 1007.4 乘客暈動(dòng)實(shí)車實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)1037.5 暈車程度分類模型驗(yàn)證1057.6 本章小結(jié)107
第8章 防暈車音樂庫(kù)的構(gòu)建及其舒緩性驗(yàn)證108
8.1 防暈車音樂庫(kù)的構(gòu)建方法1088.1.1 防暈車音樂VAP量表108
8.1.2 音樂數(shù)據(jù)的評(píng)分過程 1108.2 音樂庫(kù)靜態(tài)舒緩效果驗(yàn)證1118.3 動(dòng)態(tài)過程的音樂干預(yù)實(shí)驗(yàn)1138.4 音樂庫(kù)動(dòng)態(tài)舒緩效果驗(yàn)證1148.5 討論1168.6 本章小結(jié)118
第9章 香氛對(duì)電動(dòng)汽車暈動(dòng)癥的干預(yù)效果119
9.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)1199.2 數(shù)據(jù)分析方法1219.2.1 數(shù)據(jù)預(yù)處理 1219.2.2 EEG通道信號(hào)特征1219.2.3 fNIRS通道信號(hào)特征 1219.2.4 功能性腦網(wǎng)絡(luò)1229.2.5 腦網(wǎng)絡(luò)參數(shù)計(jì)算 1229.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果1239.3.1 主觀分?jǐn)?shù)結(jié)果1239.3.2 腦電圖功率譜密度1249.3.3 局部血氧飽和度1269.3.4 EEG腦網(wǎng)絡(luò)分析結(jié)果1279.3.5 fNIRS腦網(wǎng)絡(luò)分析結(jié)果1299.4 討論1329.5 本章小結(jié)133
參考文獻(xiàn)135
《新能源電動(dòng)汽車的人因工程測(cè)試與暈車程度評(píng)價(jià)》彩色插圖
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