具体实施方式

本实施例中，使用图1所示的汽车驾驶员大脑逻辑负荷测量系统，以执行基于副任务的汽车驾驶员大脑逻辑负荷测量方法。

在图1所示系统组成中，脑逻辑负荷测量系统由驾驶模拟器系统、语音交互系统和计分与显示系统组成，其中驾驶模拟器分驾驶舱、计算机和视听设备三个部分，驾驶舱操纵部分安装感应器；计算机处理信号，模拟驾驶过程；视听设备用于呈现驾驶环境。固定模拟驾驶器具有匀速，跟驰，并道和弯道四种驾驶场景。语音交互系统分为语音命令系统、语音转换系统和语音判断系统，计分与显示系统分为计分系统和显示系统。

本实施例中，参照图2，汽车驾驶员大脑逻辑负荷测量系统所执行的基于副任务的汽车驾驶员大脑逻辑负荷测量方法包括以下步骤：

S1.生成模拟驾驶环境，其中模拟驾驶环境具有匀速、跟驰、并道和弯道等多个驾驶场景，以供驾驶员在模拟驾驶环境中进行模拟驾驶；

S2.设置模拟驾驶环境在每个驾驶场景下的副任务，例如，匀速驾驶场景下的副任务、跟驰驾驶场景下的副任务、并道驾驶场景下的副任务和弯道驾驶场景下的副任务；

S3.检测驾驶员在模拟驾驶过程中对副任务的反应行为；例如，检测驾驶员在匀速驾驶场景下对副任务的反应行为；

S4.根据检测到的反应行为，确定驾驶员的大脑逻辑负荷测量结果。

本实施例中，副任务是指在模拟驾驶环境下向驾驶员播放的算数计算问题和开放问答问题等要求驾驶员进行脑力思考的任务。相对地，驾驶员在模拟驾驶环境下进行驾驶是主任务。

本实施例中，步骤S2-S4的原理如图3和图4所示。在步骤S2中，设置每个驾驶场景下的副任务，在步骤S3中，分别在模拟驾驶过程中的每个驾驶场景下检测驾驶员对副任务的反应行为，在步骤S4中，以日常问答(或者称为开放问答，即没有标准答案的问答，可包含1-Repeat任务)和算数计算为评价依据，从而评价驾驶员的反应行为的得分，经过时间感知修正、驾驶行为修正和语音分析修正等修正，得到每个驾驶场景所对应的基础分值。最后将每个驾驶场景所对应的基础分值按照折算系数折算加总在一起，获得综合分值，根据综合分值来确定驾驶员大脑逻辑负荷的测量结果。

本实施例中，步骤S2，也就是设置模拟驾驶环境在每个驾驶场景下的副任务这一步骤，具体包括以下步骤：

S201.在每个驾驶场景下分别生成多道算数计算问题；各算数计算问题所具有的难度不全部相同，各算数计算问题对应标准答案以及与其难度相应的间隔时间；

S202.在每个驾驶场景下分别生成多道开放问答问题；多道开放问答问题中，存在两道相同的开放问答问题；

S203.在模拟驾驶环境中依次以语音播放各算数计算问题和各开放问答问题。

步骤S201-S203的原理如图5所示。本实施例中，可以设定总的问题数量为10道，能够获得较好的计分效果且避免问题过多造成对驾驶员的心理压力。步骤201中，参照表1，系统随机提问5种计算类型、3种难度的算数计算问题共10题，其中难度1算数加减法6题，难度2算数加减法3题，难度3算数加减法1题，不同难度加减法算数计算题提问顺序是随机的。不同难度的算数计算题对应有不同的间隔时间，例如难度1的加减法算数计算题间隔时间3秒，难度2的加减法算数计算题间隔时间4秒，难度3的加减法算数计算题间隔时间5秒。

表1

步骤203中，系统在提问完全部算数计算问题后进行开放问答问题的提问。其中，开放问答问题可以是包括以下1-20：

1、您的驾龄大约几年？

2、您的第一家乡在哪里？

3、您最喜欢的导演是谁？

4、您最想去哪些地方旅游？

5、您最经常参加哪一项体育运动？

6、您一般每个月花费大概多少？

7、您觉得我市的道路交通状况怎么样？

8、您更喜欢轿车还是越野车？

9、请您列举3个自主手机品牌的名称。

10、您开车至今年违章记录大概几次？

11、您经历过最长一次的堵车时间大概多久？

12、您一般多长时间会换一次手机？

13、您开车时间最长的一次持续了多久？

14、您最喜欢哪个品牌的车？

15、您开车喜欢听电台还是音乐？

16、您现在用的手机是什么牌子？

17、您的电话号码是移动、联通还是电信的？

18、您过年回家坐飞机还是火车还是汽车？

19、您使用的汽车品牌是什么？

20、您来自哪个省份？

本实施例中，步骤S3，也就是检测驾驶员在模拟驾驶过程中对副任务的反应行为这一步骤，具体包括以下步骤：

S301.在播放完每一道算数计算问题后，在相应的间隔时间内获取驾驶员对算数计算问题的语音回答；

S302.对驾驶员对算数计算问题的语音回答进行语音分析，获取第一答案；

S303.在播放完每一道开放问答问题后，获取驾驶员对开放问答问题的语音回答以及驾驶员做出语音回答的反应时间；

S304.对驾驶员对开放问答问题的语音回答进行语音分析，获取第二答案；

S305.以第一答案、第二答案和反应时间作为检测到的反应行为。

步骤S301和S302中，系统通过扬声器向驾驶员播放算数计算问题，播放完一道算数计算问题后，在该算数计算问题相应的间隔时间内，用麦克风采集驾驶员对算数计算问题的语音回答，驾驶员需要提问完成后再开始作答，提问进行时候的回答视作无效回答。系统通过语音分析，确定驾驶员的语音回答中包含第一答案。

步骤S303和S304中，系统通过扬声器向驾驶员播放开放问答问题，播放完一道开放问答问题后，在该算数计算问题相应的间隔时间内，用麦克风采集驾驶员对算数计算问题的语音回答，驾驶员需要提问完成后再开始作答，提问进行时候的回答视作无效回答，每次等驾驶员回答完毕后在提问下一题，驾驶员也可以选择拒绝回答。系统通过语音分析，确定驾驶员的语音回答中包含第二答案。

本实施例中，步骤S4，也就是根据检测到的反应行为，确定驾驶员的大脑逻辑负荷测量结果这一步骤，具体包括以下步骤：

S401将第一答案与相应的标准答案进行对比，根据对比结果确定第一分值；

S402.对第二答案进行语义分析，当语义分析结果与相应的开放问答问题相关，根据相应的反应时间确定第二分值；

S403.对于两道相同的开放问答问题之中在后被播放出的那一道开放问答问题对应的第二答案，进行语义分析，根据语义分析结果确定第三分值；

S404.根据第一分值、第二分值和第三分值确定基础分值；

S405.对基础分值进行修正；

S406.根据修正结果获得综合分值；

S407.根据综合分值确定驾驶员的大脑逻辑负荷测量结果。

步骤S401中，如果驾驶员在间隔时间内做出正确回答，则第一分值计1分，如果驾驶员则第一分值计0分，间隔时间结束后，立即提问下一题，系统将通过语音分析所得的第一答案与相应的标准答案进行对比，如果第一答案与标准答案一致则确定驾驶员的回答正确，如果是难度1的加减法算数计算问题则第一分值记1分，如果是难度2的加减法算数计算问题则第一分值记2分，如果是难度3的加减法算数计算问题则第一分值记3分，如果将是否回答得分记为a，将回答得分记为b，将第一分值记为x，那么有x＝a+b。

步骤S402中，由于开放问答问题不设标准答案，因此不能通过将第二答案与标准答案进行对比的方式确定第二分值。本实施例中，对第二答案进行语义分析，确定第二答案的内容，如果对第二答案的语义分析结果与相应的开放问答问题相关，例如对于“您开车至今年违章记录大概几次？”这一开放问答问题驾驶员回答的第二答案是“从未违章”，对于“您过年回家坐飞机还是火车还是汽车？”这一开放问答问题驾驶员回答的第二答案是“我今年过年不回家”，即可认为第二答案的语义分析结果与相应的开放问答问题相关，反映出驾驶员能注意到开放问答问题的内容。由于驾驶员听到开放问答问题后，要经过一段时间以后才意识到并开始思考，再经过一段时间以后说出答案，这两段时间并称为驾驶员反应时间，本实施例中，系统一共提出五个开放问答问题，每个开放问答问题在一个场景的测量中不重复，五问回答结束后得到五次的平均反应时间t，其中平均反应时间t的单位为s，若中间存在没有回答的情况，按实际回答次数求平均反应时间，每不回答一次，减10分，因此第二分值y可以通过以下公式确定：t≤1，y＝100；1＜t≤2，y＝-40t+140；2＜t≤4，y＝-30t+120；t＞4，y＝0。

步骤S403中，设置了1-Repeat任务，即全部的开放问答问题中，有两道开放问答问题是相同的，这两道开放问答问题的提问顺序有先后之分，本实施例中，驾驶员事先只知道会有问题重复，不知道哪个问题是重复的。系统要求驾驶员识别出被重复提问的开放问答问题才能拿到分，例如要求驾驶员对被重复提问的开放问答问题提供内容为“此问重复”的第二答案。本实施例中，系统对于两道相同的开放问答问题之中在后被播放出的那一道开放问答问题对应的第二答案，进行语义分析，判断语义分析结果中是否包括“此问重复”或者相似的内容，如果包括“此问重复”或者相似的内容，那么表明驾驶员识别出了被重复提问的开放问答问题，确定第三分值m为一个正值，例如10，当将第一分值x、第二分值y和第三分值m叠加得到基础分值时会起到加分作用；如果不包括“此问重复”或者相似的内容，而是包括对该开放问答问题的答案，那么表明驾驶员没有识别出被重复提问的开放问答问题，确定第三分值m为一个负值，例如-10，当将第一分值x、第二分值y和第三分值m叠加得到基础分值时会起到减分作用；如果当语义分析结果的前段包括对该开放问答问题的答案，语义分析结果的后段包括表示此问重复的信息，表示驾驶员不按规定回答但中途反应过来，那么确定第三分值m为0，当将第一分值x、第二分值y和第三分值m叠加得到基础分值时既不会加分也不会减分。

本实施例中，对第一分值x、第二分值y和第三分值m进行百分制转换，从而计算出基础得分z＝x/0.5+y/2+m/2。

本实施例中，步骤S405，也就是对基础分值进行修正这一步骤，具体可以执行时间感知修正、驾驶行为修正或者语音分析修正。

本实施例中，时间感知修正包括以下步骤：

S40501A.获取检测驾驶员在模拟驾驶过程中对副任务的反应行为这一步骤的实际持续时间；

S40502A.向驾驶员播放提问问题，以指示驾驶员回答对检测驾驶员在模拟驾驶过程中对副任务的反应行为这一步骤的感知持续时间；

S40503A.检测驾驶员语音回答的感知持续时间；

S40504A.将感知持续时间与实际持续时间进行对比，当感知持续时间大于实际持续时间，则减小基础分值，当感知持续时间小于实际持续时间，则增加基础分值。

步骤S40501A-S40504A的原理在于：系统记录整个算数计算和开放问答过程的持续时间，并向驾驶员提问，获得驾驶员主观感受的过程持续时间。若驾驶员主观感受的时间大于实际时间，说明驾驶员大脑逻辑负荷偏高，对基础得分z修正，减5分；若驾驶员主观感受的时间小于实际时间，说明驾驶员大脑逻辑负荷偏低，对基础得分z修正，加5分。

本实施例中，语音分析修正包括以下步骤：

S40501B.检测在驾驶员对算数计算问题和开放问答问题的语音回答过程中，驾驶员的声带闭合时间比例；

S40502B.根据修正前的基础分数，确定驾驶员的大脑逻辑负荷为第一预测结果；

S40503B.根据声带闭合时间比例，确定驾驶员的大脑逻辑负荷为第二预测结果；

S40504B.根据第二预测结果与第一预测结果的偏离程度确定修正幅值；

S40505B.根据修正幅值对基础分值进行修正。

步骤S40501B-S40505B的原理在于：测量过程中，全程使用电子声门计直接测量语音源，分析脑负荷等级。该装置通常由一对电极组成，该对电极放置在颈部的两侧，在喉的水平处，靠近声带，可以在语音产生过程中观察声带的打开和关闭，提取与声带打开和闭合的持续时间和速率有关的电子声门参数，较低的电子声门值表示声带接触面积较低，随着脑负荷的增加，电子声门信号的最小值更锐利并且不那么圆滑，声带保持闭合状态的时间增加。所以通过采集电子声门信号，分析间隔时间内驾驶员回答问题时候声带保持关闭的时间，保持关闭的时间比例越高，表示脑负荷等级越高。

步骤S40502B中，根据修正前的基础分数z和表2，可以确定驾驶员的大脑逻辑负荷为表2中相应的脑负荷等级，即第一预测结果；步骤S40503B中，根据声带闭合时间比例，确定驾驶员的大脑逻辑负荷为相应的脑负荷等级，即第二预测结果；若电子声门计所测得的脑负荷等级与修正前的基础分数z对应等级相同或只相差一个等级，则不对基础分数进行修正，若电子声门计所测得的脑负荷等级比基础分数对应的脑负荷等级高两级，则对基础分数加5分，反之对基础分数减5分，若电子声门计所测得的脑负荷等级比基础分数对应的脑负荷等级高三级，则对基础分数加10分，反之对基础分数减10分，若电子声门计所测得的脑负荷等级比基础分数对应的脑负荷等级高四级或以上，则重新进行测量。通过上述确定的加5分、减5分、加10分和减10分等修正幅值，可以对基础分数进行修正。

表2

本实施例中，驾驶行为修正包括以下步骤：

S40501C.获取驾驶员在模拟驾驶过程中的违规记录；

S40502C.根据违规记录的数量和类型确定基础分值的减小幅值；

S40503C.根据减小幅值修正基础分值。

步骤S40501C-S40503C的原理在于：若驾驶员在模拟过程中出现违反交通规则的情况甚至出现事故，需要对z进行修正，每出现一次违规z减10分，出现一次事故，直接判定不合格，从而彰显安全至上的理念。

本实施例中，步骤S406，也就是根据修正结果获得综合分值这一步骤，具体包括以下步骤：

S40601.获取各驾驶场景对应的经过修正的基础分值；

S40602.获取各驾驶场景驾驶的折算系数；

S40603.以相应的折算系数为权重，获取各基础分值的加权和作为综合分值。

步骤S40601中，匀速驾驶场景对应的经过修正的基础分值记为Z₁，对应的折算系数分别为β₁＝0.15，跟驰驾驶场景对应的经过修正的基础分值记为Z₁，对应的折算系数分别为β₂＝0.25，弯道驾驶场景对应的经过修正的基础分值记为Z₁，对应的折算系数分别为β₃＝0.25，超车驾驶场景对应的经过修正的基础分值记为Z₁，对应的折算系数分别为β₄＝0.35。通过公式计算得到综合得分S。

步骤S407中，参照表2，根据最后的综合得分S确定脑负荷，从而完成对汽车驾驶员大脑逻辑负荷的测量，具体地，可以测量出汽车驾驶员大脑逻辑负荷为1级、2级、3级、4级或5级。

本实施例中，在测量得到汽车驾驶员大脑逻辑负荷的基础上，可以参照表3，根据汽车驾驶员大脑逻辑负荷的等级查找得到相应的温馨提示内容，通过计分与显示系统显示出来，从而获得更逼真的模拟驾驶效果。

表3

本实施例中，通过在模拟驾驶环境中，向正在执行模拟驾驶主任务的驾驶员下发算数计算和开放问答等副任务，根据检测到的驾驶员对副任务的反应行为，确定驾驶员的大脑逻辑负荷测量结果，利用了驾驶表现与驾驶人的个体特性和工作性质有关、副任务同样会有个体差异、驾驶员在进行驾驶主任务的过程中完成副任务的表现间接反映主任务的脑负荷大小等原理，能够测量出驾驶员人脑剩余的工作能力，所测量出的驾驶员对副任务的大脑逻辑负荷能够间接反映出驾驶员对驾驶主任务的大脑逻辑负荷，因此能够客观地评价汽车驾驶员的脑负荷，而且由于副任务相对更容易量化为脑负荷，因此对副任务的脑负荷分析速度较快，实时性较好，相应地对主任务的脑负荷分析也能取得较佳的实时性。

需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外，本公开中所使用的上、下、左、右等描述仅仅是相对于附图中本公开各组成部分的相互位置关系来说的。在本公开中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。此外，除非另有定义，本实施例所使用的所有的技术和科学术语与本技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本实施例说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例，而不是为了限制本发明。本实施例所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的组合。

应当理解，请管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种元件，但这些元件不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的元件彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一元件也可以被称为第二元件，类似地，第二元件也可以被称为第一元件。本实施例所提供的任何以及所有实例或示例性语言(“例如”、“如”等)的使用仅意图更好地说明本发明的实施例，并且除非另外要求，否则不会对本发明的范围施加限制。

应当认识到，本发明的实施例可以由计算机硬件、硬件和软件的组合、或者通过存储在非暂时性计算机可读存储器中的计算机指令来实现或实施。所述方法可以使用标准编程技术-包括配置有计算机程序的非暂时性计算机可读存储介质在计算机程序中实现，其中如此配置的存储介质使得计算机以特定和预定义的方式操作——根据在具体实施例中描述的方法和附图。每个程序可以以高级过程或面向对象的编程语言来实现以与计算机系统通信。然而，若需要，该程序可以以汇编或机器语言实现。在任何情况下，该语言可以是编译或解释的语言。此外，为此目的该程序能够在编程的专用集成电路上运行。

此外，可按任何合适的顺序来执行本实施例描述的过程的操作，除非本实施例另外指示或以其他方式明显地与上下文矛盾。本实施例描述的过程(或变型和/或其组合)可在配置有可执行指令的一个或多个计算机系统的控制下执行，并且可作为共同地在一个或多个处理器上执行的代码(例如，可执行指令、一个或多个计算机程序或一个或多个应用)、由硬件或其组合来实现。所述计算机程序包括可由一个或多个处理器执行的多个指令。

进一步，所述方法可以在可操作地连接至合适的任何类型的计算平台中实现，包括但不限于个人电脑、迷你计算机、主框架、工作站、网络或分布式计算环境、单独的或集成的计算机平台、或者与带电粒子工具或其它成像装置通信等等。本发明的各方面可以以存储在非暂时性存储介质或设备上的机器可读代码来实现，无论是可移动的还是集成至计算平台，如硬盘、光学读取和/或写入存储介质、RAM、ROM等，使得其可由可编程计算机读取，当存储介质或设备由计算机读取时可用于配置和操作计算机以执行在此所描述的过程。此外，机器可读代码，或其部分可以通过有线或无线网络传输。当此类媒体包括结合微处理器或其他数据处理器实现上文所述步骤的指令或程序时，本实施例所述的发明包括这些和其他不同类型的非暂时性计算机可读存储介质。当根据本发明所述的方法和技术编程时，本发明还包括计算机本身。

计算机程序能够应用于输入数据以执行本实施例所述的功能，从而转换输入数据以生成存储至非易失性存储器的输出数据。输出信息还可以应用于一个或多个输出设备如显示器。在本发明结选的实施例中，转换的数据表示物理和有形的对象，包括显示器上产生的物理和有形对象的特定视觉描绘。

以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。在本发明的保护范围内其技术方案和/或实施方式可以有各种不同的修改和变化。