【摘要】為減少人機共駕環(huán)境下駕駛員駕駛疲勞對駕駛安全的影響，首先闡述了人機共駕環(huán)境下駕駛疲勞產(chǎn)生的機理，然后從主觀和客觀兩個方面分析駕駛疲勞的檢測方法，從主動疲勞和被動疲勞兩個方向介紹疲勞的緩解方法，最后提出了當前駕駛疲勞檢測與緩解研究的不足，并從多特征、多模態(tài)融合的角度對人機共駕環(huán)境下駕駛員駕駛疲勞檢測與緩解進行了展望。

關(guān)鍵詞：智能汽車；人機共駕；疲勞檢測；疲勞緩解

中圖分類號：U463.6""""""""""""""""" 文獻標志碼：A"""""""""" DOI：10.19822/j.cnki.1671-6329.20240110

A Review of Driver Fatigue Detection and Mitigation in Man-Machine Co-Driving Environment

Tang Bangbei "Li Yan Wang Shengxue Zhu Mingxin Chen Shengnan Hu Zhian

（1.School of Intelligent Manufacturing Engineering， Chongqing University of Arts and Sciences， Chongqing 402160; 2.Physiology Teaching and Research Section， Army Medical University， Chongqing 400038;3. School of Mechanical Engineering， Sichuan University of Science amp; Engineering， Yibin 643002）

【Abstract】In order to reduce the influence of driving fatigue on drivers in man-machine co-driving environment， thispaper elaboratesthe mechanism of driving fatigue in man-machine co-driving environment， then it analyzes the detection methods of driving fatigue from subjective and objective aspects， and introduces the alleviation methods of driving fatigue from active fatigue and passive fatigue， finally， the deficiency of current research on driving fatigue detection and alleviation in man-machine co-driving environment is pointed out， and the prospect of research on driving fatigue detection and alleviation in man-machine co-driving environment is presented from the perspective of multi-feature and multi-mode fusion.

Key words： Intelligent vehicle， Man-machine co-driving， Fatigue detection， Fatigue relief

0引言

自動駕駛在提升駕駛效率、減少能源消耗等方面發(fā)揮積極作用，未來自動駕駛將成為汽車領(lǐng)域的重要發(fā)展趨勢^[1]。美國汽車工程師學(xué)會（SAE）將自動駕駛系統(tǒng)（Autonomous Driving System，ADS）分為6級，L0級到L5級逐漸從手動駕駛到完全自動駕駛過渡，主要區(qū)別在駕駛員的監(jiān)控任務(wù)逐漸減少直至完全智能駕駛中無須駕駛員進行監(jiān)控與參與^[2-4]。然而，受制于技術(shù)、法規(guī)等諸多因素，L3級自動駕駛即人機共駕階段，依然屬于較長時間內(nèi)汽車領(lǐng)域研究及發(fā)展重心。L3級自動駕駛系統(tǒng)能夠在其設(shè)定的操作設(shè)計域內(nèi)執(zhí)行動態(tài)駕駛?cè)蝿?wù)，但當自動駕駛系統(tǒng)發(fā)生故障或失效時，需要駕駛員立即進行人工接管^[5]。在人機共駕環(huán)境下，駕駛員的主要任務(wù)是監(jiān)視自動駕駛系統(tǒng)工作，駕駛員會更容易進入疲勞駕駛的狀態(tài)，進而影響駕駛行為和接管反應(yīng)時間，導(dǎo)致嚴重交通事故^[6-7]。因此，研究人機共駕環(huán)境下駕駛疲勞檢測、駕駛疲勞緩解方法，對于提高駕駛安全性、減少交通事故、推動智能汽車的普及具有重要意義。馮舒等^[8]通過模擬駕駛試驗，發(fā)現(xiàn)長時間單調(diào)駕駛會增加駕駛員的生理、心理疲勞，并降低操控效率，進而對行車安全構(gòu)成威脅。Kirber等^[9]研究表明自動駕駛的單調(diào)性會導(dǎo)致駕駛員警覺性降低、產(chǎn)生被動疲勞，這可能對駕駛安全構(gòu)成威脅。Schmig等^[10]發(fā)現(xiàn)高度自動駕駛與駕駛員嗜睡相互影響，長時間的自動駕駛可能使駕駛員嗜睡，而嗜睡又可能影響駕駛員接管車輛的反應(yīng)時間和決策能力。Vogelpohl等^[11]利用先進的視頻處理技術(shù)、機器學(xué)習(xí)方法和生物信號監(jiān)測技術(shù)、分析駕駛員面部特征、生理信號和駕駛行為。研究發(fā)現(xiàn)與手動駕駛相比，監(jiān)督自動駕駛車輛的駕駛員更容易感到困倦，并出現(xiàn)更多的無意識睡眠過渡現(xiàn)象。目前大多數(shù)學(xué)者對人機共駕模式下駕駛疲勞的研究主要聚集中在疲勞的產(chǎn)生機制與監(jiān)測手段上，但在探討疲勞緩解方面仍有不足，在主動疲勞與被動疲勞方面進行的研究也相對匱乏。

本文首先研究人機共駕模式下駕駛疲勞中主動疲勞和被動疲勞的產(chǎn)生機理，并從主觀、客觀兩個方面分析駕駛疲勞的檢測方法，最后從主動疲勞和被動疲勞2方面介紹了駕駛疲勞緩解方法。

1 人機共駕模式下駕駛疲勞的產(chǎn)生原因

1.1手動駕駛模式下駕駛疲勞的產(chǎn)生原因

引起手動駕駛疲勞的原因很多，睡眠不充足、晝夜規(guī)律改變、劇烈運動、長時間持續(xù)駕駛均是引起駕駛疲勞的潛在因素^[12]。

我國職業(yè)人群每天睡眠不足的比例為11.6%^[13]。睡眠不足已成為手動駕駛疲勞的重要原因，對駕駛安全有嚴重影響。研究表明，缺乏睡眠駕車和酒后駕車一樣存在風險，一個17～19 h沒有睡眠的駕駛員，其行為能力與一個血液中酒精濃度為0.05%的駕駛員相差無幾（在許多國家，這種濃度的酒精含量已經(jīng)達到了醉駕的標準）^[14]。

其次，晝夜節(jié)律改變會影響人體的活動能力、體溫、睡眠/覺醒機制、血壓、工作效率等，從而使人的警覺性、工作效率、情緒下降，出現(xiàn)疲勞感^[15]，對駕駛安全也有很大的影響。

在睡眠充足和晝夜節(jié)律良好的前提下，駕車時長也是導(dǎo)致疲勞駕駛的重要原因，隨著駕車時間的延長會增加駕駛員駕駛疲勞程度，駕駛風險也隨之增大。

最后，駕駛員在駕駛前若進行了劇烈運動，運動性疲勞不僅會導(dǎo)致外周疲勞，還會影響中樞神經(jīng)細胞代謝，進而產(chǎn)生中樞疲勞和疲勞感。當駕駛員疲勞或即將入睡時，控制車輛的能力將大大降低。

2.2 人機共駕環(huán)境下駕駛疲勞的產(chǎn)生原因

2020年5月，滬武高速發(fā)生了一起單方事故，駕駛員開啟自動駕駛模式，因路障太小汽車沒有成功感應(yīng)，導(dǎo)致車輛沖入施工區(qū)域，當時駕駛員認為自動駕駛正常都會自動制動，并沒有進行接管操作，導(dǎo)致車輛在沖入施工區(qū)域后，前擋風玻璃破碎，車頭部位受損，高速路上施工設(shè)施也被撞壞?，F(xiàn)階段的自動駕駛技術(shù)還不夠成熟，所以，按照現(xiàn)行法規(guī)的規(guī)定，駕駛員在自動駕駛過程中仍有必要對車輛進行監(jiān)視，隨時對車輛進行人工接管。而當駕駛員進行自動駕駛監(jiān)管任務(wù)時，持續(xù)的低負荷工作、缺乏刺激和激勵，可能會因為長時間單調(diào)乏味的監(jiān)管任務(wù)而產(chǎn)生被動疲勞。Larue等^[16]發(fā)現(xiàn)，無外界刺激時，駕駛員警覺度下降，其警覺度下降可引起被動疲勞。Vogelpohl等^[17]的研究顯示，在自動駕駛模式下，大多數(shù)司機在15～35 min內(nèi)就會感覺到明顯的疲勞，甚至有可能直接進入睡眠狀態(tài)。Feldhütter等^[18]的研究表明，25%的受試者在自動駕駛模式下運行15min后，顯示出了明顯的疲勞跡象。

Desmond^[19]在2001年提出了主動疲勞和被動疲勞概念。主動疲勞是由駕駛員長期超負荷駕駛所致，被動疲勞是由駕駛員長期低負荷駕駛所致。主動疲勞和被動疲勞都會削弱駕駛員的注意力。

手動駕駛會因為不同的駕駛環(huán)境和路況產(chǎn)生不同類型的駕駛疲勞，在城區(qū)等交通擁堵的區(qū)域中駕駛會產(chǎn)生主動疲勞，在高速等單調(diào)區(qū)域下駕駛會產(chǎn)生被動疲勞。在駕駛員采用自動駕駛模式時，一般產(chǎn)生被動疲勞，但在切換駕駛模式人為控制車輛駕駛之后，也有可能出現(xiàn)主動疲勞。當路面條件較好且自動駕駛時，由于監(jiān)控條件下作業(yè)量較少，駕駛員會出現(xiàn)被動疲勞。在復(fù)雜的道路環(huán)境中，駕駛員往往會因工作負荷過大而出現(xiàn)主動疲勞。所以，在人機協(xié)同駕駛的狀態(tài)下，會出現(xiàn)被動疲勞，也有可能會出現(xiàn)主動疲勞，但是大多產(chǎn)生被動疲勞。

有時被動疲勞所造成的傷害要大于主動疲勞。Saxby ^[20]等通過仿真試驗表明，在無人駕駛條件下，駕駛員的被動疲勞加劇，警惕性下降，危險反應(yīng)能力下降。Feldhütter等發(fā)現(xiàn)在被動疲勞狀態(tài)下面臨接管任務(wù)時，駕駛員將會承擔更多的負荷與壓力，并且在接管后駕駛的安全性會降低。Linehan等^[21]的研究表明，當駕駛員收到接管請求并試圖重新手動操控時，被動疲勞會導(dǎo)致駕駛員反應(yīng)遲鈍，從而可能導(dǎo)致嚴重的交通事故，而主動疲勞容易讓駕駛員快速地反應(yīng)，降低事故的概率。雖然主動疲勞跟高載荷、高強度相關(guān)，但其對駕駛安全性的影響相對較小。

綜上所述，手動駕駛與人機共駕在疲勞致因方面既有區(qū)別又有聯(lián)系。手動駕駛的疲勞主要由直接駕駛行為引起（如長時間駕駛和在復(fù)雜環(huán)境駕駛），而人機共駕環(huán)境下產(chǎn)生的疲勞則更多由自動駕駛模式下的持續(xù)監(jiān)控和低負荷工作導(dǎo)致，產(chǎn)生被動疲勞。兩者共同受駕駛員生理、心理狀態(tài)、駕駛環(huán)境和任務(wù)負荷的影響，且疲勞類型可能互相轉(zhuǎn)化。因此，針對人機共駕環(huán)境下駕駛疲勞的研究應(yīng)聚焦于駕駛員狀態(tài)監(jiān)測、駕駛員主導(dǎo)權(quán)切換機制，以提高駕駛安全性。

3 人機共駕環(huán)境下駕駛疲勞檢測方法

目前，國內(nèi)外學(xué)者主要從主觀、客觀兩個方面來評估駕駛員的疲勞狀態(tài)。主觀方法主要通過疲勞量表來測量疲勞程度，而客觀方法則涵蓋了基于生理信號、行為特征和面部特征的檢測技術(shù)。這些方法于同樣也適用于在人機共駕環(huán)境下檢測駕駛員的疲勞狀態(tài)。人機共駕既包含手動駕駛也包含自動駕駛，不同的檢測方法對于手動駕駛和自動駕駛適用場合不一樣，所以仍需分情況分析。

3.1 主觀檢測法

主觀評價檢測是通過問卷量表讓被試者根據(jù)當下的精神狀態(tài)以一定的方式表達自己的主觀感受，從駕駛安全的角度考慮，相對更適用于自動駕駛。這種測量方法既可用于定量測量，也可用于定性測量。在實踐中，主觀評價檢測方法有著簡單易懂、成本低、有效性高，對駕駛員正常操作的干擾少等優(yōu)點，常見的疲勞量表簡述如下。

3.1.1艾斯沃斯困倦量表

艾斯沃斯困倦量表（Epworth Sleepiness Scale，ESS）共有8個假設(shè)場景，對應(yīng)8個問題，每個問題有4個選項：不打瞌睡，打瞌睡的概率低，打瞌睡的概率適中，打瞌睡的概率高。4個選項分別對應(yīng)0分、1分、2分、3分。量表總分為24分，被試者填完量表合計總分為0～5分時，為不嗜睡；合計總分為6～10分時，為輕度嗜睡；合計總分為11～16分時，為中度嗜睡；合計總分為17～24分時，為嚴重嗜睡。分數(shù)較低代表被試者白天嗜睡的可能性較低，分數(shù)較高則代表被試者白天嗜睡的可能性較高。

3.1.2 斯坦福嗜睡量表

斯坦福睡意量表旨在衡量受試者在某一時刻的睡眠狀況，它讓受測者從7種最適宜于他們現(xiàn)在清醒著的狀態(tài)中做出選擇。從“醒著”到“困”、“醒”、“不睡”到“迅速睡著”等7種選擇，得分也會隨之提高。這個量表的總得分從1到7分不等。分數(shù)越高代表被試者當時就越無精打采，而分數(shù)越低代表被試者越清醒，見表2。

3.1.3 日間嗜睡感知量表

日間嗜睡感知量表主要測量被試者睡眠的主觀感知。量表總共有4個問題，每個問題分別對應(yīng)著5個選項：從來沒有、很少有、經(jīng)常有、幾乎總是、一直都是。5個選項同樣也分別對應(yīng)著5個等級：0分、1分、2分、3分、4分。量表的總分為16分，總分越高，表示被試者的困意越明顯；總分越低，表示被試者越清醒，見表3。

除以上3個量表之外，常見量表還有睡眠質(zhì)量量表、匹茲堡睡眠質(zhì)量指數(shù)、Karolinska嗜睡量表和清晨型-夜晚型量表等。

3.2 客觀檢測法

3.2.1基于生理信號的檢測方法

生理指標能反映人的精神狀態(tài)^[22]，利用被試的腦電圖（Electroencephalography，EEG）、皮膚導(dǎo)電率（Electrodermal Activity，EDA）、光電容積脈搏（PhotoPlethysmo，GraphyPPG）和呼吸頻率（Respiration，RESP）等生物電信號可以有效地檢測駕駛者的疲勞狀態(tài)。這些生物電信號能夠反映駕駛者的生理變化，從而評估其疲勞程度，為駕駛安全提供重要依據(jù)，其中駕駛員腦電采集如圖1所示。

然而，采集生理信號需要在駕駛員身上安裝監(jiān)測傳感器，不利于駕駛員安全行車，所以這種方法更適用于人機共駕中的自動駕駛。研究表明，疲勞駕駛會導(dǎo)致駕駛員的生理指標異常^[23]。因此，駕駛員的生理信號完全可以作為有效衡量駕駛疲勞狀態(tài)的重要指標。通過監(jiān)測這些信號，可以更準確地評估駕駛員的疲勞程度，從而確保駕駛安全。Lal等^[24]發(fā)現(xiàn)腦電圖與駕駛疲勞程度有很高的相關(guān)性。研究表明，駕駛員出現(xiàn)駕駛疲勞時，其δ波和θ波增加，α波和β波變化不明顯。Wang等^[25]研究了基于無線干腦電的疲勞檢測方法，提出了一種結(jié)合譜密度和樣本熵的疲勞檢測方法。王玉化等^[26]通過模擬駕駛后休息時的心電信號變化研究，發(fā)現(xiàn)心電圖的心率、間隔標準差、低高頻率比率及樣本熵等指標與駕駛員疲勞狀態(tài)恢復(fù)時間存在關(guān)聯(lián)。Cai等^[27]提出了一種前額葉眼信號采集方法，將水平眼信號和垂直眼信號從前額葉眼信號中分離出來。生理信號測量是評估駕駛員真實狀態(tài)的有效手段，其準確性和可靠性高，有助于及早發(fā)現(xiàn)駕駛疲勞。

3.2.2 基于駕駛員行為特征的檢測方法

駕駛員從駕駛模式轉(zhuǎn)為人工接管車輛駕駛后，也可以通過分析駕駛員行為特征對其疲勞狀態(tài)進行檢測。通過檢測汽車行駛速度、加速度、轉(zhuǎn)向盤角度、車道偏離及制動踏板變化，來精準判斷駕駛員是否存在疲勞駕駛。石磊^[28]開發(fā)了駕駛員疲勞報警程序，通過對轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)速、加速度、駕駛艙聲音和車輛位置進行分析，可以成功識別、報警駕駛員疲勞。牛清寧^[29]等通過采集轉(zhuǎn)向盤參數(shù)，運用Fisher線性判別算法實時識別駕駛員疲勞狀況，算法準確率高達82%。Li^[30]等通過分析不同駕駛階段握力的差值及標準差，有效判斷駕駛員的疲勞程度。

基于駕駛員操作行為的疲勞檢測方法具有數(shù)據(jù)采集和處理簡便、客觀的優(yōu)點，能實時監(jiān)測汽車運行中的各項數(shù)據(jù)（如制動、油門、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角、速度和加速度等），有效預(yù)防交通事故發(fā)生。

3.2.3 基于面部特征的檢測方法

當駕駛員進入疲勞狀態(tài)時，其面部會出現(xiàn)很多視覺特征顯示其疲勞程度，例如瞳孔大小和視線方向的變化、頭部姿勢和面部表情的變化、眨眼和打哈欠以及局部運動的其他面部特征。王富強等^[31]提取了駕駛員的眼睛和嘴巴特征，并通過這些特征來檢測駕駛員的疲勞狀態(tài)。Liu^[32]等提出了一種基于深度學(xué)習(xí)和模糊推理系統(tǒng)的疲勞檢測算法，該算法主要聚焦于通過面部表情分析來評估駕駛員的疲勞程度，能夠在實時條件下快速、準確地檢測駕駛員的疲勞程度，為疲勞駕駛預(yù)警系統(tǒng)提供了一種有效且準確的技術(shù)手段。Chen^[33]等提出了一種基于人臉疲勞狀態(tài)識別算法，該方法通過結(jié)合多任務(wù)卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（Convolutional Neural Networks， CNN）和長短期記憶（Long Short-Term Memory， LSTM）網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)了對駕駛員人臉疲勞狀態(tài)的準確識別，平均準確率高達93%，運行時間不到普通開發(fā)學(xué)習(xí)圖像庫方法的一半。Fang等^[34]建立基于面部特征的駕駛員疲勞評估系統(tǒng)，提出了一種新的駕駛員和控制器權(quán)限分配策略，用于構(gòu)建駕駛員與車輛交互系統(tǒng)，所提策略能夠根據(jù)疲勞狀態(tài)對人機權(quán)限進行自適應(yīng)優(yōu)化，全面提升車輛性能。

通過實時檢測駕駛員的疲勞狀態(tài)并自適應(yīng)調(diào)整人機權(quán)限，可以使自動駕駛系統(tǒng)更加智能、高效，推動自動駕駛技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。未來的人機交互系統(tǒng)將能夠更加智能地感知和適應(yīng)駕駛員狀態(tài)的變化，從而提供更加安全、高效和舒適的駕駛體驗。

基于駕駛員面部特征的檢測方法屬于非接觸式檢測，不干擾正常駕駛，適合在接管操作手動駕駛的情況下使用，也適合在自動駕駛時使用。且駕駛員面部運動的特征是疲勞的一些最明顯的癥狀，更加直觀、實用，因而倍受關(guān)注。

綜上，主觀評價檢測和基于駕駛員生理信號的檢測方法更適合在自動駕駛的情況下使用，基于駕駛員行為特征的檢測方法更適合在手動駕駛的情況下使用，基于駕駛員面部特征的檢測方法在2種駕駛情況下都能很好的檢測駕駛員的疲勞狀態(tài)。

4 人機共駕環(huán)境下駕駛疲勞緩解研究

在人機共駕環(huán)境下，駕駛員既會產(chǎn)生被動疲勞，也有產(chǎn)生主動疲勞的可能性，從主動疲勞和被動疲勞2個角度來分析緩解駕駛疲勞的方法。

4.1 主動疲勞的緩解研究

基于耶基斯·多德森定律和“疲勞自控”理論，提出睡眠不足、連續(xù)駕駛、超載駕駛等因素誘發(fā)的持續(xù)高喚醒需求，引發(fā)機體抗疲勞，進而造成身心機能的衰退，也就是持續(xù)時間長的高注意能耗，高生理喚醒程度，誘發(fā)腦內(nèi)抵抗，使機體的生理機能受到永久性損害。

當頻繁的手操縱和腳操縱使駕駛員在駕車過程中感覺到疲憊時，駕駛員需要立馬去服務(wù)區(qū)睡覺、休息，通過睡覺、休息來消除主動疲勞。在開長途車之前，駕駛員也要保證充足的睡眠時間，保證睡眠時間充足是及時消除主動疲勞、恢復(fù)體力和精力的重要保證，也是最有效避免疲勞駕駛的方法。

此外，可以通過制定相應(yīng)的法律、規(guī)章來降低因駕駛而引發(fā)的意外事故。柴曉軍^[35]在對比分析了國內(nèi)外有關(guān)疲勞駕駛的相關(guān)法律和政策后，就如何細化駕駛員的行車時長，如何對疲勞駕駛進行有效管理與控制等方面，提出了相應(yīng)對策，并對乘客進行了相關(guān)的培訓(xùn)與教育，增強駕乘人員安全意識。

4.2 被動疲勞的緩解研究

多巴胺疲勞生成理論也可解釋被動疲勞的發(fā)生機制。當人在執(zhí)行一項任務(wù)時，大腦會先對任務(wù)進行評估，如果結(jié)果是高投入低回報，多巴胺活動減少，大腦就會進入疲勞狀態(tài)。在自動駕駛模式下，駕駛員雖然不用手動控制車輛行駛，但需要一直處于監(jiān)管狀態(tài)，時刻準備接管操作，長時間自動駕駛時，駕駛員不用接手，容易導(dǎo)致多巴胺活動減少，駕駛員進入被動疲勞狀態(tài)。此時可以對駕駛員各感覺器官進行刺激，使駕駛員保持清醒狀態(tài)。當前，國內(nèi)外研究人員對于被動疲勞刺激緩解的研究大致可分為聽覺、視覺、嗅覺等。

4.2.1 通過聽覺刺激緩解被動疲勞的研究

運用音樂來刺激緩解被動疲勞十分便捷，用音樂刺激來緩解疲勞的研究也比較廣泛。胡佳斌^[36]等選取10名駕駛員進行模擬駕駛試驗，疲勞時分別給予流行樂和搖滾樂刺激，以瞳孔直徑和眨眼時間均值作為疲勞程度評價指標，發(fā)現(xiàn)，流行音樂和搖滾音樂對緩解駕駛疲勞的效果差異不大。胡志剛^[37]等研究發(fā)現(xiàn)，駕駛員在單調(diào)聲音環(huán)境下易疲勞，但可通過放松的旋律或中高音刺激來緩解疲勞，但如果沒有外部刺激就不能緩解疲勞。Yokoyama等^[38]研究發(fā)現(xiàn)響度對駕駛疲勞有影響，高響度音樂能緩解駕駛疲勞。周春遠等^[39]研究在不同道路上音樂對于疲勞駕駛的喚醒作用，發(fā)現(xiàn)音樂對駕駛員疲勞狀態(tài)下的喚醒作用顯著，鄉(xiāng)村道路和城市道路駕駛疲勞的喚醒作用沒有明顯差異。

4.2.2 通過視覺刺激緩解被動疲勞的研究

駕駛員在行駛時，視覺是獲取外界環(huán)境信息的主要方式。通過輸入可視信息可以減輕駕駛疲勞，繼而降低道路事故的發(fā)生率。國內(nèi)外多名學(xué)者對疲勞喚醒機理進行了研究，根據(jù)相關(guān)文獻統(tǒng)計分析^[40]，駕駛員在行駛過程中從感官上獲得的交通信息量所占的比例分布，視覺占了80%，目前高速公路采用的疲勞喚醒技術(shù)方案大多是從刺激駕駛員視覺的角度出發(fā)設(shè)計的。周建等^[41]提出了針對環(huán)境單調(diào)地區(qū)公路駕駛疲勞的安全對策，這些對策主要在不直接影響駕駛操作和車輛行駛軌跡的情況下，通過改善安全設(shè)施與路側(cè)環(huán)境，包括安裝彩色護欄、劃彩色標線等，形成對駕駛員的視覺刺激，從而緩解駕駛疲勞。解松芳等^[42]研究草原公路景觀下駕駛員的眼動特性，采用眼動儀收集相關(guān)指標，并進行了統(tǒng)計分析。研究發(fā)現(xiàn)，單調(diào)的景觀對駕駛員的視覺刺激較小，容易引起視覺疲勞。Larue^[43]等分析了路面結(jié)構(gòu)、路面結(jié)構(gòu)等因素對駕駛員疲勞及行車表現(xiàn)的影響。單調(diào)的路面及路旁環(huán)境可使司機感到疲勞。

4.2.3 通過嗅覺刺激緩解被動疲勞的研究

隨著汽車的普及，汽車不再是一種簡單的交通工具，而是繼家庭和辦公之后的第三居住空間，汽車消費者對汽車內(nèi)部環(huán)境質(zhì)量的要求也在不斷提高^[44]，車主一般會使用車載香氛來改善汽車內(nèi)部的空氣環(huán)境，以此提升嗅覺的愉悅感。梁浩明^[45]等研究鼻吸入薄荷油對小鼠精神疲勞行為和腦內(nèi)氨基酸類神經(jīng)遞質(zhì)的作用，發(fā)現(xiàn)鼻吸入薄荷油能緩解精神疲勞，具有顯著抗疲勞效果，其機制在于通過嗅覺系統(tǒng)調(diào)節(jié)相關(guān)腦區(qū)氨基酸類神經(jīng)遞質(zhì)的含量。趙燕琳^[46]等人通過腦電波測試，分析了受試者在嗅吸不同配方香檸檬精油前后的腦電波變化，發(fā)現(xiàn)檸檬精油可以在一定程度上影響人的腦電波，幫助減輕大腦疲勞，提升精神。賈毅超^[47]等人提出了一種針對提神香氛有效性的科學(xué)驗證方法，通過人體主觀感受和人體腦電波信號客觀數(shù)據(jù)變化綜合驗證思路，提升了試驗結(jié)果的準確性，也確保了香氛提神的可靠性。重慶交互科技有限公司發(fā)明了一種嗅覺體驗測試儀^[48]，唐幫備等人^[49]則使用嗅覺體驗儀研究了一種基于嗅覺等刺激的駕駛疲勞喚醒方法，采用主觀疲勞問卷和心電圖（Electrocardiogram， ECG）、光電容積脈搏（PhotoPlethysmoGraphy， PPG）以及呼吸頻率（Respiration， RESP）生理信號作為疲勞喚醒有效性判斷指標，發(fā)現(xiàn)使用薄荷氣味能有效干預(yù)駕駛疲勞。

嗅覺體驗測試儀如圖2所示，擁有8個通道可根據(jù)需求自動或手動釋放香氛。

5 結(jié)束語

本文對人機共駕中駕駛疲勞的產(chǎn)生原因、檢測及緩解方法進行了全面分析，總結(jié)了現(xiàn)有的理論、方法和技術(shù)，并得出以下結(jié)論與展望。

首先，在人機共駕環(huán)境下，駕駛員在自動駕駛階段容易陷入被動疲勞狀態(tài)，而在接管操作后，高任務(wù)要求會迅速引發(fā)主動疲勞。被動疲勞可能會導(dǎo)致駕駛員反應(yīng)遲鈍，增加事故風險；而主動疲勞雖與高載荷、高強度相關(guān)，但駕駛員能迅速應(yīng)對，降低事故概率。人機共駕環(huán)境下駕駛疲勞的演化規(guī)律已成為當前研究焦點。其次，在駕駛疲勞的檢測方法上，主觀檢測法適用于自動駕駛階段，但可靠性較差；生理信號測量法準確可靠，但相對不適用于行車過程中；基于駕駛員行為特征的檢測方法適用于人機共駕下的手動駕駛模式；基于面部特征的檢測方法則適用于各種駕駛模式，但在受光照強度大、駕駛員佩戴墨鏡或臉部有遮擋等情況下的影響較大。采用多特征融合的檢測方法將成為人機共駕環(huán)境下檢測駕駛員疲勞狀態(tài)的有效手段。這種方法結(jié)合多種生理信號和駕駛行為特征，能夠全面分析駕駛員狀態(tài)、為駕駛安全提供更全面的保障。同時，將檢測設(shè)備的便攜化也非常值得研究。

在駕駛疲勞的緩解方式上，充足的睡眠和及時休息是避免主動疲勞的關(guān)鍵，但在特定駕駛環(huán)境下可能受限。通過聽覺、視覺、嗅覺等多種感官刺激可以緩解疲勞，但每種方法都有其局限性。因此，未來研究應(yīng)進一步探索多感官聯(lián)合刺激的緩解調(diào)控方法，為人機共駕環(huán)境下的駕駛疲勞問題提供更有效的解決方案。

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