[0001] 本申请涉及驾驶安全技术领域，尤其涉及一种基于图谱分析的老年驾驶人驾驶能力评估方法。

[0002] 随着老年人口的增加，老年人的交通安全成为社会关注的焦点之一。

[0003] 研究表明，老年人由于视觉和反应能力的减退，更可能在驾驶中出现高风险行为。老年驾驶人在注意力转移、视觉注意、视觉容量等方面的下降，增加了驾驶中的错误率和碰撞冲突。此外，老年人理解和反应交通标志的速度较慢，对冲突的认知也较弱，老年驾驶人带来的交通事故逐年增加。

[0004] 针对老年人的驾驶能力评估，仅有对驾驶人驾驶行为的整体可靠度进行计算评估的现有技术，但未针对目标人群的驾驶能力进行详细评估，无法对特定的老年驾驶人的驾
驶能力作出有效评估。

[0052] 下面将参照附图更详细地描述本申请的实施方式。虽然附图中显示了本申请的实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本申请而不应被这里阐述的实施方式所限制。
相反，提供这些实施方式是为了使本申请更加透彻和完整，并且能够将本申请的范围完整
地传达给本领域的技术人员。

[0053] 应当理解，尽管在本申请可能采用术语“第一”、“第二”、“第三”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本申请范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

[0054] 在本申请的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限
制。

[0055] 除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

[0056] 以下结合附图详细描述本申请实施例的技术方案。

[0057] 实施例一、

[0058] 如图1所示的基于图谱分析的老年驾驶人驾驶能力评估方法，包括：

[0059] S101、获取五类冲突情境下老年驾驶人的各个行为类别的原始数据，平滑处理原始数据得到指标数据。

[0060] 表1五种冲突情境及其示意图Tab.1Five conflict situations and their diagrams

[0061]

[0062]

[0063] 分别对五种冲突情境下各类行为指标数据进行数据平滑降噪处理，计算动态阈值Tu和Td，判别该冲突情境下的行为节点。由于孤立噪音数据会对整体试验结果产生影响，为提高试验结果的准确性需要对采集的各类原始数据进行降噪平滑处理，降噪平滑处理公式
如式1所示。

[0064]

[0065] 式中，xi―1,xi,xi+1表示第i―1,i,i+1三个相邻实验采集的行为指标数据； 代表第i个降噪后的行为数据值。

[0066] S102、基于指标数据确定驾驶行为的动态阈值，根据动态阈值和降噪数据之间的大小关系，确定冲突情境下的行为节点。

[0067] 基于降噪后的数据确定驾驶行为的动态阈值Tu和Td，将行为指标大于其对应的动态阈值Tu或者小于其对应的动态阈值Td的点构建为相应的行为节点，表示该点时驾驶人行
为轨迹发生变化。如公式2至4所示：

[0068] T10＝10％*Xmax             (2)

[0069] Tu＝m+max？(std,T10)          (3)

[0070] Td＝m―max？(std,T10)             (4)

[0071] 式中，m为该行为指标数据平滑降噪后的均值；std为该行为指标数据平滑降噪后的标准差。

[0072] S103、基于行为节点建立驾驶行为轨迹图谱，计算行为轨迹图谱与预设行为轨迹图谱轨迹间的相似性判别指标，预设行为轨迹图谱为中青年驾驶人行为轨迹图谱，相似性
判别指标为行为轨迹图谱与预设行为轨迹图谱两个轨迹间的距离。

[0073] S1031、基于行为节点建立驾驶行为轨迹图谱包括：

[0074] S10311、建立直角坐标系：

[0075] X轴表示时间并按1s做等分间隔；Y轴表示驾驶人的各类行为指标，并以每一行为指标做等分间隔，Y轴共包含四类行为九个指标，从下到上分别是横向加速度(A)、速度(V)、方向盘转角(W)、制动踏板开度(B)、皮电(DA)、心率(HR)、扫视速度(SV)、扫视幅度(SA)、注视持续时间(F)。

[0076] S10312、建立直角坐标系：

[0077] 分析所得驾驶人的各类行为节点和节点发生的时间，在坐标系中标记出节点的位置，并注明该节点的编码和数据。

[0078] 绘制驾驶人行为轨迹图谱时，在老年人驾驶行为特性的研究分析的基础上，选取老年人驾驶人在五种冲突情境下行为表现存在明显差异的四类行为(眼动行为、生心理行
为、驾驶操作行为和车辆运行行为)构建图谱，具体行为指标参数见表2。

[0079] 表2驾驶行为指标参数Tab.2Driving behavior index parameters

[0080]

[0081] 预设行为轨迹图谱为中青年驾驶人行为轨迹图谱，其构建参照上述老年驾驶人行为轨迹图谱，采集与老年人驾驶行为数据相同冲突情境下中青年驾驶人行为数据。

[0082] 同样对五种冲突情境下各类行为指标数据进行数据平滑降噪处理，计算动态阈值Tu和Td，判别该冲突情境下的行为节点，并绘制中青年人驾驶人行为轨迹图谱。

[0083] S1032、计算行为轨迹图谱与预设行为轨迹图谱轨迹间的相似性判别指标包括：

[0084] S10321、基于行为轨迹图谱与预设行为轨迹图谱定量分析老年驾驶人行为轨迹与中青年驾驶人行为轨迹之间的相似性。

[0085] S10322、通过最长公共子序列距离算法对相似性进行定量分析，轨迹之间的轨迹相似度通过对最长子序列的长度度量表征；

[0086] 利用最长公共子序列距离算法，对老年驾驶人行为轨迹与预设中青年驾驶人行为轨迹的相似性进行定量分析，轨迹之间的相似程度是通过对最长子序列的长度度量来表
示。计算公式如式5所示：

[0087]

[0088] 式中，LCSS(R,S)为行为轨迹R与S间的LCSS长度；m，n为行为轨迹R与S的节点个数；Rest(R)和Rest(S)分别为轨迹R与S去掉第一个节点后的轨迹序列；δ为X轴相似性阈值(节
点发生时刻相似性阈值)；ε为Y轴相似性阈值(节点各类行为值的大小相似性阈值)。

[0089] 在本文的研究中，将阈值δ设为1，即当两类驾驶人对同一行为的节点的发生时间相差为1s时，认为这一类行为的两个节点在时间轴上相似；将阈值ε设为min(r1，y，s1，y)*
0.3，即当两类驾驶人同一行为的差值比其中较小行为的值的30％小时，认为这一类行为的两个节点在数值上相似。

[0090] 当两个驾驶人行为轨迹迹R与S上的两个点之间满足相似阈值条件时，认为轨迹点相似，LCSS(R,S)的值加1,否则LCSS(R,S)的值保持不变。

[0091] S10323、将轨迹相似度转换为距离形式，将轨迹间的距离作为相似性判别指标。

[0092] 在实际的应用中，通常将轨迹间的距离作为相似性判别指标，故将LCSS变换为距离的形式，变换公式如公式6所示：

[0093]

[0094] 其中，DLCSS(R，S)为行为轨迹R与S之间相似性距离；

[0095] min(m,n)为行为轨迹R与S之中节点最小个数。

[0096] 已知R与S为任意行为轨迹，由公式2可知，对于行为轨迹R与S，相似性判别指标DLCSS(R,S)的值在0到1之间，且相似性判别指标DLCSS(R,S)与轨迹相似度LCSS(R,S)成反比，DLCSS(R,S)的值越大，相似性越小，差异性越大

[0097] 当两个驾驶人行为轨迹迹R与S上的两个点之间满足相似阈值条件时，认为轨迹点相似，LCSS(R,S)的值加1,否则LCSS(R,S)的值保持不变。

[0098] S104、基于相似性判别指标对老年驾驶人的驾驶能力进行评估。

[0099] 基于相似性判别指标对老年驾驶人的驾驶能力进行评估包括：

[0100] 确定相似性判别指标与预设级别判定区间的数值关系；

[0101] 当相似性判别指标小于级别判定区间，输出一级能力评价结果，表征为具备较好驾驶能力；

[0102] 当相似性判别指标处于级别判定区间，输出二级能力评价结果，表征为具备一定驾驶能力；

[0103] 当相似性判别指标大于级别判定区间，输出三级能力评价结果，表征为具备较差驾驶能力。

[0104] 实施例二、

[0105] 利用ErgoLAB生理仪，驾驶模拟平台，IView HED4眼动仪采集五种冲突情境下中青年驾驶人和老年驾驶人的眼动数据，心理生理数据，驾驶操作数据及车辆运行数据，如下表所示。

[0106]

[0107]

[0108] 对五种冲突情境下各类行为指标数据进行数据平滑降噪处理，计算动态阈值Tu和Td，判别该冲突情境下的行为节点，并绘制中青年人驾驶人行为轨迹图谱。五个冲突情境
下，中青年人驾驶人行为轨迹图谱和老年人驾驶人行为轨迹图谱如图2‑图6所示。

[0109] 基于行为轨迹图谱与预设行为轨迹图谱定量分析老年驾驶人行为轨迹与中青年驾驶人行为轨迹之间的相似性。

[0110] 如图2所示的情境1轨迹图可以看出，在眼动方面，中青年驾驶人人的扫视速度和幅度的变化节点出现在老年驾驶人之前，说明在进入交叉口时，老年人较中青年人搜集交
通信息的能力弱；在驾驶操作行为方面，在面对同一冲突情境时，因为抽选的两位驾驶人的驾驶行为相似，所以两位驾驶人的制动节点和转向节点的出现时间也较为相似，但因为两
位的转向和制动力度不同，所以导致的横向加速度和车辆速度的变化也不相同；在心理生
理方面，老年驾驶人的心率节点发生较中青年驾驶人早，但两位驾驶人的心率增长率和皮
电增长率的变化节点都发生在操作行为节点之后，说明驾驶人的效率变化是在驾驶操作行
为之后出现，并且老年驾驶人在情境1下更容易出现心理的变化。综上所述，两类驾驶员的驾驶行为顺序无明显差异，顺序大致为眼动发现，操作反应，车辆响应，心理生理变化，但相比之下老年驾驶人的行为轨迹图谱较中青年驾驶人要复杂的多，老年驾驶人的视觉注意能
力下降，对同一交通情境需要更多的时间去注视并搜集交通信息，导致老年驾驶人的操作
要更加复杂，驾驶负担要更大。

[0111] 如图3所示的情境2轨迹图可以看出：该冲突情境下两类驾驶员的行为节点的出现时间和数值存在明显差异，在眼动方面，驾驶人的行为和情境1中相似，中青年驾驶人的扫视和注视的行为节点出现在老年驾驶人之前，且中青年驾驶人的扫视幅度更大、速度更快；
在驾驶操作方面，中青年驾驶人更早的出现制动的行为节点，老年驾驶人的制动节点的出
现较晚，但老年驾驶人的转向行为节点的出现较中青年驾驶人早，并且老年驾驶人的制动
和转向行为节点之间的时间间隔较中青年驾驶人要更短；因为该情境下两类驾驶人的操作
差异明显，所以在车辆运行特性方面也存在较大差异，车辆的车速和横向加速度节点出现
的时间和数值的大小均不同；在生理心理方面，发现老年驾驶人的生理心理特性和情境1中有较大差别，在车辆右转驶入交叉口时，便出现老年驾驶人的皮电增长率节点，该节点出现在老年驾驶人的操作行为节点之前(情境1中，两类驾驶人的皮电增长率节点均出现在操作
行为节点之后)，可以说明车辆右转驶入交叉会给老年驾驶人带来明显紧张感。综述所述，在情境2下老年驾驶人的行为节点出现顺序大致为心理生理变化，眼动发现，操作反应，再次心理生理变化；中青年驾驶人的行为节点出现顺序大致为眼动发现，操作反应，车辆响
应，再次眼动发现，操作反应，心理生理变化，整体来看老年驾驶人的驾驶图谱更加复杂，行为表现出一种“忙”的状态，而中青年驾驶人的驾驶行为更加有序，说明在情境2下老年驾驶人的操作负担重。

[0112] 如图4所示的情境3轨迹图可以看出，情境3是五个分析情境中较危险的，在此情境中，因为有交通事故发生，交通事故地的对向左侧道路停满了车辆，在测试车辆自西向东驶入交叉口时，有非机动车自南向北以18km/h的速度驶入交叉口与测试车辆产生冲突，由于
非机动车是从停滞的车辆缝隙中冲出，故留给驾驶人反应判断的时间很短。从驾驶员行为
轨迹图谱5和6即图可看出，在该情境下，两类驾驶人的扫视幅度和扫视速度的行为节点出
现的时间都较早，两类驾驶人的心率增长率的节点也出现的较早且值较大，说明在通过冲
突程度较高的交叉口时，对向道路上停车会给驾驶人带来更多的压力，并且驾驶人会较早
的扫视周围并搜集交通信息，但相比之下老年驾驶人的持续注视时间的节点出现晚于中青
年驾驶人。由于对向左侧车道有停车，有可能会发生冲突，中青年驾驶人相比老年驾驶人更早的出现了制动、减速的行为节点，所以中青年驾驶人的转向、横向加速度的节点也出现的比老年驾驶人早。综上所述，在该冲突情境下，两类驾驶人的行为节点的发生较之前的两个情境有所不同，眼动变化和心理生理变化都较早发生，然后是操作反应，车辆响应，再次的心理生理变化，两类驾驶人都有较之前两个情境更明显的压力，但中青年驾驶人的操作行
为节点要早于老年驾驶人。

[0113] 如图5所示的情境4轨迹图可以看出，在无信号控制的交叉口进行左转时，两类驾驶人的效率增长节点均较早出现，同时老年驾驶人短时间内还出现了皮电增长率的行为节
点，且节点值较大，但中青年驾驶人的皮电增长率行为节点出现的较晚，值也较小，说明在该冲突情境下，两类驾驶人都会出现紧张表现，但老年驾驶人表现的更加紧张；在眼动方
面，老年驾驶人出现注视和扫视行为的节点较中青年驾驶人晚，但两类驾驶人在该情境情
况下的扫视幅度和扫视速度都大于其它情境；在驾驶操作和车辆运行行为方面，中青年驾
驶人会较早的出现驾驶行为，以避免可能出现的危险，中青年驾驶人在左转进入交叉口后
会较早制动，所以会较早出现转向节点和横向加速度的行为节点。综上所述，在无信号交叉口左转时，老年驾驶人和中青年驾驶人的行为过程有差异，老年驾驶人行为过程为心理生
理变化，眼动发现，操作反应之后才是再次心理生理变化，最后是车辆响应，中青年驾驶人的眼动发现是最先出现的，然后是心理生理变化，操作反应，再次车辆响应，最后的心理生理变化。

[0114] 如图6所示的情境5轨迹图可以看出，该情境为最后一个测试情境，完成之后需要驾驶人靠边制动停车，因此驾驶人的行为节点多集中发生在测试结束时，在眼动方面，中青年驾驶人和老年驾驶人差距较大，中青年驾驶人的扫视节点出现在冲突触发前2s，而老年
驾驶人的最早眼动行为节点发生较晚，比中青年驾驶人晚3s，同时扫视幅度和速度也比中
青年驾驶员小，其余驾驶行为节点都是在测试完成之后出现的，故不再讨论。

[0115] 利用最长公共子序列距离算法，对老年驾驶人行为轨迹与预设中青年驾驶人行为轨迹的相似性进行定量分析，将轨迹相似度转换为距离形式，将轨迹间的距离作为相似性
判别指标。

[0116] 计算得到5个冲突情境中两类驾驶人共5组相似性判别指标DLCSS(R,S)的值见下表。

[0117] 表5个冲突情境中两类驾驶人的行为轨迹图谱相似性判别指标DLCSS值

[0118]

[0119] 根据上表数据可以看出来，两类驾驶人在5个冲突情境中的DLCSS值都比较大，尤其是冲突情境4中的DLCSS值非常接近于1。这说明在5个冲突情境中，两类驾驶人出现各类行为节点出现时间相差超过阈值的情况较多，即两类驾驶人各类行为轨迹的相似性小，差异性大。此时输出三级能力评价结果，表征为该老年驾驶人具备较差驾驶能力。

[0120] 最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系属于仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或者操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语包括、包含或者其他任何变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

[0121] 所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个
网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目
的。

[0122] 以上已经描述了本申请的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨
在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的
其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。