片连接绝缘线7相连。搭载控制程序的电脑端4通过芯片-电脑连接线5与Arduino Uno R3芯片3相连，控制程序输出检测任务参数设定给Arduino Uno R3芯片3，Arduino Uno R3芯片3按照接收到的检测任务参数控ffjijLED灯9的点亮时长与点亮间隔，按钮6击中信号输出给Arduino Uno R3芯片3，Arduino Uno R3芯片3将接收到的击中信号输入到搭载控制程序的电脑端4，实时显示在软件控制程序界面上，并写入数据文件，未在一次点亮间隔中击中的信号将被控制程序编码为一次错过。
[0028]本发明的Arduino Uno R3芯片3与按钮6、LED灯9的连接如图2所示。LED灯9两个引脚分别与Arduino Uno R3芯片3的GND3-4与D2端口 3-2相连。按钮6的两个引脚分别与Arduino Uno R3芯片3的GND3-1 与D6端口3-3相连。
[0029]本发明的头戴1、软管8、LED灯9装配实例如图3所示。软管8长度为13cm，外直径
0.5cm，一端与头戴I对应驾驶员的左侧面通过螺栓固定，LED灯9为绿色(555nm)，与软管8自由伸出端固结，LED-芯片连接绝缘线2从软管8内部穿过，从头戴I对应驾驶员的左侧面后方延伸与Arduino Uno R3芯片3相连。
[0030]本发明的软件控制程序界面如图4所示。用户可从程序界面输入控制参数面板4-1输入目标刺激时长(单位:毫秒)，对应两个输入框内一致表示固定刺激时长，不一致表示随机在两个数字间选择刺激时长，串口COM栏通过下拉菜单选择Arduino Uno R3芯片3占用的电脑端COM号，点击检测任务流程控制按钮4-2的开始按钮，开始检测反应任务，同时生成以开始时间命名的通用文本文件，LED将按照设定的参数进行点亮，驾驶员通过击中按钮对点亮进行反应，反应时间数据将按照时间序列动态显示在实时反应时间柱状图动态显示界面
4-3和实时反应时间数字动态显示界面4-4。点击检测任务流程控制按钮4-2的结束按钮，从按下开始按钮到按下结束按钮时间段内的每次检测任务的下列信息将按列依次记录在通用文本文件里:绝对时间(XXXXXXXXX，共9位，前2位对应小时，中间2位对应分钟，后2位对应秒，最后3位对应毫秒)、反应时间(单位:毫秒)、错过标记(O-击中，1-错过)、刺激时长(单位:毫秒)、刺激间隔(单位:毫秒)。
[0031 ]上述各部件的具体实现方式分别说明如下:
[0032]本发明的基于检测反应任务的驾驶员注意力测试装置可与驾驶主任务同时进行测试，与特定的驾驶次任务亦可同时进行测试，用于量化特定驾驶主任务或特定次任务条件下的双任务驾驶时驾驶员的注意力资源使用情况。
[0033]I)基线测量:首先对驾驶员进行本发明的基于检测反应任务的驾驶员注意力测试装置培训，讲解使用方法，之后佩戴本发明的装置进入车内，调整到驾驶准备姿势后，目视前方，静态测量驾驶员检测反应任务的基础反应时间，直到反应时间基本稳定后结束静态测量。
[0034]2)驾驶主任务的注意力测量:选取特定驾驶场景进行实验，要求驾驶员在保证行车安全的前提下尽可能快速、无遗漏地对LED点亮刺激做响应，即按下按钮6。
[0035]3)特定次任务条件下的双任务驾驶的注意力测量:选取特定驾驶场景和特定次任务条件进行实验，要求驾驶员在保证行车安全的前提下优先准确、快速地完成特定次任务，此外尽可能快速、无遗漏地对LED点亮刺激做响应，即按下按钮6。
[0036]附录A:—个应用案例
[0037]本案例采用本发明装置测量了在两种不同复杂度场景的常态驾驶与分心驾驶条件下的注意力表现。
[0038]城市道路场景为停止标识控制的交叉路口(共11人参与)，如图5所示，道路为双向双车道，由中国交通规则，设定单车道宽3.75m。自车在非优先通行道路驾驶，与自车方向交叉的道路为优先通行道路，停止标识要求驾驶员需要在停止线外停车观察，等待横向车流通过，确认安全后方可离开。
[0039]高速公路场景为限速高速公路(共16人参与)，如图6所示，道路为6车道双向公路，由中国交通规则，设定单车道宽3.75m。自车在如图所示中央车道行驶，不可换道，车速由被试控制，要求按照本车道交通限速标志规定的最低车速和最高车速行驶。
[0040]采用钟表测试让驾驶员产生认知分心，如图7所示，在一组钟表测试中，被试将依次听到3个随机化设置的时间(1:00-12:59)，每个时间之间的停顿间隔为5s，当听到一个时间，例如10: 30(十点三十分)时，被试需要在脑海中描绘该时间对应的表盘和指针情况，口头指出时针和分针是否成锐角，即回答“是”或者“否”。
[0041]比较两类场景常态驾驶条件下由本发明装置采集到的反应时间可以发现，城市道路场景下测量得到的反应时间显著大于高速公路场景(F(l ,431)=35.0，p〈0.001)，表明城市道路场景下的驾驶员注意力余量较高速公路场景更小，这与前人研究结果相符。而对于由认知分心引起的注意力余量下降，单样本T检验分析结果表明，城市道路场景下，认知分心造成反应时间平均增长109.7ms(t = 4.3)，而高速公路场景，认知分心造成反应时间平均增长226.4ms(t = 9.0)。城市道路场景复杂度高，因此常态驾驶下驾驶员注意力余量小，分心引起的注意力余量变化小，高速公路场景复杂度低，因此常态驾驶下驾驶员注意力余量大，分心引起的注意力余量变化大。
[0042]由分析结果可知，本发明装置可与驾驶主任务同时进行测试，与特定的驾驶次任务亦可同时进行测试，能很好地量化出特定驾驶主任务或特定次任务条件下分心驾驶时驾驶员的注意力资源使用情况。
【主权项】
1.基于检测反应任务的驾驶员注意力测试装置，其特征在于:通过视觉刺激-手指反应这一检测反应任务的响应率与反应时间来评估汽车电子设备、信息娱乐系统、手机应用对驾驶员注意力分散的影响；该装置主要由带LED灯软管可调式头戴、芯片、按钮及搭载控制程序的电脑端构成;软管一端与头戴对应驾驶员的左侧面固定，LED灯与软管自由伸出端固结;LED灯与芯片通过绝缘线相连。按钮是注意力测试的响应零部件，与驾驶员主导手食指指腹绑定，每检测到一个LED点亮刺激，驾驶员用主导手大拇指按下按钮完成检测反应任务，按钮与芯片通过绝缘线相连。搭载控制程序的电脑端通过芯片-电脑连接线与芯片相连，控制程序输出检测任务参数设定给芯片，芯片按照接收到的检测任务参数控制LED灯的点亮时长与点亮间隔，按钮击中信号输出给芯片，芯片将接收到的击中信号输入到搭载控制程序的电脑端，实时显示在软件控制程序界面上，并写入数据文件，未在一次点亮间隔中击中的信号将被控制程序编码为一次错过。2.如权利要求1所述装置，其特征在于:头戴式、可调节角度的光点刺激作为检测反应任务的检测对象，基于主导手按钮的手指输入作为任务反馈。3.如权利要求1所述装置，其特征在于:通过检测反应任务的反应时间和响应率来量化驾驶员的注意力资源使用情况，从而比较不同驾驶场景下驾驶员的注意力余量，评估汽车电子设备、信息娱乐系统、手机应用对驾驶员注意力分散的影响。4.如权利要求1所述装置，其特征在于:软件控制程序用户可从程序界面输入控制参数面板输入目标刺激时长，点击检测任务流程控制按钮的开始按钮，开始检测反应任务，同时生成通用文本文件，反应时间数据将按照时间序列动态显示在实时反应时间柱状图动态显示界面和实时反应时间数字动态显示界面。点击检测任务流程控制按钮的结束按钮，从按下开始按钮到按下结束按钮时间段内的每次检测任务的下列信息将按列依次记录在通用文本文件。
【专利摘要】本发明基于检测反应任务的驾驶员注意力测试装置，属于汽车驾驶辅助系统技术领域；该装置主要由带LED灯软管的可调式头戴、Arduino Uno R3芯片、按钮及搭载控制程序的电脑端构成；带LED灯软管可调式头戴由驾驶员佩戴在头上，软管从驾驶员左侧面伸出，按钮与驾驶员主导手食指指腹绑定，二者通过绝缘线与Arduino Uno R3芯片相连；该芯片内置本发明的硬件控制程序，与电脑端软件控制程序通过串口进行通讯实现检测反应任务的触发、绩效数据记录与数据文件生成。应用本发明可以便捷地完成对日益增多的汽车电子设备等产品进行驾驶状态下的分心程度测试，并可简便快速地测试人群差异，携带方便，使用简单，不受驾驶过程中驾驶员正常头部运动影响。
【IPC分类】A61B5/18
【公开号】CN105708480
【申请号】CN201610051815
【发明人】王颖, 成波, 廖源, 李升波, 梁黎明, 王勇皓, 李国法
【申请人】北京航空航天大学, 清华大学
【公开日】2016年6月29日
【申请日】2016年1月26日