CN106214165A - 用于测试车辆驾驶舱内乘员综合反应时的测量仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于测试车辆驾驶舱内乘员综合反应时的测量仪，包括：信号刺激触发与测试组件，用于采集受测者对刺激刺激信号的反应时间，并对反应时间进行分析与显示，其包括：工控机；状态显示灯，指示测试仪的电源状态；LED触摸屏，呈现刺激信号与触摸按钮；多个进程按键，控制测试进程；数据处理分析软件，提供测试参数设置对话框，并且根据预设条件呈现刺激信号，同时记录反应时间和正确率，以得到测试数据；安装盒组件。该测量仪可以设定观察目标的在显示屏幕上的呈现时间、概率，从而让受测者观察并完成相应的按键操作，同时记录从目标出现至按键操作的反应时间及操作的正确率，达到测试人体对信息的反应能力的目的。

Description

用于测试车辆驾驶舱内乘员综合反应时的测量仪

技术领域

本发明涉及汽车、装甲车辆舱室人机界面的工效学设计与评价技术领域，特别涉及一种用于测试车辆驾驶舱内乘员综合反应时的测量仪。

背景技术

随着科学技术的发展，各类车辆迅猛增多，在给人们生活与工作带来使利的同时，交通事故也频繁发生。据统计，在道路环境、车辆状况等诸多因素中，驾驶员对诸如道路情境变化等外界输入信息的反应的反应时间是造成行车事故的一个主要原因。因此，基于车辆驾驶舱内乘员的综合反应时指标，对其行为能力进行测试、调查、统计和评估，研究驾驶行为和安全行车的关系，对减少交通事故、保障人的生命财产安全有着十分重要的意义。

通常，反应时是指人体对揧反应的快慢，从生理机制分析，人体的反应快慢取决于“反射弧”的五个环节：感受器-传入神经-中枢延搁-传出神经-效应器。反应速度通常用“从刺激到开始发生反应的时间”(即反应时)来衡量。因此，反应时这个指标与人体的机能状态与心理过程相关，其影响因素通常包括机体接受不同信号的刺激方式、提示条件、人机交互轮界面、工作环境等方面。总之，反应时的快慢，在正常稳定的条件下，取决于人体神经***对外部信息反应的速度。

基于上述分析，从本质上说，反应时包括3个时相：第1时相，刺激使感受器引起神经冲动传递到感觉神经元的时间；第2时相，神经冲动从感觉神经元传递至大脑皮层的感觉中枢和运动中枢，又从中枢经运动神经到达效应器官的时间；第3时相，效应器官接受冲动引起运动的时间。以上3个时间的总和即为反应时间。反应时测定自Donders在1968年开始研究应用，他将反应分为3类，即简单反应时(simple reaction time)，选择反应时(choicereaction time)，辨别反应时(recognition reaction time)。因此，目前测试反应时的仪器本上由刺激呈现、应答和记时装置3部分组成。不同单位研究的反应时测定仪器具有微小的差别，如：刺激信号的显示方式、应答方式、刷新速度、计时电路的精度、按键的速度、仪器内部和外部对反应时数据的处理方式(统计方法、可疑值的去除)等，许多仪器本身的因素都可能对反应时测定数值产生一定影响。随着计算机技术的发展，对人体反应时的测试，已充分利用计算机软件技术来进行，对此方面的研究文献较多，例如，有人研究提出，相同性别和年龄人群间的反应时数值相差较大。另外，测定仪器和方法的标准化也十分重要，如方法没有统一标准化，不同研究的测定结果间不能直接比较。

相关技术中，有关反应时的测试方法或仪器，已公开的实用新型专利有驾驶员暗适应反应时间测试装置(公开号CN201562162U)、视觉反应时间测试装置(公开号CN203693612U)、一种反应时间测试装置(公开号CN203749428U)和驾驶员反应时间测试仪(CN203069149U)等。此外，哈尔滨理工大学的周真教授的团队通过对驾驶安全的需求进行分析，结合驾驶员反应时与驾驶行为间的相关性，研制了驾驶员综合行为能力测试装置的样机，其中亦包含了乘员的反应时指标的测试与分析。Treat等人选择三组驾驶员在某大学研究决策时间与交通事故之间的关系。结果发现：责任事故组司机的决策时间最长0.97s，非责任事故组司机的决策时间为0.78s，无事故组司机的决策时间最短为0.052s，此研究表明：交通事故与司机决策时间具有密切的关系。此外，Fergenson选择800多名驾驶员，对其进行简单反应时与选择反应时测试，得到的结论是：违章和交通事故次数相对比较多的驾驶员的选择反应时与简单反应时之差较大。无事故驾驶员的选择反应时与简单反应时之差较小。总之，该研究结果表明：事故司机的信息处理能力差，反应时间长；无事故司机对突发情况处理能力相对比较强，反应时间也比较短。

对现有的人体反应测试方法进行归纳，认为与反应时的传导机制相匹配、直观方便的测量、便携性好是其发展的重要方向。目前在测试原理上，主要借助于计算机技术，在计算机上呈现信息刺激并显示测试结果，存在需要解决的主要问题是：

(1)反应时的测试结果如何真实地反应人体的信息与动作传导链路(即感受器-传入神经-中枢延搁-传出神经-效应器)。

(2)信息刺激如何与真实的操作工况相一致，如何将经典的反应时范式与驾驶员观察信息的反应相匹配。

(3)刺激装置、反应装置和计时装置之间同步性比较差，当刺激装置已发出刺激的信号，计时装置却并还未开始计时。

(4)如何做到体积小型化、测试精度高且便于操作于携带。

总之，驾驶员乘员的反应时在确定驾驶信息呈现方式、预防发生驾驶事故、开展***人机界面工效设计与评估等方面具有十分重要的作用。因此，准确获取人体反应时数据十分重要，这就需要一种更直观、方便、准确的测试装置，为***的安全性提供保障。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的目的在于提出一种用于测试车辆驾驶舱内乘员综合反应时的测量仪，该测量仪可以实时、同步地显示并分析测试结果，简单便捷。

为达到上述目的，本发明实施例提出了一种用于测试车辆驾驶舱内乘员综合反应时的测量仪，包括：信号刺激触发与测试组件，用于采集受测者对刺激刺激信号的反应时间，并对所述反应时间进行分析与显示，其中，所述信号刺激触发与测试组间包括：工控机，用于提供window环境；状态显示灯，用于指示测试仪的电源状态；LED触摸屏，用于呈现刺激信号与触摸按钮，以便所述受测者根据所述刺激信号触摸所述触摸按钮以完成目标操作；多个进程按键，所述多个进程按键用于控制测试进程；数据处理分析软件，用于提供测试参数设置对话框，并且根据预设条件呈现所述刺激信号，同时记录所述受测者对刺激的反应时间和正确率，以得到所述测试数据；安装盒组件，用于固定所述信号刺激触发与测试组件，以提供与外部环境的物理隔离与保护。

本发明实施例的用于测试车辆驾驶舱内乘员综合反应时的测量仪，可以设定观察目标的在显示屏幕上的呈现时间、概率，从而让受测者观察并完成相应的按键操作，同时记录从目标出现至按键操作的反应时间及操作的正确率，达到测试人体对信息的反应能力的目的，克服目前人体反应时测试时，反应时的测试结果不能真实地反映人体的信息与动作传导链路、信息刺激与真实的操作工况匹配性差、刺激装置/反应装置和计时装置之间同步性不高以及数据处理效率低等问题，提高了获取人体反应时数据的准确性，简单易实现，有效地保证***的安全性。

另外，根据本发明上述实施例的用于测试车辆驾驶舱内乘员综合反应时的测量仪还可以具有以下附加的技术特征：

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述数据处理分析软件包括：实验任务管理模块，用于构建反应时测试的信息刺激；刺激信号参数设置模块，用于设置刺激参数；数据采集与处理模块，用于根据生理信号、对信息的反应操作的行为数据、绩效数据得到所述测试数据，实现对人的反应能力测试。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述数据处理分析软件还包括：帮助模块，用于提供测试的处理方法和规范。

可选地，在本发明的一个实施例中，所述刺激参数包括刺激显示持续时间、刺激呈现时间步长、刺激类型中、测试持续时间和测试次数中的一项或多项。

可选地，在本发明的一个实施例中，所述刺激类型为圆形、三角形、数字、图形、折线和曲线中的一种或多种组合。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述安装盒组件具有安装孔和电源孔，所述安装孔用于固定所述信号刺激触发与测试组件，所述信号刺激触发与测试组件的电源插口通过所述电源孔连接电源。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述安装盒组件由铝合金材料制成。

可选地，在本发明的一个实施例中，所述信号刺激触发与测试组件的外形尺寸长×宽×高＝120mm×110mm×50mm。

可选地，在本发明的一个实施例中，所述LED触摸屏的尺寸为长×宽×高＝165mm×100m×5mm。

可选地，在本发明的一个实施例中，所述安装盒组件的外形尺寸长×宽×高＝124mm×114mm×55mm。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本发明一个实施例的用于测试车辆驾驶舱内乘员综合反应时的测量仪的结构示意图；

图2为根据本发明一个实施例的用于测试车辆驾驶舱内乘员综合反应时的测量仪的正视图；

图3为根据本发明一个实施例的用于测试车辆驾驶舱内成员综合反应时的测量仪的数据处理分析软件的结构示意图；

图4为根据本发明一个实施例的用于测试车辆驾驶舱内成员综合反应时的测量仪的刺激参数设置的页面示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参照附图描述根据本发明实施例提出的用于测试车辆驾驶舱内乘员综合反应时的测量仪。

图1是本发明一个实施例的用于测试车辆驾驶舱内乘员综合反应时的测量仪的结构示意图。

如图1所示，该用于测试车辆驾驶舱内乘员综合反应时的测量仪100包括：信号刺激触发与测试组件10和安装盒组件20。

其中，信号刺激触发与测试组件10用于采集受测者对刺激刺激信号的反应时间，并对反应时间进行分析与显示，其中，信号刺激触发与测试组间包括：工控机，用于提供window环境；状态显示灯，用于指示测试仪的电源状态；LED触摸屏，用于呈现刺激信号与触摸按钮，以便受测者根据刺激信号触摸触摸按钮以完成目标操作；多个进程按键，多个进程按键用于控制测试进程；数据处理分析软件，用于提供测试参数设置对话框，并且根据预设条件呈现刺激信号，同时记录受测者对刺激的反应时间和正确率，以得到测试数据。安装盒组件20用于固定信号刺激触发与测试组件，以提供与外部环境的物理隔离与保护。

在本发明的实施例中，本发明实施例的测量仪100可以克服目前对驾驶舱乘员反应时测试刺激信息能与真实的受测者手指活动范围测试时，手指活动操作工况不一致、数据不能直接显示、测量装置整体体积过大不方便携带等问题，可模拟车辆驾驶过程中信息呈现的实际工况、可实时测试乘员综合反应时的测量仪器，从而可用于研究乘员对车辆信息的综合反应规律和驾驶舱人机界面的设计，适用于第5至第99百分位的中国正常健康男、女受测者处于驾驶车辆坐姿时综合反应时的测试。

可选地，在本发明的一个实施例中，信号刺激触发与测试组件的外形尺寸长×宽×高＝120mm×110mm×50mm，LED触摸屏的尺寸为长×宽×高＝165mm×100m×5mm，安装盒组件的外形尺寸长×宽×高＝124mm×114mm×55mm。

具体地，本发明实施例的测量仪由信号刺激触发与测试组件10和安装盒组件20二部分组成，其中，信号刺激触发与测试组件10中，由工控机、状态显示灯、LED触摸屏、按键以及数据处理与分析软件组成。外形尺寸可以为长×宽×高＝120mm×110mm×50mm，工控机型号可以为SEED-DEC2812，负责为数据处理与分析软件提供运行的window环境，其主要参数为CPU1.8GHz，内存2GB。状态显示灯可以用于指示测试仪的电源开/关状态；LED触摸屏尺寸可以为长×宽×高＝165mm×100m×5mm，型号可以为FRD-TFT-70040P，用于呈现刺激信号、触摸按钮，供受测者观察刺激信号，并进行相应的操作。按键可以包括电源开/关、测试开始、测试停止、数据分析和数据输出等5类按键，即包含多个进程按键，用于控制反应时测试的进程；数据处理与分析软件，提供试验参数设置对话框，如刺激呈现时间、刺激的类型等等，并按规定条件呈现图符、数字等目标刺激信号，同时记录受测者对刺激的反应时间和反应的正确率，并将数据存入数据库；测试完成后，提供对所有记录数据的描述性统计功和数据文件的输出功能。此外，对所统计数据的分布，以图形方式显示。

举例而言，如图2所示，本发明实施例的测量仪100包括：外接220V电源插孔101、测量仪电源开关102、测试开始按钮103、数据分析按钮104、***重启按钮105、测试结束按钮106、测量仪仪表盒107、LED触摸显示器108和用于与外部生理信号测试设备相连的R232接口109。具体地，车辆驾驶舱内坐姿状态下受测者综合反应时测试包括以下步骤：

步骤S1，测试主试将车辆驾驶舱内乘员综合反应时测量仪放在车辆模拟驾驶工作台上固定好，并让受测者按测试要求保持坐姿状态。

步骤S2，测试主试在电源插孔连接220V电源线，按下测量仪仪表盒107上测量仪电源开关102，将生理信号测试设备的数据线与R232接口109相连，启动测试工业计算机，进入Windows***界面；按下测试开始按钮103，启动乘员综合反应时测量仪的测试软件，进入测试页面，根据提示，设置刺激的试验参数，记录受测者的身高、年龄等信息后，通知受测者准备测试。

步骤S3，启动车辆模拟驾驶，选择颠簸路面，进行模拟驾驶运行。

步骤S4，受测者根据测试软件运行过程中的信息提示，通过LED触摸显示器108，在规定的时间内利用鼠标进行反应时间测试操作。

步骤S5，测试主试按下测试结束按钮106，结束本次测试，将测试数据保存在预先设定好的文件夹内。

步骤S6，测试主试按下数据分析按钮104，进行测者综合反应时数据分析。

步骤S7，测试结束。

进一步地，在本发明的一个实施例中，安装盒组件20具有安装孔和电源孔，安装孔用于固定信号刺激触发与测试组件，信号刺激触发与测试组件的电源插口通过电源孔连接电源。其中，安装盒组件20可以由铝合金材料制成。

具体地，安装盒组件可以为一方形盒，外形尺寸可以为长×宽×高＝124mm×114mm×55mm，并提供4个安装孔1个电源孔，安装孔用于固定刺激触发与测试组件10，使其与外界环境进行隔离；电源孔方便信号刺激触发与测试组件10的电源插口通过。同时，为便于测试，安装盒北部可以有一支撑杆，高度可调整，最大使液晶屏处于45°的倾斜状态，方便受测者的观察与反应。

进一步地，在本发明的一个实施例中，如图3所示，数据处理分析软件包括：实验任务管理模块1、刺激信号参数设置模块2、数据采集与处理模块3。

其中，实验任务管理模块1用于构建反应时测试的信息刺激。刺激信号参数设置模块2用于设置刺激参数。数据采集与处理模块3用于根据生理信号、对信息的反应操作的行为数据、绩效数据得到测试数据，实现对人的反应能力测试。

另外，在本发明的一个实施例中，数据处理分析软件还包括：帮助模块4。其中，帮助模块4用于提供测试的处理方法和规范。

具体地，人体反应时数据处理与分析软件，由一系列的测试模块组成，主要包括实验任务管理模块1、刺激信号参数设置模块2、数据采集与处理模块3以及帮助模块4。功能有：构建用于反应时测试的信息刺激，并设置刺激呈现时间、呈现时间步长、刺激类型等参数。通过对生理信号、对信息的反应操作的行为数据、绩效数据实现对人的反应能力测试，同时提供相应的处理方法和规范。

可选地，在本发明的一个实施例中，如图4所示，刺激参数包括刺激显示持续时间、刺激呈现时间步长、刺激类型中、测试持续时间和测试次数中的一项或多项。

可选地，在本发明的一个实施例中，刺激类型为圆形、三角形、数字、图形、折线和曲线中的一种或多种组合。

在本发明的实施例中，本发明实施例的测量仪100不但乘员综合反应时测试仪设计合理，与车辆驾驶舱内乘员观察的信息本质相一致，刺激信号真实性高，充分保证受测者反应时测试数据的有效性与准确性，而且信号刺激触发与测试组件10的参数设计界面与刺激信号的尺寸、信号的呈现时间等参数参照国家标准《中国成年人人体尺寸》(GB10000-1988)、《装备和设施人机工程设计准则》(GJB 2873-1997)来进行设计，考虑了驾驶舱乘员的观察活动特点，能够满足第5至第99百分位人体对刺激的反应要求，适用范围好。同时，软件开发环境为Visual 2013环境，软件的可修改性好，软件功能满足测试数据的统计分析、结果输入与输出的需要，测试的反应时数据精度可达1ms，直观且操作简便，以及安装盒组件20选用铝合金材料制成，总体质量不大于0.5Kg，自成为小型的仪表箱内，易于携带。

根据本发明实施例提出的用于测试车辆驾驶舱内乘员综合反应时的测量仪，通过设置不同的信息呈现时间、间隔、刺激信息的形状和出现方式等参数，测试对信息刺激所呈现的反应时间，可实时、同步地显示并分析测试结果，通过设定观察目标的在显示屏幕上的呈现时间、概率，从而让受测者观察并完成相应的按键操作，同时记录从目标出现至按键操作的反应时间及操作的正确率，达到测试人体对信息的反应能力的目的，克服目前人体反应时测试时，反应时的测试结果不能真实地反映人体的信息与动作传导链路、信息刺激与真实的操作工况匹配性差、刺激装置/反应装置和计时装置之间同步性不高以及数据处理效率低等问题，提高了获取人体反应时数据的准确性，简单易实现，有效地保证***的安全性。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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发明和简化描述，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发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，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，除非另有明确的限定。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发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种用于测试车辆驾驶舱内乘员综合反应时的测量仪，其特征在于，包括：

信号刺激触发与测试组件，用于采集受测者对刺激刺激信号的反应时间，并对所述反应时间进行分析与显示，其中，所述信号刺激触发与测试组间包括：工控机，用于提供window环境；状态显示灯，用于指示测试仪的电源状态；LED触摸屏，用于呈现刺激信号与触摸按钮，以便所述受测者根据所述刺激信号触摸所述触摸按钮以完成目标操作；多个进程按键，所述多个进程按键用于控制测试进程；数据处理分析软件，用于提供测试参数设置对话框，并且根据预设条件呈现所述刺激信号，同时记录所述受测者对刺激的反应时间和正确率，以得到所述测试数据；

安装盒组件，用于固定所述信号刺激触发与测试组件，以提供与外部环境的物理隔离与保护。

2.根据权利要求1所述的用于测试车辆驾驶舱内乘员综合反应时的测量仪，其特征在于，所述数据处理分析软件包括：

实验任务管理模块，用于构建反应时测试的信息刺激；

刺激信号参数设置模块，用于设置刺激参数；

数据采集与处理模块，用于根据生理信号、对信息的反应操作的行为数据、绩效数据得到所述测试数据，实现对人的反应能力测试。

3.根据权利要求2所述的用于测试车辆驾驶舱内成员反应时的测量仪，其特征在于，所述数据处理分析软件还包括：

帮助模块，用于提供测试的处理方法和规范。

4.根据权利要求2所述的用于测试车辆驾驶舱内成员反应时的测量仪，其特征在于，所述刺激参数包括刺激显示持续时间、刺激呈现时间步长、刺激类型中、测试持续时间和测试次数中的一项或多项。

5.根据权利要求4所述的用于测试车辆驾驶舱内成员反应时的测量仪，其特征在于，所述刺激类型为圆形、三角形、数字、图形、折线和曲线中的一种或多种组合。

6.根据权利要求1所述的用于测试车辆驾驶舱内成员反应时的测量仪，其特征在于，所述安装盒组件具有安装孔和电源孔，所述安装孔用于固定所述信号刺激触发与测试组件，所述信号刺激触发与测试组件的电源插口通过所述电源孔连接电源。

7.根据权利要求6所述的用于测试车辆驾驶舱内成员反应时的测量仪，其特征在于，所述安装盒组件由铝合金材料制成。

8.根据权利要求1所述的用于测试车辆驾驶舱内成员反应时的测量仪，其特征在于，所述信号刺激触发与测试组件的外形尺寸长×宽×高＝120mm×110mm×50mm。

9.根据权利要求1所述的用于测试车辆驾驶舱内成员反应时的测量仪，其特征在于，所述LED触摸屏的尺寸为长×宽×高＝165mm×100m×5mm。

10.根据权利要求1所述的用于测试车辆驾驶舱内成员反应时的测量仪，其特征在于，所述安装盒组件的外形尺寸长×宽×高＝124mm×114mm×55mm。