音乐情感对驾驶状态的影响机理及优化机制研究

在音乐的伴随下完成驾驶任务是最常见的驾驶场景，但音乐对驾驶状态影响如何，至今没有明确而全面的解释，同时也导致蕴含于音乐中的丰富信息资源处于"闲置"状态。本项目拟通过研究音乐情感对驾驶状态的影响机理和优化机制，研制车载的"面向驾驶状态优化的功能音乐系统"，以有效利用音乐情感信息，优化驾驶状态，辅助提升驾驶安全。.首先，研究驾驶员情绪空间的建立和表达方法，利用情感计算技术对驾驶员情绪状态进行实时计算；其次，建立音乐情感与情绪之间的"增量"映射模型，解释音乐对驾驶员各种情绪在"量"上的增减和"类"上的转移；再次，利用情绪与驾驶状态之间映射模型，构建"情绪偏移向量"，量化危险驾驶状态；最后，根据音乐对情绪的增量作用，结合个性化要素处理，以情绪偏移向量最小为优化目标，构建音乐播放策略，实现音乐对驾驶状态的优化。.相关研究成果在音乐情感认知、情感计算和人机交互等领域有重要借鉴意义。

本课题主要研究背景音乐的情感属性对驾驶行为的影响及其应用。整个研究分为四个部分：. （1）驾驶员情绪的建立和表达. 采用形容词描述法，通过问卷分析，基本确定了驾驶员在驾驶过程中可能出现的集中最常见的驾驶情绪，并采用Valence-Arousal（价效-唤醒度）方法，对驾驶情绪进行量化。. （2）驾驶员情绪状态的实时判定. 将驾驶员情绪状态的实时判定转换为驾驶员情绪状态的分类问题。通过模拟驾驶实验，利用音乐诱发驾驶员产生不同的情绪状态，采集驾驶员的心率、皮温、皮阻等三种生理信号，开发了基于支持向量机的分类算法，实现了对驾驶员情绪状态的实时判定。. （3）音乐情感对驾驶员情绪的影响研究. 以不同路况和不同情感特征的背景音乐为自变量，以驾驶员情绪状态为因变量，通过模拟驾驶实验，研究了音乐情感与驾驶员情绪状态的引导转化关系。. 研究结果表明：①不同路况条件下，不同情感特征的背景音乐可对驾驶员诱发不同的情绪状态；②不同路况条件下，驾驶员的情绪状态可以通过不同情感特征的背景音乐进行转化调整；③复杂路况会影响音乐对情绪的转化调整功能。. （4）驾驶员情绪状态对驾驶行为的影响研究. 以不同情感特征的背景音乐为驾驶员情绪的诱发媒介，以不同驾驶情绪状态和不同路况为自变量，以驾驶员的驾驶行为表现为因变量，通过模拟驾驶实验，研究了不同情绪状态下驾驶员的驾驶行为。. 研究结果表明：①驾驶员的情绪状态对其驾驶行为产生影响，高唤醒度的情绪状态下，驾驶员倾向危险驾驶，低唤醒度情绪下，驾驶员的驾驶行为趋于谨慎；②情绪对驾驶行为的作用与情绪的强度呈现一定的正相关性，强度越高对驾驶行为的影响越明显；③驾驶任务的难易程度会影响情绪对驾驶行为的作用效果；④可以通过不同情感特征的音乐来转化驾驶员的情绪状态，从而实现对其驾驶行为的改良。. 课题研究证明背景音乐的情感特征可以通过对驾驶员情绪的调整而改良其驾驶行为。作为驾驶过程中与驾驶员关联最为密切的听力资源，音乐对驾驶安全具有较大的潜在应用价值。