近年来我国汽车交通事故率高居不下,据报道,机动车驾驶员的主观因素是造成交通事故的主要原因。驾驶汽车是一项复杂的脑力工作,大脑的认知、判断、反应和协调支配着驾驶员的每一步操作,关系着车辆、人员以及交通系统的安全。研究驾驶员工作时大脑的本质和规律对于驾驶的安全性和人-车适宜性具有重要意义。人脑的本质和规律属于神经学范畴,车辆设计和使用中的安全性和宜人性问题属于车辆人机工程学范畴,这两个学科相结合就是神经人因学。神经人因学是研究工作状态下人脑和人的行为的学科,作为一门交叉学科,它将神经科学与人因学相结合,通过对人脑功能的分析旨在将技术和产品与人的能力和局限相匹配以使人们可以更加高效和安全地操纵设备和产品。本文基于神经人因学理论,应用脑电信号分析方法对人-车交互系统进行实验与研究,通过对驾驶员认知过程、驾驶员在酒精作用下、驾驶员疲劳状态的脑电信号的采集、处理和特征提取,研究驾驶员的行为规律和大脑活动规律,为提高驾驶的安全性提供了理论依据和客观指标。本文从以下4个方面对课题展开研究与分析：1.研究了汽车的外观色彩对大脑认知活动和驾驶行为的影响。汽车的外观色彩是其它车辆驾驶员识别该车辆的第一视觉要素,是汽车外观最显著的特征,不同色彩汽车所导致的交通事故率不同,黑色汽车交通事故率是白色汽车的三倍。应用白／黑／红／蓝色轿车诱发事件相关脑电位(ERP),研究了驾驶员观看不同色彩轿车时脑电ERP数据的差异。研究发现当观看白色轿车时,所诱发的驾驶员脑电ERP的幅值与观看黑色轿车的ERP幅值相比较,波幅明显增加。脑电地形图显示：(1)白色轿车对大脑激发的能量要高于黑色轿车。(2)白色轿车在枕部产生兴奋点,黑色轿车在顶部产生抑制点。(3)黑色轿车比其它颜色的轿车诱发了较多的慢波和较少的快波。结果得到观看不同色彩轿车驾驶员的脑电信号存在着显著的差异,这表明不同的色彩(包括色相、明度和纯度)能够对驾驶员心理、生理产生不同的影响,研究结果对预防汽车追尾有指导性意义。2.研究了轿车内室仪表盘提示符号设计与驾驶员脑认知机制的关系。仪表盘是展示机器内部运转情况的数据信息平台,是操作人员和机器的信息交流媒介,仪表盘应使操作人员安全而高效地工作。仪表盘上提示符号的设计要素包括提示符号的形状、尺寸、重量等。本文采用变化觉察范式,研究了仪表盘上提示符号尺寸大小对视觉工作记忆的影响。实验研究了不同尺寸提示符号下(9厘米,6厘米)和不同工作载荷下(4个图标,2个图标)被试者视觉工作记忆的行为数据和ERP数据,结果表明：小提示符号下的反应时间明显短于大提示符号下的反应时间；高载荷视觉工作下的反应速度和正确率明显低于低载荷视觉工作记忆,并且高载荷视觉工作记忆诱发了更大的CDA幅值。3.研究了酒精对驾驶员行为和认知能力的影响。实验要求被试者在饮酒和不饮酒两种情况下进行模拟驾驶实验,驾驶过程中通过经典的Oddball刺激研究了驾驶员认知过程中酒精对ERP数据的影响,结果发现酒后驾驶员ERP数据的P2波幅降低,行为数据反应时间增加,反应正确率降低。由左右脑ERP数据可得到,酒精对右脑的损害高于对左脑的损害。结果表明酒精对大脑功能具有削弱的作用,且右脑比左脑的承受力要差。4.研究了出租车司机驾驶疲劳状态脑电信号的特征。实验采集了出租车司机三种状态的脑电信号：驾驶前、驾驶疲劳状态和休息后,并对采集的脑电信号去除噪声。对处理过的脑电信号应用小波熵与混沌关联维数的方法计算各种状态脑电信号的特征参数。结果得到应用H式、R式计算驾驶疲劳状态脑电信号的小波熵值要明显高于驾驶前脑电信号的小波熵值；应用H式、R式计算适当休息后脑电信号的小波熵值要明显低于疲劳状态脑电信号的小波熵值。疲劳状态脑电信号的混沌关联维数要明显低于正常状态脑电信号的混沌关联维数。提出基于脑电信号的驾驶员疲劳的特征提取方法,为驾驶疲劳预警系统提供理论依据。