China Safety Science Journal ›› 2026, Vol. 36 ›› Issue (4): 94-102.doi: 10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2026.04.1070
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Cheng Fangming1,2(
), Hu Jiameng1,2, Gou Rui1,2
Received:2025-10-21
Revised:2026-01-12
Online:2026-04-28
Published:2026-10-28
CLC Number:
Cheng Fangming, Hu Jiameng, Gou Rui. A driving risk and steering intention prediction model based on deep learning[J]. China Safety Science Journal, 2026, 36(4): 94-102.
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URL: http://www.cssjj.com.cn/EN/10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2026.04.1070
Table 1
Data structure
| 因素 | 原始特征参数及单位 | 描述 | 数据类型 |
|---|---|---|---|
| 物理 相关 因素 | X轴加速度/(m/s2) | 车辆垂向加速度 | 连续型 |
| Y轴加速度/(m/s2) | 车辆横向加速度 | 连续型 | |
| Z轴加速度/(m/s2) | 车辆纵向加速度 | 连续型 | |
| 横滚角/(°) | — | 连续型 | |
| 俯仰角/(°) | — | 连续型 | |
| 偏航角/(°) | — | 连续型 | |
| 速度/(km/h) | — | 连续型 | |
| 高度(海拔)/m | — | 连续型 | |
| 航向角/(°) | — | 连续型 | |
| 航向变化量/(°) | — | 连续型 | |
| 加速评分 | 0~100,越高表示越平稳 | 区间型 | |
| 刹车评分 | 0~100,越高表示刹车越平滑 | 区间型 | |
| 转弯评分 | 0~100,越高表示转弯越平稳 | 区间型 | |
| 漂移评分 | 0~100,越高表示越少漂移行为 | 区间型 | |
| 车辆与车道中心的偏移/m | — | 连续型 | |
| 道路 相关 因素 | 汽车相对于车道曲率的角度/(°) | — | 连续型 |
| 道路宽度/m | — | 连续型 | |
| 车道检测算法状态 | -1=校准中, 0=初始化, 1=未检测到, 2=检测到/运行中 | 离散型 | |
| 当前道路限速/(km/h) | — | 连续型 | |
| 获取的最高限速的可靠性 | 0=未知, 1=可靠, 2=使用先前获取的最高限速, 3=根据道路类型估计 | 离散型 | |
| 道路类型 | 高速公路、主干道、二级公路等 | 离散型 | |
| 当前道路的车道数 | — | 连续型 | |
| 估计的当前车道 | 1=右车道, 2=最左侧车道, 3=从右往左数第二个左侧车道等 | 离散型 | |
| GPS纬度 | GPS坐标 | 连续型 | |
| GPS经度 | GPS坐标 | 连续型 | |
| OSM回答查询的延迟时间/s | — | 连续型 | |
| 垂直精度/m | — | 连续型 | |
| 水平精度/m | — | 连续型 | |
| 位置状态 | 状态码 | 离散型 | |
| 车道状态 | 状态码 | 离散型 | |
| 超速评分 | 0~100,越高表示超速行为越少 | 区间型 | |
| 与前车距离/m | — | 连续型 | |
| 交互 相关 因素 | 与前车碰撞时间/s | — | 连续型 |
| 检测到的车辆数 | — | 连续型 | |
| 跟车评分 | 0~100,反映与前车时距控制情况 | 区间型 | |
| 变道类型 | +表示右向变道,-表示左向变道 | 离散型 | |
| 变道评分 | 0~100,越高表示越少急剧横向变道 | 区间型 |
Table 2
Criteria and classification standards for different types of driving risks and steering intentions
| 标签 | 标签设计依据 | 标签设计方法 | 类别样本数(K=2/K=3/K=4) |
|---|---|---|---|
| 前向碰 撞风险 | Z轴加速度、与前车距离、碰撞时间、 速度、超速评分、跟车评分、加速评分 | K-means聚类 | K=2:6 033/22 293 K=3:4 397/1 602/22 327 K=4:587/1 157/1 423/25 168 |
| 后向碰 撞风险 | Z轴加速度、速度、刹车评分、 加速评分 | K=2:5 401/22 925 K=3:3 555/3 453/21 318 K=4:875/1 828/4 551/21 072 | |
| 侧向碰 撞风险 | Y轴加速度、漂移评分、变道评分、 转弯评分、车道偏离估计 | K=2:7 457/20 869 K=3:6 097/5 732/16 497 K=4:663/6 197/1 447/20 019 | |
| 转向意 图预测 | 变道类型(左变道、右变道、直行) | 行为驱动规则 | 1 615/1 092/25 619 |
Table 3
Hyperparameter ranges for TimesNet model and loss function
| 模块 | 超参数 | 范围 | 说明 |
|---|---|---|---|
| TimesNet | d_model | 64,128,256 | 模型内部特征维度 |
| e_layers | 1,2 | TimesBlock堆叠层数,即TimesBlock模块数量 | |
| d_ff | 64,128,256 | 前馈网络隐藏维度 | |
| num_kernels | 3,5 | 卷积核数量,用于提取不同周期特征 | |
| top_k | 3,4,5 | FFT提取主导频率时保留的最大频率数量 | |
| 损失函数 | γ- | 2,3 | 对易分类的负类样本的惩罚程度 |
| γ+ | 0 | 对易分类的正类样本的惩罚程度 | |
| t | 0.05 | 非对称概率截断阈值 | |
| β | 0.999,0.999 2,0.999 4,0.999 6 | CB Loss中的类别平衡因子 |
Table 5
Comparison of performance metrics for driving risk and steering intention prediction models
| 模型 | 4项任务平均指标 | |||
|---|---|---|---|---|
| A | R | P | F1 | |
| CatBoost | 0.782 9 | 0.782 9 | 0.790 6 | 0.753 6 |
| BP | 0.787 1 | 0.787 1 | 0.795 7 | 0.784 8 |
| CNN | 0.825 6 | 0.825 6 | 0.837 9 | 0.825 5 |
| GRU | 0.858 9 | 0.858 9 | 0.852 0 | 0.847 7 |
| Transformer | 0.851 6 | 0.851 6 | 0.865 6 | 0.851 9 |
| TimeMixer | 0.861 1 | 0.861 1 | 0.858 5 | 0.856 1 |
| TimesNet | 0.876 4 | 0.876 4 | 0.870 9 | 0.868 1 |
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