CN105882749A - 驾驶员注意力状态判定装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种在执行转向辅助控制的车辆中,能够以良好的精度对驾驶员的注意力的状态进行判定的驾驶员注意力状态判定装置。驾驶员注意力状态判定装置(1)具有ECU(2)。ECU(2)根据LKAS开关的打开/关闭状态,执行LKAS控制/正常控制(步骤1、3、5),在LKAS控制处理正在执行时,利用转向扭矩(Ts),设定注意力水平(ATT_LVL)(步骤11、20~23),在不执行LKAS控制处理时,利用转向角(θs),设定注意力水平(ATT_LVL)(步骤12、30~36)。
Description
技术领域
本发明涉及一种对正在驾驶车辆时的驾驶员的注意力的状态进行判定的驾驶员注意力状态判定装置。
背景技术
作为现有技术中的驾驶员注意力状态判定装置,本发明的申请人已经提出一种记载在专利文献1中的装置。该驾驶员注意力状态判定装置通过下述方法对正在驾驶车辆时的驾驶员的注意力的状态进行判定。
即,该驾驶员注意力状态判定装置,计算出目标方位角和实际方位角的偏差、即方位角偏差,利用由该方位角偏差和转向角的关系所定义的离散时间系统模型,计算出推定转向角。接着,计算出该推定转向角和实际转向角的差值,对该差值进行均方,将该均方值作为残差计算出来,由稳态增益的平方值除以该残差,以计算出标准化残差。然后,当该标准化残差在规定判定值以上时,则判定为驾驶员的注意力处于较低的状态(低觉醒状态),除此之外,则判定为驾驶员的注意力处于较高的状态(觉醒状态)。
另外,作为车辆的控制装置,本发明的申请人已经提出了一种记载在专利文献2中的装置。该控制装置执行作为转向辅助控制的车道保持辅助控制,且具有电动助力转向装置、转向角传感器、偏航角速度传感器、横向加速度传感器以及车轮速度传感器等。在该车道保持辅助控制中,以减轻驾驶员在驾驶车辆时的负担为目的,对车道保持用辅助扭矩进行控制,以使行驶中的车辆维持其行驶车道的同时进行行驶。在该车道保持辅助控制中,根据转向角、偏航角速度、横向加速度以及车速等计算出车道保持用辅助扭矩,并且以使电动助力转向装置的马达产生该车道保持用辅助扭矩和与驾驶员操作方向盘时的转向角相对应的辅助扭矩来控制该马达。
【专利文献1】日本发明专利国际公开公报第2011/040390号
【专利文献2】日本发明专利公开公报特开2001-51570号。
在将上述的专利文献1所记载的驾驶员注意力状态判定装置用于具有上述专利文献2所记载的控制装置的车辆时,如下所述,可能会导致驾驶员注意力状态判定装置的判定精度降低。即,在使用专利文献1所记载的驾驶员注意力状态判定装置时,采用如前面所述那样的方法,即,通过判定根据推定转向角和实际转向角的差值计算出来的标准化残差是否在规定判定值以上来对驾驶员的注意力的高低状态进行判定。与此相对,在执行专利文献2所记载的车道保持辅助控制时,与不执行该车道保持辅助控制时相比,能够降低车辆的晃动程度等,使车辆的行驶状态保持稳定。伴随于此,虽然由于推定转向角和实际转向角的差值减小而使标准化残差减小,驾驶员的注意力处于较低的状态,但是仍可能会误判定为驾驶员的注意力处于较高的状态。
发明内容
鉴于上述情况,本发明的目的在于提供一种在执行转向辅助控制的车辆中,能够以良好的精度对驾驶员的注意力的状态进行判定的驾驶员注意力状态判定装置。
为了达成上述目的,本发明采用如下技术方案。
本发明的技术方案1为:驾驶员注意力状态判定装置1具有:转向辅助控制机构(ECU2,步骤3),其执行转向辅助控制,转向辅助控制辅助驾驶员转向,以使车辆3沿车道行驶;驾驶员注意力状态判定机构(ECU2,步骤10~12、83~89),其根据驾驶员对车辆3进行转向操作时的转向状态,来对驾驶员的注意力的状态进行判定,驾驶员注意力判定机构具有:第1判定机构(ECU2,步骤10~11),其在转向辅助控制执行时,利用第1规定判定方法,对驾驶员的注意力的状态进行判定;第2判定机构(ECU2,步骤10、12),其在转向辅助控制停止执行时,利用与第1规定判定方法不同的第2规定判定方法,对驾驶员的注意力的状态进行判定。
采用该驾驶员注意力状态判定装置时,在转向辅助控制正在执行时,利用第1规定判定方法,对驾驶员的注意力的状态进行判定,在转向辅助控制停止执行时,利用与第1规定判定方法不同的第2规定判定方法,对驾驶员的注意力的状态进行判定,因而,能够根据转向辅助控制的执行/停止执行的状态,以良好的精度对驾驶员的注意力的状态进行判定。从而能够提高产品的适销性。
在技术方案1的基础上,本发明的第2技术方案为:驾驶员注意力状态判定装置1还具有:转向力参数获得机构(ECU2,转向扭矩传感器23),其获得转向力参数(转向扭矩Ts),该转向力参数表示驾驶员的转向操作力;转向量参数获得机构(ECU2,转向角传感器20),其获得转向量参数(转向角θs),该转向量参数表示驾驶员的转向操作量,在第1规定判定方法中,利用所获得的转向力参数,对驾驶员的注意力的状态进行判定(步骤11、20~23、50~55、70~76),在第2规定判定方法中,利用所获得的转向量参数,对驾驶员的注意力的状态进行判定(步骤12、30~39)。
采用该驾驶员注意力状态判定装置时,在第1规定判定方法中,利用所获得的转向力参数,对驾驶员的注意力的状态进行判定,在第2规定判定方法中,利用所获得的转向量参数,对驾驶员的注意力的状态进行判定。一般来说,由于在执行转向辅助控制时,能够减少驾驶员的转向量,因而,在利用表示驾驶员的转向量的转向量参数对驾驶员的注意力的状态进行判定时,虽然驾驶员的注意力处于较低的状态,但是仍可能会误判定为驾驶员的注意力处于较高的状态。与此相对,在转向辅助控制正在执行时,驾驶员的转向操作力与驾驶员的注意力的状态具有较高的关联性,因而,在转向辅助控制执行时,利用表示驾驶员的转向操作力的转向力参数对驾驶员的注意力的状态进行判定,与利用转向量参数对驾驶员的注意力的状态进行判定的情况相比,能够进一步提高判定精度。另外,在转向辅助停止执行时,驾驶员的转向量与驾驶员的注意力的状态具有较高的关联性,因而,在转向辅助控制停止执行时,利用表示驾驶员的转向量的转向量参数对驾驶员的注意力的状态进行判定,能够确保较高的判定精度。按照以上的原理,能够根据驾驶辅助控制的执行/停止执行的状态,以良好的精度对驾驶员的注意力的状态进行判定,提高判定精度。从而进一步提高产品的适销性(另外,本说明书中的“获得转向力参数”和“获得转向量参数”等的“获得”并不局限于由传感器等直接检测出这些参数的情况,还包括根据其他的值推定/计算出这些参数的情况)。
在技术方案1的基础上,本发明的技术方案3为:驾驶员注意力状态判定机构还具有修正转向量计算机构(ECU2,步骤82),修正转向量计算机构用于计算出表示驾驶员的转向量的修正度的修正转向量CRst,在第1规定判定方法中,利用所计算出的修正转向量CRst与第1规定标准值(ON时判定处理时的学习修正转向量CRst_B)的比较后的得到的比较结果(第1推定觉醒度AD_est1、第2推定觉醒度AD_est2),对驾驶员的注意力的状态进行判定(步骤87~91),在第2规定判定方法中,利用所计算出的修正转向量CRst与不同于第1规定标准值的第2规定标准值(OFF时判定处理时的学习修正转向量CRst_A)比较后的得到的比较结果(第1推定觉醒度AD_est1、第2推定觉醒度AD_est2),对驾驶员的注意力的状态进行判定(步骤84~86)。
采用该驾驶员注意力状态判定装置时,计算出表示驾驶员的转向量的修正度的修正转向量,在第1规定判定方法中,利用所计算出的修正转向量与第1规定标准值的比较后的得到的比较结果,对驾驶员的注意力的状态进行判定,在第2规定判定方法中,利用所计算出的修正转向量与不同于第1规定标准值的第2规定标准值比较后的得到的比较结果,对驾驶员的注意力的状态进行判定。这里,在切换转向辅助控制的执行/停止执行时,驾驶员的转向量的修正度发生变化,因而,修正转向量为表示因转向辅助控制的执行/停止执行而不同的修正度的值。例如,一般来说,在转向辅助控制停止执行时,与转向辅助控制正在执行时相比,驾驶员的转向量的修正度较大,因而,修正转向量为表示修正度较大的值。因此,通过与第2判定方法中与修正转向量进行比较的第2标准值设定为不同于在第1判定方法中与修正转向量比较的第1标准值的值,能够根据驾驶辅助控制的执行/停止执行的状态,以良好的精度对驾驶员的注意力的状态进行判定,提高判定精度。从而进一步提高产品的适销性。
在技术方案3的基础上,本发明的技术方案4为:第2规定标准值(OFF时判定处理时的学习修正转向量CRst_A)被设定为相较于第1规定标准值(ON时判定处理时的学习修正转向量CRst_B),表示转向量的修正度较大的值。
如前面所述,在转向辅助控制停止执行时,与转向辅助控制正在执行时相比,驾驶员的转向量的修正度较大。与此相对于,采用该驾驶员注意力状态判定装置时,由于第2规定标准值被设定为相较于第1规定标准值,表示转向量的修正度较大的值,因而,在转向辅助控制停止执行时,采用修正转向量与相较于第1规定标准值,表示修正转向量较多的第2规定标准值比较后的比较结果,能够在对应因转向辅助控制停止执行引起的转向量的修正度增大的情况的同时,对驾驶员的注意力的状态进行判定,从而能够进一步提高判定精度。
在技术方案3或4的基础上,本发明的技术方案5为:第1规定标准值(ON时判定处理时的学习修正转向量CRst_B)和第2规定标准值(OFF时判定处理时的学习修正转向量CRst_A)是利用在本次之前的计算时刻计算出来的修正转向量CRst计算出来的(步骤84、87)。
采用该驾驶员注意力状态判定装置时,由于第1规定标准值和第2规定标准值是利用在本次之前的计算时刻计算出来的修正转向量计算出来的,因而,能够在反映本次之前的驾驶员的转向特性的同时,对驾驶员的注意力的状态进行判定。从而能够避免因驾驶员的转向特性的个人差异或者偏差(不均匀性)引起的误判定,进一步提高判定精度。
在技术方案1~4的任意一项的基础上,本发明的第6技术方案为:驾驶员注意力状态判定装置还具有警告机构,警告机构根据驾驶员注意力判定机构的判定结果,在驾驶员的注意力处于较低状态时,向驾驶员提供警告信息。
采用该驾驶员注意力状态判定装置时,在根据驾驶员注意力状态判定机构的判定结果,推定为驾驶员的注意力处于较低状态时,向驾驶员提供警告信息,因而能够使驾驶员识别到注意力处于较低状态,以提高安全性。
附图说明
图1是示意性地表示本发明的第1实施方式所涉及的驾驶员注意力状态判定装置的大致结构的图。
图2是表示EPS控制处理的流程图。
图3是表示驾驶员注意力状态判定处理的流程图。
图4是表示LKAS(Lane Keeping Assist Systems、车道保持辅助系统)开关打开时判定处理的流程图。
图5是表示OFF时判定处理的流程图。
图6是表示ON时判定处理的变形例的流程图。
图7是表示ON时判定处理的其他变形例的流程图。
图8是表示本发明的第2实施方式所涉及的驾驶员注意力状态判定装置的驾驶员注意力状态判定处理的流程图。
【附图标记说明】
1:驾驶员注意力状态判定装置;2:ECU(转向辅助控制机构、驾驶员注意力状态判定机构、第1判定机构、第2判定机构、转向力参数获得机构、转向量参数获得机构、修正转向量计算机构、警告机构);3:车辆;11:警告灯;12:警告用蜂鸣器;13:ST驱动器;20:转向角传感器(转向量参数获得机构);23:转向扭矩传感器(转向力参数获得机构);Ts:转向扭矩(转向力参数);θs:转向角(转向量参数);CRst:修正转向量;CRst_B:ON时判定处理时的学习修正转向量(第1规定标准值);CRst_A:OFF时判定处理时的学习修正转向量(第2规定标准值);AD_est1:第1推定觉醒度(比较结果);AD_est2:第2推定觉醒度(比较结果)。
具体实施方式
下面,参照附图对本发明的第1实施方式所涉及的驾驶员注意力状态判定装置进行说明。如图1所示,本实施方式的驾驶员注意力状态判定装置1适用于车辆3,具有ECU2。如后所述,该ECU2执行EPS控制处理和驾驶员注意力状态判定处理等。
该车辆3为具有4个车轮(图中仅显示有1个车轮)的车辆,具有辅助驾驶员转向的电动助力转向装置(未图示)。该电动助力转向装置具有EPS马达10,该EPS马达10与ECU2电连接。ECU2在后述的EPS控制处理中对EPS马达10产生的辅助扭矩进行控制。
另外,ECU2与警告灯11、警告用蜂鸣器12以及ST驱动器13电连接。这些警告灯11和警告用蜂鸣器12均配置在车辆3的仪表盘(未图示)上,在后述的警告控制处理中,提供与驾驶员的注意力水平ATT_LVL等相对应的警告信息。
再者,ST驱动器13安装在车辆3的未图示的转向装置上,在后述的警告控制处理中,当驾驶员的注意力水平ATT_LVL等表示驾驶员的注意力降低时,为了警告驾驶员此情况,而使转向装置的方向盘(未图示)振动。
再者,ECU2与转向角传感器20、偏航角速度传感器21、横向角速度传感器22、转向扭矩传感器23、4个车轮速度传感器24(图中仅显示有1个)、前方摄像头25以及LKAS开关26分别电连接。
该转向角传感器20向ECU2输出表示方向盘的转向角θs的检测信号、偏航角速度传感器21向ECU2输出表示车辆3的偏航角速度Yr的检测信号。另外,横向加速度传感器23向ECU2输出表示车辆3在横向上的加速度(下面称为“横向加速度”)Gy的检测信号,转向扭矩传感器23向ECU2输出表示用于使驾驶员操作方向盘的扭矩(下面称为“转向扭矩”)Ts的检测信号。ECU2根据这些检测信号,计算出转向角θs、偏航角速度Yr、横向加速度Gy以及转向扭矩Ts等。
另外,在本实施方式中,转向角传感器20相当于转向量参数获得机构,转向角θs相当于转向量参数,转向扭矩传感器23相当于转向力参数获得机构、转向扭矩Ts相当于转向力参数。
再者,4个车轮速度传感器24中的各车轮速度传感器检测出各自所对应的车轮的转动速度,并将表示该转动速度的检测信号输出给ECU2。ECU2根据这些车轮速度传感器24的检测信号,计算出车速VP等。另外,前方摄像头25对位于车辆3前方的表示车道的白线进行拍摄,并将所得到的图像信号输出给ECU2。ECU2如后所述那样根据该前方摄像头25的图像信号,计算出目标方位角θd_cmd。
另外,LKAS开关26设置在未图示的仪表板上,该LKAS开关26在驾驶员希望执行车道保持辅助控制处理(下面称为“LKAS控制处理”)时打开,除此之外时则关闭,并且,LKAS开关26将表示其打开/关闭状态的输出信号输出给ECU2。
ECU2由微型计算机构成,该微型计算机由CPU、RAM(随机存取存储器)、ROM(只读存储器)以及I/O接口(均未图示)构成,ECU2根据上述的各种传感器20~24的检测信号、前方摄像头25的图像信号以及LKAS开关26的输出信号等,如下面所述那样来执行EPS控制处理以及驾驶员注意力状态判定处理。
另外,在本实施方式中,ECU2相当于转向辅助控制机构、驾驶员注意力状态判定机构、第1判定机构、第2判定机构、转向力参数获得机构、转向量参数获得机构、修正转向量计算机构以及警告机构。
接下来,参照图2对EPS控制处理进行说明。该EPS控制处理通过控制电动助力转向装置的EPS马达10,来控制该EPS马达10产生的扭矩、即用于辅助驾驶员转向的转向扭矩,由ECU2以规定的控制周期来执行该EPS控制处理。另外,在下面的说明中计算出或者设定的各种值被存储在ECU2的RAM内。
如图2所示,首先,在步骤1(在图中省略表示为“S1”。以下相同)中,根据LKAS开关26的输出信号,对LKAS开关26是否处于打开状态进行判别。
当该判别结果为“是”时,判定为驾驶员希望执行LKAS控制处理,之后进入步骤2,对车速VP是否在规定速度范围内进行判别。当该判别结果为“是”时,判定为LKAS控制处理的执行条件成立,之后进入步骤3,执行LKAS控制处理。
该LKAS控制处理用于控制EPS马达10,以使该EPS马达10产生用于使车辆行驶在车道中央的辅助扭矩,在步骤3所示情况下,LKAS控制处理的内容在图中并未被表示出来,但是,例如可以利用与专利文献2相同的控制方法来执行该LKAS控制处理。即,根据前方摄像头25的图像信号,对前方的车道进行识别,接着,根据该识别结果,计算出使车辆3行驶在车道中央的用于车道保持的辅助扭矩,并且,根据转向角θs、横向加速度Gy以及车速VP等计算出用于转向的辅助扭矩。然后,控制EPS马达10,使EPS马达10产生与用于车道保持的辅助扭矩和用于转向的辅助扭矩之和相对应的扭矩。
在紧接着步骤3的步骤4中,为了表示LKAS控制处理正在执行的情况,在将LKAS控制执行中旗标(flag,编程指令)F_LKAS_ON设定为“1”之后,结束本处理。
另外,当上述的步骤1或2的判别结果为“否”时,即,当LKAS开关26处于关闭状态时,或者车速VP不在规定速度范围内时,判定为LKAS控制处理的执行条件不成立,应执行正常控制处理,之后进入步骤5,执行正常控制处理。在该正常控制处理中,根据转向角θs、横向加速度Gy以及车速VP等计算出用于转向的辅助扭矩,并且以使EPS马达10产生该用于转向的辅助扭矩的方式来控制该EPS马达10。
在紧接着步骤5的步骤6中,为了表示不执行LKAS控制处理(即,停止执行LKAS控制处理)的情况,将LKAS控制执行中旗标F_LKAS_ON设定为“0”之后,结束本处理。
接下来,参照图3对驾驶员注意力状态判定处理进行说明。该驾驶员注意力判定处理用于根据转向扭矩Ts和转向角θs来对驾驶员的注意力的高低状态进行判定,由ECU2以规定周期来执行该驾驶员注意力判定处理。
如图3所示,首先,在步骤10中,对上述的LKAS控制执行中旗标F_LKAS_ON是否为“1”进行判别。当判别结果为“是”,LKAS控制处理正在执行时,进入步骤11,执行ON时判定处理。
该ON时判定处理如下面所述那样利用转向扭矩Ts来对驾驶员的注意力的高低状态进行判定,具体来说,如图4所示那样来执行ON时判定处理。
如图4所示,首先,在步骤20中,计算出转向扭矩滤波值Ts_f。该转向扭矩滤波值Ts_f是通过对根据转向扭矩传感器23的检测信号计算出的转向扭矩Ts进行规定的带通滤波器的运算,计算得出的。
为了以良好的精度从转向扭矩传感器23的检测信号中仅提取出转向扭矩Ts的部分,该带通滤波器的通带被设定为与转向扭矩Ts的固有振动频率(固有的操作频率)相对应的频带。从而,转向扭矩滤波值Ts_f作为从转向扭矩传感器23的检测信号中除去噪声的、以良好的精度仅表示转向扭矩Ts的值被计算出来。
接下来,进入步骤21,执行转向扭矩滤波值的积分值(下面仅称为“积分值”)STs_f的计算处理。在该计算处理中,通过将在上述步骤20中计算出来的转向扭矩滤波值Ts_f与之前计算出来的转向扭矩滤波值Ts_f的和值相加,以计算出本次的和值,在到本次为止的求和次数到达规定值的时刻,将该时刻的和值作为1个积分值STs_f存储在RAM内,并且,将和值重置为0。因此,伴随着控制的进行,以上的求和、存储以及重置反复被执行,因而使存储在RAM内的积分值STs_f的数量增大。
接下来,在步骤22中,按照下式(1),计算出积分值STs_f的方差Vs。
上式(1)中的STs_fave为在本次以前的控制时刻计算出的n(n为2以上的整数)个积分值STs_f的相加平均值。另外,在每次在上述步骤21中计算出的积分值STs_f的数量达到n个时,均进行该步骤22所示的方差计算。
在紧接着步骤22的步骤23中,按照下式(2)~(6),计算出注意力水平ATT_LVL。另外,下式(2)~(6)中的Vs1~Vs4为使如下关系成立而设定的规定阈值(正值),即,该关系为:Vs1<Vs2<Vs3<Vs4。
·Vs<Vs1时
ATT_LVL=5 ……(2)
·Vs1≤Vs<Vs2时
ATT_LVL=4 ……(3)
·Vs2≤Vs<Vs3时
ATT_LVL=3 ……(4)
·Vs3≤Vs<Vs4时
ATT_LVL=2 ……(5)
·Vs4≤Vs时
ATT_LVL=1 ……(6)
由上式(2)~(6)明确所示,在步骤23中,注意力水平ATT_LVL根据方差Vs和阈值Vs1~Vs4的比较结果被计算出来,其值为1~5中的任意一个值,并且,方差Vs越大,注意力水平ATT_LVL被计算出来的值越小。此时,方差Vs大表示转向扭矩Ts的波动大,因而,方差Vs越大,推定为驾驶员的注意力状态越低。即,驾驶员的注意力状态越低,注意力水平ATT_LVL被计算出来的值越小。换言之,驾驶员的注意力状态越高,注意力水平ATT_LVL被计算出来的值越大。
如上所示,在步骤23中,计算出注意力水平ATT_LVL之后,结束本处理。
返回至图3,在步骤11中,在如上所述那样执行完ON时判定处理之后,进入后述的步骤13。
另外,在上述的步骤10的判别结果为“否”,不执行LKAS控制处理时,进入步骤12,执行OFF时判定处理。
该OFF时判定处理如下面所述那样利用转向角θs,来对驾驶员的注意力的高低状态进行判定,具体来说,如图5所示那样来执行该OFF时判定处理。
如图5所示,首先,在步骤30中,计算出推定转向角θs_est。在该计算处理中,虽然计算方法未图示,但是可以利用与上述的专利文献1相同的计算方法来计算出推定转向角θs_est。
具体来说,根据偏航角速度Yr的积分值,计算出实际方位角θd,根据上述的前方摄像头25的图像信号,计算出目标方位角θd_cmd,将方位角偏差Dθd作为实际方位角θd和目标方位角θd_cmd的偏差(θd-θd_cmd)计算出来。接着,设定以该方位角偏差Dθd为输入,推定转向角θs_est为输出的离散时间系统模型,利用规定的车载识别算法(On-board identification algorithm)(例如,最小二乘法)计算出该离散时间系统模型的模型参数,将该所计算出的模型参数和所计算出的方位角偏差Dθd代入离散时间系统模型中,以计算出推定转向角θs_est。
接着,进入步骤31,将转向角偏差Dθ设定为转向角θs和推定转向角θs_est的偏差(θs-θs_est)。
再接着,在步骤32中,按照下式(7),计算出修正转向量CRst。
上式(7)中的m为2以上的正整数。如上式(7)所示,修正转向量CRst作为在本次以前的控制时刻计算出来的m个转向角偏差Dθ的均方误差(即,均方根)被计算出来。
在紧接着步骤32的步骤33中,计算出修正转向量的学习值(下面称为“学习修正转向量”)CRst_LN。该学习修正转向量CRst_LN作为在本次以前的控制时刻,不执行LKAS控制处理时计算出来的修正转向量CRst中的最小值被计算出来。即,在步骤33中,对上述的在步骤32中计算出来的修正转向量CRst和存储在RAM内的学习修正转向量CRst_LN进行比较,将两者中较小的一方设定为学习修正转向量CRst_LN。
接着,进入步骤34,计算出第1平均修正转向量CRst_ave1。该第1平均修正转向量CRst_ave1作为在本次的控制时刻以前的规定采样周期计算出来的修正转向量CRst的移动平均值被计算出来。
再接着,在步骤35中,按照下式(8),计算出第1推定觉醒度AD_est1。
在紧接着步骤35的步骤36中,按照下式(9)~(13),计算出注意力水平ATT_LVL。另外,下式(9)~(13)中的AD1~AD4为使如下关系成立而设定的规定阈值(正值),即,该关系为:AD1<AD2<AD3<AD4。
·AD_est1<AD1时
ATT_LVL=5 ……(9)
·AD1≤AD_est1<AD2时
ATT_LVL=4 ……(10)
·AD2≤AD_est1<AD 3时
ATT_LVL=3 ……(11)
·AD3≤AD_est1<AD4时
ATT_LVL=2 ……(12)
·AD4≤AD_est1时
ATT_LVL=1 ……(13)
如上式(9)~(13)明确所示,在步骤36中,注意力水平ATT_LVL根据第1推定觉醒度AD_est1和阈值AD1~AD4的比较结果被计算出来,其值为1~5中的任意一个值,并且,第1推定觉醒度AD_est1越大,注意力水平ATT_LVL被计算出来的值越小。此时,第1推定觉醒度AD_est1大表示转向角θs的波动大,因而,第1推定觉醒度AD_est1越大,推定为驾驶员的注意力状态越低。即,驾驶员的注意力状态越低,注意力水平ATT_LVL被计算出来的值越小。
接着,进入步骤37,计算出第2平均修正转向量CRst_ave2。该第2平均修正转向量CRst_ave2作为修正转向量CRst移动平均值被计算出来,此处的修正转向量CRst移动平均值是在短于第1平均修正转向量CRst_ave1的规定采样期间的、本次的控制时刻以前的规定采样期间计算出来的值。
再接着,在步骤38中,按照下式(14),计算出第2推定觉醒度AD_est2。
在紧接着步骤38的步骤39中,按照下式(15)、(16),计算出晃动旗标F_UNSTA。另外,下式(15)、(16)中的AD_JUD为用于对车辆3是否产生了晃动行驶状态进行判定的规定判定值。
·AD_est2<AD_JUD时
F_UNSTA=0 ……(15)
·AD_JUD≤AD_est2时
F_UNSTA=1 ……(16)
如上述(15)、(16)所示,当第2推定觉醒度AD_est2在规定判定值AD_JUD以上时,为了表示车辆3产生了晃动行驶状态的情况,将晃动旗标F_UNSTA设定为“1”,除此之外时,为了表示车辆3处于稳定的行驶状态的情况,将晃动旗标F_UNSTA设定为“0”。
如上所示,在步骤39中,在设定好晃动旗标F_UNSTA后,结束本处理。
返回图3,在步骤12中,在如上面那样执行完OFF时判定处理后,进入下述的步骤13。
在紧接着上述的步骤11或者12的步骤13中,执行警告控制处理。在该警告控制处理中,在LKAS控制处理正在执行的情况下执行ON时判定处理时,根据上述的注意力水平ATT_LVL的值,通过驱动警告灯11、警告用蜂鸣器12和ST驱动器13,以向驾驶员提供给警告信息。尤其是,当注意力水平ATT_LVL的值为较小的值(例如2以下)时,使警告灯11闪烁,缩短警告用蜂鸣器12发出声音的间隔,并且,由ST驱动器13使方向盘振动,从而警告驾驶员注意力正在降低的这一情况。
另外,在LKAS控制处理停止过程中,执行OFF时判定处理时,根据上述的注意力水平ATT_LVL的值以及晃动旗标F_UNSTA的值,通过驱动警告灯11、警告用蜂鸣器12和ST驱动器13,以向驾驶员提供给警告信息。
在步骤13中,在如上面所述那样执行完警告控制处理后,结束本处理。
如上所示,采用本实施方式的驾驶员注意力状态判定装置1时,在图3所示的驾驶员注意力状态判定处理中,在LKAS控制处理正在执行时,执行ON时判定处理,在不执行LKAS控制时,执行OFF时判定处理。在ON时判定处理中,利用转向扭矩Ts对驾驶员的注意力的状态进行判定,并根据该判定结果来设定注意力水平ATT_LVL。另外,在OFF时判定处理中,利用转向角θs对驾驶员的注意力的状态进行判定,并根据判定结果来设定注意力水平ATT_LVL以及晃动旗标F_UNSTA。然后,在LKAS控制处理正在执行时,根据注意力水平ATT_LVL,向驾驶员提供警告信息,在不执行LKAS控制处理时,根据注意力水平ATT_LVL以及晃动旗标F_UNSTA,向驾驶员提供警告信息。
一般来说,在LKAS控制处理正在执行时,驾驶员的转向量减少,因而,在利用转向角θs对驾驶员的注意力的状态进行判定时,虽然此时驾驶员的注意力处于较低的状态,但是,也可能会误判定为驾驶员的注意力处于较高的状态。与此相对,在LKAS控制处理正在执行时,基于转向扭矩Ts与驾驶员的注意力的状态具有较高的关联性,因而,当LKAS控制处理正在执行时,与利用转向角θs对驾驶员的注意力的状态进行判定的情况相比,利用转向扭矩Ts对驾驶员的注意力的状态进行判定,能够进一步提高判定精度。
另外,在不执行LKAS控制处理时,由于转向角θs与驾驶员的注意力的状态具有较高的关联性,因而,在像这样的条件下,利用转向角θs来判定驾驶员的注意力的状态,能够确保较高的判定精度。按照以上的原理,能够根据LKAS控制处理的执行/停止状态,以良好的精度对驾驶员的注意力的状态进行判定,提高判定精度。从而能够提高产品的适销性。
另外,在执行LKAS控制处理时,根据注意力水平ATT_LVL,向驾驶员提供警告信息,在不执行LKAS控制处理时,根据注意力水平ATT_LVL和晃动旗标F_UNSTA,向驾驶员提供警告信息,因而,能够使驾驶员确切地知道自己注意力处于较低的状态这一情况,从而能够提高安全性。
另外,在第1实施方式中,对执行车道保持辅助控制处理来作为转向辅助控制处理的例子进行了说明,但是,本发明的转向辅助控制处理并不局限于此,只要是能够辅助驾驶员转向,以使车辆保持在车道上的控制处理即可。
另外,在第1实施方式中,对使用转向扭矩Ts作为转向力参数的例子进行了说明,但是,本发明的转向力参数并不局限于此,只要是能够表示驾驶员的转向操作力的值即可。例如,既可以使用转向力(由转向扭矩Ts除以方向盘的直径所得到的值)作为转向力参数,又可以使用转向扭矩Ts的积分值或者微分值作为转向力参数。
再者,在第1实施方式中,对使用转向角θs作为转向量参数的例子进行了说明,但是,本发明的转向量参数并不局限于此,只要是能够表示驾驶员的转向量的值即可。例如,可以使用转向角速度或者转向角速度的积分值作为转向量参数。
另外,在第1实施方式中,对在步骤23、36中,利用式(2)~(6)、式(9)~(13)来计算出注意力水平ATT_LVL的例子进行了说明,但是,也可以代替于此,通过图表检索计算出注意力水平ATT_LVL。再者,在第1实施方式中,在步骤39中,利用式(15)、(16)计算出晃动旗标F_UNSTA,但是,也可以代替于此,通过图表检索计算出晃动旗标F_UNSTA。
再者,在第1实施方式中,对执行图4所示的判定处理来作为ON时判定处理的例子进行了说明,但是,也可以代替于此,执行图6所示的ON判定处理。
如图6所示,在该ON时判定处理中,首先,在步骤50、51中,采用与上述的图4的步骤20、21相同的计算方法,计算出转向扭矩滤波值Ts_f和积分值STs_f。
接着,进入步骤52,对积分值STs_f是否不足规定值Sref进行判别。在每次在步骤51中计算出积分值STs_f时执行该判别。
当步骤52的判别结果为“否”,STs_f≥Sref时,判别为当前状态为驾驶者适当地握着方向盘的状态,之后直接结束本处理。
另外,当步骤52的判别结果为“是”时,判定为当前状态为驾驶者放开了方向盘的状态,之后进入步骤53,执行放手发生频率R_unh的计算处理。
在该计算处理中,对步骤52的判定结果为“是”时的放手次数进行统计,并将统计后的放手次数存储在RAM内,并且,每次在步骤51中计算出来的积分值STs_f的数量到达规定值k(k为2以上的整数)时,利用所存储的放手次数,计算出放手发生频率R_unh。该放手发生频率R_unh表示k次的积分值STs_f的计算次数中计算出的放手次数的发生比例(例如,单位为%)的值,该值越大,驾驶员放手的频率越高,因而判定为驾驶员频繁地反复放开方向盘。
接着,进入步骤54,执行放手发生间隔的方差Vs_unh的计算处理。在该计算处理中,计算出放手发生间隔,并将其存储在RAM内,另外,每次在步骤51中计算出来的积分值STs_f的数量到达规定值k时,利用存储在RAM内的放手间隔,计算出放手发生间隔的方差Vs_unh。该放手发生间隔的方差Vs_unh是采用与上述的图4的步骤22中的方差Vs的计算方法相同的方法计算出来的值,该值越大,放手间隔的差异(不均匀性)越大,因而,判定为驾驶员的注意力低下。
在紧接着步骤54的步骤55中,根据放手发生频率R_unh和放手发生间隔的方差Vs_unh,通过检索未图示的图表,计算出注意力水平ATT_LVL。在该图表中,注意力水平ATT_LVL被设定为1~5中的任意一个值。另外,每次在步骤53、54中计算出放手发生频率R_unh和放手发生间隔的方差Vs_unh时,执行步骤55中的注意力水平ATT_LVL的计算。
在步骤55中,如上面所述那样计算出注意力水平ATT_LVL之后,结束本处理。
在执行上面的图6所示的ON时判定处理时,也能够得到与执行图4所示的ON时判定处理时相同的效果。即,在LKAS执行处理正在执行时,利用转向扭矩Ts对驾驶员的注意力的状态进行判定,因而,与利用转向角θs对驾驶员的注意力的状态进行判定的情况相比,能够进一步提高判定精度。
再者,也可以执行图7所示的ON时判定处理来代替图4所示的ON时判定处理。如图7所示,在该ON时判定处理中,首先,在步骤70中,利用与上述的图4的步骤20相同的计算方法,计算出转向扭矩滤波值Ts_f。
接着,进入步骤71,将转向扭矩偏差DTs_f设定为转向扭矩滤波值的本次值Ts_f与其上次值Ts_fz的偏差的绝对值︳Ts_f-Ts_fz︳。此时,转向扭矩滤波值的本次值Ts_f及其上次值Ts_fz分别相当于在本次和上次的控制时刻计算出来的转向扭矩滤波值。
接着,在步骤72中,对转向扭矩偏差DTs_f是否在规定值Dref以上进行判别。当该判别结果为“否”,转向扭矩滤波值Ts_f的波动较小时,进入后述的步骤76。
另外,当步骤72中的判别结果为“是”,转向扭矩滤波值Ts_f的波动较大时,进入步骤73,将波动计数器的计数值CT设定为其之前的上次值CTz和1的和CTz+1。即,在波动计数器的计数值CT上加1。
接着,进入步骤74,计算出计数器滤波值CT_f。通过对波动计数器的计数值CT进行低通滤波器运算处理(即,1次延迟运算处理),计算出该计数器滤波器CT_f。
在紧接着步骤74的步骤75中,将计数器偏差DCT设定为波动计数器的计数值CT和计数器滤波值CT_f的偏差CT-CT_f。
接着,进入步骤76,根据计数器偏差DCT,计算出注意力水平ATT_LVL。具体来说,采用与上述的图4的步骤23相同的方法,即,采用比较计数器偏差DCT与4个阈值DCT1~4(DCT1<DCT2<DCT3<DCT4)的方法,来设定注意力水平ATT_LVL的值。在步骤76中,计算出注意力水平ATT_LVL之后,结束本处理。
在执行上述的图7所示的ON时判定处理时,也能够得到与执行图4所示的ON时判定处理时相同的效果。即,在LKAS控制处理正在执行时,利用转向扭矩Ts对驾驶员的注意力的状态进行判定,因而,与利用转向角θs对驾驶员的注意力的状态进行判定的情况相比,能够进一步提高判定精度。
接下来,对第2实施方式的驾驶员注意力状态判定装置进行说明。与第1实施方式的驾驶员注意力状态判定装置1相比,第2实施方式的驾驶员注意力状态判定装置仅如下方面与之不同,即,该驾驶员注意力状态判定装置执行图8所示的驾驶员注意力判定处理来代替图3所示的驾驶员注意力状态判定处理,因而,仅对该图8所示的驾驶员注意力判定处理进行说明。
该驾驶员注意力判定处理根据转向角θs对驾驶员的注意力的状态进行判定,由ECU2以规定周期执行该驾驶员注意力判定处理。如图8所示,首先,在步骤80~82中,采用与上述的图5的步骤30~32相同的方法,计算出推定转向角θs_est、转向角偏差Dθ以及修正转向量CRst。
接着,在步骤83中,对上述的LKAS控制执行中旗标F_LKAS_ON是否为“1”进行判别。当该判别结果为“否”,不执行LKAS控制处理时,进入步骤84,计算出OFF时判定处理时的学习修正转向量CRst_A(第2规定标准值)。
该OFF时判定处理时的学习修正转向量CRst_A作为在本次之前的控制时刻,不执行LKAS控制处理时计算出来的修正转向量CRst中的最小值被计算出来。即,在步骤84中,对在上述的步骤82中计算出来的修正转向量CRst与RAM内存储的OFF时判定处理时的学习修正转向量CRst_A进行比较,将两者中较小的值设定为OFF时判定处理时的学习修正转向量CRst_A。
接着,进入步骤85,在将学习修正转向量CRst_LN设定为OFF时判定处理时的学习修正转向量CRst_A之后,进入步骤86,执行OFF时判定处理时的注意力水平以及旗标计算处理。在该计算处理中,采用与上述的图5中的步骤34~39相同的计算方法,计算出注意力水平ATT_LVL以及晃动旗标F_UNSTA的值。
即,利用上述的式(8)计算出第1推定觉醒度AD_est1,利用上述的式(9)~(13)计算出注意力水平ATT_LVL。在计算该第1推定觉醒度AD_est1时,利用在不执行LKAS控制处理时计算出来的修正转向量CRst计算出作为式(8)的分子的第1平均修正转向量CRst_ave1。
再者,利用上述的式(14)计算出第2推定觉醒度AD_est2,利用式(15)、(16)计算出晃动旗标F_UNSTA。在计算出该第2推定觉醒度AD_est2时,利用在不执行LKAS控制处理时计算出来的修正转向量CRst计算出作为式(14)的分子的第2平均修正转向量CRst_ave2。
在步骤86中,在如上面所述那样执行完OFF时判定处理时的注意力水平以及旗标计算处理之后,进入后述的步骤92。
另外,当上述的步骤83的判别结果为“是”,LKAS控制处理正在执行时,进入步骤87,计算出ON时判定处理时的学习修正转向量CRst_B(第1规定标准值)
该ON时判定处理时的学习修正转向量CRst_B作为在本次之前的控制时刻,LKAS控制处理正在执行时计算出来的修正转向量CRst中的最小值被计算出来。即,在步骤87中,对在上述的步骤82中计算出来的修正转向量CRst与RAM内存储的ON时判定处理时的学习修正转向量CRst_B进行比较,将两者中较小的值设定为ON时判定处理时的学习修正转向量CRst_B。
接着,进入步骤88,对RAM内存储的OFF时判定处理时的学习修正转向量CRst_A是否在步骤87中计算出来的ON时判定处理时的学习修正转向量CRst_B以上进行判别。当该判别结果为“否”,CRst_B>CRst_A时,进入步骤89,将学习修正转向量CRst_LN设定为ON时判定处理时的学习修正转向量CRst_B。
另外,当步骤88中的判别结果为“是”时,进入步骤90,将学习修正转向量CRst_LN设定为OFF时判定处理时的学习修正转向量CRst_A。
在紧接着上面的步骤89或者90的步骤91中,执行ON时判定处理时的注意力水平以及旗标计算处理。在该计算处理中,采用与上述的图5中的步骤34~39相同的计算方法,计算出注意力水平ATT_LVL以及晃动旗标F_UNSTA的值。
即,利用上述的式(8)计算出第1推定觉醒度AD_est1,利用上述的式(9)~(13)计算出注意力水平ATT_LVL。在计算该第1推定觉醒度AD_est1时,利用在LKAS控制处理正在执行时计算出来的修正转向量CRst计算出作为式(8)的分子的第1平均修正转向量CRst_ave1。
再者,利用上述的式(14)计算出第2推定觉醒度AD_est2,利用式(15)、(16)计算出晃动旗标F_UNSTA。在计算出该推定觉醒度AD_est2时,利用在LKAS控制处理正在执行时计算出来的修正转向量CRst计算出作为式(14)的分子的第2平均修正转向量CRst_ave2。
另外,在本实施方式中,第1推定觉醒度AD_est1相当于修正转向量与第1规定标准值和第2规定标准值的比较结果,第2推定觉醒度AD_est2相当于修正转向量与第1规定标准值和第2规定标准值的比较结果。
在紧接着上面的步骤86或者91的步骤92中,采用与上述的图3的步骤13相同的方法,执行警告控制处理。即,根据注意力水平ATT_LVL以及晃动旗标F_UNSTA的值,通过驱动警告灯11、警告用蜂鸣器12和ST驱动器13,以向驾驶员提供给警告信息。
在步骤92中,如上面所述那样执行完警告控制处理之后,结束本处理。
在如本实施方式的车辆3那样的、执行LKAS控制处理的车辆中,在切换LKAS控制处理的执行/不执行时,驾驶员的转向量的修正度发生变化,因而,修正转向量CRst为表示因LKAS控制处理的执行/停止执行而不同的修正度的值。例如,一般来说,在LKAS控制处理停止执行时,与LKAS控制处理正在执行时相比,驾驶员的转向量的修正度较大,因而,修正转向量CRst为表示修正度较大的值。
与此相对,在第2实施方式的驾驶员注意力状态判定装置的情况下,在不执行LKAS控制处理时,学习修正转向量CRst_LN被设定为OFF时判定处理时的学习修正转向量CRst_A,并且,通过由不执行LKAS控制处理时计算出来的修正转向量CRst的移动平均值除以学习修正转向量CRst_LN,以计算出第1和第2推定觉醒度AD_est1、AD_est2,并根据这些值AD_est1、AD_est2,对驾驶员的注意力的高低状态以及车辆3的晃动行驶状态的有无进行判定。
此时,由于OFF时判定处理时的学习修正转向量CRst_A为不执行LKAS控制处理时的修正转向量CRst的最小值,因而,该OFF时判定处理时的学习修正转向量CRst_A相当于推定为驾驶员的注意力处于较高状态时的修正转向量CRst的值。因此,通过利用不执行LKAS控制处理时的修正转向量CRst的移动平均值和OFF时判定处理时的学习修正转向量CRst_A的比(AD_est1、AD_est2),能够在不执行LKAS控制处理的条件下,以良好的精度对驾驶员的注意力的高低状态进行判定。
另外,在LKAS控制执行处理正在执行的情况下,在CRst_A≥CRst_B时将OFF时判定处理时的学习修正转向量CRst_A作为学习修正转向量CRst_LN,在CRst_A<CRst_B时将ON判定处理时的学习修正转向量CRst_B作为学习修正转向量CRst_LN,并且,通过由LKAS控制处理正在执行时计算出来的修正转向量CRst的移动平均值除以学习修正转向量CRst_LN,以计算出第1和第2推定觉醒度AD_est1、AD_est2,并根据这些值AD_est1、AD_est2,对驾驶员的注意力的高低状态以及车辆3的晃动行驶状态的有无进行判定。
此时,OFF时判定处理时的学习修正转向量CRst_A如上所述那样相当于LKAS控制处理停止执行的情况下、推定为驾驶员的注意力处于较高状态时的修正转向量CRst的值,并且,ON时判定处理时的学习修正转向量CRst_B相当于LKAS控制处理正在执行的情况下、推定为驾驶员的注意力处于较高状态时的修正转向量CRst的值。因此,采用2个学习修正转向量CRst_A、CRst_B中的较大的值作为学习修正转向量CRst_LN,用于计算第1和第2推定觉醒度AD_est1、AD_est2,第1和第2推定觉醒度AD_est1、AD_est2的值均虽都表示驾驶员的注意力较高,但由于利用了2个条件中的更能反映出驾驶员的实际注意力的状态的条件下的修正转向量CRst,所以能够以良好的精度对LKAS控制处理正在执行时的驾驶员的注意力的高低状态以及车辆3的晃动行驶状态的有无进行判定。即,在LKAS控制处理正在执行的条件下,也能够以良好的精度对驾驶员的注意力的高低状态进行判定。
另外,OFF时判定处理时的学习修正转向量CRst_A为不执行LKAS控制处理时的、在此之前的修正转向量CRst的计算结果中的最小值,ON时判定处理时的学习修正转向量CRst_B为LKAS控制处理正在执行时的、在此之前的修正转向量CRst的计算结果中的最小值,因而,能够在反映本次以前的驾驶员的转向特性的同时,对驾驶员的注意力的高低状态进行判定,适当地设定注意力水平ATT_LVL以及晃动旗标F_UNSTA。从而能够避免因驾驶员的转向特性的个人差异或者偏差(不均匀性)引起的误判定,进一步提高判定精度。
另外,在第2实施方式中,对采用第1推定觉醒度AD_est1和第2推定觉醒度AD_est2作为修正转向量与第1规定标准值和第2规定标准值的比较结果的例子进行了说明,但是,本发明的比较结果并不局限于此,只要是能够表示修正转向量与第1规定标准值和第2规定标准值的比较结果的值即可。
例如,可以采用第1推定觉醒度AD_est1的倒数、第1平均修正转向量CRst_ave1和学习修正转向量CRst_LN这两者的偏差或者该偏差的绝对值作为比较结果。另外,可以采用第2推定觉醒度AD_est2的倒数、第2平均修正转向量CRst_ave1和学习修正转向量CRst_LN这两者的偏差或者该偏差的绝对值作为比较结果。
Claims (6)
1.一种驾驶员注意力状态判定装置,其特征在于,具有:
转向辅助控制机构,其执行转向辅助控制,所述转向辅助控制辅助驾驶员转向,以使车辆沿车道行驶;
驾驶员注意力状态判定机构,其根据驾驶员对所述车辆进行转向操作时的转向状态,来对驾驶员的注意力的状态进行判定,
所述驾驶员注意力判定机构具有:
第1判定机构,其在所述转向辅助控制执行时,利用第1规定判定方法,对驾驶员的注意力的状态进行判定;
第2判定机构,其在所述转向辅助控制停止执行时,利用与所述第1规定判定方法不同的第2规定判定方法,对驾驶员的注意力的状态进行判定。
2.根据权利要求1所述的驾驶员注意力状态判定装置,其特征在于,
还具有:
转向力参数获得机构,其获得转向力参数,该转向力参数表示驾驶员的转向操作力;
转向量参数获得机构,其获得转向量参数,该转向量参数表示驾驶员的转向操作量,
在所述第1规定判定方法中,利用所获得的转向力参数,对驾驶员的注意力的状态进行判定,
在所述第2规定判定方法中,利用所获得的转向量参数,对驾驶员的注意力的状态进行判定。
3.根据权利要求1所述的驾驶员注意力状态判定装置,其特征在于,
所述驾驶员注意力状态判定机构还具有修正转向量计算机构,所述修正转向量计算机构用于计算出表示驾驶员的转向量的修正度的修正转向量,
在所述第1规定判定方法中,利用所计算出的修正转向量与第1规定标准值的比较后得到的比较结果,对驾驶员的注意力的状态进行判定,
在所述第2规定判定方法中,利用所计算出的修正转向量与不同于所述第1规定标准值的第2规定标准值比较后的得到的比较结果,对驾驶员的注意力的状态进行判定。
4.根据权利要求3所述的驾驶员注意力状态判定装置,其特征在于,
所述第2规定标准值被设定为相较于所述第1规定标准值,表示所述转向量的修正度较大的值。
5.根据权利要求3或4所述的驾驶员注意力状态判定装置,其特征在于,
所述第1规定标准值和所述第2规定标准值是利用在本次之前的计算时刻计算出来的修正转向量计算出来的。
6.根据权利要求1~4中任意一项所述的驾驶员注意力状态判定装置,其特征在于,
还具有警告机构,
所述警告机构根据所述驾驶员注意力判定机构的判定结果,在驾驶员的注意力处于较低状态时,向驾驶员提供警告信息。
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