JP2000185575A

JP2000185575A - 車両用の覚醒度推定装置および覚醒度推定方法

Info

Publication number: JP2000185575A
Application number: JP11290555A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Mine; 篤美禰
Original assignee: Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 1998-10-16
Filing date: 1999-10-13
Publication date: 2000-07-04
Anticipated expiration: 2019-10-13
Also published as: JP4197381B2

Abstract

(57)【要約】【課題】走行環境や車速が変化した場合であっても、ド
ライバの覚醒の程度を比較的正確に判定すること【解決手段】車両の幅方向における変位量を連続して検
出し、変位量を周波数変換することにより、各周波数成
分パワーを求める。そして、基準周波数を基準に周波数
領域を低周波領域と高周波領域とに分ける。低周波領域
における周波数成分パワーの第１の積分値Ａ1を求める
と共に、高周波領域における周波数成分パワーの第２の
積分値Ａ2を求める。第１の積分値Ａ1及び第２の積分値
Ａ2を用いて評価値を算出し、算出された評価値に基づ
いて、ドライバの覚醒の程度を判断する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両用の覚醒度推
定装置および覚醒度推定方法に係り、特に車両の幅方向
の変位を用いてドライバの覚醒度を推定する技術に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ドライバの覚醒度の低下に起因した事故
の発生を防止するための技術の開発は、安全性の観点か
ら重要な研究課題の一つである。そのため、最近、覚醒
度の低下を検出するための手法や警報技術に関する研究
が盛んに行われている。ドライバの覚醒度が低下し居眠
り状態になると、特に高速走行時に重大な事故を引き起
しかねない。また、居眠り状態までは至らないぼんやり
した状態であっても、走行状況の急激な変化に素早く反
応できないため、事故を引き起こす可能性がある。

【０００３】特開平５−５８１９２号公報には、車両の
動作量の低周波成分に基づき居眠り運転を検出する技術
が開示されている。すなわち、繰舵角や横変位等の車両
動作量を継続的にモニタリングし、この動作量の周波数
スペクトルにおける低周波成分を抽出する。平常運転時
の動作量の周波数スペクトルにおける低周波数成分をサ
ンプルとして記憶しておき、走行開始から所定時間経過
後の低周波数成分をこのサンプルと比較する。そして、
判定対象とサンプルとの差が所定値以上である場合、居
眠り運転と判定する。

【０００４】この公報に記載された技術は、平常運転時
における低周波数成分を予め記憶しておき、これを判断
基準として判定対象である低周波数成分と比較してい
る。しかしながら、判定時の走行環境（天候、路面状
況、時間帯、或いは混雑度等）または車速が、サンプル
を求めた時（平常運転時）の走行環境等と変わってしま
っている場合、判定誤差が大きくなってしまう。すなわ
ち、判定前に求めたサンプルを基準に判定を行う従来の
技術では、走行環境や車速に大きな変化が生じると、正
確な判定ができなくなってしまうといった問題がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような従来技術の
問題点に鑑み、本発明の目的は、走行環境や車速が変化
した場合であっても、ドライバの覚醒の程度を比較的正
確に判定することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
めに、本発明の第１の形態は、車両の動作量を連続して
検出する検出手段と、動作量を周波数変換することによ
り、各周波数成分パワーを求めるパワー算出手段と、基
準周波数を基準に周波数領域を低周波領域と高周波領域
とに分けて、低周波領域における周波数成分パワーの第
１の積分値を求め、高周波領域における周波数成分パワ
ーの第２の積分値を求め、かつ、第１の積分値および第
２の積分値を用いて評価値を算出する評価値算出手段
と、算出された評価値に基づいて、ドライバの覚醒度を
判断する判断手段とを有する車両用の覚醒度推定装置を
提供する。

【０００７】ここで、周波数成分パワーは、平準化され
た周波数成分パワーであってもよい。この平準化された
周波数成分パワーは、周波数成分パワーに各周波数のべ
き数ｎを乗した値を、周波数成分パワーに掛けた値であ
ってもよく、べき数ｎは、2.0以上で3.0以下の値である
ことが好ましい。

【０００８】また、評価値算出手段は、低周波領域にお
ける基準線の第３の積分値を求め、高周波領域における
基準線の第４の積分値を求め、第１の積分値および第３
の積分値の差と、第２の積分値および第４の積分値との
差から評価値を算出してもよい。この場合、基準線は、
周波数成分パワーの特性に基づく変化を打ち消すように
設定されていることが好ましい。

【０００９】本発明の第２の形態は、車両の動作量を連
続して検出する検出手段と、動作量を周波数変換するこ
とにより、各周波数成分パワーを求めるパワー算出手段
と、基準周波数以下の低周波領域において、周波数成分
パワーがしきい値以上になった場合に、ドライバの覚醒
度が低下したと判断する判断手段とを有する車両用の覚
醒度推定装置を提供する。

【００１０】ここで、第１および第２の形態において、
低周波領域は、基準周波数以下の領域であって、カーブ
走路の走行時に生じる極低周波数を除いた第１の周波数
以上の領域であることが好ましい。

【００１１】また、第１の形態において、低周波領域
は、基準周波数以下の領域であって、カーブ走路の走行
時に生じる極低周波数を除いた第１の周波数以上の領域
であり、かつ、高周波領域は、基準周波数以上で第２の
周波数以下の領域であり、第２の周波数は、基準周波数
と第１の周波数との差を基準周波数に加えた周波数であ
ってもよい。

【００１２】また、基準周波数は、車速が増加するのに
ともない大きな値に設定することが好ましい。

【００１３】また、評価値は、前記第１の積分値と前記
第２の積分値との比であることが好ましい。

【００１４】さらに、判断手段は、前記評価値と評価用
のしきい値とを比較することによりドライバの覚醒度を
判断してもよい。この評価用のしきい値は、車速に応じ
て異なる値を用いてもよい。また、評価用のしきい値は
初期評価値に応じて設定してもよい。この初期評価値
は、ドライバの覚醒度を判断すべき走行状況になった時
点から一定時間が経過した時点を基準とした所定の期間
内における動作量に基づいて算出される。

【００１５】さらに、本発明の第３の形態は、車両の動
作量を連続して検出するステップと、動作量を周波数変
換することにより、各周波数成分パワーを求めるステッ
プと、基準周波数以下の低周波領域における周波数成分
パワーの第１の積分値を求めるステップと、基準周波数
以上の高周波領域における周波数成分パワーの第２の積
分値を求めるステップと、第１の積分値および第２の積
分値を用いて評価値を算出するステップと、算出された
評価値に基づいて、ドライバの覚醒度を判断するステッ
プとを有する覚醒度推定方法を提供する。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１は、本実施例における覚醒度
推定装置の構成を示したブロック図である。横変位検出
部１は、車両の動作量としての幅方向の変位（横変位）
を検出するためのものであり、例えばＣＣＤ（固体撮像
素子）等を用いたステレオカメラや単眼カメラを用いる
ことができる。画像情報処理部２は、横変位検出部１で
得られた画像を処理して車両の変位量を求める。例え
ば、ＣＣＤで道路の左側車線を撮像しておき、撮像され
た１フレームデータを画像情報処理部２のメモリに記憶
する。そして、画像認識技術を用いて左側車線を認識す
る。すなわち、左側車線に関するテンプレートを用い
て、１フレームデータから左側車線に相当する領域を特
定する。車線内における車両位置は、横方向における車
両の中心から左側車線までの距離および道路幅から計算
することができる。なお、横変位検出部１は、カメラ等
の自立型検出装置の他にも、道路中に埋設された磁気ネ
イルに基づいた路車間通信、或いはＧＰＳおよびナビゲ
ーションシステムを車速と組み合わせることで横変位を
検出することも可能である（ナビゲーションを用いたふ
らつき警報に関しては特開平９−９９７５６号公報を参
照）。さらに、操舵角により横変位を推定することが可
能なので、横変位検出部１として操舵角センサを用いる
ことも可能である。また、ヨーレートや横Ｇを検出する
ことにより横変位を推定してもよい。車両の横方向のふ
らつき（変位量）は、例えば、分解能１cm、時間ステッ
プ0.1秒で計測する。変位量に関するデータは、周波数
成分パワーを求めるＦＦＴ信号処理部３におけるシフト
レジスタ中に格納される。シフトレジスタには、経時的
に算出された一連の変位量データが所定時間分だけ格納
されている。シフトレジスタ中に格納されたデータは、
新たな変位量データの算出に伴ない順次更新されてい
く。

【００１７】ＦＦＴ信号処理部３、評価値算出部４およ
び判断部５は、一般に、マイクロコンピュータユニット
（マイコン）により実現される。マイコンは、ＣＰＵ、
ＲＡＭ、ＲＯＭ、および入出力回路等で構成されてい
る。以下のフローチャートを実行するアプリケーション
の制御下において、マイコンを構成する各ユニットが相
互に作用することにより符号３から５に示した機能ブロ
ックが実現される。なお、ＲＯＭ中には、下記に述べる
手順を実行するプログラム、基準周波数ｆth、評価用し
きい値Ｈth等が記憶されている。

【００１８】（第１の実施例）図２は、第１の実施例に
おける覚醒度の推定手順を示したフローチャートであ
り、このフローチャートは所定の間隔で繰り返し実行さ
れている。また、図３は、第１の実施例のアルゴリズム
を説明するための図である。まず、ステップ１０１にお
いて、ＦＦＴ信号処理部３中のシフトレジスタに格納さ
れた過去Ｘ秒間の変位量データがＹ秒（例えば90秒以
下）ごとに読み出される。サンプル時間Ｘは、覚醒度を
精度よく推定するため、ある程度長い時間（例えば50秒
から80秒程度）を設定しておく。

【００１９】ステップ１０２において、ＦＦＴ信号処理
部３は、この変位量を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）等を
用いて周波数変換して、周波数スペクトルにおける各周
波数成分パワー（振幅）ｐを計算する。ここで、変位量
と周波数成分パワーとの関係について説明する。図６は
運転開始からの経過時間および横変位量の変化との関係
を示した図である。これらは、比較的空いた自動車専用
道を比較的単調な走行環境で走行した場合の測定結果で
ある。走行約10分後は、本線に合流して交通の流れに乗
って走行するようになった直後の状態であり、変位量も
未だ小さい。約20分が経過すると、走行環境にも慣れリ
ラックスした状態になり、走行開始直後よりも低周波成
分の変化量が増加し、高周波成分が減少している。約50
分を経過すると、運転が退屈であったり少し眠気を感じ
る状態になり，時々大きな変位量が生じる傾向が生じ
る。この場合、20分経過時と比べて、低周波成分の変位
量が増加する傾向がさらに顕著になる。図７は、図６の
各経過時間における変位量を周波数変換して、周波数成
分およびそのパワーの関係を示した図である。同図にお
いて、点線は走行約10分後における周波数成分パワー
ｐ、破線は約20分後のパワーｐ、実線は約50分経過後の
パワーｐをそれぞれ示している。この図から、走行時間
が長くなるほど、低周波領域の周波数成分パワーｐが増
加する傾向にあることがわかる。

【００２０】ステップ１０３において、周波数成分パワ
ーｐを下式にしたがって平準化して、補正された周波数
成分パワーｐ’を求める。

【００２１】

【数１】ｐ’＝ｐ・ｆⁿ （べき数ｎ：2.0≦ｎ≦3.0）

【００２２】車線内における車両のふらつきは、自然界
に多く存在する揺らぎの一つであると考えた場合、その
振幅は１／ｆであり、パワーは１／ｆ²となる。したが
って、数式１におけるべき数ｎは理論的には2.0でよい
が、実験結果より、ｎ＝2.5が最も好ましいことが判明
した。これは、車の諸元や運転に関するドライバの個人
差、或いは走路の影響等によるものと思われる。ただ
し、2.0から3.0の範囲内の任意のべき数を用いてもドラ
イバの覚醒度を判定することが可能である。以下の説明
では、べき数ｎとして2.5を用いている。図８は、周波
数成分および補正された周波数成分パワーｐ’の関係を
示した図である。平準化された周波数成分パワーの分布
より、全体的な特性を視覚的に容易に把握することがで
きる。同図から、約50分後に低周波領域におけるパワー
が大きく増加していることがわかる。

【００２３】ステップ１０４において、算出部４は、第
１の周波数ｆ1以上で基準周波数ｆth以下の周波数領域
（以下、低周波領域という）における周波数成分パワー
ｐ’を積分することにより図８で示した面積Ａ1を求め
る。そして、ステップ１０５において、基準周波数ｆth
以上で第２の周波数ｆ2以下の周波数領域（以下、高周
波領域という）における周波数成分パワーｐ’を積分す
ることにより面積Ａ2を求める。この基準周波数ｆth
は、覚醒度推定のための評価値を算出する基礎となる値
であるから、適切に設定しておくことが重要である。発
明者等の実験によると、実験データの平均値0.15Hzを基
準周波数ｆthとして用いた場合に好ましい判定結果が得
られることが判明した。

【００２４】なお、低周波領域における面積Ａ1の算出
において、第１の周波数ｆ1（例えば0.03Hz）未満の周
波数領域を考慮しない理由は、その領域のパワーはドラ
イバの覚醒の程度とは直接関係がないからである。カー
ブ路走行時には0.03Hz以下の周波数領域におけるパワー
が増大する傾向にある。したがって、これを無視するこ
とでカーブの影響を排除することができるため、覚醒度
を適切に判定できる。また、高周波領域における面積Ａ
2の算出において、第２の周波数ｆ2（例えば0.3Hz）よ
り大きな周波数領域を考慮しない理由は、面積Ａ2に与
える影響の少ない領域のパワーを排することにより演算
量を減らすためである。0.3Hz以上の領域のパワーは小
さいため、それを無視しても面積Ａ2はあまり変わらな
い。具体的には、第２の周波数ｆ2を、［基準周波数ｆt
h＋（基準周波数ｆth−第１の周波数ｆ1）］より求めて
もよい。このような第１および第２の周波数を設定する
ことにより、演算対象となる周波数領域を適切に設定し
て判定の精度を高めることができる。このようにして求
められた面積Ａ1，Ａ2から、下式にしたがって、評価値
Ｈを求める。

【００２５】

【数２】Ｈ＝Ａ2／Ａ1

【００２６】ステップ１０７において、判断部５は、評
価値Ｈをしきい値Ｈthと比較する。そして、評価値Ｈが
しきい値Ｈth以下の場合は、ドライバの覚醒度が低下し
ていると判断し（ステップ１０８）、しきい値より大き
い場合は、覚醒度が正常であると判断する（ステップ１
０９）。面積Ａ1，Ａ2の比である評価値Ｈは、正常な覚
醒状態では高周波領域の面積Ａ2が大きいため大きな値
を示しているが、低周波領域のパワーｐ’が増大するに
つれて小さくなる。すなわち、評価値Ｈは、ドライバの
覚醒度と大きな相関を有している。そこで、しきい値Ｈ
thを適切に設定しておけば、評価値Ｈからドライバの覚
醒度の低下を検出することができる。発明者等の実験に
よると、走行から約10分経過後における評価値Ｈは1.6
から3.2、約20分後の評価値Ｈは0.8から1.4、そして約5
0分後の評価値Ｈは0.5から0.8であった。この実験結果
にしたがって、評価用のしきい値Ｈthを1.0に設定すれ
ば、50分後における覚醒度の低下を適切に検出すること
ができる。

【００２７】覚醒度が低下していると判断された場合、
警報部６は、ドライバに覚醒を促すための警報処理を実
行する。警報処理は、一例として追突警報を鳴らすこと
が挙げられる。この警報は、覚醒度が低下していると判
断された場合、平常時よりも警報車間距離を長め（タイ
ミングは早め）に設定する。また、警報部６は逸脱警報
を鳴らしてもよい。例えば、車線を踏む瞬間に鳴らすよ
うにしたタイミングを覚醒度の低下時に早く設定する。
さらに、居眠り警報を鳴らしてもよい。例えば覚醒度の
低下時に、ふらつき警報音と共に表示画面上に「ふらつ
き注意」と表示する。これらの警報処理は一例であっ
て、警報部６はどのような警報を行ってもよい。

【００２８】このように本実施例では、平常運転時のサ
ンプルを予め用意することなく、判定時のデータ（その
直前のデータを含めて）に基づいて、ドライバの覚醒度
を判定している。したがって、走行環境の変化に依存す
ることなく覚醒度を適切に判定することができ、従来技
術のような走行環境の変化に起因した誤判定の問題は存
在しない。さらに、車速の影響をあまり受けることな
く、適切な判定を行うことができるという効果もある。

【００２９】なお、上記実施例では、評価値Ｈとして面
積Ａ1，Ａ2の比を用いているが、これらの差を用いても
判定を行ってもよい。また、判定マップに基づいて判定
することも可能である。例えば、面積Ａ1，Ａ2をマトリ
ックス状に配置し、その交点に判定結果を記述したマッ
プを予め用意しておく。そして、判定マップを参照し
て、算出された面積Ａ1，Ａ2に対応する判定結果（ドラ
イバの覚醒度が低下しているか否か）を参照する。な
お、判定用のしきい値Ｈthを用いた判定を行う場合、そ
のしきい値Ｈthを車速に応じて異なる値としてもよい。

【００３０】また、上記の実施例では、基準周波数ｆth
を車速に拘わらず固定値（上記の例では0.15Hz）に設定
している。これに対して、基準周波数ｆthを車速が増大
するのにともない大きな値に設定してもよい。一般に、
車速が増大するほど、単位時間当たりの横変位量が大き
くなり、限られた車線幅の中での横方向へのふらつき周
期は短くなるため、図８に示した周波数成分パワー特性
が全体的に高周波側にシフトする傾向がある。そこで、
このようなシフト特性を考慮して、基準周波数ｆthも車
速に応じてシフトさせれば、高速走行時においてもドラ
イバの覚醒度を精度よく判定することができる。なお、
車速に応じて基準周波数ｆthの値を可変にすることは、
後述する各実施例についても適用することができる。

【００３１】同様のことは、第１の周波数ｆ1および第
２の周波数ｆ2についても該当し、これらの周波数ｆ1，
ｆ2を車速の増大にともない大きな値に設定することが
好ましい。一例として、各周波数ｆ1，ｆth，ｆ2は、下
表に示したように、車速の増大にともない値が非線形的
に大きくなるように設定している。

【００３２】（車速に応じた周波数設定）ｆ1 ｆth ｆ2 〜80km/h 0.0300Hz 0.1500Hz 0.3000Hz 80〜100km/h 0.0359Hz 0.1793Hz 0.3586Hz 100km/h〜 0.0400Hz 0.2000Hz 0.4000Hz

【００３３】さらに、上述した実施例では車両の動作量
を周波数変換し、その周波数成分パワーを直接用いてド
ライバの覚醒度を判断している。しかしながら、本発明
は、評価する領域として周波数ｆを直接用いる場合のみ
ならず、それに補正係数ａを乗じることにより得られた
正規化周波数ｆ'を用いてもよい（下式参照）。

【００３４】

【数３】ｆ’＝ｆ×ａ

【００３５】補正係数ａは車速の増大にともない非線形
的に増加するように設定されており、一例として、80km
/h未満の範囲ではａ＝33.3、80km/h以上100km/h未満の
範囲ではａ＝39.8、100km/h以上の範囲ではａ＝45.8と
している。この場合、上述した第１の周波数ｆ1、基準
周波数ｆth、第２の周波数ｆ2の初期値をそれぞれ0.0
3，0.15，0.30とすると、各車速域における正規化周波
数ｆ'1，ｆ'th，ｆ'2は、初期値に車速毎の補正係数ａ
を乗じることで下表のようになる。

【００３６】

【００３７】このように車速毎に設定された補正係数ａ
を用いて、周波数成分パワーおよび周波数ｆ1，ｆth，
ｆ2を正規化する。そして、この正規化された周波数に
より算出された周波数成分パワーに基づいて評価値Ｈを
算出する。これにより、車速変化に拘わらず評価領域
（周波数領域）を一元的に取り扱うことができる。

【００３８】（第２の実施例）図４は、第２の実施例に
おける覚醒度の推定手順を示したフローチャートであ
る。本実施例では、第１の実施例のように周波数成分パ
ワーを平準化することなく、周波数成分パワーおよび基
準線で囲まれた領域の面積から評価値を算出している。
まず、ステップ２０１およびステップ２０２により、周
波数成分パワーｐが算出された後、ステップ２０３にお
いて、予め設定されている基準線Ｂが導出される。この
基準線Ｂは、例えば下式で表現され、図９において一点
鎖線は基準線Ｂを示している。ここで、べき数ｎは上述
したような理由により、2.0≦ｎ≦3.0の範囲であればよ
く、本実施例ではｎ＝2.5に設定している。

【００３９】

【数４】ｐ＝ｋ・ｆ^-n＋Ｃ（べき数ｎ、定数Ｋ、Ｃ）

【００４０】ステップ２０４では、低周波領域における
周波数成分パワーｐを積分した積分値から低周波領域に
おける基準線Ｂを積分した積分値を引くことにより、面
積Ａ1を求める（図９で斜線で示した領域の面積Ａ1）。
また、高周波領域における周波数成分パワーｐを積分し
た積分値から高周波領域における基準線Ｂを積分した積
分値を引くことにより、面積Ａ2を求める（図９で斜線
で示した領域の面積Ａ2）。そして、上述した数式２よ
り評価値Ｈを求め（ステップ２０６）、第１の実施例に
おけるステップ１０７以降と同様の手順で、ドライバの
覚醒度の低下を検出する（ステップ２０７から２０８
（または２０９））。

【００４１】本実施例における面積Ａ1，Ａ2は、変位量
に関する周波数成分パワーｐにのみ依存して変化し、基
準線Ｂ（変位量に依存しない）には依存していない。し
たがって、面積Ａ1，Ａ2の比である評価値Ｈは、高周波
領域のパワーｐが大きいほど増加し、低周波領域のパワ
ーｐが大きいほど減少する。このような周波数成分パワ
ーｐとの相関より、評価値Ｈからドライバの覚醒度の低
下を検出することができる。

【００４２】本実施例では、第１の実施例と同様に、平
常運転時のサンプルを用意することなく、判定時のデー
タ（その直前のデータも含めて）に基づきドライバの覚
醒度を判定しているため、走行環境の変化に依存するこ
となく覚醒度を適切に判定することができる。

【００４３】本実施例の面積の算出方法は、第１の実施
例のように周波数成分パワーｐを平準化した上で面積を
算出する方法と本質的には相違しない。本実施例におい
て、周波数成分パワーｐおよび基準線Ｂ（数式３）の双
方にｆ^2.5を掛けた場合、周波数成分パワーｐは第１の
実施例における補正された周波数成分パワーｐ’に対応
し、基準線Ｂはｆ^-nが相殺されて横線と平行線になる
（第１の実施例の図８の横軸に対応）。このことからわ
かるように、第１の実施例における平準化は、周波数成
分パワーの本来的な変化を相殺することで横変位量に基
づく周波数成分パワーのピークを顕在化させる処理であ
るということができる。

【００４４】なお、実施例のように基準線Ｂを用いるこ
となく、単純に、低周波領域および高周波領域における
周波数成分パワーｐの積分値（面積）を求め、その比を
評価値Ｈとしてもよい。この場合、周波数の増加に伴な
いパワーｐは減少するというパワー特性から車両の横変
位に拘わらず、低周波領域の面積は高周波領域の面積よ
りも必然的に大きくなる。したがって、このような特性
を見越した上で、評価用しきい値Ｈthを大きく設定して
おけば、ドライバの覚醒度を適切に判定できるであろ
う。重要なことは、第１の実施例のような平準化処理を
施すことや、第２の実施例のように基準線Ｂを適用する
ことではなく、低周波領域および高周波領域における周
波数成分パワーの積分値に基づいて、覚醒度を判断する
評価値Ｈを算出することである。平準化処理や基準値を
用いる理由は、パワー特性を取り除いた評価値Ｈを算出
するために過ぎない点に留意されたい。発明の本質に鑑
みれば、評価値Ｈの算出においてパワー特性を考慮する
ことおよび評価用のしきい値Ｈthの設定においてパワー
特性を考慮することの間には本質的な差異はない。

【００４５】（第３の実施例）図５は、第３の実施例に
おける覚醒度の推定手順を示したフローチャートであ
る。第１および第２の実施例は、周波数成分パワーｐの
積分値に基づいて覚醒度を判定しているのに対して、本
実施例は、周波数成分パワーｐのピークに基づいて判定
するものである。まず、ステップ３０１およびステップ
３０２により、周波数成分パワーｐが算出された後、ス
テップ３０３において、低周波領域において、しきい値
Ｐth以上の周波数成分パワーｐがあるか否かが判断され
る。図１０は、第３の実施例における評価値の算出を説
明するための図である。

【００４６】上述したように、ドライバの覚醒度が低下
するほど、低周波領域における周波数成分パワーが増大
する傾向にある。そこで、図１０に示したように、判定
用のパワーしきい値ｐthを予め設定しておき、低周波領
域においてパワーｐのピークがしきい値ｐthを以上にな
ったならば、覚醒度が低下しているものと判断し、設定
されている警報処理を行う（ステップ３０４）。一方、
パワーｐのピークがしきい値ｐth未満であれば、覚醒度
が正常であると判断する（ステップ３０５）。

【００４７】本実施例によれば、判定時のデータのみに
基づきドライバの覚醒度を判定でき、比較的少ない演算
量で判定を行うことができる。

【００４８】なお、上述したように、周波数の増加に伴
ない周波数成分パワーｐが減少していくという特性よ
り、低周波領域中における低周波数成分のパワーｐは、
比較的少ないピーク量でしきい値ｐthを超えてしまう反
面、高周波数成分のパワーｐは、比較的大きなピーク量
でもしきい値ｐthを超えないという欠点がある。これを
解決するために、本実施例はさらに以下のように変形し
てもよい。

【００４９】（１）平準化第１の実施例で示した平準化処理と同様の手順で、補正
された周波数成分パワーｐ’を算出する。このパワー
ｐ’はパワー特性が取り除かれているので（図８参
照）、このパワーｐ’のピークをしきい値ｐ’thと比較
すれば、覚醒度の判定をより正確に行うことが可能とな
る。

【００５０】（２）複数のしきい値の設定低周波領域を複数の領域にさらに分割して、領域ごとに
しきい値ｐthを設定しておく。この際、低い周波数を有
する領域のしきい値ｐth1の方を、高い周波数を有する
領域のしきい値ｐth2より大きく設定しておく。これに
より、低周波領域の全域に渡って同一しきい値ｐthを適
用する場合よりも、覚醒度の判定精度を向上させること
ができる。

【００５１】（第４の実施例）上記の第１から第３まで
の各実施例において、ドライバの覚醒度の推定判定（図
２、図４および図５のフローチャートに示した手順）
は、ドライバの覚醒度を判断すべき走行状況時（主とし
て高速道路走行時を想定）のみ行うようにしてもよい。
具体的には、例えば以下の条件の少なくとも一つに合致
した場合、「ドライバの覚醒度を判断すべき走行状況」
にあると判断される。

【００５２】（１）所定の車速以上になった場合車速が変化していても、車速センサ等により検出された
車速が予め設定された車速（例えば80km/h）以上になっ
た場合、覚醒度判定を実行する。（２）クルーズコントロールがセットされた場合クルーズコントロールがセットされた状態ではドライバ
の覚醒度が低下しやすい傾向にあるため、クルーズコン
トロールがセットされた時点以降、覚醒度判定を実行す
る。（３）エンジン回転数が所定回転数以上に維持されてい
る場合エンジン回転数センサにより検出されたエンジン回転数
が1000rpm以下になっても、その状態が５秒以上持続し
ない場合に、覚醒度判定を実行する。（４）走行路が「特定道路］の条件に合致する場合ここで、「特定道路」とは以下のような道路をいう。（4-1）一定道路長さ（例えば１km）以上で、かつ道路
幅がほぼ一定であること（4-2）車速が一定速以上で、かつ一定走行時間以上そ
の速度状態が維持された場合（4-3）ナビゲーションからの情報に基づき所定の条件
を具備した場合

【００５３】この場合、ドライバの覚醒時における評価
値Ｈの値やその推移に関して個人差がある点に鑑み、ド
ライバ毎に評価用しきい値Ｈthを個別に設定することが
好ましい。この評価用のしきい値Ｈthは、ドライバが覚
醒していると想定される「サンプル期間」内における車
両の動作量に基づいて設定される。「サンプル期間」
は、上述した「ドライバの覚醒度を判断すべき走行状
況」になった時点を基準として５分から10分までの期間
とする。サンプリングの開始時点を５分とした理由は、
それ以前では走行状況（典型的には高速道路走行）にド
ライバが適応していない可能性があるので、それに慣れ
るための期間が必要だからである。また、サンプリング
の終了時点は、必要なサンプル数を確保できるほど長
く、かつ覚醒度の低下が生じにくいほど短い時間として
は、10分程度が妥当であるからである。

【００５４】この「サンプル期間」において、過去Ｘ秒
間（一例として50秒から80秒程度）の変位量データ毎に
評価値Ｈ（サンプル）を算出する。そして、サンプル期
間内において算出された複数の評価値Ｈの平均値を「初
期評価値Ｈini」とする。評価用のしきい値Ｈthは、初
期評価値Ｈiniの６割（一例）として設定することがで
きる。例えば、サンプル期間当初から車両がふらつき気
味である場合、初期評価値Ｈiniの値は小さくなる。し
たがって、そのドライバに関する評価用のしきい値Ｈth
は小さな値に設定されるため、覚醒度の判定基準も一般
的なドライバよりも緩和される。逆に、その期間におけ
る車両のふらつきが一般のドライバよりも小さい場合、
評価用のしきい値Ｈthは大きな値に設定される。

【００５５】このように、運転特性の個人差を考慮して
ドライバ毎に個別に評価用のしきい値Ｈthを設定すれ
ば、ドライバの覚醒度を一層精度よく推定することが可
能となる。なお、しきい値Ｈthの算出は、サンプル期間
内における車速が継続して所定速度（例えば80km/h）以
上である場合のみ行うことが好ましい。自車両が先行車
に追いついたケース等では車速が所定速度以下になる場
合があるが、このような走行状況では特徴的なふらつき
が生じなることが考えられる。そこで、この場合は、算
出されたサンプルをキャンセルする。そして、サンプル
の算出を再度最初から行うか、或いは、予め設定された
値を用いるようにする。

【００５６】

【発明の効果】このように本発明では、車両の動作量に
関する周波数成分パワーを用い、判定時における高周波
数成分と低周波数成分とを比較することによって覚醒度
を推定している。したがって、走行環境や車速が変わっ
た場合においても比較的正確にドライバの覚醒度を判定
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】覚醒度推定装置の構成を示したブロック図

【図２】第１の実施例における覚醒度の推定手順を示し
たフローチャート

【図３】第１の実施例のアルゴリズムを説明するための
図

【図４】第２の実施例における覚醒度の推定手順を示し
たフローチャート

【図５】第３の実施例における覚醒度の推定手順を示し
たフローチャート

【図６】運転開始からの経過時間および横変位量の変化
との関係を示した図

【図７】各周波数成分パワーを示した図

【図８】第１の実施例における評価値の算出を説明する
ための図

【図９】第２の実施例における評価値の算出を説明する
ための図

【図１０】第３の実施例における評価値の算出を説明す
るための図

【符号の説明】

１横変位検出部、２画像情報処理
部、３ＦＦＴ信号処理部、４評価値算出
部、５判断部、６警報部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車両の動作量を連続して検出する検出手段
と、前記動作量を周波数変換することにより、各周波数成分
パワーを求めるパワー算出手段と、基準周波数を基準に周波数領域を低周波領域と高周波領
域とに分けて、前記低周波領域における前記周波数成分
パワーの第１の積分値を求め、前記高周波領域における
前記周波数成分パワーの第２の積分値を求め、かつ、前
記第１の積分値および前記第２の積分値を用いて評価値
を算出する評価値算出手段と、算出された前記評価値に基づいて、ドライバの覚醒度を
判断する判断手段とを有することを特徴とする車両用の
覚醒度推定装置。
【請求項２】前記周波数成分パワーは、平準化された周
波数成分パワーであることを特徴とする請求項１に記載
された車両用の覚醒度推定装置。
【請求項３】前記平準化された周波数成分パワーは、前
記周波数成分パワーに各周波数のべき数ｎを乗した値
を、前記周波数成分パワーに掛けた値であることを特徴
とする請求項２に記載された車両用の覚醒度推定装置。
【請求項４】前記べき数ｎは、2.0以上で3.0以下の値で
あることを特徴とする請求項３に記載された車両用の覚
醒度推定装置。
【請求項５】前記評価値算出手段は、前記低周波領域に
おける基準線の第３の積分値を求め、前記高周波領域に
おける前記基準線の第４の積分値を求め、前記第１の積分値および前記第３の積分値の差と、前記
第２の積分値および前記第４の積分値との差から評価値
を算出し、前記基準線は、周波数成分パワーの特性に基づく変化を
打ち消すように設定されていることを特徴とする請求項
１に記載された車両用の覚醒度推定装置。
【請求項６】車両の動作量を連続して検出する検出手段
と、前記動作量を周波数変換することにより、各周波数成分
パワーを求めるパワー算出手段と、基準周波数以下の低周波領域において、前記周波数成分
パワーがしきい値以上になった場合に、ドライバの覚醒
度が低下したと判断する判断手段とを有することを特徴
とする車両用の覚醒度推定装置。
【請求項７】前記低周波領域は、前記基準周波数以下の
領域であって、カーブ走路の走行時に生じる極低周波数
を除いた第１の周波数以上の領域であることを特徴とす
る請求項１または６に記載された車両用の覚醒度推定装
置。
【請求項８】前記低周波領域は、前記基準周波数以下の
領域であって、カーブ走路の走行時に生じる極低周波数
を除いた第１の周波数以上の領域であり、かつ、前記高周波領域は、前記基準周波数以上で第２の周波数
以下の領域であり、前記第２の周波数は、前記基準周波
数と前記第１の周波数との差を前記基準周波数に加えた
周波数であることを特徴とする請求項１に記載された車
両用の覚醒度推定装置。
【請求項９】前記基準周波数は、車速が増加するのにと
もない大きな値に設定されることを特徴とする請求項１
から８のいずれかに記載された車両用の覚醒度推定装
置。
【請求項１０】前記評価値は、前記第１の積分値と前記
第２の積分値との比であることを特徴とする請求項１に
記載された車両用の覚醒度推定装置。
【請求項１１】前記判断手段は、前記評価値と評価用の
しきい値とを比較することによりドライバの覚醒度を判
断することを特徴とする請求項１に記載された車両用の
覚醒度推定装置。
【請求項１２】前記評価用のしきい値は、車速に応じて
異なる値を用いることを特徴とする請求項１１に記載さ
れた車両用の覚醒度推定装置。
【請求項１３】前記評価用のしきい値は、初期評価値に
応じて設定され、前記初期評価値は、ドライバの覚醒度を判断すべき走行
状況になった時点から一定時間が経過した時点を基準と
した所定のサンプル期間内における前記動作量に基づい
て算出されることを特徴とする請求項１２に記載された
車両用の覚醒度推定装置。
【請求項１４】車両の動作量を連続して検出するステッ
プと、前記動作量を周波数変換することにより、各周波数成分
パワーを求めるステップと、基準周波数以下の低周波領域における前記周波数成分パ
ワーの第１の積分値を求めるステップと、前記基準周波数以上の高周波領域における前記周波数成
分パワーの第２の積分値を求めるステップと、前記第１の積分値および前記第２の積分値を用いて評価
値を算出するステップと、算出された前記評価値に基づいて、ドライバの覚醒度を
判断するステップとを有することを特徴とする覚醒度推
定方法。