JP2000203302A

JP2000203302A - 車両の危険運転判定装置

Info

Publication number: JP2000203302A
Application number: JP11004484A
Authority: JP
Inventors: Nobuo Daimon; 伸雄大門; Shigeru Takinami; 茂滝波
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 1999-01-11
Filing date: 1999-01-11
Publication date: 2000-07-25

Abstract

(57)【要約】【課題】車両の走行安定度を判定する車両の危険運転判
定装置において、轍等の走行環境の影響を排除して誤報
を低減する。【解決手段】車両の挙動を検出して所定の周波数範囲の
信号成分を取り出し、かつ該周波数範囲を複数の部分周
波数範囲に分割した後、２つ以上の該部分周波数範囲
で、該信号成分を基に算出された走行安定度が閾値以下
になった場合に走行安定度の低下状態と判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は車両の危険運転判定
装置に関し、特に車両の走行安定度が低下した時に危険
運転と判定する装置に関するものである。近年、社会的
に安全意識が高まり、交通事故を未然に防ぐ安全装置が
望まれるようになって来ており、居眠りや疲労、よそ見
等の危険運転は、重大事故の主要因の一つである。これ
らの危険運転を検知できれば、事故発生を未然に防ぐこ
とができるので、多くの研究機関や自動車会社ではこれ
らの危険運転判定装置の研究に取り組んでいる。

【０００２】

【従来の技術】従来の危険運転判定装置としては、車両
の走行安定度が低下した状態を判定することで運転者の
危険状態を間接的に推定するものが知られている。その
一例として、本発明者らによる特開平１０−１００７３
４号公報又は特願平１０−１１４２７号に示す如く、車
両が左右にフラフラすること無く、如何に安定して走行
しているか（以後、蛇行度合いと呼ぶ）を判定する走行
安定度低下判定手段が用いられる。

【０００３】このような走行安定度低下判定手段を備え
た車両の危険運転判定装置では、車両の蛇行度合いを求
め、これを正常時に期待される蛇行度合いの基準値と比
較することで走行安定度が高いか低いかを判断してい
る。すなわち、蛇行度合いが大きい時を走行安定度の低
い状態、逆に蛇行度合いが小さい時を走行安定度の高い
状態と判定している。

【０００４】蛇行度合いは、（１）車両のヨー方向の角
速度の変化、横加速度の変化又はステアリングホイール
の回転角の変化、あるいは（２）車両の走行軌跡から蛇
行の偏差量そのものにより求めることができる。このよ
うな車両の危険運転判定装置の作動原理を、ヨー方向角
速度検出手段の場合を例として以下に説明する。

【０００５】図６に示すヨー方向角速度検出手段１０で
検出された信号成分の一例が図７（１）に示されてい
る。この検出信号には、蛇行度合いを表す情報以外にも
カーブ路走行中か直線路走行中かの情報が含まれてい
る。また、路面の凹凸等による振動の情報も含まれてい
る。

【０００６】したがって、先ず周波数フィルタ等を用い
て、該検出手段１０から比較的低い周波数帯に存在する
カーブ路成分や比較的高い周波数帯に存在する振動成分
を除外する必要がある。このように必要な周波数成分の
みを走行安定度低下判定手段２０中で抽出した信号が同
図（２）に示されている。

【０００７】その上で、走行安定度低下判定手段２０
は、さらに、検出手段による検出信号の瞬間的な振幅
（危険運転時は振幅大）や、変化の頻度（単位時間内の
変曲点の数；危険運転時は頻度小）、あるいは所定の単
位時間内での標準偏差（危険運転時は大）、あるいは絶
対値の積分値（同図の黒色で塗り潰した部分の面積）等
で蛇行度合いを求める。

【０００８】そして、走行安定度低下判定手段は、該蛇
行度合いを、予め設定した閾値と比較することで、車両
の走行安定度の低下を判定する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の走行安定度低下判定手段を、車両の危険運転
判定装置としてそのまま実際の車両に装着すると、車両
の走行安定度低下状態と運転者の危険状態とが必ずしも
一対一で対応していない場面が発生する。

【００１０】すなわち、運転者の状態が正常であるにも
関わらず、道路条件によっては、車両の蛇行度合いが増
大し、警報（誤報）が出てしまうケースがあることであ
る。これは、車両の蛇行度合いが運転者の状態だけでな
く、走行環境にも大きく影響を受ける指標であるからで
ある。

【００１１】誤報の回数が多くなり過ぎると装置に対す
る信頼感が著しく低下し、肝心の場面で警報の意味を持
たなくなる恐れがある。したがって、誤報の回数削減
は、危険運転判定装置の精度向上のために必要不可欠で
ある。ここで、走行環境による誤報の原因の１つに轍走
行時の誤報がある。

【００１２】轍走行時の誤報を図８を用いて説明する。
同図は、図６に示すヨー方向角速度検出手段１０で検出
された信号成分の周波数軸上での変化を示したものであ
る。図８における太線は、運転者の状態が正常である場
合における信号成分のパワースペクトルの変化を示して
いる。

【００１３】同図（１）の破線で示されるように、運転
者が居眠り状態に陥った場合には0.1〜1Hzの周波数範囲
全体に渡ってパワースペクトルの増大が見られる。とこ
ろが、誤報の原因の１つである轍走行時には、同図
（２）〜（４）の破線の如く、同じく0.1〜1Hzの周波数
範囲内ではあるが、一部にのみパワースペクトルの急激
な増大が見られる。

【００１４】このように、居眠り状態及び轍走行時のい
ずれにおいても0.1〜1Hzの周波数範囲内でパワースペク
トルの増大が起こるため、同様の閾値（この場合は振
幅）を用いた場合、従来の方法では両者を区別すること
ができず、本来ならば警報を発する必要のない轍走行時
にも警報を発してしまうことがあった。

【００１５】轍による誤報を減らす方法として、学習に
よって轍走行時に増加する周波数範囲を除外する方法が
考えられる。しかしながら、轍の影響が出る周波数範囲
は0.1〜1Hzの範囲内の一定範囲とは限らないため、特定
するのが困難であった。したがって、本発明は上記の問
題点に鑑み、車両の走行安定度を判定する車両の危険運
転判定装置において、轍等の走行環境の影響を排除して
誤報を低減することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】〔１〕上記の目的を達成
するため、本発明に係る車両の危険運転判定装置は、車
両の挙動を示す信号成分を検出する車両挙動検出手段
と、該信号成分の所定の周波数範囲を複数の部分周波数
範囲に分割し、２つ以上の該部分周波数範囲において、
該信号成分を基に算出された走行安定度が閾値以下にな
った場合に走行安定度の低下状態と判定する走行安定度
低下判定手段と、で構成されたことを特徴としている。

【００１７】上記の本発明の原理を図1を参照して以下
に説明する。なお、上記の「走行安定度」は同図におい
てパワースペクトルで示されており、「走行安定度が閾
値以下」とは「パワースペクトルが閾値以上」を示し、
逆の関係になっている。まず、上記の走行安定度低下判
定手段は、同図（１）に示す所定の周波数範囲Ａを同図
（４）の部分周波数範囲a1，a2，及びa3のように複数に
分割し、２つ以上の部分周波数範囲で、算出されたパワ
ースペクトルが閾値D(a1)，D(a2)，またはD(a3)（この
場合は振幅）以上になった場合に走行安定度の低下状態
と判定する。

【００１８】上述の如く、従来より同図（１）のような
居眠り状態の判定は閾値D(A)により可能であった。しか
しながら、同図（２）及び（３）の各波形〜で示さ
れるように轍の影響がある場合（いずれか1つの波形し
か生じていない）、従来では、いずれも周波数範囲Ａに
おけるパワースペクトルが閾値D(A)以上になると、誤報
を発していた。

【００１９】本発明によれば、同図（４）の居眠り状態
（同図（１）と同じ）の例では、全ての部分周波数範囲
a1，a2，又はa3においてそれぞれパワースペクトルが閾
値D(a1)，D(a2)，またはD(a3)以上になっているとする
と、２つ以上の部分周波数範囲でパワースペクトルが閾
値以上になっている。したがって、走行安定度の低下状
態と判定され、警報を発することができる。

【００２０】また、同図（５）の各波形〜で示され
るような轍の影響がある場合、２つ以上の部分周波数範
囲でパワースペクトルが閾値D(a1)，D(a2)，またはD(a
3)以上になることはないとすると、誤って警報を発する
ことはない。また、同図（６）の各波形またはで示
されるような別の形で轍の影響がある場合、警報を発す
る条件を３つ以上の部分周波数範囲（この例では全ての
部分周波数範囲）でパワースペクトルが閾値D(a1)，D(a
2)，及びD(a3)以上になることに設定しておけば、同図
（４）の場合は警報が発せられるが、同図（６）の場合
誤って警報を発することはない。このようにして、轍の
状態に関らず正確な警報が可能となる。

【００２１】〔２〕また、本発明に係る車両の危険運転
判定装置は、上記本発明〔１〕において、該走行安定度
低下判定手段は、隣接した２つの該部分周波数範囲に渡
って所定の信号成分が存在する場合、該部分周波数範囲
の一方のみに該信号成分が属すると判定する手段をさら
に含むことができる。

【００２２】すなわち、図１（６）の各波形または
がある場合、波形の場合は部分周波数範囲a1及びa2、
波形の場合は部分周波数範囲a2及びa3という隣接した
２つの部分周波数範囲に渡って信号成分の増大がある。
例えば、轍特有の信号成分の増大傾向（狭い周波数範囲
でのみ信号成分が増大する場合など）を確認できると
き、一方の部分周波数範囲のみに該信号成分が属すると
判定する。

【００２３】このように判定することで、同図の各波形
またはのような轍の影響があった場合においても、
パワースペクトルは、例えば、波形の場合は部分周波
数範囲a2においてのみ閾値D(a2)以上になり、波形の
場合は部分周波数範囲a3においてのみ閾値D(a3)以上に
なる。したがって、上記の如く２つ以上の部分周波数範
囲で走行安定度が閾値以下になるという条件でも正しく
轍の影響を排除することが可能となる。

【００２４】〔３〕また、本発明に係る車両の危険運転
判定装置は、上記本発明〔１〕において述べたように、
該走行安定度低下判定手段が、該部分周波数範囲毎に異
なる閾値を有することができる。〔４〕また、本発明に係る車両の危険運転判定装置は、
上記本発明〔１〕において、該部分周波数範囲を不均一
にしてもよい。

【００２５】すなわち、図１（４）〜（６）の如く所定
の周波数範囲Ａを均等な部分周波数a1〜a3に分割する代
わりに、図２の部分周波数a1及びa2の如く、不均一な部
分周波数に分割してもよい同様の結果が得られる。〔５〕また、本発明に係る車両の危険運転判定装置は、
上記本発明〔１〕において、該部分周波数範囲が、重複
した範囲を有していてもよい。

【００２６】すなわち、図２の部分周波数a2及びa3の如
く、重複範囲があってもよい。〔６〕また、本発明に係る車両の危険運転判定装置は、
上記本発明〔１〕において、該所定の周波数範囲が0.1H
z以上1.0Hz以下とすることができる。すなわち、これ
は、居眠り運転等の危険運転の影響が最も現れる周波数
範囲であり、カーブ等の道路形状の影響の現れる比較的
低い周波数成分、運転者の通常の操舵により発生する比
較的中程度の周波数成分、及び路面の凸凹等による比較
的高い周波数成分を除いた範囲である。

【００２７】〔７〕また、本発明に係る車両の危険運転
判定装置は、上記本発明〔１〕において、該車両挙動検
出手段が、車両のヨー方向検出手段、横加速度検出手
段、及びステアリングホイールの回転角検出手段のいず
れかであればよい。〔８〕また、本発明に係る車両の危険運転判定装置は、
上記本発明〔１〕において、該車両挙動検出手段を車両
の走行軌跡測定手段とすることができる。

【００２８】

〔９〕なお、上記本発明〔８〕において、
該走行軌跡測定手段が、画像信号入力手段、磁気信号入
力手段、及び電波信号入力手段のいずれかの入力手段
と、該入力手段で検出された信号から車両の走行軌跡を
求める信号処理手段とによって構成することができる。

【００２９】〔１０〕また、本発明に係る車両の危険運
転判定装置は、上記本発明〔１〕において、該走行安定
度は、該信号成分の瞬間的な振幅、変化の頻度、所定の
単位時間内での標準偏差、及び絶対値の積分値のいずれ
かの値で示すことができる。

【００３０】

【発明の実施の形態】図３は本発明に係る車両の危険運
転判定装置における車両挙動検出手段がヨー方向角速度
検出手段１０である場合の実施例を示したブロック図で
ある。また、走行安定度低下判定手段２０は、ヨー方向
角速度検出手段１０に接続され周波数成分の信号に変換
すると共に所定の周波数のみの信号を取り出す入力回路
２１と、この入力回路２１に接続されＲＯＭ２３，ＲＡ
Ｍ２４，及びカウンタ２５と協動して演算処理を行うＣ
ＰＵ２２と、ＣＰＵ２２に接続され外部の警報器３０に
接続された出力回路２６とで構成されている。

【００３１】また、図4は、図３に示した走行安定度低
下判定手段２０による演算処理フローの実施例を示した
ものである。この演算処理フローはＲＯＭ２３に格納さ
れたプログラムにより実行される。以下、図３及び４を
参照して、この実施例の動作を説明する。

【００３２】まず、ＣＰＵ２２は該プログラムに従い、
カウンタ２５のカウント値CNTを“０”にクリアする
（ステップＳ１）。続いて入力回路２１を介してヨー方
向角速度検出手段１０の検出信号を読み込む（ステップ
Ｓ２）。次に、所定の周波数範囲の信号成分のみを得る
ために、微少時間における変化（偏差）を求める。

【００３３】本実施例で用いるのは、ヨー方向角速度信
号の偏差（以後、ヨーレートの偏差と呼ぶ）であり、こ
れは、先に説明した通り、図７（２）に示した如く検出
信号（同図（１））からカーブ路成分と振動成分を入力
回路で除外することにより得られる。

【００３４】なお、入力回路２１は、従来は1つのフィ
ルタ（Ａ／Ｄ変換を伴ったデジタルフィルタ）で賄って
いた周波数範囲を、特性の異なる複数のフィルタで分担
しており、ここでは説明のためにフィルタ数を「３」と
する。これらのフィルタは、プログラムによりデジタル
フィルタ処理してもよい。すなわち、周波数範囲は図１
（４）に示す如くa1〜a3の３つの部分周波数範囲に分割
される。

【００３５】ＣＰＵ２２は、上記のヨーレートの偏差信
号から、a1〜a3のそれぞれの部分周波数範囲における車
両の蛇行度合いd(a1),d(a2)，及びd(a3)（図１に示すパ
ワースペクトル）を算出する（ステップＳ３）。先に述
べた通り、蛇行度合いｄは、ヨーレートの偏差信号の瞬
間的な振幅、変化の頻度、所定の単位時間内での標準偏
差、あるいは絶対値の積分値等で表すことができる。

【００３６】部分周波数範囲a1において算出した蛇行度
合いd(a1)を危険判定用の閾値D(a1)（図１参照）と比較
する（ステップＳ４）。運転者が正常な時は、車両の蛇
行度合いは小さく、居眠りや疲労運転では車両の蛇行度
合いが大きくなることから、蛇行度合いd(a1)が閾値D(a
1)を超えているときは、カウント値CNTを“1"だけイン
クリメントさせる（ステップＳ５）。

【００３７】同様に部分周波数範囲a2については、蛇行
度合いd(a2)と閾値D(a2)とを比較し、また部分周波数範
囲a3については、蛇行度合いd(a3)と閾値D(a3)とを比較
し、それぞれ蛇行度合いが閾値を超えているときはカウ
ント値CNTを“1"だけインクリメントさせる（ステップ
Ｓ６〜９）。

【００３８】ステップ９で得られたカウント値CNTによ
り、いくつの部分周波数範囲において蛇行度合いが閾値
を超えているかが分かる。図１（５）の例では、轍の影
響から波形〜のいずれか１つしか発生し得ないので
その閾値を越えたとしてもカウント値CNTは１以上にな
らない。

【００３９】ステップＳ１０では、カウント値CNTと２
以上の所定値、例えば“２"とを比較する。カウント値C
NT≧２の場合は走行安定度が低下していると判定し、警
報器３０をＯＮにする（ステップＳ１１）。また、カウ
ント値CNT＜２の場合（図１（４）参照）は走行安定度
は低下していないと判定し、警報器３０をＯＦＦにする
（ステップＳ１２）。

【００４０】なお、上記の実施例において、「閾値」と
してパワースペクトルの振幅を取り扱ったが、これに限
らず、変化の頻度、所定の単位時間内での標準偏差、及
び絶対値の積分値のいずれかの値を用いてもよい。また
本発明に係る車両の危険運転判定装置においては、車両
挙動検出手段として図３の如くヨー方向角度検出手段１
０を使用する代わりに横加速度検出手段またはステアリ
ングホイールの回転角検出手段を用いてもよい。この場
合、ヨーレートの代わりに車両の横加速度またはステア
リングホイールの回転角の微少時間的変化を用いて上記
と同様の処理を行えばよい。

【００４１】また、また本発明においては、車両挙動検
出手段として図５に示す如く車両の走行軌跡測定手段４
０を用いてもよく、該走行軌跡測定手段４０は、画像信
号入力手段、磁気信号入力手段、及び電波信号入力手段
のいずれかの信号入力手段５０と、該信号入力手段５０
で検出された信号から車両の走行軌跡を求める信号処理
手段６０とによって構成することができる。

【００４２】信号入力手段５０が画像信号入力手段であ
る場合、該信号入力手段５０は、車両が走行する道路上
の車線を含む画像を取込む。該取込んだ画像を信号処理
手段６０で処理し、車線の位置を特定する。次に、車両
と車線との相対位置を求めれば、車両の走行軌跡を求め
ることができる。

【００４３】また、信号入力手段５０が磁気信号入力手
段である場合は、予め道路に連続して設置された磁気コ
イル等の信号を該信号入力手段５０が検知し、信号処理
手段６０で車両と磁気コイルとの相対位置を連続的に求
めることによって車両の走行軌跡を求めることができ
る。

【００４４】また、信号入力手段５０が電波信号入力手
段である場合は、ＧＰＳの衛星の信号を該信号入力手段
５０が検知し、ナビゲーションシステムで周知の如く位
置検出するのと同様に、車両の位置を検出する。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る車両の
危険運転判定装置によれば、車両の挙動を検出して所定
の周波数範囲の信号成分を取り出し、かつ該周波数範囲
を複数の部分周波数範囲に分割した後、２つ以上の該部
分周波数範囲で、該信号成分を基に算出された走行安定
度が閾値以下になった場合に走行安定度の低下状態と判
定するように構成したので、轍等の走行環境に起因する
誤報を低減することが可能となり、以て危険運転の判定
精度を高めることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る車両の危険運転判定装置の危険運
転判定原理（その１）を従来例と比較して示したグラフ
図である。

【図２】本発明に係る車両の危険運転判定装置の危険運
転判定原理（その２）を示したグラフ図である。

【図３】本発明に係る車両の危険運転判定装置の第１の
実施例を示したブロック図である。

【図４】本発明に係る車両の危険運転判定装置における
演算処理の実施例を示したフローチャート図である。

【図５】本発明に係る車両の危険運転判定装置の第２の
実施例を示したブロック図である。

【図６】従来例による車両の危険運転判定装置の原理を
示したブロック図である。

【図７】本発明及び従来例に係る車両の危険運転判定装
置における一検出手段によって検出された信号例を示し
た波形図である。

【図８】一般的な居眠り運転時及び轍走行時の波形を示
した波形図である。

【符号の簡単な説明】

Ａ周波数範囲 a1，a2，a3 部分周波数範囲，，轍による波形１０ヨー方向角速度検出手段２０走行安
定度低下判定手段２１入力回路２２ＣＰＵ２３ＲＯＭ２４ＲＡＭ２５カウンタ２６出力回
路３０警報器４０走行軌
跡測定手段５０信号入力手段（画像信号入力手段／磁気信号入力
手段／電波信号入力手段）６０信号処理手段図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3D037 FA10 FA23 FA26 FB09 5C086 AA23 BA22 CA21 CA22 DA01 DA08 5H180 AA01 CC04 CC12 CC17 CC24 CC27 FF05 LL01 LL06 LL20

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車両の挙動を示す信号成分を検出する車両
挙動検出手段と、該信号成分の所定の周波数範囲を複数の部分周波数範囲
に分割し、２つ以上の該部分周波数範囲において該信号
成分を基に算出された走行安定度が閾値以下になった場
合に走行安定度の低下状態と判定する走行安定度低下判
定手段と、で構成されたことを特徴とした車両の危険運転判定装
置。
【請求項２】請求項１において、該走行安定度低下判定手段は、隣接した２つの該部分周
波数範囲に渡って所定の信号成分が存在する場合、該部
分周波数範囲の一方のみに該信号成分が属すると判定す
る手段をさらに含むことを特徴とした車両の危険運転判
定装置。
【請求項３】請求項１において、該走行安定度低下判定手段が、該部分周波数範囲毎に異
なる閾値を有することを特徴とした車両の危険運転判定
装置。
【請求項４】請求項１において、該部分周波数範囲が不均一であることを特徴とした車両
の危険運転判定装置。
【請求項５】請求項１において、該部分周波数範囲が、重複した範囲を有することを特徴
とした車両の危険運転判定装置。
【請求項６】請求項１において、該周波数範囲が0.1Hz以上1.0Hz以下であることを特徴と
した車両の危険運転判定装置。
【請求項７】請求項１において、該車両挙動検出手段が、車両のヨー方向検出手段、横加
速度検出手段、及びステアリングホイールの回転角検出
手段のいずれかであることを特徴とした車両の危険運転
判定装置。
【請求項８】請求項１において、該車両挙動検出手段が車両の走行軌跡測定手段であるこ
とを特徴とした車両の危険運転判定装置。
【請求項９】請求項８において、該走行軌跡測定手段が、画像信号入力手段、磁気信号入
力手段、及び電波信号入力手段のいずれかの信号入力手
段と、該信号入力手段で検出された信号から車両の走行
軌跡を求める信号処理手段とによって構成されることを
特徴とした車両の危険運転判定装置。
【請求項１０】請求項１において、該走行安定度が、該信号成分の瞬間的な振幅、変化の頻
度、所定の単位時間内での標準偏差、及び絶対値の積分
値のいずれかの値で示されることを特徴とした車両の危
険運転判定装置。