JP2006341806A - 適正運転診断システム - Google Patents

Abstract

【課題】車両に進行方向の加速度を検出する加速度センサを設置し、発進や停止の際に適正な運転がなされているかを診断し、急発進や急停車などの運転者の癖に依存する不適切な運転の矯正を行う適正運転診断システムを提供する。
【解決手段】本発明は、加速度データの一次微分値を算出し、当該一次微分値の絶対値が第１の所定値Ａを超える場合には緊急停止或いは追突がなされたものと診断し、当該一次微分値の正負を判断し、一次微分値が正の場合には発進状態にあるものとして加速度データが第１の適正運転領域内にあるか否かを判断し、第１の適正運転領域内にない場合には運転が不適正であるものと診断し、一方、一次微分値が負の場合には停止状態にあるものとして加速度データが第２の適正運転領域内にあるか否かを判断し、第２の適正運転領域内にない場合には運転が不適正であるものと診断する適正運転診断部１５３を備えたセンタ装置１と、を具備することを特徴とする適正運転診断システムである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、加速度センサの出力に基づいて車両の運転状況を診断し、適正運転に導くための支援を行う適正運転診断システムに関する。

従来、加速度センサを用いた異常運転検出方法及び装置については種々の提案がなされている。例えば特許文献１では、車両に進行方向とは直角の横方向の加速度を計測する加速度センサを設置し、横方向加速度データの周波数分析を行い、特有な周波数成分を検出することにより異常運転を検出する技術が開示されている。
特開平６−１７１３９３号公報

しかしながら、特許文献１に開示された技術は、漫然運転時に現れる走行車輛の蛇行を走行中の自動車自体によって生ずる加速度、偏移加速度の変化又はステアリングの舵角変化を用いて判断しているに過ぎず、急発進や急停車等の運転者の癖に依存する不適切な運転の診断、及び矯正を行うことはなされていない。

本発明の目的とするところは、車両に進行方向の加速度を検出する加速度センサを設置し、発進や停止の際に適正な運転がなされているかを診断し、急発進や急停車等の運転者の癖に依存する不適切な運転の矯正を行うことになる。

上記目的を達成するために、本発明の第１の態様では、対象物に装着したセンサユニットとセンタ装置とが通信自在に構成され、当該対象物に係る適正運転を診断する適正運転診断システムであって、加速度センサと、当該加速度センサにより計測された加速度データをセンシング信号として上記センタ装置に送信する通信手段とを有するセンサユニットと、上記加速度データの一次微分値の正負を判断し、一次微分値が正の場合には発進状態にあるものとして加速度データが第１の適正運転領域内にあるか否かを判断し、当該加速度データが第１の適正運転領域内にない場合には運転が不適正であるものと診断する適正運転診断部を有するセンタ装置と、を具備することを特徴とする適正運転診断システムが提供される。

本発明の第２の態様では、対象物に装着したセンサユニットとセンタ装置とが通信自在に構成され、当該対象物に係る適正運転を診断する適正運転診断システムであって、加速度センサと、当該加速度センサにより計測された加速度データをセンシング信号として上記センタ装置に送信する通信手段とを有するセンサユニットと、上記加速度データの一次微分値の正負を判断し、一次微分値が負の場合には停止状態にあるものとして加速度データが第２の適正運転領域内にあるか否かを判断し、当該加速度データが第２の適正運転領域内にない場合には運転が不適正であるものと診断する適正運転診断部を有するセンタ装置と、を具備することを特徴とする適正運転診断システムが提供される。

本発明の第３の態様では、対象物に装着したセンサユニットとセンタ装置とが通信自在に構成され、当該対象物に係る適正運転を診断する適正運転診断システムであって、加速度センサと、当該加速度センサにより計測された加速度データをセンシング信号として上記センタ装置に送信する通信手段とを有するセンサユニットと、上記加速度データの一次微分値の正負を判断し、一次微分値が正の場合には発進状態にあるものとして加速度データが第１の適正運転領域内にあるか否かを判断し、当該加速度データが第１の適正運転領域内にない場合には運転が不適正であるものと診断し、一方、一次微分値が負の場合には停止状態にあるものとして加速度データが第２の適正運転領域内にあるか否かを判断し、当該加速度データが第２の適正運転領域内にない場合には運転が不適正であるものと診断する適正運転診断部を有するセンタ装置と、を具備することを特徴とする適正運転診断システムが提供される。

本発明の第４の態様では、対象物に装着したセンサユニットとセンタ装置とが通信自在に構成され、当該対象物に係る適正運転を診断する適正運転診断システムであって、加速度センサと、当該加速度センサにより計測された加速度データをセンシング信号として上記センタ装置に送信する通信手段とを有するセンサユニットと、上記加速度データの一次微分値を算出し、当該一次微分値の絶対値が第１の所定値を超える場合には緊急停止もしくは追突がなされたものと診断し、当該一次微分値の正負を判断し、一次微分値が正の場合には発進状態にあるものとして加速度データが第１の適正運転領域内にあるか否かを判断し、当該加速度データが第１の適正運転領域内にない場合には運転が不適正であるものと診断し、一方、一次微分値が負の場合には停止状態にあるものとして加速度データが第２の適正運転領域内にあるか否かを判断し、当該加速度データが第２の適正運転領域内にない場合には運転が不適正であるものと診断する適正運転診断部を有するセンタ装置と、を具備することを特徴とする適正運転診断システムが提供される。

本発明の第５の態様では、上記第１乃至第４の態様において、上記センタ装置は、上記運転が不適正であると診断した場合に所定の警告をなす警告発生部を更に備えることを特徴とする適正運転診断システムが提供される。

本発明によれば、車両に進行方向の加速度を検出する加速度センサを設置し、発進や停止の際に適正な運転がなされているかを診断し、急発進や急停車などの運転者の癖に依存する不適切な運転の矯正を行う適正運転診断システムを提供することにある。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。

この適正運転診断システムは、車両に進行方向の加速度を検出する加速度センサを設置し、発信、停止の際に適正な運転がなされているのかを判定するものであり、急発進、急停車などの運転者の癖に依存する不適正な運転の矯正を目的とする。従って、自動車教習所における無線授業（教官が横に乗車せず、無線で運転内容を指示する授業）の場合、運転者が自主的に運転を練習する場合（仮免許運転）などへの適用が可能である。

具体的には、本実施の形態では、発進、停止の際に変化する加速度センサデータの時間変化について、上限曲線と下限曲線に挟まれる適正運転領域を設定し、この領域に入れば適性、この領域を外れると不適正と判定する。さらに、運転者の習熟度が上昇すると、この適正運転領域の許容幅を狭く設定し運転者の更なる運転レベルの向上を図る。

以下、これをふまえて本発明の一実施の形態を詳述する。

図１には、本発明の第１の実施の形態に係る適正運転診断システムの概念図を示し説明する。この適正運転診断システムでは、診断する対象である車輛等である対象物にセンサユニット２を装着しており、当該センサユニット２がセンタ装置１と無線ネットワーク５を介して通信自在に構成されている。尚、センタ装置１とセンサユニット２とが中継器を介して通信を行うように構成してもよいことは勿論である。

この図１のセンタ装置１は、アンテナ部１１と、信号分配部１２、受信部１３、送信部１４、センサデータ収集処理部１５、センサ制御部１６とで構成されている。

そして、このセンサデータ収集処理部１５の詳細な構成は図２に示される。

即ち、センサデータ収集処理部１５は、加速度データ記憶部１５１と、加速度データ平均化処理部１５２と、適正運転診断部１５３、警告発生部１５４からなる。

このような構成において、アンテナ部１１は、センサ制御部１６からの制御信号を送信する送信アンテナ機能とセンサユニット２からのセンシング信号を受信する受信アンテナ機能とを有する。この両機能の切り換えはアンテナ部１１に接続されたサーキュレータ等からなる信号分配部１２が行う。受信部１３は、センサユニット２から無線ネットワークやアンテナ部１１を介して送信された無線信号を受信した後、当該無線信号を復調し、この復調により得られるセンシング信号をセンサデータ収集処理部１５へ出力する。

送信部１４は、センサ制御部１６から出力された制御信号を変調した後、無線信号に変換し、この無線信号をアンテナ部１１から無線ネットワークを介してセンサユニット２に向けて送信することになる。このセンサ制御部１６は、例えばＣＰＵ(Central Processing Unit)やＤＳＰ(Digital Signal Processor)を備えたものであり、センサユニット２によるセンシング開始やセンシング周期に関する指令を含む制御信号を出力する。

センサデータ収集処理部１５は、受信したセンシング信号から対象物の状態を判定する部分である。本実施の形態では、対象物の状態を検出することで適正運転がなされているか否かを診断することが目的なので、センタ装置１は、センサユニット２からのセンシング信号を継続して受信する。受信部１３から加速度データとしてのセンシング信号を受信すると、センサデータ収集処理部１５内では、この加速度データを加速度データ記憶部１５１に一時記憶する。次に、記憶されている加速度データを適宜読み出し、加速度データ平均化処理部１５２において移動平均等の手法によりデータの平均化を行う。ここでの平均化処理は不要な成分を除外するために行われるものであり、状態の検出に必須の処理ではないことは勿論である。次に、平均化された加速度データに基づいて、適正運転診断部１５３が詳細は後述するようにして、対象物の状態より適正運転がなされているか否かを判定する。そして、適正運転がなされていない、例えば急発進や急停車等がなされていると判断された場合には、後段の警告発生部１５４が音声等により警告を行う。

尚、警告発生部１５４に通信機能をもたせ、外部の教習官控え室に通信で警告信号を発し、当該外部にてあわせて警告を行うようにしてもよい。また、この警告は、上記音声出力以外にランプ等の点灯、表示モニタ上での警告表示等でもよい。

一方、図１に示されるように、対象物に装着されるセンサユニット２は、アンテナ部２１とセンサ駆動制御部２２、センシング信号送信部２３、アンテナ部２４、センサ駆動信号受信部２５、警告発生部２６を備える。

尚、図３に示されるように、図１の構成からセンサ駆動信号受信部２５を削除し、センサユニットが自立的に駆動するセンサユニット３の如き構成としてもよい。この場合にはセンサユニット３は、図３のセンサ３１、センサ駆動制御部３２、センシング信号送信部３３、アンテナ部３４、警告発生部３５、バッテリ３６からなる。

さらに、図４に示されるように、図１の構成からセンシング信号送信部２３、アンテナ部２４、センサ駆動信号受信部２５を削除し、センタ装置１と通信することなくセンサユニット２が単独で自立的に適正運転がなされているか否かを診断、その結果に応じて警告等の出力を行うような構成としてもよい。この場合には、センサユニット４は、センサ４１、センサ駆動制御部４２、警告発生部４３、バッテリ４４からなる。

以下、この一実施の形態では、先に図１に示されるような構成のセンサユニット２を採用することを前提に更なる説明を進める。

ここで、図５にはセンサユニット２の構成要素であるセンサ駆動制御部２２とセンサ本体２１との詳細な構成を示し説明する。この図５に示すように、センサ本体２１は加速度センサ２１１を有する。一方、センサ駆動制御部２２は、中央処理装置（ＣＰＵ）２２３と、記憶部２２２、クロック信号発生部２２５、ＡＤ変換部２２１、サーバ・プログラミング・インターフェース（ＳＰＩ）２２４とで構成されている。

このような構成において、クロック信号発生部２２５は、ＣＰＵ２２３のクロック制御信号に基づいて所定周期のクロック信号を発生する。記憶部２２２は、ＣＰＵ２２３により実行されるプログラムや設定データ等を記憶している。ＣＰＵ２２３は、センサ本体２１の加速度センサ２１１を始めとして、センシング信号送信部２３、センサ駆動信号受信部２５を駆動制御するもので、上述したセンタ装置１から送られてくるセンシング開始及び終了、センシング周期等の指令の内容を不図示のメモリに記憶する。

ＣＰＵ２２３は、この保存された指令と記憶部２２２に記憶された設定データに基づいてクロック制御信号を生成してクロック信号発生部２２５に出力する。クロック信号発生部２２５より発生されるクロック信号により、駆動信号として、センシング開始及び終了、センシング周期に関する信号を生成する。ＡＤ変換部２２１は、ＣＰＵ２２３からの制御信号により駆動される加速度センサ２１１からの加速度データをデジタル信号に変換するもので、ＣＰＵ２２３よりＳＰＩ２２４を介してセンシング信号として出力する。

なお、ＣＰＵ２２３から加速度センサ２１１に供給する駆動信号としてはスタンバイ信号が用いられる。加速度センサ２１１は、スタンバイ信号が“Ｈ”レベルになるとセンシングを行う動作状態となり、”Ｌ“レベルになると非動作状態、つまり電力消費量の少ないスタンバイ状態となる。バッテリ２７は、例えばボタン型リチウム電池からなり、ＤＣ電圧を、センサ本体２１、センサ駆動制御部２２、センシング信号送信部２３、及びセンサ駆動信号受信部２５に駆動電源として供給する。

図６にはセンサユニット２の構成要素であるセンシング信号送信部２３とセンサ駆動信号受信部２５の詳細な構成を示し説明する。

この図６に示すように、センシング信号送信部２３は、ＳＰＩ２３１とデジタル信号制御部２３２、信号変調部２３３、混合部２３４、電力増幅部２３５、送受信信号分配部２３６とを備えている。また、センサ駆動信号受信部２５は、水晶発振器２５２と位相安定化回路２５３、電圧制御型発振器２５４、低雑音増幅部２５６、混合部２５５、信号復調部２５７、デジタル信号制御部２５８、ＳＰＩ２５１とを備えている。

このような構成において、センシング信号送信部２３は、センサ駆動制御部２２からのセンシング信号をＳＰＩ２３１を介してデジタル信号制御部２３２に取り込み、信号変調部２３３でデジタル変調、例えばＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）変調し、混合部２３４にて電圧制御型発信器２５４の出力と混合した所定周波数に変換してセンシングデータを作成し、当該センシングデータを電力増幅部２３５で電力増幅し、送受信信号分配部２３６よりアンテナ部２４を介して、センタ装置１に向け送信させる。

一方、センサ駆動信号受信部２５は、センタ装置１から送られた無線信号をアンテナ部２４で受信すると、送受信信号分配部２３６で分配し、低雑音増幅部２５６でフィルタリングした後、混合部２５５に取り込む。そして、当該混合部２５５にて、無線信号を電圧制御型発振器２５４の出力と混合した所定周波数に変換した後、信号復調部２５７でデジタル復調し、このデジタル復調により得られた制御信号をデジタル信号制御部２５８よりＳＰＩ２５１を介してセンサ駆動制御部２２に供給する。

以下、図７のフローチャート及び図８の判定基準概念図を参照して、本発明の一実施の形態に係る適正運転診断システムによる特徴的な動作を説明する。

尚、図８（ａ）は発進基準パターンを示しており、図８（ｂ）は停止基準パターンを示している。両図共に、横軸は時間、縦軸は加速度データを示しており、第１及び第２の適正運転領域に加速度データが位置する場合には運転が適正なものと判断する。これら第１及び第２の適正運転領域は上限曲線と下限曲線により規定される。つまり、この実施の形態において、適正運転がなされているか否かを判断する基準に相当する。

さて、センタ装置１は、アンテナ部１１を介して車両等の対象物に装着されたセンサユニット２からの加速度データをセンシング信号として受信すると（ステップＳ１）、この加速度データをセンサデータ収集処理部１５の加速度データ記憶部１５１が一時的に記憶して（ステップＳ２）、加速度データ平均化処理部１５２が当該加速度データを平均化する（ステップＳ３）。この平均化された加速度データを不図示の記憶部が記憶する。

続いて、適正運転診断部１５３が、この平均化された加速度データを読み出し、一時微分値を算出し、当該一次微分値の絶対値が第１の所定値Ａ（予め定められた緊急停止を判断する基準値）を超えるか否かを判断する（ステップＳ５）。ここで、一次微分値の絶対値が第１の所定値Ａを超える場合には、緊急停止若しくは追突がなされたものと判断し、適正運転診断を停止する（ステップＳ６）。この場合に警告発生部１５４から音声ガイダンス等により対応を指示してもよい。

上記ステップＳ５にて、一次微分値の絶対値が第１の所定値Ａを超えない場合には、適正運転診断部１５３は、一次微分値が正の値か負の値かを判断し（ステップＳ７）、当該一次微分値が正の値である（加速度データの時間変化が増加の傾向にある）と判断した場合には、発進状態であると判断し（ステップＳ８）、図８（ａ）に示されるような発進基準パターンと平均化された加速度データとを比較して運転が適正か否かを判断する（ステップＳ９）。具体的には、適正運転診断部１５３は、加速度データが図８（ａ）に示した第１の適正運転領域内にあるか否かを判断することになる。

ここで、適正であれば（ステップＳ１０）、上記ステップＳ２に戻り、上記動作を繰り返してモニタリングを継続し、不適正であれば（ステップＳ１１）、警告発生部１５４にて警告を発生する（ステップＳ１２）。

一方、一次微分値が負の値である（加速度データの時間変化が減少の傾向にある）と判断した場合には、適正運転診断部１５３は停止状態であると判断し（ステップＳ１３）、図８（ｂ）に示されるような停止基準パターンと平均化された加速度データとを比較して適性か否かを診断する（ステップＳ１４）。具体的には、適正運転診断部１５３は、加速度データが図８（ａ）に示した第１の適正運転領域内にあるか否かを判断する。

この判断の結果、運転が適正であれば（ステップＳ１５）、上記ステップＳ２に戻り、上記動作を繰り返してモニタリングを継続し、不適正であれば（ステップＳ１６）、警告発生部１５４にて警告を発生する（ステップＳ１８）。

以上説明したように、本発明の一実施の形態によれば、例えば教習車等の車両である対象物に装着したセンサユニット２とセンタ装置１が通信自在に構成され、当該対象物に係る適正運転を診断する適正運転診断システムであって、加速度センサ２１１と、当該加速度センサ２１１により計測された加速度データをセンシング信号として上記センタ装置１に送信する通信手段（この通信手段とは、例えば図１のアンテナ部２４、センシング信号送信部２３、センサ駆動信号受信部２５の少なくともいずれかに相当する）とを有するセンサユニット２と、上記加速度データの一次微分値を算出し、当該一次微分値の絶対値が第１の所定値Ａを超える場合には緊急停止若しくは追突がなされたものと診断し、当該一次微分値の正負を判断し、一次微分値が正の場合には発進状態にあるものとして図８（ａ）に示す発進基準パターンと加速度データとを更に比較して第１の適正運転領域内にない場合には運転が不適正であるものと診断し、一方、一次微分値が負の場合には停止状態にあるものとして図８（ｂ）に示す停止基準パターンと加速度データとを更に比較して第２の適正運転領域内にない場合には運転が不適正であるものと診断する適正運転診断部１５３を備えたセンタ装置１と、を具備することを特徴とする適正運転診断システムが提供される。尚、この診断の結果、運転が不適正であると診断した場合に、警告発生部１５４より所定の警告、例えば音声ガイダンスや警告表示等をするようにしてもよい。

以上、本発明の一実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されることなくその趣旨を逸脱しない範囲で種々の改良・変更が可能である。

例えば、センサユニット２の内部に加速度データを記憶する記憶部を設け、事後的に当該記憶部に記憶されている加速度データを読み出し、適正運転の診断を事後的に確認するようにしてもよいことは勿論である。さらに、２軸、３軸の加速度センサを採用し、当該２軸、３軸の加速度センサの出力を処理し、適正運転診断が可能なように構成することは可能であることは勿論である。

本発明の一実施の形態に係る適正運転診断システムの概念図である。 センタ装置１のセンサデータ収集処理部１５の詳細な構成を示す図である。 センサユニット２の他の構成例を示す図である。 センサユニット２の他の構成例を示す図である。 センサユニット２の構成要素であるセンサ駆動制御部２２とセンサ本体２１との詳細な構成を示す図である。 センサユニット２の構成要素であるセンシング信号送信部２３とセンサ駆動信号受信部２５の詳細な構成を示す図である。 本発明の一実施の形態に係る適正運転診断システムによる特徴的な動作を説明するためのフローチャートである。 （ａ）は発進基準パターンを示す図であり、（ｂ）は停止基準パターンを示す図である。

符号の説明

１…センタ装置、２…センサユニット、５…無線ネットワーク、１１…アンテナ部、１２…信号分配部、１３…受信部、１４…送信部、１５…センサデータ収集処理部、１６…センサ制御部、２１…アンテナ部、２２…センサ駆動制御部、２３…センシング信号送信部、２４…アンテナ部、２５…センサ駆動信号受信部、２６…警告発生部、２７…バッテリ。

Claims (5)

1. 対象物に装着したセンサユニットとセンタ装置とが通信自在に構成され、当該対象物に係る適正運転を診断する適正運転診断システムであって、
   加速度センサと、当該加速度センサにより計測された加速度データをセンシング信号として上記センタ装置に送信する通信手段とを有するセンサユニットと、
   上記加速度データの一次微分値の正負を判断し、一次微分値が正の場合には発進状態にあるものとして加速度データが第１の適正運転領域内にあるか否かを判断し、当該加速度データが第１の適正運転領域内にない場合には運転が不適正であるものと診断する適正運転診断部を有するセンタ装置と、
   を具備することを特徴とする適正運転診断システム。
2. 対象物に装着したセンサユニットとセンタ装置とが通信自在に構成され、当該対象物に係る適正運転を診断する適正運転診断システムであって、
   加速度センサと、当該加速度センサにより計測された加速度データをセンシング信号として上記センタ装置に送信する通信手段とを有するセンサユニットと、
   上記加速度データの一次微分値の正負を判断し、一次微分値が負の場合には停止状態にあるものとして加速度データが第２の適正運転領域内にあるか否かを判断し、当該加速度データが第２の適正運転領域内にない場合には運転が不適正であるものと診断する適正運転診断部を有するセンタ装置と、
   を具備することを特徴とする適正運転診断システム。
3. 対象物に装着したセンサユニットとセンタ装置とが通信自在に構成され、当該対象物に係る適正運転を診断する適正運転診断システムであって、
   加速度センサと、当該加速度センサにより計測された加速度データをセンシング信号として上記センタ装置に送信する通信手段とを有するセンサユニットと、
   上記加速度データの一次微分値の正負を判断し、一次微分値が正の場合には発進状態にあるものとして加速度データが第１の適正運転領域内にあるか否かを判断し、当該加速度データが第１の適正運転領域内にない場合には運転が不適正であるものと診断し、一方、一次微分値が負の場合には停止状態にあるものとして加速度データが第２の適正運転領域内にあるか否かを判断し、当該加速度データが第２の適正運転領域内にない場合には運転が不適正であるものと診断する適正運転診断部を有するセンタ装置と、
   を具備することを特徴とする適正運転診断システム。
4. 対象物に装着したセンサユニットとセンタ装置とが通信自在に構成され、当該対象物に係る適正運転を診断する適正運転診断システムであって、
   加速度センサと、当該加速度センサにより計測された加速度データをセンシング信号として上記センタ装置に送信する通信手段とを有するセンサユニットと、
   上記加速度データの一次微分値を算出し、当該一次微分値の絶対値が第１の所定値を超える場合には緊急停止もしくは追突がなされたものと診断し、当該一次微分値の正負を判断し、一次微分値が正の場合には発進状態にあるものとして加速度データが第１の適正運転領域内にあるか否かを判断し、当該加速度データが第１の適正運転領域内にない場合には運転が不適正であるものと診断し、一方、一次微分値が負の場合には停止状態にあるものとして加速度データが第２の適正運転領域内にあるか否かを判断し、当該加速度データが第２の適正運転領域内にない場合には運転が不適正であるものと診断する適正運転診断部を有するセンタ装置と、
   を具備することを特徴とする適正運転診断システム。
5. 上記センタ装置は、上記運転が不適正であると診断した場合に所定の警告をなす警告発生部を更に備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の適正運転診断システム。

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