JP2007193453A - 運転支援装置 - Google Patents

Abstract

【課題】運転者の触覚刺激への感度を高め、警報を認識してから適切な車両操作が行われるまでの反応時間の短縮を図った運転支援装置を提供すること。
【解決手段】車両に搭載され、触覚刺激を利用して自車両運転者に警報する運転支援装置に、警報時に、確率共振現象が生じるように雑音（ノイズ）が重畳された振動を運転者に付与する振動刺激付与手段と、警報時に必要な車両操作を判断する判断手段とを備える。振動刺激付与手段は、ブレーキペダルを操作する足に上記雑音が重畳された振動を付与するように車両内に配置された第一の振動機器と、手に上記雑音が重畳された振動を付与するように車両内に配置された第二の振動機器と、警報時に、ブレーキ操作が必要と判断された場合には第一の振動機器に、ステアリング操作が必要と判断された場合には第二の振動機器に、それぞれ上記雑音が重畳された振動を自車両運転者へ付与させる振動制御手段とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、概して、触覚刺激を利用して車両運転者に警報する運転支援装置に係り、特に、運転者の触覚刺激への感度を高め、警報を認識してから適切な車両操作が行われるまでの反応時間の短縮を図った運転支援装置に関する。

従来、車両に搭載され、触覚刺激を利用して車両運転者に警報する運転支援装置が知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。

特許文献１には、自車両と後方車両との相対的な走行状態の関係から危険度を割り出し、この危険度に応じてハンドルを所定周期又は所定振幅で振動させるトルクを加えることを狙った車両用後方警戒装置が開示されている。

特許文献２には、自車両に対する障害物や他車両の接近を振動により運転者に報知することを狙った車両用シート装置が開示されている。

特許文献３には、自車両に衝突の可能性があると判断されたときに、運転者がブレーキペダルを操作する足（右足）の太股に振動刺激を与え、右足を浮かせる動作を反射的に行わせ、ブレーキ操作のための（右）足の踏み込みを迅速に行わせることを狙った制動用警報装置が開示されている。
特開平９−２０７８０１号公報 特開２０００−２２５８７７号公報 特開２００４−２４６７９１号公報

しかしながら、上記特許文献１〜３に開示された従来装置は、単に、車両運転者に警報を振動刺激として与えるようにしたものであって、運転者がその警報（振動刺激）を迅速且つ確実に認識できるとは限らない。

例えば、運転者が数多くの衣類及び／又は生地の厚い衣類を着込んでいる場合や、運転者が肥満傾向にある方の場合や、或いは、運転者が例えば高齢等の理由により体感刺激への感度が比較的低くなっておられる方である場合などには、車両運転者に対して与えられた振動刺激が運転者にとって相対的に微弱なレベルの振動となってしまい、運転者がその振動を十分に感知できず、結果としてステアリング操作やブレーキ操作などの危険回避に必要な動作を実行するまでの反応時間が長くなってしまう可能性がある。

上記従来装置においてこのような事態を回避するためには、運転者に与えられる振動刺激をより強いものとすることが一案として考えられる。しかし、振動刺激を強くするという対策には、必要以上に強い振動を与えてしまう可能性がある、という問題がある。必要以上に強い振動が運転者に対して与えられると、運転者の運転操作をかえって妨げ、ステアリング操作やブレーキ操作などの適切な車両操作の実行を一層遅らせることになりかねない。

ここで、運転者に対して必要以上に強い振動を与えないように運転者ごとに（或いは、同一の運転者であっても例えばその日の服装ごとに）適切な振動強さを決定することは、現実的な装置構成を考慮すると、非常に困難であると言わざるを得ない。

ところで、警報時に車両側で危険回避のためにはどのような操作が必要であるかを判断できる場合、文字情報の表示や音声情報の出力による警報と異なり、振動刺激付与による警報では必要な車両操作を言葉で運転者に伝達できない。そこで、振動刺激を与える身体部位について検討すると、車両運転者の意識は振動刺激を受けた身体部位に向けられるであろうという洞察に基づき、振動刺激付与による警報の場合には車両側で判断した必要と考えられる車両操作に用いる肢体に振動刺激が付与されることが好ましいと考察される。具体的には、危険回避のためにステアリング操作が必要と判断されたときには運転者の手に、ブレーキ操作が必要と判断されたときには運転者のブレーキペダルを操作する足（一般的には右足）に、それぞれ振動刺激が付与されることが好ましいと考察される。

換言すれば、例えば危険回避のためにブレーキ操作が必要と判断される状況において、上記特許文献１に開示されたようにステアリングハンドルから運転者の手に警報として振動刺激を付与しても、警報（振動付与）してからブレーキ操作が行われるまでの反応時間が短縮されることは期待できず、逆に、例えば危険回避のためにステアリング操作が必要と考えられる状況において、上記特許文献２及び３に開示されたようにシート座面から運転者の太股等に警報として振動刺激を付与しても、警報（振動付与）してからステアリング操作が行われるまでの反応時間が短縮されることは期待できない。

本発明はこのような課題を解決するためのものであり、運転者の触覚刺激への感度を高め、警報を認識してから適切な車両操作が行われるまでの反応時間の短縮を図った運転支援装置を提供することを主たる目的とする。

上記目的を達成するための本発明の第一の態様は、車両に搭載され、触覚刺激を利用して自車両運転者に警報する運転支援装置であって、警報時に、確率共振現象（Ｓｔｏｃｈａｓｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎ）が生じるように雑音（ノイズ）が重畳された振動を運転者に付与する振動刺激付与手段を有する運転支援装置である。

この第一の態様において、上記雑音は、ランダムな広帯域ノイズ（すなわち、特定の周波数帯域において他の帯域よりも極端に高い強度を示すことのないノイズ）であり、ノイズ強度の周波数分布が一様又は略一様であるノイズであれば任意の種類のノイズを採用することが可能である。具体的には、例えば、ホワイトノイズ（白色雑音）、ピンクノイズ、１／ｆノイズなどが挙げられる。

この第一の態様によれば、例えば、運転者が数多くの衣類及び／又は生地の厚い衣類を着込んでいる場合や、運転者が肥満傾向にある方の場合や、或いは、運転者が例えば高齢等の理由により体感刺激への感度が比較的低くなっておられる方である場合など、車両運転者に対して与えられた振動刺激が運転者にとって相対的に微弱なレベルの振動となってしまう場合であっても、確率共振現象の効果によって振動レベルを強めることなく運転者が振動を感知しやすくすることができるため、警報として振動を付与してから運転者が適切な車両操作を行うまでの反応時間の短縮を図ることができる。

なお、この第一の態様において、上記運転支援装置は、ユーザにできる限り手間を掛けないようにする観点から、自車両のイグニッションスイッチ（ＩＧ）オンにより作動開始し、ＩＧオフにより作動停止するように構成されることが好ましい。

上記目的を達成するための本発明の第二の態様は、上記第一の態様において、上記運転支援装置が、警報時に、危険回避のために必要な車両操作を判断する判断手段を更に有し、上記振動刺激付与手段が、自車両運転者のブレーキペダルを操作する足（一般的には右足）に上記雑音が重畳された振動を付与するように車両内に配置された第一の振動機器と、自車両運転者の手に上記雑音が重畳された振動を付与するように車両内に配置された第二の振動機器と、警報時に、上記判断手段によりブレーキ操作が必要と判断された場合には上記第一の振動機器に、ステアリング操作が必要と判断された場合には上記第二の振動機器に、それぞれ上記雑音が重畳された振動を自車両運転者へ付与させる振動制御手段とを有する、運転支援装置である。

この第二の態様において、上記第一の振動機器は、例えば偏心されたステッピングモータを含み、運転者用座席において着座した運転者の右足の太股の裏側直下のシート内表面近くに配置される。

また、この第二の態様において、上記第二の振動機器は、例えば同軸モータを含み、例えばラックシャフトまわり又はステアリングシャフトまわりに配置される。

また、この第二の態様において、上記振動制御手段は、警報時に、上記判断手段によりブレーキ操作及びステアリング操作が必要と判断された場合には、上記第一の振動機器及び上記第二の振動機器の双方にそれぞれ上記雑音が重畳された振動を自車両運転者へ付与させる。

この第二の態様によれば、警報時に、危険回避のためにはステアリング操作が必要と判断されたときには運転者の手に、ブレーキ操作が必要と判断されたときには運転者の右足に、それぞれ確率共振現象が生じるようにノイズが重畳された振動が付与されるため、その時々の状況に応じて適切な車両操作を運転者に促すことができる。

なお、この第二の態様において、上記車両が電動式のパワーステアリング機構を採用している場合、この電動パワーステアリング用のモータを上記第二の振動機器として用いることが好ましい。

本発明によれば、運転者の触覚刺激への感度を高め、警報を認識してから適切な車両操作が行われるまでの反応時間の短縮を図った運転支援装置を提供することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら実施例を挙げて説明する。

以下、図１を用いて、本発明の一実施例に係る運転支援装置１００について説明する。図１は、本実施例に係る運転支援装置１００の概略構成図である。

本実施例に係る運転支援装置１００は、概して、車両運転者Ｄへの注意喚起のための警報を振動刺激として運転者Ｄに与える装置であって、確率共振現象を利用して、付与された振動刺激に対する車両運転者Ｄの触覚感度を活性化させるものである。

ここで、確率共振現象とは、非線形な系において、信号に適切なノイズを重畳することによって微弱な信号を検出する能力が上昇する現象である。ここで、確率共振現象を引き起こすために信号に重畳されるノイズは、ランダムな広帯域ノイズ（すなわち、特定の周波数帯域において他の帯域よりも極端に高い強度を示すことのないノイズ）である必要であることが判っている。

確率共振現象の現象そのものについては、例えば、特開２００２−２２１５４６号公報や、米国特許第６，２８５，２４９号明細書などにおいても紹介されている。

なお、本実施例では、振動刺激として車両運転者へ伝達される警報の一例として、自車両が周辺物体（移動体含む）と衝突可能性を有する旨を車両運転者へ通知し、注意喚起するための警報を例に挙げる。自車両と周辺物体との衝突可能性を判定する装置／手法については、例えばプリクラッシュセーフティシステムなどにおいて様々な態様のものが提案されており、その基本概念、主要なハードウェア構成、作動原理、及び基本的な制御手法等については当業者には既知であるため、ここでは詳しい説明を省略する。

換言すれば、本実施例に係る運転者支援装置１００は、プリクラッシュセーフティシステムなどの衝突可能性判定機能を備えたシステム／装置と共に用いられること或いはそのようなシステム／装置に内蔵されることが好ましいと言える。

運転支援装置１００は、一般的にブレーキペダルを操作する足である運転者Ｄの右足に振動刺激を付与できるように構成・配置された第一の振動付与部１０１を有する。

右足用の振動付与部１０１は、振動を発生させ、運転者Ｄの右足に振動刺激を与えることができる限り当業者には既知の任意の構成でよく、例えば偏心されたステッピングモータを利用することが一例として考えられる。このようにステッピングモータを偏心させることによって振動を付与できる構成とすることは当業者には既知であるため、詳しい説明は省略する。

振動付与部１０１は、運転者用座席のシート部材ＳＴ内に配置される。振動付与部１０１のシート部材ＳＴ内での位置は、運転者Ｄの右足に振動を与えることができる限り任意でよい。本実施例においては、一例として、振動付与部１０１のシート部材ＳＴ内における前後左右方向の位置は、運転者Ｄが着座したときにちょうど右足の太股裏側（接地面）の中心付近の直下に対応する位置とし、上下方向位置（換言すれば、シート着座面から深さ）は、振動付与部１０１が発生させる振動のレベル（振幅）を大幅に高くしなくても十分に運転者Ｄの右足に振動が伝達されるように、シートの座り心地を損なわない程度にシート表面近くに配置されるものとする。

運転支援装置１００は、更に、ステアリングハンドルＳＨを握る運転者Ｄの手に振動刺激を付与できるように構成・配置された第二の振動付与部１０２を有する。

ステアリングハンドルＳＨ用の振動付与部１０２は、ステアリングハンドルＳＨを振動させ、ステアリングハンドルＳＨを握っている運転者Ｄの手に振動刺激を与えることができる限り当業者には既知の任意の構成でよく、例えばステアリングシャフトＳＳまわりに同軸モータを配設し、この同軸モータの駆動を制御することによってステアリングシャフトＳＳを通じてステアリングハンドルＳＨを振動させることが一例として考えられる。このようなモータ駆動制御により振動を発生させることは当業者には既知であるため、詳しい説明は省略する。

運転支援装置１００が搭載された車両が電動パワーステアリング（ＥＰＳ）を採用している場合、振動付与部１０２は、電動パワーステアリング用のモータと兼用とすることができる。すなわち、電動パワーステアリング用モータの駆動を制御して、ステアリングハンドルＳＨを握っている運転者Ｄの手に振動が伝わるように操舵トルクを付与する構成とすればよい。この場合、電動パワーステアリング用のモータは、ラックシャフト（図示せず）まわりに配設された同軸モータであっても、ステアリングシャフトＳＳまわりに配設された同軸モータであってもよい。

運転支援装置１００は、更に、振動付与部１０１及び１０２を統括的に制御して、これら振動付与部１０１及び１０２に所定の振動を発生させる振動制御部１０３を有する。図１では便宜上簡略化して示されているものの、振動制御部１０３は、振動付与部１０１及び１０２をそれぞれ個別に独立して制御可能であるものとする。

本実施例において、振動制御部１０３は、振動付与部１０１及び１０２から発生する振動が車両運転者Ｄに確率共振現象を生じさせるように、振動付与部１０１及び１０２を駆動制御する。

より具体的には、振動制御部１０３は、ベースとなる所定の振動信号（例えば、サイン波信号）を生成する振動信号生成部１０４と、所定の雑音（ノイズ）を生成するノイズ発振回路１０５とを含み、ベースとなる振動信号にノイズを重畳して振動付与部１０１及び１０２への駆動制御信号を生成する。

ここで、重畳されるノイズは、駆動制御信号に従って駆動することにより振動付与部１０１及び１０２が確率共振現象を生じさせる振動を発生させることができるように、定められる。

具体的には、まず、ノイズ種類は、上述のように、ノイズ強度の周波数分布が一様又は略一様であるノイズであれば任意の種類のノイズでよい。具体的には、例えば、ホワイトノイズ（白色雑音）、ピンクノイズ、又は、１／ｆノイズ、などである。なお、使用されるノイズは１種類でよい。

また、重畳されるノイズレベルは、ベースとなる振動信号との信号対雑音比が確率共振現象を生じさせるのに適当な値となるように定められる。このような信号対雑音比の値は、予め実験等により経験的に求めておくものとする。

運転支援装置１００は、更に、自車両と周辺物体（静止物又は移動体）との衝突可能性を判定する衝突可能性判定部１０６を有する。衝突可能性判定部１０６は、例えば、カメラやレーダなどを用いて周辺物体と自車両との相対速度や車間時間などを求める、或いは、加速度センサなどを用いて自車両の進行方向を求めるなどして、自車両と周辺物体との相対的位置関係及びその時間変化などを把握する。具体的な手法は、記述のように、当業者には既知であるため、詳しい説明を省略する。

また、衝突可能性判定部１０６がどのような場合に衝突可能性があると判定するか、並びに、どのような状況（相対的位置関係）のときに衝突可能性がどの程度の高さであると判定するかといった判定手法や判定基準についても同様であり、例えばプリクラッシュセーフティシステムなどの提案の中で様々な手法・基準が提案されているため、ここでは詳しい説明を省略する。本実施例では、本実施例の機能・目的を適切に実現できる限り、任意の手法・基準を用いることができる。

既述のように、衝突可能性判定部１０６は、自車両に例えばプリクラッシュセーフティシステムなどの自車両と周辺物体との衝突可能性を判定する機能を備えたシステム／装置が搭載されている場合、当該システム／装置の同機能と兼用であることが好ましく、本実施例に係る運転支援装置１００自体がそのようなシステム／装置内に組み込まれてもよい。

また、本実施例において、衝突可能性判定部１０６は、自車両と周辺物体との衝突可能性が所定レベル以上に高まったと判定されたときに、衝突を回避するために必要な車両操作を判断する回避操作判断部１０７を含む。より具体的には、例えば、衝突回避のためにはステアリング操作が必要であるか否か、及び／又は、衝突回避のためにはブレーキ操作が必要であるか否か、が判断される。

衝突可能性判定部１０６は、自車両と周辺物体のいずれか少なくとも１つとの衝突可能性が所定レベル以上に高まり、衝突回避のための車両操作が必要と判断されたときに、振動制御部１０３に警報を発すべきタイミングである旨の警報オン情報と、衝突回避のために必要と判断される操作（ステアリング操作、及び／又は、ブレーキ操作）とを伝達する。

警報オン情報を受けた振動制御部１０３は、衝突回避のために必要と判断された操作に応じて、振動付与部１０１及び／又は振動付与部１０２に確率共振現象を生じさせるためのノイズが重畳された駆動制御信号を供給する。

具体的には、ａ）ブレーキ操作が必要と判断された場合には振動付与部１０１が確率共振現象を生じさせる振動を発生するように振動付与部１０１を駆動制御し、ｂ）ステアリング操作が必要と判断された場合には振動付与部１０２が確率共振現象を生じさせる振動を発生するように振動付与部１０２を駆動制御し、ｃ）ブレーキ操作及びステアリング操作が必要と判断された場合には振動付与部１０１及び１０２双方が確率共振現象を生じさせる振動を発生するように振動付与部１０１及び１０２双方を駆動制御する。

以上のような構成により、運転支援装置１００によれば、警報時に運転者Ｄの右足及び／又はステアリングハンドルを握る手に付与される振動には確率共振現象を生じさせるのに適当なノイズが重畳されているため、例えば、運転者Ｄが数多くの衣類及び／又は生地の厚い衣類を着込んでいる場合や、運転者Ｄが肥満傾向にある方の場合や、或いは、運転者Ｄが例えば高齢等の理由により体感刺激への感度が比較的低くなっておられる方である場合など、車両運転者Ｄに対して与えられた振動刺激が運転者Ｄにとって相対的に微弱なレベルの振動となってしまう場合であっても、確率共振現象の効果によって運転者Ｄにとって感知しやすい振動とすることができる。

このように、本実施例によれば、車両運転者Ｄの振動刺激に対する触覚感度が高まり、運転者Ｄが振動による警報を迅速且つ確実に認識することができるため、警報として振動を付与してから運転者Ｄが適切な車両操作を行うまでの反応時間の短縮が見込まれる。

また、本実施例によれば、衝突回避のためにブレーキ操作が必要な場合には運転者Ｄの右足に対して確率共振現象を引き起こす振動が与えられ、ステアリング操作が必要な場合には運転者Ｄのハンドルを握る手に対して確率共振現象を引き起こす振動が与えられるため、衝突回避のために期待される適切な車両操作についての反応時間の短縮が見込まれる。

なお、上記一実施例において、運転支援装置１００は、車両ＶのＩＧオンに連動して自動的に作動を開始し、ＩＧオフに連動して自動的に作動を停止するものとする。すなわち、運転支援装置１００は、特段のユーザ操作なしに、ＩＧオン直後から自動的にスタンバイ状態となっているように構成される。

また、上記一実施例では、振動刺激として車両運転者へ伝達される警報の一例として自車両が周辺物体と衝突可能性を有する旨を車両運転者へ通知し、注意喚起するための警報を例に挙げたが、本発明において車両運転者に対して振動刺激として伝達される警報はこのような警報に限られず、車両運転者に注意喚起すると共に迅速な車両操作を促すことを目的とするものであれば任意の警報について適用できる。例えば、赤信号や一時停止線で一時停止させるための警報、などが他の例として考えられる。

本発明は、振動刺激を利用して車両運転者に何らかの注意喚起のための警報を提供する運転支援装置に利用できる。搭載される車両の外観、重量、サイズ、走行性能等は問わない。

本発明の一実施例に係る運転支援装置の概略構成図である。

符号の説明

１００ 運転者支援装置
１０１ 右足用振動付与部
１０２ ハンドル用振動付与部
１０３ 振動制御部
１０４ 振動信号生成部
１０５ ノイズ発振回路
１０６ 衝突可能性判定部
１０７ 回避操作判断部
Ｄ 運転者
ＳＴ シート
ＳＳ ステアリングシャフト
ＳＨ ステアリングハンドル

Claims (2)

1. 車両に搭載され、触覚刺激を利用して自車両運転者に警報する運転支援装置であって、
   警報時に、確率共振現象が生じるように雑音が重畳された振動を運転者に付与する振動刺激付与手段を有する、ことを特徴とする運転支援装置。
2. 請求項１記載の運転支援装置であって、
   警報時に、危険回避のために必要な車両操作を判断する判断手段を更に有し、
   前記振動刺激付与手段は、
   自車両運転者のブレーキペダルを操作する足に前記雑音が重畳された振動を付与するように車両内に配置された第一の振動機器と、
   自車両運転者の手に前記雑音が重畳された振動を付与するように車両内に配置された第二の振動機器と、
   警報時に、前記判断手段によりブレーキ操作が必要と判断された場合には前記第一の振動機器に、ステアリング操作が必要と判断された場合には前記第二の振動機器に、それぞれ前記雑音が重畳された振動を自車両運転者へ付与させる振動制御手段と、を有することを特徴とする運転支援装置。

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