JP2007253726A - 車両制御装置および車両制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】運転者の実際の運転姿勢を検出し、検出した結果に基づいて、車両における各種制御デバイスを適切に制御することにより、運転者ごとの個人差があっても、運転者にとって運転しやすい運転状態を創出することができる車両制御装置を提供する。
【解決手段】運転者の運転姿勢を撮像するカメラ３１と、撮像した運転者の運転姿勢と基準となる運転姿勢とを比較し、運転者の身体の部位ごとにその差分値を検出する差分検出部３４と、現在の走行状態を検出する走行状態検出部３３と、検出した走行状態と検出した差分値とに基づいて制御対象となるデバイスとその制御量とを決定し、決定した制御量に基づいて、制御対象となるデバイスの制御パラメータを更新する制御部３６とを有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、運転者の運転姿勢を検出して、運転者の運転姿勢が望ましい運転姿勢になるように、車両内の制御デバイスに適切な制御を行う車両制御装置および車両制御方法に関する。

従来より、車両の安全走行をサポートする目的から、運転者の顔をカメラで撮像して、この撮像画像に基づいて、運転者の居眠り運転等を検出する装置が知られている。また、路面環境や車両の走行状態を加味して、より高精度に運転者の居眠り運転等を検出する装置も提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００５−１４８５３号公報

しかしながら、上述の従来の装置は、いずれも、運転者の顔等をカメラ等で検出し、検出した結果に基づいて、アラーム等を報知して、運転者に運転走行上の危険な状態を知らせることにより、運転者自身に、その状態の是正を促すものであった。

すなわち、上述の従来の装置は、運転者の運転姿勢をカメラ等で検出した結果に基づいて、車両におけるブレーキやサスペンション、ステアリング等の制御デバイスを自動的に制御して、運転者にとって運転しやすい状態を提供するように制御を行うような装置ではなかった。

また、運転状態における運転者個々の身体部位の振動状態や振られ状態は、その運転者の体格や体型などの個人差により影響を受けるため、走行中の車両の運転状態が１つの基準で設定されてしまうと、個人差の影響で身体部位の運転姿勢が好ましくない運転姿勢となる運転者も多く存在することになり、この方法を多くの運転者に適用することが困難であるといった問題もあった。

そこで、本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、運転者の実際の運転姿勢を検出し、検出した結果に基づいて、車両における各種制御デバイスを適切に制御することにより、運転者ごとの個人差があっても、運転者にとって運転しやすい運転状態を創出することができる車両制御装置および車両制御方法を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明は以下の事項を提案している。
（１）本発明は、運転者の運転姿勢を撮像する撮像手段（例えば、図１のカメラ３１に相当）と、撮像した該運転者の運転姿勢と基準になる運転姿勢とを比較し、該運転者の身体の部位ごとにその差分値を検出する差分検出手段（例えば、図１の差分検出部３４に相当）と、現在の走行状態を検出する走行状態検出手段（例えば、図１の走行状態検出部３３に相当）と、該検出した走行状態と前記差分検出手段が検出した差分値とに基づいて、制御対象となるデバイスとその制御量とを決定する決定手段（例えば、図２の制御部３６に相当）と、該決定手段により決定した制御量に基づいて、前記制御対象となるデバイスの制御パラメータを更新するパラメータ更新手段（例えば、図２の制御部３６に相当）と、を備えたことを特徴とする車両制御装置を提案している。

この発明によれば、撮像手段が、運転中の運転者の運転姿勢を撮像し、差分検出手段が、その撮像した運転者の運転姿勢と基準となる運転姿勢とを比較し、運転者の身体の部位ごとにその差分値を検出する。そして、走行状態検出手段が、現在の走行状態を検出し、決定手段がその検出した走行状態と検出された差分値とに基づいて制御対象となるデバイスとその制御量とを決定し、パラメータ更新手段が決定した制御量に基づいて、制御対象となるデバイスの制御パラメータを更新する。

したがって、運転者の身体の部位ごとの差分値と走行状態とから運転者の現在の運転状態を適切に判断するとともに、制御対象となるデバイスとその制御量を決定し、対応するデバイスのパラメータを更新することにより、運転者にとって運転しやすい状態を自動的に提供することができる。なお、制御対象のデバイスとしては、ブレーキ、サスペンション、ステアリング等が含まれる。

（２）本発明は、（１）について、前記決定手段がさらに過去の制御結果を用いて、制御対象となるデバイスとその制御量とを決定することを特徴とする車両制御装置を提案している。

この発明によれば、制御対象の選択と制御量の決定に、さらに、過去の制御結果を用いる学習制御を行うことから、いくつかの制御対象デバイスの中から学習制御によって、より適切な制御対象を選択するとともに、適切な制御量を決定することにより適切な制御を実行することができる。したがって、運転者の体型や体格といった個人差が存在しても、運転者の運転状態を的確に捉えて、適切な制御を自動的に行うことができる。

（３）本発明は、（２）について、前記差分検出手段が、差分値として運転者の頭の横ずれ量を検出し、前記パラメータ更新手段が操舵反力に関するパラメータを更新することを特徴とする車両制御装置を提案している。

この発明によれば、差分値として運転者の頭の横ずれ量を検出した場合には、過去の制御結果から頭の横ずれ量がステアリング操作時の操舵反力によるものと判断し、操舵反力に関するパラメータを適切な値に更新することにより、運転者の運転姿勢を最適な運転姿勢にもどすことができる。

（４）本発明は、運転者の運転姿勢を撮像する第１のステップ（例えば、図２のステップＳ１０１に相当）と、撮像した該運転者の運転姿勢と基準になる運転姿勢とを比較し、該運転者の身体の部位ごとにその差分値を検出する第２のステップ（例えば、図２のステップＳ１０３に相当）と、現在の走行状態を検出する第３のステップ（例えば、図２のステップＳ１０４に相当）と、該検出した走行状態と前記検出した差分値とに基づいて制御対象となるデバイスとその制御量とを決定する第４のステップ（例えば、図２のステップＳ１０５に相当）と、該決定した制御量に基づいて、前記制御対象となるデバイスの制御パラメータを更新する第５のステップ（例えば、図２のステップＳ１０６に相当）と、を備えたことを特徴とする車両制御方法を提案している。

この発明によれば、運転中の運転者の運転姿勢を撮像し、その撮像した運転者の運転姿勢と基準となる運転姿勢とを比較し、運転者の身体の部位ごとにその差分値を検出する。そして、現在の走行状態を検出し、検出した走行状態と検出された差分値とに基づいて制御対象となるデバイスとその制御量とを決定し、決定した制御量に基づいて、制御対象となるデバイスの制御パラメータを更新する。

したがって、運転者の身体の部位ごとの差分値と走行状態とから運転者の現在の運転状態を適切に判断するとともに、制御対象となるデバイスとその制御量を決定し、対応するパラメータを更新することにより、運転者にとって運転しやすい状態を提供することができる。

本発明によれば、運転者の運転時における運転姿勢を検出し、検出した結果に基づいて、車両における各種制御デバイスを適切に制御することにより、運転者にとって運転しやすい運転状態を自動的に創出することができるという効果がある。

また、学習制御により制御対象となる制御デバイスと、その制御量を決定することから、運転者ごとの体型や体格といった個人差があっても、運転者にとって運転しやすい運転状態を提供する制御を的確に実行することができるという効果がある。

以下、本発明の実施形態について、図面を用いて、詳細に説明する。
本実施形態に係る車両制御装置は、図４に示すように、運転者の運転姿勢を検出し、特定の身体部位における運動状態をモニタリングして、この運動状態を評価基準と比較することにより、ブレーキ、サスペンション、ステアリング等の制御対象デバイスのうち、適切な制御対象デバイスを特定して、このデバイスに対して最適な制御量を与えるものである。

以下では、ステアリングを制御デバイスとして制御する場合を例にとって説明する。
図１は、ステアバイワイヤシステムの構成を示した図であり、その構成は、図１に示すように、ステアリングホイル１と、操舵用アクチュエータ２と、ステアリングギア３と、車輪４と、ステアリングロッド７と、タイロッド８と、ナックルアーム９と、回転シャフト１０と、ヨーレートセンサ１１と、舵角センサ１３と、車速センサ１４と、反力モータ１９と、制御装置２０と、第１の駆動回路２２と、第２の駆動回路２３とからなっている。

操舵用アクチュエータ２は、ステアリングホイル１の回転に応じて駆動される。これにより、ステアリングホイル１は、車輪４に機械的に連結することない。ステアリングギア３は、操舵用アクチュエータ２の動きに応じて舵角が変化するように、その動きを車輪４に伝達する。ステアリングギア３は、操舵用アクチュエータ２の出力シャフトの回転運動をステアリングロッド７の直線運動に変換し、ステアリングロッド７の動きがタイロッド８とナックルアーム９を介して車輪４に伝達され、その車輪４のトー角が変化する。

回転シャフト１０は、ステアリングホイル１を車体側から回転可能に支持し、反力モータ１９の出力シャフトと一体化されている。ヨーレートセンサ１１は、車両のヨーレートを検出する。舵角センサ１３は、車両の舵角を検出するセンサであり、ステアリングロッド７の作動量を検出するポテンションメータから構成されている。車速センサ１４は、車速を検出するセンサである。これらのヨーレートセンサ１１、舵角センサ１３、車速センサ１４は、コンピュータにより構成される制御装置２０に接続されている。

反力モータ１９は、ステアリングホイル１を直進位置に復帰させる方向に作用する反力と、直進位置に復帰させる方向とは反対の方向に作用する復帰抵抗力とを発生させる。制御装置２０は、第１の駆動回路２２を介して操舵用アクチュエータ２を制御する。また、第２の駆動回路２３を介して、反力モータ１９を制御する。

本発明の実施形態に係る車両制御装置は、図２に示すように、カメラ３１と、画像処理部３２と、走行状態検出部３３と、差分検出部３４と、評価基準記憶部３５と、制御部３６と、制御結果格納部３７とから構成されている。

撮像装置であるカメラ３１は、図５に示すように、車室内において運転者の正面、あるいは側面に設けられ、運転者の運転姿勢を撮像する。画像処理部３２は、カメラ３１において捉えられた画像情報を電気信号に変換する。

走行状態検出部３３は、車両に設けられた各種計器やセンサから、例えば、車速やブレーキ、ステアリングの操作状態、サスペンションの動作状態等を検出する。

差分検出部３４は、画像処理部３２から得られた現在の運転者の運転姿勢を示す画像情報と、予め評価基準記憶部３５に記憶されている望ましい運転姿勢についての画像情報とを対比して、運転者の身体の部位ごとに、両者の差分値を検出する。

制御部３６は、差分検出部３４から入力した運転者の身体の部位ごとの差分値と、走行状態検出部３３から入力した現在の走行状態および制御結果格納部３７に格納された過去の制御結果から、制御対象として最適な制御デバイスを決定するとともに、決定した制御デバイスに供給する制御量を決定し、制御対象となるデバイスのパラメータを更新する。

制御結果格納部３７には、過去の制御結果が格納されている。具体的には、差分検出部３４が検出した運転者の身体の部位ごとの差分値がどのような値であり、そのとき、どの制御デバイスにどの程度の制御量を与えたら、その結果がどうであったのかという情報が格納されている。

したがって、制御部３６は、差分検出部３４が検出した運転者の身体の部位ごとの差分値に対応する過去の制御結果を制御結果格納部３７において参照し、制御対象を決定するとともに、以前、行った制御では、制御量が十分でなかったのであれば、前回よりも少し大きい制御量を与えたり、制御量が大きすぎたのであれば、前回よりも小さい制御量を制御デバイスに供給するような制御、すなわち、学習制御を行う。

より具体的には、例えば、ある車速で、運転者がハンドルを所定の転舵速度で操舵しているときに、差分検出部３４において検出された差分値が頭の横ずれ量である場合には、制御結果格納部３７に格納された過去の制御結果を参照して、この頭の横ずれ量を推奨値に近づけるためには、サスペンションを制御するべきなのか、ステアリングの反力を制御すべきなのかを判断するとともに、サスペンションであれば、どのような制御量を与えてどのような状態とすべきなのか、ステアリングの反力であれば、どの程度、ステアリングを重く、あるいは軽くすべきなのかを決定する。

また、ステアバイワイヤシステムにおける操舵反力の制御に関する制御ブロックは、図６に示すように、舵角センサ１３と、ヨーレートセンサ１１と、車速センサ１４と、反力制御部４１と、乗算器４２と、ゲイン設定部４３と、反力モータ１９とから構成されており、舵角センサ１３、ヨーレートセンサ１１、車速センサ１４からの信号を入力とする反力制御部４１からの出力に対して、制御部３６がゲイン設定部４３にパラメータをセットすることにより定まるゲインを乗算器４２によって乗算することにより、反力モータ１９の入力を変化させて制御を行う。なお、反力制御部４１と、乗算器４２と、ゲイン設定部４３は、図６に示すように、図１の制御装置２０内に設けられている。

次に、図３および図６を用いて、差分値として運転者の頭の横ずれ量を検出した場合を例にとって、本実施形態に係る車両制御装置の処理について説明する。

まず、カメラ３１から運転者の運転姿勢に関する画像情報を画像処理部３２が入力し（ステップＳ１０１）、画像処理部３２が入力した画像情報に画像処理を施して、差分検出部３４に出力する（ステップＳ１０２）。

画像処理部３２からの画像データを入力した差分検出部３４は、評価基準記憶部３５から望ましい運転姿勢に関する画像データを読み出し、両者を比較して、差分値として運転者の頭の横ずれ量を検出して、制御部３６に出力する（ステップＳ１０３）。

次に、制御部３６は、走行状態検出部３３から現在の走行状態を取得し（ステップＳ１０４）、差分値として運転者の頭の横ずれ量と現在の走行状態から、これに対応する過去の制御内容を制御結果格納部３７から読み出して、制御対象を操舵反力と決定するとともに、そのパラメータを決定する（ステップＳ１０５）。そして、制御部３６は、上記の決定に基づいて、操舵反力のパラメータを更新する（ステップＳ１０６）。

更新されたパラメータは、ゲイン設定部４３にセットされ、ゲイン設定部４３は、セットされたパラメータに基づき、ゲインを決定し、乗算器４２において反力制御部４１の出力にそのゲインを乗じて、反力モータ１９に出力する。反力モータ１９は、入力した値に応じて、これに対応するステアリングホイル１を直進位置に復帰させる方向に作用する所定の大きさの反力あるいは直進位置に復帰させる方向とは反対の方向に作用する所定の大きさの復帰抵抗力を発生させる。

そして、操舵反力に対するパラメータの更新後の運転者の運転姿勢をカメラ３１で撮像し、差分検出部３４が撮像した運転者の運転姿勢と評価基準記憶部３５に格納された望ましい運転姿勢に関する画像データを再度比較して、その差分値を制御結果として制御部３６に出力する。

制御部６は、今回の制御、すなわち、制御対象としての操舵反力、更新したパラメータ、差分検出部３４から入力した制御結果としての差分値を制御結果格納部３７に格納して制御を終了する（ステップＳ１０７）。

したがって、本実施形態によれば、運転者の体の部位ごとの差分値と走行状態から運転者の現在の運転状態を適切に判断するとともに、制御対象となるデバイスとその制御量を決定し、対応するパラメータを更新することにより、運転者にとって運転しやすい状態を提供することができる。また、制御対象の選択と制御量の決定に、過去の制御結果を用いる学習制御を行うことから、たとえ、運転者の体型や体格といった個人差が存在しても、運転者の運転状態を的確に捉えて、適切な制御を行うことができる。

以上、本発明の実施形態につき、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。例えば、本実施形態においては、特に、一つの制御デバイスに対して学習制御を行う場合を例にとって説明したが、過去の制御結果から、複数の制御デバイスに対して、同時に制御を加えた方がよいと考えられる場合には、複数の制御デバイスに対して、同時に制御を加える方法であっても何ら問題ない。

また、本実施形態においては、運転者の運転姿勢と基準となる運転姿勢の差分値を用いる場合について説明したが、これに限らず、差分値の微分値を加えて判断を行ってもよい。また、本実施形態においては、頭の横ずれ量を例にとって、詳細な説明を行ったが、これに限らず、頭の上下動によるずれ量や、傾き量、体幹の横ずれ量や上下動によるずれ量、傾き量、肩や腰の動き量およびこれらの組み合わせにより、適切な制御デバイスの選択と制御を行うことももちろん可能である。

ステアバイワイヤシステムの構成図である。 本実施形態に係る車両制御装置の構成図である。 本実施形態に係る車両制御装置の処理フロー図である。 本発明の概要を示すイメージ図である。 運転者とカメラの位置関係および検出すべき要素を例示した図である。 パワーステアリング装置における制御ブロック図である。

符号の説明

１・・・ステアリングホイル、２・・・操舵用アクチュエータ、３・・・ステアリングギア、４・・・車輪、７・・・ステアリングロッド、８・・・タイロッド、９・・・ナックルアーム、１０・・・回転シャフト、１１・・・ヨーレートセンサ、１３・・・舵角センサ、１４・・・車速センサ、１９・・・反力モータ、２０・・・制御装置、２２・・・第１の駆動回路、２３・・・第２の駆動回路、３１・・・カメラ（撮像手段）、３２・・・画像処理部、３３・・・走行状態検出部（走行状態検出手段）、３４・・・差分検出部（差分検出手段）、３５・・・評価基準記憶部、３６・・・制御部（決定手段、更新手段）、３７・・・制御結果格納部、４１・・・反力制御部、４２・・・乗算器、４３・・・ゲイン設定部

Claims (4)

1. 運転者の運転姿勢を撮像する撮像手段と、
   撮像した該運転者の運転姿勢と基準になる運転姿勢とを比較し、該運転者の身体の部位ごとにその差分値を検出する差分検出手段と、
   現在の走行状態を検出する走行状態検出手段と、
   該検出した走行状態と前記差分検出手段が検出した差分値とに基づいて、制御対象となるデバイスとその制御量とを決定する決定手段と、
   該決定手段により決定した制御量に基づいて、前記制御対象となるデバイスの制御パラメータを更新するパラメータ更新手段と、
   を備えたことを特徴とする車両制御装置。
2. 前記決定手段がさらに過去の制御結果を用いて、制御対象となるデバイスとその制御量とを決定することを特徴とする請求項１に記載の車両制御装置。
3. 前記差分検出手段が、差分値として運転者の頭の横ずれ量を検出し、前記パラメータ更新手段が操舵反力に関するパラメータを更新することを特徴とする請求項２に記載の車両制御装置。
4. 運転者の運転姿勢を撮像する第１のステップと、
   撮像した該運転者の運転姿勢と基準になる運転姿勢とを比較し、該運転者の身体の部位ごとにその差分値を検出する第２のステップと、
   現在の走行状態を検出する第３のステップと、
   該検出した走行状態と前記検出した差分値とに基づいて、制御対象となるデバイスとその制御量とを決定する第４のステップと、
   該決定した制御量に基づいて、前記制御対象となるデバイスの制御パラメータを更新する第５のステップと、
   を備えたことを特徴とする車両制御方法。

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