JP2008542935A - 車両の運転者の不注意を、運転者の特性に合わせて検出する方法及び制御ユニット - Google Patents

Abstract

本発明は、車両の、特に自動車の運転者が不注意になった時を認識するのに使用される方法及び装置に関する。ステアリング動作のない段階及びその後のステアリング動作が識別される。ハンドル角の大きさ及び／又はその時間当たりの変化が所定の閾値（１７０）の第１の閾値（１５０）を超えない場合に、ステアリング動作のない段階が識別される。ハンドル角の大きさ及び／又はその側方修正が第２の閾値（１６０）を超えた場合に、ステアリング動作が識別される。本発明によれば、第１の閾値（１５０）及び第２の閾値（１６０）が、運転者の特性に合わせて変更される。

Description

本発明は、請求項１の前段に記載の、車両の、特に自動車の運転者が不注意になった時を検出する方法に関する。本発明は、さらに、車両の運転者の不注意を検出するための制御ユニットに関する。

特許文献１では、ステアリング速度の分散及びステアリング動作の頻度と設定基準値とを比較することにより、運転者の状態を監視する方法について開示している。これらの基準値は、走行の開始時に決定される。

特許文献２では、ステアリング動作のない段階及びその後のステアリング動作を検出して、車両の運転者の疲労を検出する方法について開示している。

特開平０９−１２３７９０号公報 特開平０７−０９３６７８号公報

本発明の目的は、上記の先行技術を基準として、起こりうる不注意のより確実な検出を可能にする方法及びこの方法を行う制御ユニットを提供することである。

上記目的は、独立請求項の特徴によって達成される。

請求項１に記載の方法においては、ステアリング動作のない段階及びその後のステアリング動作が検出される。ハンドル角及び／又はその時間変化（時間当たりの変化率、角速度）が、予め定義された時間閾値の期間中に、絶対値で第１の閾値内にある場合に、ステアリング動作のない段階が検出される。つまり、ハンドル角及び／又はその時間変化は、予め定義された時間閾値の期間中に、絶対値で第１の閾値を超えない。運転者の不注意を検出する際に、本発明では、ステアリング動作のない段階と、通常は不注意の状態のあとに続く、激しいステアリング動作とを区別する。ハンドル角及び／又はその時間変化が、ステアリング動作のない段階の直後に、絶対値で第２の閾値を超えた場合に、ステアリング動作が検出される。

ハンドル角及び／又はその時間変化の第１の閾値及びハンドル角及び／又はその時間変化の第２の閾値は、運転者の特性に合わせて（運転者に固有の方法で）変更できることが好ましい。これにより、異なる運転者の異なるステアリング操作を考慮して、不注意について正確に警告することが可能となる。

予め定義された時間閾値もまた、運転者に特性に合わせて変更可能であることが好ましい。これにより、異なる運転者のステアリング操作のそれぞれの違いを考慮して、より正確に不注意を検出することが可能となる。

ハンドル角及び／又はその時間変化の第２の閾値は、ハンドル角及び／又はその時間変化の第１の閾値より大きいことが好ましい。

本発明の１つの好ましい発展形態においては、運転者に固有の第１の閾値及び運転者に固有の第２の閾値は、走行の開始時の所定の時間帯の間に取得される。これにより、車両の運転者が確実にまだ疲れていない時に、運転者に固有の閾値を取得することが可能となる。

運転者に固有の閾値が取得される所定の時間帯は、時間間隔（時間枠）に分割されることが好ましい。これにより、それぞれ２つの続いた時間間隔中に取得された値を用いる反復法が可能となる。時間間隔とは、本明細書においては、たとえば、２つのハンドル速度がゼロとなるときの間の時間間隔である。代替形態として、時間間隔は、たとえば固定した長さを有する。

本発明の１つの好ましい発展形態においては、反復法は、運転者に固有のパラメータ、特に、ハンドル角及び／又はその時間変化の第１の閾値、及びハンドル角及び／又はその時間変化の第２の閾値、又は予め定義された時間閾値を決定するのに使用される。この場合、現在の時間間隔中に取得された取得値、及び現在の時間間隔直前の時間間隔中に取得された取得値を使用して、決定が行われることが好ましい。

このことは、過去のものからさらなる信号を格納する必要がないという利点を有する。この場合、ハンドル角及び／又はその時間変化の第１の閾値の決定及びハンドル角及び／又はその時間変化の第２の閾値の決定は、反復法を使用して行われる。その後のステップにおいて、予め定義された時間閾値の決定は、ハンドル角及び／又はその時間変化の第１の閾値を使用して行われ得る。

したがって、不注意を検出する方法により、運転者に固有のパラメータを使用した、よりノイズが低くかつ誤った警報が少ない、より高い検出率が可能となる。

本方法のさらに好ましい改良形態が、従属請求項の主題である。

前述の本発明の目的はまた、上述の方法を行うための制御ユニットを用いて達成される。この解決方法の利点は、上述の方法について記述した利点に対応する。

図１は、車両の、特に自動車の運転者の不注意を検出するために、本発明による方法を行うための制御ユニット１００を示している。制御ユニットは、車両内に取り付けられ、現在のハンドル角ｘ、つまり運転者によるハンドル操作を感知するためのハンドル角センサ１１０を有する。さらに、制御ユニット１００は、マイクロコントローラとして具現化されることが好ましい制御装置１２０を有する。制御装置１２０は、ハンドル角センサ１１０によって生成され、かつハンドル角ｘを表すセンサ信号を感知する。

ハンドル角ｘは、運転者の不注意の第１の好ましい指標である。制御装置１２０はまた、ハンドル角に加えて、基本的に、運転者の不注意のさらなる指標として、他のセンサ１１２、１１４からのさらなるセンサ信号を受信し評価し得る。

運転者の不注意を検出するために、コンピュータプログラム１２２が、制御装置１２０で動作し、ハンドル角ｘを指標として評価することにより、本発明による以下に記述する方法に従って不注意を検出する。運転者の不注意が検出されると、制御装置１２０が警告装置１３０を作動させ、その結果、警告装置１３０が音による又は視覚的な警告メッセージを運転者に出力することが好ましい。警告メッセージにより、運転者は、車両を運転中の自分の不注意な行動に気づき、再び注意を払うようになる。

図２に例示されているように、本発明による方法が、一例としてハンドル角速度ｌｒｖについて記述されている。ハンドル角速度の代替形態として、ハンドル角ｌｒｗも考慮され得る。

本明細書において考慮される、疲労に関連する及び／又は注意散漫に関連するステアリングパターンは、ステアリング動作のない段階とその後の激しいステアリング修正とからなる。ハンドル角速度ｌｒｖが絶対値で、予め定義された時間閾値θ_{ｉｎａｃｔ＿ｔ}中のハンドル角速度の第１の閾値θ_{ｉｎａｃｔ}より小さい場合に、ステアリング動作のない段階が生じる。

ステアリング動作のない段階のすぐあとに続くステアリング動作のハンドル角速度が絶対値で、ハンドル角速度の第２の閾値θ_{ｅｖｅｎｔ}を超えた場合、この場合のステアリング動作は激しい。この場合、ハンドル角速度の第１の閾値θ_{ｉｎａｃｔ}は、ハンドル角速度の第２の閾値θ_{ｅｖｅｎｔ}より小さいことが好ましい。図２においては、ハンドル角速度の第１の閾値θ_{ｉｎａｃｔ}は、参照符号１５０で表されている。ハンドル角速度の第２の閾値θ_{ｅｖｅｎｔ}は、参照符号１６０で表され、予め定義された時間閾値θ_{ｉｎａｃｔ＿ｔ}は、参照符号１７０で表されている。

ステアリング動作が、動作のない段階の後に続くかどうかを判断する、いくつかの可能な方法がある。たとえば、ステアリング動作のない段階後の、たとえば５００ミリ秒〜１秒の固定時間帯が、考慮され得る。この固定時間帯にステアリング動作が生じた場合、これはステアリング段階の直後であると考えられる。他方、たとえば、ハンドルが１方向に動いた時間、つまりステアリング動作のない段階後の第１のハンドル静止状態まで、つまりステアリング動作のない段階後にハンドル角速度が最初にゼロになるまでの時間を考慮することができる。

以下、直後に続くステアリング動作が、ステアリング動作のない段階から、第１のハンドル静止状態までの時間として定義される場合について記述する。非動作関数ｉｎａｃｔｉｖｉｔｙ（ｔ、θ_{ｉｎａｃｔ}）及び修正関数ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ（ｔ）を好適に変更することにより、これもまた、５００ミリ秒〜１秒の固定時間帯についても有効である。これらの関数のさらに好ましい変更（修正）が行われる場合、本方法はまた、ステアリング動作がステアリング動作のない段階の直後であると考えられる時間帯のさらなる定義についても有効である。

以下に表されている式は、パラメータを運転者に固有の方法で定義し得る、例示的関数を表している。

図２の中央のグラフに表されている関数ｉｎａｃｔｉｖｉｔｙ（ｔ）の場合には、ｉｎａｃｔｉｖｉｔｙ（ｔ、θ_{ｉｎａｃｔ}）＞θ_{ｉｎａｃｔ＿ｔ}が真である場合に、動作のない段階が生じる。

図２の下のグラフには、関数ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ（ｔ）の例示的プロファイルが例示されている。本明細書においては、ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ（ｔ）＞θ_{ｅｖｅｎｔ}が真である場合に、ステアリング動作又はステアリング修正が行われる。

本明細書においては、ｔ−１は、それぞれ、各直前のサンプリングの時間を表している。

ステアリング動作が動作のない段階の後に続いた場合、ステアリングパターンが生じる。ステアリングパターン関数は、たとえば、以下の通りに定義される。

示されているすべての例示的関数プロファイルにおいて、ｔとは、信号サンプリングレート単位の時間である。図２に例示されている非動作関数及び修正関数は、それぞれ、一例として図２の上のグラフに例示されているハンドル角の時間変化に関連指摘際されている。ハンドル角速度θ_{ｉｎａｃｔ}の第１の閾値は、ハンドル角速度が例示されている図２の上のグラフに参照記号１５０で記入される。この第１の閾値は、運転者に固有である。ハンドル角速度の第２の閾値は、一例としてハンドル角速度のプロファイルが記入された図２の上のグラフに参照記号１６０で記入される。予め定義された時間閾値θ_{ｉｎａｃｔ＿ｔ}は、非動作関数が記入された図２の真ん中のグラフに参照符号１７０で記入される。

本発明の代替実施形態においては、ハンドル角ｌｒｗもまた、ハンドル角速度の代わりに考慮され得る。

したがって、疲労に関連する及び／又は注意散漫に関連するステアリングパターンの検出は、θ_{ｉｎａｃｔ＿ｔ}（予め定義された時間閾値１７０）、θ_{ｉｎａｃｔ}（ハンドル角速度の第１の閾値１５０）、及びθ_{ｅｖｅｎｔ}（ハンドル角速度の第２の閾値１６０）の、パラメータに依存する。これらのパラメータは、運転者に固有の方法で修正可能であることが好ましい。ステアリング行動は運転者によって大きく異なるので、これらのパラメータは、全体的に及び運転者とは無関係に定義することが好ましい。本発明により、これらのパラメータの１つ以上を個別化することが可能となる。

このため、運転者のステアリング行動は、走行の開始時の特定の時間帯中に評価されることが好ましい。特定の時間帯は、本明細書においては、時間間隔（時間枠）に分割されることが好ましい。時間間隔への分割は、様々な方法で行われ得る。たとえば、５００ミリ秒〜１秒の長さの時間間隔が考慮され得る。代替形態として、ハンドル角速度の、２つの隣り合うゼロ点の間のすべての間隔が考慮され得る。

これらのすべての間隔について、最大ハンドル角速度、最大ハンドル角、平均ハンドル角速度、及び／又は時間間隔の長さが、取得される又は計算される。本発明の１つの好ましい発展形態においては、時間間隔のためのこれらのすべての値が取得される又は計算される。

これらの値は、走行の開始時に、所定の時間帯について平均化される。さらに、これらのすべての値のための四分位数が決定される。１００％の四分位数は、本明細書においては、絶対最大値である。５０％の四分位数である中央値は、平均値を用いて推定される。２５％の四分位数及び７５％の四分位数は、概算されることが好ましい。

２５％の四分位数により、本明細書においては、取得された値の下部２５％を上部７５％から分離する値ができる。５０％の四分位数により、取得された値の下部５０％を上部５０％から分離する値ができる。即ち、５０％の四分位数は中央値である。７５％の四分位数により、取得された値の下部７５％を上部２５％から分離する値ができる。

２５％の四分位数及び７５％の四分位数の概算のための計算規則の一例が、以下に表されている。本明細書においては、これらの概算は、これらの間隔のために取得されたすべての値ｗについて行われる。したがって、ｗは、最大ハンドル角速度の値、最大ハンドル角の値、平均ハンドル角速度の値、及び／又は時間間隔の長さの値に関係する。

ステップ１：
第１のｎ値について、値ｗの平均値が計算される。ｎは、たとえばここでは１００である。

ステップ２：
それぞれの新しい値ｗについて、
ａ．平均値は、以下の規則に従って再び計算される。即ち、
平均＝（平均^＊ｎ＋ｗ）／（ｎ＋１）；ｎ＝ｎ＋１
である。
ｂ．ｗ＜平均 ならば、これは、２５％の四分位数平均_２５を計算するのに使用される。即ち、
平均_２５＝（平均_２５ ^＊ｎ_２５＋ｗ）／（ｎ_２５＋１）；ｎ_２５＝ｎ_２５＋１
である。
ｃ．ｗ＞平均 ならば、平均_７５は、７５％の四分位数を計算するのに使用される。即ち、
平均_７５＝（平均７５^＊ｎ_７５＋ｗ）／（ｎ_７５＋１）；ｎ_７５＝ｎ_７５＋１
である。

ｎ_２５は、ここでは、２５％の四分位数平均_２５を計算するのに使用された値ｗの数である。ｎ_７５は、ここでは、７５％の四分位数平均_７５を計算するのに使用された値ｗの数である。ｎ_２５及びｎ_７５の初期値は、ここではゼロである。

前述の値の２５％及び７５％の四分位数のこのような概算方法の利点は、四分位数を直接決定することと比べて、反復的であることである。ここでの利点は、値ｗを格納するためのメモリが不要であることである。したがって、さらなる処理のために、過去のものからの値ｗを記録し格納する必要がない。

たとえば地面の凹凸による、マイクロステアリング運動に起因するステアリング事象を考慮することを回避するために、四分位数の計算において、ハンドル角の差が予め定義された第３の閾値より大きい間隔のみが考慮される。第３の閾値のための好ましい値の範囲は、たとえば、１°〜２°である。

したがって、１００％の四分位数及び５０％の四分位数の値は、第１の閾値、第２の閾値、及び／又は予め定義された時間閾値のパラメータを、運転者に固有の方法で個別化し決定するのに利用可能である。その上、２５％の四分位数及び７５％の四分位数のための概算が利用可能である。これらの４つの四分位数は、走行の開始時の所定の時間帯中に取得された、最大ハンドル角速度、最大ハンドル角、平均ハンドル角速度、及び時間間隔の長さの、パラメータのいくつか又はそれぞれについて利用可能である。

ハンドル角速度θ_{ｉｎａｃｔ}の第１の閾値１５０及びハンドル角速度θ_{ｅｖｅｎｔ}の第２の閾値１６０は、これらの部分集合、たとえば１６値に応じて、数学的関数として決定される。

これにはいくつかの可能性がある。１つの可能な例は、以下の通りである。即ち、
θ_{ｉｎａｃｔ＿ｔ}＝係数１＊平均_２５（最大ハンドル角速度）
θ_{ｅｖｅｎｔ}＝係数２＊平均_７５（最大ハンドル角速度）
である。

予め定義された時間閾値θ_{ｉｎａｃｔ＿ｔ}（１７０）の計算は、θ_{ｉｎａｃｔ}（第１の閾値１５０）を使用して同様の方法で行われ得る。たとえば、すべてのステアリング動作のない段階は、走行の開始時の所定の時間帯について、第１の閾値θ_{ｉｎａｃｔ}（１５０）を使用して決定される。これらのステアリング動作のない段階の所要時間について、たとえば、上述した概算方法に類似した方法で、四分位数を決定することができる。

次いで、予め定義された時間閾値θ_{ｉｎａｃｔ＿ｔ}（１７０）が、これらの四分位数に応じて計算され得る。これは、たとえば、以下の通りに行われ得る。即ち、
θ_{ｉｎａｃｔ＿ｔ}＝係数３＊平均_７５（ステアリング動作のない段階）
である。

個々のパラメータに一定の関数が使用される場合、このパラメータは、個別化されず、運転者に固有の方法で設定されない。

本発明による制御ユニットを示す図である。 一例として、本方法のシーケンスを説明したグラフである。

Claims (9)

1. 車両の運転者が不注意になるときを検出する方法であって、
   前記不注意が、ステアリング動作のない段階及びその後のステアリング動作に応じて判断され、
   予め定義された時間閾値（１７０）の期間中にハンドル角及び／又はその時間変化の絶対値が第１の閾値（１５０）を超えない場合に、ステアリング動作のない段階が検出され、ハンドル角及び／又はその時間変化の絶対値が第２の閾値（１６０）を超えた場合に、ステアリング動作が検出される方法において、
   前記第１の閾値（１５０）及び前記第２の閾値（１６０）が、運転者の特性に合わせて変更可能であることを特徴とする方法。
2. 前記予め定義された時間閾値（１７０）が、運転者の特性に合わせて変更することができることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記第１の閾値（１５０）及び／又は前記第２の閾値（１６０）及び／又は前記予め定義された時間閾値（１７０）が、走行の開始時の所定の時間帯中に、運転者の特性に合わせて決定されることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記所定の時間帯が、時間間隔に分割されることを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. 時間間隔が、ハンドル角速度がゼロになる２つの時点間の時間帯であることを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. 時間間隔が、固定した長さを有することを特徴とする請求項４に記載の方法。
7. 前記方法が反復法であり、
   前記第１の閾値（１５０）及び／又は前記第２の閾値（１６０）及び／又は前記予め定義された時間閾値（１７０）が、現在の時間間隔のために取得された値及び前記現在の時間間隔直前の時間間隔のために取得された値を使用して、運転者の特性に合わせて決定されることを特徴とする請求項４、５、又は６のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記取得された値が、最大ハンドル角速度、最大ハンドル角、平均ハンドル角速度、及び／又は時間間隔の長さに関係することを特徴とする請求項７に記載の方法。
9. 車両の運転者の不注意を検出するための制御ユニット（１００）であって、
   前記車両の現在のハンドル角を感知するためのハンドル角センサ（１１０）と、
   前記感知されたハンドル角に応答して、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法を行うための、制御ユニット（１２０）、好ましくはマイクロコントローラと、
   前記方法が行われている時に前記運転者の不注意が検出された場合に、音による及び／又は光学的な警告メッセージを前記運転者に出力するための警告装置（１３０）とを有する制御ユニット（１００）。