JP2009099048A - 運転支援装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 運転集中度の判定を精度よく行うことを可能とした運転支援装置を提供する。
【解決手段】 本発明に係る運転支援装置は、ナビゲーション装置11、路車間通信装置12、環境情報認識ECU10等により、前方信号の赤から青への変化を検出し、これに対応する運転者のブレーキ/アクセル操作をアクセルスイッチ21、ブレーキスイッチ22の出力を基にして判定し、その反応時間を基にして運転意識低下判定ECU30が運転者の運転集中度を判定するものである。
【選択図】 図1
【解決手段】 本発明に係る運転支援装置は、ナビゲーション装置11、路車間通信装置12、環境情報認識ECU10等により、前方信号の赤から青への変化を検出し、これに対応する運転者のブレーキ/アクセル操作をアクセルスイッチ21、ブレーキスイッチ22の出力を基にして判定し、その反応時間を基にして運転意識低下判定ECU30が運転者の運転集中度を判定するものである。
【選択図】 図1
Description
本発明は、車両の運転支援装置に関し、特に、運転者の運転集中度を判定する運転支援装置に関する。
運転中の車両の運転者の注意力を判定するための装置として特許文献1に開示された装置が知られている。この装置においては、車間距離が縮まったときの運転者の運転操作に基づいて運転集中度を判定し、集中度が低下していると判定した場合には、運転者への警報等の処理を行うと記載されている。
特開平10−208199号公報
運転者は、距離変化を感じ難いため、その反応時間は遅れやすく、運転集中度の判定基準としては精度が低い。このように判定精度が低いと、運転集中度が低下していないのに低下しているとして警報等を行い、運転者は煩わしいと感ずるケースが発生しやすくなる。このような誤判定を防ぐため集中度低下の判定をしづらくすると、運転支援として有効性が低下し、信頼性が低下する。
そこで、本発明は、運転集中度の判定を精度よく行うことを可能とした運転支援装置を提供することを課題とする。
上記課題を解決するため、本発明に係る運転支援装置は、車両に搭載されて、運転者の運転集中度を判定する運転支援装置であって、自車両の進路における通行を規制する信号機の所定の灯色変化を検出する手段と、運転者のアクセルおよび/またはブレーキ操作状態を検出する手段と、この灯色変化が検出されてから運転者のアクセルおよび/またはブレーキ操作が行われるまでの経過時間に基づいて運転者の運転集中度を判定する判定手段を備えていることを特徴とする。
すなわち、本発明に係る運転支援装置においては、所定の灯色変化に対応して運転者のアクセル/ブレーキ操作が行われるまでの反応時間を測定し、この反応時間に基づいて運転者の運転集中度を判定する。
この所定の灯色変化は、赤色から青色への灯色変化であるとよい。あるいは、自車両が現在位置からこの信号機に対応する停止線に到達するまでの到達予想時間を検出する手段をさらに備えており、所定の灯色変化は、青色から黄色への灯色変化であって、判定手段は、灯色変化時点における到達予想時間が所定範囲内の場合に判定を行うものでもよい。
本発明に係る運転支援装置によれば、自車両進路方向の信号機の灯色変化という運転者のブレーキ/アクセル操作が期待できる条件下において、当該操作が行われるまでの反応時間に基づいて運転集中度判定を行うため、運転集中度の誤判定が生ずるのを防止することができ、判定精度が向上する。これにより、判定に基づいた運転支援をタイミングよく行うことができるので、運転支援システムへの信頼性も向上する。
信号機の赤色から青色への灯色変化に対しては、運転者はこれに対応して発進や加速等の操作を行うのが通常であり、そうした操作が期待できるので、上記効果が得られる。一方、信号機の青色から黄色への灯色変化については、この変化時点で、信号機に対応する停止線に接近している場合には、運転者は、そのまま通過してしまう可能性が高く、一方、停止線に到達するまでに十分な時間がある場合には、余裕をもって停止操作を行うので反応時間が遅くなる。そこで、本発明に係る運転支援装置では、到達予想時間が灯色変化に対応する運転操作が予想される範囲内にあるときに限って、運転集中度判定を行うことにより、判定精度が向上し、上記効果が得られる。
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の参照番号を附し、重複する説明は省略する。
図1に本発明に係る運転支援装置の第1実施形態の構成をブロック図で示す。この運転支援装置を制御する制御装置は、複数のECU(Electronic Control Unit:電子制御ユニット)を車内LAN70で相互通信可能に接続した構成をとっている。これらのECUは、いずれもCPU、ROM、RAM等によって構成される。ここで挙げた構成は一例であって、複数のECUの機能を一つのECUにより実現してもよいし、あるECUの機能を複数のECUによって実現してもよい。また、個々のECUは、CPU、ROM、RAMを専用で有していてもよいし、1つ以上の構成要素を他のECUと共有していてもよい。
車両の位置情報を取得するナビゲーション装置11としては、例えば、GPS(Global Positioning System:全地球測位システム)やINS(Inertial Navigation System:慣性航法装置)を利用し、自車両の位置を取得し、これと記録装置に格納された地図情報データベースとを照合して自車両の位置ならびに周囲の道路情報等を取得するシステムを用いるとよい。路車間通信装置12は、路上、路側等に配置された通信機との相互通信を行う装置であり、周囲の道路状況等に関する情報を取得する。車々間通信装置13は、他の車両と相互通信を行い、自車両の車両情報を送信する一方、他車両の車両情報を取得するものである。路車間通信装置12と車々間通信装置13は、アンテナや送受信機等、構成要素の一部または全てを共有していてもよい。環境情報認識ECU10は、ナビゲーション装置11から取得した自車両の車両状況と路車間通信装置12、車々間通信装置13で取得した周囲の道路・車両状況から、前方の信号状況等の道路環境情報を判定する。
車室内のアクセルペダル、ブレーキペダルには、それらの運転者による操作量が所定量を超えたときに、スイッチがオンになり、所定以下となったときにスイッチがオフになるアクセルスイッチ21、ブレーキスイッチ22がそれぞれ設置されている。さらに、自車両の速度を検出する車速センサ23として、例えば、各車輪に車輪速センサが配置される。車両情報認識ECU20は、アクセルスイッチ21、ブレーキスイッチ22の出力から、運転者によるアクセル、ブレーキの操作状態を判定するとともに、車速センサ23の検出結果から自車速を判定する。
運転意識低下判定ECU30は、環境情報認識ECU10から出力された道路環境情報と、車両情報認識ECU20から出力された車両状態とそれに対応する運転者の操作状態から運転者の運転集中度を判定する。運転支援ECU40には、ディスプレイ41とスピーカー42が接続され、運転者への警報等を行う。ディスプレイ41、スピーカー42は、本運転支援装置専用のものである必要はなく、ナビゲーションシステムやAVシステム、計器パネル等と共用のものでよい。
PCS ECU50は、プリクラッシュセーフティシステム(Pre-Crash Safety system:PCS)の制御を行うECUであり、自動走行ECU60は、自動走行の制御を行うECUである。
次に、本実施形態の動作の一例(第1実施例)を説明する。図2は、第1実施例の動作を説明するフローチャートであり、図3、図4は、前方信号機の灯火状態変化と、これに応じた運転者のアクセル/ブレーキペダル操作の一例をそれぞれ示すタイミングチャートである。この動作は、運転意識低下判定ECU30を主体として各ECUが協働して実行するものであり、車両の電源がオンにされてから、繰り返し実行される。
最初に、環境情報認識ECU10、車両情報認識ECU20が環境状態、車両状態を読み込む(ステップS2)。具体的には、環境情報認識ECU10は、ナビゲーション装置11で取得した情報から自車両付近の交差点情報を取得し、路車間通信装置12から当該交差点の自車両進路方向を規制する信号の状態(灯火状態)を取得し、車々間通信装置13により、交差点までの自車進路上における他車両の有無を判定する。車両情報認識ECU20は、アクセルスイッチ21、ブレーキスイッチ22の状態を読み込むとともに、車速センサ23の出力から車速Vを判定する。
次に、運転意識低下判定ECU30は、読み込んだ環境情報、車両情報から、自車両が先頭で信号待ち状態にあるかを判定する(ステップS4)。自車両が先頭とは、自車両の進路上の前方交差点までの間に他車両が存在しない場合を意味し、信号待ち状態とは、自車両の進路の通行を規制している前方信号の灯火状態が赤であり、自車両が停止している状態であることを意味する。自車両が先頭でない、すなわち、自車両と前方交差点との間に他車両が存在する場合、あるいは、自車両が信号待ち状態でない、すなわち、前方信号の灯火状態が赤以外の場合、または、車両が走行中の場合(交差点手前の停止線に達していない場合等)には、以降の判定を行うための条件を満たさないと判定し、ステップS2へと戻る。これにより、自車両が先頭で信号待ち状態が実現されるまでループ処理により待機する。
ステップS4において、自車両が先頭で、信号待ち状態にあると判定した場合には、ステップS6へと移行し、前方信号の灯火状態が青色(以下、単に「青信号」という。)に変化するまで待機する。これは、環境情報認識ECU10が路車間通信装置12で得た情報を基にして現在の前方信号の灯火状態を判定することにより行う。青信号に変化したと判定した場合には、ステップS8へと移行し、運転意識低下判定ECU30は、現在時刻をt_iに設定する。
次に、ブレーキスイッチ22の出力を参照して、現在時刻(前方信号が青信号に変化した時点)において運転者がブレーキペダルを操作していたブレーキオン状態であるか否かを判定する(ステップS10)。ブレーキスイッチ22がオンであった場合には、ステップS12へと移行し、再び車両情報認識ECU20がブレーキスイッチ22の状態を読み込む。続く、ステップS14では、ブレーキがオン状態からオフ状態になったかを判定する。具体的には、ステップS14の処理は、直前のステップS10処理時点にはブレーキスイッチ22がオンであった場合に行われるから、現時点(直前のステップS12処理時)においてオフ状態であるかを検出すれば足りる。ブレーキスイッチ22がオンであった場合には、ステップS12へと戻る。一方、ブレーキスイッチ22がオフであった場合には、ステップS20へと移行し、現在時刻をt_rに設定する。このようなループ処理を行うことで、前方信号が青信号に移行した後、運転者がブレーキペダルを戻してブレーキをオフにした時点t_rを検出することができる。図3においては、このブレーキスイッチを戻した時点をt_r1として示している。
ステップS10において、ブレーキスイッチ22がオフであった場合には、ステップS16へと移行し、再び車両情報認識ECU20がアクセルスイッチ21の状態を読み込む。続くステップS18では、アクセルがオフ状態からオン状態になったかを判定する。具体的には、前回のステップS6またはステップS16処理時のアクセルスイッチ21の状態を記憶しておき、それがオフ状態で、現在値がオン状態である場合に条件を満たすと判定すればよい。アクセルがオフ状態のままであった場合には、ステップS16へと戻る。一方、アクセルがオン状態に移行した場合には、ステップS20へと移行し、現在時刻をt_rに設定する。このようなループ処理を行うことで、前方信号が青信号に移行した時に、運転者がブレーキをオフにしていた場合、青信号に移行した後に運転者がアクセルペダルを操作してアクセルをオンにした時点t_rを検出することができる(図4参照)。
ステップS20におけるt_r検出後、前方信号が青信号に移行した後のこれに応じた運転者のブレーキ/アクセル操作までの反応時間Tを求める(ステップS22)。この反応時間Tは(t_r−t_i)である。続いて、求めた反応時間Tと当該運転者の平均反応時間T_aveとを比較し、反応時間Tが平均反応時間T_aveにしきい値ΔTthを加算した時間より長い場合は、運転者の反応が遅く、運転集中度が低下していると判定して、運転者反応低下時の処理を行う(ステップS26)。
この運転者反応低下時処理としては、以下の処理が挙げられる。一つは、運転支援ECU40により、ディスプレイ41、スピーカー42を通じて運転者に対して運転集中度が低下している旨警報する。二つ目として、PCS ECU50において、運転集中度が低下していないと判定している場合と比較して、PCS制御、すなわち、衝突を予測したシートベルトのプリテンション制御やブレーキアシスト制御等に入りやすくする。三つ目として自動走行ECU60の追従制御を中止する。
上記運転者反応低下時処理(ステップS26)実行後、または、ステップS24において、運転者のブレーキ/アクセル操作までの反応時間TがT_ave+ΔTthより長くなく、運転者の運転集中度が低下していないと判定した場合には、ステップS28に移行する。ここでは、運転者の平均反応時間T_aveを再設定する。例えば、TがT_aveより短い場合、及び、TとT_aveの差がΔTth未満の場合には、今回の反応時間を含めて平均反応時間を算出し、その差がΔTthを超えて長い場合には、今回の反応時間をT+ΔTthとみて平均反応時間を算出する。平均値を算出する際のしきい値と、運転集中度を判定する際のしきい値とを異ならせてもよい。
次に、本実施形態の動作の別の例(第2実施例)を説明する。図5は、第2実施例の動作を説明するフローチャートであり、図6は、インディシジョンゾーンを説明する図であり、図7〜図9は、前方信号機の灯火状態変化と、これに応じた運転者のアクセル/ブレーキペダル操作の一例をそれぞれ示すタイミングチャートである。この動作も第1実施例と同様に、運転意識低下判定ECU30を主体として各ECUが協働して実行するものであり、車両の電源がオンにされてから、繰り返し実行される。
最初に、第1実施例のステップ2と同様に、環境情報認識ECU10、車両情報認識ECU20が環境状態、車両状態を読み込む(ステップS32)。次に、運転意識低下判定ECU30は、前方信号が青信号から黄信号に変化したかを判定する(ステップS34)。具体的には、前回のステップS32の処理時の信号灯火状態を記憶しておき、前回の状態が黄色で、今回の状態が青色の場合に、黄色から青色へ変化したと判定すればよい。前回の状態が黄色以外の場合、あるいは、今回の状態が青色以外の場合には、ステップS32へと戻り、黄色から青色へ変化したと判定した場合には、ステップS36へと移行して、現在時刻をt_iに設定する。
続くステップS38では、自車両が先頭かつ、インディシジョンゾーンにあるかを判定する。自車両が先頭とは、第1実施例と同様に、自車両の進路上の前方交差点までの間に他車両が存在しない場合を意味する。インディシジョンゾーンとは、停止するか通過するかが運転者によって分かれる領域であり、例えば、図6に示されるように、統計上停止する人の比率が10%を超え90%未満となる領域、具体的には、黄色信号へ変化した時点での車両の交差点停止線までの予想到達時間(TTC)が、TTCth1を超えTTCth2未満である領域を意味する。自車両より前に車両が存在する場合、もしくは、自車両がインディシジョンゾーン外の場合には、ステップS32へと戻る。これにより、前方信号が黄色に変化した時点で、自車両が先頭で、インディションゾーン内に位置するという条件が満たされるまでループ処理により待機する。
ステップS38において、自車が先頭でインディションゾーン内に位置すると判定した場合には、ステップS40へと移行し、アクセルスイッチ21の出力を参照して、現在時刻(前方信号が黄信号に変化した時点)において運転者がアクセルペダルを操作していたアクセルオン状態であるか否かを判定する。アクセルスイッチ21がオンであった場合には、ステップS42へと移行し、再び車両情報認識ECU20がアクセルスイッチ21の状態を読み込む。続く、ステップS44では、アクセルがオン状態からオフ状態になったかを判定する。具体的には、ステップS44の処理は、直前のステップS40処理時点にはアクセルスイッチ21がオンであった場合に行われるから、現時点(直前のステップS42処理時)においてオフ状態であるかを検出すれば足りる。アクセルスイッチ21がオンであった場合には、ステップS42へと戻る。一方、アクセルスイッチ21がオフであった場合には、ステップS50へと移行し、現在時刻をt_rに設定する。このようなループ処理を行うことで、前方信号が黄信号に移行した後、運転者が減速しようと、アクセルペダルを戻してアクセルをオフにした時点t_rを検出することができる。図7においては、このアクセルスイッチを戻した時点をt_r1として示している。
ステップS40において、アクセルスイッチ21がオフであった場合には、ステップS46へと移行し、再び車両情報認識ECU20がアクセルスイッチ21とブレーキスイッチ22の状態を読み込む。続くステップS48では、アクセルまたはブレーキがオフ状態からオン状態になったかを判定する。具体的には、前回のステップS32またはステップS46処理時のアクセルスイッチ21、ブレーキスイッチ22の状態を記憶しておき、それがオフ状態で、現在値がオン状態である場合に条件を満たすと判定すればよい。ブレーキ、アクセルがいずれもオフ状態のままであった場合には、ステップS46へと戻る。一方、アクセルまたはブレーキがオン状態に移行した場合には、ステップS50へと移行し、現在時刻をt_rに設定する。このようなループ処理を行うことで、前方信号が黄信号に移行した時に、運転者がブレーキまたはアクセルを操作してオンにした時点t_rを検出することができる。図8は、アクセルを操作した場合を示しており、図9は、ブレーキを操作した場合を示している。
ステップS50におけるt_r検出後のステップS52〜S58の処理は、第1実施例におけるステップS22〜S28の処理と同一である。
以上の第1実施例、第2実施例における処理は、一例であって、その本質が変わらない限り、一部の処理の順序を変えてもよいし、重複させたり、複数のプログラムに分割してもよい。また、一部または全ての処理について処理を担当するECUを異ならせてもよい。例えば、車両状態や環境状態については、車両情報認識ECU20や環境情報認識ECU10が常時モニタリングし、その結果を車内LAN70により別のECUに通知する手法をとってもよい。
この運転支援装置によれば、前方信号の点灯状態変化に対して運転者が反応すべき状況に限ってその反応時間を基にして運転者の運転集中度を判定しているので、運転者の純粋な反応時間が測定でき、運転集中度の判定精度が向上する。したがって、その判定結果を基にした運転支援制御の信頼性も向上する。また、通常の運転操作を基にして運転集中度を測定しているので、運転者に運転行動以外の負担を強いることがなく、運転行動以外を対象とする場合のように相関性等が問題になることがない。運転操作自体も運転環境を限定するものではなく、多様な走行環境において行われる操作であるので、汎用性が高い。
そして、判定対象としている運転行動は、一般道を走行中、比較的頻繁に現れる動作であり、短いサンプリング周期(平均して少なくとも3分に1回程度)で運転者の反応時間を検出することができるため、運転集中度の低下を速やかに検出して、運転者への警報や他の運転支援を適切に行うことができる。
上記実施形態では、ナビゲーション装置11、路車間通信装置12、車々間通信装置13を利用して前方信号の点灯状態を判定する実施形態を説明してきたが、本発明はこれに限られるものではない。図10に示される第2の実施形態は、基本構成は図1に示される第1の実施形態と同様であるが、前方信号の点灯状態等の環境情報を取得する手段として、車両の前方画像を取得する前方カメラ15と、レーザレーダ16を用いている。前方カメラ15は、例えば、TVフレームレートの動画像を取得するCCDカメラ等であり、例えば、車室前方のルームミラー部分等の、前方車両のブレーキランプを含む後部の画像を取得可能な位置に配置される。レーザレーダ16は、車両前方に向けて赤外線を照射して、反射光が戻ってくるまでの時間を測定することで前方車両等の対象物までの距離を測定するものであり、その投光部、受光部は、車両前部に配置される。環境情報認識ECU10は、前方カメラ15で取得した画像から画像処理により前方車両のブレーキランプ点灯状態を判定するとともに、レーザレーダ16の出力から前方車両の存否および存在する場合には前方車両との車間距離(相対距離)を取得する。
この実施形態においても図2、図5に示される第1実施例、第2実施例の動作を行うことができる。本実施形態によれば、自車両が先頭車両であるか否かは、レーザレーダ16の出力を基にして前方車両との車間距離を判別することで行えばよい。また、前方信号の点灯状態は、パターン認識、色認識等によって信号のランプ部分を抽出し、その輝度レベルの変化等を基にして判定を行う手法等を用いればよい。前方信号への到達予想時間の算出は、前方カメラ15で取得した画像からの白線検出等を用いることができる。
この実施形態では、前方車両との車間距離を、レーザレーダ16を用いて判定する例を説明してきたが、例えば、前方カメラ15で取得した画像中の前方車両のナンバープレート等の大きさから車間距離を取得してもよく、レーザレーダ16以外にも超音波を前方に照射して前方車両からの反射波が戻ってくるまでの時間を基にして距離を測定するアクティブソナー等を用いてもよい。
さらに第1実施形態と第2実施形態とを組み合わせてもよい。その場合、第2の実施形態に例えば路車間通信装置12を組み合わせる構成としたり、第1の実施形態にレーザレーダ16を組み合わせたり、第1の実施形態の車々間通信装置13に代えてレーザレーダ16を用いる等の変形形態を用いてもよい。
上記実施形態では、運転集中度が低下していると判定した場合に、各種の支援制御を実施する例を説明したが、上述した支援制御は一例であって、上述した全ての支援制御を行う必要はなく、上述した支援制御に限られるものでもない。
本発明は、車両に搭載される各種の運転支援装置に適用できる。
10…環境情報認識ECU、11…ナビゲーション装置、12…路車間通信装置、13…間通信装置、15…前方カメラ、16…レーザレーダ、20…車両情報認識ECU、21…アクセルスイッチ、22…ブレーキスイッチ、23…車速センサ、30…運転意識低下判定ECU、40…運転支援ECU、41…ディスプレイ、42…スピーカー、60…自動走行ECU、70…車内LAN。
Claims (3)
- 車両に搭載されて、運転者の運転集中度を判定する運転支援装置であって、
自車両の進路における通行を規制する信号機の所定の灯色変化を検出する手段と、
運転者のアクセルおよび/またはブレーキ操作状態を検出する手段と、
前記灯色変化が検出されてから運転者のアクセルおよび/またはブレーキ操作が行われるまでの経過時間に基づいて運転者の運転集中度を判定する判定手段
を備えていることを特徴とする運転支援装置。 - 前記所定の灯色変化は、赤色から青色への灯色変化であることを特徴とする請求項1記載の運転支援装置。
- 自車両が現在位置から前記信号機に対応する停止線に到達するまでの到達予想時間を検出する手段をさらに備えており、
前記所定の灯色変化は、青色から黄色への灯色変化であって、前記判定手段は、前記灯色変化時点における前記到達予想時間が所定範囲内の場合に判定を行うことを特徴とする請求項1記載の運転支援装置。
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012053106A1 (ja) * | 2010-10-22 | 2012-04-26 | トヨタ自動車株式会社 | 運転支援装置 |
CN102908154A (zh) * | 2012-11-07 | 2013-02-06 | 北京工业大学 | 一种基于机器视觉的驾驶员启动反应时间的检测方法 |
US11077858B2 (en) | 2016-12-22 | 2021-08-03 | Denso Corporation | Vehicle driver state determination apparatus |
-
2007
- 2007-10-18 JP JP2007271615A patent/JP2009099048A/ja active Pending
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