JP2012212379A - 運転者状態検出システム及び運転者状態検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】適切な運転者状態判定しきい値を用いて運転者の異常運転を正確に特定する。
【解決手段】車両のヨーレイトを検出し（Ｓ１）、検出されたヨーレイトの実測値の増減が反転する反転ポイントを特定し（Ｓ３）、特定された２つの反転ポイントを結ぶ線分から決まる所定時間毎のヨーレートを演算し（Ｓ４）、演算された所定時間毎のヨーレートとヨーレイトの実測値との偏差を演算し（Ｓ５、Ｓ６）、偏差を運転者状態判定しきい値と比較して運転者の状態が異常であるか否かを判断し（Ｓ２２、Ｓ８、Ｓ９）、車両の挙動及び運転者による運転操作の少なくとも一方に応じて運転者状態判定しきい値を可変設定する（Ｓ２１）。
【選択図】図６

Description

本発明は、運転者状態検出システム及び運転者状態検出方法に関し、特に、車両のヨーレイトに基づいて運転者の状態が異常であるか否かを検出するシステム及び方法に関する。

従来、運転者の特徴の観察、運転能力及び運転行為のみならず、移動中の車両の観察から運転者の異常を判定することが知られている。

特開２００９−５７０１６号公報

しかし、これらの技術は、判定レベルを高くすると過敏になり、通常の運転者の特徴を、異常運転状態の運転者と判断してしまったり、或いはこれと逆に判定レベルを低くすると異常運転を充分検出できなくなる可能性がある。したがって、運転者の異常運転をより正確に特定する方法が求められている。

これらの従来の技術に鑑みて、本発明は、第１の態様として、車両のヨーレイトを検出するヨーレイト検出器と、検出されたヨーレイトから運転者の状態が異常であるか否かを判断する制御部とを有する運転者状態検出システムに関する。制御部は、検出されたヨーレイトの実測値の増減が反転する反転ポイントを特定する特定手段と、特定された２つの反転ポイントを結ぶ線分から決まる所定時間毎のヨーレートを演算する手段と、演算された所定時間毎のヨーレートとヨーレイト実測値との偏差を演算する偏差演算手段と、偏差を運転者状態判定しきい値と比較して運転者の状態が異常であるか否かを判断する異常判定手段と、車両の挙動及び運転者による運転操作の少なくとも一方に応じて運転者状態判定しきい値を可変設定する閾値可変設定手段とを備える。

本願発明は、第２の態様として、運転者状態検出方法に関する。この運転者状態検出方法は、車両のヨーレイトを検出し、検出されたヨーレイトの実測値の増減が反転する反転ポイントを特定し、特定された２つの反転ポイントを結ぶ線分から決まる所定時間毎のヨーレートを演算し、演算された所定時間毎のヨーレートとヨーレイト実測値との偏差を演算し、偏差を運転者状態判定しきい値と比較して運転者の状態が異常であるか否かを判断し、車両の挙動及び運転者による運転操作の少なくとも一方に応じて運転者状態判定しきい値を可変設定する。

本発明によれば、適切な運転者状態判定しきい値を用いて、運転者の異常運転を正確に特定することができる。

図１は、本発明の実施形態に係わる運転者状態検出システムを備える車両を上方から見た時の概念的な平面図である。 図２（ａ）は、運転者の状態を判断するための検出期間における車両のヨーレイトの実測値の一例（異常運転状態）を示すグラフであり、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示したヨーレイトの実測値とヨーレイトの線形変化率との時間差を示すグラフである。 図３は、図２（ａ）のグラフの一部（Ｆ４）を拡大して詳細に示すグラフであり、ヨーレイトの実測値における極大値１８−１〜１８−３と極小値２０−１〜２０−３をより明確に特定する。 図４は、図３のグラフにおいて決定される、時間軸上で連続する１つの極大値と１つの極小値を結ぶ線分からなるヨーレイトの線形変化率２２−１〜２２−５を例示するグラフである。 図５は、図４のグラフにおいて決定される、ヨーレイトの実測値とヨーレイトの線形変化率との時間差の最大値を例示するグラフである。 図６は、図１の運転者状態検出システムが備える制御部１４により実行される、運転者の状態を判断する手順の一例を示すフローチャートである。 図７は、図６のステップＳ２１において参照される、ヨーレイトと時間差しきい値との対応関係の一例を示すグラフである。 図８は、図６のステップＳ２１において参照される、横加速度と時間差しきい値との対応関係の一例を示すグラフである。 図９は、図６のステップＳ２１において参照される、車速と時間差しきい値との対応関係の一例を示すグラフである。

以下図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下に示す実施形態の記載は、特許請求の範囲の記載により特定される発明及び均等の範囲を限定する目的とするものではない。

図１は、本発明の実施形態に係わる運転者状態検出システム１０を装備する自動車などの車両ＨＶの一例を示す。ここでは自動車を図示したが、「車両」という用語には、あらゆるタイプの車両、例えば、トラック、オートバイ、その他の１又は２以上の車輪を有する陸上の車両、ボードその他の水上車両、飛行機、ヘリコプターその他の航空車両、機械その他の産業用装置、スノーモービルその他のウィンタースポーツ車両などが含まれる。運転者状態検出システム１０は、車両外において処理する状況、データ発掘用途に適用することができる。ここでは、サーバ（以下に述べるサーバ３９）に蓄積されたセンサデータは、記録されてから長時間が経過した後に処理される。図１において、Ｘ軸は車両ＨＶの長さ方向（走行方向）に相当し、Ｙ軸は車両ＨＶの幅方向に相当し、Ｚ軸は車両ＨＶの垂直方向に相当する。

車両ＨＶは、車速を検出する速度検出器及び、車両ＨＶに加わる横加速度を検出する横加速度検出器を備える。速度検出器及び横加速度検出器としては、一般的に知られているものを使用することができる。また、車両ＨＶは、方向指示器、ライトスイッチ、ナビゲーション装置、空調設備、シートポジションを調整する装置、及びシフトレバーなど、運転者による運転操作の対象となるものを備える。

運転者状態検出システム１０は、少なくとも１つのヨーレイト検出器１２と制御部１４とを備える。ヨーレイト検出器１２は、水晶変換器、半導体装置、ジャイロスコープのような一般的なヨーレイト検出器であって、垂直軸（Ｚ軸）周りの車両ＨＶの回転速度を測定する。或いは、全地球測位システム（ＧＰＳ）を車両ＨＶのヨーレイトを検出するために使用することができ、ヨーレイト検出器として採用することができる。もちろん、車輪の速度を検出する車速検出器を車両ＨＶのヨーレイトを検出するために使用することもできる。しかし、複数のヨーレイト検出器１２を配置する場合又は異なるタイプのヨーレイト検出器を用いる場合の各ヨーレイト検出器１２に、上記したヨーレイト検出器１２の位置及び特徴を適用することは可能である。

ヨーレイト検出器１２は、制御部１４に電気的に組み合わされ、車両ＨＶに生じるヨーレイトを表す信号を制御部１４へ供給する。ヨーレイト検出器１２は、例えば車両ＨＶの重心（ＣＧ）の近くを含む、車両ＨＶの複数の箇所に配置することができる。実施形態では、後部座席近くのトランクの中に配置されている。ヨーレイト検出器１２は、車両ＨＶの長さ方向の中心軸（ＣＬ）の近くに配置されることが望ましい。剛体力学の標準的な計算が制御部１４により実行され、制御部１４は、ヨーレイト検出器１２から出力されたヨーレイトを車両の重心ＣＧにおけるヨーレイトに変換することが望ましい。もちろん、ヨーレイト検出器１２は垂直軸（Ｚ軸）に沿った車両ＨＶのの回転を測定するため、ヨーレイト検出器１２は車両ＨＶが属するＸ−Ｙ平面に対して、傾斜していない、或いは実質的に傾斜していない。

制御部１４は、制御プログラムがインストールされたマイクロコンピュータを含むことが望ましい。制御プログラムを実行することにより、マイクロコンピュータは、以下に示すように、運転者の異常運転状態を突き止めるために、所定の検出期間においてヨーレイトを監視し、ヨーレイトの先行状態（ＬＥＡＤ状態）及び遅滞状態（ＬＡＧ状態）を決定する。運転者の異常運転状態には、アルコール或いは薬物によって運転者が酩酊した状態、運転者の疲労、病気、注意散漫、その他、運転者が車両運転能力に悪影響を与える生理学的、生物学的、或いは科学的な状態が含まれる。

制御部１４は、入力インターフェース回路、出力インターフェース回路、及び制御プログラムや処理実行結果を蓄積する、ＲＯＭ（読み出し専用メモリ）及びＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）を含むデータ蓄積装置を含む一般的なマイクロコンピュータにより構成される。例えば、制御部１４の内部ＲＡＭは、制御フラグの状態や様々な制御データを蓄積し、様々な制御動作の制御プログラムを蓄積している。制御部１４は、一般的な方法で下記の構成要素と結合し、制御プラグラムにしたがってあらゆる構成要素を選択的に制御することができる。本発明の実施形態を実行するための様々なハードウェアとソフトウェアの組合せを、制御部１４の詳細な構造やアルゴリズムに適用できることは本明細書の開示から明らかである。

本発明の実施形態では、後で述べるように、車両ＨＶの運転者の状態が異常であるか否かを判断するために、所定の検出期間におけるヨーレイトの変化を監視する。図６の例示的なフローチャートに示すように、ステップＳ１において、ヨーレイト検出器１２は、車両のヨーレイトを検出し、制御部１４は、検出期間における車両のヨーレイトの実測値を示す信号をヨーレイト検出器１２から受信する。図２（ａ）は、検出されたヨーレイトの実測値（以後、「ヨーレイトカーブ１６」という）を例示するグラフであり、この例ではおよそ８０秒間継続する検出期間におけるヨーレイトカーブ１６を示している。図２（ａ）の縦軸はヨーレイトの実測値を示し、図２（ｂ）の縦軸は時間差を示し、図２（ａ）及び図２（ｂ）の横軸は時間（秒）を示す。また、ヨーレイトには、車両ＨＶの左側方向へのヨーレイトを表す左ヨーレイト要素と、車両ＨＶの右側方向へのヨーレイトを表す右ヨーレイト要素とが含まれる。図２（ａ）においては、左側方向へのヨーレイトを正の値で示し、右側方向へのヨーレイトを負の値で示す。

次に、ステップＳ２において、制御部１４は、所望のサンプリングレートにて、ヨーレイトカーブ１６をサンプリングする。本発明の実施形態では、サンプリングレートは１０Ｈｚ（すなわち毎秒１０回のサンプリング）である。しかし、サンプリングレートは、当業者が理解する適切な値を可変に設定することができる。さらに、制御部１４は、ヨーレイト検出器１２からヨーレイトを示す信号を受信した時或いはその近傍において、ヨーレイトカーブ１６をサンプリングしてもよい。或いは、制御部１４は、ヨーレイトの信号を蓄積してから所定の時間が経過した後に、ヨーレイトカーブ１６をサンプリングしてもよい。

本発明の実施形態において、制御部１４は、移動平均或いはローパスフィルターのような一般的な平滑化アルゴリズムをヨーレイトカーブ１６に適用する。この平滑化により、数秒、数分の一秒程度の小さな遅延が生じる。しかし、この遅延時間よりも長い検出期間（例えば８０秒）にわたってヨーレイトの実測値を検出するため、このわずかな遅延時間は、運転者の状態の判断精度を下げる要因とはならない。

ヨーレイトカーブ１６に対して平滑化処理が施された後、ステップＳ３において、制御部１４は、検出されたヨーレイトカーブ１６の増減が反転する反転ポイントを特定する（特定手段）。具体的には、制御部１４は、ステップＳ３において、ヨーレイトカーブ１６における極大値及び極小値に相当する反転ポイントを特定する。図３には、図２（ａ）のヨーレイトカーブ１６の一部Ｆ４を拡大して示す。ヨーレイトカーブ１６の一部Ｆ４において、極大値１８−１、１８−２、１８−３、極小値２０−１、２０−２、２０−３を特定することができる。２つの最小値の間の最大値は「極大値」であり、２つの最大値の間の最小値は「極小値」である。

制御部１４は、一般的に方法を用いて、ヨーレイトカーブ１６における極大値及び極小値を特定する。本発明の実施形態では、一般的な数学上のアルゴリズムを用いて、極大値及び極小値を特定する。具体的には、ヨーレイトカーブ１６において、連続する複数のサンプリングポイントのうち、接線の傾きの符号が反転する時のサンプリングポイントを極大値又は極小値として特定する。

複数の極大値及び複数の極小値を特定すると、制御部１４は、ステップＳ４において、例えば図４に示すように、特定された２つの反転ポイントを結ぶ線分から決まる所定時間毎のヨーレートを演算する（所定時間毎のヨーレートを演算する手段）。詳細には、時間軸上で連続する１つの極大値と１つの極小値を結ぶ線分からなるヨーレイトの線形変化率を演算する。例えば、制御部１４は、極小値２０−１及び極大値１８−１を結ぶ線分からなるヨーレイトの線形変化率２２−１を演算する。同様に、制御部１４は、極大値１８−１及び極小値２０−２の間、極小値２０−２及び極大値１８−２の間、極大値１８−２及び極小値２０−３の間、極小値２０−３及び極大値１８−３の間をそれぞれ結ぶ線分からなるヨーレイトの線形変化率２２−２、２２−３、２２−４、２２−５を演算する。図２（ａ）には明示しないが、検出期間全体にわたって、連続する極大値及び極小値の間をそれぞれ結ぶ線分からなるヨーレイトの線形変化率を求めることができることは明らかである。

次に、制御部１４は、演算されたヨーレイトの線形変化率とヨーレイト実測値との偏差を演算する（偏差演算手段）。先ず、制御部１４は、ステップＳ５において、極大値及び極小値の間においてヨーレイトカーブ１６が測定される時刻と、極大値及び極小値の間においてヨーレイトの線形変化率が生じであろう時刻とを対比する。

例えば、図５に示すように、制御部１４は、反転ポイントを境にしてヨーレイトカーブ１６を区画し、その１つの区画１６−１における総てのサンプリングポイントと、ヨーレイトの線形変化率２２−１を構成する計算値との間の時間差を見積もる。同様に、制御部１４は、ヨーレイトカーブ１６の各区間１６−２、１６−３、１６−４、１６−５における総てのサンプリングポイントと、ヨーレイトの線形変化率２２−２、２２−３、２２−４、２２−５を構成する計算値との間の時間差を見積もる。図２（ａ）には明示しないが、極大値及び極小値の間におけるヨーレイトカーブ１６のサンプリングポイントと極大値及び極小値の間におけるヨーレイトの線形変化率との比較は、検出期間全体にわたって実施されることは明らかである。

本発明の実施形態では、この時間差を計算することにより上記した比較を実施する。ここで、「時間差」とは、ヨーレイトカーブ１６（ヨーレイトの実測値）とヨーレイトの線形変化率が同じ値となる時刻の差を示す。制御部１４は、各サンプリング時刻（すなわち１０Ｈｚサンプリング周波数）におけるヨーレイトカーブ１６の値と、各サンプリング時刻に対応するヨーレイトの線形変化率の値との間の時間差を計算する。例えば、制御部１４は、ヨーレイトカーブ１６の区画１６−１に各サンプリング時刻におけるヨーレイトカーブ１６の値とヨーレイトの線形変化率の値との一致（すなわち、補間及び四捨五入により同値となること）を検索し、値が一致するヨーレイトカーブ１６とヨーレイトの線形変化率との時間差を求める。しかし、制御部１４は、ヨーレイトカーブ１６の値とヨーレイトの線形変化率の値とを、任意のサンプリングレートにおいて比較しても構わない。ここでいうサンプリングレートは、ステップＳ２におけるサンプリングレートとは異なる値であって構わない。

次に、ステップＳ６において、制御部１４は、ヨーレイトカーブ１６の各区画における時間差の符号に基づいて、各区画に「先行状態」或いは「遅滞状態」を割り当てる。制御部１４は、ヨーレイトの線形変化率が所定の値となる第２の時刻の値から、ヨーレイトカーブ１６が前記した所定の値となる第１の時刻の値を減じることにより、時間差を取得する。この時間差が正の値であることは、時間軸上で連続する１つの極大値と１つの極小値の間において、ヨーレイトカーブ１６がヨーレイトの線形変化率よりも先に生じる「先行状態」を示す。一方、この時間差が負の値であることは、連続する１つの極大値と１つの極小値の間において、ヨーレイトカーブ１６がヨーレイトの線形変化率よりも後に生じる「遅滞状態」を示す。このように、制御部１４は、ヨーレイトカーブ１６が所定の値となる第１の時刻が、ヨーレイトの線形変化率が前記した所定の値となる第２の時刻よりも早いか或いは遅いかを決定することにより、各区画に「先行状態」或いは「遅滞状態」を割り当てる。

例えば、ヨーレイトカーブ１６の区画１６−１とヨーレイトの線形変化率２２−１の間における時間差の絶対値の最大値は、図５に示す時刻２４−１において発生する。時間差の絶対値の最大値において、ヨーレイトカーブ１６の区画１６−１がヨーレイトの線形変化率２２−１よりも後に位置する。したがって、ヨーレイトカーブ１６の区画１６−１では、図５の時刻２４−１において、ヨーレイトカーブ１６の区画１６−１とヨーレイトの線形変化率２２−１との時間差が最小値となる。ヨーレイトカーブ１６の区画１６−１における時間差は負の値となり、ヨーレイトカーブ１６がヨーレイトの線形変化率よりも後に生じる「遅滞状態」が割り当てられる。このように、ステップＳ６において、制御部１４は、ヨーレイトの実測値とヨーレイトの演算値（演算されたヨーレイトの線形変化率）が同じ値となる時間差の最大値を求める。

このように、制御部１４は、時間軸上で連続する１つの極大値及び１つの極小値により区画されるヨーレイトカーブ１６の各区画について、ヨーレイトの線形変化率とヨーレイトカーブ１６との時間差を求める。これらの時間差を、図２（ｂ）のグラフに示す。図２（ａ）に示すように、時間差には、先行状態における時間差（これを「先行時間差ＡＴＤ」という）と、遅滞状態における時間差（これを「遅滞時間差ＧＴＤ」という）とが含まれる。時間差は、ヨーレイトの線形変化率が所定の値となる第２の時刻の値から、ヨーレイトカーブ１６が前記した所定の値となる第１の時刻の値を減じることにより算出される。このため、図２（ｂ）においては、先行時間差ＡＴＤを正の値で示し、遅滞時間差ＧＴＤを負の値で示す。

図２（ｂ）に示すように、ヨーレイトカーブ１６の各区画において、先行時間差の最大値２６−１〜２６−７は、先行しきい値ＬＥＴよりも大きく、遅滞時間差の最小値２８−１〜２８−７は、遅滞しきい値ＬＧＴよりも小さい。

なお、図２（ａ）のグラフに示すヨーレイトカーブ１６において、連続する（隣接する）極小値と極大値が同じ値であったり、時間的に近づき過ぎて２つのカーブに分けることができない場合に、周期的に中断部分が生じる。したがって、ヨーレイトカーブ１６とヨーレイトの線形変化率の間の時間差が零或いは本質的に零である場合、図２（ｂ）のグラフにも中断部分が現れる。

その後、制御部１４は、ステップＳ２１において、制御部１４は、車両ＨＶの挙動及び運転者による運転操作の少なくとも一方に応じて、運転者の状態が異常であるか否かを判定する運転者状態判定しきい値として、時間差しきい値を可変設定する（閾値可変設定手段）。ここで、「車両ＨＶの挙動」には、ヨーレイト検出器１２により検出されたヨーレイト、速度検出器により検出された車両ＨＶの速度、横加速度検出器により検出された横加速度の少なくとも１つが含まれる。また、「運転者による運転操作」には、車両ＨＶが備える方向指示器、ライトスイッチ、ナビゲーション装置、空調設備、シートポジションを調整する装置、及びシフトレバーの少なくとも１つの運転者による運転操作が含まれる。なお、車両ＨＶの挙動及び運転者による運転操作に応じた時間差しきい値を設定方法の具体例については、図７〜図９を参照して後述する。

次に、制御部１４は、ステップＳ２２において、可変に設定された時間差しきい値と各区画における時間差の絶対値の最大値とを比較して、運転者の状態が異常であるか否かを判断する（異常判定手段）。ここで、時間差には、先行時間差及び遅滞時間差が含まれる。よって、ステップＳ２２では、先行時間差及び遅滞時間差の絶対値の最大値と時間差しきい値とを比較する。図２（ａ）に示したように、検出期間（例えば８０秒間）において、複数の先行時間差の最大値２６−１〜２６−７、及び遅滞時間差の最小値２８−１〜２８−７がヨーレイトカーブ１６の各区画に発生する。本発明の実施形態では、所定の時間差しきい値を超える先行時間差の最大値及び遅滞時間差の最小値の回数を計数せずに、複数の先行時間差の最大値及び遅滞時間差の最小値の絶対値を、ステップＳ２１で設定された時間差しきい値と比較して、その比較結果に基づいて、運転者の状態が異常であるか否かを判断する。これにより、処理される情報量を軽減し必要なメモリ量を削減して、より簡易的な処理によって運転者の異常運転を特定することができる。

例えば、複数の先行時間差の最大値及び遅滞時間差の最小値の絶対値の各々をステップＳ２１で設定された時間差しきい値と比較し、時間差しきい値を超える最大値及び最小値の絶対値が１つでもあった場合、運転者の状態が異常であると判断すればよい。すなわち、複数の先行時間差の最大値及び遅滞時間差の最小値の絶対値のうちで最も大きな値と、ステップＳ２１で設定された時間差しきい値と比較し、この最も大きな値が時間差しきい値を超えていれば、ステップＳ９に進み、運転者の状態が異常であると判断する。一方、この最も大きな値が時間差しきい値を超えていなければ、ステップＳ８に進み、運転者の状態が正常であると判断する。

また或いは、先行時間差の最大値及び遅滞時間差の最小値に対して、異なる時間差しきい値（先行しきい値及び遅滞しきい値）と比較してもよい。つまり、ステップＳ２１において、車両ＨＶの挙動及び運転者による運転操作の少なくとも一方に応じて、先行しきい値及び遅滞しきい値をそれぞれ可変に設定する。そして、Ｓ２２において、可変に設定された先行しきい値と先行時間差の最大値とを比較し、可変に設定された遅滞しきい値と遅滞時間差の最小値とを比較してもよい。先行時間差の最大値が先行しきい値よりも大きい場合、及び遅滞時間差の最小値が遅滞しきい値よりも小さい場合、ステップＳ９で異常運転状態であると判断し、先行時間差の最大値が先行しきい値以下である場合、及び遅滞時間差の最小値が遅滞しきい値以上である場合、ステップＳ８で正常運転状態であると判断すればよい。

制御部１４は、ステップＳ１０において、図１に示すように、例えば、アラームベルやブザーなどの音声による警告を発する音声警報装置３０、ディスプレイ装置に警告文を表示するような視覚に訴える警告を発する視覚警報装置３２、又は、ステアリング・コラム及びブレーキペダルの少なくとも一方に設けた振動装置など、触覚に訴える警告を発する触覚警報装置３４を起動させる。なお、制御部１４は、音声警報装置３０、視覚警報装置３２、及び触覚警報装置３４を組み合わせて起動させてもよい。制御部１４は、車速を減ずる又は車両ＨＶを使用不能にするといった車両統制を含む対策を適用してもよい。減速又は車両ＨＶの使用不能化は、ブレーキ／操舵／イグニション制御装置、アダプティブクルーズコントロール（ＡＣＣ）、車線逸脱警報（ＫＤＷ）システムを起動することにより実現される。車線逸脱警報（ＫＤＷ）システムとは、たとえば高速道路での定速走行時に意図せずに走行車線を外れてしまいそうな時、ドライバーに操作を促すシステムであり、車線から逸脱しそうな場合、車線逸脱警報はブザーとディスプレイ表示で運転者に注意を喚起する。車速を減ずる又は車両ＨＶを使用不能にするといった車両統制を含む対策は、既知の装置を用いて実施されるため、その詳細な構成について言及しないが、より正確には、本発明の実施に用いることができる様々なハードウェア構成及びソフトウェア構成は、本願の開示内容から明らかである。

更に、制御部１４は、ふらつき検出器４０から供給される信号に基づいて、車両のふらつき状態を監視することができる。更にその上、制御部１４は、運転者の映像を表示する映像検出器４２から供給される信号に基づいて、運転者の顔の表情及び運転者の注意力を監視することができる。更に、制御部１４は、アルコール検出器４４から供給される信号に基づいて、車両ＨＶ内のアルコールの存在を監視することができる。連続する１つの極大値と１つの極小値により区画される各区画における時間差の絶対値の最大値のみに基づいて異常運転状態を判断する代わりに、制御部１４は、時間差の絶対値の最大値のみならず、車両ＨＶのふらつき状態、運転者の顔の表情、運転者の注意力、車室内のアルコールの存在の少なくとも１つの情報を付加して、運転者が異常運転状態であるか否かを判断してもよい。

ふらつき検出器４０、映像検出器４２、アルコール検出器４４は、一般的に知られている構成を用いることができるので、その詳細な構成について言及しないが、より正確には、本発明の実施形態に係わる運転状態検出方法の実施に用いることができる様々なハードウェア構成及びソフトウェア構成は、本願の開示内容から明らかである。

最初の検出期間が経過した後、検出期間が、開示時刻が各サンプリング時間について移動する時間枠として振るまいながら、制御部１４による図６の処理が繰り返し実行される。例えば、検出期間が８０秒間でサンプリングレートが１０Ｈｚであるとした場合、最初のサンプリングが行われた時刻を０秒とすると、最初の検出期間は、０〜８０秒まで継続する。このように、ステップＳ１〜Ｓ１０の処理は、最初の８０秒間の検出期間において継続される。最初の８０秒間の検出期間において、制御部１４は、車両ＨＶの挙動及び運転者による運転操作の少なくとも一方に応じて、時間差しきい値を可変に設定し（Ｓ２１）、先行時間差及び遅滞時間差の絶対値の最大値が所定の時間差しきい値を超えるか否かを判断する（Ｓ２２）。最初の８０秒間の検出期間が経過した後、サンプリングは８０．１秒において行われ、次の検出期間は、０．１〜８０．１秒まで継続する。この時、０．１〜８０．１秒の間において、制御部１４は、車両ＨＶの挙動及び運転者による運転操作の少なくとも一方に応じて、時間差しきい値を可変に設定し（Ｓ２１）、先行時間差及び遅滞時間差の絶対値の最大値が所定の時間差しきい値を超えるか否かを判断する（Ｓ２２）。同様にして、その後のサンプリングは８０．２秒において行われ、次の検出期間は、０．２〜８０．２秒まで継続する。したがって、制御部１４は、直近のサンプリングを含む８０秒間の検出期間においてヨーレイトカーブ１６を効果的且つ継続的に監視することができる。

更に、上記した本発明の実施形態では、ヨーレイトの実測値とヨーレイトの線形変化率との偏差の一例として、ヨーレイトの実測値とヨーレイトの線形変化率との時間差を求める場合を示しているが、運転者の状態が異常であるか否かを識別するためにその他の偏差を求めても構わない。例えば、ヨーレイトの実測値とヨーレイトの線形変化率との偏差として、同時刻における、ヨーレイトカーブ１６の各区画１６−１〜１６−５と、ヨーレイトの線形変化率２２−１〜２２−５との間のヨーレイトの値の差（「ヨーレイト差」という）を求めてもよい。この場合、制御部１４は、連続する１つの極大値と１つの極小値により区画される各区画におけるヨーレイト差の最大値を求める。制御部１４は、車両ＨＶの挙動や運転者による運転操作に応じて、異常と思われる運転と通常の運転とを見分けるための運転者状態判定しきい値（ヨーレイトしきい値）を可変に設定する。そして、制御部１４は、可変に設定されたヨーレイトしきい値とヨーレイト差の最大値とを比較して、運転者の状態を判断する。

上記した本発明の実施形態では、制御部１４のように、車両ＨＶに搭載された構成要素が、異常運転状態であるか否かを識別するための図６の制御動作を実行する。或いは、制御部１４の代わりに、車両の外に配置されたサーバ３９が制御部１４と同様な手段を有していてもよい。サーバ３９は、トランシーバ３８から転送されるデータを即時に受け取ることができるように接続されていてもよい。また或いは、サーバ３９は、実験においてダウンロードされたデータや、運転研究や製品開発試験のような広範な期間において収集されたデータを受け取ることができるように接続されていてもよい。そして、サーバ３９は、上記した図６の処理を実行して、検出期間における異常運転状態／正常運転状態を識別してもよい。この場合、ステップＳ１０において対策を実行する代わりに、サーバ３９は、異常運転状態である判断している総ての検出期間にフラグを立てる対策を実施することができる。サーバ３９は、月、年、その他のあらゆる所定の期間において収集されたヨーレイトのデータを蓄積し、特定の車両から受け取ったヨーレイトのデータの総てについて、異常運転状態であるか否かを識別することができる。もちろん、サーバ３９は、複数の車両の各々からヨーレイトのデータを受け取り、ヨーレイトのデータの各々について図６の処理を実行し、車両の各々について異常運転状態であるか否かを識別することができる。

上記からも分かるように、車両の異常運転状態は、極大値と極小値の間に挿入されるヨーレイトの線形変化率とヨーレイトの実測値との先行時間差及び遅滞時間差をたどることにより検出することができる。車両ＨＶが走行する時、ヨーレイトカーブ１６上の極大値及び極小値、すなわち極値をたどることによりヨーレイトの線形変化率が求まり、連続する極小値と極大値の間を結ぶ線分から定まるヨーレイトの線形変化率を描くことができる。「先行状態」は、ヨーレイトカーブ１６がヨーレイトの線形変化率よりも先に生じる時に検出される。「遅滞状態」は、ヨーレイトカーブ１６がヨーレイトの線形変化率よりも後に生じる時に検出される。先行状態及び遅滞状態は、異常運転状態においてよく起こるため、異常運転状態を検出するための正確な指標となる。

次に、図７〜図９を参照して、車両ＨＶの挙動の例としてのヨーレイト、横加速度、及び車速に応じた時間差しきい値を設定方法の具体例について説明する。図７〜図９は、ヨーレイト、横加速度、及び車速と時間差しきい値との対応関係の一例をそれぞれ示す。制御部１４は、図７〜図９に示す対応関係を表すデータの少なくとも１つをデータ蓄積装置に記憶している。図６のステップＳ２１において制御部１４は、図７〜図９に示す対応関係を表すデータを、車両ＨＶの挙動に応じて時間差しきい値を可変に設定する際に参照する。

図７〜図９に示す例では、ヨーレイト、横加速度、及び車速がそれぞれ所定の範囲内である場合において、ヨーレイトが大きくなるほど時間差しきい値が大きくなる。ヨーレイト、横加速度、及び車速がそれぞれ所定の範囲外である場合において、ヨーレイトに係わらず、時間差しきい値は一定の値を取る。よって、図６のステップＳ２１において図７に示されたデータを参照した場合、制御部１４は、所定の範囲内においてヨーレイト検出器１２で検出されたヨーレイトが大きくなるほど時間差しきい値が大きくなるように、時間差しきい値を可変に設定する。図６のステップＳ２１において図８に示されたデータを参照した場合、制御部１４は、所定の範囲内において横加速度検出器で検出された横加速度が大きくなるほど時間差しきい値が大きくなるように、時間差しきい値を可変に設定する。或いは、図６のステップＳ２１において図９に示されたデータを参照した場合、制御部１４は、所定の範囲内において速度検出器で検出された車速が大きくなるほど時間差しきい値が大きくなるように、時間差しきい値を可変に設定する。なお、図９に示す例では、所定の下限値を下回る車速が検出された場合には、この車速に対応する時間差しきい値のデータが無いため、制御部１４は、時間差しきい値の初期設定値を用いればよいし、或いは、重大、且つしばしば生命を脅かす問題を引き起こすおれが無いと判断して、時間差しきい値を設定せずに、運転者状態の判断処理を中断しても構わない。また或いは、ヨーレイト又は横加速度に応じた時間差しきい値の設定へ切り替えても構わない。

次に、運転者による運転操作に応じて時間差しきい値を設定する方法の具体例について説明する。制御部１４は、図６のステップＳ２１において、上記した運転者による運転操作が検出された場合、上記した運転者による運転操作が検出されてから所定の期間が経過するまで、運転者による運転操作が検出されていない時よりも大きな時間差しきい値を設定する。これにより、制御部１４が、上記した運転者による運転操作による擬似的な先行状態或いは遅滞状態に基づいて、異常運転状態であると誤って判断することを抑制できる。

例えば、（１）式に従って、時間しきい値を設定すればよい。（１）式において、ＴＨは、運転者による運転操作が検出されていない通常時の時間差しきい値を示し、ＴＨ’は、運転者による運転操作が検出されてから所定の期間が経過するまでの時間差しきい値を示し、Ｋは、運転操作の検出に係わる係数を示す。

ＴＨ’＝Ｋ * ＴＨ （１）

また或いは、異常運転状態であるとの誤判断を抑制するために、制御部１４は、運転者による運転操作が検出されてから所定の期間（例えば１０秒間）が経過するまで、時間差しきい値と時間差の絶対値の最大値との比較結果にかかわらず、運転者の状態が正常であると判断しても構わない。すなわち、運転者による運転操作が検出されてから所定の期間が経過するまで、運転者の運転状態の判断を、休止しても構わない。

本発明の範囲を理解する上で、ここで使用される「備える」という用語及び派生語は、本発明を特定するために必要な特徴、構成要素、構成部材、構成部材群、ステップの存在を明記する用語であるが、本発明が、明記されていない他の特徴、構成要素、構成部材、構成部材群、ステップを更に備えることを排除するものではない。「含む」及び「有する」及びこれらの派生語についても同様である。第１及び第２の実施形態で記載したように、方向を示す用語である「前向き」、「後向き」、「上向き」、「下向き」、「垂直」、「水平」、「下方」及び「横」及びその他の同様な方向を示す用語は、運転者状態検出方法を実行するための構成を装備する車両におけるこれらの方向を参照している。したがって、これらの用語は、本発明を表すために利用できるように、運転者状態検出方法を実行するための構成を装備する車両に関連して解釈すべきである。構成要素、階級、装置などにより実行される作用を表す「検出」には、物理的な検出を必要としない構成要素、階級、装置などにより実行される行為も含まれる。より正確に言うと、「検出」の用語には、「決定」、「測定」「模型制作」「予測」「計算」、その他の作用を実行する用語の意味が含まれる。装置の一部や一要素を表現するために用いられている「備える」には、所望の手段を実行するために構成され、或いはプログラムされたハードウェア或いはソフトウェアが含まれる。ここで使用されている「実質的」「およそ」「だいたい」のような程度を示す用語は、結果が大きく変化しない適当量の逸脱を意味する。

本発明の実施形態は、本発明を表すために選択されたものだが、当業者であればこの開示内容から、特許請求の範囲に規定された発明の範囲を逸脱しない範囲において、様々な変更及び変形が可能である。例えば、様々な構成要素の大きさ、形状、配置、方向は、要望や希望に応じて変更することができる。互いに直接に接続或いは接触して表現された構成要素の対は、その間に中間部材が介在する構造を有していてもよい。１つの要素は、２つの要素によって実現されてもよいし、その逆であっても構わない。１つの実施形態の構造や手段は、他の実施形態の中に採用することができる。個々の実施形態に総ての利点が同時に存在する必要はない。従来技術に比して特有な総ての特徴は、単独或いは他の特徴と結合して、これらの１又は２以上の特徴を具現化した構造的或いは手段的概念を含む、本発明者による別個の独立した発明の記述を成すとみなすべきである。このように、前記した本発明の実施形態は、特許請求の範囲の記載により特定される発明及び均等の範囲を限定する目的とするものではない。

以上説明したように、本発明の実施形態では、車両の挙動及び運転者による運転操作の少なくとも一方に応じて運転者状態判定しきい値（時間差しきい値、ヨーレイトしきい値）を可変設定し、演算された率所定時間毎のヨーレート（ヨーレイトの線形変化）とヨーレイトの実測値との偏差を、可変に設定された運転者状態判定しきい値と比較して、運転者の状態が異常であるか否かを判断する。よって、異常運転状態を短い期間においてより正確に検出し、そして、異常運転状態であると誤って判断することを回避或いは抑制することができる。また、時間差の絶対値の最大値２６−１〜２６−７、２８−１〜２８−７が時間差しきい値（ＬＥＴ、ＬＧＴ）を超える回数を計数しないので、処理される情報量を軽減し必要なメモリ量を削減して、より簡易的な処理によって運転者の異常運転を特定する運転者状態検出方法及び運転者状態検出システムを提供することができる。

制御部１４は、ヨーレイトの実測値とヨーレイトの演算値（ヨーレイトの線形変化）が同じ値となる時間差の最大値を求め、時間差の最大値と運転者状態判定しきい値とを比較する。よって、万人が異常状態であると認めるヨーレイトの実測値とその演算値とから運転者の異常を判定しているため、確実に異常を判定することができる。

本発明の実施形態に依れば、車両ＨＶの挙動を運転者の操作の結果として現れるヨーレートを用いて検出しているため、単に車両ＨＶの挙動を検出するだけでなく運転者の操作も含めた情報から車両情報を把握でき、より正確に状況を判定できる。

本発明の実施形態に依れば、ヨーレートの大きさに比例して運転者状態判定しきい値を可変にしたため、例えばヒル＆トーのような過激な運転をしている場合でも不用意に異常と判定することがなく、判定を信頼することが出来ると共に煩わしさをなくすることが出来る。

本発明の実施形態に拠れば、ヨーレートの基となる横加速度から車両ＨＶの挙動を直接把握するため、適確に車両状態を把握することが出来る。

本発明の実施形態に拠れば、横加速度が大きくなるほど運転者状態判定しきい値を大きくしたため、例えばヒル＆トーのような過激な運転をしている場合でも不用意に異常と判定することがなく、判定を信頼することが出来ると共に煩わしさをなくすることが出来る。

本発明の実施形態に拠れば、車両ＨＶの挙動検出に速度を用いているので車両ＨＶの状態を正確に把握することが出来、車両状態の検出精度を向上させることが出来る。

本発明の実施形態に拠れば、車速が大きくなるほど運転者状態判定しきい値を大きくし、高速道路での判定精度を向上させることが出来る。

本発明の実施形態に拠れば、方向指示器、ライトスイッチ、ナビゲーション装置、空調設備、シートポジションを調整する装置、及びシフトレバーの操作のうち少なくとも１つの操作から運転者の異常を判定する信号を抽出することができ、車両運転に直接関連のあるものの操作以外からも判定を行うことができ判定精度を向上させることができる。

本発明の実施形態に係わる運転者状態検出システムに拠れば、所定時間が経過するまではより大きな閾値を設定するため、多くの動作をしなければならない運転開始初期に不用意に運転者が異常であると判定することがなく、判断の信頼性を向上することが出来る。

本発明の実施形態に係わる運転者状態検出システムによれば、所定時間が経過するまで運転状態が正常であると判断されるため判断結果が不用意にぶれることがなく、判断結果がぶれることによる煩わしさを防止することが出来る。

本発明の実施形態に係わる運転状態検出方法によれば、車両の挙動及び運転者による運転操作の少なくとも一方に応じて運転者状態判定しきい値を可変設定することが出来るため、運転者状態をより正確に検出することが出来る。

１０…運転者状態検出システム
１２…ヨーレイト検出器
１４…制御部
１６…ヨーレイトカーブ（ヨーレイトの実測値）
１６−１〜１６−５…区画
１８−１〜１８−３…極大値（反転ポイント）
２０−１〜２０−３…極小値（反転ポイント）
２２−１〜２２−５…ヨーレイトの線形変化率（所定時間毎のヨーレート）
２４−１…時刻（偏差、時間差）
２６−１〜２６−７…先行時間差の最大値（時間差の最大値）
２８−１〜２８−７…遅滞時間差の最小値（時間差の最大値）
３０…音声警報装置
３２…視覚警報装置
３４…触覚警報装置
３８…トランシーバ
３９…サーバ（制御部）
４０…ふらつき検出器
４２…映像検出器
４４…アルコール検出器
ＡＴＤ…先行時間差（時間差）
ＣＧ…重心
ＧＴＤ…遅滞時間差（時間差）
ＨＶ…車両
ＬＥＴ…先行しきい値（運転者状態判定しきい値）
ＬＧＴ…遅滞しきい値（運転者状態判定しきい値）
Ｓ３…特定手段
Ｓ４…所定時間毎のヨーレートを演算する手段
Ｓ５…偏差演算手段
Ｓ２１…閾値可変設定手段
Ｓ２２…異常判定手段

Claims (12)

1. 車両のヨーレイトを検出するヨーレイト検出器と、
   検出された前記ヨーレイトから運転者の状態が異常であるか否かを判断する制御部とを有し、
   前記制御部は、
   検出されたヨーレイトの実測値の増減が反転する反転ポイントを特定する特定手段と、
   特定された２つの前記反転ポイントを結ぶ線分から決まる所定時間毎のヨーレートを演算する手段と、
   該演算された所定時間毎のヨーレートと前記ヨーレイトの実測値との偏差を演算する偏差演算手段と、
   該偏差を運転者状態判定しきい値と比較して運転者の状態が異常であるか否かを判断する異常判定手段と、
   車両の挙動及び前記運転者による運転操作の少なくとも一方に応じて前記運転者状態判定しきい値を可変設定する閾値可変設定手段と、
   を備えることを特徴とする運転者状態検出システム。
2. 前記偏差演算手段は、前記ヨーレイトの実測値と前記ヨーレイトの演算値が同じ値となる時間差の最大値を求めることを特徴とする請求項１に記載の運転者状態検出システム。
3. 前記車両の挙動には、前記ヨーレイトが含まれることを特徴とする請求項１又は２に記載の運転者状態検出システム。
4. 前記制御部は、前記閾値可変設定手段として、前記ヨーレイトが大きくなるほど前記前記運転者状態判定しきい値が大きくなるように、前記運転者状態判定しきい値を可変に設定する手段を備えることを特徴とする請求項３に記載の運転者状態検出システム。
5. 前記車両の挙動には、前記車両の横加速度が含まれることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の運転者状態検出システム。
6. 前記制御部は、前記閾値可変設定手段として、前記横加速度が大きくなるほど前記しきい値が大きくなるように、前記運転者状態判定しきい値を可変に設定する手段を備えることを特徴とする請求項５に記載の運転者状態検出システム。
7. 前記車両の挙動には、前記車両の速度が含まれることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の運転者状態検出システム。
8. 前記制御部は、前記閾値可変設定手段として、前記車両の速度が大きくなるほど前記しきい値が大きくなるように、前記運転者状態判定しきい値を可変に設定する手段を備えることを特徴とする請求項７に記載の運転者状態検出システム。
9. 前記運転者による運転操作には、方向指示器、ライトスイッチ、ナビゲーション装置、空調設備、シートポジションを調整する装置、及びシフトレバーの操作のうち少なくとも１つが含まれることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の運転者状態検出システム。
10. 前記制御部は、前記閾値可変設定手段として、前記運転者による運転操作が検出されてから所定の期間が経過するまで、前記運転者による運転操作が検出されていない時よりも大きなしきい値を設定する手段を備えることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の運転者状態検出システム。
11. 前記制御部は、前記運転者による運転操作が検出されてから所定の期間が経過するまで、前記しきい値と前記時間差の絶対値の最大値との比較結果にかかわらず、運転者の状態が正常であると判断する手段を備えることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の運転者状態検出システム。
12. 車両のヨーレイトを検出し、
    検出されたヨーレイトの実測値の増減が反転する反転ポイントを特定し、
    特定された２つの前記反転ポイントを結ぶ線分から決まる所定時間毎のヨーレートを演算し、
    該演算された所定時間毎のヨーレートと前記ヨーレイトの実測値との偏差を演算し、
    該偏差を運転者状態判定しきい値と比較して運転者の状態が異常であるか否かを判断し、
    車両の挙動及び前記運転者による運転操作の少なくとも一方に応じて前記運転者状態判定しきい値を可変設定する
    ことを特徴とする運転者状態検出方法。

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