JP2014013571A - 操舵角検出センサを用いて運転者の疲労状態を検知する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡明な方式で、また低コストの方式で、運転者の疲労状態を検知する。
【解決手段】ブロック３０１において、運転者がステアリングホイールに作用させている回転モーメントの大きさを表している回転モーメント値を取得する。続いてブロック３０２において、その回転モーメント値に震顫的変動が含まれているか否かを調べる。もしその回転モーメント値に震顫的変動が含まれていたならば、ブロック３０３において、運転者が疲労状態にあることが検出されたものと判定する。一方、ブロック３０２において、回転モーメント値の震顫的変動が検出されなかったならば、ブロック３００に戻ってこの方法を再び実行開始する。
【選択図】図３

Description

本発明は車両の運転者の疲労状態を検知する方法に関する。

ドイツ特許出願公開DE 10 2004 047 136 A1号公報には、車両の運転者の反応性を調べる方法が記載され公知となっている。その方法では、運転者が車両の操作部材を操作する際の通常の反応性を予め測定しておき、その運転者の反応性が、測定しておいた通常の反応性から逸脱することをもって、その運転者が疲労状態もしくは注意力減退状態にあるものと判定するようにしている。
ドイツ特許出願公開DE 10 2004 047 136 A1号公報

本発明によれば、簡明な方式で、また低コストの方式で、運転者の疲労状態を検知することができる。

本発明は車両の運転者の疲労状態を検知する方法に関するものであり、この方法は、
運転者がステアリングホイールに作用させている回転モーメントの大きさを表している回転モーメント値を取得し、
前記回転モーメント値に基づいて、また特に、前記回転モーメント値の時間的変化に基づいて、前記運転者が疲労状態にあることを検出する、
ことを特徴としている。
本発明によれば、簡明な方式で、また低コストの方式で、運転者の疲労状態を検知することができる。

本発明の有利な形態の１つに、前記回転モーメント値の震顫的変動が検出されることをもって、前記運転者が疲労状態にあることが検出されたものと判定することを特徴とするものがある。

本発明の有利な形態の１つに、
前記回転モーメント値が、第１期間の期間中に、所定の時間長さに亘って、所定の第１閾値を下回り、且つ、
前記回転モーメント値が、前記第１期間の後にくる第２期間の期間中に、所定の時間長さに亘って、所定の第２閾値を上回り、且つ、
前記第１期間の終了時刻と前記第２期間の開始時刻との間の時間間隔が、第３閾値を下回る、
ことをもって、前記運転者が疲労状態にあることが検出されたものと判定することを特徴とするものがある。
この形態によれば、簡明な方式で、前記回転モーメント値の震顫的変動を検出することができる。

本発明の有利な形態の１つに、
前記ステアリングホイールが、電動機を備え少なくとも部分的に電気的に構成されたステアリング装置に、物理的に連結されまたは作用的に連結されており、
前記回転モーメント値の前記震顫的変動が前記電動機の作動位置の変動に先行することをもって、前記運転者が疲労状態にあることが検出されたものと判定することを特徴とするものがある。
この形態によれば、前記回転モーメント値の前記変動が、運転者の操舵操作に起因する変動であることを、確実にすることができる。

本発明の有利な形態の１つに、前記ステアリング装置が電動式パワーステアリング装置であることを特徴とするものがある。

本発明の有利な形態の１つに、前記回転モーメント値を回転モーメント検出センサによって取得することを特徴とするものがある。

本発明の有利な形態の１つに、前記回転モーメント検出センサがステアリングコラムに取り付けられていることを特徴とするものがある。

本発明の有利な形態の１つに、運転者の疲労状態が検出された場合に、運転者に対する警告または運転者に対する情報表示を行うことを特徴とするものがある。

本発明は更に、前記方法を実行するように構成された手段を備えていることを特徴とする装置を含むものである。

本発明は、自動車にはその操舵機構の運動ないしはステアリングホイールの運動を把握するための回転モーメント検出センサが既に装備されているということを利用したものである。そのようなセンサは、例えば、ＥＰＳ装置（電動式パワーステアリング装置）などに既に装備されており、そのセンサを、その本来の用途に加えて、運転者の疲労状態の検出のためにも用いることができる。ＥＰＳ装置に既に装備されている回転モーメント検出センサは、その信号の分解能が非常に高く、そのため、ステアリングホイールに作用している回転モーメントの極めて小さな変動までも検出することができる。測定して得られた回転モーメント変動が、運転者に起因する変動であることを確実にするためには、回転モーメント検出センサの出力信号と、ＥＰＳ装置の電動機の作動位置検出センサの出力信号とを比較すればよい。運転者に起因する回転モーメント変動を表している信号は、電動機の作動位置変動を表している信号よりも、必ず時間的に先行しており、従って、電動機の作動位置から導出される操舵角信号よりも、時間的に先行していなければならない。これは、ＥＰＳ装置の制御動作に要する制御時間が、必然的に時間遅れとして現れるからであり、換言するならば、運転者がステアリングホイールに回転モーメントを作用させてから、それによってＥＰＳ装置の電動機が作動するまでの間に、時間遅れが存在するからである。

運転者が疲労状態になったならば、筋肉の収縮状態が変化して、回転モーメントを発生させるために運転者がステアリングホイールに作用させる力が、震顫的変動を、即ち、小刻みに震えるような変動を伴うようになる。この回転モーメント変動を、回転モーメント検出センサによって検出する。これについては図１を参照されたい。同図において、参照符号１００は、ステアリングホイールを示しており、参照符号１０１は、回転モーメント検出センサを取り付けるのに適した２箇所の取り付け位置を示している。それら取り付け位置は、アッパーステアリングコラムと、ロアーステアリングコラムとの２箇所である。ＥＰＳ用電動機の配設位置は、常に、回転モーメント検出センサより下方であり、このことは、回転モーメント検出センサの配設位置が、常に、ステアリングホイールとＥＰＳ用電動機との間であることを意味しており、これによって回転モーメント検出センサは、運転者が作用させている回転モーメントの大きさを把握し得るものとなっている。

図２に示したのは、横軸方向に秒単位で時間をとり、縦軸方向に運転者の動作Ｓを表している値をとったグラフである。運転者の動作を表している値は、例えば、ステアリングホイールに作用している回転モーメントＭの大きさなどである。

このグラフは典型的な運動状態の経過を示しており、そこでは、最初に時間的変動の小さな平穏な期間ｔｌがあり、この期間中は運転者が殆ど活動していない。殆ど活動していないということは、Ｓの値が常に閾値Ｓ１を下回っていることによって判定される。この期間ｔｌの後にくる期間ｔ２では、その期間中の運動状態が震顫的変動を伴っており、この期間には、Ｓの値が閾値Ｄ２以上になっている。この運動状態の経過のモデルは、過度の疲労状態にある運転者が操舵動作を開始するときの典型的な運動状態の経過を表している。疲労状態にあるために、運転者は期間ｔ２において、ステアリングホイールに両方向へ小刻みに震えるような動きを生じさせている。

このような運動の時間的パターンを回転モーメント検出センサによって測定し、続いてそれをアルゴリズムに従って解析する。こうして運転者の疲労状態を解析することによって、その他のシステムがその情報を利用できるようになり、例えば、視覚的、聴覚的、または触覚的な手段によって運転者に対する警告ないし情報表示を行うことで、過度の疲労状態にあることについて運転者の注意を喚起するようにするのもよい。

更に、以上に説明した装置は、別の疲労状態検知装置の信頼性を向上させるために利用するようにしてもよい。ここでいう別の疲労状態検知装置には、例えば、運転者の眼球及び目蓋の運動を検出し、その検出した眼球及び目蓋の運動に基づいて、運転者が疲労状態にあることを判定するようにしたビジョン装置などがある。また、操舵角検出センサによって、運転者の操舵動作の特性曲線を生成し、その特性曲線に基づいて疲労状態にあることを判定するようにすることも可能である。また、本発明は、疲労状態の検出ばかりでなく、運転者のその他の動作パターンを解析するために利用することも可能であり、例えば、回避運転操作や、いわゆる「スポーツドライビング」などの解析などにも利用可能である。

図３に、本発明に係る方法の基本的な処理の流れを示した。この方法はブロック３００で開始し、続いてブロック３０１において、運転者がステアリングホイールに作用させている回転モーメントの大きさを表している回転モーメント値を取得する。続いてブロック３０２において、その回転モーメント値に震顫的変動が含まれているか否かを調べる。もしその回転モーメント値に震顫的変動が含まれていたならば、ブロック３０３において、運転者が疲労状態にあることが検出されたものと判定する。一方、ブロック３０２において、回転モーメント値の震顫的変動が検出されなかったならば、ブロック３００に戻ってこの方法を再び実行開始する。

回転モーメント検出センサを備えた操舵機構を示した図である。 疲労に起因する典型的な運動状態の経過を示した図である。 本発明に係る方法の処理の流れを示した図である。

本発明は車両の運転者の疲労状態を検知する方法に関するものであり、この方法は、
運転者がステアリングホイールに作用させている操舵角の大きさを表している操舵角値を取得し、
前記操舵角値に基づいて、また特に、前記操舵角値の時間的変化に基づいて、前記運転者が疲労状態にあることを検出する、
ことを特徴としている。
本発明によれば、簡明な方式で、また低コストの方式で、運転者の疲労状態を検知することができる。

本発明は、前記操舵角値の震顫的変動が検出されることをもって、前記運転者が疲労状態にあることが検出されたものと判定することを特徴とする。

本発明は、
前記操舵角値が、第１期間の期間中に、所定の時間長さに亘って、運転者が殆ど活動していないことを示す所定の第１閾値を下回り、且つ、
前記操舵角値が、前記第１期間の後にくる第２期間の期間中に、所定の第２閾値を正方向及び負方向に上回る震顫的変動を含み、且つ、
前記第１期間の終了時刻と前記第２期間の開始時刻との間の時間間隔が、第３閾値を下回る、
ことをもって、前記運転者が疲労状態にあることが検出されたものと判定することを特徴とする。
この形態によれば、簡明な方式で、前記操舵角値の震顫的変動を検出することができる。

本発明の有利な形態の１つに、
前記ステアリングホイールが、電動機を備え少なくとも部分的に電気的に構成されたステアリング装置に、物理的に連結されまたは作用的に連結されており、
前記操舵角値の前記震顫的変動が前記電動機の作動位置の変動に先行することをもって、前記運転者が疲労状態にあることが検出されたものと判定することを特徴とするものがある。
この形態によれば、前記操舵角値の前記変動が、運転者の操舵操作に起因する変動であることを、確実にすることができる。

本発明の有利な形態の１つに、前記操舵角値を操舵角検出センサによって取得することを特徴とするものがある。

本発明の有利な形態の１つに、前記操舵角検出センサがステアリングコラムに取り付けられていることを特徴とするものがある。

このグラフは典型的な運動状態の経過を示しており、そこでは、最初に時間的変動の小さな平穏な期間ｔｌがあり、この期間中は運転者が殆ど活動していない。殆ど活動していないということは、Ｓの値が常に閾値Ｓ１を下回っていることによって判定される。この期間ｔｌの後にくる期間ｔ２では、その期間中の運動状態が震顫的変動を伴っており、この期間には、Ｓの値が閾値Ｓ２以上になっている。この運動状態の経過のモデルは、過度の疲労状態にある運転者が操舵動作を開始するときの典型的な運動状態の経過を表している。疲労状態にあるために、運転者は期間ｔ２において、ステアリングホイールに両方向へ小刻みに震えるような動きを生じさせている。

Claims (9)

1. 車両の運転者の疲労状態を検知する方法において、
   運転者がステアリングホイール（１００）に作用させている回転モーメントの大きさを表している回転モーメント値を取得し（３０１）、
   前記回転モーメント値に基づいて、前記運転者が疲労状態にあることを検出する（３０３）、
   ことを特徴とする方法。
2. 前記回転モーメント値の震顫的変動が検出される（３０２）ことをもって、前記運転者が疲労状態にあることが検出されたものと判定することを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 前記回転モーメント値が、第１期間の期間中に、所定の時間長さに亘って、所定の第１閾値（Ｓ１）を下回り、且つ、
   前記回転モーメント値が、前記第１期間の後にくる第２期間の期間中に、所定の時間長さに亘って、所定の第２閾値（Ｓ２）を上回り、且つ、
   前記第１期間の終了時刻と前記第２期間の開始時刻との間の時間間隔が、第３閾値を下回る、
   ことをもって、前記運転者が疲労状態にあることが検出されたものと判定することを特徴とする請求項１記載の方法。
4. 前記ステアリングホイール（１００）が、電動機を備え少なくとも部分的に電気的に構成されたステアリング装置に、物理的に連結されまたは作用的に連結されており、
   前記回転モーメント値の前記震顫的変動が前記電動機の作動位置の変動に先行することをもって、前記運転者が疲労状態にあることが検出されたものと判定することを特徴とする請求項２記載の方法。
5. 前記ステアリング装置が電動式パワーステアリング装置であることを特徴とする請求項４記載の方法。
6. 前記回転モーメント値を回転モーメント検出センサ（１０１）によって取得することを特徴とする請求項１記載の方法。
7. 前記回転モーメント検出センサ（１０１）がステアリングコラムに取り付けられていることを特徴とする請求項７記載の方法。
8. 運転者の疲労状態が検出された場合に、運転者に対する警告または運転者に対する情報表示を行うことを特徴とする請求項１記載の方法。
9. 前記方法を実行するように構成された手段を備えていることを特徴とする装置。

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