JP2014102538A - Driver condition estimation device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a driver condition estimation device capable of reducing the load required for information processing for sequentially creating a driver model and capable of increasing the speed of entire arousal level estimation processing while ensuring estimation accuracy of the arousal level.SOLUTION: An arousal level estimation system 11 according to the present invention includes a reference model setting unit 35 that sets a reference model which is a reference driver model suitable for repetitive use in association with each of plural predetermined travel scenes. A reference model operation amount acquisition unit 37 acquires a reference model steering amount by reading out a reference model corresponding to the present travel scene of a vehicle from the reference model setting unit 35 during the travel of the vehicle Ca and using the same. An arousal level estimation unit 41 estimates the arousal level of the driver based on a reference model error calculated from a difference between an actual steering angle and a reference model steering angle. With this, estimation accuracy of the arousal level can be ensured even when the travel scene of the vehicle Ca momentarily changes.

Description

本発明は、自動車などの車両を運転している運転者の状態を推定するための運転者状態推定装置に関する。   The present invention relates to a driver state estimation device for estimating the state of a driver driving a vehicle such as an automobile.

従来、自動車などの車両を適切に運行させるなどの目的をもって、車両を運転している運転者の覚醒度を推定するための覚醒度推定装置が開発されてきた。   2. Description of the Related Art Conventionally, a wakefulness estimation device has been developed for estimating the wakefulness of a driver who is driving a vehicle for the purpose of appropriately operating a vehicle such as an automobile.

本願出願人は、運転者の認識・判断・操作をモデル化した運転者モデルという概念を用いて、運転者の覚醒度を推定する技術を提案している(特許文献1参照)。   The present applicant has proposed a technique for estimating the driver's arousal level using the concept of a driver model that models driver recognition, judgment, and operation (see Patent Document 1).

特許文献1に係る覚醒度推定技術では、まず、運転者モデル作成部は、目標方位角と実方位角との差(方位角偏差)を仮想的な運転者の入力とし、実操舵角を仮想的な運転者の出力として、仮想的な運転者の入出力関係を表す運転者モデルを作成する。運転者モデル操作量取得部は、運転者モデルに対して現在の方位角偏差を入力することで運転者モデル操舵角を取得する。覚醒度推定部は、実操舵角と運転者モデル操舵角との差に基づいて運転者の覚醒度を推定する。   In the arousal level estimation technique according to Patent Document 1, first, the driver model creation unit uses the difference between the target azimuth angle and the actual azimuth angle (azimuth angle deviation) as a virtual driver input, and uses the actual steering angle as a virtual. As a typical driver output, a driver model representing a virtual driver input / output relationship is created. The driver model operation amount acquisition unit acquires the driver model steering angle by inputting the current azimuth deviation with respect to the driver model. The arousal level estimation unit estimates the driver's arousal level based on the difference between the actual steering angle and the driver model steering angle.

実操舵角と運転者モデル操舵角との差は、運転者の判断に基づく操作(実操舵角)が、線形モデル(運転者モデル操舵角)に基づいているか否かを評価するための有効な指標となる。また、運転者の判断に基づく操作(実操舵角)が運転者モデル操舵角から乖離している場合、運転者の覚醒度は低下している蓋然性が高いことがわかっている。したがって、特許文献1に係る覚醒度推定技術によれば、実操舵角と運転者モデル操舵角との差に基づいて運転者の覚醒度を推定することができる。   The difference between the actual steering angle and the driver model steering angle is effective for evaluating whether the operation based on the judgment of the driver (actual steering angle) is based on the linear model (driver model steering angle). It becomes an indicator. Further, it is known that when the operation based on the judgment of the driver (actual steering angle) deviates from the driver model steering angle, the driver's arousal level is highly likely to decrease. Therefore, according to the arousal level estimation technique according to Patent Document 1, it is possible to estimate the driver's arousal level based on the difference between the actual steering angle and the driver model steering angle.

WO2011/040390号公報WO2011 / 040390 Publication

ところが、特許文献1に係る覚醒度推定技術では、所定の周期毎に、運転者モデルを逐次作成し、作成した運転者モデルを用いて覚醒度推定の基礎データとなる残差を演算し、得られた残差に基づき運転者の覚醒度を推定するといった直列連鎖状の情報処理工程を採用している。このため、情報処理に係る負荷が過大であると共に、上流の工程を待って下流の工程を遂行する要請から、推定処理全体としての高速化を図れないという問題があった。   However, in the arousal level estimation technique according to Patent Document 1, a driver model is sequentially generated for each predetermined period, and a residual that is basic data for arousal level estimation is calculated using the generated driver model, and obtained. A series-linked information processing process is adopted in which the driver's arousal level is estimated based on the obtained residual. For this reason, there is a problem that the load related to information processing is excessive, and the speed of the estimation process as a whole cannot be increased due to a request to perform the downstream process after waiting for the upstream process.

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、運転者モデルの逐次作成に関する情報処理に係る負荷を軽減すると共に、推定処理全体としての高速化を実現可能な運転者状態推定装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a driver state estimation device that can reduce the load related to information processing related to the sequential creation of a driver model and can realize a high speed as an entire estimation process. For the purpose.

上記目的を達成するために、請求項1に係る発明は、車両を運転する運転者の状態を推定するための運転者状態推定装置であって、前記運転者の操作目標値を取得する操作目標値取得部と、前記車両の実動作量を取得する実動作量取得部と、前記運転者の実操作量を取得する実操作量取得部と、前記車両の実動作量、または、前記運転者の実操作量の少なくともいずれかに基づいて、当該車両の走行路の状況を含む走行環境として予め定められる複数の走行シーンのなかから、当該車両の現在の走行シーンを同定する走行シーン同定部と、前記操作目標値および前記実動作量の差を運転者の入力とし、前記実操作量を運転者の出力として、当該運転者の入出力関係を定義した運転者モデルであって、反復使用に適した規範となる運転者モデルを規範モデルとして設定する規範モデル設定部と、前記操作目標値および前記実動作量の差を前記規範モデルに入力することで規範モデル操作量を取得する規範モデル操作量取得部と、前記実操作量および前記規範モデル操作量の差から求められる規範モデル誤差に基づいて前記運転者の状態を推定する運転者状態推定部と、を備え、前記規範モデル設定部には、前記複数の走行シーン毎に対応付けて前記規範モデルがそれぞれ設定されており、前記規範モデル操作量取得部は、前記走行シーン同定部で同定された前記車両の現在の走行シーンに対応する前記規範モデルを前記規範モデル設定部から取得し、該取得した前記規範モデルに対し、前記操作目標値および前記実動作量の差を入力することで前記規範モデル操作量を取得する、ことを最も主要な特徴とする。   In order to achieve the above object, an invention according to claim 1 is a driver state estimating device for estimating a state of a driver who drives a vehicle, and an operation target for acquiring an operation target value of the driver. A value acquisition unit; an actual operation amount acquisition unit that acquires an actual operation amount of the vehicle; an actual operation amount acquisition unit that acquires an actual operation amount of the driver; and an actual operation amount of the vehicle or the driver A traveling scene identification unit for identifying a current traveling scene of the vehicle from a plurality of traveling scenes that are predetermined as a traveling environment including the condition of the traveling path of the vehicle based on at least one of the actual operation amount A driver model in which a difference between the operation target value and the actual operation amount is input to the driver, the actual operation amount is output to the driver, and an input / output relationship of the driver is defined, and is used repeatedly. A suitable normative driver model A reference model setting unit that sets as a reference model, a reference model operation amount acquisition unit that acquires a reference model operation amount by inputting a difference between the operation target value and the actual operation amount to the reference model, and the actual operation amount And a driver state estimating unit that estimates the state of the driver based on a reference model error obtained from a difference in the reference model operation amount, and the reference model setting unit includes a plurality of driving scenes. The reference model is set in association with each other, and the reference model operation amount acquisition unit sets the reference model corresponding to the current traveling scene of the vehicle identified by the traveling scene identification unit to the reference model setting unit. Obtaining the reference model operation amount by inputting a difference between the operation target value and the actual movement amount with respect to the acquired reference model. The most important feature.

また、請求項2に係る発明は、前記運転者モデルを作成する運転者モデル作成部をさらに備え、前記規範モデル設定部は、前記運転者モデル作成部で過去に作成された運転者モデルのなかから、反復使用に適した規範となる運転者モデルを前記規範モデルとして設定する、ことを特徴とする。   The invention according to claim 2 further includes a driver model creation unit that creates the driver model, and the reference model setting unit is a driver model created in the past by the driver model creation unit. From the above, a driver model serving as a norm suitable for repeated use is set as the normative model.

また、請求項3に係る発明は、前記操作目標値および前記実動作量の差を前記運転者モデルに入力することで運転者モデル操作量を取得する運転者モデル操作量取得部をさらに備える。前記規範モデル設定部は、前記車両の運転開始時、または、前記走行シーンの変化時を起点として所定時間が経過するまでの初期設定期間において、前記実操作量、および、前記運転者モデル操作量取得部を用いて取得した前記運転者モデル操作量の差から求められる残差として、最も小さい値が得られた際に用いていた前記運転者モデルを、当該走行シーンに対応する規範モデルとして設定する、ことを特徴とする。   The invention according to claim 3 further includes a driver model operation amount acquisition unit that acquires a driver model operation amount by inputting a difference between the operation target value and the actual operation amount to the driver model. The reference model setting unit includes the actual operation amount and the driver model operation amount in an initial setting period until a predetermined time elapses from the start of driving of the vehicle or a change of the travel scene. The driver model used when the smallest value is obtained as the residual obtained from the difference in the driver model operation amount acquired using the acquisition unit is set as a reference model corresponding to the travel scene. It is characterized by.

また、請求項4に係る発明は、前記走行シーン同定部は、前記車両の実動作量、または、前記運転者の実操作量の少なくともいずれかに係る時系列データに対して経時的な平滑化処理を施し、当該平滑化処理後の前記車両の実動作量データまたは前記運転者の実操作量データ、および、前記複数の走行シーンの属性情報に基づいて、当該車両の現在の走行シーンを同定する、ことを特徴とする。   In the invention according to claim 4, the traveling scene identification unit smoothes the time series data over time series data related to at least one of the actual operation amount of the vehicle and the actual operation amount of the driver. Process and identify the current driving scene of the vehicle based on the actual movement amount data of the vehicle or the actual operation amount data of the driver and the attribute information of the plurality of driving scenes after the smoothing process. It is characterized by.

また、請求項5に係る発明は、前記走行シーン同定部は、前記車両のヨーレートセンサで検知された前記車両の実動作量に係る時系列データに対して経時的な平滑化処理を施し、当該平滑化処理後の実動作量データ、および、前記複数の走行シーンの属性情報に基づいて、当該車両の現在の走行シーンを同定する、ことを特徴とする。   In the invention according to claim 5, the traveling scene identification unit performs time-sequential smoothing processing on the time-series data related to the actual movement amount of the vehicle detected by the yaw rate sensor of the vehicle, A current running scene of the vehicle is identified based on the actual movement amount data after the smoothing process and the attribute information of the plurality of running scenes.

また、請求項6に係る発明は、前記走行シーン同定部は、前記運転者の実操作量、および、前記複数の走行シーンの属性情報に基づいて、当該車両の現在の走行シーンを同定する、ことを特徴とする。   In the invention according to claim 6, the travel scene identification unit identifies a current travel scene of the vehicle based on the actual operation amount of the driver and attribute information of the plurality of travel scenes. It is characterized by that.

また、請求項7に係る発明は、前記操作目標値取得部は、撮像部により撮像し、または、ナビゲーション装置を介して得られる前記車両の進行方向に係る道路情報に基づいて、前記運転者の操作目標値を取得する、ことを特徴とする。   According to a seventh aspect of the present invention, the operation target value acquisition unit captures images of the driver based on road information relating to the traveling direction of the vehicle obtained by an imaging unit or obtained via a navigation device. An operation target value is acquired.

請求項1に係る運転者状態推定装置によれば、運転者モデルの逐次作成に関する情報処理に係る負荷軽減および覚醒度推定処理全体としての高速化に係る効果、並びに、覚醒度に係る推定精度の低下を抑制する効果を期待することができる。   According to the driver state estimation device according to claim 1, the effect of reducing the load related to information processing related to the sequential generation of the driver model and the speeding up as a whole of the arousal level estimation process, and the estimation accuracy related to the arousal level The effect of suppressing the decrease can be expected.

また、請求項2に係る運転者状態推定装置によれば、運転者モデルの逐次作成に関する情報処理に係る負荷軽減および覚醒度推定処理全体としての高速化に係る効果、並びに、覚醒度に係る推定精度の低下を抑制する効果に加えて、規範モデルの設定を簡易に行うことができる。また、仮に、運転者モデルの当事者と運転者が同一である場合に、本運転者状態推定装置11を用いると、覚醒度推定に係る精度向上を期待することができる。   Further, according to the driver state estimation device according to claim 2, the load reduction related to the information processing related to the sequential generation of the driver model, the effect related to the speed increase as a whole of the arousal level estimation process, and the estimation related to the arousal level In addition to the effect of suppressing the decrease in accuracy, the normative model can be easily set. In addition, if the driver model estimation device 11 is used when the driver model and the driver are the same, it is possible to expect an improvement in accuracy related to the arousal level estimation.

また、請求項3に係る運転者状態推定装置によれば、情報処理に係る負荷軽減および覚醒度推定処理全体としての高速化に係る効果に加えて、覚醒度に係る推定精度の低下を高い水準で抑制することができる。   In addition, according to the driver state estimation device according to claim 3, in addition to the effects of reducing the load related to information processing and increasing the speed of the overall arousal level estimation process, the reduction in estimation accuracy related to the arousal level is a high level. Can be suppressed.

また、請求項4〜6に係る運転者状態推定装置によれば、車両Caの現在の走行シーンを正確に同定することができる。したがって、情報処理に係る負荷軽減および覚醒度推定処理全体としての高速化に係る効果に加えて、覚醒度に係る推定精度の低下をより一層高い水準で抑制する効果を期待することができる。   Moreover, according to the driver state estimation apparatus according to claims 4 to 6, the current traveling scene of the vehicle Ca can be accurately identified. Therefore, in addition to the effect of reducing the load related to information processing and increasing the speed of the entire arousal level estimation process, it is possible to expect the effect of suppressing the decrease in the estimation accuracy related to the arousal level at a higher level.

また、請求項7に係る運転者状態推定装置によれば、運転者の操作目標値に係る取得ルートを明確に規定したので、情報処理に係る負荷軽減および覚醒度推定処理全体としての高速化に係る効果、並びに、覚醒度に係る推定精度の低下を抑制する効果に加えて、運転者の目標方位角(操作目標値)に係る取得を的確に行わせることができる。   In addition, according to the driver state estimation device according to claim 7, since the acquisition route related to the operation target value of the driver is clearly defined, it is possible to reduce the load related to information processing and increase the speed of the overall arousal level estimation process. In addition to the effect and the effect of suppressing the decrease in the estimation accuracy related to the arousal level, the acquisition related to the target azimuth angle (operation target value) of the driver can be accurately performed.

本発明の前提となる覚醒度推定技術に係る原理の説明に供する概念図である。It is a conceptual diagram with which it uses for description of the principle which concerns on the arousal level estimation technique used as the premise of this invention. 本発明の前提となる覚醒度推定技術に係る原理の説明に供する概念図である。It is a conceptual diagram with which it uses for description of the principle which concerns on the arousal level estimation technique used as the premise of this invention. 本発明の前提となる覚醒度推定技術の動作説明に供する図である。It is a figure where it uses for operation | movement description of the arousal level estimation technique used as the premise of this invention. 本発明の実施形態に係る覚醒度推定装置(運転者状態推定装置)の概略構成を表すブロック図である。It is a block diagram showing the schematic structure of the arousal level estimation apparatus (driver state estimation apparatus) which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る覚醒度推定装置(運転者状態推定装置)の動作説明に供する図である。It is a figure where it uses for operation | movement description of the arousal level estimation apparatus (driver state estimation apparatus) which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る覚醒度推定装置(運転者状態推定装置)の動作のうち、規範モデル設定処理の流れを表すフローチャート図である。It is a flowchart figure showing the flow of a normative model setting process among operation | movement of the arousal level estimation apparatus (driver state estimation apparatus) which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る覚醒度推定装置(運転者状態推定装置)の動作のうち、覚醒度推定処理の流れを表すフローチャート図である。It is a flowchart figure showing the flow of a wakefulness estimation process among operation | movement of the wakefulness estimation apparatus (driver state estimation apparatus) which concerns on embodiment of this invention. 平滑化ヨーレートの絶対値と走行シーンの属性情報との対応関係を表す説明図である。It is explanatory drawing showing the correspondence of the absolute value of a smoothing yaw rate, and the attribute information of a driving scene. 走行シーンの属性情報と対応する規範モデルとの対応関係を表す説明図である。It is explanatory drawing showing the correspondence of the attribute information of a driving | running | working scene, and the corresponding normative model. 規範モデル誤差に対する覚醒度の関係を対応付けて表す説明図である。It is explanatory drawing which matches and represents the relationship of the arousal level with respect to a normative model error.

以下、本発明の実施形態に係る運転者状態推定装置について、図面を参照して詳細に説明する。
なお、本発明に係る運転者状態推定装置において推定対照となる運転者状態とは、運転者の覚醒に係る水準を表す覚醒度や、運転者が発揮している注意力・集中力に係る水準を含む、運転者に係る状態を包括して含む概念である。運転者状態のうち覚醒度は、後記するように、例えば、運転者が居眠り運転や飲酒運転を行っている際に、そのときの車両の挙動に基づいて推定することができる。
そこで、本発明に係る運転者状態推定装置の一実施形態について、後記する規範モデルという概念を用いて、運転者の覚醒度を推定する覚醒度推定装置を例示して説明する。
Hereinafter, a driver state estimation device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
It should be noted that the driver state serving as the estimation control in the driver state estimating device according to the present invention is the level related to the arousal level indicating the level related to the driver's arousal and the level of attention / concentration exerted by the driver. This is a concept that comprehensively includes the state relating to the driver. As will be described later, the arousal level in the driver state can be estimated based on the behavior of the vehicle at the time when the driver is asleep or drunken driving, for example.
Therefore, an embodiment of the driver state estimation device according to the present invention will be described by exemplifying a wakefulness estimation device that estimates the driver's wakefulness using the concept of a normative model to be described later.

〔本発明の前提となる覚醒度推定技術に係る原理の説明〕
はじめに、本発明の前提となる覚醒度推定技術に係る原理について、図1および図2を参照して説明する。図1および図2は、本発明の前提となる覚醒度推定技術に係る原理の説明に供する概念図である。図3は、本発明の前提となる覚醒度推定技術の動作説明に供する図である。
なお、覚醒度は、前記したとおり、運転者状態の一態様である。このため、以下に述べる“覚醒度推定技術”は、“運転者状態推定技術”と読み替えることにより、運転者状態の推定用途にそのまま適用することができる。
[Description of Principles Related to Awakening Level Estimation Technology as a Premise of the Present Invention]
First, the principle relating to the arousal level estimation technique which is the premise of the present invention will be described with reference to FIG. 1 and FIG. FIG. 1 and FIG. 2 are conceptual diagrams for explaining the principle of the arousal level estimation technique which is a premise of the present invention. FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of the arousal level estimation technique which is a premise of the present invention.
Note that the arousal level is one mode of the driver state as described above. For this reason, the “wakefulness estimation technique” described below can be directly applied to a driver state estimation application by replacing it with “driver state estimation technique”.

図1の例では、例えば、道路の中央に引かれた白線に沿って車両を走行させるように、運転者がステアリングホイールを操作し車両の方位角を制御するケースを想定している。   In the example of FIG. 1, for example, it is assumed that the driver controls the azimuth of the vehicle by operating the steering wheel so that the vehicle travels along a white line drawn in the center of the road.

まず、運転者は、図1および図2に示すように、車両の進行方向を白線の方向に沿わせるための目標方位角と、車両の実方位角との偏差である方位角偏差を、視覚を通じて認識する。運転者は、この方位角偏差をなくすために、ステアリングホイールをどの方向にどれだけ操作すればよいかを経験的に判断し、同判断に従ってステアリングホイールを操作する。すると、ステアリングホイールに実操舵角が生じて、同操作に車両が応答することで方位角の変化が起こる。このときの車両の挙動は、走行路面の摩擦係数や傾斜、車両の走行速度や積載量などといった環境要素(外乱)によって影響を受ける。そして、ある実方位角が車両に生じる。   First, as shown in FIGS. 1 and 2, the driver visually recognizes the azimuth deviation, which is the deviation between the target azimuth for moving the vehicle along the white line and the actual azimuth of the vehicle. Recognize through. In order to eliminate this azimuth deviation, the driver empirically determines how much and in what direction the steering wheel should be operated, and operates the steering wheel according to the determination. Then, an actual steering angle is generated in the steering wheel, and a change in azimuth occurs when the vehicle responds to the same operation. The behavior of the vehicle at this time is influenced by environmental factors (disturbances) such as the friction coefficient and inclination of the traveling road surface, the traveling speed of the vehicle, and the load capacity. A certain actual azimuth angle is generated in the vehicle.

この時点において、実方位角は、前記した直前の実方位角とは異なる場合が多い。また、目標方位角も同様に、前記した直前の目標方位角とは異なる場合が多い。そこで、運転者は、前記のとおりはじめから、目標方位角と、車両の実方位角との偏差である方位角偏差を、視覚を通じて認識し、判断し、同判断に従ってステアリングホイールを操作する。以下、前記と同様の工程が繰り返される。   At this time, the actual azimuth is often different from the previous actual azimuth. Similarly, the target azimuth is often different from the immediately preceding target azimuth. Therefore, as described above, the driver recognizes and judges the azimuth deviation, which is a deviation between the target azimuth and the actual azimuth of the vehicle, from the beginning, and operates the steering wheel according to the judgment. Thereafter, the same steps as described above are repeated.

例えば、運転者が居眠り運転や飲酒運転をすると、運転者の認識・判断・操作に誤りが生じて、道路の白線に沿って車両を精度良く走行させることが困難になる。その結果、方位角偏差は増大しがちになる。そこで、方位角偏差(制御成績)の経時的な推移を観測することにより、運転者の覚醒度(運転者状態、以下、同じ。)を推定することができる。   For example, when the driver performs a drowsy driving or a drunk driving, an error occurs in the driver's recognition / judgment / operation, and it becomes difficult to accurately drive the vehicle along the white line of the road. As a result, the azimuth deviation tends to increase. Therefore, the driver's arousal level (driver state, the same applies hereinafter) can be estimated by observing the temporal transition of the azimuth deviation (control result).

ところが、前記の覚醒度推定手法では、前記の環境要素(外乱)を考慮することなしに運転者の覚醒度を推定するため、その推定結果は環境要素(外乱)に起因した誤差を不可避的に含むことになる。   However, in the arousal level estimation method described above, the driver's arousal level is estimated without considering the environmental element (disturbance). Therefore, the estimation result inevitably includes errors due to the environmental element (disturbance). Will be included.

そこで、本発明者らは、環境要素(外乱)を考慮して運転者の認識・判断・操作をモデル化した運転者モデル(図1参照)という概念を用いて、運転者の覚醒度を推定する技術を考案した。   Therefore, the present inventors estimate the driver's arousal level using the concept of a driver model (see FIG. 1) in which the driver's recognition / judgment / operation is modeled in consideration of environmental factors (disturbances). I devised the technology to do.

本考案に係る覚醒度推定技術(本発明の前提となる覚醒度推定技術)では、まず、目標方位角と実方位角との差(方位角偏差)を仮想的な運転者の入力とし、実操舵角を仮想的な運転者の出力として、仮想的な運転者の入出力関係を定義した運転者モデルを作成する。運転者モデルは、一対一の入出力関係を有するため、関数として取り扱うことができる。こうして作成した運転者モデルに対し、現在の方位角偏差を入力すると、運転者モデルの出力として、運転者モデル操舵角が得られる。   In the arousal level estimation technique according to the present invention (awakening level estimation technique as a premise of the present invention), first, the difference between the target azimuth angle and the actual azimuth angle (azimuth angle deviation) is input to the virtual driver, A driver model is defined in which the input / output relationship of the virtual driver is defined using the steering angle as the output of the virtual driver. Since the driver model has a one-to-one input / output relationship, it can be handled as a function. When the current azimuth deviation is input to the driver model thus created, the driver model steering angle is obtained as the output of the driver model.

ところで、実操舵角と運転者モデル操舵角との差(残差)は、前記のとおり、運転者の判断に基づく操作(実操舵角)が、線形モデル(運転者モデル操舵角)に基づいているか否かを評価するための有効な指標となる。また、運転者の判断に基づく操作(実操舵角)が運転者モデル操舵角から乖離している場合、運転者の覚醒度は低下している蓋然性が高いことがわかっている。
したがって、本発明の前提となる覚醒度推定技術によれば、実操舵角と運転者モデル操舵角との差(残差)に基づいて運転者の覚醒度を推定することができる。
By the way, as described above, the difference (residual) between the actual steering angle and the driver model steering angle is based on the linear model (driver model steering angle). It becomes an effective index for evaluating whether or not. Further, it is known that when the operation based on the judgment of the driver (actual steering angle) deviates from the driver model steering angle, the driver's arousal level is highly likely to decrease.
Therefore, according to the arousal level estimation technique which is the premise of the present invention, the driver's arousal level can be estimated based on the difference (residual) between the actual steering angle and the driver model steering angle.

ところが、本発明の前提となる覚醒度推定技術では、所定の周期毎に、運転者モデルを逐次作成し、作成した運転者モデルを用いて覚醒度推定の基礎データとなる残差を演算し、得られた残差に基づき運転者の覚醒度を推定するといった直列連鎖状の情報処理工程を採用している。具体的には、図3に示すように、残差の演算には、実操舵角の他に、運転者モデルを用いて取得される運転者モデル操舵角を用いる。つまり、残差の演算は、運転者モデル作成処理の終了を待って行う必要がある。換言すれば、覚醒度推定処理において、運転者モデル作成処理がボトルネックとなっていた。
このため、本発明の前提となる覚醒度推定技術では、情報処理に係る負荷が過大であると共に、上流の工程を待って下流の工程を遂行する要請から、覚醒度推定処理全体としての高速化を図れないという問題があったのである。
However, in the arousal level estimation technique that is the premise of the present invention, a driver model is sequentially created for each predetermined period, and a residual that is basic data for arousal level estimation is calculated using the created driver model, A series-linked information processing process is used in which the driver's arousal level is estimated based on the obtained residual. Specifically, as shown in FIG. 3, the driver model steering angle acquired using the driver model is used in addition to the actual steering angle for calculating the residual. That is, the residual calculation needs to be performed after the driver model creation process is completed. In other words, the driver model creation process has become a bottleneck in the arousal level estimation process.
For this reason, in the arousal level estimation technology that is the premise of the present invention, the load related to information processing is excessive, and the speed of the entire arousal level estimation process is increased from the request to perform the downstream process after waiting for the upstream process. There was a problem that could not be achieved.

〔本発明の実施形態に係る覚醒度推定装置の概要〕
本発明者らの研究によると、運転者モデルに求められる機能は、方位角偏差を入力すると、運転者モデル操舵角(本発明の“運転者モデル操作量”に相当する。)を出力する機能であり、ある運転者モデルを反復して用いる場合でも、その運転者モデルを適切に設定すれば、覚醒度に係る推定精度をさほど損なわないことがわかった。
[Outline of Awakening Level Estimation Device According to an Embodiment of the Present Invention]
According to the studies by the present inventors, the function required for the driver model is a function of outputting the driver model steering angle (corresponding to the “driver model operation amount” of the present invention) when the azimuth deviation is input. Even when a certain driver model is used repeatedly, it has been found that if the driver model is set appropriately, the estimation accuracy related to the arousal level is not significantly impaired.

そこで、本発明の実施形態に係る覚醒度推定装置では、反復使用に適した規範となる運転者モデルを規範モデルとして設定し、この規範モデルを反復して用いることにより、運転者モデルの逐次作成に関する情報処理に係る負荷を軽減すると共に、推定処理全体としての高速化を図ることとした。   Therefore, in the arousal level estimation device according to the embodiment of the present invention, a driver model that serves as a norm suitable for repeated use is set as a norm model, and this norm model is repeatedly used to sequentially generate driver models. In addition to reducing the load related to information processing, the overall estimation processing speed was increased.

また、本発明者らの研究によると、運転者モデルにおける運転者の入出力関係は、車両の走行シーンに応じて変動することがわかっている。ここで、車両の走行シーンとは、走行中の車両が置かれている環境であって、例えば、車両の走行路の状況(例えば、直線路か、カーブ路か、カーブ路の場合、緩やかか、急かなど)や、走行路面の状況(例えば、舗装路か否か、乾いているか、濡れているか、凍っているかなど)や、天候(例えば、晴天か、雨か、雪か、強風か否か、外気温は何度かなど)や、走行路が高速道路か一般道路かを包含する概念である。   Further, according to the study by the present inventors, it is known that the input / output relationship of the driver in the driver model varies depending on the traveling scene of the vehicle. Here, the traveling scene of the vehicle is an environment where the traveling vehicle is placed. For example, the situation of the traveling path of the vehicle (for example, in the case of a straight road, a curved road, or a curved road, is it gentle? , Steep, etc.), road conditions (for example, whether it is a paved road, whether it is dry, wet, frozen), weather (for example, clear weather, rain, snow, strong wind) No, the outside temperature is several times, etc.) and the concept includes whether the road is an expressway or a general road.

運転者モデルにおける運転者の入出力関係が、車両の走行シーンに応じて変動する旨の具体例をあげると、共通の方位角偏差を入力したときの運転者モデル操舵角を、直線路と急なカーブ路とで比べてみると、急なカーブ路での運転者モデル操舵角の方が、直線路での運転者モデル操舵角よりも大きい傾向がある。   A specific example of the fact that the input / output relationship of the driver in the driver model varies depending on the driving scene of the vehicle. The driver model steering angle when a common azimuth angle deviation is input, When compared with a simple curve road, the driver model steering angle on a sharp curve road tends to be larger than the driver model steering angle on a straight road.

このため、例えば、車両の走行シーンが時々刻々と変化する状況下では、共通の規範モデルを反復継続して用いると、車両の現在の走行シーンと、その規範モデルの特性(どのような走行シーンに適するものか)との関係がミスマッチとなる場面を生じて、覚醒度の推定精度を低下させる懸念があった。   For this reason, for example, in a situation where the driving scene of the vehicle changes from moment to moment, if a common normative model is repeatedly used, the current driving scene of the vehicle and the characteristics of the normative model (what kind of driving scene There is a concern that the accuracy of the arousal level may be reduced.

そこで、本発明の実施形態に係る覚醒度推定装置では、予め定めた複数の走行シーン毎に対応付けて、反復使用に適した規範となる運転者モデルである規範モデルをそれぞれ設定しておき、車両の走行中に、車両の現在の走行シーンに対応する規範モデルを読み出して用いることにより、車両の走行シーンが時々刻々と変化する場合であっても、覚醒度に係る推定精度の低下抑制を図ることとした。   Therefore, in the arousal level estimation device according to the embodiment of the present invention, in association with each of a plurality of predetermined driving scenes, each set a norm model that is a driver model serving as a norm suitable for repeated use, By reading and using the reference model corresponding to the current driving scene of the vehicle while the vehicle is driving, even if the driving scene of the vehicle changes from moment to moment, the reduction in the estimation accuracy related to the arousal level is suppressed. I decided to plan.

〔本発明の実施形態に係る覚醒度推定装置11のブロック構成〕
次に、本発明の実施形態に係る覚醒度推定装置11のブロック構成について、図4および図5を参照して説明する。図4は、本発明の実施形態に係る覚醒度推定装置11の概略構成を表すブロック図である。図5は、同覚醒度推定装置11の動作説明に供する図である。
[Block Configuration of Awakening Level Estimation Apparatus 11 According to Embodiment of the Present Invention]
Next, the block configuration of the arousal level estimation apparatus 11 according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 and 5. FIG. 4 is a block diagram showing a schematic configuration of the arousal level estimation apparatus 11 according to the embodiment of the present invention. FIG. 5 is a diagram for explaining the operation of the awakening level estimation device 11.

本発明の実施形態に係る覚醒度推定装置11は、図4に示すように、撮像部13、ヨーレートセンサ15、操舵角センサ17、スピーカ19、および、ECU(electronic control unit)20と、を備えて構成されている。覚醒度推定装置11を構成するこれらの部材は、車両Caに搭載されている。
なお、本発明の実施形態に係る覚醒度推定装置11は、本発明の“運転者状態推定装置”に相当する。
As shown in FIG. 4, the arousal level estimation apparatus 11 according to the embodiment of the present invention includes an imaging unit 13, a yaw rate sensor 15, a steering angle sensor 17, a speaker 19, and an ECU (electronic control unit) 20. Configured. These members constituting the awakening level estimation device 11 are mounted on the vehicle Ca.
The arousal level estimation device 11 according to the embodiment of the present invention corresponds to the “driver state estimation device” of the present invention.

撮像部13は、車両Caの進行方向前方の、白線を含む路面を撮像する機能を有する。撮像部13は、例えばCCD(個体撮像素子)センサである。撮像部13で撮像された白線を含む路面の画像情報は、後記する目標方位角取得部21へと送られる。   The imaging unit 13 has a function of imaging a road surface including a white line ahead of the traveling direction of the vehicle Ca. The imaging unit 13 is, for example, a CCD (individual imaging device) sensor. The road surface image information including the white line imaged by the imaging unit 13 is sent to a target azimuth angle obtaining unit 21 described later.

ヨーレートセンサ15は、車両Caに生じるヨーレート(車両重心の上下方向軸回りの回転角速度)を検知する機能を有する。ヨーレートセンサ15で検知されたヨーレートは、後記する実方位角取得部23、および、走行シーン同定部34へとそれぞれ送られる。   The yaw rate sensor 15 has a function of detecting the yaw rate generated in the vehicle Ca (rotational angular velocity around the vertical axis of the center of gravity of the vehicle). The yaw rate detected by the yaw rate sensor 15 is sent to an actual azimuth angle acquisition unit 23 and a traveling scene identification unit 34 described later.

操舵角センサ17は、運転者が操作するステアリングホイール18の実操舵角(本発明の“実操作量”に相当する。)を検知する機能を有する。操舵角センサ17は、本発明の“実操作量取得部”に相当する。操舵角センサ17で検知された実操舵角は、後記する運転者モデル作成部27、残差算出部33、および、規範モデル誤差算出部39へとそれぞれ送られる。   The steering angle sensor 17 has a function of detecting the actual steering angle (corresponding to the “actual operation amount” of the present invention) of the steering wheel 18 operated by the driver. The steering angle sensor 17 corresponds to the “actual operation amount acquisition unit” of the present invention. The actual steering angle detected by the steering angle sensor 17 is sent to a driver model creation unit 27, a residual calculation unit 33, and a reference model error calculation unit 39, which will be described later.

スピーカ19は、後記する覚醒度推定部41において、運転者の覚醒度が所定の水準を下回る旨の推定結果が得られた場合に、後記する警報制御部43の制御動作に従って警報音を発生させる機能を有する。低覚醒状態にある運転者を覚醒させるには、聴覚に刺激を与えるのが有効だからである。   The speaker 19 generates an alarm sound according to the control operation of the alarm control unit 43 described later when the estimation result that the driver's arousal level is below a predetermined level is obtained in the awakening level estimation unit 41 described later. It has a function. This is because stimulating the auditory sense is effective in awakening a driver who is in a low arousal state.

ECU20は、不図示のCPU(Central processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、入出力回路(A/D変換器およびD/A変換器を含む)などを備えて構成される。CPUは、ROMに格納されたプログラムに従って、RAMを作業領域として用いて、規範モデル設定処理および覚醒度推定処理を含む各種処理を実行する。これらの処理の流れについては後記する。   The ECU 20 includes a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), an input / output circuit (including an A / D converter and a D / A converter), and the like. Is done. The CPU executes various processes including a normative model setting process and an arousal level estimation process using the RAM as a work area according to a program stored in the ROM. The flow of these processes will be described later.

ECU20は、論理的な構成部材として、目標方位角取得部21、実方位角取得部23、方位角偏差算出部25、運転者モデル作成部27、バンドパスフィルタ29、運転者モデル操舵角取得部31、残差算出部33、走行シーン同定部34、規範モデル設定部35、規範モデル操舵角取得部37、規範モデル誤差算出部39、覚醒度推定部41、および、警報制御部43を有して構成されている。   The ECU 20 includes, as logical constituent members, a target azimuth angle acquisition unit 21, an actual azimuth angle acquisition unit 23, an azimuth angle deviation calculation unit 25, a driver model creation unit 27, a bandpass filter 29, and a driver model steering angle acquisition unit. 31, a residual calculation unit 33, a running scene identification unit 34, a reference model setting unit 35, a reference model steering angle acquisition unit 37, a reference model error calculation unit 39, a wakefulness estimation unit 41, and an alarm control unit 43. Configured.

本発明の“操作目標値取得部”に相当する目標方位角取得部21は、運転者の目標方位角(本発明の“操作目標値”に相当する。)を取得する機能を有する。具体的には、目標方位角取得部21は、撮像部13から送られてきた白線を含む路面の画像情報に対して画像処理を施すことにより、白線の方向を認識する。次いで、目標方位角取得部21は、白線の方向と車体前後軸の方向とのヨー方向ずれ量に基づき、目標方位角を算出し取得する。   The target azimuth angle acquisition unit 21 corresponding to the “operation target value acquisition unit” of the present invention has a function of acquiring the driver's target azimuth angle (corresponding to the “operation target value” of the present invention). Specifically, the target azimuth angle obtaining unit 21 recognizes the direction of the white line by performing image processing on the road surface image information including the white line sent from the imaging unit 13. Next, the target azimuth angle acquisition unit 21 calculates and acquires the target azimuth angle based on the amount of deviation in the yaw direction between the direction of the white line and the direction of the vehicle body longitudinal axis.

目標方位角は、白線の方向と車体前後軸の方向とのヨー方向ずれ量が大きいほど大きくなる。目標方位角の正負は、白線の方向に対する車体前後軸のヨー方向ずれの向きに応じて、例えば、時計周り方向を“正”とする一方、反時計周り方向を“負”とするように設定される。   The target azimuth angle increases as the amount of deviation in the yaw direction between the white line direction and the vehicle body longitudinal axis direction increases. The sign of the target azimuth is set so that, for example, the clockwise direction is "positive" while the counterclockwise direction is "negative", depending on the direction of the yaw direction deviation of the vehicle longitudinal axis with respect to the white line direction. Is done.

本発明の“実動作量取得部”に相当する実方位角取得部23は、実方位角(本発明の“実動作量”に相当する。)を取得する機能を有する。具体的には、実方位角取得部23は、例えば、ヨーレートセンサ15で検知され出力されてくるヨーレートの時系列データを、所定時間にわたり積分することによって、実方位角を取得する。   The actual azimuth angle acquisition unit 23 corresponding to the “actual movement amount acquisition unit” of the present invention has a function of acquiring an actual azimuth angle (corresponding to the “real movement amount” of the present invention). Specifically, the actual azimuth angle acquisition unit 23 acquires the actual azimuth angle by, for example, integrating time series data of the yaw rate detected and output by the yaw rate sensor 15 over a predetermined time.

方位角偏差算出部25は、目標方位角取得部21で取得した目標方位角、および、実方位角取得部23で取得した実方位角の差である方位角偏差を算出する機能を有する。方位角偏差算出部25で算出された方位角偏差は、運転者モデル作成部27およびバンドパスフィルタ29へとそれぞれ送られる。   The azimuth deviation calculation unit 25 has a function of calculating an azimuth deviation that is a difference between the target azimuth angle acquired by the target azimuth angle acquisition unit 21 and the actual azimuth angle acquired by the actual azimuth angle acquisition unit 23. The azimuth deviation calculated by the azimuth deviation calculation unit 25 is sent to the driver model creation unit 27 and the bandpass filter 29, respectively.

運転者モデル作成部27は、図4に示すように、方位角偏差を運転者の入力とし、実操舵角を運転者の出力として、当該運転者の入出力関係を定義した運転者モデルを作成する機能を有する。運転者モデル作成部27を用いて過去に作成された運転者モデルは、RAMなどの記憶部に、後記するように、それぞれの運転者モデルが属する走行シーンの属性情報を付加することで必要に応じて読み出し可能な状態で記憶される。   As shown in FIG. 4, the driver model creation unit 27 creates a driver model that defines the input / output relationship of the driver with the azimuth angle deviation as the driver input and the actual steering angle as the driver output. It has the function to do. The driver model created in the past using the driver model creation unit 27 is necessary by adding attribute information of the driving scene to which each driver model belongs to a storage unit such as a RAM, as will be described later. Accordingly, it is stored in a readable state.

本実施形態では、運転者モデル作成部27は、基本的に、規範モデル設定処理を遂行する場合に限って機能するように構成されている。要するに、本実施形態に係る運転者モデル作成部27は、本発明の前提となる覚醒度推定技術では、所定の周期毎に逐次作成していた運転者モデルを、規範モデル設定処理を遂行する場合に限って作成する構成を採用している。これにより、運転者モデルの逐次作成に関連する情報処理の負荷を軽減すると共に、覚醒度推定処理全体としての高速化を図るようにしている。   In the present embodiment, the driver model creation unit 27 is basically configured to function only when performing the normative model setting process. In short, when the driver model creation unit 27 according to the present embodiment performs the reference model setting process for the driver model that has been sequentially created for each predetermined period in the arousal level estimation technique that is the premise of the present invention. A configuration that is created only for this is adopted. As a result, the load of information processing related to the sequential creation of the driver model is reduced, and the speed of the overall arousal level estimation process is increased.

ちなみに、本実施形態では、運転者の入力である方位角偏差と、運転者の出力である実操舵角との入出力関係を定義する運転者モデルは、例えば、式(1)に示す一次微分方程式で与えられる。   Incidentally, in the present embodiment, the driver model that defines the input / output relationship between the azimuth angle deviation that is the driver's input and the actual steering angle that is the driver's output is, for example, a first-order differential shown in Equation (1). Given by the equation.

[運転者モデル]=K/(1+Ts) 式(1)
ただし、Kはゲイン係数、Tsは時間応答である。
[Driver model] = K / (1 + Ts) Formula (1)
However, K is a gain coefficient and Ts is a time response.

運転者モデルの定義によれば、下記の式(2)の関係が成立する。運転者モデルである一次微分方程式[K/(1+Ts)]の解は、下記の式(3)で与えられる。
[実操舵角]=[K/(1+Ts)]×[方位角偏差] 式(2)
[K/(1+Ts)]=[実操舵角]/[方位角偏差] 式(3)
According to the definition of the driver model, the relationship of the following formula (2) is established. The solution of the first-order differential equation [K / (1 + Ts)] that is the driver model is given by the following equation (3).
[Actual steering angle] = [K / (1 + Ts)] × [azimuth angle deviation] Equation (2)
[K / (1 + Ts)] = [actual steering angle] / [azimuth angle deviation] Equation (3)

ここで、式(3)の右辺の[実操舵角]は、操舵角センサ17で検知出力される。また、式(3)の右辺の[方位角偏差]は、方位角偏差算出部25で算出される。このように、式(3)の右辺の値は両者共に取得可能である。したがって、運転者モデル作成部27は、式(3)を適用することにより、運転者モデルを計算により作成することができる。   Here, the [actual steering angle] on the right side of the equation (3) is detected and output by the steering angle sensor 17. Further, the [azimuth angle deviation] on the right side of the equation (3) is calculated by the azimuth angle deviation calculating unit 25. As described above, both values on the right side of the equation (3) can be acquired. Therefore, the driver model creation unit 27 can create a driver model by calculation by applying Equation (3).

バンドパスフィルタ29は、方位角偏差算出部25で算出された方位角偏差を含む時系列データ(広い帯域にわたる周波数成分を含む)に対して、1〜10rad/secの周波数帯域に属するデータを選択的に通過させる機能を有する。ここで、本発明者らの研究によると、1〜10rad/secの周波数帯域に属する方位角偏差を含む時系列データは、運転者の覚醒度が低下(例えば、眠気が増加)した際の傾向を顕著に表すことがわかっている。バンドパスフィルタ29を通過した方位角偏差に係る時系列データは、運転者モデル操舵角取得部31および規範モデル操舵角取得部37へとそれぞれ送られる。   The band pass filter 29 selects data belonging to a frequency band of 1 to 10 rad / sec with respect to time-series data (including frequency components over a wide band) including the azimuth deviation calculated by the azimuth deviation calculator 25. It has a function to pass through automatically. Here, according to the study by the present inventors, the time series data including the azimuth deviation belonging to the frequency band of 1 to 10 rad / sec is a tendency when the driver's arousal level is lowered (for example, sleepiness is increased). Is known to represent prominently. The time-series data related to the azimuth angle deviation that has passed through the bandpass filter 29 is sent to the driver model steering angle acquisition unit 31 and the reference model steering angle acquisition unit 37, respectively.

本発明の“運転者モデル操作量取得部”に相当する運転者モデル操舵角取得部31は、運転者モデル操舵角を取得する機能を有する。具体的には、運転者モデル操舵角取得部31は、前記した式(2)を適用し、運転者モデル作成部27で作成された運転者モデル[K/(1+Ts)]に対し、バンドパスフィルタ29を通過した方位角偏差に係る時系列データを乗じることにより、運転者モデル操舵角を取得する。運転者モデル操舵角取得部31で取得された運転者モデル操舵角は、残差算出部33へと送られる。   The driver model steering angle acquisition unit 31 corresponding to the “driver model operation amount acquisition unit” of the present invention has a function of acquiring the driver model steering angle. Specifically, the driver model steering angle acquisition unit 31 applies the above-described equation (2), and performs bandpass for the driver model [K / (1 + Ts)] created by the driver model creation unit 27. The driver model steering angle is obtained by multiplying the time-series data related to the azimuth angle deviation that has passed through the filter 29. The driver model steering angle acquired by the driver model steering angle acquisition unit 31 is sent to the residual calculation unit 33.

残差算出部33は、図3に示すように、操舵角センサ17から送られてくる実操舵角データと、運転者モデル操舵角取得部31で取得した運転者モデル操舵角データとに基づいて、“残差”を算出する機能を有する。具体的には、残差算出部33は、実操舵角データと運転者モデル操舵角データとの差分を求めると共に、求めた差分データに対して二乗平均処理を施す(求めた差分データが時系列データである場合、この時系列データを用いて二乗平均処理を施せばよい。また、求めた差分データと、蓄積しておいた過去の差分データとを用いて二乗平均処理を施してもよい。)ことにより、運転者の覚醒度を表す指標となる“残差”を算出する。また、ある時点の時系列データの時間軸上の前後にわたる何点かを対象とした平均値や、中心値から所定値を超えて離れた値を除くフィルタリング処理を行って得られた値などを、“残差”として採用してもよい。残差算出部33で算出された“残差”は、覚醒度推定部41へと送られる。
なお、図3に示す理想モデルに係る入出力とは、運転者が行う実際の入出力を意味する。運転者モデルと対極をなすのは、当事者としての実際の運転者だからである。
As shown in FIG. 3, the residual calculation unit 33 is based on the actual steering angle data sent from the steering angle sensor 17 and the driver model steering angle data acquired by the driver model steering angle acquisition unit 31. , “Residual”. Specifically, the residual calculation unit 33 obtains a difference between the actual steering angle data and the driver model steering angle data, and performs a mean square process on the obtained difference data (the obtained difference data is time-series). In the case of data, the mean square process may be performed using the time series data, and the mean square process may be performed using the obtained difference data and the accumulated past difference data. ) To calculate a “residual” as an index representing the driver's arousal level. In addition, the average value for several points on the time axis of time series data at a certain point in time, the value obtained by performing filtering processing excluding the value that exceeds the predetermined value from the center value, etc. , May be adopted as “residual”. The “residual” calculated by the residual calculation unit 33 is sent to the arousal level estimation unit 41.
In addition, the input / output which concerns on the ideal model shown in FIG. 3 means the actual input / output which a driver | operator performs. The opposite of the driver model is the actual driver as a party.

走行シーン同定部34は、車両Caの実方位角(実動作量)、または、運転者の実操舵角(実操作量)の少なくともいずれかに基づいて、車両Caの走行路の状況を含む走行環境として予め定められる複数の走行シーン(具体的には、例えば、車両Caの走行路は直線路か、カーブ路か、カーブ路の場合、緩やかか、急かなど)のなかから、車両Caの現在の走行シーンを同定する機能を有する。走行シーン同定部34の詳しい動作については後記する。   The travel scene identification unit 34 includes a travel path condition of the vehicle Ca based on at least one of the actual azimuth angle (actual operation amount) of the vehicle Ca and the actual steering angle (actual operation amount) of the driver. From a plurality of travel scenes that are predetermined as the environment (specifically, for example, the travel path of the vehicle Ca is a straight road, a curved road, or a gentle or steep in the case of a curved road). It has a function of identifying the current running scene. Detailed operation of the traveling scene identification unit 34 will be described later.

規範モデル設定部35は、基本的には、運転者モデル作成部27で過去に作成された運転者モデルのなかから、反復使用に適した規範となる運転者モデルを規範モデルとして設定する機能を有する。具体的には、規範モデル設定部35は、車両Caの運転開始時、または、走行シーンの変化時を起点として所定時間が経過するまでの初期設定期間において、実操作量(実操舵角)、および、運転者モデル操作量取得部31を用いて取得した運転者モデル操作量(運転者モデル操舵角)の差から求められる残差として、最も小さい値が得られた際に用いていた運転者モデルを、当該走行シーンに対応する規範モデルとして設定する。規範モデル設定部35の詳しい動作については後記する。
規範モデル設定部35で設定された規範モデルは、走行シーン同定部34、および、規範モデル操舵角取得部37によって適宜参照される。
The reference model setting unit 35 basically has a function of setting, as a reference model, a driver model serving as a reference suitable for repeated use from among the driver models previously created by the driver model creation unit 27. Have. Specifically, the normative model setting unit 35 performs the actual operation amount (actual steering angle) during the initial setting period until a predetermined time elapses from the start of driving of the vehicle Ca or when the travel scene changes. The driver used when the smallest value is obtained as the residual obtained from the difference in the driver model operation amount (driver model steering angle) acquired using the driver model operation amount acquisition unit 31. The model is set as a reference model corresponding to the travel scene. Detailed operation of the reference model setting unit 35 will be described later.
The reference model set by the reference model setting unit 35 is appropriately referred to by the traveling scene identification unit 34 and the reference model steering angle acquisition unit 37.

なお、規範モデル設定部35で設定される規範モデルとしては、運転者モデル作成部27で過去に作成された運転者モデル以外の運転者モデルであってもよい。また、“規範モデルとして設定する”とは、設定対象となる運転者モデルを、反復使用に備えて、RAMなどの記憶部に、それぞれの運転者モデルが属する走行シーンの属性情報を付加することで必要に応じて読み出し可能な状態で記憶させておくことを意味する。   The reference model set by the reference model setting unit 35 may be a driver model other than the driver model previously created by the driver model creation unit 27. “Set as a reference model” is to add attribute information of a driving scene to which each driver model belongs to a storage unit such as a RAM in preparation for repeated use of the driver model to be set. This means that it is stored in a readable state as necessary.

本発明の“規範モデル操作量取得部”に相当する規範モデル操舵角取得部37は、規範モデル操舵角(本発明の“規範モデル操作量”に相当する。)を取得する機能を有する。具体的には、規範モデル操舵角取得部37は、前記した式(2)を適用し、規範モデル設定部35で規範モデルとして設定された運転者モデル[K/(1+Ts)]に対し、バンドパスフィルタ29を通過した方位角偏差に係る時系列データを乗じることにより、規範モデル操舵角を取得する。規範モデル操舵角取得部37で取得された規範モデル操舵角は、規範モデル誤差算出部39へと送られる。   The reference model steering angle acquisition unit 37 corresponding to the “reference model operation amount acquisition unit” of the present invention has a function of acquiring a reference model steering angle (corresponding to the “reference model operation amount” of the present invention). Specifically, the normative model steering angle acquisition unit 37 applies the above-described formula (2) and applies a band to the driver model [K / (1 + Ts)] set as the normative model by the normative model setting unit 35. The reference model steering angle is acquired by multiplying the time-series data related to the azimuth angle deviation that has passed through the pass filter 29. The reference model steering angle acquired by the reference model steering angle acquisition unit 37 is sent to the reference model error calculation unit 39.

規範モデル誤差算出部39は、図5に示すように、操舵角センサ17から送られてくる実操舵角データと、規範モデル操舵角取得部37で取得した規範モデル操舵角データとに基づいて、運転者の覚醒度を表す指標となる“規範モデル誤差”を算出する機能を有する。具体的には、規範モデル誤差算出部39は、実操舵角データと規範モデル操舵角データとの差分を求めることにより、“規範モデル誤差”を算出する。規範モデル誤差算出部39で算出された“規範モデル誤差”は、覚醒度推定部41へと送られる。
なお、規範モデル誤差算出部39は、実操舵角データと規範モデル操舵角データとの差分を求めると共に、求めた差分データに対して二乗平均処理を施すことにより、“規範モデル誤差”を算出する構成を採用してもよい。
As shown in FIG. 5, the reference model error calculation unit 39 is based on the actual steering angle data sent from the steering angle sensor 17 and the reference model steering angle data acquired by the reference model steering angle acquisition unit 37. It has a function of calculating a “normative model error” that serves as an index representing the driver's arousal level. Specifically, the normative model error calculation unit 39 calculates a “normative model error” by obtaining a difference between the actual steering angle data and the normative model steering angle data. The “normative model error” calculated by the normative model error calculating unit 39 is sent to the arousal level estimating unit 41.
The reference model error calculation unit 39 calculates a “reference model error” by obtaining a difference between the actual steering angle data and the reference model steering angle data and performing a mean square process on the obtained difference data. A configuration may be adopted.

覚醒度推定部41は、残差算出部33で算出された“残差”、または、規範モデル誤差算出部39で算出された“規範モデル誤差”に基づいて、運転者の覚醒度を推定する機能を有する。覚醒度推定部41で推定された覚醒度の情報は、警報制御部43へと送られる。
なお、覚醒度推定部41は、本発明の“運転者状態推定部”に相当する。
The arousal level estimation unit 41 estimates the driver's arousal level based on the “residual” calculated by the residual calculation unit 33 or the “standard model error” calculated by the standard model error calculation unit 39. It has a function. Information on the arousal level estimated by the arousal level estimation unit 41 is sent to the alarm control unit 43.
The arousal level estimation unit 41 corresponds to the “driver state estimation unit” of the present invention.

警報制御部43は、覚醒度推定部41から、運転者の覚醒度が所定の水準を下回る旨の覚醒度情報が送られてきた場合に、スピーカ19に警報音を発生させる警報制御を行う機能を有する。   The alarm control unit 43 has a function of performing alarm control for causing the speaker 19 to generate an alarm sound when the arousal level information indicating that the driver's arousal level is below a predetermined level is sent from the arousal level estimation unit 41. Have

〔本発明の実施形態に係る覚醒度推定装置11の動作〕
次に、本発明の実施形態に係る覚醒度推定装置11の動作について、図6A,図6Bおよび図7A〜図7Cを参照して説明する。図6Aは、本発明の実施形態に係る覚醒度推定装置11の動作のうち、規範モデル設定処理の流れを表すフローチャート図である。図6Bは、同覚醒度推定装置11の動作のうち、覚醒度推定処理の流れを表すフローチャート図である。図7Aは、平滑化ヨーレートの絶対値と走行シーンの属性情報との対応関係を表す説明図である。図7Bは、走行シーンの属性情報と対応する規範モデルとの対応関係を表す説明図である。図7Cは、規範モデル誤差に対する覚醒度の関係を対応付けて表す説明図である。
[Operation of Awakening Level Estimation Device 11 According to Embodiment of the Present Invention]
Next, the operation of the arousal level estimation apparatus 11 according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 6A, 6B and FIGS. 7A to 7C. FIG. 6A is a flowchart showing the flow of the normative model setting process among the operations of the arousal level estimation apparatus 11 according to the embodiment of the present invention. FIG. 6B is a flowchart showing the flow of the arousal level estimation process among the operations of the awakening level estimation device 11. FIG. 7A is an explanatory diagram illustrating a correspondence relationship between the absolute value of the smoothed yaw rate and the attribute information of the traveling scene. FIG. 7B is an explanatory diagram illustrating a correspondence relationship between attribute information of a traveling scene and a corresponding reference model. FIG. 7C is an explanatory diagram illustrating the relationship of the arousal level with respect to the normative model error.

なお、図6Aに示す規範モデル設定処理は、ECU20の監視下において、車両Caの運転開始時、または、走行シーンの変化時を起点として開始される。具体的には、ECU20は、不図示のイグニッションスイッチのオンオフ状態、および、走行シーンの変化状態を常時監視している。ECU20は、イグニッションスイッチがオフからオン状態に切り替えられたか否かを調べることにより、車両Caの運転開始時か否かを判断する。また、ECU20は、走行シーン同定部34で同定された走行シーンと、直前の走行シーンとの異同を調べることにより、走行シーンの変化時か否かを判断する。   The reference model setting process shown in FIG. 6A is started from the start of driving of the vehicle Ca or the change of the running scene under the monitoring of the ECU 20. Specifically, the ECU 20 constantly monitors an on / off state of an ignition switch (not shown) and a change state of the traveling scene. The ECU 20 determines whether or not the operation of the vehicle Ca is started by checking whether or not the ignition switch has been switched from OFF to ON. Further, the ECU 20 determines whether or not the traveling scene is changed by examining the difference between the traveling scene identified by the traveling scene identification unit 34 and the immediately preceding traveling scene.

図6Aに示す例では、規範モデル設定処理を遂行する上で基礎となるデータを、“初期設定期間”(ステップS501〜S510参照)において収集している。ここで、“初期設定期間”とは、車両Caの運転開始時、または、走行シーンの変化時を起点として、所定時間(例えば10分〜30分などの、適宜その長さを変更可能な時間)が経過するまでの期間をいう。   In the example shown in FIG. 6A, data that is the basis for performing the normative model setting process is collected in an “initial setting period” (see steps S501 to S510). Here, the “initial setting period” refers to a time at which the length can be appropriately changed such as a predetermined time (for example, 10 to 30 minutes), starting from the start of driving of the vehicle Ca or when the traveling scene changes. ).

また、図6Aおよび図6Bには、両者に共通する処理ステップが存在する(ステップS501〜S505参照)。そこで、図6Aおよび図6Bにおいて、両者に共通する処理ステップ間には共通のステップ番号を付し、その重複した説明を省略することとする。   6A and 6B have processing steps common to both (see steps S501 to S505). Therefore, in FIG. 6A and FIG. 6B, common step numbers are assigned between the processing steps common to both, and redundant description thereof is omitted.

ステップS501において、目標方位角取得部21は、撮像部13から送られてきた白線を含む路面の画像情報に対して画像処理を施すことにより、白線の方向を認識し、認識した白線の方向と車体前後軸の方向とのヨー方向ずれ量に基づいて、運転者の操作目標値である目標方位角を算出し取得する。   In step S501, the target azimuth angle acquisition unit 21 recognizes the direction of the white line by performing image processing on the image information of the road surface including the white line sent from the imaging unit 13, and recognizes the direction of the recognized white line. Based on the amount of deviation in the yaw direction from the direction of the longitudinal axis of the vehicle body, a target azimuth, which is an operation target value of the driver, is calculated and acquired.

ステップS502において、実方位角取得部23は、ヨーレートセンサ15で検知される所定時間にわたるヨーレートを積分することによって、車両Caの実動作量である実方位角を取得する。   In step S <b> 502, the actual azimuth angle acquisition unit 23 acquires the actual azimuth angle that is the actual operation amount of the vehicle Ca by integrating the yaw rate over a predetermined time detected by the yaw rate sensor 15.

ステップS503において、方位角偏差算出部25は、ステップS501で取得した目標方位角、および、ステップS502で取得した実方位角の差である方位角偏差を算出する。   In step S503, the azimuth deviation calculation unit 25 calculates an azimuth deviation that is the difference between the target azimuth obtained in step S501 and the actual azimuth obtained in step S502.

ステップS504において、操舵角センサ17は、運転者が操作するステアリングホイール18の実操舵角を検知し取得する。   In step S504, the steering angle sensor 17 detects and acquires the actual steering angle of the steering wheel 18 operated by the driver.

ステップS505において、走行シーン同定部34は、ヨーレートセンサ15で検知された時系列データ(車両の実動作量)に対して経時的な平滑化処理を施し、平滑化処理後の平滑化ヨーレートの絶対値(実動作量データ)、および、複数の走行シーンの属性情報(図7A参照)に基づいて、車両Caの現在の走行シーンを同定する。ステップS505で同定された車両Caの現在の走行シーンは、ステップS506において走行シーンに対応する運転者モデルを作成する際や、走行シーンの変化時を検出する際などに参照される。   In step S505, the traveling scene identification unit 34 subjects the time-series data (actual vehicle movement amount) detected by the yaw rate sensor 15 to smoothing over time, and the absolute value of the smoothed yaw rate after the smoothing process. Based on the value (actual motion amount data) and attribute information (see FIG. 7A) of a plurality of travel scenes, the current travel scene of the vehicle Ca is identified. The current travel scene of the vehicle Ca identified in step S505 is referred to when a driver model corresponding to the travel scene is created in step S506, or when a change in the travel scene is detected.

図7Aに示すテーブル例では、平滑化ヨーレートの絶対値が1[deg/s]以下の場合、走行シーンの属性情報として“直線路”を関連付けている。また、平滑化ヨーレートの絶対値が1〜4[deg/s]の範囲に属する場合、走行シーンの属性情報として“緩やかなカーブ路”を関連付けている。そして、平滑化ヨーレートの絶対値が4〜7[deg/s]の範囲に属する場合、走行シーンの属性情報として“急なカーブ路”を関連付けている。したがって、例えば、平滑化ヨーレートの絶対値として3[deg/s]が検知された場合、走行シーン同定部34は、車両Caの現在の走行シーンとして“緩やかなカーブ路”と同定することになる。
なお、平滑化ヨーレートの絶対値が7[deg/s]を超える場合とは、例えば、車両Caがクランク状の路地を走行しているケースや、駐車時などが相当する。かかる場合は、走行シーンの対象に含めて覚醒度を推定する要請がほとんどないと考えられる。このため、走行シーンの対象から除外している。
In the example of the table shown in FIG. 7A, when the absolute value of the smoothed yaw rate is 1 [deg / s] or less, “straight road” is associated as the attribute information of the traveling scene. When the absolute value of the smoothed yaw rate is in the range of 1 to 4 [deg / s], “slow curve road” is associated as attribute information of the traveling scene. When the absolute value of the smoothed yaw rate is in the range of 4 to 7 [deg / s], “steep curve road” is associated as attribute information of the traveling scene. Therefore, for example, when 3 [deg / s] is detected as the absolute value of the smoothed yaw rate, the traveling scene identification unit 34 identifies “a gentle curve road” as the current traveling scene of the vehicle Ca. .
Note that the case where the absolute value of the smoothed yaw rate exceeds 7 [deg / s] corresponds to, for example, a case where the vehicle Ca is traveling on a crank-shaped alley, or parking. In such a case, it is considered that there is almost no request for estimating the degree of arousal included in the target of the running scene. For this reason, it excludes from the object of a driving | running | working scene.

ステップS506において、運転者モデル作成部27は、ステップS503で算出した方位角偏差を運転者の入力とし、ステップS504で取得した実操舵角を運転者の出力として、ステップS505で同定された走行シーンに対応する運転者モデルを、式(3)を適用することで計算により作成する。   In step S506, the driver model creation unit 27 uses the azimuth angle deviation calculated in step S503 as the driver's input, and uses the actual steering angle acquired in step S504 as the driver's output as the driving scene identified in step S505. A driver model corresponding to is created by applying Equation (3).

ステップS507において、運転者モデル操作量取得部31は、前記した式(2)を適用し、ステップS506で作成された運転者モデル[K/(1+Ts)]に対し、バンドパスフィルタ29を通過した方位角偏差に係る時系列データを乗じることにより、運転者モデル操舵角を取得する。   In step S507, the driver model operation amount acquisition unit 31 applies the above-described equation (2) and passes the bandpass filter 29 with respect to the driver model [K / (1 + Ts)] created in step S506. The driver model steering angle is obtained by multiplying the time-series data related to the azimuth deviation.

ステップS508において、残差算出部33は、ステップS504で取得した実操舵角データと、ステップS507で取得した運転者モデル操舵角データとの差分を求めると共に、求めた差分データに対して二乗平均処理を施すことにより、運転者の覚醒度を表す指標となる“残差”を算出する。   In step S508, the residual calculation unit 33 obtains a difference between the actual steering angle data acquired in step S504 and the driver model steering angle data acquired in step S507, and performs a mean square process on the obtained difference data. To calculate a “residual” that serves as an index representing the driver's arousal level.

ステップS509において、運転者モデル作成部27は、ステップS508で算出された“残差”を、ステップS505で同定された走行シーンに対応する運転者モデルに関連付けて記憶する。
ここで、ステップS508で算出された“残差”を、ステップS505で同定された走行シーンに対応する運転者モデルに関連付けて記憶するとは、走行シーンの属性情報と、運転者モデルの関数情報(式(3)参照)と、算出された“残差”の情報とを、相互に関連付けて記憶することを意味する。このようなデータ構造を採用したテーブルを、運転者モデル管理テーブルと呼ぶ。運転者モデル管理テーブルによれば、後記するように、初期設定期間において“残差”が最小の運転者モデルを一意に特定することができる。
In step S509, the driver model creation unit 27 stores the “residual” calculated in step S508 in association with the driver model corresponding to the travel scene identified in step S505.
Here, storing the “residual” calculated in step S508 in association with the driver model corresponding to the driving scene identified in step S505 is attribute information of the driving scene and function information of the driver model ( This means that the equation (3)) and the calculated “residual” information are stored in association with each other. A table employing such a data structure is called a driver model management table. According to the driver model management table, as will be described later, the driver model having the smallest “residual” in the initial setting period can be uniquely identified.

ステップS510において、ECU20は、初期設定期間が終了したか否かを判定する。この判定は、ECU20の監視下に置かれている不図示のタイマ部において、規範モデル設定処理の開始時点(“初期設定期間”の起点)から所定時間が経過したか否かを調べることにより行う。   In step S510, the ECU 20 determines whether or not the initial setting period has ended. This determination is performed by checking whether or not a predetermined time has elapsed from the start point of the reference model setting process (starting point of “initial setting period”) in a timer unit (not shown) placed under the monitoring of the ECU 20. .

ステップS510の判定の結果、初期設定期間が未だ終了していない旨の判定が下された場合(ステップS510の“No”)、ECU20は、処理の流れをステップS501へと戻し、以下の処理を行わせる。この場合(ステップS510の“No”)において、規範モデル設定部35は、規範モデルの設定を行わない。   As a result of the determination in step S510, when it is determined that the initial setting period has not yet ended (“No” in step S510), the ECU 20 returns the process flow to step S501 and performs the following process. Let it be done. In this case (“No” in step S510), the reference model setting unit 35 does not set the reference model.

一方、ステップS510の判定の結果、初期設定期間が終了した旨の判定が下された場合(ステップS510の“Yes”)、ECU20は、処理の流れを次のステップS511へと進ませる。   On the other hand, if it is determined in step S510 that the initial setting period has ended ("Yes" in step S510), the ECU 20 advances the process flow to the next step S511.

ステップS511において、規範モデル設定部35は、運転者モデル作成部27に記憶されている運転者モデル管理テーブルを参照して、初期設定期間において“残差”が最小の運転者モデルを抽出し、抽出した運転者モデルを、ステップS505で同定された走行シーンに対応する規範モデルとして設定する。
ここで、“残差”が最小の運転者モデルを、ステップS505で同定された走行シーンに対応する規範モデルとして設定するとは、走行シーンの属性情報と、“残差”が最小の運転者モデルの関数情報(式(3)参照)とを、相互に関連付けて記憶することを意味する。このようなデータ構造を採用したテーブルを、規範モデル管理テーブル(図7B参照)と呼ぶ。図7Bに示す規範モデル管理テーブルによれば、後記するように、ある走行シーンに対応付けられた規範モデルを読み出すことができる。
ステップS511の規範モデル設定処理が終了すると、ECU20は、一連の処理の流れを終了させる。
In step S511, the reference model setting unit 35 refers to the driver model management table stored in the driver model creating unit 27, extracts the driver model having the smallest “residual” in the initial setting period, The extracted driver model is set as a reference model corresponding to the traveling scene identified in step S505.
Here, setting the driver model having the smallest “residual” as the reference model corresponding to the traveling scene identified in step S505 means that the attribute information of the traveling scene and the driver model having the smallest “residual” are set. Is stored in association with each other (see equation (3)). A table employing such a data structure is referred to as a normative model management table (see FIG. 7B). According to the normative model management table shown in FIG. 7B, a normative model associated with a certain traveling scene can be read out as will be described later.
When the reference model setting process in step S511 ends, the ECU 20 ends the flow of a series of processes.

なお、前記した規範モデル設定処理は、予め定められる複数の走行シーンのそれぞれに対応する規範モデルの設定が終了するまで繰り返される。   The reference model setting process described above is repeated until the setting of the reference model corresponding to each of a plurality of predetermined driving scenes is completed.

次に、図6Bに示す覚醒度推定処理は、例えば、覚醒度推定装置11の起動スイッチ(不図示)がオンしている場合などに遂行される。
なお、ステップS501〜S505の処理ステップは、図6Aと共通である。このため、図6Bにおいて、ステップS501〜S505の処理ステップの説明を省略し、ステップS521から処理内容の説明を続ける。
Next, the arousal level estimation process illustrated in FIG. 6B is performed, for example, when an activation switch (not illustrated) of the arousal level estimation device 11 is turned on.
Note that the processing steps of steps S501 to S505 are the same as those in FIG. 6A. For this reason, in FIG. 6B, description of the processing steps of steps S501 to S505 is omitted, and the description of the processing contents is continued from step S521.

ステップS521において、規範モデル設定部35は、ステップS505で同定された走行シーンに対応する規範モデルを、走行シーンに係る属性情報を検索キーとして抽出し、抽出した規範モデルを図7Bに示す規範モデル管理テーブルから読み出す処理を行う。   In step S521, the normative model setting unit 35 extracts the normative model corresponding to the traveling scene identified in step S505 using the attribute information related to the traveling scene as a search key, and the extracted normative model is illustrated in FIG. 7B. Processing to read from the management table is performed.

ステップS522において、規範モデル操舵角取得部37は、ステップS521で読み出された規範モデルを用いて、前記した式(2)を適用し、同規範モデルとして設定されている運転者モデル[K/(1+Ts)]に対し、バンドパスフィルタ29を通過した方位角偏差に係る時系列データを乗じることにより、規範モデル操舵角を取得する。   In step S522, the normative model steering angle acquisition unit 37 applies the above equation (2) using the normative model read in step S521, and sets the driver model [K / By multiplying (1 + Ts)] by time-series data related to the azimuth angle deviation that has passed through the bandpass filter 29, the reference model steering angle is obtained.

ステップS523において、規範モデル誤差算出部39は、ステップS504で取得した実操舵角データと、ステップS522で取得した規範モデル操舵角データとの差分を求めることにより、“規範モデル誤差”を算出する。   In step S523, the reference model error calculation unit 39 calculates a “reference model error” by obtaining a difference between the actual steering angle data acquired in step S504 and the reference model steering angle data acquired in step S522.

ステップS524において、覚醒度推定部41は、規範モデル誤差算出部39で算出された“規範モデル誤差”に基づいて、運転者状態の一態様である運転者の覚醒度を推定する。この推定は、例えば、次の手順で行われる。   In step S524, the arousal level estimation unit 41 estimates the driver's arousal level, which is an aspect of the driver state, based on the “normative model error” calculated by the normative model error calculation unit 39. This estimation is performed in the following procedure, for example.

すなわち、まず、“規範モデル誤差”の大きさを、小さい順番から5段階(ER1/ER2/ER3/ER4/ER5;図7C参照)に設定する。一方、覚醒度の水準を、覚醒度の高い順番(例えば、眠くない順番)から5段階(AW1(全く眠くない)/AW2(やや眠い)/AW3(眠い)/AW4(かなり眠い)/AW5(非常に眠い);図7C参照)に設定する。上記の設定内容を踏まえて、図7Cに示すように、ER1をAW1に、ER2をAW2に、ER3をAW3に、ER4をAW4に、ER5をAW5に、それぞれ対応付けた関係テーブルを用意する。   That is, first, the size of the “normative model error” is set in five levels (ER1 / ER2 / ER3 / ER4 / ER5; see FIG. 7C) in ascending order. On the other hand, the level of arousal level is changed from 5 in the order of high arousal level (for example, the order of not sleeping) (AW1 (not sleeping at all) / AW2 (somewhat sleepy) / AW3 (sleepy) / AW4 (very sleepy) / AW5 ( Very sleepy); see FIG. 7C). Based on the above setting contents, as shown in FIG. 7C, a relationship table is prepared in which ER1 is associated with AW1, ER2 is associated with AW2, ER3 is associated with AW3, ER4 is associated with AW4, and ER5 is associated with AW5.

覚醒度推定部41は、規範モデル誤差算出部39で算出された“規範モデル誤差”が、ER1〜ER5のうちどの段階に属するのかを同定し、こうして同定された“規範モデル誤差”の段階に対応する覚醒度の段階(仮に、“AW4(かなり眠い)”であったとする。)を、運転者の覚醒度として採用する。   The awakening level estimation unit 41 identifies which stage of the ER1 to ER5 the “normative model error” calculated by the normative model error calculation unit 39 belongs to, and thus the identified “normative model error” stage. The corresponding level of alertness (assuming that it is “AW4 (very sleepy)”) is adopted as the driver's alertness.

ステップS525において、警報制御部43は、ステップS524で推定された覚醒度の段階(AW4)が、所定の条件(仮に、“覚醒度の段階がAW4またはAW5である”とする。)を充足するか否かを判定する。   In step S525, the warning control unit 43 satisfies the predetermined condition (assuming that the level of arousal level is AW4 or AW5) in the level of arousal level (AW4) estimated in step S524. It is determined whether or not.

ステップS525の判定の結果、ステップS524で推定された覚醒度の段階が、所定の条件を充足しない旨の判定が下された場合(ステップS525の“No”)、警報制御部43は、処理の流れをステップS527へとジャンプさせる。   As a result of the determination in step S525, when it is determined that the arousal level estimated in step S524 does not satisfy the predetermined condition (“No” in step S525), the alarm control unit 43 The flow is caused to jump to step S527.

一方、ステップS525の判定の結果、ステップS524で推定された覚醒度の段階が、所定の条件を充足する旨の判定が下された場合(ステップS525の“Yes”)、警報制御部43は、処理の流れを次のステップS526へと進ませる。本実施形態では、ステップS524で推定された覚醒度の段階が“AW4(かなり眠い)”であり、所定の条件が“覚醒度の段階がAW4またはAW5である”であるから、警報制御部43は、ステップS524で推定された覚醒度の段階が、所定の条件を充足する旨の判定を下して、処理の流れを次のステップS526へと進ませる。   On the other hand, as a result of the determination in step S525, when it is determined that the arousal level estimated in step S524 satisfies a predetermined condition (“Yes” in step S525), the alarm control unit 43 The process flow proceeds to the next step S526. In this embodiment, the level of arousal estimated in step S524 is “AW4 (very sleepy)”, and the predetermined condition is “the level of arousal is AW4 or AW5”. Makes a determination that the arousal level estimated in step S524 satisfies a predetermined condition, and advances the process flow to the next step S526.

ステップS526において、警報制御部43は、スピーカ19に警報音を発生させる。その結果、スピーカ19から運転者に対して、所定時間(例えば5秒間)の間、警報鳴動が継続して発せられる。   In step S526, the alarm control unit 43 causes the speaker 19 to generate an alarm sound. As a result, the alarm is continuously emitted from the speaker 19 to the driver for a predetermined time (for example, 5 seconds).

ステップS526において、ECU20は、覚醒度推定装置11の起動スイッチがオンしているかどうかを調べる。覚醒度推定装置11の起動スイッチがオンされている場合(ステップS527の“No”)、ECU20は、処理の流れをステップS501へと戻し、以下の覚醒度推定処理を行わせる。一方、覚醒度推定装置11の起動スイッチがオフされている場合(ステップS527の“Yes”)、ECU20は、処理の流れを終了させる。   In step S526, the ECU 20 checks whether the activation switch of the arousal level estimation device 11 is on. When the activation switch of the arousal level estimation device 11 is turned on (“No” in step S527), the ECU 20 returns the process flow to step S501 and performs the following arousal level estimation process. On the other hand, when the activation switch of the arousal level estimation device 11 is turned off (“Yes” in step S527), the ECU 20 ends the processing flow.

〔本発明の実施形態に係る覚醒度推定装置11の作用効果〕
本発明の実施形態に係る覚醒度推定装置11では、目標方位角取得部21は、運転者の目標方位角(操作目標値;ただし、括弧内には、対応する請求項の用語を記載する。以下、同じ。)を取得する。実方位角取得部23は、ヨーレートセンサ15で検知したヨーレートの積分値に基づいて、車両Caの実方位角(実動作量)を取得する。本発明の実操作量取得部として機能する操舵角センサ17は、運転者の実操舵角(実操作量)を取得する。走行シーン同定部34は、車両Caの実方位角(実動作量)、または、運転者の実操舵角(実操作量)の少なくともいずれかに基づいて、車両Caの走行路の状況を含む走行環境として予め定められる複数の走行シーンのなかから、車両Caの現在の走行シーンを同定する。規範モデル設定部35は、目標方位角(操作目標値)および実方位角(実動作量)の差である方位角偏差を運転者の入力とし、実操舵角(実操作量)を運転者の出力として、当該運転者の入出力関係を定義した運転者モデルであって、反復使用に適した規範となる運転者モデルを規範モデルとして設定する。
[Operational effect of the arousal level estimation apparatus 11 according to the embodiment of the present invention]
In the arousal level estimation apparatus 11 according to the embodiment of the present invention, the target azimuth angle obtaining unit 21 describes a driver's target azimuth angle (operation target value; however, the terms in the corresponding claims are described in parentheses. The same shall apply hereinafter). The actual azimuth angle acquiring unit 23 acquires the actual azimuth angle (actual operation amount) of the vehicle Ca based on the integrated value of the yaw rate detected by the yaw rate sensor 15. The steering angle sensor 17 functioning as an actual operation amount acquisition unit of the present invention acquires the driver's actual steering angle (actual operation amount). The travel scene identification unit 34 includes a travel path condition of the vehicle Ca based on at least one of the actual azimuth angle (actual operation amount) of the vehicle Ca and the actual steering angle (actual operation amount) of the driver. The current traveling scene of the vehicle Ca is identified from among a plurality of traveling scenes that are predetermined as the environment. The reference model setting unit 35 uses a driver's input as an azimuth angle deviation that is a difference between a target azimuth angle (operation target value) and an actual azimuth angle (actual motion amount), and sets the actual steering angle (actual operation amount) as the driver's input. As an output, a driver model that defines the input / output relationship of the driver and that serves as a norm suitable for repeated use is set as a norm model.

ここで、規範モデル設定部35には、複数の走行シーン毎に対応付けて、反復使用に適した規範となる運転者モデルである規範モデルがそれぞれ設定されている(図7B参照)。規範モデル操舵角取得部37は、走行シーン同定部34で同定された車両Caの現在の走行シーンに対応する規範モデルを規範モデル設定部35から取得し、該取得した規範モデルに対し、目標方位角(操作目標値)および実方位角(実動作量)の差である方位角偏差を入力することで規範モデル操舵角(規範モデル操作量)を取得する。そして、覚醒度推定部41は、実操舵角(実操作量)および規範モデル操舵角(規範モデル操作量)の差から求められる規範モデル誤差に基づいて、運転者状態の一態様である運転者の覚醒度を推定する。   Here, the normative model setting unit 35 is set with a normative model that is a driver model serving as a norm suitable for repeated use in association with each of a plurality of driving scenes (see FIG. 7B). The reference model steering angle acquisition unit 37 acquires a reference model corresponding to the current traveling scene of the vehicle Ca identified by the traveling scene identification unit 34 from the reference model setting unit 35, and with respect to the acquired reference model, a target orientation is obtained. The reference model steering angle (reference model operation amount) is acquired by inputting an azimuth angle deviation which is a difference between the angle (operation target value) and the actual azimuth angle (actual movement amount). Then, the arousal level estimation unit 41 is based on a normative model error obtained from a difference between the actual steering angle (actual operation amount) and the normative model steering angle (normative model operation amount). Estimate the degree of arousal.

本発明者らの研究によると、運転者モデルに求められる機能は、方位角偏差を入力すると、運転者モデル操舵角(運転者モデル操作量)を出力する機能であり、ある運転者モデルを反復して用いる場合でも、その運転者モデルを適切に設定しさえすれば、覚醒度の推定精度を損なわない蓋然性が高いことがわかった。
そこで、本発明の実施形態に係る覚醒度推定装置11では、反復使用に適した規範となる運転者モデルを規範モデルとして設定し、この規範モデルを反復して用いる構成を採用してもよい。
According to the study by the present inventors, the function required for the driver model is a function that outputs the driver model steering angle (driver model operation amount) when the azimuth deviation is input, and repeats a certain driver model. Even if it is used, it has been found that as long as the driver model is set appropriately, there is a high probability that the estimation accuracy of the arousal level is not impaired.
Therefore, the arousal level estimation apparatus 11 according to the embodiment of the present invention may adopt a configuration in which a driver model serving as a norm suitable for repeated use is set as a norm model and this norm model is used repeatedly.

規範モデルとして設定される運転者モデルは、反復使用に適した規範となる運転者モデルを規範モデルとして設定することを条件に、車両Caに搭載された覚醒度推定装置11の構成要素である運転者モデル作成部27で作成されたものか、または、いわゆるオフラインで作成されたものかを問わない。
本発明の実施形態に係る覚醒度推定装置11によれば、運転者モデルの逐次作成に関する情報処理に係る負荷を軽減すると共に、覚醒度推定処理全体としての高速化を図ることができる。
The driver model set as the reference model is a driving component that is a component of the arousal level estimation device 11 mounted on the vehicle Ca on the condition that a driver model that is a reference suitable for repeated use is set as the reference model. It does not matter whether it is created by the person model creation unit 27 or so-called offline.
According to the arousal level estimation apparatus 11 according to the embodiment of the present invention, it is possible to reduce the load related to information processing related to the sequential creation of the driver model and to increase the speed of the overall arousal level estimation process.

しかも、本発明者らの研究によると、運転者モデルにおける運転者の入出力関係は、車両の走行シーンに応じて変動することがわかっている。このため、例えば、車両の走行シーンが時々刻々と変化する状況下では、共通の規範モデルを反復継続して用いると、車両の現在の走行シーンと、その規範モデルの特性(どのような走行シーンに適するものか)との関係がミスマッチとなる場面を生じて、覚醒度の推定精度を低下させる懸念があった。   In addition, according to the study by the present inventors, it is known that the input / output relationship of the driver in the driver model varies depending on the traveling scene of the vehicle. For this reason, for example, in a situation where the driving scene of the vehicle changes from moment to moment, if a common normative model is repeatedly used, the current driving scene of the vehicle and the characteristics of the normative model (what kind of driving scene There is a concern that the accuracy of the arousal level may be reduced.

そこで、本発明に係る覚醒度推定装置11では、予め定めた複数の走行シーン毎に対応付けて、反復使用に適した規範となる運転者モデルである規範モデルをそれぞれ設定しておき、車両の走行中に、車両の現在の走行シーンに対応する規範モデルを読み出して用いる構成を採用してもよい。
本発明に係る覚醒度推定装置11によれば、車両の走行シーンが時々刻々と変化する場合であっても、覚醒度に係る推定精度の低下を抑制することができる。
Therefore, in the arousal level estimation device 11 according to the present invention, a reference model that is a driver model serving as a reference suitable for repeated use is set in association with each of a plurality of predetermined driving scenes, and the vehicle You may employ | adopt the structure which reads and uses the reference | standard model corresponding to the present driving scene of a vehicle during driving | running | working.
According to the arousal level estimation apparatus 11 according to the present invention, it is possible to suppress a decrease in estimation accuracy related to the awakening level even when the traveling scene of the vehicle changes from moment to moment.

また、本発明の実施形態に係る覚醒度推定装置11では、運転者モデルを作成する運転者モデル作成部27をさらに備え、規範モデル設定部35は、運転者モデル作成部27で過去に作成された運転者モデルのなかから、反復使用に適した規範となる運転者モデルを規範モデルとして設定する、構成を採用してもよい。   The arousal level estimation apparatus 11 according to the embodiment of the present invention further includes a driver model creation unit 27 that creates a driver model, and the reference model setting unit 35 is created by the driver model creation unit 27 in the past. A configuration may be adopted in which a driver model serving as a norm suitable for repeated use is set as a norm model from among the driver models.

本発明の実施形態に係る覚醒度推定装置11によれば、情報処理に係る負荷軽減および推定処理全体としての高速化に係る効果、並びに、覚醒度に係る推定精度の低下を抑制する効果に加えて、規範モデルの設定を簡易に行うことができる。また、仮に、運転者モデルの当事者と運転者が同一である場合に、本覚醒度推定装置11を用いると、覚醒度推定に係る精度向上を期待することができる。   According to the arousal level estimation apparatus 11 according to the embodiment of the present invention, in addition to the effect related to the load reduction related to information processing and the speedup of the estimation process as a whole, and the effect of suppressing the decrease in the estimation accuracy related to the arousal level. Thus, the norm model can be easily set. Moreover, if the driver model and the driver are the same, if the awakening level estimation device 11 is used, an improvement in accuracy related to the awakening level estimation can be expected.

また、本発明の実施形態に係る覚醒度推定装置11では、目標方位角(操作目標値)および実方位角(実動作量)の差である方位角偏差を運転者モデルに入力することで運転者モデル操舵角(運転者モデル操作量)を取得する運転者モデル操舵角取得部31をさらに備える。規範モデル設定部35は、車両Caの運転開始時、または、走行シーンの変化時を起点として所定時間が経過するまでの初期設定期間において、実操舵角(実操作量)、および、運転者モデル操作量取得部31を用いて取得した運転者モデル操舵角(運転者モデル操作量)の差から求められる残差として、最も小さい値が得られた際に用いていた運転者モデルを、当該走行シーンに対応する規範モデルとして設定する、構成を採用してもよい。   Further, in the arousal level estimation apparatus 11 according to the embodiment of the present invention, driving is performed by inputting an azimuth angle deviation, which is a difference between a target azimuth angle (operation target value) and an actual azimuth angle (actual motion amount), to the driver model. A driver model steering angle acquisition unit 31 that acquires the driver model steering angle (driver model operation amount) is further provided. The reference model setting unit 35 determines the actual steering angle (actual operation amount) and the driver model in an initial setting period until a predetermined time elapses from the start of driving of the vehicle Ca or when the traveling scene changes. The driver model used when the smallest value is obtained as the residual obtained from the difference in the driver model steering angle (driver model operation amount) acquired using the operation amount acquisition unit 31 You may employ | adopt the structure set as a reference | standard model corresponding to a scene.

車両Caの運転開始時、または、走行シーンの変化時を起点として所定時間が経過するまでの初期設定期間では、運転者の覚醒度は、その他の期間と比べて高い。具体例をあげると、運転開始直後や、走行シーンの変化直後などのタイミングでは、眠気を催すことは少ないからである。このように運転者の覚醒度が比較的高い期間において、最も小さい残差の値が得られた際に用いていた運転者モデル(入力に対する出力のブレが少ない理想に近い運転者モデル)を、当該走行シーンに対応する規範モデルとして設定すると、覚醒度に係る推定精度の低下を高い水準で抑制することができる。当該走行シーンに対応する規範モデルとして設定される運転者モデルは、入力に対する出力のブレが少ないことを考慮して設定されるからである。   In the initial setting period until a predetermined time elapses from the start of driving of the vehicle Ca or when the traveling scene changes, the driver's arousal level is higher than in other periods. As a specific example, sleepiness is less likely to occur immediately after the start of driving or immediately after the change of the driving scene. In this way, the driver model that was used when the smallest residual value was obtained during the period when the driver's arousal level is relatively high (the driver model that is close to ideal with little output blurring against the input) When set as a reference model corresponding to the travel scene, it is possible to suppress a decrease in estimation accuracy related to the arousal level at a high level. This is because the driver model set as the reference model corresponding to the traveling scene is set in consideration of the fact that there is little blurring of the output with respect to the input.

本発明の実施形態に係る覚醒度推定装置11によれば、情報処理に係る負荷軽減および覚醒度推定処理全体としての高速化に係る効果に加えて、覚醒度に係る推定精度の低下を高い水準で抑制することができる。   According to the arousal level estimation apparatus 11 according to the embodiment of the present invention, in addition to the effects of reducing the load related to information processing and increasing the speed of the overall arousal level estimation process, the reduction in estimation accuracy related to the arousal level is a high level. Can be suppressed.

また、本発明の実施形態に係る覚醒度推定装置11では、走行シーン同定部34は、車両Caの実方位角(実動作量)、または、運転者の実操舵角(実操作量)の少なくともいずれかに係る時系列データに対して経時的な平滑化処理を施し、平滑化処理後の車両Caの実動作量データまたは運転者の実操作量データ、および、複数の走行シーンの属性情報(例えば、車両Caの走行路が、直線路か、緩やかなカーブ路か、急カーブ路かなど)に基づいて、当該車両Caの現在の走行シーンを同定する、構成を採用してもよい。   In the arousal level estimation apparatus 11 according to the embodiment of the present invention, the traveling scene identification unit 34 has at least the actual azimuth angle (actual operation amount) of the vehicle Ca or the actual steering angle (actual operation amount) of the driver. A time-sequential smoothing process is performed on the time series data according to any of the above, and the actual operation amount data of the vehicle Ca or the driver's actual operation amount data after the smoothing process, and attribute information of a plurality of traveling scenes ( For example, a configuration may be adopted in which the current traveling scene of the vehicle Ca is identified based on whether the traveling path of the vehicle Ca is a straight road, a gently curved road, or a sharply curved road.

また、走行シーン同定部34は、車両Caのヨーレートセンサ15で検知された車両Caの実方位角(実動作量)に係る時系列データに対して経時的な平滑化処理を施し、当該平滑化処理後の実方位角(実動作量)データ、および、複数の走行シーンの属性情報に基づいて、当該車両Caの現在の走行シーンを同定する、構成を採用してもよい。   Further, the traveling scene identification unit 34 performs time-sequential smoothing processing on time-series data related to the actual azimuth angle (actual motion amount) of the vehicle Ca detected by the yaw rate sensor 15 of the vehicle Ca, and performs the smoothing. A configuration may be adopted in which the current traveling scene of the vehicle Ca is identified based on the processed actual azimuth (actual movement amount) data and attribute information of a plurality of traveling scenes.

また、走行シーン同定部34は、運転者の実操舵角(実操作量)、および、複数の走行シーンの属性情報に基づいて、当該車両Caの現在の走行シーンを同定する、構成を採用してもよい。   Further, the traveling scene identification unit 34 adopts a configuration that identifies the current traveling scene of the vehicle Ca based on the driver's actual steering angle (actual operation amount) and attribute information of a plurality of traveling scenes. May be.

本発明の実施形態に係る覚醒度推定装置11によれば、車両Caの現在の走行シーンを正確に同定することができる。したがって、情報処理に係る負荷軽減および覚醒度推定処理全体としての高速化に係る効果に加えて、覚醒度に係る推定精度の低下をより一層高い水準で抑制する効果を期待することができる。   According to the arousal level estimation apparatus 11 according to the embodiment of the present invention, the current traveling scene of the vehicle Ca can be accurately identified. Therefore, in addition to the effect of reducing the load related to information processing and increasing the speed of the entire arousal level estimation process, it is possible to expect the effect of suppressing the decrease in the estimation accuracy related to the arousal level at a higher level.

また、本発明の実施形態に係る覚醒度推定装置11では、目標方位角取得部21は、撮像部13により撮像し、または、ナビゲーション装置(不図示)を介して得られる車両Caの進行方向に係る走行道路情報に基づいて、運転者の目標方位角(操作目標値)を取得する、構成を採用してもよい。   Moreover, in the arousal level estimation apparatus 11 which concerns on embodiment of this invention, the target azimuth angle acquisition part 21 is imaged by the imaging part 13, or in the advancing direction of the vehicle Ca obtained via a navigation apparatus (not shown). A configuration in which the driver's target azimuth (operation target value) is acquired based on the traveling road information may be employed.

ナビゲーション装置としては、例えば、自律航法による測位機能と、GPS(Global Positioning System)受信機を用いた衛星航法による測位機能とを有し、自律航法及び衛星航法を駆使して自車両の現在位置を検出する機能を有する車載用ナビゲーション装置を用いる。目標方位角取得部21は、ナビゲーション装置を介して得られる車両Caの進行方向に係る走行道路情報に基づいて、運転者の目標方位角(操作目標値)を取得することができる。
なお、DGPS(Differential Global Positioning System)受信機を用いた衛星航法による測位機能を用いれば、測位精度を高めることができる。
As a navigation device, for example, it has a positioning function by autonomous navigation and a positioning function by satellite navigation using a GPS (Global Positioning System) receiver, and uses the autonomous navigation and satellite navigation to determine the current position of the host vehicle. An in-vehicle navigation device having a detection function is used. The target azimuth angle acquisition unit 21 can acquire the driver's target azimuth angle (operation target value) based on travel road information related to the traveling direction of the vehicle Ca obtained via the navigation device.
In addition, if the positioning function by satellite navigation using a DGPS (Differential Global Positioning System) receiver is used, positioning accuracy can be improved.

本発明の実施形態に係る覚醒度推定装置11によれば、運転者の操作目標値に係る取得ルートを明確に規定したので、情報処理に係る負荷軽減および覚醒度推定処理全体としての高速化に係る効果、並びに、覚醒度に係る推定精度の低下を抑制する効果に加えて、運転者の目標方位角(操作目標値)に係る取得を的確に行わせることができる。   According to the arousal level estimation device 11 according to the embodiment of the present invention, the acquisition route related to the operation target value of the driver is clearly defined, so that the load reduction related to information processing and the overall speed of the awakening level estimation process can be improved. In addition to the effect and the effect of suppressing the decrease in the estimation accuracy related to the arousal level, the acquisition related to the target azimuth angle (operation target value) of the driver can be accurately performed.

[その他の実施形態]
以上説明した実施形態は、本発明の具現化例を示したものである。したがって、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならない。本発明はその要旨またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形態で実施することができるからである。
[Other Embodiments]
The embodiment described above shows an embodiment of the present invention. Therefore, the technical scope of the present invention should not be limitedly interpreted by these. This is because the present invention can be implemented in various forms without departing from the gist or main features thereof.

例えば、いわゆるオフラインで作成された運転者モデルを、規範モデルとして設定した場合、覚醒度推定装置11のECU20が有する運転者モデル作成部27、運転者モデル操舵角取得部31、および、残差算出部33は、省略することができる。   For example, when a so-called offline created driver model is set as a reference model, the driver model creating unit 27, the driver model steering angle obtaining unit 31, and the residual calculation included in the ECU 20 of the arousal level estimation device 11 The part 33 can be omitted.

また、本発明に係る実施形態の説明において、操作目標値として目標方位角を例示したが、本発明はこの例に限定されない。操作目標値として、白線の横方向に対する変位量の目標値である目標変位量を用いてもよい。この場合、実動作量は実変位量に、実操作量は実操舵角に、それぞれ置き換えて適用すればよい。   In the description of the embodiment according to the present invention, the target azimuth is exemplified as the operation target value, but the present invention is not limited to this example. As the operation target value, a target displacement amount that is a target value of the displacement amount with respect to the horizontal direction of the white line may be used. In this case, the actual operation amount may be replaced with the actual displacement amount, and the actual operation amount may be replaced with the actual steering angle.

また、本発明に係る実施形態の説明において、覚醒度推定装置11が有するECU20は、論理的な構成部材(ソフトウェア)として、目標方位角取得部21、実方位角取得部23、方位角偏差算出部25、運転者モデル作成部27、バンドパスフィルタ29、運転者モデル操舵角取得部31、残差算出部33、走行シーン同定部34、規範モデル設定部35、規範モデル操舵角取得部37、規範モデル誤差算出部39、覚醒度推定部41、および、警報制御部43を有する例をあげて説明したが、本発明はこの例に限定されない。
これらの各種機能部21、23、25、27、29、31、33、34、35、37、39、41、43は、ハードウェアによって構成してもよい。
In the description of the embodiment according to the present invention, the ECU 20 included in the arousal level estimation device 11 includes, as logical components (software), a target azimuth angle acquisition unit 21, an actual azimuth angle acquisition unit 23, and an azimuth angle deviation calculation. Unit 25, driver model creation unit 27, bandpass filter 29, driver model steering angle acquisition unit 31, residual calculation unit 33, travel scene identification unit 34, reference model setting unit 35, reference model steering angle acquisition unit 37, Although an example having the reference model error calculation unit 39, the arousal level estimation unit 41, and the alarm control unit 43 has been described, the present invention is not limited to this example.
These various functional units 21, 23, 25, 27, 29, 31, 33, 34, 35, 37, 39, 41, and 43 may be configured by hardware.

また、本発明に係る実施形態の説明において、覚醒度の段階を5段階に設定する例をあげて説明したが、本発明はこの例に限定されない。覚醒度の段階は、任意の数の段階に設定することができる。   Further, in the description of the embodiment according to the present invention, the example of setting the arousal level to five levels has been described, but the present invention is not limited to this example. The awakening level can be set to any number of levels.

また、本発明に係る実施形態の説明において、覚醒度の段階が、所定の条件を充足した場合に、警報制御部43は、スピーカ19に警報音を発生させる例をあげて説明したが、本発明はこの例に限定されない。運転者の覚醒を促す警報は、聴覚以外にも、運転者の視覚、触覚、または、嗅覚を刺激する態様を採用してもよい。また、運転者の聴覚、視覚、触覚、または、嗅覚のうち複数の組み合わせを同時に刺激する態様を採用してもよい。   In the description of the embodiment according to the present invention, the alarm control unit 43 has been described with an example in which the speaker 19 generates an alarm sound when the arousal level satisfies a predetermined condition. The invention is not limited to this example. The warning that promotes the driver's awakening may employ a mode in which the driver's vision, touch, or smell is stimulated in addition to hearing. Moreover, you may employ | adopt the aspect which stimulates several combinations simultaneously among a driver | operator's auditory sense, visual sense, tactile sense, or olfactory sense.

また、本発明に係る実施形態の説明において、車両Caの走行シーンに係る属性情報のバリエーションとして、走行路の曲率情報(“直線路”、“緩やかなカーブ路”、“急なカーブ路”)を例示して説明したが、本発明はこの例に限定されない。車両Caの走行シーンに係る属性情報のバリエーションとしては、走行路の曲率情報の他に、走行路面の状況情報(例えば、舗装路か否か、乾いているか、濡れているか、凍っているかなど)や、天候情報(例えば、晴天か、雨か、雪か、強風か否か、外気温は何度かなど)や、走行路が高速道路か一般道路かに関する種別情報などを採用してもよい。   Further, in the description of the embodiment according to the present invention, as the variation of the attribute information related to the traveling scene of the vehicle Ca, the curvature information of the traveling road (“straight road”, “gradual curved road”, “steep curved road”). However, the present invention is not limited to this example. As variations of attribute information related to the traveling scene of the vehicle Ca, in addition to the curvature information of the traveling road, the situation information on the traveling road surface (for example, whether it is a paved road, whether it is dry, wet, frozen) Or weather information (for example, whether it is fine weather, rain, snow, strong winds, the outside temperature is several times, etc.), type information regarding whether the road is a highway or a general road, etc. .

最後に、本実施形態の説明において、本発明に係る運転者状態推定装置を具現化するための一態様として、覚醒度推定装置11を例示して説明したが、本発明はこの例に限定されない。本発明に係る運転者状態推定装置とは、規範モデルという概念を用いて、例えば居眠り運転、飲酒運転、脇見運転、漫然運転などを行っている運転者の状態を推定する機能を有するものすべてを、包括して含む概念だからである。   Finally, in the description of the present embodiment, the wakefulness estimation device 11 has been described as an example for realizing the driver state estimation device according to the present invention, but the present invention is not limited to this example. . The driver state estimation device according to the present invention uses all the functions that estimate the state of a driver who is performing a nap driving, drunk driving, aside driving, random driving, etc., using the concept of a normative model. This is because it is a comprehensive concept.

11 覚醒度推定装置(運転者状態推定装置)
13 撮像部
15 ヨーレートセンサ
17 操舵角センサ(実操作量取得部)
18 ステアリングホイール
19 スピーカ
20 ECU
21 目標方位角取得部(操作目標値取得部)
23 実方位角取得部(実動作量取得部)
25 方位角偏差算出部
27 運転者モデル作成部
29 バンドパスフィルタ
31 運転者モデル操舵角取得部(運転者モデル操作量取得部)
33 残差算出部
34 走行シーン同定部
35 規範モデル設定部
37 規範モデル操舵角取得部(規範モデル操作量取得部)
39 規範モデル誤差算出部
41 覚醒度推定部(運転者状態推定部)
43 警報制御部
11 Arousal level estimation device (driver state estimation device)
13 Imaging unit 15 Yaw rate sensor 17 Steering angle sensor (actual operation amount acquisition unit)
18 Steering wheel 19 Speaker 20 ECU
21 Target azimuth angle acquisition unit (operation target value acquisition unit)
23 Real azimuth angle acquisition unit (actual movement amount acquisition unit)
25 Azimuth Deviation Calculation Unit 27 Driver Model Creation Unit 29 Band Pass Filter 31 Driver Model Steering Angle Acquisition Unit (Driver Model Operation Amount Acquisition Unit)
33 residual calculation unit 34 traveling scene identification unit 35 reference model setting unit 37 reference model steering angle acquisition unit (reference model operation amount acquisition unit)
39 Reference model error calculation unit 41 Arousal level estimation unit (driver state estimation unit)
43 Alarm control unit

Claims (7)

車両を運転する運転者の状態を推定するための運転者状態推定装置であって、
前記運転者の操作目標値を取得する操作目標値取得部と、
前記車両の実動作量を取得する実動作量取得部と、
前記運転者の実操作量を取得する実操作量取得部と、
前記車両の実動作量、または、前記運転者の実操作量の少なくともいずれかに基づいて、当該車両の走行路の状況を含む走行環境として予め定められる複数の走行シーンのなかから、当該車両の現在の走行シーンを同定する走行シーン同定部と、
前記操作目標値および前記実動作量の差を運転者の入力とし、前記実操作量を運転者の出力として、当該運転者の入出力関係を定義した運転者モデルであって、反復使用に適した規範となる運転者モデルを規範モデルとして設定する規範モデル設定部と、
前記操作目標値および前記実動作量の差を前記規範モデルに入力することで規範モデル操作量を取得する規範モデル操作量取得部と、
前記実操作量および前記規範モデル操作量の差から求められる規範モデル誤差に基づいて前記運転者の状態を推定する運転者状態推定部と、
を備え、
前記規範モデル設定部には、前記複数の走行シーン毎に対応付けて前記規範モデルがそれぞれ設定されており、
前記規範モデル操作量取得部は、前記走行シーン同定部で同定された前記車両の現在の走行シーンに対応する前記規範モデルを前記規範モデル設定部から取得し、該取得した前記規範モデルに対し、前記操作目標値および前記実動作量の差を入力することで前記規範モデル操作量を取得する、
ことを特徴とする運転者状態推定装置。
A driver state estimating device for estimating a state of a driver driving a vehicle,
An operation target value acquisition unit for acquiring the operation target value of the driver;
An actual operation amount acquisition unit for acquiring an actual operation amount of the vehicle;
An actual operation amount acquisition unit for acquiring the actual operation amount of the driver;
Based on at least one of the actual operation amount of the vehicle or the actual operation amount of the driver, a plurality of traveling scenes that are predetermined as a traveling environment including the state of the traveling path of the vehicle are used. A driving scene identification unit for identifying the current driving scene;
A driver model in which the difference between the operation target value and the actual operation amount is input to the driver, the actual operation amount is output to the driver, and the input / output relationship of the driver is defined, and is suitable for repeated use. A normative model setting unit for setting a standard driver model as a normative model;
A normative model operation amount acquisition unit that acquires a reference model operation amount by inputting a difference between the operation target value and the actual motion amount to the reference model;
A driver state estimating unit that estimates the state of the driver based on a reference model error determined from a difference between the actual operation amount and the reference model operation amount;
With
In the reference model setting unit, the reference model is set in association with each of the plurality of driving scenes,
The reference model operation amount acquisition unit acquires the reference model corresponding to the current driving scene of the vehicle identified by the driving scene identification unit from the reference model setting unit, and for the acquired reference model, Obtaining the reference model operation amount by inputting a difference between the operation target value and the actual operation amount;
A driver state estimation device characterized by the above.
請求項1に記載の運転者状態推定装置であって、
前記運転者モデルを作成する運転者モデル作成部をさらに備え、
前記規範モデル設定部は、前記運転者モデル作成部で過去に作成された運転者モデルのなかから、反復使用に適した規範となる運転者モデルを前記規範モデルとして設定する、
ことを特徴とする運転者状態推定装置。
The driver state estimating device according to claim 1,
A driver model creating unit for creating the driver model;
The normative model setting unit sets a driver model serving as a norm suitable for repeated use as the normative model from among the driver models created in the past by the driver model creating unit,
A driver state estimation device characterized by the above.
請求項2に記載の運転者状態推定装置であって、
前記操作目標値および前記実動作量の差を前記運転者モデルに入力することで運転者モデル操作量を取得する運転者モデル操作量取得部をさらに備え、
前記規範モデル設定部は、前記車両の運転開始時、または、前記走行シーンの変化時を起点として所定時間が経過するまでの初期設定期間において、前記実操作量、および、前記運転者モデル操作量取得部を用いて取得した前記運転者モデル操作量の差から求められる残差として、最も小さい値が得られた際に用いていた前記運転者モデルを、当該走行シーンに対応する規範モデルとして設定する、
ことを特徴とする運転者状態推定装置。
The driver state estimation device according to claim 2,
A driver model operation amount acquisition unit for acquiring a driver model operation amount by inputting a difference between the operation target value and the actual operation amount to the driver model;
The reference model setting unit includes the actual operation amount and the driver model operation amount in an initial setting period until a predetermined time elapses from the start of driving of the vehicle or a change of the travel scene. The driver model used when the smallest value is obtained as the residual obtained from the difference in the driver model operation amount acquired using the acquisition unit is set as a reference model corresponding to the travel scene. To
A driver state estimation device characterized by the above.
請求項1〜3のいずれか一項に記載の運転者状態推定装置であって、
前記走行シーン同定部は、前記車両の実動作量、または、前記運転者の実操作量の少なくともいずれかに係る時系列データに対して経時的な平滑化処理を施し、当該平滑化処理後の前記車両の実動作量データまたは前記運転者の実操作量データ、および、前記複数の走行シーンの属性情報に基づいて、当該車両の現在の走行シーンを同定する、
ことを特徴とする運転者状態推定装置。
The driver state estimation device according to any one of claims 1 to 3,
The travel scene identification unit performs time-sequential smoothing processing on time series data related to at least one of the actual operation amount of the vehicle or the actual operation amount of the driver, and after the smoothing processing Based on the actual operation amount data of the vehicle or the actual operation amount data of the driver and the attribute information of the plurality of traveling scenes, the current traveling scene of the vehicle is identified.
A driver state estimation device characterized by the above.
請求項4に記載の運転者状態推定装置であって、
前記走行シーン同定部は、前記車両のヨーレートセンサで検知された前記車両の実動作量に係る時系列データに対して経時的な平滑化処理を施し、当該平滑化処理後の実動作量データ、および、前記複数の走行シーンの属性情報に基づいて、当該車両の現在の走行シーンを同定する、
ことを特徴とする運転者状態推定装置。
The driver state estimation device according to claim 4,
The traveling scene identification unit performs time-sequential smoothing processing on time series data related to the actual motion amount of the vehicle detected by the yaw rate sensor of the vehicle, and actual motion amount data after the smoothing processing, And, based on the attribute information of the plurality of driving scenes, to identify the current driving scene of the vehicle,
A driver state estimation device characterized by the above.
請求項1〜3のいずれか一項に記載の運転者状態推定装置であって、
前記走行シーン同定部は、前記運転者の実操作量、および、前記複数の走行シーンの属性情報に基づいて、当該車両の現在の走行シーンを同定する、
ことを特徴とする運転者状態推定装置。
The driver state estimation device according to any one of claims 1 to 3,
The traveling scene identifying unit identifies a current traveling scene of the vehicle based on the actual operation amount of the driver and attribute information of the plurality of traveling scenes.
A driver state estimation device characterized by the above.
請求項1〜6のいずれか一項に記載の運転者状態推定装置であって、
前記操作目標値取得部は、撮像部により撮像し、または、ナビゲーション装置を介して得られる前記車両の進行方向に係る走行道路情報に基づいて、前記運転者の操作目標値を取得する、
ことを特徴とする運転者状態推定装置。
The driver state estimation device according to any one of claims 1 to 6,
The operation target value acquisition unit acquires the driver's operation target value based on traveling road information related to the traveling direction of the vehicle obtained by an imaging unit or obtained via a navigation device.
A driver state estimation device characterized by the above.
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