JP2019531227A - 運転者の快適レベルを決定するための制御装置、システム及び方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、運転者の快適レベルを決定する車両（１０）用の制御装置（１）に関し、制御装置（１）は、運転者の少なくとも１つの生理学的特徴を測定する生理学的センサ（２）と、運転者の少なくとも１つの行動的特徴を測定する行動センサ（３）とのセンサ出力を受信し、運転コンテキスト検出部（４）から運転コンテキスト情報を受信し、センサ出力及び運転コンテキスト情報を所定の基準期間にわたって記録することによって基準データセットを作成し、基準データセットに基づいて運転者の快適レベルの基準指標を決定し、現在のセンサ出力、現在の運転コンテキスト情報及び基準指標の関数として運転者の快適レベル指標値を決定するように構成されている。本発明は、さらに、システム及び方法に関する。

Description

本開示は、運転者の快適レベルを決定するため、特に運転中の（不快）快適の経験をオンラインで測定して定量化するための車両用の制御装置、システム及び方法に関する。

現在、自動車産業における新しい技術は、多くの複雑な安全システムを統合し続けている。これら安全システムは、事故の重度を最小限に抑えるために設計された受動システム（シートベルト、エアバッグなど）と、事故発生のリスクを最小限に抑えるために設計された能動システムとの２つの主なカテゴリに分けられる。先進運転者支援システム（ＡＤＡＳ）は、後者のカテゴリに分類される。ＡＤＡＳはヒューマンエラーのリスクを低減することで運転の安全性を向上させるように設計されている。これら埋め込みシステムは、環境の状態に関する追加の情報を（聴覚、視覚、触覚等のマルチモーダルコミュニケーションインターフェースを介して）運転者に提供し、あるいは、ストレスや疲労、覚醒や眠気といった運転者の精神状態に関する情報を処理することによって、種々の方法で運転者と対話することができ、運転者を支援し且つ／又は、潜在的なリスクを防ぐことができる（Jinjun Wang et al, 2010: "Real-time driving danger-level prediction", Engineering Applications of Artificial Intelligence; Volume 23, Issue 8, December 2010, Pages 1247-1254参照）。これら既存のシステムは、行動的パラメータ又は生理学的パラメータを別々に考慮することによって、ストレス、疲労、覚醒又は眠気を個別に処理する。

しかし、運転者の特定の精神状態（疲労や眠気等）を測定するだけでなく、運転時の気分や不快感を測定することが望ましい。MengとSiren（２０１２）は、運転時の不快感は自分自身の運転能力の変化を認識するための一形態と考えることができると提案している(Meng and Siren (2012)“Cognitive problems, self-rated changes in driving skills, driving-related discomfort and self-regulation of driving in old drivers” Accident Analysis & Prevention, Volume 49, November 2012, Pages 322-329参照）。このように、これらの著者は、特定の運転状況（例えば、大雨での運転）における運転能力が潜在的な運転リスクを含んでいる可能性があることを認識した結果、不安感に関連するものとして不快感を定義している。この不快感は、時間の経過とともに増加し、特定の運転状況を完全に回避することにつながる。しかし、Meng氏とSiren氏は、（客観的な）運転者の行動データ又は生理学的データを測定することを考慮せず、質問表を用いて主観的データを分析するだけである。また、運転時の（不快）快適性を扱う研究の大半は、主に運転室の物理的エルゴノミクス（姿勢、運転席の大きさ等）に関してこの見解に取り組むものである。

さらに、電気生理学的及び／又は運転者の行動測定によって運転者の精神状態を測定することが知られている。例えば、国際公開第２００８／１２７４６５号は、車両動的パラメータ、運転者の生理学的データ及び運転者の行動的特徴を取り込み、これら特徴に学習アルゴリズムを適用し、運転の危険を予測するシステムを開示している。しかし、このシステムは、事故発生のような望ましくない事象が起きる前に運転者を警告するために現在の運転状況の運転危険性を予測するだけである。

現在のところ、運転者の快適レベルを決定するための制御装置及び方法を、特に運転中にオンラインで提供することが望ましい。

本発明は、（不快）快適の複数の次元（dimensions）を含む、運転における（不快）快適の概念を適用する。これらの（不快）快適の次元は、身体と心を共に含み、精神的な健康に関連付けられうる。このように不快感は、「ある状況によって安心な状態が損なわれた時に持つ不快感、不安感、緊張感」と定義され、運転者の生理学的データ及び行動的データを考慮したときに測定／定量化が可能である。

したがって、本開示の実施形態によれば、運転者の快適レベルを決定する車両の制御装置が提供される。制御装置は、
運転者の少なくとも１つの生理学的特徴を測定する生理学的センサと運転者の少なくとも１つの行動的特徴を測定する行動センサとのセンサ出力を受信し、
運転コンテキスト検出部から運転コンテキスト情報を受信し、
センサ出力及び運転コンテキスト情報を所定の基準期間にわたって記録することによって基準データセットを作成し、
基準データセットに基づいて運転者の快適レベルの基準指標を決定し、
運転者の快適レベル指標値を決定するように構成されている。快適レベル指標値は、現在のセンサ出力、現在の運転コンテキスト情報及び基準指標の関数として決定される。

このような制御装置を提供することにより、運転中の（不快）快適の経験をオンラインで測定して定量化することが可能である。したがって、運転者の（不快）快適は、運転者の行動に対する負の長期的影響を予測するために決定することができる。

実際、経験値からの知見は、運転状況の間に不快感が検出されうることと、これらの運転状況の後も不快感が持続しうることとを示してきた。不快感は、所定の運転状況で生成されてそれ以降も持続する可能性がある（すなわち、精神状態が影響を受けたとき）運転者の精神状態の動的な変化と理解することもできる。このような運転状況に続く期間、不快感が発達し、より強い負の状態に発展することがある。このように、不快感は「残存一般状態（residual general condition）」となり得る。後まで続き、場合によっては増強する場合もあるより強度の高い負の状態を回避するために、本開示による制御装置により、リアルタイムで不快感を早期に検出することが可能である。

さらに、このような制御装置を提供することにより、運転時の（不快）快適を評価するために運転コンテキストを考慮に入れることができる。したがって、現在の特定の運転状状況に関する現在のセンサ出力を、同一の特定の運転状況に関する基準データに基づく特定の基準指標と比較することができる。換言すれば、現在の測定値は、対応する運転状況おいてに記録された過去の測定値と比較されるのみである。したがって、（不快）快適をより正確に決定することができる。

運転コンテキスト検出部は、運転コンテキスト情報を生成するために、センサ、レーダ、ＧＰＳ、及びカメラの組み合わせを使用することができる。運転コンテキスト検出部はさらに、現在の運転状況を解釈／認識し、その結果に基づいて運転コンテキスト情報を生成するように構成されてもよい。運転状況を決定することに関して、眼及び頭の追跡データに基づいて運転者のタスクを自動的に認識する新しい手法を記述しているBraunagel氏等（２０１５）も参照される（C. Braunagel, W. Stolzmann, E. Kasneci, and W. Rosenstiel, "Driver-activity recognition in the context of conditionally autonomous driving," in IEEE Conf. Intelligent Transportation Systems, 2015）。

制御装置は、さらに、現在のセンサ出力の時間における発展（すなわち変化）に基づいて運転者の快適レベル指標値を決定するように構成されてもよい。

特に、制御装置は、運転コンテキスト情報に基づいて運転コンテキストの事象を決定するように構成されてもよい。このような運転コンテキストの事象は、例えば、道路を横断する歩行者、車両の左折、又は他の車両を追い越すことでありうる。快適レベル指標値の決定は、事象の前、間、及び後の時間のセンサ出力（すなわち、事象の前、間、及び後にセンサによって生成されるセンサ出力）に基づいて行われうる。事象が発生するまでの時間には、制御装置による潜在的運転事象の決定（すなわち予測）から（実際に）事象が発生するまでの期間を含んでいてもよい。運転事象の後の時間は、例えば、事象の終了時（すなわち、制御装置が、事象が終了したと判断した場合）から、例えば、１秒から５秒までの所定期間であってもよい。

したがって、指標値は、運転コンテキストの事象と、事象の前、間、及び後の時間のセンサ出力を含む現在のセンサ出力と、基準指標との関数として決定されてもよい。

このような制御装置を提供することにより、運転者の精神状態の変化にアクセスするために、センサ出力に含まれる行動的情報及び生理学的情報をそれらの時間的次元において考慮することができる。例えば、精神状態は、恐れ／驚きに変わる突発的な事象の発生中及び発生後の態様において影響を受け、又はストレス／不安につながる高密度交通（すなわち、高い時空間的圧力及び社会的圧力）を伴う状況の間及び後の異なる態様において影響を受ける。これにより、使用される行動的情報及び生理学的情報の時間的パターン変化も考慮することができる。

したがって、特に運転コンテキストの事象後の時間のセンサ出力は、運転者の快適レベルを決定するのに非常に関連性が高いことがわかっている。この点に関して、本開示は、任意の警告機能を起動させるために（潜在的事故のような）単に潜在的な事象の前の時間を考慮する既知のシステムとは異なる。これとは対照的に、本開示の制御装置は、現在の事象の間（及び、特にその後）に不快感が検出された場合には、現在の事象を回避するためではなく、現在の事象において、特に将来の同様の事象において運転者を支援するための長期的な機能を有している。

制御装置は、センサ出力が記録される、特に少なくとも１０秒、２０秒又は３０秒の長さを有する固定長スライディングウインドウ（ＳＷＬ）を定義することができる。

制御装置はさらに、スライディングウインドウの重複（ＳＷＯ）の程度を定義し、固定長スライディングウインドウに基づいて運転者の快適レベル指標値を決定することができる。

制御装置は、所定のサンプリングレートで、特に少なくとも２０００Ｈｚのサンプルレートで、固定長スライディングウインドウを用いてセンサ出力をサンプリングすることができる。

制御装置によって受信される運転コンテキスト情報は、交通状態情報及び／又は運転タスク情報を含んでいてもよい。

さらに、制御装置は、運転コンテキスト情報に基づいて、測定された生理学的及び行動的特徴の一組の選択された特徴にセンサ出力を限定するように構成されてもよい。

制御装置は、スライディングウインドウ内の各値における一組の選択された特徴の積に基づいて、特に、スライディングウインドウの各位置における１つの行動的特徴と１つの生理学的特徴との積に基づいて、以下のように快適レベル指標値を決定することができる。
ここで、ｎはスライディングウインドウの位置であり、ｘ_nはスライディングウインドウのｎ番目の位置における行動的特徴Ｘの値であり、ｙ_nはスライディングウインドウのｎ番目の位置における生理学的特徴Ｙの値である。

制御装置は、基準指標に基づいて、快適レベル指標値の閾値を定義することができる。制御装置は、さらに、快適レベル指標値が閾値を超えたときに運転者の不快状態を検出することができる。制御装置は、特に、検出された不快状態及び／又は現在の運転状況に基づいて、運転者支援システムを起動させることができる。

このような閾値は、基準指標の特定の閾値とすることができる。それは、すべての運転者に適合された一般的且つ包括的な閾値、又は個々の運転者（又は運転者のグループ、例えば７０歳を超える運転者のグループ）に適合された個々の閾値でありうる。

制御装置はさらに、基準指標の平均値（Ｍ）及び標準偏差（ＳＤ）を、特に所定の基準期間にわたって決定することができる。快適レベル指標値の閾値（ＤＴ）は、次式（２）によって決定されてもよい。

所定の基準期間は、複数の運転セッション、例えば、数週間における車両の運転時間を含んでいてもよい。したがって、運転者の長期監視によって、経験した（不快）快適の負の長期的影響を予測するのに適したものを実現することができる。したがって、制御装置は、基準期間として、少なくとも１ヶ月以内の車両の蓄積された運転時間を考慮に入れてもよい。言い換えれば、運転者の快適レベル指標値を、基準指標によって表される過去のデータ（例えば、過去１ヶ月で収集されたもの）と相関させることができる。

したがって、基準データセットは、各運転セッションの後（望ましくは、その間も）調整されてもよい。車両の運転セッションがまだ行われていない場合（すなわち、車両が新品である場合）、基準データセットは、予め定義された、すなわち「ユニバーサル(universal)」基準レベルから開始してもよい。

あるいは、基準データセットを、各運転セッション中に調整し、各運転セッションの後にリセットしてもよい。

センサ出力は、生理学的測定出力を含んでいてもよい。生理学的測定出力は、運転者の皮膚コンダクタンスレベル（ＳＣＬ）信号、及び／又は運転者の心電図（ＥＣＧ）信号を含んでいてもよい。

制御装置は、特に１Ｈｚ以下で、より詳細にはゼロタイムラグ二次バターワースフィルタを使用することによって、皮膚コンダクタンスレベル（ＳＣＬ）信号をローパスフィルタに通すことができる。

加えて又は代替的に、制御装置は、皮膚コンダクタンスレベル（ＳＣＬ）信号を所定の基準皮膚コンダクタンスレベル（ＳＣＬ）で除算することによって、皮膚コンダクタンスレベル（ＳＣＬ）信号を正規化することができる。

正規化ＳＣＬ（ＡＳ）の振幅が運転状況の間の快適／不快の非常に敏感でロバストなマーカーであることが分かった。特に、正規化ＳＣＬ（ＡＳ）の振幅は、熱的な身体的不快感に関連する精神的負荷の増加に関する情報を提供することができる。

制御装置は、固定長スライディングウインドウ内の正規化された皮膚コンダクタンスレベル（ＳＣＬ）信号の最大値と最小値との差に基づいて、正規化ＳＣＬ信号の振幅（ＡＳ）を決定することができる。

制御装置は、次式（３）に基づいて、正規化ＳＣＬ信号の二乗平均平方根値（ＲＭＳ）を決定ことができる。
ここで、ｎは固定長スライディングウインドウの全期間にわたる正規化ＳＣＬ値の数であり、Ｘは対応する正規化ＳＣＬ値を表す。

運転者の心拍数（ＨＲ）は、固定長スライディングウインドウ内のＥＣＧ信号の平均心拍数値に基づいて決定されてもよい。特に、心拍数変動（ＨＲＶ）は、心拍数における拍動毎の変化に基づいて決定されてもよい。

センサ出力は、行動測定出力を含んでいてもよい。行動測定出力は、車両の縦方向の速度、車両の横方向位置、及び／又はステアリングホイール角度を含んでいてもよい。

さらに、制御装置は、行動測定出力に基づいて運転者の行動を決定してもよい。運転者の行動は、横方向位置の標準偏差（ＳＤＬＰ）、速度の標準偏差（ＳＤＳ）、及びステアリングホイール角度の標準偏差（ＳＤＷＡ）の少なくとも１つを含む。

制御装置は、行動測定出力及び現在の運転コンテキスト情報の関数として運転者の行動を決定してもよい。

したがって、現在の運転コンテキスト情報に対する応答として運転者の行動を評価することが可能である。例えば、現在の運転状況が左折である場合には、運転者が左に操舵すると予想される。その結果、この特定の運転コンテキストにおいて運転者の行動を評価することができる。

本開示はさらに、運転者の快適レベルを決定するための車両用のシステムに関する。本システムは、
上述のような制御装置と、
運転者の少なくとも１つの生理学的特徴を測定するための生理学的センサと、
運転者の少なくとも１つの行動的特徴を測定するための行動センサと、
運転コンテキスト検出部とを備える。

生理学的センサは、コンダクタンスレベル（ＳＣＬ）センサ、特に非分極性のＡ_g電極又はＡ_gＣ_l電極を有するコンダクタンスレベル（ＳＣＬ）センサ、より詳細には少なくとも３０ｍｍ²の表面を有する非分極性のＡ_g電極又はＡ_gＣ_l電極を有するコンダクタンスレベル（ＳＣＬ）センサを備えていてもよい。加えて又は代替的に、センサは、心電図（ＥＣＧ）センサ、特に金メッキされた活性電極を有する心電図（ＥＣＧ）センサを備えていてもよい。また、複数の生理学的センサ及び／又は複数の行動センサが使用されてもよい。

開示はさらに、上述の制御装置又は上述のシステムを含む車両に関する。

本開示は、さらに、運転者の快適レベルを決定する方法に関する。この方法は、
運転者の少なくとも１つの生理学的特徴を測定する生理学的センサと、運転者の少なくとも１つの行動的特徴を測定する行動センサとのセンサ出力を受信するステップと、
運転コンテキスト検出部から運転コンテキスト情報を受信するステップと、
センサ出力及び運転コンテキスト情報を所定の基準期間にわたって記録することによって基準データセットを作成するステップと、
基準データセットに基づいて、運転者の快適レベルの基準指標を決定するステップと、
現在のセンサ出力、現在の運転コンテキスト情報及び基準指標の関数として運転者の快適レベル指標値を決定するステップとを含む。

この方法は、上述の制御装置の機能に対応するさらなる方法ステップを含んでいてもよい。

さらに、基準皮膚コンダクタンスレベル（ＳＣＬ）は、所定時間、特に少なくとも５分間、運転者の位置において運転の開始前に運転者の皮膚コンダクタンスレベル（ＳＣＬ）信号を記録することに基づいて、運転前に決定されてもよい。

矛盾がある場合を除いて、上記の要素と明細書内の要素との組合せがなされることが意図されている。

前述の一般的な説明及び以下の詳細な説明の両方が例示及び説明のみを目的としたものであり、特許請求の範囲のように開示を限定するものではないことが理解されるべきである。

本明細書に包含されて本明細書の一部を構成する添付図面は、説明とともに本開示の実施形態を示し、それらの原理を説明する役割を果たす。

本開示の実施形態による制御装置のブロック図を示す。 本開示の実施形態による制御装置におけるデータフロー及びデータ処理の概略図を示す。 本開示の実施形態による快適レベルの基準指標値を決定する方法で使用される２つのタイムチャートを示す。 本開示の実施形態による異なる運転状況における快適レベル指標のタイムチャートを示す。 本開示の実施形態による異なる運転状況における快適レベル指標のタイムチャートを示す。 本開示の実施形態による異なる運転状況における快適レベル指標のタイムチャートを示す。 本開示の実施形態による異なる運転状況における快適レベル指標のタイムチャートを示す。 本開示の実施形態による運転コンテキストの事象の表示を伴う、運転状況における快適レベル指標のタイムチャートを示す。

以下、本開示の好ましい実施形態について詳細に説明するが、その例は添付図面に示されている。可能な場合には、同じ又は同様の部品を参照するために同じ参照符号を図面全体で使用している。

図１は、本開示の実施形態による制御装置１のブロック図を示している。制御装置は、システム２０の一部である。システム２０は、車両１０によって構成されている。

制御装置１は、基準データセットを格納するためのデータ記憶装置に接続されてもよいし、データ記憶装置を備えていてもよい。制御装置１は、電子回路、プロセッサ（共有、専用又はグループ）、組み合わせ論理回路、１つ以上のソフトウェアプログラムを実行するメモリ、及び／又は説明される機能を提供する他の適切な構成要素を備えてもよい。制御装置１は車両１において追加でさらなる機能を実行することができる。例えば、制御装置は、車両の汎用ＥＣＵ（電子制御ユニット）として機能してもよい。

制御装置１は、１つ以上の生理学的センサ２のデータ出力を受信する。生理学的センサ２は、運転者の少なくとも１つの生理学的特徴を測定する。例えば、生理学的センサ２は、皮膚コンダクタンスレベル（ＳＣＬ）及び／又は心電図信号（ＥＣＧ）を測定する。両方を２０００Ｈｚのサンプリングレートで記録することができる。３０ｍｍ²の非分極性Ａｇ／ＡｇＣｌ電極（クラーク電子医療機器）を用いてＳＣＬを記録することができる。ＳＣＬセンサは、少なくとも指標の第２指骨及び運転者の非利き手の第３の指の高さに配置されることが望ましい。ＥＣＧ記録のために、金メッキされた活性電極を使用することができる。

制御装置１は、特に１Ｈｚ以下で、ゼロタイムラグ二次バターワースフィルタを使用することによって、皮膚コンダクタンスレベル（ＳＣＬ）信号をローパスフィルタに通す。皮膚コンダクタンスレベル（ＳＣＬ）信号は、所定の基準皮膚コンダクタンスレベル（ＳＣＬ）で除算されることによって正規化されてもよい。また、制御装置１は、固定長スライディングウインドウ内の正規化皮膚コンダクタンスレベル（ＳＣＬ）信号の最大値と最小値との差に基づいて、正規化ＳＣＬ信号の振幅（ＡＳ）を決定することができる。この目的のために、ＳＣＬは、最初に、刺激のない状態で運転者が駆動輪に座っている間、運転前の５分間の安静時に記録されるべきであり、その後平均化されて基準とみなされる。また、制御装置１は、次式（３）に基づいて、正規化ＳＣＬ信号の二乗平均平方根値（ＲＭＳ）を決定してもよい。
ここでｎは固定長スライディングウインドウの全期間にわたる正規化ＳＣＬ値の数であり、Ｘは対応する正規化ＳＣＬ値を表す。運転者の心拍数（ＨＲ）は、固定長スライディングウインドウ内のＥＣＧ信号の平均心拍数値に基づいて決定されうる。特に、心拍数変動（ＨＲＶ）は、心拍数における拍動毎の変化（beat-to-beat alterations）に基づいて決定されうる。

さらに、制御装置１は、１つ又は複数の行動センサ３から出力されたデータを受信する。行動センサ３は、運転者の少なくとも１つの行動的特徴、特にその運転行動を測定する。例えば、行動センサ３は、車両の縦方向の速度、車両の道路上の横方向位置（例えば、ＧＰＳによって裏付けられる）及び／又はステアリングホイール角度を測定する。すべてのデータは、６０Ｈｚのサンプリングレートで記録されることが望ましい。行動センサ３のセンサ出力に基づいて、制御装置は、横方向位置の標準偏差（ＳＤＬＰ）、速度の標準偏差（ＳＤＳ）、及び／又はステアリングホイール角度の標準偏差（ＳＤＷＡ）の少なくとも１つを含む運転者の行動を決定する。

さらに、制御装置は、運転コンテキスト検出部４から運転コンテキスト情報（driving context information）を受信する。運転コンテキスト情報は現在の運転状況を記述する。このような運転状況には、例えば、制御装置１を備える車両が他の車両を追い越す状況、制御装置１を備える車両が交通信号に接近する状況、制御装置１を備える車両が歩行者に接近する状況若しくは歩行者が車両に接近する状況、制御装置１を備える車両が暗闇で運転する状況、制御装置１を備える車両が（右側通行で）左折する状況、又は運転者の快適レベルを損ないうる他の運転状況を含む。

運転コンテキスト情報を決定するために、運転コンテキスト検出部４は、車両の環境を監視する複数の測定ユニット（例えば、ＧＰＳ５、レーダ６、又はいくつかのカメラ７）からの情報を受信する。また、行動センサの出力が受信されてもよい。例えば、ＧＰＳと、カメラと、予定走行経路を提供する電子地図とから受信した情報に基づいて、運転コンテキスト検出部４は、車両の左折を決定することができる。運転コンテキスト検出部４は、例えばプロセッサのような電子制御装置であってもよい。また、運転コンテキスト検出部４は車両の汎用ＥＣＵ（電子制御ユニット）によって提供されてもよい。また、制御装置１は運転コンテキスト検出部４を備えることがさらに可能である。

制御装置１は運転コンテキスト情報に基づいて運転コンテキストの事象を決定する。上述の例では、そのような運転コンテキストの事象は、他の車両を追い越すこと、交通信号に接近すること、歩行者に接近すること、暗闇で運転すること、又は（右側通行で）左折することである。

以下に説明するように、制御装置１は、運転者の快適レベル指標値を決定し、特に快適レベル指標値が所定の閾値ＤＴを超えたときに運転者の不快状態を検出する。このような場合には、制御装置１は先進運転者支援システム（ＡＤＡＳ）８を起動してもよい。概して、ＡＤＡＳは、受信された快適レベル指標値に基づいて運転を支援することができる。例えば、ＡＤＡＳは、快適レベル指標値が減少した場合、すなわち運転者の不快感が増大する場合に、運転をさらに支援し、すなわち運転制御タスクをさらに引き受けてもよい。

図２は、本開示の実施形態による制御装置におけるデータフローとデータ処理の概略図を示す。制御装置１は、運転者の快適レベル指標値を決定する。快適レベル指標値は、現在の（不快）快適状態を表す。

快適レベル指標値は、現在のセンサ出力に基づいて、特に、正規化ＳＣＬの振幅（ＡＳ）、正規化ＳＣＬ信号の二乗平均平方根値（ＲＭＳ）、運転者の心拍数（ＨＲ）、心拍数変動（ＨＲＶ）、横方向位置の標準偏差（ＳＤＬＰ）、速度の標準偏差（ＳＤＳ）、及び／又はステアリングホイール角度の標準偏差（ＳＤＷＡ）を含む一組の特徴に基づいて算出される。

快適レベル指標値は、記録されたデータ上を移動する固定長スライディングウインドウ内で計算される。指標を取得するために、いくつかのパラメータ、すなわち、スライディングウインドウの固定長（ＳＷＬ）、スライディングウインドウの重複割合（ＳＷＯ）、スライディングウインドウ内で算出される快適／不快の特徴が特定される。

ウインドウの長さは、単一ウインドウについて考慮されるべき信号当たりのデータ点の数を決定する。重複係数は、連続する２つのウインドウの１番目のデータ点間の時間オフセットを決定する。ウインドウの長さは、単一のウインドウに含まれる過去の情報の量に影響を与え、一方、重複係数は、連続するウインドウ間で共有される過去の情報の量に影響する。１０、２０、及び３０秒のスライディングウインドウは、０％、５０％、及び９９％の重複割合で使用されうる。

図３は、本開示の実施形態による快適レベルの基準指標値を決定するための方法で使用される２つのタイムチャートを示している。図示のように、一旦ＳＷＬ及びＳＷＯパラメータが定義されると、スライディングウインドウの各位置（各反復）における特徴の積（合計又は乗算）から直接、指標値を取得することができる。指標値の計算に使用する特徴の選択は、運転状況のタイプ（例えば、突発的な事象や高密度の交通事象）に依存することが望ましい。この例では、△ＳＣＬ（最大ＳＣＬ−最小ＳＣＬ）及びＳＤＬＰ（横方向位置の標準偏差）の特徴が使用される。このように算出された指標値はまだ較正されていないことに留意されたい。正しい指標値を決定するために、以下に記述されるように、較正されていない指標値を基準データセットに対して相関させる（すなわち、較正する）必要がある。

再び図２を参照すると、制御装置１は、さらに、センサ出力及び運転コンテキスト情報を所定の基準期間にわたって記録することによって、特に、以前に決定された運転者の快適レベル指標値を記録することによって基準データセットを作成する。基準データセットに基づいて、制御装置１は、運転者の快適レベルのための基準指標を決定する。基準指標は、基本的な（不快）快適状態を表す。

所定の基準期間は、複数の運転セッション、例えば、数週間における車両の運転時間を含んでいてもよい。したがって、運転者の長期的な監視によって、経験された（不快）快適の負の長期的影響を予測するのに適したものが実現される。したがって、制御装置は、基準期間として、少なくとも１ヶ月以内の車両の積算運転時間を考慮に入れてもよい。言い換えれば、運転者の快適レベル指標値を、基準指標によって表される（例えば、過去１ヶ月で収集された）過去のデータと相関させることができる。

基準指標は、快適レベル指標値の閾値を計算するために使用されてもよい。閾値は、一組の特徴の所定の選択に基づいて算出されることも可能である。この目的のために、指標時系列（index time series）の平均値（Ｍ）及び標準偏差（ＳＤ）が所定の基準期間にわたって算出される。その後、次式（２）、
によって不快閾値（ＤＴ）が計算される。

したがって、指標値は、現在のセンサ出力及び基準指標の関数として、すなわち、現在の測定値を過去の測定値と相関させることによって決定される。このようにして、現在決定されている（不快）快適レベルを較正することが可能である。特に、相関のない指標値を不快閾値（ＤＴ）と比較することができる。

加えて、指標値は、現在の運転コンテキスト情報の関数としても決定される。このようにして、現在決定されている（不快）快適レベルを、対応する運転事象において記録された（不快）快適レベルの過去のデータのみと比較することが可能である。さらに、快適レベル指標値の決定が、事象の前、間及び後の時間のセンサ出力に基づいて行われるように、現在の運転事象の長さを決定することが可能である。

図４Ａ〜４Ｄは、本開示の実施形態による４つの異なる運転状況における快適レベル指標のタイムチャートを示す。例示した４つの異なる運転状況は、トラックを追い越すこと、左折すること、道路を横断している歩行者が急に現れること、及び黄色に変化する交通信号を通過することである。各図には、ベースライン曲線（低いレベルの不快感）及び実験曲線（増加した交通量及び時間圧力（time pressure）によって引き起こされる高いレベルの不快感）が示される。ベースライン曲線は特定の事象に対する基準データを表し、実験曲線は現在の測定値を表す。快適レベル指標の算出には、ＡＳ及びＳＤＬＰの特徴が使用されている。各運転状況に続く３０秒について、曲線は、それぞれ、ベースライン（実線）についての時間の関数及び実験（破線）運転セッションについての時間の関数として指標を示している。例えば、図４Ｄにおいて見ることができるように、交通量が多い時の左折は、予め定義された閾値を明らかに超える試験運転者の高いレベルの不快感をもたらす。高いレベルの不快感が、特に最後、すなわち、左折の実行中及び実行後において生じることに注目することはさらに興味深い。このような高レベルの不快感を制御装置が認識した場合には、今後同じタイプ（ここでは左折）の事象において先進運転者支援システム（ＡＤＡＳ）を起動させることによってそれに前もって対処するが望まれる。このようにして、運転者が負の長期的な影響を受けることを防止することができる。

図５は、本開示の実施形態による運転コンテキストの事象の表示を伴う、運転状況における快適レベル指標のタイムチャートを示す。歩行者が通行している状況について、限られた被験者のグループに対して快適レベル指標が算出された。この歩行者状況は、被験者が２つの異なるレベルの時間圧力（実験的な歩行者状況に対する増加した時間圧力によって引き起こされる高いレベルの不快感）について事故に近い状況にどのように対処するかを調査することを可能とする。曲線を容易に比較できるように、時間はベースライン曲線及び実験曲線の両方で正規化されていることに留意する必要がある。こういうわけで、図５において、２つの信号に対して歩行者の時間発生を重ね合わせている。

図５の例では、制御装置１は、運転コンテキストの事象、すなわち、車両が横断歩道上の歩行者を追い越すこと決定する。この事象は、歩行者が発生したときに始まる。これは、歩行者が見えるようになったとき、すなわち車両のカメラによって検出されたとき、及び／又は接近する車両と歩行者との距離が、車速の関数として計算されるのが望ましい所定の距離未満になったときである。この事象は、車両が再び歩行者から離れるように、車両が歩行者を追い越したとき、すなわち車両が歩行者を通過したときに終了する。この事象の終わりを、例えば、車両のカメラによって検出できる。図５に示すように、事象がすでに終了している場合でも、運転者の不快レベルは依然として高い。したがって、事象の前及び間の時間だけでなく事象の後の時間のセンサ出力にも基づいて、快適レベル指標値を決定することが望ましい。

要約すると、図４Ａ〜４Ｄ、及び図５は、計算出力が（不快）快適レベルのスケーリングをもたらすことと、不快感の閾値レベルが定義されることとを示している。この閾値レベルは、運転者が自身の運転タスクを管理する上で不快感によって困難が生じていることを示すことができる。この時点において、特に同じタイプの将来の事象において、（例えば、警告の手段によって）運転手を支援するように運転者支援安全システムを起動することができる。

特許請求の範囲を含む明細書を通じて、「を備える」という用語は、別段の記載がない限り、「少なくとも１つの」を含む同義語であると理解するものとする。さらに、特許請求の範囲を含む明細書に記載された任意の範囲は、別段の記載がない限り、その最終値を含むと理解されるべきである。記載された要素に関する具体的な値は、当業者に既知の許容される製造公差又は工業公差内であると理解されるべきであり、「実質的に」及び／又は「ほぼ」及び／又は「概ね」という用語は、そのような許容範囲内に入ることを意味していることが理解されるべきである。

本明細書の本開示は、特定の実施形態を参照して説明されているが、これらの実施形態は、本開示の原理及び用途を例示するにすぎないことが理解されるべきである。

明細書及び実施例は例示としてのみ考慮されることが意図されており、開示の真の範囲は、以下の特許請求の範囲によって示される。

Claims (21)

1. 運転者の快適レベルを決定する車両（１０）の制御装置（１）であって、
   前記運転者の少なくとも１つの生理学的特徴を測定する生理学的センサ（２）と、前記運転者の少なくとも１つの行動的特徴を測定する行動センサ（３）とのセンサ出力を受信し、
   運転コンテキスト検出部（４）から運転コンテキスト情報を受信し、前記センサ出力及び前記運転コンテキスト情報を所定の基準期間にわたって記録することによって基準データセットを作成し、
   前記基準データセットに基づいて前記運転者の快適レベルの基準指標を決定し、
   現在のセンサ出力、現在の運転コンテキスト情報及び前記基準指標の関数として前記運転者の快適レベル指標値を決定するように構成される、制御装置（１）。
2. さらに、前記運転コンテキスト情報に基づいて運転コンテキストの事象を決定するように構成され、
   前記快適レベル指標値の決定は、前記事象の前、間、及び後の時間のセンサ出力に基づいて行われる、請求項１に記載の制御装置。
3. さらに、
   前記センサ出力が記録される、特に少なくとも１０秒、２０秒又は３０秒の長さを有する固定長スライディングウインドウ（ＳＷＬ）を定義し、
   特にスライディングウインドウの重複（ＳＷＯ）の程度を定義し、
   前記固定長スライディングウインドウに基づいて前記運転者の前記快適レベル指標値を決定するように構成される、請求項１又は２に記載の制御装置。
4. さらに、
   所定のサンプリングレートで、特に少なくとも２０００Ｈｚのサンプルレートで、前記固定長スライディングウインドウを用いて前記センサ出力をサンプリングするように構成される、請求項１から３のいずれか一項に記載の制御装置。
5. 前記運転コンテキスト情報は交通状態情報及び／又は運転タスク情報を含み、
   前記制御装置は、さらに、前記運転コンテキスト情報に基づいて、前記測定された生理学的特徴及び行動的特徴の一組の選択された特徴に前記センサ出力を限定するように構成される、請求項１から４のいずれか一項に記載の制御装置。
6. さらに、
   前記スライディングウインドウ内の各値における前記一組の選択された特徴の積に基づいて、特に、前記スライディングウインドウの各位置における１つの行動的特徴と１つの生理学的特徴との積に基づいて、前記快適レベル指標値を
   として決定するように構成され、
   ｎは前記スライディングウインドウの位置であり、ｘ_nは前記スライディングウインドウのｎ番目の位置における前記行動的特徴Ｘの値であり、ｙ_nは前記スライディングウインドウのｎ番目の位置における前記生理学的特徴Ｙの値である、請求項１から５のいずれか一項に記載の制御装置。
7. さらに、
   前記基準指標に基づいて、前記快適レベル指標値の閾値（ＤＴ）を定義し、
   前記快適レベル指標値が前記閾値（ＤＴ）を超えたときに前記運転者の不快状態を検出し、特に前記検出された不快状態に基づいて運転者支援システムを起動させるように構成される、請求項１から６のいずれか一項に記載の制御装置。
8. さらに、
   特に前記所定の基準期間にわたって、前記基準指標の平均値（Ｍ）及び標準偏差（ＳＤ）を決定し、
   次式（２）
   によって前記快適レベル指標値の閾値（ＤＴ）を決定するように構成される、請求項１から７のいずれか一項に記載の制御装置。
9. 前記センサ出力は生理学的測定出力（１０１）を含み、前記生理学的測定出力（１０１）は前記運転者の皮膚コンダクタンスレベル（ＳＣＬ）信号及び／又は前記運転者の心電図（ＥＣＧ）信号を含む、請求項１から８のいずれか一項に記載の制御装置。
10. さらに、
    特に１Ｈｚ以下で、より詳細にはゼロタイムラグ二次バターワースフィルタを使用することによって、皮膚コンダクタンスレベル（ＳＣＬ）信号をローパスフィルタに通し、且つ／又は、
    前記皮膚コンダクタンスレベル（ＳＣＬ）信号を所定の基準皮膚コンダクタンスレベル（ＳＣＬ）で除算することによって前記皮膚コンダクタンスレベル（ＳＣＬ）信号を正規化するように構成される、請求項１から９のいずれか一項に記載の制御装置。
11. さらに、
    前記固定長スライディングウインドウ内の正規化皮膚コンダクタンスレベル（ＳＣＬ）信号の最大値と最小値との差に基づいて、正規化ＳＣＬ信号の振幅（ＡＳ）を決定するように構成される、請求項１から１０のいずれか一項に記載の制御装置。
12. さらに、
    次式（３）
    に基づいて、正規化ＳＣＬ信号の二乗平均平方根値（ＲＭＳ）を決定するように構成され、
    ｎは前記固定長スライディングウインドウの全期間にわたる正規化ＳＣＬ値の数であり、ｘは対応する正規化ＳＣＬ値を表す、請求項１から１１のいずれか一項に記載の制御装置。
13. さらに、
    前記固定長スライディングウインドウ内のＥＣＧ信号の平均心拍数値に基づいて前記運転者の心拍数（ＨＲ）を決定し、
    特に前記心拍数における拍動毎の変化に基づいて心拍数変動（ＨＲＶ）を決定するように構成される、請求項１から１２のいずれか一項に記載の制御装置。
14. 前記センサ出力は行動測定出力を含み、前記行動測定出力は、車両の縦方向の速度、車両の横方向位置、及び／又はステアリングホイール角度を含む、請求項１から１３のいずれか一項に記載の制御装置。
15. さらに、前記行動測定出力に基づいて前記運転者の行動を決定するように構成され、
    前記運転者の行動は、前記横方向位置の標準偏差（ＳＤＬＰ）、速度の標準偏差（ＳＤＳ）、及び／又は前記ステアリングホイール角度の標準偏差（ＳＤＷＡ）を含む、請求項１から１４のいずれか一項に記載の制御装置。
16. さらに、前記行動測定出力及び現在の運転コンテキスト情報の関数として前記運転者の行動を決定するように構成される、請求項１から１５のいずれか一項に記載の制御装置。
17. 運転者の快適レベルを決定するための車両（１０）用のシステム（２０）であって、
    請求項１から１６のいずれか一項に記載の制御装置（１）と、
    前記運転者の少なくとも１つの生理学的特徴を測定するための生理学的センサ（２）と、
    前記運転者の少なくとも１つの行動的特徴を測定するための行動センサ（３）と、
    運転コンテキスト検出部と
    を備える、システム。
18. 前記生理学的センサ（２）は、
    コンダクタンスレベル（ＳＣＬ）センサ、特に非分極性のＡ_g電極又はＡ_gＣ_l電極を有するコンダクタンスレベル（ＳＣＬ）センサ、より詳細には少なくとも３０ｍｍ²の表面を有する非分極性のＡ_g電極又はＡ_gＣ_l電極を有するコンダクタンスレベル（ＳＣＬ）センサ、及び／又は
    心電図（ＥＣＧ）センサ、特に金メッキされた活性電極を有する心電図（ＥＣＧ）センサ
    を備える、請求項１７に記載のシステム（２０）。
19. 請求項１から１６のいずれか一項に記載の制御装置（１）、又は請求項１７又は１８に記載のシステムを備える、車両（１０）。
20. 運転者の快適レベルを決定する方法であって、
    前記運転者の少なくとも１つの生理学的特徴を測定する生理学的センサ（２）と、前記運転者の少なくとも１つの行動的特徴を測定する行動センサ（３）とのセンサ出力を受信するステップと、
    運転コンテキスト検出部から運転コンテキスト情報を受信するステップと、
    前記センサ出力及び前記運転コンテキスト情報を所定の基準期間にわたって記録することによって基準データセットを作成するステップと、
    前記基準データセットに基づいて、前記運転者の快適レベルの基準指標を決定するステップと、
    現在のセンサ出力、現在の運転コンテキスト情報及び前記基準指標の関数として前記運転者の快適レベル指標値を決定するステップと
    を含む、方法。
21. 基準皮膚コンダクタンスレベル（ＳＣＬ）は、所定時間、特に少なくとも５分間、前記運転者の位置において運転の開始前に前記運転者の皮膚コンダクタンスレベル（ＳＣＬ）信号を記録することに基づいて、運転前に決定される、請求項２０に記載の方法。