JP3757684B2 - 居眠り運転警報装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は車両に装備される居眠り運転警報装置、特に、車両の運転者が運転の継続中に覚醒状態を低下させ、居眠り運転に入りかけた際に警報を発して注意を促す居眠り運転警報装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車には、たとえば、ステアリングハンドル、アクセルペダル、ブレーキペダル、シフトレバー、ウインカーレバー、ワイパースイッチ、照明スイッチなど、運転者が操作し得る各種操作手段がある。
これら操作手段の操作が少なくなると、運転が単調となり、眠気が高まり、運転者の覚醒度が低下し、居眠りを始める可能性が高まる。
【０００３】
そこで、従来、特開昭５８−１０５８４４号公報や特開昭５８−１７５０９４号公報に示されるように、運転中における各種操作手段の所定時間当たりの操作比率に基づき、覚醒度（目覚め度合い）を判定し、居眠りを防ぐための警報を発するものがある。更に、車両の蛇行量と覚醒度とに関連があることが知られており、その蛇行量を車両に装着されるヨーレイトセンサの出力より算出したり、あるいは、特許登録第２８３０４７５号公報に開示されるように、ビデオカメラによって前方路面を撮像し、前方道路の車線表示ラインの交点に基づき走行レーンにおける基準点を求め、この基準点と現在の車両の進行方向における車線表示ラインの交点との相対的なずれより蛇行量を算出し、この蛇行量に基づく覚醒度の変化を継続的に検出し、運転者の居眠りを継続的に検出している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許登録第２８３０４７５号公報に開示されるような、前方道路の車線表示ラインの基準点と現在の進行方向における車線表示ラインの交点との相対的なずれに応じて検出した蛇行が常に居眠り運転に正しく対応するとは限らない。すなわち、上述の蛇行量の中には覚醒度の変化に応じたものの外に、車線変更や意図的な操舵によるものが含まれる。この内、車線変更は車両の横方向の動きやウインカの信号から判別でき、蛇行量の計算より除くことが可能であったが、走行車線上の障害物などを避ける場合のような意図的な操舵によるものは判別できず、居眠りによる蛇行とみなしてしまっており、この点で精度の向上が望まれている。
本発明は上述の課題を考察し、居眠りによる蛇行量を精度よく検出し、運転者の居眠りを的確に検出することのできる居眠り運転警報装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、請求項１の発明では、車両走行中のステアリング操作を除く各種操作装置の操作状態を基に単調度を演算する走行操作状態検出手段と、車両の蛇行量を演算する蛇行検出手段と、ステアリングの一定時間内の操舵状態量を演算するステアリング操作検出手段と、前記走行操作状態検出手段、蛇行検出手段及びステアリング操作検出手段により演算された単調度、蛇行量及び操舵状態量に基づき運転者の覚醒度を推定する覚醒度推定手段と、前記車両の前方の自車走行車線内に存在する物体を検出する物体検出手段と、前記覚醒度推定手段により推定された覚醒度に応じて運転者に警報を発する警報手段とを備え、前記覚醒度推定手段は、前記物体検出手段により物体の存在が検出された場合には、前記蛇行検出手段により演算された蛇行量を無効にすることとしている。
このように、運転者の覚醒度を推定するにあたり、前方の自車走行車線内に物体の存在が検出された場合には、蛇行検出手段により演算された蛇行量を無効にする。このため、運転開始から現在までの運転者の継続的な覚醒状態の変化を単調度、操舵状態量、蛇行量に基づき判断するにあたり、障害となる物体を避けるための蛇行を排除して居眠りと関連する蛇行量のみを用いて演算するので、運転者の覚醒度である居眠りの程度をより的確に検出でき、この居眠りに応じて警報を発することができ、走行安全性がより向上する。
【０００６】
請求項２の発明では、請求項１記載の居眠り運転警報装置において、前記覚醒度推定手段は、自車と検出した物体との距離が所定値未満になった時点から所定時間が経過するまでの間は前記蛇行検出手段により演算された蛇行量を無効としている。
このように、物体を避けるための蛇行運転域を、物体までの距離が所定値未満になった時点から所定の時間域として設定するので、より精度よく居眠りによる蛇行を求め、これに基づき運転者の覚醒度である居眠りの程度をより的確に検出でき、走行安全性がより向上する。
請求項３の発明では、請求項１または２記載の居眠り運転警報装置において、前記覚醒度推定手段は、検出した物体の速度が追い越しの必要な所定の速度を下回った時点から所定時間が経過するまでの間は前記蛇行検出手段により演算された蛇行量を無効としている。
この場合、車線変更と比べて比較的小さな蛇行をも確実に排除し、精度良い居眠り判定制御を行なえ、走行安全性がより向上する。
請求項４の発明では、請求項１、２または３記載の居眠り運転警報装置において、前記覚醒度推定手段は、前記蛇行検出手段により演算された蛇行量、前記ステアリング操作検出手段により演算された操舵状態量および前記走行操作状態検出手段により演算された単調度をファジイ推論の入力として運転者の覚醒度を推定するとしている。
この場合も、運転者の覚醒度である居眠りの程度をより的確に検出でき、この居眠りに応じて警報を発することができ、走行安全性がより向上する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１、図２には本発明の一実施形態例としての居眠り運転警報装置Ｓ１を示した。この居眠り運転警報装置Ｓ１は車両Ｗ（図５（ａ）参照）の前部に装備され、前方路面１（図３参照）を撮影するカメラ２と、カメラ２に接続される画像処理装置３と、居眠り運転警報用コントロールユニット（以後単にコントロールユニットと記す）４と警報器５ａ〜５ｄと、車両前方の物体を検出するレーザレーダー６と、同レーザーレーダーに接続される物体検出回路７と、表示器８とを備える。
なお、コントロールユニット４は画像処理装置３および物体検出回路７に通信回線で接続され、相互間での信号の授受を行なえるように構成される。
カメラ２は前方路面の画像を、例えば図３に示す画面Ａ0内に写すべく装備され、このカメラ２からの路面画像は画像処理装置３に入力される。
画像処理装置３は要部がマイクロコンピュータで構成され、画像データ記憶部Ｃ１と画像処理部Ｃ２としての機能を備える。画像データ記憶部Ｃ１は、カメラ２からの路面画像データを所定時間毎に静止した検査画像として選択的に取り込み、順次この検査画像（画面Ａ0も検査画像の一つ）の画像データを所定の画像記憶装置内の最新検査画像データ収容エリアにファイルする。
【０００８】
画像処理部Ｃ２は画像処理工程を順次実行する。即ち、適時に最新検査画像データの収容エリアより最新検査画像（図３参照）のデータを取り込む。そして、各検査画像の内でＹ軸側（垂直側）の、例えば、ｎ１，ｎ２，ｎ３（前以て複数位置が設定される）にそれぞれ位置すると共にＸ軸方向（水平方向）に並ぶ各ラインｎ１，ｎ２，ｎ３上の全画素で光電変換された検出信号がＡ／Ｄ変換され、濃淡値差に変換され、全画素の濃淡値差を予め設定されたスライスレベルと比較し、白線候補点ｐａを検索する。次いで、各ラインｎ１，ｎ２，ｎ３上の各白線候補点ｐａのデータに基づき左右の白線ＬL,ＬRのＸ，Ｙ座標上の位置（ＹLｎ＝ａＸLｎ＋ｂ），（ＹRｎ＝ｃＸRｎ＋ｄ）を決定し、居眠り運転警報用コントロールユニット４に出力する。
なお、カメラ２と画像処理装置３と後述する蛇行量演算部Ｃ３とが蛇行検出手段Ｃを構成する。
【０００９】
警報手段Ｆの要部を成す警報器５ａ〜５ｄは、覚醒作用が順次強くなるよう複数組み合わされる。ここで警報器５ａは動作時に臭い又は弱風を発するよう、警報器５ｂは、動作時に光又は強風を発するよう、警報器５ｃは、動作時に音又は振動を発するよう、警報器５ｄは、動作時に臭い、光、風、音、振動のうち複数を合わせて発したり、あるいは電気的な衝撃を発するようにそれぞれ形成される。
レーザレーダ６は車両Ｗの前端基部材（図示せず）に支持された送受信回路部６０１と、同送受信回路部６０１に連結された送受信部６０２と、送受信部６０２の発するレーザ光の送波方向を切り換えるスキャン駆動部６０３とを備える。送受信部６０２は送受信回路部６０１に駆動されてレーザー光を発すると共に反射波を受信する。この際、スキャン駆動部６０３が送受信部６０２の発するレーザ光を水平面上で前方の１８０°度のスキャンエリアｅ０（図５（ｃ）参照）に向けて送波することより、送受信回路部６０１は送受信周期に応じた所定送受信角Δθ毎にずれた角度位置での障害物Ｇとの距離Ｌｎ情報を取り込めるようそのスキャン制御モードが設定される。
【００１０】
物体検出回路７は送受信回路部６０１よりの検出情報に基づき、各検出角度であるレーダスキャン角θn（＝θn-1＋Δθ）毎に、その時の障害物Ｇとの間の距離Ｌｎ｛＝√×（Ｘn 2＋Ｙn 2）｝を求め、これより前方走行路に存在する障害物Ｇの検出点ｐn（Ｘn，Ｙn）を演算する。更に、今回の検出点ｐn（Ｘn，Ｙn）と前回の検出点ｐn-1（Ｘn-1，Ｙn-1）と制御周期Δｔとより、その検出点の相対速度Δｖｘ｛＝（Ｘn-1−Ｘn）／Δｔ｝，Δｖｙ｛＝（Ｙn-1−Ｙn）／Δｔ｝を求める。なお、検出点の車幅方向の相対速度Δｖｘ｛＝（Ｘn-1−Ｘn）／Δｔ｝はここでは概略ゼロとみなし、その説明を略す。次に、相対速度Δｖｙに自車速Ｖ０（コントロールユニット４より取り込む）を加算して、障害物速度Ｖｄを求め、同速度Ｖｄをコントロールユニット４に出力する。
上述のところで、レーザレーダ６と物体検出回路７とが物体検出手段Ｊを構成し、これは車両前方走行路上の複数の検出方向より複数の物体検出点との距離Ｌおよび角度情報を順次取り込めるように構成されたものであれば良く、図１のレーザレーダ６および物体検出回路７と同等機能を採るその他の物体検出手段を用いても良い。
【００１１】
なお、本装置で用いるレーザレーダ６はその検出可能域であるスキャンエリアｅ０が図５（ｃ）に示す検出領域Ｅ１等を確実にカバーできるものが使用される。ところで、障害物回避で用いる検出領域Ｅ１は先行車両Ｇ１（図５（ｂ）参照）の影響を排除すべく適宜設定されるカット幅ｃｅの領域を除いた上で車両の走行車線の幅に応じて設定される。即ち、画像処理装置３からの白線ＬL，ＬRのＸ，Ｙ座標上の位置、（ＹLｎ＝ａＸLｎ＋ｂ），（ＹRｎ＝ｃＸRｎ＋ｄ）のデータに基づき、決定される。たとえば、この検出領域Ｅ１の幅ｒａは道路中央よりの右白線ＬRと道路側端側の左白線ＬLより一定量中央側にずれた位置との間の距離として設定される。道路長手方向の距離ｒｂは通常走行時に運転者が障害物を回避するための操舵操作に入るとみなされる距離より所定量大きな値として適宜設定される。なお、このように設定された検出領域Ｅ１を外れる部位からの障害物信号はこの制御域では排除される。
【００１２】
ここで、場合により、車間距離警報手段Ｋ（図２に２点鎖線で示した）を備えている場合には、障害物Ｇとの間の距離Ｌｎ｛＝√×（Ｘn 2＋Ｙn 2）｝を取り込み、障害物Ｇの一つである前方の他車両Ｇ１（図（５）ｂ参照）との距離Ｌｎが閾値と比較され、警報を適時に発するが、後述するファジイ推論部Ｄより覚醒度Ｘを入力している場合にはその覚醒度Ｘのレベルに応じて、即ち、眠気が大きいほど閾値を大きくし、早めに車間距離警報を発っして安全性ををより向上させても良い。
表示装置８はコントロールユニット４の出力が入力される表示回路部８０１と同回路部に駆動されるＣＲＴ等の表示部８０２とで構成される。表示回路部８０１は、通常時には、後述の検査領域Ｅ１を図３に示すような表示部８０２により表示する。しかも、各レーダスキャン角θnでの前方の物体の検出点ｐn（Ｘn，Ｙn）のうち信号強度が所定レベルを上回るものを表示部８０２の表示画面上の対応する位置に順次◇点（図３参照）で表示する。
【００１３】
コントロールユニット４は要部がマイクロコンピュータからなり、制御回路４０１、記憶回路４０２、入出力回路４０３及び図示しない電源回路等で構成される。入出力回路４０３には自動車の各種操作手段の操作を検知する走行操作手段Ｍとしての、車速Ｖを検知する車速センサ９、ブレーキペダルの操作ｂｓを検知するブレーキ操作検知手段１１、トランスミッションのシフトレバーの操作ｍｓを検知するシフト操作検知手段１２、ウインカ−レバーの操作ｔｓを検知する操作検知手段１３、ライトスイッチの操作ｒｓを検知する照明操作検知手段１４及びステアリングハンドルの操舵角Ｑを検知する操舵角センサ１５等が接続されている。
【００１４】
更に、入出力回路４０３には画像処理装置３と警報器５ａ〜５ｄと物体検出回路７と表示装置８とが接続されている。記憶回路４０２には図６〜図８に示す各制御プログラムや走行操作手段Ｍの操作に対する重み付け値ｎｉ（ｉ＝１，２，３・・・・）等が記憶処理され、その重み付け値ｎｉが各操作手段毎に関連付けてあらかじめ記憶される。また、この記憶回路４０２には、他にも各種設定値データが記憶される。ここで、重み付け値ｎｉは、操作の実行によって解消される単調感が操作の種類に応じて異なることを考慮して定められている。例えば、車線変更のためのウインカーレバー操作は、重み付け値ｎｉとして“１”が設定される。停止または減速のためのブレーキ操作は、単調度の解消量が大きいことから重み付け値ｎｉとして“２．５”が設定される。つまり、ウインカーレバーの１回の操作はそのまま操作回数“１”として検出されるが、ブレーキの１回の操作は操作回数“２．５”として検出される。他の操作についても同様に、単調度Ｔの解消量を考慮した重み付け値ｎｉがそれぞれ設定される。
【００１５】
コントロールユニット４は後述の単調度検出部Ａ１とステアリング操作検出部Ｂ１と蛇行量演算部Ｃ３と運転者の覚醒度を推定する覚醒度推定手段としてのファジイ推論部Ｄと制御基準値設定部Ｅ及び警報器駆動回路Ｆ１としての各機能を備える。
蛇行検出手段Ｃの要部を成す蛇行量演算部Ｃ３は画像処理装置３側より白線ＬR，ＬLのＸ，Ｙ座標上の位置（ＹLｎ＝ａＸLｎ＋ｂ），（ＹRｎ＝ｃＸRｎ＋ｄ）データを所定回数取り込み、これら各白線画像のＸ座標（ＸLｎ１、ＸRｎ１）、（ＸLｎ２，ＸRｎ２）、（ＸLｎ３，ＸRｎ３）を順次演算し、その各白線画像のＸ座標でのずれ、即ち標準偏差を蛇行量Ｒｎとして演算する。特に、蛇行量演算部Ｃ３は物体検出回路７より障害物速度Ｖｄを求め、同速度Ｖｄが追越しを必要とするほどの所定の低速度以下であると判断すると、追越しに必要な所定時間の間蛇行量Ｒｎを無効値に設定し、コントロールユニット４に出力する。
【００１６】
制御基準値設定部Ｅは、運転開始から一定時間の初期運転に関して働くもので、運転開始から一定時間を初期運転時間ｔｓ１とし、ステアリングを除く少なくとも１つの走行操作手段Ｍが操作されたとき、その操作手段に対応する重み付け値ｎｉを加算し（ｎ＝Σｎｉ）、加算値ｎを初期運転中の全操作回数Ｎｏとして保持する。初期運転の終了時、全操作回数Ｎｏ、操舵量ＳＱの加算値ＳＱｍ、蛇行量Ｒｎの平均値Ｒｎｓをそれぞれ基準値として記憶回路４０２に記憶する。
【００１７】
走行操作状態検出手段Ａの要部を成す単調度検出部Ａ１は、初期運転の経過後からの運転時間ｔ２及び覚醒度判定用時間ｔ３のカウントをそれぞれ開始し、制御サイクルタイムであるところの１／１０秒ごとに一定値Ｔｏを積算し、単調度Ｔ（＝ΣＴｏ）を求める。次いで、記憶回路４０２から読出される重み付け値ｎｉを順次加算し（ｎ＝Σｎｉ）、加算値ｎを初期運転後の全操作回数Ｎとして保持する。更に、運転時間ｔ2を全操作回数Ｎで除算することにより、運転中における操作手段の前後する各操作間の時間経過の平均値（＝ｔ2／Ｎ）を求める。その上で、時間経過の平均値に一定値Ｔｏを乗算して運転中の各操作間の単調度増加量〔＝ｔ2／Ｎ）・Ｔｏ〕を算出する。更に、単調度増加量に重み付け値ｎ１の加算値ｎを乗算し、現時点の操作に基づく単調度解消量〔＝（ｔ2／Ｎ）・Ｔｏ・ｎ〕を求める。最後に単調度Ｔより単調度解消量を減じて単調度Ｔを補正する。
【００１８】
ステアリング操作検出手段Ｂは初期運転の経過後に働くもので、操舵角センサ１５の検知結果に基づく操舵角Ｑデータを記憶回路４０２に蓄積し、最新の単位時間（たとえば１分間を単位とする）の操舵角Ｑデータに基づき、その所定時間における操舵量ＳＱを数１式より求める。
【００１９】
【数１】
【００２０】
この場合、制御サイクルタイムであるところの１／１０秒（ｄｔ）ごとに操舵角データの前回値ｑiと今回値ｑi+1の差分（ｑi+1−ｑi）を求めて順次加算し、単位時間（ｑ1乃至ｑnの時間幅）の加算値を操舵量ＳＱとして算出する。
【００２１】
覚醒度推論手段としてのファジイ推論部Ｄは初期運転の経過後働くもので、走行操作状態検出手段Ａからの単調度Ｔ、操舵量算出手段Ｂからの操舵量ＳＱ、蛇行検出手段Ｃからの蛇行量Ｒｎに対応するメンバーシップ関数に基づいて運転者の覚醒度を推定する。警報手段Ｆの要部を成す警報器駆動回路Ｆ１は、初期運転の経過後に働くもので、覚醒度に応じた警報器５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄを選択して駆動させる。
【００２２】
次に、上述の居眠り運転警報装置Ｓ１の作動を図６〜図８のフローチャートを参照しながら説明する。
イグニッションスイッチがオンされてエンジンが始動されると、コントロールユニット４とが起動し、車速センサ９の検知車速Ｖｏが一定値Ｖ1を越えるのを待ち、越えると初期運転時間ｔ1（秒）のカウントが開始され（ステップ１０２）、路面撮影指令をカメラ２及び画像処理装置３に発する。ここで一定値Ｖ1としては、運転者が単調感を覚えやすい高速道路を想定しており、例えば、６０Ｋｍ乃至７０Ｋｍの値に設定される。
【００２３】
運転中、運転者によって種々の走行操作が実行されるが、これら走行操作の内、ステアリング操作を除く少なくとも１つの操作が実行されると（ステップ１０４のＹｅｓ）、その操作手段に対して予め定められている重み付け値ｎｉが記憶回路４０２から読出される（ステップ１０５）。読みだされる重み付け値ｎｉは加算され（ステップ１０６）、加算値ｎ（＝Σｎｉ）が初期運転中の全操作回数Ｎｏ（＝Ｎｏ＋ｎ）として保持される（ステップ１０７）。ステアリングが操作されると、操舵角Ｑが操舵角センサ１５で検知される。操舵があると、（ステップ１０８のＹｅｓ）、その検知された操舵角Ｑが記憶回路４０２に順次記憶される（ステップ１０９）。
ステップ１１０では画像処理装置３から、白線ＬL，ＬRのＸ，Ｙ座標上の位置（ＹLｎ＝ａＸLｎ＋ｂ），（ＹRｎ＝ｃＸRｎ＋ｄ）が初期運転時間ｔ1中順次取り込まれ、記憶回路４０２に順次記憶される。初期運転時間ｔ1が一定時間ｔα 1（例えば２０分）を越えると（ステップ１１１）、そこで初期運転の終了となる。
【００２４】
一方、画像処理装置３は路面撮影指令を受けた時点から一定時間の初期運転において、特許登録第２８３０４７５号公報に開示されたと同様の演算処理を行い、すなわち、検査画像データの収容エリアより最新検査画像Ｐ１のデータを取り込み、同検査画像内の各ラインｎ1，ｎ2，ｎ3上の各白線候補点ｐａのデータを演算処理し、左右白線ＬL，ＬRのＸ，Ｙ座標上の位置（ＹRｎ＝ａＸRｎ＋ｂ）、（ＹLｎ＝ｃＸLｎ＋ｄ）を決定し、同値をコントロールユニット４に出力する。メインルーチンでのステップ１１１で初期運転が終了したと判断しステップ１１２に達すると、所定回数分の左右白線ＬL，ＬRの位置（ＹLｎ＝ａＸLｎ＋ｂ），（ＹRｎ＝ｃＸRｎ＋ｄ）データより、各白線のＸ座標位置（ＸLn1，ＸRn1）、（ＸLn2，ＸRn2）、（ＸLn3，ＸRn3）を順次演算し、その各白線画像のＸ座標でのずれ、即ち、初期運転時の運転者固有の標準偏差を蛇行量Ｒｎｓとして演算する。ここでは、まだ居眠り運転の心配の無い初期運転時において、運転者の個人レベルでの運転操作データより蛇行量Ｒｎｓを演算する。
【００２５】
ステップｓ１１３では、記憶回路４０２に記憶されている操舵角Ｑデータに基づき操舵量ＳＱを上述の数１式より求める。その操舵量ＳＱが読出され、初期運転時の操舵量の加算値ＳＱｍが算出される。そして、カウンタ１９の初期運転時の全操作回数Ｎｏ、初期運転時の操舵量（標準値）ＳＱｍ、初期運転時の蛇行量Ｒｎｓがそれぞれ基準値として記憶回路４０２に保持される（ステップ１１４）。こうして、一定時間ｔα 1にわたる初期運転の間に、運転者毎の個人レベルの運転操作データが取り込まれる。初期運転の開始後、ステップ１１５では運転時間ｔ2、覚醒度判定用時間ｔ3のカウントが開始される。
【００２６】
ステップ１１６−ａ，１１６−ｂに進み、前方車両Ｇ１を追い越す場合の車線変更がなされる場合の処理に入る。ここでは車線変更か否か判断し、車線変更時にはステップ１１７−ａで車線変更期間（２×ｔδ）中の蛇行量データの取り込みを中止し、即ち、Ｒｎ＝０に設定し、ステップ１２０に進む。この場合、図４、図５（ｂ）に示すように、左側車線Ｒａ走行中（位置Ｐ０）の自車両Ｗが右側車線Ｒｂａに車線変更（位置Ｐ４〜Ｐ５）し、再度左側車線Ｒａに変更（位置Ｐ７）がなされた場合、車両が位置Ｐ３、Ｐ６で白線をまたぎ、図４に示すように白線画像（ＹLｎ＝ａＸLｎ＋ｂ），（ＹRｎ＝ｃＸRｎ＋ｄ）の中心位置の軌跡が急変する。この場合、車両Ｗの中心位置は左側車線Ｒａより右側車線Ｒｂに時点ｔｘ１で車線変更し、更に、右側車線Ｒｂより左側車線Ｒａに時点ｔｘ２で車線変更している。この２回の車線変更中の蛇行は眠気に起因するものでは無く、この時点ｔｘ１およびｔｘ２における前後各一定時間±δの蛇行を運転者の居眠りに関連づけることが無いように車線変更期間（２×δ）中の蛇行量を無効にすべくＲｎにゼロがセットされ、これにより居眠り判定の精度を向上させている。
【００２７】
次に、車線変更でなくステップ１１８に達すると、ここで障害物回避中か否かの判断に入る。ここでは、左側車線Ｒａ走行中（位置Ｐ０）にその左側車線Ｒａの側端部で検出領域Ｅ１内に障害物Ｇを検出し、障害物回避位置Ｐ１を経て障害物通過位置Ｐ２に達するまでに要する障害物回避時間βをあらかじめ設定し、その間はステップ１１７−ｂに進み、蛇行量データの取り込みを中止し、即ち、Ｒｎ＝０に設定し、ステップ１２０に進む。この場合、左右の白線ＬL，ＬRのＸ，Ｙ座標上の位置（ＹLｎ＝ａＸLｎ＋ｂ），（ＹRｎ＝ｃＸRｎ＋ｄ）のデータを取り込み、これに基づき幅ｒａと道路長手方向の距離ｒｂとカット幅ｃｅとから検出領域Ｅ１を決定する。次いで、図５（ａ）、（ｃ）に示すように、左側車線Ｒａ走行中（位置Ｐ０）の車両Ｗが前方走行路に存在する障害物Ｇを検出したとする。この時、障害物Ｇの検出点ｐn（信号強度の最も大きな点）の位置情報に基づき、レーダスキャン角θn（＝θn-1＋Δθ）と、車両と検出点との間の距離Ｌｎ｛＝√×（Ｘn 2＋Ｙn 2）｝を求める。更に、今回の検出点ｐn（Ｘn，Ｙn）と前回の検出点ｐn-1（Ｘn-1，Ｙn-1）と制御周期Δｔとより、検出点の相対速度Δｖｙ｛＝（Ｙn-1−Ｙn）／Δｔ｝を求め、同相対速度Δｖｙよりを減じて障害物速度Ｖｄを求める。同障害物速度Ｖｄが設定値Ｖδ（追越しが必要な低速度）を下回ると、その時点から障害物を迂回するに要する障害物回避時間Ｔβのカウントに入る。この障害物回避時間Ｔβの間は障害物回避のための蛇行運転とみなし、居眠りによるものではないので蛇行量を無効なものとしてＲｎ＝０に設定し、これにより車線変更と比べて比較的小さな蛇行をも確実に排除し、精度良い居眠り判定制御を行なえるようにしている。
【００２８】
車線変更中でなく、障害物回避時中でもないとの判断を行なうと、ステップ１１９に進み、画像処理装置３より最新の白線画像の位置ＹLｎ＝ａＸLｎ＋ｂ），（ＹRｎ＝ｃＸRｎ＋ｄ）を取り込み、この白線のＸ座標（ＸLｎ１、ＸRｎ１）と前回白線のＸ座標とのＸ座標でのずれである蛇行量Ｒｎを算出し、記憶回路４０２にストアする。
ステップ１２０では操舵角センサ１７の検知した操舵角Ｑデータ（ｑi+1−ｑi）に基づき上述の数１式より操舵量ＳＱが求められ、操舵量データが記憶回路４０２に蓄積される。さらに、単調度Ｔのカウントが継続され、一定値Ｔｏが積算され、単調度Ｔ（＝Ｔ＋Ｔｏ）が求められる（ステップ１２１）。一定値Ｔｏの積算は、制御サイクルタイムであるところの１／１０秒ごとに繰返し実行される。
【００２９】
運転中、ステアリング操作を除く少なくとも１つの操作が実行されると（ステップ１２２のＹｅｓ）、その操作手段に対して予め定められている重み付け値ｎｉが記憶回路４０２から読出され、その重み付け値ｎｉが加算される（ステップ１２３）。そして、加算値ｎ（＝Σｎｉ）が運転中の全操作回数Ｎ（＝Ｎ＋ｎ）として積算される（ステップ１２４）。運転時間ｔ2がこの全操作回数Ｎで除算され、初期運転経過後の各操作間の平均値〔＝ｔ2／Ｎ〕が求められる。この時間経過の平均値に１秒当たりの単調度増加量（＝１０・Ｔｏ）が乗算され、これに読出される重み付け値の加算値ｎが乗算され、現時点の操作に基づく単調度解消量〔＝（ｔ2／Ｎ）・１０・Ｔｏ・ｎ〕が求められる（ステップ１２５）。この単調度解消量だけカウンタ１９の積算値が減じられ（ステップ１２６）、単調度Ｔ＝Ｔ−〔（ｔ2／Ｎ）・１０・Ｔｏ・ｎ〕が補正される。したがって、単調度Ｔは操作がなければ増大を続け、操作がなされる毎にその操作に応じた分だけ解消される。単調度Ｔが負の値に成った場合（ステップ１２６のＹｅｓ）、単調度Ｔは零に修正される（ステップ１２７）。こうして、覚醒度判定時間ｔ3が所定時間に達するまで（ステップ１２８）、単調度Ｔ、操舵量ＳＱ及び蛇行量Ｒｎの蓄積が繰り返される。
覚醒度判定時間ｔ3が所定時間を超えると（ステップ１２８のＹｅｓ）、その所定時間に記憶された各白線画像（ＹRｎ＝ａＸRｎ＋ｂ）、（ＹLｎ＝ｃＸLｎ＋ｄ）のＸ座標のずれである蛇行量Ｒｎの平均値Ｒｎ１が求められる（ステップ１２９）。
【００３０】
同じく所定時間に蓄えられた操舵角Ｑｎデータに基づき、最新の所定時間における各制御周期毎の各操舵角が加算され、操蛇量ＳＱ（＝ΣＱｎ）が記憶回路４０２にストアされる（ステップ１３０）。ステップ１３１に達すると、最新の蛇行量Ｒｓ、単調度Ｔ、操舵量ＳＱ、および、初期運転で得られた各基準値（蛇行量の平均Ｒｎｓ、単調度Ｔ、操舵量の加算値ＳＱｍ、全操作回数Ｎｏ）および初期運転の経過後に得られた全操作回数Ｎを用い、これらデータに基づきファジイ推論を実施し、覚醒度Ｘを求める。なお、この覚醒度Ｘのファジイ推論は特許登録第２８３０４７５号公報に開示されるものを利用でき、ここでは説明を略す。
【００３１】
覚醒度Ｘが求まると、それを表示装置８で最新の覚醒度として表示し、しかも、現在の覚醒度に応じた警報器５ａ〜５ｄが選択され、同選択された警報器５ａ〜５ｄが駆動される（ステップ１３２）。この表示や警報器の駆動に応じて、運転者は自身の運転状態を把握することができる。また、同乗者は運転者が居眠りしないように、運転者に話しかけたり、注意を与えたり、適切な処置をとることができる。この後、運転停止で無い限り、覚醒度判定時間ｔ3が強制的に６０秒にセットされ（ステップ１３４）、ステップ１１６−ａに戻り、運転停止ではシステム停止となる。
【００３２】
このように、図１の居眠り運転警報装置Ｓ１は、覚醒度Ｘに応じたレベルの覚醒作用を運転者に与えることにより、運転者の居眠りを未然に防ぐことが出来、安全性が向上する。特に、運転開始から現在までの運転者の継続的な覚醒状態の変化を単調度、操舵状態量、蛇行量に基づき判断するにあたり、車線変更時の蛇行に加え、走行車線内の障害物Ｇを避けるための比較的小さな蛇行を排除でき、居眠りと関連する蛇行のみを選択して覚醒度を演算するので、運転者の居眠りの程度をより的確に検出でき、この居眠りに応じて警報を発するので、走行安全性がより向上する。更に、ここでは、障害物Ｇまでの距離Ｌｎが所定値（道路長手方向の距離ｒｂ小さい距離）未満になった時点から所定の時間（障害物を迂回するに要する障害物回避時間Ｔβ）として設定するので、より精度よく居眠りによる蛇行を求め、これに基づき運転者の覚醒度である居眠りの程度をより的確に検出でき、走行安全性がより向上する。カメラによって捕らえた前方路面の白線位置のずれ量に応じた蛇行量を捕らえ、これらをファジィ推論の入力とすると共に、まだ居眠り運転の心配の無い初期運転時に、運転者毎の個人レベルの運転操作データを取り込み、それをファジィ推論の基準値として盛り込むようにしたので、運転者の居眠りを的確にしかも、常に把握出来、信頼性にすぐれたものとなる。尚、本実施例では車線変更及び障害物の回避の処理を初期設定終了後に実施する内容となっているが、これら車線変更及び障害物の回避の処理は特にこれに限定されるものではなく、初期設定中においても実行するようにしても良く、この場合、基準値の算出精度が向上する。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように、請求項１の発明では、自車走行車線内に物体の存在が検出された場合には、蛇行検出手段により演算された蛇行量を無効にするため、運転開始から現在までの運転者の継続的な覚醒状態の変化を単調度、操舵状態量、蛇行量に基づき判断するにあたり、障害となる物体を避けるための蛇行を排除し居眠りと関連する蛇行量のみを用いて演算するので、運転者の覚醒度である居眠りの程度をより的確に検出でき、この居眠りに応じて警報を発することができ、走行安全性がより向上する。
【００３４】
請求項２の発明では、物体を避けるための蛇行運転域を、物体までの距離が所定値未満になった時点から所定の時間域として設定するので、より精度よく居眠りによる蛇行を求め、これに基づき運転者の覚醒度である居眠りの程度をより的確に検出でき、走行安全性がより向上する。
請求項３の発明の場合、車線変更と比べて比較的小さな蛇行をも確実に排除し、精度良い居眠り判定制御を行なえ、走行安全性がより向上する。
請求項４の発明の場合、運転者の覚醒度である居眠りの程度をより的確に検出でき、この居眠りに応じて警報を発することができ、走行安全性がより向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態例としての居眠り運転警報装置の概略平面図である。
【図２】図１の居眠り運転警報装置の機能説明のためのブロック図である。
【図３】図１の居眠り運転警報装置が処理する検査画像の正面図である。
【図４】図１の居眠り運転警報装置を装備する車両の車線変更説明図である。
【図５】図１の居眠り運転警報装置を装備する車両の走行説明図で、（ａ）は障害物迂回走行時、（ｂ）は車線変更時、（ｃ）は障害物車両と自車両との位置関係の拡大説明図である。
【図６】図１の居眠り運転警報装置が行う制御処理の上部のフローチャートである。
【図７】図１の居眠り運転警報装置が行う制御処理の中部のフローチャートである。
【図８】図１の居眠り運転警報装置が行う制御処理の下部のフローチャートである。
【符号の説明】
４ コントロールユニット
Ａ 走行操作状態検出手段
Ｂ ステアリング操作検出手段
Ｃ 蛇行検出手段
Ｄ 覚醒度推定手段
Ｆ 警報手段
Ｇ 障害物
Ｊ 物体検出手段
Ｍ 操作装置
Ｒｎ 蛇行量
ＳＱ 操舵量
Ｔ 単調度
Ｗ 車両
【発明の属する技術分野】
本発明は車両に装備される居眠り運転警報装置、特に、車両の運転者が運転の継続中に覚醒状態を低下させ、居眠り運転に入りかけた際に警報を発して注意を促す居眠り運転警報装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車には、たとえば、ステアリングハンドル、アクセルペダル、ブレーキペダル、シフトレバー、ウインカーレバー、ワイパースイッチ、照明スイッチなど、運転者が操作し得る各種操作手段がある。
これら操作手段の操作が少なくなると、運転が単調となり、眠気が高まり、運転者の覚醒度が低下し、居眠りを始める可能性が高まる。
【０００３】
そこで、従来、特開昭５８−１０５８４４号公報や特開昭５８−１７５０９４号公報に示されるように、運転中における各種操作手段の所定時間当たりの操作比率に基づき、覚醒度（目覚め度合い）を判定し、居眠りを防ぐための警報を発するものがある。更に、車両の蛇行量と覚醒度とに関連があることが知られており、その蛇行量を車両に装着されるヨーレイトセンサの出力より算出したり、あるいは、特許登録第２８３０４７５号公報に開示されるように、ビデオカメラによって前方路面を撮像し、前方道路の車線表示ラインの交点に基づき走行レーンにおける基準点を求め、この基準点と現在の車両の進行方向における車線表示ラインの交点との相対的なずれより蛇行量を算出し、この蛇行量に基づく覚醒度の変化を継続的に検出し、運転者の居眠りを継続的に検出している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許登録第２８３０４７５号公報に開示されるような、前方道路の車線表示ラインの基準点と現在の進行方向における車線表示ラインの交点との相対的なずれに応じて検出した蛇行が常に居眠り運転に正しく対応するとは限らない。すなわち、上述の蛇行量の中には覚醒度の変化に応じたものの外に、車線変更や意図的な操舵によるものが含まれる。この内、車線変更は車両の横方向の動きやウインカの信号から判別でき、蛇行量の計算より除くことが可能であったが、走行車線上の障害物などを避ける場合のような意図的な操舵によるものは判別できず、居眠りによる蛇行とみなしてしまっており、この点で精度の向上が望まれている。
本発明は上述の課題を考察し、居眠りによる蛇行量を精度よく検出し、運転者の居眠りを的確に検出することのできる居眠り運転警報装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、請求項１の発明では、車両走行中のステアリング操作を除く各種操作装置の操作状態を基に単調度を演算する走行操作状態検出手段と、車両の蛇行量を演算する蛇行検出手段と、ステアリングの一定時間内の操舵状態量を演算するステアリング操作検出手段と、前記走行操作状態検出手段、蛇行検出手段及びステアリング操作検出手段により演算された単調度、蛇行量及び操舵状態量に基づき運転者の覚醒度を推定する覚醒度推定手段と、前記車両の前方の自車走行車線内に存在する物体を検出する物体検出手段と、前記覚醒度推定手段により推定された覚醒度に応じて運転者に警報を発する警報手段とを備え、前記覚醒度推定手段は、前記物体検出手段により物体の存在が検出された場合には、前記蛇行検出手段により演算された蛇行量を無効にすることとしている。
このように、運転者の覚醒度を推定するにあたり、前方の自車走行車線内に物体の存在が検出された場合には、蛇行検出手段により演算された蛇行量を無効にする。このため、運転開始から現在までの運転者の継続的な覚醒状態の変化を単調度、操舵状態量、蛇行量に基づき判断するにあたり、障害となる物体を避けるための蛇行を排除して居眠りと関連する蛇行量のみを用いて演算するので、運転者の覚醒度である居眠りの程度をより的確に検出でき、この居眠りに応じて警報を発することができ、走行安全性がより向上する。
【０００６】
請求項２の発明では、請求項１記載の居眠り運転警報装置において、前記覚醒度推定手段は、自車と検出した物体との距離が所定値未満になった時点から所定時間が経過するまでの間は前記蛇行検出手段により演算された蛇行量を無効としている。
このように、物体を避けるための蛇行運転域を、物体までの距離が所定値未満になった時点から所定の時間域として設定するので、より精度よく居眠りによる蛇行を求め、これに基づき運転者の覚醒度である居眠りの程度をより的確に検出でき、走行安全性がより向上する。
請求項３の発明では、請求項１または２記載の居眠り運転警報装置において、前記覚醒度推定手段は、検出した物体の速度が追い越しの必要な所定の速度を下回った時点から所定時間が経過するまでの間は前記蛇行検出手段により演算された蛇行量を無効としている。
この場合、車線変更と比べて比較的小さな蛇行をも確実に排除し、精度良い居眠り判定制御を行なえ、走行安全性がより向上する。
請求項４の発明では、請求項１、２または３記載の居眠り運転警報装置において、前記覚醒度推定手段は、前記蛇行検出手段により演算された蛇行量、前記ステアリング操作検出手段により演算された操舵状態量および前記走行操作状態検出手段により演算された単調度をファジイ推論の入力として運転者の覚醒度を推定するとしている。
この場合も、運転者の覚醒度である居眠りの程度をより的確に検出でき、この居眠りに応じて警報を発することができ、走行安全性がより向上する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１、図２には本発明の一実施形態例としての居眠り運転警報装置Ｓ１を示した。この居眠り運転警報装置Ｓ１は車両Ｗ（図５（ａ）参照）の前部に装備され、前方路面１（図３参照）を撮影するカメラ２と、カメラ２に接続される画像処理装置３と、居眠り運転警報用コントロールユニット（以後単にコントロールユニットと記す）４と警報器５ａ〜５ｄと、車両前方の物体を検出するレーザレーダー６と、同レーザーレーダーに接続される物体検出回路７と、表示器８とを備える。
なお、コントロールユニット４は画像処理装置３および物体検出回路７に通信回線で接続され、相互間での信号の授受を行なえるように構成される。
カメラ２は前方路面の画像を、例えば図３に示す画面Ａ0内に写すべく装備され、このカメラ２からの路面画像は画像処理装置３に入力される。
画像処理装置３は要部がマイクロコンピュータで構成され、画像データ記憶部Ｃ１と画像処理部Ｃ２としての機能を備える。画像データ記憶部Ｃ１は、カメラ２からの路面画像データを所定時間毎に静止した検査画像として選択的に取り込み、順次この検査画像（画面Ａ0も検査画像の一つ）の画像データを所定の画像記憶装置内の最新検査画像データ収容エリアにファイルする。
【０００８】
画像処理部Ｃ２は画像処理工程を順次実行する。即ち、適時に最新検査画像データの収容エリアより最新検査画像（図３参照）のデータを取り込む。そして、各検査画像の内でＹ軸側（垂直側）の、例えば、ｎ１，ｎ２，ｎ３（前以て複数位置が設定される）にそれぞれ位置すると共にＸ軸方向（水平方向）に並ぶ各ラインｎ１，ｎ２，ｎ３上の全画素で光電変換された検出信号がＡ／Ｄ変換され、濃淡値差に変換され、全画素の濃淡値差を予め設定されたスライスレベルと比較し、白線候補点ｐａを検索する。次いで、各ラインｎ１，ｎ２，ｎ３上の各白線候補点ｐａのデータに基づき左右の白線ＬL,ＬRのＸ，Ｙ座標上の位置（ＹLｎ＝ａＸLｎ＋ｂ），（ＹRｎ＝ｃＸRｎ＋ｄ）を決定し、居眠り運転警報用コントロールユニット４に出力する。
なお、カメラ２と画像処理装置３と後述する蛇行量演算部Ｃ３とが蛇行検出手段Ｃを構成する。
【０００９】
警報手段Ｆの要部を成す警報器５ａ〜５ｄは、覚醒作用が順次強くなるよう複数組み合わされる。ここで警報器５ａは動作時に臭い又は弱風を発するよう、警報器５ｂは、動作時に光又は強風を発するよう、警報器５ｃは、動作時に音又は振動を発するよう、警報器５ｄは、動作時に臭い、光、風、音、振動のうち複数を合わせて発したり、あるいは電気的な衝撃を発するようにそれぞれ形成される。
レーザレーダ６は車両Ｗの前端基部材（図示せず）に支持された送受信回路部６０１と、同送受信回路部６０１に連結された送受信部６０２と、送受信部６０２の発するレーザ光の送波方向を切り換えるスキャン駆動部６０３とを備える。送受信部６０２は送受信回路部６０１に駆動されてレーザー光を発すると共に反射波を受信する。この際、スキャン駆動部６０３が送受信部６０２の発するレーザ光を水平面上で前方の１８０°度のスキャンエリアｅ０（図５（ｃ）参照）に向けて送波することより、送受信回路部６０１は送受信周期に応じた所定送受信角Δθ毎にずれた角度位置での障害物Ｇとの距離Ｌｎ情報を取り込めるようそのスキャン制御モードが設定される。
【００１０】
物体検出回路７は送受信回路部６０１よりの検出情報に基づき、各検出角度であるレーダスキャン角θn（＝θn-1＋Δθ）毎に、その時の障害物Ｇとの間の距離Ｌｎ｛＝√×（Ｘn 2＋Ｙn 2）｝を求め、これより前方走行路に存在する障害物Ｇの検出点ｐn（Ｘn，Ｙn）を演算する。更に、今回の検出点ｐn（Ｘn，Ｙn）と前回の検出点ｐn-1（Ｘn-1，Ｙn-1）と制御周期Δｔとより、その検出点の相対速度Δｖｘ｛＝（Ｘn-1−Ｘn）／Δｔ｝，Δｖｙ｛＝（Ｙn-1−Ｙn）／Δｔ｝を求める。なお、検出点の車幅方向の相対速度Δｖｘ｛＝（Ｘn-1−Ｘn）／Δｔ｝はここでは概略ゼロとみなし、その説明を略す。次に、相対速度Δｖｙに自車速Ｖ０（コントロールユニット４より取り込む）を加算して、障害物速度Ｖｄを求め、同速度Ｖｄをコントロールユニット４に出力する。
上述のところで、レーザレーダ６と物体検出回路７とが物体検出手段Ｊを構成し、これは車両前方走行路上の複数の検出方向より複数の物体検出点との距離Ｌおよび角度情報を順次取り込めるように構成されたものであれば良く、図１のレーザレーダ６および物体検出回路７と同等機能を採るその他の物体検出手段を用いても良い。
【００１１】
なお、本装置で用いるレーザレーダ６はその検出可能域であるスキャンエリアｅ０が図５（ｃ）に示す検出領域Ｅ１等を確実にカバーできるものが使用される。ところで、障害物回避で用いる検出領域Ｅ１は先行車両Ｇ１（図５（ｂ）参照）の影響を排除すべく適宜設定されるカット幅ｃｅの領域を除いた上で車両の走行車線の幅に応じて設定される。即ち、画像処理装置３からの白線ＬL，ＬRのＸ，Ｙ座標上の位置、（ＹLｎ＝ａＸLｎ＋ｂ），（ＹRｎ＝ｃＸRｎ＋ｄ）のデータに基づき、決定される。たとえば、この検出領域Ｅ１の幅ｒａは道路中央よりの右白線ＬRと道路側端側の左白線ＬLより一定量中央側にずれた位置との間の距離として設定される。道路長手方向の距離ｒｂは通常走行時に運転者が障害物を回避するための操舵操作に入るとみなされる距離より所定量大きな値として適宜設定される。なお、このように設定された検出領域Ｅ１を外れる部位からの障害物信号はこの制御域では排除される。
【００１２】
ここで、場合により、車間距離警報手段Ｋ（図２に２点鎖線で示した）を備えている場合には、障害物Ｇとの間の距離Ｌｎ｛＝√×（Ｘn 2＋Ｙn 2）｝を取り込み、障害物Ｇの一つである前方の他車両Ｇ１（図（５）ｂ参照）との距離Ｌｎが閾値と比較され、警報を適時に発するが、後述するファジイ推論部Ｄより覚醒度Ｘを入力している場合にはその覚醒度Ｘのレベルに応じて、即ち、眠気が大きいほど閾値を大きくし、早めに車間距離警報を発っして安全性ををより向上させても良い。
表示装置８はコントロールユニット４の出力が入力される表示回路部８０１と同回路部に駆動されるＣＲＴ等の表示部８０２とで構成される。表示回路部８０１は、通常時には、後述の検査領域Ｅ１を図３に示すような表示部８０２により表示する。しかも、各レーダスキャン角θnでの前方の物体の検出点ｐn（Ｘn，Ｙn）のうち信号強度が所定レベルを上回るものを表示部８０２の表示画面上の対応する位置に順次◇点（図３参照）で表示する。
【００１３】
コントロールユニット４は要部がマイクロコンピュータからなり、制御回路４０１、記憶回路４０２、入出力回路４０３及び図示しない電源回路等で構成される。入出力回路４０３には自動車の各種操作手段の操作を検知する走行操作手段Ｍとしての、車速Ｖを検知する車速センサ９、ブレーキペダルの操作ｂｓを検知するブレーキ操作検知手段１１、トランスミッションのシフトレバーの操作ｍｓを検知するシフト操作検知手段１２、ウインカ−レバーの操作ｔｓを検知する操作検知手段１３、ライトスイッチの操作ｒｓを検知する照明操作検知手段１４及びステアリングハンドルの操舵角Ｑを検知する操舵角センサ１５等が接続されている。
【００１４】
更に、入出力回路４０３には画像処理装置３と警報器５ａ〜５ｄと物体検出回路７と表示装置８とが接続されている。記憶回路４０２には図６〜図８に示す各制御プログラムや走行操作手段Ｍの操作に対する重み付け値ｎｉ（ｉ＝１，２，３・・・・）等が記憶処理され、その重み付け値ｎｉが各操作手段毎に関連付けてあらかじめ記憶される。また、この記憶回路４０２には、他にも各種設定値データが記憶される。ここで、重み付け値ｎｉは、操作の実行によって解消される単調感が操作の種類に応じて異なることを考慮して定められている。例えば、車線変更のためのウインカーレバー操作は、重み付け値ｎｉとして“１”が設定される。停止または減速のためのブレーキ操作は、単調度の解消量が大きいことから重み付け値ｎｉとして“２．５”が設定される。つまり、ウインカーレバーの１回の操作はそのまま操作回数“１”として検出されるが、ブレーキの１回の操作は操作回数“２．５”として検出される。他の操作についても同様に、単調度Ｔの解消量を考慮した重み付け値ｎｉがそれぞれ設定される。
【００１５】
コントロールユニット４は後述の単調度検出部Ａ１とステアリング操作検出部Ｂ１と蛇行量演算部Ｃ３と運転者の覚醒度を推定する覚醒度推定手段としてのファジイ推論部Ｄと制御基準値設定部Ｅ及び警報器駆動回路Ｆ１としての各機能を備える。
蛇行検出手段Ｃの要部を成す蛇行量演算部Ｃ３は画像処理装置３側より白線ＬR，ＬLのＸ，Ｙ座標上の位置（ＹLｎ＝ａＸLｎ＋ｂ），（ＹRｎ＝ｃＸRｎ＋ｄ）データを所定回数取り込み、これら各白線画像のＸ座標（ＸLｎ１、ＸRｎ１）、（ＸLｎ２，ＸRｎ２）、（ＸLｎ３，ＸRｎ３）を順次演算し、その各白線画像のＸ座標でのずれ、即ち標準偏差を蛇行量Ｒｎとして演算する。特に、蛇行量演算部Ｃ３は物体検出回路７より障害物速度Ｖｄを求め、同速度Ｖｄが追越しを必要とするほどの所定の低速度以下であると判断すると、追越しに必要な所定時間の間蛇行量Ｒｎを無効値に設定し、コントロールユニット４に出力する。
【００１６】
制御基準値設定部Ｅは、運転開始から一定時間の初期運転に関して働くもので、運転開始から一定時間を初期運転時間ｔｓ１とし、ステアリングを除く少なくとも１つの走行操作手段Ｍが操作されたとき、その操作手段に対応する重み付け値ｎｉを加算し（ｎ＝Σｎｉ）、加算値ｎを初期運転中の全操作回数Ｎｏとして保持する。初期運転の終了時、全操作回数Ｎｏ、操舵量ＳＱの加算値ＳＱｍ、蛇行量Ｒｎの平均値Ｒｎｓをそれぞれ基準値として記憶回路４０２に記憶する。
【００１７】
走行操作状態検出手段Ａの要部を成す単調度検出部Ａ１は、初期運転の経過後からの運転時間ｔ２及び覚醒度判定用時間ｔ３のカウントをそれぞれ開始し、制御サイクルタイムであるところの１／１０秒ごとに一定値Ｔｏを積算し、単調度Ｔ（＝ΣＴｏ）を求める。次いで、記憶回路４０２から読出される重み付け値ｎｉを順次加算し（ｎ＝Σｎｉ）、加算値ｎを初期運転後の全操作回数Ｎとして保持する。更に、運転時間ｔ2を全操作回数Ｎで除算することにより、運転中における操作手段の前後する各操作間の時間経過の平均値（＝ｔ2／Ｎ）を求める。その上で、時間経過の平均値に一定値Ｔｏを乗算して運転中の各操作間の単調度増加量〔＝ｔ2／Ｎ）・Ｔｏ〕を算出する。更に、単調度増加量に重み付け値ｎ１の加算値ｎを乗算し、現時点の操作に基づく単調度解消量〔＝（ｔ2／Ｎ）・Ｔｏ・ｎ〕を求める。最後に単調度Ｔより単調度解消量を減じて単調度Ｔを補正する。
【００１８】
ステアリング操作検出手段Ｂは初期運転の経過後に働くもので、操舵角センサ１５の検知結果に基づく操舵角Ｑデータを記憶回路４０２に蓄積し、最新の単位時間（たとえば１分間を単位とする）の操舵角Ｑデータに基づき、その所定時間における操舵量ＳＱを数１式より求める。
【００１９】
【数１】
この場合、制御サイクルタイムであるところの１／１０秒（ｄｔ）ごとに操舵角データの前回値ｑiと今回値ｑi+1の差分（ｑi+1−ｑi）を求めて順次加算し、単位時間（ｑ1乃至ｑnの時間幅）の加算値を操舵量ＳＱとして算出する。
【００２１】
覚醒度推論手段としてのファジイ推論部Ｄは初期運転の経過後働くもので、走行操作状態検出手段Ａからの単調度Ｔ、操舵量算出手段Ｂからの操舵量ＳＱ、蛇行検出手段Ｃからの蛇行量Ｒｎに対応するメンバーシップ関数に基づいて運転者の覚醒度を推定する。警報手段Ｆの要部を成す警報器駆動回路Ｆ１は、初期運転の経過後に働くもので、覚醒度に応じた警報器５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄを選択して駆動させる。
【００２２】
次に、上述の居眠り運転警報装置Ｓ１の作動を図６〜図８のフローチャートを参照しながら説明する。
イグニッションスイッチがオンされてエンジンが始動されると、コントロールユニット４とが起動し、車速センサ９の検知車速Ｖｏが一定値Ｖ1を越えるのを待ち、越えると初期運転時間ｔ1（秒）のカウントが開始され（ステップ１０２）、路面撮影指令をカメラ２及び画像処理装置３に発する。ここで一定値Ｖ1としては、運転者が単調感を覚えやすい高速道路を想定しており、例えば、６０Ｋｍ乃至７０Ｋｍの値に設定される。
【００２３】
運転中、運転者によって種々の走行操作が実行されるが、これら走行操作の内、ステアリング操作を除く少なくとも１つの操作が実行されると（ステップ１０４のＹｅｓ）、その操作手段に対して予め定められている重み付け値ｎｉが記憶回路４０２から読出される（ステップ１０５）。読みだされる重み付け値ｎｉは加算され（ステップ１０６）、加算値ｎ（＝Σｎｉ）が初期運転中の全操作回数Ｎｏ（＝Ｎｏ＋ｎ）として保持される（ステップ１０７）。ステアリングが操作されると、操舵角Ｑが操舵角センサ１５で検知される。操舵があると、（ステップ１０８のＹｅｓ）、その検知された操舵角Ｑが記憶回路４０２に順次記憶される（ステップ１０９）。
ステップ１１０では画像処理装置３から、白線ＬL，ＬRのＸ，Ｙ座標上の位置（ＹLｎ＝ａＸLｎ＋ｂ），（ＹRｎ＝ｃＸRｎ＋ｄ）が初期運転時間ｔ1中順次取り込まれ、記憶回路４０２に順次記憶される。初期運転時間ｔ1が一定時間ｔα 1（例えば２０分）を越えると（ステップ１１１）、そこで初期運転の終了となる。
【００２４】
一方、画像処理装置３は路面撮影指令を受けた時点から一定時間の初期運転において、特許登録第２８３０４７５号公報に開示されたと同様の演算処理を行い、すなわち、検査画像データの収容エリアより最新検査画像Ｐ１のデータを取り込み、同検査画像内の各ラインｎ1，ｎ2，ｎ3上の各白線候補点ｐａのデータを演算処理し、左右白線ＬL，ＬRのＸ，Ｙ座標上の位置（ＹRｎ＝ａＸRｎ＋ｂ）、（ＹLｎ＝ｃＸLｎ＋ｄ）を決定し、同値をコントロールユニット４に出力する。メインルーチンでのステップ１１１で初期運転が終了したと判断しステップ１１２に達すると、所定回数分の左右白線ＬL，ＬRの位置（ＹLｎ＝ａＸLｎ＋ｂ），（ＹRｎ＝ｃＸRｎ＋ｄ）データより、各白線のＸ座標位置（ＸLn1，ＸRn1）、（ＸLn2，ＸRn2）、（ＸLn3，ＸRn3）を順次演算し、その各白線画像のＸ座標でのずれ、即ち、初期運転時の運転者固有の標準偏差を蛇行量Ｒｎｓとして演算する。ここでは、まだ居眠り運転の心配の無い初期運転時において、運転者の個人レベルでの運転操作データより蛇行量Ｒｎｓを演算する。
【００２５】
ステップｓ１１３では、記憶回路４０２に記憶されている操舵角Ｑデータに基づき操舵量ＳＱを上述の数１式より求める。その操舵量ＳＱが読出され、初期運転時の操舵量の加算値ＳＱｍが算出される。そして、カウンタ１９の初期運転時の全操作回数Ｎｏ、初期運転時の操舵量（標準値）ＳＱｍ、初期運転時の蛇行量Ｒｎｓがそれぞれ基準値として記憶回路４０２に保持される（ステップ１１４）。こうして、一定時間ｔα 1にわたる初期運転の間に、運転者毎の個人レベルの運転操作データが取り込まれる。初期運転の開始後、ステップ１１５では運転時間ｔ2、覚醒度判定用時間ｔ3のカウントが開始される。
【００２６】
ステップ１１６−ａ，１１６−ｂに進み、前方車両Ｇ１を追い越す場合の車線変更がなされる場合の処理に入る。ここでは車線変更か否か判断し、車線変更時にはステップ１１７−ａで車線変更期間（２×ｔδ）中の蛇行量データの取り込みを中止し、即ち、Ｒｎ＝０に設定し、ステップ１２０に進む。この場合、図４、図５（ｂ）に示すように、左側車線Ｒａ走行中（位置Ｐ０）の自車両Ｗが右側車線Ｒｂａに車線変更（位置Ｐ４〜Ｐ５）し、再度左側車線Ｒａに変更（位置Ｐ７）がなされた場合、車両が位置Ｐ３、Ｐ６で白線をまたぎ、図４に示すように白線画像（ＹLｎ＝ａＸLｎ＋ｂ），（ＹRｎ＝ｃＸRｎ＋ｄ）の中心位置の軌跡が急変する。この場合、車両Ｗの中心位置は左側車線Ｒａより右側車線Ｒｂに時点ｔｘ１で車線変更し、更に、右側車線Ｒｂより左側車線Ｒａに時点ｔｘ２で車線変更している。この２回の車線変更中の蛇行は眠気に起因するものでは無く、この時点ｔｘ１およびｔｘ２における前後各一定時間±δの蛇行を運転者の居眠りに関連づけることが無いように車線変更期間（２×δ）中の蛇行量を無効にすべくＲｎにゼロがセットされ、これにより居眠り判定の精度を向上させている。
【００２７】
次に、車線変更でなくステップ１１８に達すると、ここで障害物回避中か否かの判断に入る。ここでは、左側車線Ｒａ走行中（位置Ｐ０）にその左側車線Ｒａの側端部で検出領域Ｅ１内に障害物Ｇを検出し、障害物回避位置Ｐ１を経て障害物通過位置Ｐ２に達するまでに要する障害物回避時間βをあらかじめ設定し、その間はステップ１１７−ｂに進み、蛇行量データの取り込みを中止し、即ち、Ｒｎ＝０に設定し、ステップ１２０に進む。この場合、左右の白線ＬL，ＬRのＸ，Ｙ座標上の位置（ＹLｎ＝ａＸLｎ＋ｂ），（ＹRｎ＝ｃＸRｎ＋ｄ）のデータを取り込み、これに基づき幅ｒａと道路長手方向の距離ｒｂとカット幅ｃｅとから検出領域Ｅ１を決定する。次いで、図５（ａ）、（ｃ）に示すように、左側車線Ｒａ走行中（位置Ｐ０）の車両Ｗが前方走行路に存在する障害物Ｇを検出したとする。この時、障害物Ｇの検出点ｐn（信号強度の最も大きな点）の位置情報に基づき、レーダスキャン角θn（＝θn-1＋Δθ）と、車両と検出点との間の距離Ｌｎ｛＝√×（Ｘn 2＋Ｙn 2）｝を求める。更に、今回の検出点ｐn（Ｘn，Ｙn）と前回の検出点ｐn-1（Ｘn-1，Ｙn-1）と制御周期Δｔとより、検出点の相対速度Δｖｙ｛＝（Ｙn-1−Ｙn）／Δｔ｝を求め、同相対速度Δｖｙよりを減じて障害物速度Ｖｄを求める。同障害物速度Ｖｄが設定値Ｖδ（追越しが必要な低速度）を下回ると、その時点から障害物を迂回するに要する障害物回避時間Ｔβのカウントに入る。この障害物回避時間Ｔβの間は障害物回避のための蛇行運転とみなし、居眠りによるものではないので蛇行量を無効なものとしてＲｎ＝０に設定し、これにより車線変更と比べて比較的小さな蛇行をも確実に排除し、精度良い居眠り判定制御を行なえるようにしている。
【００２８】
車線変更中でなく、障害物回避時中でもないとの判断を行なうと、ステップ１１９に進み、画像処理装置３より最新の白線画像の位置ＹLｎ＝ａＸLｎ＋ｂ），（ＹRｎ＝ｃＸRｎ＋ｄ）を取り込み、この白線のＸ座標（ＸLｎ１、ＸRｎ１）と前回白線のＸ座標とのＸ座標でのずれである蛇行量Ｒｎを算出し、記憶回路４０２にストアする。
ステップ１２０では操舵角センサ１７の検知した操舵角Ｑデータ（ｑi+1−ｑi）に基づき上述の数１式より操舵量ＳＱが求められ、操舵量データが記憶回路４０２に蓄積される。さらに、単調度Ｔのカウントが継続され、一定値Ｔｏが積算され、単調度Ｔ（＝Ｔ＋Ｔｏ）が求められる（ステップ１２１）。一定値Ｔｏの積算は、制御サイクルタイムであるところの１／１０秒ごとに繰返し実行される。
【００２９】
運転中、ステアリング操作を除く少なくとも１つの操作が実行されると（ステップ１２２のＹｅｓ）、その操作手段に対して予め定められている重み付け値ｎｉが記憶回路４０２から読出され、その重み付け値ｎｉが加算される（ステップ１２３）。そして、加算値ｎ（＝Σｎｉ）が運転中の全操作回数Ｎ（＝Ｎ＋ｎ）として積算される（ステップ１２４）。運転時間ｔ2がこの全操作回数Ｎで除算され、初期運転経過後の各操作間の平均値〔＝ｔ2／Ｎ〕が求められる。この時間経過の平均値に１秒当たりの単調度増加量（＝１０・Ｔｏ）が乗算され、これに読出される重み付け値の加算値ｎが乗算され、現時点の操作に基づく単調度解消量〔＝（ｔ2／Ｎ）・１０・Ｔｏ・ｎ〕が求められる（ステップ１２５）。この単調度解消量だけカウンタ１９の積算値が減じられ（ステップ１２６）、単調度Ｔ＝Ｔ−〔（ｔ2／Ｎ）・１０・Ｔｏ・ｎ〕が補正される。したがって、単調度Ｔは操作がなければ増大を続け、操作がなされる毎にその操作に応じた分だけ解消される。単調度Ｔが負の値に成った場合（ステップ１２６のＹｅｓ）、単調度Ｔは零に修正される（ステップ１２７）。こうして、覚醒度判定時間ｔ3が所定時間に達するまで（ステップ１２８）、単調度Ｔ、操舵量ＳＱ及び蛇行量Ｒｎの蓄積が繰り返される。
覚醒度判定時間ｔ3が所定時間を超えると（ステップ１２８のＹｅｓ）、その所定時間に記憶された各白線画像（ＹRｎ＝ａＸRｎ＋ｂ）、（ＹLｎ＝ｃＸLｎ＋ｄ）のＸ座標のずれである蛇行量Ｒｎの平均値Ｒｎ１が求められる（ステップ１２９）。
【００３０】
同じく所定時間に蓄えられた操舵角Ｑｎデータに基づき、最新の所定時間における各制御周期毎の各操舵角が加算され、操蛇量ＳＱ（＝ΣＱｎ）が記憶回路４０２にストアされる（ステップ１３０）。ステップ１３１に達すると、最新の蛇行量Ｒｓ、単調度Ｔ、操舵量ＳＱ、および、初期運転で得られた各基準値（蛇行量の平均Ｒｎｓ、単調度Ｔ、操舵量の加算値ＳＱｍ、全操作回数Ｎｏ）および初期運転の経過後に得られた全操作回数Ｎを用い、これらデータに基づきファジイ推論を実施し、覚醒度Ｘを求める。なお、この覚醒度Ｘのファジイ推論は特許登録第２８３０４７５号公報に開示されるものを利用でき、ここでは説明を略す。
【００３１】
覚醒度Ｘが求まると、それを表示装置８で最新の覚醒度として表示し、しかも、現在の覚醒度に応じた警報器５ａ〜５ｄが選択され、同選択された警報器５ａ〜５ｄが駆動される（ステップ１３２）。この表示や警報器の駆動に応じて、運転者は自身の運転状態を把握することができる。また、同乗者は運転者が居眠りしないように、運転者に話しかけたり、注意を与えたり、適切な処置をとることができる。この後、運転停止で無い限り、覚醒度判定時間ｔ3が強制的に６０秒にセットされ（ステップ１３４）、ステップ１１６−ａに戻り、運転停止ではシステム停止となる。
【００３２】
このように、図１の居眠り運転警報装置Ｓ１は、覚醒度Ｘに応じたレベルの覚醒作用を運転者に与えることにより、運転者の居眠りを未然に防ぐことが出来、安全性が向上する。特に、運転開始から現在までの運転者の継続的な覚醒状態の変化を単調度、操舵状態量、蛇行量に基づき判断するにあたり、車線変更時の蛇行に加え、走行車線内の障害物Ｇを避けるための比較的小さな蛇行を排除でき、居眠りと関連する蛇行のみを選択して覚醒度を演算するので、運転者の居眠りの程度をより的確に検出でき、この居眠りに応じて警報を発するので、走行安全性がより向上する。更に、ここでは、障害物Ｇまでの距離Ｌｎが所定値（道路長手方向の距離ｒｂ小さい距離）未満になった時点から所定の時間（障害物を迂回するに要する障害物回避時間Ｔβ）として設定するので、より精度よく居眠りによる蛇行を求め、これに基づき運転者の覚醒度である居眠りの程度をより的確に検出でき、走行安全性がより向上する。カメラによって捕らえた前方路面の白線位置のずれ量に応じた蛇行量を捕らえ、これらをファジィ推論の入力とすると共に、まだ居眠り運転の心配の無い初期運転時に、運転者毎の個人レベルの運転操作データを取り込み、それをファジィ推論の基準値として盛り込むようにしたので、運転者の居眠りを的確にしかも、常に把握出来、信頼性にすぐれたものとなる。尚、本実施例では車線変更及び障害物の回避の処理を初期設定終了後に実施する内容となっているが、これら車線変更及び障害物の回避の処理は特にこれに限定されるものではなく、初期設定中においても実行するようにしても良く、この場合、基準値の算出精度が向上する。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように、請求項１の発明では、自車走行車線内に物体の存在が検出された場合には、蛇行検出手段により演算された蛇行量を無効にするため、運転開始から現在までの運転者の継続的な覚醒状態の変化を単調度、操舵状態量、蛇行量に基づき判断するにあたり、障害となる物体を避けるための蛇行を排除し居眠りと関連する蛇行量のみを用いて演算するので、運転者の覚醒度である居眠りの程度をより的確に検出でき、この居眠りに応じて警報を発することができ、走行安全性がより向上する。
【００３４】
請求項２の発明では、物体を避けるための蛇行運転域を、物体までの距離が所定値未満になった時点から所定の時間域として設定するので、より精度よく居眠りによる蛇行を求め、これに基づき運転者の覚醒度である居眠りの程度をより的確に検出でき、走行安全性がより向上する。
請求項３の発明の場合、車線変更と比べて比較的小さな蛇行をも確実に排除し、精度良い居眠り判定制御を行なえ、走行安全性がより向上する。
請求項４の発明の場合、運転者の覚醒度である居眠りの程度をより的確に検出でき、この居眠りに応じて警報を発することができ、走行安全性がより向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態例としての居眠り運転警報装置の概略平面図である。
【図２】図１の居眠り運転警報装置の機能説明のためのブロック図である。
【図３】図１の居眠り運転警報装置が処理する検査画像の正面図である。
【図４】図１の居眠り運転警報装置を装備する車両の車線変更説明図である。
【図５】図１の居眠り運転警報装置を装備する車両の走行説明図で、（ａ）は障害物迂回走行時、（ｂ）は車線変更時、（ｃ）は障害物車両と自車両との位置関係の拡大説明図である。
【図６】図１の居眠り運転警報装置が行う制御処理の上部のフローチャートである。
【図７】図１の居眠り運転警報装置が行う制御処理の中部のフローチャートである。
【図８】図１の居眠り運転警報装置が行う制御処理の下部のフローチャートである。
【符号の説明】
４ コントロールユニット
Ａ 走行操作状態検出手段
Ｂ ステアリング操作検出手段
Ｃ 蛇行検出手段
Ｄ 覚醒度推定手段
Ｆ 警報手段
Ｇ 障害物
Ｊ 物体検出手段
Ｍ 操作装置
Ｒｎ 蛇行量
ＳＱ 操舵量
Ｔ 単調度
Ｗ 車両
Claims (4)
- 車両走行中のステアリング操作を除く各種操作装置の操作状態を基に単調度を演算する走行操作状態検出手段と、
車両の蛇行量を演算する蛇行検出手段と、
ステアリングの一定時間内の操舵状態量を演算するステアリング操作検出手段と、
前記走行操作状態検出手段、蛇行検出手段及びステアリング操作検出手段により演算された単調度、蛇行量及び操舵状態量に基づき運転者の覚醒度を推定する覚醒度推定手段と、
前記車両の前方の自車走行車線内に存在する物体を検出する物体検出手段と、
前記覚醒度推定手段により推定された覚醒度に応じて運転者に警報を発する警報手段とを備え、
前記覚醒度推定手段は、前記物体検出手段により物体の存在が検出された場合には、前記蛇行検出手段により演算された蛇行量を無効にすることを特徴とする居眠り運転警報装置。 - 前記物体検出手段は、自車と検出した物体との距離計測を可能とし、
前記覚醒度推定手段は、自車と検出した物体との距離が所定値未満になった時点から所定時間が経過するまでの間は前記蛇行検出手段により演算された蛇行量を無効にすることを特徴とする請求項１記載の居眠り運転警報装置。 - 前記物体検出手段は、検出した物体の速度計測を可能とし、
前記覚醒度推定手段は、検出した物体の速度が追い越しの必要な所定の速度を下回った時点から所定時間が経過するまでの間は前記蛇行検出手段により演算された蛇行量を無効にすることを特徴とする請求項１または２記載の居眠り運転警報装置。 - 前記覚醒度推定手段は、前記蛇行検出手段により演算された蛇行量、前記ステアリング操作検出手段により演算された操舵状態量および前記走行操作状態検出手段により演算された単調度をファジイ推論の入力として運転者の覚醒度を推定することを特徴とする請求項１、２または３記載の居眠り運転警報装置。
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