JP3992314B2

JP3992314B2 - 居眠り運転検知装置

Info

Publication number: JP3992314B2
Application number: JP33320096A
Authority: JP
Inventors: 伸雄大門
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 1996-12-13
Filing date: 1996-12-13
Publication date: 2007-10-17
Anticipated expiration: 2016-12-13
Also published as: JPH10166892A

Description

【発明の属する技術分野】
本発明は居眠り運転検知装置に関し、特に車両における運転者の居眠り運転を判定する居眠り運転検知装置に関するものである。
【０００１】
【従来の技術】
近年、運転者の安全意識が高まり、事故を未然に防止するための安全装置の開発が進められており、居眠り運転は一度事故が起こるとその損害が大きくなることから、特に事故を未然に防ぐ対策が望まれている。
【０００２】
従来より知られている居眠り運転検知装置としては、心拍数、皮膚電位の変化を検出する方式（１）や、ステアリングホイールの操舵パターンの特徴を検出する方式（２）等が挙げられる。
【０００３】
上記の方式（１）としては例えば特開平１−２５０２２１号公報に示された居眠り運転検知装置（居眠り検出装置）があり、この居眠り検出装置では、居眠り運転時には覚醒時に比べて心拍数や皮膚電位が低下することを利用して運転者が居眠り運転状態であるか否かを判定している。このときの判定基準となる閾値は心拍数や皮膚電位や閉眼時間である。
【０００４】
また、方式（２）としては例えば特開昭５２−２５３３６号公報に示された居眠り運転検知装置（居眠り運転防止装置）がある。この居眠り運転防止装置では、覚醒度が低い状態になると、運転者のステアリングホイール操作が減少して雑になり、微小な修正操舵が行われなくなる傾向があることを利用している。つまり、所定の検出角度に対するステアリングホイール回転角（操舵角）の逸脱頻度を検出し、これを正常時に期待される頻度と比較することで正常運転か居眠り運転かを判定しているものである。この頻度が居眠り運転の判定基準となる閾値である。
【０００５】
このようにいずれの従来例においても、覚醒時と居眠り運転時の検出信号を比較し、所定の閾値により居眠り運転の判定を行っている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の居眠り運転検知装置では以下のような問題がある。
【０００７】
居眠り検知装置の判定精度（又は感度）を上げようとすると、上記の判定基準の閾値は覚醒時の居眠り検出信号の値に近くなる。すると、ちょっとした弾みで閾値を越えた時に居眠り運転状態であると判定してしまう。これは誤報である。
【０００８】
これを図１５（１）に示した瞬きを検出して居眠り運転判定を行う例について説明する。
【０００９】
この図は、所定時間（例えば１分）内の運転者の閉眼時間の総和の変化を示しており、通常、覚醒状態における閉眼時間は居眠り状態における閉眼時間に比べて短い。しかし、時には覚醒状態でも一時的に閉眼時間が長くなる場合がある（部分▲１▼）。よって、この例のように居眠りの判定基準としての閾値を低く設定すると、この覚醒状態▲１▼においても閾値を越えてしまい、誤報が発生してしまう。
【００１０】
逆に、同図（１）のような覚醒状態▲１▼における誤報を避けて感度を落とすためには、同図（２）に示すように閾値を覚醒状態の時の検出信号の値から遠ざける必要がある。すると今度は、確かに状態▲１▼において誤報がなくなるが、状態▲２▼において居眠り運転になってもなかなか閾値を越えることができず居眠り運転の検出漏れが生じてしまう。
【００１１】
このように、誤報と感度の問題はトレードオフの関係にあり、両者を同時に満足させることは困難であった。
【００１２】
従って本発明は、上記の問題点に鑑み、感度を低下させることなく誤報を減少させた居眠り運転検知装置を実現することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明に係る居眠り運転検知装置は、図１に原理的に示すように、運転者の覚醒度を示す生理情報を検出する覚醒度生理情報検出手段１と、車両の走行時間を計測する走行時間測定手段３と、該覚醒度生理情報に対応した覚醒度の判定基準となる閾値を該走行時間測定手段３から得られる走行時間に従って変化させ、該閾値と該検出された覚醒度生理情報とを比較して該覚醒度生理情報が該閾値を越えているとき居眠り運転であると判定する判定手段２と、を備えていることを前提としている。
【００１４】
すなわち、本発明においてはまず、覚醒度生理情報検出手段１によって検出される脳波、心拍、皮膚電位、又は閉眼時間などの覚醒度生理情報の時間的な変化に着目している。覚醒状態では例えば閉眼時間は短く、居眠り運転では長くなる。しかしながら、覚醒状態でも時々閉眼時間が長くなる状況も存在し得る。
【００１５】
本発明者が居眠り運転の起きやすい状況を調べたところ、図２に示すように、運転開始直後（走行時間≒０）にすぐ居眠り運転に陥ることはまずなく、運転時間の経過に伴って居眠り運転に陥る率が高くなることが判った。
【００１６】
そこで、居眠り運転を判定する際の基準となる覚醒度生理情報の閾値を、例えば閉眼時間について図３で示すように、居眠り運転の可能性が低い走行開始直後は高く設定し、連続走行時間の経過に伴って次第に下げることが必要であることに着目した。
【００１７】
この場合の閾値は次式で表すことができる。
閾値ｓ（ｔ）＝Ｓ−ｆ（ｔ）・・・式（１）
なお、Ｓは閾値の初期値、ｔは経過走行時間を示す。
【００１８】
従って、覚醒度生理情報検出手段１から覚醒度生理情報を受けた居眠り運転判定手段２は、その覚醒度生理情報に対応した覚醒度の判定基準となる閾値ｓ（ｔ）を、走行時間測定手段３から得られる走行時間ｔに従って変化させる。
【００１９】
覚醒度生理情報が閉眼時間である場合の閾値ｓ（ｔ）の時間的な変化は、図３に示す如く、状態▲１▼においては覚醒時であるにも関わらず閉眼時間が長くなっているが、これは閾値ｓ（ｔ）を越えていないので居眠り運転であるとは判定されないが、走行時間が長くなるにつれて閾値ｓ（ｔ）は下がって行くので、同じような閉眼時間であっても状態▲２▼の場合は閾値ｓ（ｔ）を越えているので居眠り運転であると判定される。
【００２０】
また本発明に係る居眠り運転検知装置においては、図４に示す如く、図１に示した覚醒度生理情報検出手段１の代わりにステアリングホイールの回転角（操舵角）検出手段４を用いることができる。この場合、居眠り運転判定手段２が、該覚醒度生理情報の代わりに該回転角の変化頻度を用い、該変化頻度が該変化頻度に対応した覚醒度の判定基準となる閾値を下回ったとき居眠り運転であると判定すればよい。
【００２１】
すなわち、回転角検出手段４による回転角検出信号からステアリング操作の正確度を表す操作頻度（回転角変化頻度）を算出し、その時間的変化に着目すると、覚醒状態では操作頻度は多く、居眠り運転では該操作頻度が減少することになる。
【００２２】
このため、図５に示すように操作頻度に対する閾値ｓ（ｔ）は走行時間の経過と共に高く設定し、図３に示した覚醒度生理情報とは閾値ｓ（ｔ）との大小関係が丁度逆になっている。
【００２３】
従って、居眠り運転を判定する際の基準となる操作頻度の閾値ｓ（ｔ）を居眠り運転の可能性が低い走行開始直後は低く設定しているので、図示の状態▲１▼は覚醒時にも関わらず瞬間的に操作頻度が減少しても閾値ｓ（ｔ）を下回ることがないため居眠り運転と判定されないが、状態▲２▼においては同じような操作頻度であっても閾値ｓ（ｔ）が高くなっているため閾値ｓ（ｔ）を下回ることとなり、居眠り運転状態として判定されることとなる。
【００２４】
また本発明に係る居眠り運転検知装置においては、図６に示すように図４に示したステアリングホイールの回転角検出手段４の代わりにヨー方向角速度検出手段５を用いてもよい。この場合、居眠り運転判定手段２は、該回転角の代わりに該ヨー方向角速度の変化頻度を用い、該変化頻度が該変化頻度に対応した覚醒度の判定基準となる閾値を下回ったとき居眠り運転であると判定すればよい。
【００２５】
すなわち、角速度検出手段５による角速度検出信号から、居眠り運転判定手段２には車両の安定度を表すヨー方向角速度変化頻度を算出し、この時間的変化に着目すると、覚醒状態では該変化頻度が多く正確に道路形状の変化に対応して走行していることが予想できるが、居眠り運転状態では該変化頻度が減少するため、危険な走行をしていることが予想できる。
【００２６】
従って、図５に示した操作頻度の場合と同様に角速度変化頻度の場合も走行時間と共に閾値ｓ（ｔ）が上昇するように設定されており、状態▲１▼のように角速度変化頻度が低くなっても閾値ｓ（ｔ）を下回ることがなければ居眠り運転状態とは判定されず、状態▲２▼のように同じような角速度変化頻度であっても閾値ｓ（ｔ）を下回ることとなれば居眠り運転状態であると判定されることになる。
【００２７】
上記の前提において、更に本発明に係る居眠り運転検知装置においては、図７に示すように覚醒度生理情報検出手段１（又は点線で示すようにステアリングホイール回転角検出手段４或いはヨー方向角速度検出手段５）と居眠り運転判定手段２と走行時間測定手段３との組み合わせに加えて運転操作検出手段６を設けている。
【００２８】
この運転操作検出手段６によって運転操作が検出されたということは、運転者が起きているということ、すなわち単調な連続走行が一時的に中断したことを意味する。
【００２９】
そこで、連続走行時間の経過に伴って図３又は図５のように次第に変化させて来た閾値ｓ（ｔ）の変化を所定の時間が経過するまで中止するか又は変化の度合いを小さくすることが好ましい。
【００３０】
すなわち、図８に示すように、曲線Ａは図３に示した例と同様に閾値ｓ（ｔ）の変化を途中で変えなかった場合に対応しているが、曲線Ｂでは、各運転操作時点▲１▼から一定の期間Ｔだけ閾値ｓ（ｔ）の変化が停止又は緩やかになるようにしている。
【００３１】
この場合、閾値ｓ（ｔ）の変化を停止させる場合は次式で表すことができる。

【００３２】
ここで、Ｓは閾値ｓ（ｔ）の初期値、ｔは経過時間、ｎは運転操作の回数（ｎ＝０，１，２，３・・・），ｔ^*は運転操作が行われた時の時間で不定期，Ｔは所定時間（例えば３分）、ｆ（ｔ）は時間ｔの関数をそれぞれ示している。
【００３３】
また、変化の度合いを少なくするための式は次のようにして表される。

なお、ｇ（ｔ）はｆ（ｔ）に対し変化の度合いが少ない関数を示している。
【００３４】
また本発明においては、運転操作検出手段６によって運転操作が検出された時に、図９の曲線Ｂに示す如く、閾値ｓ（ｔ）を所定の値（定数）Ｋだけ元に戻すようにしても良い。
【００３５】
これを式で表すと次のようになる。
閾値ｓ（ｔ）＝Ｓ＋ｆ（ｔ）−ｎＫ・・・式（４）
【００３６】
更に本発明においては、上記の居眠り運転判定手段２において閾値ｓ（ｔ）の変化に制限を設けることができる。
【００３７】
すなわち、図９に示す本発明において、運転操作の検出が頻繁に起こった場合、閾値ｓ（ｔ）が無制限に変化すると運転開始時の閾値ｓ（ｔ）を越えてしまうことになる。
【００３８】
そこで閾値ｓ（ｔ）の変化に制限を設け、図１０に示したように閾値ｓ（ｔ）変化の制限Ｃ以上に変化しないようにすることができる。
【００３９】
この場合の閾値ｓ（ｔ）は次式によって示すことができる。
閾値ｓ（ｔ）＝Ｓ＋ｆ（ｔ）−ｎＫ・・・式（５）
但し、ｓ（ｔ）≧Ｓである。
【００４０】
更に本発明においては、上記の走行時間測定手段３の代わりに車両の走行距離を計測する走行距離測定手段を用い、連続走行距離の経過に応じて上記の各手段のように閾値を変化させるようにしてもよい。
【００４１】
【発明の実施の形態】
図１１は図４及び図７に示した本発明に係る居眠り運転検知装置に用いるステアリングホイール回転角検出手段としての回転角（操舵角）センサの実施例を示したもので、同図（１）はロータリーエンコーダ式の回転角センサを示しており、ステアリングホイール１１のステアリングシャフト１２の一部にスリット入りの円板１３を設け、この円板１３を挟むようにしてエンコーダ１４が設けられており、このエンコーダ１４から接続線１５を介して上記の居眠り運転判定手段２に回転角検出信号を与えるようにしている。なお、このようなロータリーエンコーダ式の回転角センサは例えば特開平５−５５２６９号公報に示されている。
【００４２】
そして、動作においては、運転者がステアリングホイール１１を操舵することによりステアリングシャフト１２が円板１３と一緒に回転するが、このときエンコーダ１４がその回転角を電気信号に変換して接続線１５に出力するようにしている。
【００４３】
同図（２）はポテンショメータ式の回転角センサを示したもので、ステアリングシャフト１２の一部にギア１６を設け、このギア１６と係合するようにギア１７を設け、ステアリングシャフト１２の回転がギア１６及び１７を介して伝えられるとき、その回転をポテンショメータ１８により電気信号に変換して接続線１９から出力し、居眠り運転判定手段２に与えるようにしている。
【００４４】
図１２は図１、図４、及び図６に示した本発明に係る居眠り検知装置における居眠り運転判定手段２で実行される演算処理フローの実施例を示したもので、このフローを参照して本発明の実施例の動作を説明する。
【００４５】
まず、判定手段２は内蔵するタイマー（図示せず）をリセット，スタートし（ステップＳ１）、検出手段１（又は４，５）で検出された検出信号を取り込む（ステップＳ２）。
【００４６】
この場合の検出信号は、脳波、心拍、皮膚電位、閉眼時間などの覚醒度生理情報である。或いは、回転角検出手段４で検出されたステアリングホイールの回転角、更には角速度検出手段５で検出された車両のヨー方向角速度である。
【００４７】
この後、上記の覚醒度生理情報や回転角などから居眠り運転判定用のデータＸを算出する（ステップＳ３）。
【００４８】
すなわち、覚醒度生理情報が閉眼時間の場合であるならば単位時間当たりの閉眼時間、回転角又はヨー方向角速度であるならば操作頻度としての回転角変化頻度又は角速度変化頻度などの値を算出すれば良い。
【００４９】
この後、連続運転時間の経過に伴って次第に変化する閾値ｓ（ｔ）を算出する（ステップＳ４）。この場合の閾値ｓ（ｔ）は上記の式（１）で与えられるものである。
【００５０】
そして、このようにして算出されたデータＸと閾値ｓ（ｔ）とを比較し、Ｘがｓ（ｔ）を越えたことが判った時（Ｘが閉眼時間であれば、Ｘ＞ｓ（ｔ），操作頻度であれば、Ｘ＜ｓ（ｔ））には居眠り運転状態であると判定し（ステップＳ６）、そうでない時は覚醒中であると判定する（ステップＳ７）。
【００５１】
図１３は図７に示した運転操作検出手段６の実施例を示したもので、同図（１）及び（２）は制動装置の例を示しており、図中、２０はブレーキペダルを示し、２１はブレーキペダル２０が踏み込まれると同図（２）に示すように切り替わるプッシュ型スイッチを示している。
【００５２】
なお、このプッシュ型スイッチ２１は車両によって形式はいろいろあるがブレーキランプを点灯させるために殆どの車両が備えている一般的なものである。
【００５３】
また、同図（３）は方向指示装置の例を示しており、図中３０はコンビネーションスイッチを示し、これはステアリングホイールの下側にあるスイッチでウインカーレバー３１を操作することによって内部で右折または左折或いは直進と切り替えることができる。これも通常の車両に装備されているものである。
【００５４】
図１４は図１３に示した運転操作検出手段を用いた図７の実施例における居眠り運転判定手段２によって実行される演算処理フローを示しており、このフローチャートを参照して図７の実施例の動作を説明する。
【００５５】
まず、判定手段２は内蔵するタイマーをリセット，スタートし（ステップＳ１１）、カウンタｎを“０”に初期設定する（ステップＳ１２）。このカウンタｎは上記の式（２）〜（４）において運転操作の回数を数えるものである。
【００５６】
そして、図１２におけるステップＳ２と同様に検出手段１（又は４，５）からの検出信号を取り込む（ステップＳ１３）。
【００５７】
そして、運転操作検出手段６としての例えばプッシュスイッチ２１から運転操作信号が有るか否かを判定する（ステップＳ１４）。
【００５８】
この結果、例えばブレーキペダル２０が踏み込まれて図１３（２）に示したようにスイッチ２１が切り替わると、運転操作に変化があったものと判定してカウンタｎを“１”だけインクリメントする（ステップＳ１５）。
【００５９】
ステップＳ１４において運転操作の変化が検出されなかった時にはステップＳ１５をスキップする。
【００６０】
この後、図１２に示したステップＳ３〜ステップＳ７と同様にして居眠り判定用データＸを算出し（ステップＳ１６）、閾値ｓ（ｔ）を算出し（ステップＳ１７）、データＸと閾値ｓ（ｔ）とを比較し（ステップＳ１８）、Ｘがｓ（ｔ）を越えた時には居眠り運転と判定し（ステップＳ１９）、そうでない時には覚醒中と判定する（ステップＳ２０）。
【００６１】
なお、図１２及び図１４のフローチャートは、居眠り警報を行うための手動スイッチ又はキースイッチを投入した時点、車速が所定値以上になった時点等で開始される。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る居眠り運転検知装置によれば、覚醒度生理情報、ステアリングホイールの回転角、或いはヨー方向角速度に対する覚醒度の判定基準となる閾値を走行時間に従って変化させ、この閾値と覚醒度生理情報、回転角の変化頻度、又は角速度の変化頻度との関係で居眠り運転か否かを判定するように構成したので、居眠り運転の検知感度を低下させることなく誤報を減少させることが可能となり、もって居眠り運転の検知漏れを無くすことが可能となる。
【００６３】
また、車両の運転操作の変化があったときには上記の閾値の変化を鈍らせるように構成することにより、より正確な居眠り運転を検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る居眠り運転検知装置の原理ブロック図（その１）である。
【図２】走行時間に対する居眠り運転の発生率を示したグラフ図である。
【図３】本発明に係る居眠り運転検知装置に用いる覚醒度生理情報としての閉眼時間を走行時間との関係で示したグラフ図である。
【図４】本発明に係る居眠り運転検知装置の原理ブロック図（その２）である。
【図５】本発明に係る居眠り運転検知装置で用いられる操作頻度（ステアリングホイールの回転角変化頻度又はヨー方向角速度変化頻度）の走行時間に対する変化を示したグラフ図である。
【図６】本発明に係る居眠り運転検知装置の原理ブロック図（その３）である。
【図７】本発明に係る居眠り運転検知装置の原理ブロック図（その４）である。
【図８】図７に示した本発明に係る居眠り運転検知装置の作用原理図（その１）である。
【図９】図７に示した本発明に係る居眠り運転検知装置の作用原理図（その２）である。
【図１０】図７に示した本発明に係る居眠り運転検知装置の作用原理図（その３）を示したグラフ図である。
【図１１】本発明に係る居眠り運転検知装置に用いられるステアリング回転角検出手段としての回転角センサの実施例を示した概略斜視図である。
【図１２】図１、図４、及び図６に示した本発明に係る居眠り運転検知装置における居眠り運転判定手段で実行される演算処理フロー図である。
【図１３】図７に示した本発明に係る居眠り運転検知装置に用いられる運転操作検出手段の実施例を示した図である。
【図１４】図７に示した本発明に係る居眠り運転検知装置に用いられる居眠り運転判定手段の演算処理フロー図である。
【図１５】従来例を説明するためのグラフ図である。
【符号の説明】
１覚醒度生理情報検出手段
２居眠り運転判定手段
３走行時間測定手段
４ステアリングホイール回転角検出手段
５ヨー方向角速度検出手段
６運転操作検出手段
図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims

運転者の覚醒度を示す生理情報を検出する覚醒度生理情報検出手段と、車両の走行時間を計測する時間測定手段と、該覚醒度生理情報に対応した覚醒度の判定基準となる閾値を該時間測定手段から得られる走行時間に従って変化させ、該閾値と該検出された覚醒度生理情報とを比較して該覚醒度生理情報が該閾値を越えているとき居眠り運転であると判定する判定手段と、車両の運転操作の変化を検出する運転操作検出手段とを備え、該判定手段が、該運転操作検出手段から連続運転中に該運転操作の変化があったことを知らされたとき、該閾値の変化を所定時間だけ停止又は低下させることを特徴とした居眠り運転検知装置。
運転者の覚醒度を示す生理情報を検出する覚醒度生理情報検出手段と、車両の走行時間を計測する時間測定手段と、該覚醒度生理情報に対応した覚醒度の判定基準となる閾値を該時間測定手段から得られる走行時間に従って変化させ、該閾値と該検出された覚醒度生理情報とを比較して該覚醒度生理情報が該閾値を越えているとき居眠り運転であると判定する判定手段と、車両の運転操作の変化を検出する運転操作検出手段とを備え、該判定手段が、該運転操作検出手段から連続運転中に該運転操作の変化があったことを知らされたとき、該閾値を所定値だけ元に戻すことを特徴とした居眠り運転検知装置。
請求項１又は２において、該覚醒度生理情報が、脳波、心拍、皮膚電位、及び閉眼時間の内のいずれかであることを特徴とした居眠り運転検知装置。
請求項１又は２において、該覚醒度生理情報検出手段の代わりにステアリングホイールの回転角検出手段を用い、該判定手段が、該覚醒度生理情報の代わりに該回転角の変化頻度を用い、該変化頻度が該変化頻度に対応した覚醒度の判定基準となる閾値を下回ったとき居眠り運転であると判定することを特徴とした居眠り運転検知装置。
請求項４において、該回転角検出手段の代わりに車両のヨー方向角速度検出手段を用い、該判定手段が、該回転角の代わりに該ヨー方向角速度の変化頻度を用い、該変化頻度が該変化頻度に対応した覚醒度の判定基準となる閾値を下回ったとき居眠り運転であると判定することを特徴とした居眠り運転検知装置。
請求項１又は２において、該判定手段が、該閾値の変化に制限を設けたことを特徴とする居眠り運転検知装置。
請求項１又は２において、該時間測定手段の代わりに車両の走行距離を計測する走行距離測定手段を用い、該走行距離の経過に応じてに閾値を変化させることを特徴とした居眠り運転検知装置。