JP4416029B2 - 覚醒状態推定装置 - Google Patents

Description

本発明は、覚醒状態推定装置に関し、より特定的には、自動車等の移動体の運転者の覚醒状態を推定する覚醒状態推定装置に関する。

従来から運転者の居眠り運転を防止するために、運転者の覚醒状態を推定するための様々な覚醒状態推定装置が考案されてきた（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の覚醒状態推定装置（以下、従来の覚醒状態推定装置という）は、車両の操舵角を示す操舵角信号を周波数分析することによって得られる操舵周波数に基づいて運転者の覚醒状態を推定する覚醒状態推定装置である。そして、従来の覚醒状態推定装置は、車両が走行中の走行路の種別に応じて異なる推定処理をする。

より具体的には、従来の覚醒状態推定装置は、車両の走行路が直線路であると判断したとき、操舵周波数のスペクトルのピーク値と当該ピーク値が発生するピーク周波数の大きさとに基づいて運転者の覚醒状態を判断する。この理由は、直線路を走行しているときは、操舵スペクトルのピーク値と当該ピーク値が生じる周波数（ピーク周波数）とが覚醒状態に応じて大きな変化をするためである。

一方、従来の覚醒状態推定装置は、車両の走行路が曲線路であると判断したとき、操舵スペクトルにおける所定の周波数帯域のスペクトルの積分値に基づいて運転者の覚醒状態を判断する。この理由について、以下に説明する。車両が曲線路を走行しているときは、操舵スペクトルのピーク周波数が曲線路の曲率の影響を受けて変化するため、直線路の走行時と同様にピーク周波数に基づいて覚醒状態を推定すると、正確な覚醒状態を推定することができない。そして、曲線路の走行時には、所定の周波数帯域のスペクトルの積分値が、曲率の影響を受けずに覚醒状態の影響を受けて大きく変化する。このため、所定の周波数帯域のスペクトルの積分値に基づいて覚醒状態を推定するとより正確に覚醒状態を推定できる。以上が、従来の覚醒状態推定装置が、曲線路において操舵スペクトルの内の所定の周波数帯域のスペクトルの積分値に基づいて運転者の覚醒状態を判断する理由である。

そして、従来の覚醒状態推定装置は運転者の覚醒状態を推定した後、覚醒状態の瞬間的な変化を吸収するために、推定した覚醒状態を示す数値の所定の期間の移動平均を求める。

また、特許文献１に記載の覚醒状態推定装置と異なる技術として、特許文献２に記載の運転状態検出装置が挙げられる。以下に、特許文献２に記載の技術を説明する。運転者は、一般的に理想の軌道上を車両が走行するように操舵をする。しかし、運転者は、ほぼ理想の軌道上を走行するように車両を操舵できても、常に理想の軌道上を走行するように車両を操舵することはできない。このため、運転者は、常に車両が理想の軌道上を走行するように車両の走行方向を修正しながら車両を走行させている。このように、運転者が、常に理想の軌道上を走行するように車両の走行方向を修正するための操舵を修正操舵という。特許文献２に記載の技術は、ナビゲーションデータ及び車速データに基づいて、理想の走行軌道に起因する横Ｇの時間変化を推定する。そして、横Ｇセンサを用いて測定した実際の横Ｇの時間変化から推定した横Ｇの時間変化を除去して、上述した修正操舵にのみ起因する横Ｇの時間変化を抽出する。そして、抽出した修正操舵にのみ起因する横Ｇの時間変化と予め定めた基準値とを比較することにより、運転者の居眠り状態を検出する。また、特許文献２に記載の技術では横Ｇの代わりに操舵角に基づいて運転者の居眠り状態を検出してもよい。
特開平９−２７７８４８号公報 特開平１１−３４２７６４号公報

しかしながら、上記従来技術では、以下のような問題点がある。一般的に、上述した修正操舵の傾向は、運転者によって異なる。より具体的には、車両が曲線路を走行しているときにおいて、優れた運転技術を有する運転者の修正操舵の変動は小さいのに対して、未熟な運転技術を有する運転者の修正操舵の変動はより大きくなる。これは、運転者の運転技術に優劣があるときの覚醒状態の推定結果は、曲線路を走行することの影響をより多く受けてしまうことを示す。そして、運転者の運転技術に優劣があることは、当然のことである。つまり、上記従来技術の内、特許文献１に記載の技術では、曲線路を走行することが覚醒状態の推定結果に与える影響を十分に抑制することができない。また、同一の運転者車両を運転するときでも、走行する曲線路の種類に応じて修正操舵の変動の傾向は、一般的に異なる。このため、修正操舵にのみ起因する横Ｇ、又は、修正操舵にのみ起因する操舵角、すなわち、上述した修正操舵角を用いて運転者の居眠り状態を検出する特許文献２に記載の技術でも、曲線路を走行することが覚醒状態の推定結果に与える影響を十分に抑制することができない。

それ故に、本発明は、曲線路を走行することが覚醒状態の推定結果に及ぼす影響を十分に抑制することができる覚醒状態推定装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、以下に示すような特徴を有する。

第１の発明は、車両の操舵角に基づいて、当該車両の運転者が覚醒状態か非覚醒状態かを推定する覚醒状態推定装置であって、少なくとも操舵角を含み、運行中の車両の位置する走行路の種別に応じて変化する走行情報を、当該車両から取得する走行情報取得手段と、走行情報を変数としてそれぞれ関連付けられた複数の補正値を予め記憶する記憶手段と、走行情報取得手段が取得した走行情報に基づいて、当該走行情報に対応する補正値を設定する補正値設定手段と、走行情報取得手段が取得した操舵角と、当該操舵角に基づいた車両の理想の走行軌道に沿って走行するための理想操舵角との差を修正操舵角として算出する修正操舵角算出手段と、補正値設定手段が設定している補正値を用いて、修正操舵角算出手段が算出した修正操舵角を補正する修正操舵角補正手段と、修正操舵角補正手段が補正した修正操舵角に基づいて、運転者が覚醒状態か非覚醒状態かを推定する覚醒状態推定手段とを備え、走行情報取得手段は、取得した操舵角に基づいた車両の理想の走行軌道に沿って走行するための理想操舵角を時間微分して理想操舵角速度を算出する理想操舵角速度算出手段をさらに含み、走行情報取得手段は、理想操舵角速度及び車両の走行速度の少なくとも一方を走行情報としてさらに取得し、記憶手段は、走行情報との内の１つを設定し、記憶手段は、走行情報の少なくともいずれか１つに対応し、当該走行情報の変数の大きさ毎に分割された複数の範囲に走行路の種別を割り当て、当該複数の範囲と補正値とをそれぞれ対応付けることにより、走行情報と複数の補正値とをそれぞれ関連付ける補正値マップとして複数の補正値を記憶しており、補正値設定手段は、走行情報取得手段によって取得された走行情報の値が含まれる複数の範囲の内の１つの範囲を選択し、当該範囲に関連付けられた補正値を設定する。

第２の発明は、第１の発明において、記憶手段は、運行中の車両が１つの種別の走行路に位置するときの修正操舵角の標準偏差を全ての種別の走行路についてそれぞれ予め算出され、算出された値をそれぞれ補正値として走行情報にそれぞれ関連付けて記憶し、修正操舵角補正手段は、補正値設定手段が補正値として設定している修正操舵角の標準偏差で修正操舵角取得手段が算出した修正操舵角を除算して正規化をする補正をし、覚醒状態推定手段は、正規化後の修正操舵角と、車両がいずれか１つの種別の走行路に位置するときの修正操舵角に基づいて予め定められた１つの閾値とに基づき、運転者が覚醒状態か非覚醒状態かを推定する。

第３の発明は、第２の発明において、覚醒状態推定手段は、現時点から過去までの予め定められた期間において、修正操舵角補正手段による補正後の修正操舵角を記憶し、記憶した補正後の修正操舵角の履歴の内、現時点から予め定められた第１の窓長さの期間まで遡った全ての補正後の修正操舵角の標準偏差を算出し、当該標準偏差値が閾値以上となったとき運転者が非覚醒状態であると推定する。

第４の発明は、第１から第３のいずれか１つの発明において、覚醒状態推定装置は、予め定められた補正値算出期間において、走行情報取得手段によって取得される走行情報に含まれる操舵角、理想操舵角速度及び走行速度の取得時刻と、当該操舵角に基づいて算出された修正操舵角の算出時刻とを互いに一致させ、一致処理後の操舵角、理想操舵角速度及び走行速度の３つの変数の内、複数の範囲を定義する変数と一致処理後の修正操舵角とをそれぞれ互いに対応させる同期処理手段と、同期処理手段によって範囲の１つに含まれる大きさの変数とそれぞれ一致させられた修正操舵角の標準偏差を全ての範囲について算出した複数の値をそれぞれ複数の補正値とし、当該複数の補正値と全ての範囲とをそれぞれ対応付けることにより、走行情報と複数の補正値とをそれぞれ関連づけて記憶手段に記憶させる補正値算出手段とを、さらに備える。

第５の発明は、第１から第４のいずれか１つの発明において、記憶手段は、操舵角、理想操舵角速度及び走行速度の３つの変数の大きさ毎に分割された複数の範囲に走行路の種別を割り当て、当該複数の範囲と補正値とをそれぞれ対応付けることにより、走行情報と複数の補正値とをそれぞれ関連付ける３次元の補正値マップを複数の補正値として記憶する。

第６の発明は、第１から第５のいずれか１つの発明において、修正操舵角算出手段は、現時点から過去までの予め定められた期間において、走行情報取得手段が取得した操舵角を記憶し、記憶した操舵角の履歴の内、現時点から予め定められた第２の窓長さの期間まで遡った全ての操舵角の平均値を理想操舵角として算出し、修正操舵角算出手段は、走行情報取得手段が取得した操舵角の変動幅が大きくなるのに従って、第２の窓長さを短く設定し、当該操舵角の変動幅が小さくなるのに従って、第２の窓長さを長く設定する。

第７の発明は、第１から第６のいずれか１つの発明において、覚醒度推定装置は、運転者を特定する運転者特定手段をさらに備え、記憶手段には、運転者毎に対応する複数の補正値マップがそれぞれ記憶されており、補正値設定手段は、運転者特定手段によって特定された運転者に対応する補正値マップによって走行情報取得手段が取得した走行情報と関連付けられている複数の補正値の内の１つを設定する。

第８の発明は、第４から第７のいずれか１つの発明において、覚醒状態推定装置は、車両のイグニッションスイッチがＯＮにされてから予め定められた期間が経過するまでを補正値算出期間とする。

本発明によれば、運行中の車両の位置する走行路に応じて変化する走行情報に基づいて、当該走行路毎の修正操舵角を補正し、補正後の修正操舵角に基づいて運転者の覚醒状態を推定することにより、車両が曲線路を走行することが覚醒状態の推定結果に及ぼす影響を十分に抑制することができる覚醒状態推定装置を提供することができる。

（第１の実施形態）
本発明では、運転者の操舵によって変化するハンドルの舵角（回転角度）を３つの種類に分けて考える。１つ目の舵角は、ハンドルの回転角度である絶対操舵角である。２つ目の舵角は、上述した修正操舵によって変化する舵角を示す修正操舵角である。３つ目は、前述の絶対操舵角と前述の修正操舵角との差である理想操舵角である。

そして、本実施形態に係る覚醒状態推定装置は、３つの種類の舵角の内の修正操舵角に基づいて運転者の覚醒状態を推定する。図１は、ハンドルの回転角度、すなわち、前述の絶対操舵角に基づいて前述の修正操舵角を算出する方法を説明する図である。図１に示すように、修正操舵角は、絶対操舵角と当該絶対操舵角の移動平均（すなわち、抽出処理後の絶対操舵角。以下、平均操舵角という）との差を計算することで求めることができる。つまり、平均操舵角とは、上述した理想操舵角に相当する角度である。尚、修正操舵角の変動幅は、車両が理想の軌道に沿って走行するように操舵するときの理想操舵角の変動幅よりも比較的小さいことを予め付言しておく。また、本実施形態では、３つの操舵角がそれぞれハンドルの回転角度に基づくものであるものとしたが、ハンドルを操舵することによって変化する車輪の回転角度としてもよい。

次に、修正操舵角の変動の傾向について説明する。修正操舵角は、運転者がハンドルを操作して車両を運転することにより、時間の経過と共に変動する。そして、修正操舵角の変動の傾向は、ある程度の周期性を有している。また、修正操舵角の変動の傾向は、運転者が覚醒しているときと意識が低下しているときとの間で変化する。より具体的には、運転者が覚醒しているときの修正操舵角の変動の傾向は、変動の周期と変動幅とが小さくなる。これに対して、運転者の意識が低下しているとき、すなわち、運転者の覚醒状態が低下しているときの修正操舵角の変動の傾向は、変動の周期と変動幅とが大きくなる。

次に、上述した修正操舵角の変動の傾向に基づいて覚醒状態を推定する方法の概要について説明をする。上述したように修正操舵角の変動の傾向は、運転者の覚醒時と覚醒状態低下時との間で異なる。このため、予め定められた期間における修正操舵角のばらつき（変動幅）、すなわち、修正操舵角の標準偏差を算出し、算出結果が所定の閾値以上となったときに運転者の覚醒状態が低下したと推定する方法が考えられる。しかしながら、車両は一般的に直線路と曲線路とを走行するため、この推定方法では、好ましい精度で運転者の覚醒状態の低下を推定することはできない。この理由は、車両が直線路を走行するときと曲線路を走行するときとの間においても、修正操舵角の変動の傾向は異なるためである。したがって、車両が直線路を走行しているときと曲線路を走行しているときとに関わらずに算出した修正操舵角の標準偏差は、運転者の覚醒状態のみを反映した値ではなく、車両が曲線路を走行することによっても左右される値となる。つまり、上述した推定方法では、曲線路を走行することが覚醒状態の推定結果に与える影響を十分に抑制することはできない。

そこで、本実施形態に係る覚醒状態推定装置は、車両の運行中において算出した修正操舵角を補正し、補正後の修正操舵角の標準偏差と予め定められた閾値とを比較することにより、曲線路を走行することが覚醒状態の推定結果に与える影響を抑制する。より具体的には、本実施形態に係る覚醒状態推定装置は、運転者が直線路を車両に走行させるときの修正操舵角を、運転者の覚醒時に直線路を車両に走行させるときの修正操舵角の変動の傾向を考慮した補正値で補正する。また、本実施形態に係る覚醒状態推定装置は、運転者が曲線路を車両に走行させるときの修正操舵角を、運転者の覚醒時に曲線路を車両に走行させるときの修正操舵角の変動の傾向を考慮した補正値で補正する。つまり、本実施形態に係る覚醒状態推定装置は、走行路の種別に応じた補正値で修正操舵角をそれぞれ補正する。そして、予め定められた期間における補正後の修正操舵角の移動標準偏差を算出して閾値と比較する。

ただし、修正操舵角を補正するときに、直線路と曲線路とのそれぞれに応じた２つの補正値で修正操舵角を補正するだけでは、曲線路を走行することが覚醒状態の推定結果に与える影響を抑制するには不十分である。この理由は、修正操舵角の変動の傾向は、同一の曲線路を走行するときであっても、『曲線路の進入地点及び退出地点』、『曲率が最も大きくなる地点』、及び、『曲線路の進入地点及び退出地点と曲率が最も大きくなる地点との間』のそれぞれ等の間において互いに異なるためである。

したがって、本実施形態に係る覚醒状態推定装置は、車両の走行路の種別を、『直線路』、『曲線路の進入地点点及び退出地点』、『曲率が最も大きくなる地点』、及び、『曲線路の進入地点及び退出地点と曲率が最も大きくなる地点との間』等の走行路の種別にさらに細かく区別する。そして、本実施形態に係る覚醒状態推定装置は、これらの走行路の種別の内、運行中の車両が位置する走行路の種別を絶対操舵角、平均操舵角、平均操舵角速度等の走行情報に基づいて特定し、特定した走行路の種別における修正操舵角をそれぞれの走行路の種別に応じて予め算出された補正値で個別に補正する。そして、補正後の修正操舵角の予め定められた期間における移動標準偏差を算出して閾値と比較する。尚、本発明において考慮する走行路の種別は、上述した『直線路』、『曲線路の進入地点及び退出地点』、『曲率が最も大きくなる地点』、及び、『曲線路の進入地点及び退出地点と曲率が最も大きくなる地点との間』のみに限られるものではなく、修正操舵角を個別に補正することが好ましいと考えられるその他の走行路の種別をさらに考慮しても良いことは言うまでもない。

尚、本実施形態に係る覚醒状態推定装置は、上述したようにそれぞれの走行路の種別に応じて補正値を算出して修正操舵角を補正することで、十分な精度で覚醒状態の推定を行うことができる。しかしながら、修正操舵角の変動の傾向が、一般道路や高速道路などの走行場所のタイプによっても変化することを考慮してもよい。したがって、本実施形態に係る覚醒状態推定装置は、上述した走行路の種別を、さらに、走行場所のタイプも考慮して区別してもよい。すなわち、『一般道における直線路』、『高速道路における直線路』、『一般道における曲線路の進入地点』及び『高速道路における曲線路の進入地点』等に前述した走行路の種別をさらに詳細に区別してもよい。そして、走行場所のタイプも考慮してさらに詳細に区別した走行路の種別にそれぞれ応じた修正操舵角の標準偏差を補正値としてそれぞれ算出してもよい。本実施形態に係る覚醒状態推定装置が、走行場所のタイプも考慮して走行路の種別をさらに詳細に区別し、当該走行路の種別のそれぞれに応じて補正値を算出するときの補正値マップは、図６に示すような３次元の補正値マップとしてもよい。尚、本発明では、車両の走行速度に基づいて、上述した走行場所のタイプ、すなわち、一般道路や高速道路などを特定できるものとする。図６は、走行速度（走行場所のタイプ）、絶対操舵角及び平均操舵角速度の大きさに応じて予め定められた複数の範囲に補正値がそれぞれ対応していることを示す図である。尚、図６に示す補正値マップの詳細については、後述する。

以上が本発明における運転者の覚醒状態推定方法の概要の説明である。次に、本実施形態に係る覚醒状態推定装置の動作の概要を説明する。

第１の実施形態に係る覚醒状態推定装置では、まず始めに、検出された絶対操舵角を取得する。そして、取得した操舵角の移動平均を求めて上述した平均操舵角を算出する。そして、平均操舵角を算出した後、算出した平均操舵角を時間微分することにより、平均操舵角速度を算出する。さらに、本実施形態に係る覚醒状態推定装置は、取得した操舵角と、算出した平均操舵角との差を求めて、修正操舵角を算出する。次に、検出された走行速度を取得する。そして、走行速度、絶対操舵角、平均操舵角、平均操舵角速度及び修正操舵角を取得すると、本実施形態に係る覚醒状態推定装置は、走行速度の取得時刻と、修正操舵角の算出時刻と、平均操舵角速度の算出時刻と、絶対操舵角の取得時刻とを互いに一致させる同期処理をする。そして、同期処理後の絶対操舵角、平均操舵角速度及び走行速度の３つの変数と、同期処理後の修正操舵角とを対応付ける。この対応付けは、運転者が覚醒しているときと、運転者の覚醒状態を推定するときとに関わらずに、操舵角を取得している期間において常にする。

次に、本実施形態に係る覚醒状態推定装置は、運転者が覚醒していると考えられる期間か否かを判断する。この判断の方法については、後述する図９に示すステップＳ１１０及びＳ１１１の処理の説明と併せて説明する。そして、この判断の結果、運転者が覚醒していると考えられる期間では、同期処理後の修正操舵角に基づいて、上述した走行路の種別にそれぞれ対応する補正値を算出する。この補正値とは、運転者が覚醒しているときにおいて車両が走行した走行路の種別のそれぞれにおける修正操舵角の標準偏差値のことである。本実施形態に係る覚醒状態推定装置では、運転者の覚醒している期間において、車両が走行した走行路の種別のそれぞれにおける修正操舵角の標準偏差値を補正値として算出するために、当該補正値は上述した走行路の種別のそれぞれに応じた補正値となる。ここで、走行路の種別のそれぞれに応じた補正値、すなわち、走行路の種別のそれぞれに応じた修正操舵角の標準偏差を算出する方法を説明する。本実施形態における覚醒状態推定装置では、走行路の種別のそれぞれに応じた補正値を算出するために、まず始めに、車両が走行した走行路の種別と絶対操舵角、平均操舵角速度及び走行速度とをそれぞれ対応させる。以下に、車両が走行した走行路の種別と絶対操舵角、平均操舵角速度及び走行速度とをそれぞれ対応させる方法について説明する。

図２は、一例として、走行路の種別と絶対操舵角、平均操舵角速度及び走行速度の３つの変数とを対応付ける走行速度−操舵角−平均操舵角速度散布図を示す図である。本実施形態では、上述したように、同期処理後の絶対操舵角、平均操舵角速度及び走行速度の３つの変数のそれぞれと、同期処理後の修正操舵角とを対応づけ、走行路の種別のそれぞれに応じた補正値を算出する場合を一例として説明している。このため、図２に示す走行速度−操舵角−平均操舵角速度散布図は、ある走行速度（走行場所のタイプ）に対応する操舵角−平均操舵角速度平面が走行速度（走行場所のタイプ）に応じて複数重なっている３次元の散布図となる。ただし、説明を容易にするため、ここでは、車両が走行した走行路の種別と絶対操舵角及び平均操舵角速度の２つの変数のそれぞれとを対応させる場合を一例として説明する。尚、図２には、６つの範囲を有する２つの操舵角−平均操舵角速度平面が図示されているが、１つの平面における範囲は６以外であってもよいし、操舵角−平均操舵角速度平面の数も２以外であってもよい。

図３は、上述した図２の３次元の散布図の内、ある走行速度に対応する操舵角−平均操舵角速度平面の１つを示す図である。図３の１つの操舵角−平均操舵角速度平面が複数の範囲Ａ〜Ｆ（走行箇所種別I〜IV）に分割されていることから明らかなように、操舵角−平均操舵角速度平面を用いることによって、絶対操舵角及び平均操舵角速度の２つの変数のそれぞれと走行路の種別とを対応付けることができる。この理由について、以下に説明する。

まず始めに、図３の散布図の範囲Ａについて説明をする。車両が直線路を走行するときは、理想の走行軌道は直線であるため、運転者は修正操舵をするだけでよい。つまり、車両が直線路を走行しているときに算出される平均操舵角はほぼ変化せずに、修正操舵角だけが主に変化する。そして、上述したように修正操舵角の変動幅は、平均操舵角の変動幅よりも小さい。さらに上述したように、平均操舵角と修正操舵角とを加算したものが絶対操舵角であるため、車両が直線路を走行しているときに検出される絶対操舵角の変動幅は小さくなる。絶対操舵角の変動幅が小さいということは、図３における絶対操舵角の小さい範囲にデータが集まるということである。また、車両が直線路を走行するときに平均操舵角がほぼ変化しないということは、当該平均操舵角を微分することによって得られる平均操舵角速度も小さくなる。したがって、絶対操舵角と平均操舵角速度とが、図３に示す散布図の範囲Ａに当てはまるときは、車両が直線路を走行していることを示す。

次に、図３の散布図の範囲Ｂ及びＣについて説明をする。車両が曲線路の進入地点及び退出地点を走行するときは、車両の走行軌道が直線から曲線、又は、曲線から直線にそれぞれ変化する開始点を走行するときである。したがって、修正操舵角は大きく変化しないが、上述した平均操舵角が変化する。そして、車両が変化の開始点を走行していることから、平均操舵角を微分した平均操舵角速度は大きくなると考えられる。したがって、絶対操舵角と平均操舵角速度とが、図３に示す散布図の範囲Ｂ及びＣに当てはまるときは、車両が曲線路の進入地点又は退出地点を走行していることを示す。

次に、図３の散布図の範囲Ｄについて説明をする。曲線路における最も曲率半径が小さい地点、すなわち、１つの曲線路において最もカーブがきつくなる地点では、絶対操舵角が大きくなると考えられる。また、平均操舵角速度は小さくなると考えられる。したがって、絶対操舵角と平均操舵角速度とが、図３に示す散布図の範囲Ｄに当てはまるときは、車両が曲線路におけるもっとも曲率半径が小さい地点を走行していることを示す。

次に、図３の散布図の範囲Ｅについて説明をする。曲線路における最も曲率半径が小さい地点の前後の地点、すなわち、最もカーブがきつくなる地点の前後の地点では、絶対操舵角は大きくなると考えられる。また、平均操舵角速度は、範囲Ｄよりも大きくなると考えられる。したがって、絶対操舵角と平均操舵角速度とが、図３に示す散布図の範囲Ｅに当てはまるときは、車両が曲線路における最も曲率半径が小さい地点の前後の地点を走行していることを示す。

次に、図３の散布図の範囲Ｆについて説明をする。曲線路の途中の地点、すなわち、前述の曲線路における最も曲率半径が小さい地点の前後の地点と、曲線路の進入地点及び退出地点との間の地点では、絶対操舵角と平均操舵角速度とが、共に大きな値になると考えられる。したがって、絶対操舵角と平均操舵角とが、図３に示す散布図の範囲Ｆに当てはまるときは、車両が、曲線路における最も曲率半径が小さい地点の前後の地点と、曲線路の進入地点及び退出地点との間の地点を走行していると考えられる。

このように、操舵角−平均操舵角速度平面を用いると、絶対操舵角及び平均操舵角速度と車両が走行した走行路の種別とを対応させることができる。さらに、走行速度に応じて、図２に示す複数の操舵角−平均操舵角速度平面の内の１つを特定することで、上述したように、運行中の車両が位置する走行路の種別と、絶対操舵角、平均操舵角速度及び走行速度とを対応させることができる。以上が、車両が走行した走行路の種別と絶対操舵角、平均操舵角速度及び走行速度とをそれぞれ対応させる方法の説明である。

次に、図３に示す操舵角−平均操舵角速度平面の範囲と曲線路の地点とが、どのように対応するかについて、Ｕ字路及びＳ字路を例として具体的に説明する。図４Ａ〜図４Ｄは、車両がＵ字路を走行するときに時間の経過に応じて変化する走行地点、絶対操舵角、平均操舵角速度及び図３に示す操舵角−平均操舵角速度の範囲の対応をそれぞれ示す図である。

図４Ａは、車両が図４Ａに示す走行方向に沿って走行するときのＵ字路（曲線路）の各地点と上述した操舵角−平均操舵角速度平面の範囲（Ａ〜Ｆ）との対応をそれぞれ示す図である。図４Ａに示されるようにＵ字路における走行地点と上記範囲との対応関係は、時間の経過と共にＡ→Ｂ→Ｃ→Ｆ→Ｅ→Ｄ→Ｅ→Ｆ→Ｃ→Ｂ→Ａと変化する。この理由を以下に説明する。

図４Ｂは、車両が図４Ａに示す走行方向に沿ってＵ字路を走行するときの時間の経過に応じた絶対操舵角の変化を示す図である。図４Ｂには、絶対操舵角の大きさに対応する上記範囲（Ａ〜Ｆ）をそれぞれ付している。図４Ｂに示すように、車両が図４Ａに示すＵ字路を走行するときの絶対操舵角の変化は、Ｕ字路の通過を開始したときに時間の経過と共にゼロから増加を始め、車両が図４Ａに示す折り返し点を通過したときに減少を始め、Ｕ字路の通過を終了したときに再びゼロとなる。一方、図４Ｃは、車両が図４Ａに示す走行方向に沿ってＵ字路を走行するときの時間の経過に応じた平均操舵角速度の変化を示す図である。図４Ｃには、平均操舵角速度の大きさに対応する上記範囲（Ａ〜Ｆ）をそれぞれ付している。図４Ｃに示すように、車両が図４Ａに示すＵ字路を走行するときの平均操舵角速度の変化は、Ｕ字路の通過を開始したときにゼロから増加を始め、車両が図４Ａに示す折り返し点を通過したときを時間軸との交点とする正弦波とほぼ同じ変化をする。

図４Ｄは、車両が図４Ａに示す走行方向に沿ってＵ字路を走行するときに変化する絶対操舵角（図４Ｂ）と平均操舵角速度（図４Ｃ）とによって得られる軌跡を時間の経過に応じて図３に示す操舵角−平均操舵角速度平面上に描いた図である。Ｕ字路を走行するときの絶対操舵角と平均操舵角速度とによって描かれる軌跡は、図４Ｄに示すように範囲Ａから始まって範囲Ｄに到達した後、それまでの軌跡を時間軸を中心として反転させた軌跡となる。これは、車両が図４Ａに示す折り返し点を通過してからは、図４Ｃに示すように平均操舵角速度が負の値となるためである。ただし、本実施形態では、一例として、図３や図４Ｄに示すように操舵角−平均操舵角速度平面を、操舵角及び平均操舵角速度が共に正の値となる領域のみにおいて定義している。

したがって、車両が図４Ａに示す折り返し点を通過した後の図４Ｄに描かれる軌跡と上記範囲Ａ〜Ｆとを対応させるために、本実施形態では、絶対操舵角及び平均操舵角速度を絶対値化する処理をする。これにより、絶対操舵角及び平均操舵角速度の少なくともいずれか一方が負の値となったときでも、絶対操舵角及び平均操舵角速度と上記範囲とを対応させることができる。より具体的には、本実施形態において上述した絶対値化処理をすることにより、車両が図４Ａに示す折り返し点を通過した後の図４Ｄ上の軌跡は、破線で示される軌跡を時間軸について反転させた軌跡となり、上記範囲のそれぞれと対応させることができる。また、上述した絶対値化処理をすることにより、車両が図４Ａに示すＵ字路を走行するときは、走行地点と上記範囲との対応関係が、時間の経過と共にＡ→Ｂ→Ｃ→Ｆ→Ｅ→Ｄ→Ｅ→Ｆ→Ｃ→Ｂ→Ａと変化する。

次に、図５Ａ〜図５Ｄを参照しながら、車両がＳ字路を走行するときに時間の経過に応じて変化する走行地点、絶対操舵角、平均操舵角速度及び上記範囲の対応をそれぞれ説明する。

図５Ａは、車両が図５Ａに示す走行方向に沿って走行するときのＳ字路（曲線路）の各地点と操舵角−平均操舵角速度平面の範囲（Ａ〜Ｆ）との対応をそれぞれ示す図である。図５Ａに示されるようにＳ字路における走行地点と上記範囲との対応関係は、時間の経過と共にＡ→Ｂ→Ｅ→Ｄ→Ｅ→Ｆ→Ｃ→Ｆ→Ｅ→Ｄ→Ｅ→Ｂ→Ａと変化する。この理由を以下に説明する。

図５Ｂは、車両が図５Ａに示す走行方向に沿ってＵ字路を走行するときの時間の経過に応じた絶対操舵角の変化を示す図である。図５Ｂには、絶対操舵角の大きさに対応する上記範囲（Ａ〜Ｆ）をそれぞれ付している。図５Ｂに示すように、車両が図５Ａに示すＳ字路を走行するときの絶対操舵角の変化は、Ｓ字路の通過を開始したときにゼロから増加を始め、車両が図５Ａに示す折り返し点を通過した時を時間軸との交点とする正弦波とほぼ同じ変化をする。一方、図５Ｃは、車両が図５Ａに示す走行方向に沿ってＳ字路を走行するときの時間の経過に応じた平均操舵角速度の変化を示す図である。図５Ｃに示すように、車両が図５Ａに示すＳ字路を走行するときの平均操舵角速度の変化は、Ｓ字路の出入り口付近でピークとなり、車両が図５Ａに示す折り返し点を通過したときに最も大きな負の値となる変化をする。

図５Ｄは、車両が図５Ａに示す走行方向に沿ってＳ字路を走行するときに変化する操舵角（図５Ｂ）と平均操舵角速度（図５Ｃ）とによって得られる軌跡を時間の経過に応じて図３に示す操舵角−平均操舵角速度平面上に描いた図である。車両がＳ字路を走行するときの絶対操舵角と平均操舵角速度とによって描かれる軌跡は、車両がＳ字路の通過を開始したときから範囲Ａ→Ｂ→Ｅ→Ｄの上にそれぞれ順番に描かれ、範囲Ｄの中で平均操舵角速度がゼロとなった後は、図５Ｄに示す破線で示される軌跡となる。このように、車両がＳ字路を走行するときでも絶対操舵角及び平均操舵角速度は、少なくともいずれか一方が負の値となるときがある。したがって、車両がＵ字路を走行するときと同様に本実施形態では、絶対操舵角及び平均操舵角速度を絶対値化する処理をする。これにより、車両がＳ字路を走行するときの絶対操舵角及び平均操舵角速度によって描かれる操舵角−平均操舵角速度上の軌跡は、図５Ｄに実線で示される軌跡となる。したがって、車両が図５Ａに示すＳ字路を走行するときは、走行地点と上記範囲との対応関係が、時間の経過と共にＡ→Ｂ→Ｅ→Ｄ→Ｅ→Ｆ→Ｃ→Ｆ→Ｅ→Ｄ→Ｅ→Ｂ→Ａと変化する。

次に、本実施形態に係る覚醒状態推定装置は、走行路の種別のそれぞれに応じた補正値を算出するために、車両が走行した走行路の種別と、修正操舵角とを対応付ける。より具体的には、上述したように本発明では、同期処理後の絶対操舵角、平均操舵角速度及び走行速度の３つの変数のそれぞれと、同期処理後の修正操舵角とを対応付ける。したがって、ある修正操舵角と上述した同期処理によって対応付けられている絶対操舵角及び平均操舵角速度を特定すれば、図３の散布図に示す範囲、すなわち、車両の位置する走行路の種別を特定することができ、修正操舵角と車両の走行路の種別とを対応させることができる。以上が、車両が位置する走行路の種別と、修正操舵角とを互いに対応させる方法の説明である。

次に、本実施形態に係る覚醒状態推定装置が、走行路の種別のそれぞれに対応する補正値を算出する方法の一例について説明する。上述したように本実施形態における補正値とは、運転者が覚醒しているときにおいて、車両が走行した走行路の種別にそれぞれ対応する修正操舵角の標準偏差である。したがって、本実施形態に係る覚醒状態推定装置は、運転者が覚醒している期間において、同期処理後の修正操舵角と同期処理後の絶対操舵角、平均操舵角速度及び走行速度の３つの変数とを対応付けて記憶する。そして、本実施形態に係る覚醒状態推定装置は、図２に示す１つの範囲に含まれる大きさの絶対操舵角、平均操舵角速度及び走行速度とそれぞれ対応付けられている全ての修正操舵角の標準偏差を算出する。本実施形態に係る覚醒状態推定装置は、この修正操舵角の標準偏差の算出を図２に示す全ての平面の全ての範囲についてそれぞれ行う。これにより、本実施形態に係る覚醒状態推定装置は、上述した走行路の種別にそれぞれ対応する補正値を算出することができる。図６は、上述した方法で算出した補正値が走行路の種別とそれぞれ対応していることを示す図である。以上が、車両の走行路の種別とに対応する補正値をそれぞれ算出する方法の一例の説明である。

次に、本実施形態に係る覚醒状態推定装置が、上述した方法で算出した補正値を用いて、運転者の覚醒状態を推定するときにおける修正操舵角を補正し、補正後の修正操舵角に基づいて覚醒状態を推定する方法を説明する。本実施形態に係る覚醒状態推定装置が運転者の覚醒状態を推定するときは、運転者の覚醒状態を推定するときにおいて算出した修正操舵角と、当該修正操舵角と同期処理によって対応付けられた絶対操舵角、平均操舵角速度及び走行速度の３つの変数とを記憶する。そして、上述した方法で補正値を算出するときと同様に、図６に示す範囲の中から、記憶した修正操舵角と対応付けられている絶対操舵角、平均操舵角速度及び走行速度に対応する範囲を特定する。本実施形態に係る覚醒状態推定装置は、図６に示す範囲を特定すると、運転者の覚醒状態を推定するときにおいて記憶した修正操舵角を、特定した範囲に対応して算出された補正値で除算して正規化する補正をする。そして、予め定められた期間における補正後の修正操舵角の移動標準偏差を算出し、算出結果が予め定められた閾値以上となったときに運転者の覚醒状態が低下したと推定する。移動標準偏差とは、補正後の修正操舵角をある期間において記憶させておき、記憶させた補正後の修正操舵角の履歴の内、現時点から予め定められた期間（窓長さ）まで遡った期間において記憶させた全ての補正後の修正操舵角の標準偏差を算出することを時間の経過に沿って繰り返すことで算出される。式（１）は、本実施形態に係る覚醒状態推定装置が、補正後（正規化後）の修正操舵角の移動標準偏差を算出するときの式を示す。

尚、本実施形態に係る覚醒状態推定装置は、上述したようにそれぞれの走行路の種別に応じて補正値を算出することで、十分な精度で覚醒状態の推定を行うことができる。しかしながら、修正操舵角の変動の傾向が運転者によっても変化することを考慮することで、さらに精度の高い覚醒状態の推定をすることができる。図７Ａ〜図７Ｄは、それぞれ運転技術の異なる運転者の覚醒時及び覚醒状態低下時の操舵角−平均操舵角速度散布図を示す図である。図７Ａ及び図７Ｂは、熟練した運転技術を有する運転者の覚醒時及び覚醒状態低下時の操舵角−平均操舵角速度散布図をそれぞれ示す。一方、図７Ｃ及び図７Ｄは、不慣れな運転技術を有する運転者の覚醒時及び覚醒状態低下時の操舵角−平均操舵角速度散布図をそれぞれ示す。図７Ａ〜図７Ｄをそれぞれ比較すると明らかなように、運転者の運転技術の優劣によっても修正操舵角の変動の傾向は変化する。このため、本実施形態に係る覚醒状態推定装置は、運転者毎に上述した補正値を算出して記憶しておき、運転者に応じた補正値を用いて覚醒状態の推定をしてもよい。つまり、本実施形態に係る覚醒状態推定装置は、図６に示すような補正値マップを運転者毎に記憶しておき、覚醒状態推定処理時の運転者に応じた補正値マップに基づいて覚醒状態の推定をしてもよい。以上が、本実施形態に係る覚醒状態推定装置の動作の概要の説明である。

次に、本実施形態に係る覚醒状態推定装置の具体的な構成と動作について説明する。図８は、本実施形態に係る覚醒状態推定装置１０の概略構成を示すブロック図である。覚醒状態推定装置１０は、操舵角検出部１０１と、車速検出部１０２と、走行路検出部１０３と、方向指示検出部１０４と、イグニッション信号検出部１０５と、運転者指示部１０６と、覚醒状態推定部１０７と、記憶部１０８と、警告部１０９とを備える。

操舵角検出部１０１は、運転者がハンドルを操舵することによって変化するハンドルの回転角度を示す回転角度信号Ｔ_Sを生成する。車速検出部１０２は、検出時における車両の走行速度を示す車速信号Ｖ_Sを生成する。走行路検出部１０３は、一般道路や高速道路などの車両が走行している走行路の種別を示す走行路信号Ｓ_Sを生成するものであり、例えば、カーナビゲーションシステムとして知られているものでもよい。方向指示検出部１０４は、運転者が方向指示器を操作したことを示す方向指示信号Ｈ_Sを生成する。イグニッション信号検出部１０５は、運転者がイグニッションキーをＯｎにしたこと、又は、運転者がイグニッションキーをＯｆｆにしたことを示すイグニッション信号Ｉ_Sを生成する。運転者指示部１０６は、図示しないスイッチが運転者に操作されることによって、運転者が誰であるかを示す運転者指示信号Ｕ_Sを生成する。覚醒状態推定部１０７は、上述した覚醒状態推定方法に基づいて運転者の覚醒状態を推定し、推定結果に応じて警告部１０９に警告を発するように指示をする警告信号Ｋ_Sを生成する。記憶部１０８は、覚醒状態推定部１０７及び警告部１０９の処理に必要な情報を記憶する。警告部１０９は、覚醒状態推定部１０７によって生成された警告信号Ｋ_Sに応じて警告を発する。

次に、覚醒状態推定部１０７が、運転者の覚醒状態を推定して、推定結果に応じて警告信号Ｋ_Sを生成するまでの具体的な処理を図９に示すフローチャートを参照しながら説明する。

ステップＳ１０１において、覚醒状態推定部１０７は、操舵角検出部１０１によって生成される回転角度信号Ｔ_Sに基づいて、後述するステップＳ１０４において平均操舵角を算出するのに必要な絶対操舵角θ_Zを検出して、検出時刻と共に記憶部１０８に記憶させる。

ステップＳ１０２において、覚醒状態推定部１０７は、車速検出部１０２によって生成される車速信号Ｖｓに基づいて、ステップＳ１０２の処理をするときの車両の走行速度を検出し、検出時刻と共に記憶部１０８に記憶させる。

ステップＳ１０３において、覚醒状態推定部１０７は、絶対操舵角θ_Zの移動平均（上述した平均操舵角）を算出するときの窓長Ｗ_Sと、補正後（正規化後）の修正操舵の標準偏差を算出するときの窓長Ｗ_NEとをステップＳ１０３の処理をするときの走行速度、又は、走行場所のタイプ（一般道及び高速道路など）に応じて最適な長さに決定して、記憶部１０８に記憶させる。尚、ステップＳ１０３における覚醒状態推定部１０７の詳細な処理については後述する。

ここで、覚醒状態推定部１０７が、ステップＳ１０３の処理をする理由を説明する。図１０Ａは、車両が高速道路などの比較的緩い曲線路で構成されている道路を走行するときの絶対操舵角θ_Zの一例を示す図である。一方、図１０Ｂは、車両が一般道路や山道などの比較的きつい曲線路で構成されている道路を走行するときの絶対操舵角θ_Zの一例を示す図である。図１０Ａ及び図１０Ｂを比較すると明らかなように、それぞれの曲線路を走行するとき絶対操舵角θ_Zの変動の傾向は異なる。このため、平均操舵角を算出するときの窓長を適切に設定しないと、好ましい平均結果が得られない。すなわち、不必要に平滑化された平均操舵角やほとんど平滑化されていない平均操舵角が算出されてしまう。そして、好ましい平均操舵角を算出することができないと、結果的に正確な修正操舵角を算出することができなくなる。同様に、正規化後の修正操舵の標準偏差を算出するときの窓長を適切に設定しないと、必ずしも好ましい覚醒状態の推定精度が得られるとは限らなくなる。以上が、覚醒状態推定部１０７が、ステップＳ１０３の処理をする理由である。

ステップＳ１０４において、覚醒状態推定部１０７は、ステップＳ１０１において記憶部１０８に記憶させた絶対操舵角、すなわち、記憶した絶対操舵角の履歴の内、当該ステップＳ１０４の処理時から窓長Ｗ_Sの期間まで遡った期間において記憶させた全ての絶対操舵角を特定する。尚、図９のフローチャートに示す処理を開始してからの時間が短いなどの理由により、ステップＳ１０４の処理時から窓長Ｗ_Sだけ遡った期間分の絶対操舵角が記憶部１０８に記憶されていない場合は、記憶されている絶対操舵角のみを特定してもよい。

ステップＳ１０５において、覚醒状態推定部１０７は、ステップＳ１０４において特定した絶対操舵角の平均値、すなわち、上述した平均操舵角を算出して、算出時刻と共に記憶部１０８に記憶させる。覚醒状態推定部１０７が、ステップＳ１０４〜Ｓ１０５の処理をすることで窓長Ｗ_Sの絶対操舵角の移動平均値を算出することができる。

ステップＳ１０６において、覚醒状態推定部１０７は、記憶部１０８に記憶されている平均操舵角の算出時刻と絶対操舵角の検出時刻とを一致させる一致処理をする。より詳細には、平均操舵角は絶対操舵角の窓長Ｗ_Sの移動平均値であるため、絶対操舵角の検出時刻と平均操舵角の算出時刻との間にはずれが生じる。具体的には、平均操舵角の算出時刻は、絶対操舵角の検出時刻に対して窓長の半分の時間（例えば、窓長がＷ_Sであるときは、Ｗ_S／２）だけ遅れてしまう。そして、時間の遅れが生じた平均操舵角と絶対操舵角との差を求めて修正操舵角を算出したとしても、正確な修正操舵角を算出することはできない。このため、覚醒状態推定部１０７は、後述するステップＳ１０７において、正確な修正操舵角を算出するために、ステップＳ１０１における絶対操舵角θ_Zの検出時刻とステップＳ１０４における平均操舵角の算出時刻との一致処理をする。すなわち、覚醒状態推定部１０７は、ステップＳ１０５において記憶部１０８に記憶させた平均操舵角の算出時刻を当該平均操舵角を算出するための窓長の半分（本実施形態では、Ｗ_S／２）の時間の長さだけ戻して、ステップＳ１０１における絶対操舵角の検出時刻に一致させる処理をする。

ステップＳ１０７において、覚醒状態推定部１０７は、ステップＳ１０６において一致処理をした絶対操舵角と平均操舵角との差を計算することによって修正操舵角を算出する。そして、覚醒状態推定部１０７は、当該修正操舵角の算出時をステップＳ１０１における絶対操舵角の検出時刻と一致させる一致処理をさらにした後、当該修正操舵角を記憶部１０８に記憶させる。

ステップＳ１０８において、覚醒状態推定部１０７は、記憶部１０８に記憶されている平均操舵角（一致処理後の平均操舵角）を微分することによって、平均操舵角速度を算出する。そして、覚醒状態推定部１０７は、当該平均操舵角速度の算出時刻をステップＳ１０１における絶対操舵角の検出時刻と一致させる一致処理をさらにした後、当該平均操舵角速度を記憶部１０８に記憶させる。

ステップＳ１０９において、覚醒状態推定部１０７は、ステップＳ１０３において検出された走行速度の検出時刻を、ステップＳ１０１における絶対操舵角の検出時刻と一致させる一致処理をさらにした後、当該走行速度を記憶部１０８に記憶させる。つまり、覚醒状態推定部１０７のステップＳ１０６〜Ｓ１０９の処理は、上述したそれぞれのステップにおける走行速度の検出時刻と、絶対操舵角の検出時刻と、平均操舵角の算出時刻と、平均操舵角速度の算出時刻と、修正操舵角の算出時刻とを互いに一致させる一致処理をした後、一致処理後の走行速度、絶対操舵角及び平均操舵角速度の３つの変数と一致処理後の修正操舵角とをそれぞれ互いに対応させ、１つの組にする処理である。

ステップＳ１１０において、覚醒状態推定部１０７は、記憶部１０８に記憶されている時刻に基づいて、前回イグニッションキーがＯＦＦにされてから次にイグニッションキーがＯＮにされるまでの休憩時間Ｔ_Restを算出し、予め定められた休憩時間閾値ＳＫ_Rest以上となるか否かを判断する。覚醒状態推定部１０７は、ステップＳ１１０において、休憩時間Ｔ_Restが休憩時間閾値ＳＫ_Rest以上となると判断したとき、ステップＳ１１１へ処理を進める。一方、覚醒状態推定部１０７は、ステップＳ１１０において、休憩時間Ｔ_Restが休憩時間閾値ＳＫ_Rest以上とならないと判断したとき、ステップＳ１１３へ処理を進める。尚、前述した前回イグニッションキーがＯＦＦにされた時刻と、当該時刻から次にイグニッションキーがＯＮにされた時刻とは、イグニッション信号検出部１０５によってイグニッション信号Ｉ_Sが生成されるたびに覚醒状態推定部１０７が図示しないタイマ（時計）に基づいて記憶部１０８に記憶させるものとする。また、予め定められた休憩時間閾値ＳＫ_Restは、記憶部１０８に予め記憶されているものとする。

ここで、覚醒状態推定部１０７が、ステップＳ１１０の処理をする理由を説明する。覚醒状態推定部１０７によってステップＳ１１０において算出される、前回イグニッションキーがＯＦＦにされてから次にイグニッションキーがＯＮにされるまでの時間とは、運転者が休憩している時間と考えられる。そして、運転者の休憩時間Ｔ_Restが予め定められた休憩時間閾値ＳＫ_Rest以上となるとき、すなわち、運転者が必要な時間の休憩を終えたときとは、運転者が覚醒状態にあると考えられる。したがって、覚醒状態推定部１０７は、ステップＳ１０６の処理をすることで、ステップＳ１０８の処理をするときが運転者の覚醒している期間にあるか否かを判断する。そして、覚醒状態推定部１０７は、ステップＳ１０６〜ステップＳ１０９における一致処理後の走行速度、絶対操舵角、修正操舵角及び平均操舵角速度の値の組を運転者が覚醒している期間におけるデータ、すなわち、上述した補正値をそれぞれ算出するためのデータとして記憶するか、運転者の覚醒状態を推定するためのデータとして使用するかを判断する。以上が、覚醒状態推定部１０７が、ステップＳ１１０の処理をする理由である。

ステップＳ１１１において、覚醒状態推定部１０７は、記憶部１０８に記憶されている時刻に基づいて、前回イグニッションキーがＯＮにされてからステップＳ１１１の処理をするときまでの運転時間Ｔ_Startを算出し、予め定められた運転時間閾値ＳＫ_Start以下であるか否かを判断する。覚醒状態推定部１０７は、運転時間Ｔ_Startが運転時間閾値ＳＫ_Start以下であると判断したときステップＳ１１２へ処理を進める。一方、覚醒状態推定部１０７は、ステップＳ１１１において、運転時間Ｔ_Startが運転時間閾値ＳＫ_Start以下でないと判断したときステップＳ１１３へ処理を進める。また、予め定められた運転時間閾値ＳＫ_Startは、記憶部１０８に予め記憶されているものとする。

ここで、覚醒状態推定部１０７が、ステップＳ１１１の処理をする理由を説明する。覚醒状態推定部１０７が、ステップＳ１１１において算出する、前回イグニッションキーがＯＮにされてからステップＳ１０９の処理をするときまでの運転時間Ｔ_Startとは、運転者が車両の運転を開始してからステップＳ１１１の処理をするまでの時間と考えられる。そして、運転者の運転時間Ｔ_Startが予め定められた運転時間閾値ＳＫ_Start以下であるときとは、車両の運転を開始してから運転者に蓄積する疲労が少ないため、運転者は覚醒状態にあるときと考えられる。したがって、覚醒状態推定部１０７は、ステップＳ１１１の処理をすることで、ステップＳ１１１の処理をするときが運転者の覚醒している期間にあるか否かを判断する。そして、覚醒状態推定部１０７は、ステップＳ１１０の処理をする理由と同様に、ステップＳ１０６〜ステップＳ１０９における一致処理後の走行速度、絶対操舵角、修正操舵角及び平均操舵角速度の値の組を運転者が覚醒している期間におけるデータ、すなわち、上述した補正値をそれぞれ算出するためのデータとして記憶するか、運転者の覚醒状態を推定するためのデータとして使用するかを判断する。以上が、覚醒状態推定部１０７が、ステップＳ１１１の処理をする理由である。

ステップＳ１１２において、覚醒状態推定部１０７は、ステップＳ１０６〜ステップＳ１０９における一致処理後の走行速度、絶対操舵角、修正操舵角及び平均操舵角速度の値の組の内、好ましいデータのみを運転者の覚醒時のデータとして記憶部１０８に記憶させる。尚、覚醒状態推定部１０７のステップＳ１１２における処理の詳細については後述する。

ステップＳ１１３において、覚醒状態推定部１０７は、ステップＳ１１３において覚醒時のものとされたデータに基づいて、上述した方法によりそれぞれの走行路の種別に応じた修正操舵角の標準偏差をそれぞれ補正値として算出し、記憶部１０８に記憶させる。尚、覚醒状態推定部１０７が、ステップＳ１１３において記憶部１０８に記憶させる補正値マップの一例が図６に示す補正値マップである。覚醒状態推定部１０７は、ステップＳ１１３の処理を完了すると、ステップＳ１０１へ処理を戻す。つまり、覚醒状態推定部１０７のステップＳ１１２及びステップＳ１１３の処理は、運転者が覚醒していると考えられる期間において、運転者の覚醒時のデータを収集し、補正値を算出するための処理である。これに対して、覚醒状態推定部１０７のステップＳ１１４以降の処理は、予め算出した補正値を用いて、運転者の覚醒状態を推定するための処理である。以下、覚醒状態推定部１０７のステップＳ１１４以降の処理について説明をする。

ステップＳ１１４において、覚醒状態推定部１０７は、ステップＳ１１３において記憶部１０８に予め記憶させた補正値を用いて、ステップＳ１０７において算出した修正操舵角を補正する。より具体的には、覚醒状態推定部１０７は、ステップＳ１０６〜Ｓ１０９における一致処理後の絶対操舵角、平均操舵角速度及び走行速度とから上述した方法によって、車両の走行路の種別、すなわち、図６における範囲の１つを特定する。そして、覚醒状態推定部１０７は、特定した範囲に対応する補正値で、当該範囲を特定するために用いた絶対操舵角、平均操舵角速度及び走行速度と同じ組に含まれる修正操舵角を除算して正規化する補正をして、記憶部１０８に記憶させる。

ステップＳ１１５において、覚醒状態推定部１０７は、ステップＳ１１５の処理時から窓長Ｗ_NEだけ遡った期間における補正後の修正操舵角を記憶部１０８から読み出して、当該修正操舵角の標準偏差を算出して、記憶部１０８に記憶させる。つまり、ステップＳ１１５の処理は、補正後の修正操舵角の窓長Ｗ_NEの移動標準偏差を算出するための処理である。尚、図９のフローチャートに示す処理を開始してからの時間が短いなどの理由により、ステップＳ１１５の処理時から窓長Ｗ_NEだけ遡った期間分の補正後の修正操舵角が記憶部１０８に記憶されていない場合は、記憶されている補正後の修正操舵角のみの移動標準偏差を算出してもよい。

ステップＳ１１６において、覚醒状態推定部１０７は、ステップＳ１１５において算出した補正後の修正操舵角の移動標準偏差に基づいて運転者の覚醒状態を推定して、推定結果に基づいて上述した警告信号Ｋ_Sを生成する。尚、覚醒状態推定部１０７のステップＳ１１６の処理の詳細は後述する。

ステップＳ１１７において、覚醒状態推定部１０７は、イグニッション信号検出部１０５によって生成されるイグニッション信号Ｉ_Sに基づいて、イグニッションキーがＯＦＦであるか否かを判断する。覚醒状態推定部１０７は、ステップＳ１１７においてイグニッションキーがＯＦＦであると判断したとき、図９のフローチャートの示す処理を終了する。一方、覚醒状態推定部１０７は、ステップＳ１１７においてイグニッションキーがＯＦＦでないと判断したとき、ステップＳ１０１へ処理を戻す。以上が、本実施形態に係る覚醒状態推定部１０７の主な処理の説明である。

次に、上述したステップＳ１０３、ステップＳ１１２及びステップＳ１１６における覚醒状態推定部１０７のより詳細な処理を説明する。まず始めに、ステップＳ１０３における覚醒状態推定部１０７の詳細な処理を説明する。

覚醒状態推定部１０７がステップＳ１０３の処理をする理由は、走行速度、絶対操舵角及び走行場所のタイプの少なくともいずれか１つに応じて窓長Ｗ_S及びＷ_NEの長さを決定するためである。つまり、本実施形態において、覚醒状態推定部１０７が、窓長Ｗ_S及びＷ_NEの長さを決定を決定する方法には２種類の方法がある。すなわち、走行速度及び絶対操舵角に応じて窓長Ｗ_S及びＷ_NEの長さを決定する方法と、走行速度及び絶対操舵角に基づいて走行場所のタイプ（一般道路や高速道路など）を推定して、推定した走行場所タイプに応じて予め定められた長さの窓長Ｗ_S及びＷ_NEを選択する方法との２種類である。まず始めに、走行場所タイプを推定して、推定した走行場所タイプに応じて窓長Ｗ_S及びＷ_NEを選択する方法について説明をする。図１１は、ステップＳ１０３において、覚醒状態推定部１０７が、走行場所タイプを推定し、推定結果に応じて窓長Ｗ_S及びＷ_NEを選択する処理を示すフローチャートである。

ステップＳ１２０１において、覚醒状態推定部１０７は、ステップＳ１２０１の処理をする時の走行場所タイプを走行路検出部１０３が特定できるか否かを判断する。覚醒状態推定部１０７は、ステップＳ１２０１において走行路検出部１０３が走行場所タイプを特定できると判断したとき、ステップＳ１２０２へ処理を進める。一方、覚醒状態推定部１０７は、ステップＳ１２０１において、走行路検出部１０３が走行場所タイプを特定できないと判断したとき、ステップＳ１２０３へ処理を進める。

ステップＳ１２０２において、覚醒状態推定部１０７は、走行路検出部１０３によって生成される走行路信号Ｓ_Sに応じて、走行場所タイプを判断し、判断した走行場所タイプに応じて、予め走行場所タイプに応じてそれぞれ定められている窓長Ｗ_S及びＷ_NEを選択し、走行場所タイプ及び走行場所タイプに対応する窓長Ｗ_S及びＷ_NEを記憶部１０８に記憶させる。覚醒状態推定部１０７は、ステップＳ１２０２の処理を完了すると、図１１のフローチャートに示す処理を終了し、図９に示すフローチャートのステップＳ１０４の処理を開始する。

ステップＳ１２０３において、覚醒状態推定部１０７は、操舵角検出部１０１によって生成される回転角度信号Ｔ_Sと車速検出部１０２によって生成される車速信号Ｖ_Sとに基づいて当該ステップＳ１２０３の処理をするときの走行速度及び絶対操舵角を特定する。

ステップＳ１２０４において、覚醒状態推定部１０７は、ステップＳ１２０３において特定した走行速度が予め定められた車速閾値ＳＫ_V以上か否かを判断する。覚醒状態推定部１０７は、ステップＳ１２０４において走行速度が車速閾値ＳＫ_V以上であると判断したとき、ステップＳ１２０５へ処理を進める。一方、覚醒状態推定部１０７は、ステップＳ１２０４において走行速度が車速閾値ＳＫ_V以上でないと判断したとき、ステップＳ１２０８へ処理を進める。

ステップＳ１２０５において、覚醒状態推定部１０７は、ステップＳ１２０３において特定した絶対操舵角が予め定められた角度閾値ＳＫθ以上であるか否かを判断する。覚醒状態推定部１０７は、ステップＳ１２０５において、絶対操舵角が角度閾値ＳＫθ以上であると判断したとき、ステップＳ１２０６へ処理を進める。一方、覚醒状態推定部１０７は、ステップＳ１２０５において、絶対操舵角が角度閾値ＳＫθ以上でないと判断したとき、ステップＳ１２０７へ処理を進める。

ステップＳ１２０６において、覚醒状態推定部１０７は、ステップＳ１２０４からステップＳ１２０５までの処理をして、走行速度が車速閾値ＳＫ_V以上で、且つ、絶対操舵角が角度閾値ＳＫθ以上であることから、ステップＳ１２０３の処理をする時に走行中の走行場所が場所タイプＡ（高速道路、比較的きつい曲線路が多い）であることを推定し、場所タイプＡに応じて予め設定されている窓長Ｗ_S及びＷ_NEを覚醒状態推定処理に使用する窓長の長さとしてそれぞれ選択し、選択した場所タイプと窓長Ｗ_S及びＷ_NEとを記憶部１０８に記憶させる。覚醒状態推定部１０７が、ステップＳ１１０６の処理を完了すると、図１１のフローチャートに示す処理を終了し、図９のフローチャートのステップＳ１０４の処理を開始する。

ステップＳ１２０７において、覚醒状態推定部１０７は、ステップＳ１２０４からステップＳ１２０５までの処理をして、走行速度が車速閾値ＳＫ_V以上で、且つ、絶対操舵角が角度閾値ＳＫθ以上でないことから、ステップＳ１２０３の処理をする時に走行中の走行場所が場所タイプＢ（高速道路、比較的ゆるい曲線路が多い）であることを推定し、場所タイプＢに応じて予め設定されている窓長Ｗ_S及びＷ_NEを覚醒状態推定処理に使用する窓長の長さとしてそれぞれ選択し、選択した場所タイプと窓長Ｗ_S及びＷ_NEとを記憶部１０８に記憶させる。覚醒状態推定部１０７が、ステップＳ１２０７の処理を完了すると、図１１のフローチャートに示す処理を終了し、図９のフローチャートのステップＳ１０４の処理を開始する。

ステップＳ１２０８において、覚醒状態推定部１０７は、ステップＳ１２０３において特定した絶対操舵角が予め定められた角度閾値ＳＫθ以上であるか否かを判断する。覚醒状態推定部１０７は、ステップＳ１２０８において、絶対操舵角が角度閾値ＳＫθ以上であると判断したとき、ステップＳ１２０９へ処理を進める。一方、覚醒状態推定部１０７は、ステップＳ１２０８において、絶対操舵角が角度閾値ＳＫθ以上でないと判断したとき、ステップＳ１２１０へ処理を進める。尚、ステップＳ１２０５とステップＳ１２０８とにおける角度閾値ＳＫθは、互いに同じ値であってもよいし、互いに異なる値であってもよい。

ステップＳ１２０９において、覚醒状態推定部１０７は、ステップＳ１２０４〜ステップＳ１２０８までの処理をして、走行速度が車速閾値ＳＫ_V以上でなく、且つ、絶対操舵角が角度閾値ＳＫθ以上であることから、ステップＳ１２０３の処理をする時に走行中の走行場所が場所タイプＣ（一般道路、比較的きつい曲線路が多い）であることを推定し、場所タイプＣに応じて予め設定されている窓長Ｗ_S及びＷ_NEを覚醒状態推定処理に使用する窓長の長さとしてそれぞれ選択し、選択した場所タイプと窓長Ｗ_S及びＷ_NEとを記憶部１０８に記憶させる。覚醒状態推定部１０７が、ステップＳ１２０９の処理を完了すると、図１１のフローチャートに示す処理を終了し、図９のフローチャートのステップＳ１０４の処理を開始する。

ステップＳ１２１０において、覚醒状態推定部１０７は、ステップＳ１２０４〜ステップＳ１２０８までの処理をして、走行速度が車速閾値ＳＫ_V以上でなく、且つ、絶対操舵角が角度閾値ＳＫθ以上でないことから、ステップＳ１２０３の処理をする時に走行中の走行場所が場所タイプＤ（一般道路、比較的ゆるい曲線路が多い）であることを推定し、場所タイプＤに応じて予め設定されている窓長Ｗ_S及びＷ_NEを覚醒状態推定処理に使用する窓長の長さとしてそれぞれ選択し、選択した場所タイプと窓長Ｗ_S及びＷ_NEとを記憶部１０８に記憶させる。覚醒状態推定部１０７が、ステップＳ１２１０の処理を完了すると、図１１のフローチャートに示す処理を終了し、図９のフローチャートのステップＳ１０４の処理を開始する。以上が、覚醒状態推定部１０７がステップＳ１０３において、走行場所タイプを推定して、推定した走行場所タイプに応じて窓長Ｗ_S及びＷ_NEの長さを選択する方法の説明である。尚、本実施形態に係る覚醒状態推定装置は、平均操舵角速度に基づいて、最適な窓長Ｗ_S及びＷ_NEを選択してもよい。

次に、覚醒状態推定部１０７がステップＳ１０３において、窓長Ｗ_S及びＷ_NEの長さを決定するもう一方の種類の方法、すなわち、走行速度及び絶対操舵角に応じて窓長Ｗ_S及びＷ_NEの長さを決定する方法について説明する。図１２は、ステップＳ１０３において、覚醒状態推定部１０７が、走行速度及び絶対操舵角に応じて窓長Ｗ_S及びＷ_NEの長さを決定するためのフローチャートを示す図である。

ステップＳ１２１１において、覚醒状態推定部１０７は、操舵角検出部１０１によって生成される回転角度信号Ｔ_Sと車速検出部１０２によって生成される車速信号Ｖ_Sとに基づいて当該ステップＳ１２１１の処理をする時の走行速度及び絶対操舵角を特定する。

ステップＳ１２１２において、覚醒状態推定部１０７は、ステップＳ１２１１において特定した走行速度に応じて、予め定められた決定方法で窓長Ｗ_S及びＷ_NEを決定する。尚、ステップＳ１２１２において覚醒状態推定部１０７が窓長Ｗ_S及びＷ_NEを決定する具体的な方法は、走行速度が高くなるにつれて窓長Ｗ_S及びＷ_NEをそれぞれ長く設定する、又は、絶対操舵角が高くなるにつれて窓長Ｗ_S及びＷ_NEを短く設定するというような方法であってよい。さらに、覚醒状態推定部１０７が窓長Ｗ_S及びＷ_NEを決定する具体的な方法は、操舵角の変動幅が大きくなるのに従って、窓長Ｗ_S及びＷ_NEをそれぞれを短く設定する、又は、操舵角の変動幅が小さくなるのに従って、窓長Ｗ_S及びＷ_NEをそれぞれを長く設定するというような方法であってもよい。覚醒状態推定部１０７は、ステップＳ１２１２の処理を完了すると、図１２のフローチャートに示す処理を終了して、図９のステップＳ１０４の処理を開始する。以上が、覚醒状態推定部１０７が、ステップＳ１０３において、走行速度及び絶対操舵角に応じて窓長Ｗ_S及びＷ_NEの長さを選択する処理の説明である。

次に、覚醒状態推定部１０７のステップＳ１１２におけるより詳細な処理について説明する。覚醒状態推定部１０７は、ステップＳ１０７において記憶部１０８に記憶させた修正操舵角を、運転者毎に定められた補正値マップの範囲に対応させなければならない。図１３は、そのための覚醒状態推定部１０７のステップＳ１１２におけるより詳細な処理を示すフローチャートである。

ステップＳ１１２１において、覚醒状態推定部１０７は、運転者が誰であるかを特定する。このために、覚醒状態推定部１０７は、運転者指示部１０６の図示しないスイッチが運転者によって操作されて運転者指示信号Ｕ_Sが生成されたときに、当該運転者指示信号Ｕ_Sが示す運転者を記憶部１０８に記憶させてもよい。これにより、覚醒状態推定部１０７は、ステップＳ１１０１において、記憶部１０８に記憶されている運転者を参照して特定することができる。

ステップＳ１１２２において、覚醒状態推定部１０７は、方向指示検出部１０４によって生成される方向指示信号Ｈ_Sに基づいて、ステップＳ１１０２の処理をする時に運転者が方向指示器を操作しているか否かを判断する。覚醒状態推定部１０７は、ステップＳ１１０２において、運転者によって方向指示器が操作されていないと判断したとき、ステップＳ１１０４へ処理を進める。一方、覚醒状態推定部１０７は、ステップＳ１１０３において、運転者によって方向指示器が操作されていると判断したとき、図１３のフローチャートに示す処理を終了し、図９のステップＳ１０１へ処理を戻す。

ここで、覚醒状態推定部１０７が、ステップＳ１１２２の処理をする理由を説明する。運転者が方向指示器を操作した時とは、運転者が故意にハンドルを大きく回転させて車両の進行方向を変化させているときと考えられる。そして、運転者が故意にハンドルを大きく回転させたときのデータは、覚醒状態推定処理のためのデータには不適切である。したがって、覚醒状態推定部１０７は、ステップＳ１１２２の処理をすることにより、ステップＳ１０６〜ステップＳ１０９における一致処理後の走行速度、絶対操舵角、修正操舵角及び平均操舵角速度の組のデータが不適切であると判断したときには、これらの不適切なデータを補正値を算出するために使用せずに、ステップＳ１０１へ処理を戻すことができる。以上が、覚醒状態推定部１０７が、ステップＳ１１２２の処理をする理由である。

ステップＳ１１２３において、覚醒状態推定部１０７は、ステップＳ１０６〜ステップＳ１０９の処理をすることによって１つの組にしたデータをステップＳ１１２１において特定した運転者に対応する覚醒時のデータとする。覚醒状態推定部１０７は、ステップＳ１１２３の処理を完了すると、図１３のフローチャートに示す処理を終了し、図９のステップＳ１１１の処理を開始する。

次に、覚醒状態推定部１０７のステップＳ１１６におけるより詳細な処理について説明する。図１４は、覚醒状態推定部１０７のステップＳ１１６におけるより詳細な処理を示すフローチャートである。

ステップＳ１１６１において、覚醒状態推定部１０７は、ステップＳ１１５において算出した補正後の修正操舵角の移動標準偏差ＳＤが予め定められた覚醒状態閾値ＳＫ_Wake以上か否かを判断する。覚醒状態推定部１０７は、ステップＳ１１６１において、補正後の修正操舵角の移動標準偏差ＳＤが覚醒状態閾値ＳＫ_Wake以上であると判断したとき、ステップＳ１１６２へ処理を進める。一方、覚醒状態推定部１０７は、ステップＳ１１６１において、補正後の修正操舵角の移動標準偏差ＳＤが覚醒状態閾値ＳＫ_Wake以上でないと判断したとき、図１４のフローチャートに示す処理を終了して、図９のステップＳ１１７へ処理を進める。

ステップＳ１１６２において、覚醒状態推定部１０７は、方向指示検出部１０４によって生成される方向指示信号Ｈ_Sに基づき、ステップＳ１１６２の処理をする時に運転者が方向指示器を操作しているか否かを判断する。覚醒状態推定部１０７は、ステップＳ１１６２において、運転者が方向指示器を操作していると判断したとき、図１４のフローチャートに示す処理を終了して、図９のステップＳ１１７へ処理を進める。一方、覚醒状態推定部１０７は、ステップＳ１１６２において、運転者が方向指示器を操作していないと判断したとき、ステップＳ１１６３へ処理を進める。

ステップＳ１１６３において、覚醒状態推定部１０７は、警告部１０９に警告を指示する警告信号Ｋ_Sを生成する。覚醒状態推定部１０７は、ステップＳ１１６３の処理を完了すると、図１４のフローチャートに示す処理を終了し、図９のステップＳ１１７へ処理を進める。

以上が、本実施形態に係る覚醒状態推定部１０７の処理の説明である。本実施形態に係る覚醒状態推定部１０７は、上述したように運転者の覚醒度を推定し、運転者が覚醒していると判断したときに警告信号Ｋｓを生成する。そして、警告部１０９は、覚醒状態推定部１０７によって生成された警告信号Ｋｓを取得したときに、運転者に警告を発する。

尚、警告部１０９が発する警告の種類は、覚醒状態の低い運転者を覚醒状態に導けるだけの刺激を有するものであればどのような警告でもよい。警告部１０９が発する警告の種類の具体例としては、音声による警告が好ましい。さらに、警告部１０９が音声による警告をするときは、警告の直前にビープ音を断続的に鳴らすことで音声による警告の開始を分かり易くすることができる。また、音声による警告のフレーズは、分かり易い言葉で、且つ、短いものが好ましい。警告部１０９が発する警告として音声による警告が好ましい理由は、近年、脇見運転の防止するための警告や予め定められた速度超過をしたときの警告など、車両から発せられる警告音が増加しているためである。また、車両から警告音が発せられたときに、いずれの種類の警告が発せられたかをカーナビゲーションシステム用のディスプレイなどに表示することも考えられるが、このような警告の仕方では、運転者は表示画面に注意を奪われてしまい、車両の進行方向に対する注意力を奪うことになる。このため、運転者に対する警告の種類としては、音声による警告が好ましい。ただし、警告部１０９が発する警告の種類は、運転者が車両の運転をする際に必要な注意力を奪うものでなければ、どのような種類の警告であっても良いことは言うまでもない。

以上が、第１の実施形態に係る覚醒状態推定装置１０の説明である。本実施形態に係る覚醒状態推定装置１０によれば、修正操舵角を正規化する補正をし、補正後の修正操舵角の移動標準偏差を算出する。これにより、車両が、上述した様々な種別の走行路を走行するときでも、補正後の修正操舵角の移動標準偏差値と比較する閾値（例えば、上述した覚醒状態閾値ＳＫ_Wake）は、１つだけ予め定めておくことで、精度の高い覚醒度の推定をすることができる。

尚、上述した覚醒状態閾値ＳＫ_Wakeは、運転者の覚醒している期間において、上述した様々な種別の走行路の内のいずれか１つの走行路（例えば、直線路）を走行するときの修正操舵角に基づいて予め定められてもよい。

（第１の実施形態の変形例）
第１の実施形態に係る覚醒状態推定装置１０では、覚醒時の修正操舵角の標準偏差で、覚醒状態推定処理時の修正操舵角を補正していた。これに対して、覚醒状態推定装置１０は、重回帰分析の手法を用いて運転者の覚醒時の規範となる修正操舵角を予測する数式を導出し、導出した数式に基づいて推定処理時の修正操舵角を補正してもよい。以下、第１の実施形態の変形例に係る覚醒状態推定部１０７の処理を図１５のフローチャートを参照して説明する。尚、図１５のフローチャートに示す処理の内、ステップＳ３０１〜Ｓ３１２及びステップＳ３１５〜Ｓ３１７の処理は、それぞれ、第１の実施形態の説明において参照した図９のフローチャートに示すステップＳ１０１〜Ｓ１１２及びステップＳ１１５〜ステップＳ１１７の処理と同様である。したがって、第１の実施形態の変形例に係る覚醒状態推定部１０７の処理については、第１の実施形態と同様の処理については説明を省略し、ステップＳ３１３及びＳ３１４の処理についてのみ説明をする。

ステップＳ３１３において、覚醒状態推定部１０７は、ステップＳ３１２において覚醒時のものとされたデータに基づいて、運転者の覚醒時の修正操舵角の変動の傾向の規範となる補正式（予測式）を導出する。この数式は、絶対操舵角θ_Zと平均操舵角速度ω_Hとをパラメータとする数式である。より具体的には、ステップＳ３１２において覚醒時のものとされたデータの内、１つの組に含まれる絶対操舵角θ_Zと平均操舵角速度ω_Hと修正操舵角θ_Sとを必要な組の分だけ読み出す。ここで、ステップＳ３１３における覚醒状態推定部１０７の処理を分かり易く説明するために図１６を参照しながら説明をする。図１６は、覚醒状態推定部１０７が、ステップＳ３１３において必要な組の分だけデータを読み出し、絶対操舵角θ_Zと平均操舵角速度ω_Hとをパラメータとして、修正操舵角θ_Sをプロットした図である。覚醒状態推定部１０７は、ステップＳ３１３において必要な組のデータを読み出すと、読み出したデータに基づいて、図１６に示すような３次元平面を表す予測式を導出して、記憶部１０８に記憶させる。ここで、図１６に示す３次元平面は、ステップＳ３１３において覚醒状態推定部１０７によって読み出された修正操舵角θ_Sの変動の傾向、すなわち、運転者の覚醒時における修正操舵の変動の傾向を最もよく表す平面（近似平面）であり、又、運転者の覚醒時における修正操舵の変動の傾向を予測するための平面でもある。さらに、図１６に示す３次元平面は、絶対操舵角と平均操舵角速度とに基づいた平面であるため、当該平面を用いると、図６に示す走行速度−操舵角−平均操舵角速度散布図を用いる上述した方法と同様に、車両の走行路の種別を特定することができる。覚醒状態推定部１０７は、ステップＳ３１３において、図１６に示すような３次元平面、すなわち、予測式を重回帰分析などの手法を用いて導出する。尚、覚醒状態推定部１０７が、ステップＳ３１３において導出するのは、３次元平面を表す予測式でなくてもよく、３次元曲面を表す予測式であってもよい。また、本変形例における図１６に示す平面、すなわち、予測式は、第１の実施形態と同様に、走行速度に応じて複数存在してもよい。

ステップＳ３１４において、覚醒状態推定部１０７は、ステップＳ３１３において導出した予測式に基づいて、ステップＳ３０７において算出した修正操舵角を補正する。より具体的には、覚醒状態推定部１０７は、ステップＳ３０６〜Ｓ３０９における一致処理後の走行速度、修正操舵角θ_Sと、絶対操舵角θ_Z及び平均操舵角速度ω_Hを記憶部１０８から読み出す。そして、覚醒状態推定部１０７は、読み出した走行速度に応じて、上述したように走行速度に応じて複数存在する予測式の内の１つを特定する。そして、覚醒状態推定部１０７は、読み出した絶対操舵角θ_Zと平均操舵角速度ω_Hとを特定した予測式に代入して、予測修正操舵角を算出する。覚醒状態推定部１０７は、ステップＳ３１４において読み出した修正操舵角θ_Sを、算出した予測修正操舵角で除算する補正をして、補正後の修正操舵角を記憶部１０８に記憶させる。式（２）は、修正操舵角を予測修正操舵角で除算する式を示す。

ここで、第１の実施形態の変形例に係る覚醒状態推定部１０７が、ステップＳ３１４のような処理をする理由を説明する。覚醒状態推定部１０７が、ステップＳ３１４において、読み出した修正操舵角θ_Sを、算出した予測修正操舵角で除算すると言うことは、ステップＳ３０７の処理をする時における運転者の修正操舵角θ_Sを、運転者の覚醒時の規範となる修正操舵角で除算するということである。すなわち、覚醒状態推定部１０７は、ステップＳ３１４において、規範となる修正操舵角に対するステップＳ３０７の処理をする時の運転者の修正操舵角の比率を算出する。そして、第１の実施形態の変形例に係る覚醒状態推定部１０７は、第１の実施形態と同様にステップＳ３１５において、ステップＳ３１５の処理時から窓長Ｗ_NEだけ遡った期間における補正後の修正操舵角、すなわち、上述した比率を記憶部１０８から読み出して、移動標準偏差、すなわち、比率のばらつきを算出する。

そして、第１の実施形態の変形例に係る覚醒状態推定部１０７は、ステップＳ３１６において、第１の実施形態と同様にステップＳ３１５において算出した比率のばらつきを、予め定められた覚醒状態閾値ＳＫ_Wakeと比較して覚醒状態を推定する。つまり、第１の実施形態の変形例に係る覚醒状態推定部１０７は、覚醒時の規範となる修正操舵角に対する推定処理時の運転者の修正操舵角θ_Sの比率が予め定められた閾値以上となったときに運転者の覚醒状態が低下していると推定する。

以上が、第１の実施形態の変形例に係る覚醒状態推定部１０７の処理の説明である。このように、第１の実施形態の変形例で説明した処理によっても、第１の実施形態に係る覚醒状態推定装置１０と同様に、車両が曲線路を走行することが覚醒状態の推定結果に及ぼす影響を十分に抑制することができる。

尚、第１の実施形態及び第１の実施形態の変形例では、覚醒状態推定装置１０が、絶対操舵角、平均操舵角速度及び走行速度（走行場所のタイプ）の３つの変数に基づいて、図６に示す３次元の補正値マップを用いて車両の位置する走行路の種別を特定し、補正値を算出して、当該補正値を用いて修正操舵角を補正し、補正後の修正操舵角に基づいて覚醒度を推定する場合を一例として説明した。しかしながら、覚醒状態推定装置１０は、必ずしも上述した３つの変数に基づいて走行路の種別を特定して、覚醒度を推定しなくともよく、上述した３つの変数の内、少なくとも１つの変数に基づいて、図９に示す方法で運転者の覚醒状態を推定しても良い。この場合、図６に一例として示した補正値マップの次元は、覚醒状態推定装置１０が覚醒度推定処理に用いる変数の数と同じ値になることは言うまでもない。さらに、上述した３つの変数と、他の変数（例えば、横Ｇ、道路上に描かれているセンターラインとの相対距離、及び、操舵角加速度など）との少なくともいずれか１つに基づいて、１次元以上（４次元以上も含む）の補正値マップを用いて車両の位置する走行路の種別を特定し、補正値を算出して、当該補正値を用いて修正操舵角を補正してもよい。

また、第１の実施形態及び第１の実施形態の変形例では、補正値や予測式は、運転者の覚醒している期間において、覚醒状態推定装置１０が、算出、又は、導出するものとした。しかしながら、これらの補正値や予測式は、必ずしも覚醒状態推定装置１０が算出、又は導出しなくてもよく、予め記憶手段に記憶された補正値、又は、予測式に基づいて、覚醒状態推定装置１０が覚醒状態の推定をしてもよい。記憶手段に補正値、又は、予測式を予め記憶させておく方法としては、人間が経験的に定めた補正値、又は、予測式を予め記憶手段に記憶させる方法でも良いし、他の車両や、実験装置などを用いて算出した補正値、又は、導出した予測式を予め記憶手段に記憶させる方法等でも良い。そして、覚醒状態推定装置１０は、上述した補正値を算出する方法、又は、予測式を導出する方法で、記憶手段に予め記憶されている補正値、又は、予測式を適宜更新してもよい。

本発明によれば、運転者の覚醒状態を推定することができ、例えば、車両などの移動体の運転者の覚醒状態を推定する覚醒状態推定装置などに利用することができる。

本発明における修正操舵角を説明する図 絶対操舵角、平均操舵角速度及、走行速度及び走行箇所の種別の互いの対応関係を示す図 走行箇所の種別を特定する方法を説明する図 Ｕ字路の形状の例を示す図 Ｕ字路を走行するときの絶対操舵角の変化を示す図 Ｕ字路を走行するときの平均操舵角速度の変化を示す図 Ｕ字路を走行するときの操舵角−平均操舵角速度平面を示す図 Ｓ字路の形状の例を示す図 Ｓ字路を走行するときの絶対操舵角の変化を示す図 Ｓ字路を走行するときの平均操舵角速度の変化を示す図 Ｓ字路を走行するときの操舵角−平均操舵角速度平面を示す図 補正値マップの一例を示す図 熟練した運転者の覚醒時の修正操舵角の変動の傾向を示す図 熟練した運転者の低覚醒時の修正操舵角の変動の傾向を示す図 未熟な運転者の覚醒時の修正操舵角の変動の傾向を示す図 未熟な運転者の低覚醒時の修正操舵角の変動の傾向を示す図 第１の実施形態に係る覚醒状態推定装置の概略構成を示すブロック図 第１の実施形態に係る覚醒状態推定部の処理を示すフローチャート 平均操舵角を算出するための窓長を説明する図 平均操舵角を算出するための窓長を説明する図 第１の実施形態に係る覚醒状態推定部の処理を示すフローチャート 第１の実施形態に係る覚醒状態推定部の処理を示すフローチャート 第１の実施形態に係る覚醒状態推定部の処理を示すフローチャート 第１の実施形態に係る覚醒状態推定部の処理を示すフローチャート 第１の実施形態の変形例に係る覚醒状態推定部の処理を示すフローチャート 第１の実施形態の変形例における近似平面を説明する図

符号の説明

１０１ 操舵角検出部
１０２ 車速検出部
１０３ 走行路検出部
１０４ 方向指示検出部
１０５ イグニッション信号検出部
１０６ 運転者指示部
１０７ 覚醒状態推定部
１０８ 記憶部
１０９ 警告部

Claims (8)

1. 車両の操舵角に基づいて、当該車両の運転者が覚醒状態か非覚醒状態かを推定する覚醒状態推定装置であって、
   少なくとも前記操舵角を含み、運行中の前記車両の位置する走行路の種別に応じて変化する走行情報を、当該車両から取得する走行情報取得手段と、
   前記走行情報を変数としてそれぞれ関連付けられた複数の補正値を予め記憶する記憶手段と、
   前記走行情報取得手段が取得した走行情報に基づいて、当該走行情報に対応する補正値を設定する補正値設定手段と、
   前記走行情報取得手段が取得した操舵角と、当該操舵角に基づいた前記車両の理想の走行軌道に沿って走行するための理想操舵角との差を修正操舵角として算出する修正操舵角算出手段と、
   前記補正値設定手段が設定している前記補正値を用いて、前記修正操舵角算出手段が算出した前記修正操舵角を補正する修正操舵角補正手段と、
   前記修正操舵角補正手段が補正した修正操舵角に基づいて、前記運転者が覚醒状態か非覚醒状態かを推定する覚醒状態推定手段とを備え、
   前記走行情報取得手段は、取得した前記操舵角に基づいた前記車両の理想の走行軌道に沿って走行するための理想操舵角を時間微分して理想操舵角速度を算出する理想操舵角速度算出手段をさらに含み、
   前記走行情報取得手段は、前記理想操舵角速度及び前記車両の走行速度の少なくとも一方を前記走行情報としてさらに取得し、
   前記記憶手段は、前記走行情報の少なくともいずれか１つに対応し、当該走行情報の変数の大きさ毎に分割された複数の範囲に前記走行路の種別を割り当て、当該複数の範囲と前記補正値とをそれぞれ対応付けることにより、前記走行情報と前記複数の補正値とをそれぞれ関連付ける補正値マップとして前記複数の補正値を記憶しており、
   前記補正値設定手段は、前記走行情報取得手段によって取得された前記走行情報の値が含まれる前記複数の範囲の内の１つの範囲を選択し、当該範囲に関連付けられた補正値を設定する、覚醒状態推定装置。
2. 前記記憶手段は、運行中の前記車両が１つの種別の前記走行路に位置するときの前記修正操舵角の標準偏差を全ての種別の前記走行路についてそれぞれ予め算出され、算出された値をそれぞれ前記補正値として前記走行情報にそれぞれ関連付けて記憶し、
   前記修正操舵角補正手段は、前記補正値設定手段が前記補正値として設定している前記修正操舵角の標準偏差で前記修正操舵角取得手段が算出した前記修正操舵角を除算して正規化をする補正をし、
   前記覚醒状態推定手段は、前記正規化後の前記修正操舵角と、前記車両がいずれか１つの種別の前記走行路に位置するときの修正操舵角に基づいて予め定められた１つの閾値とに基づき、前記運転者が覚醒状態か非覚醒状態かを推定する、請求項１に記載の覚醒状態推定装置。
3. 前記覚醒状態推定手段は、現時点から過去までの予め定められた期間において、前記修正操舵角補正手段による補正後の前記修正操舵角を記憶し、記憶した補正後の前記修正操舵角の履歴の内、現時点から予め定められた第１の窓長さの期間まで遡った全ての補正後の前記修正操舵角の標準偏差を算出し、当該標準偏差値が前記閾値以上となったとき運転者が非覚醒状態であると推定する、請求項２に記載の覚醒状態推定装置。
4. 前記覚醒状態推定装置は、予め定められた補正値算出期間において、
   前記走行情報取得手段によって取得される前記走行情報に含まれる前記操舵角、前記理想操舵角速度及び前記走行速度の取得時刻と、当該操舵角に基づいて算出された前記修正操舵角の算出時刻とを互いに一致させ、前記一致処理後の前記操舵角、前記理想操舵角速度及び前記走行速度の３つの変数の内、前記複数の範囲を定義する前記変数と前記一致処理後の前記修正操舵角とをそれぞれ互いに対応させる同期処理手段と、
   前記同期処理手段によって前記範囲の１つに含まれる大きさの前記変数とそれぞれ一致させられた前記修正操舵角の標準偏差を全ての前記範囲について算出した複数の値をそれぞれ前記複数の補正値とし、当該複数の補正値と全ての前記範囲とをそれぞれ対応付けることにより、前記走行情報と前記複数の補正値とをそれぞれ関連付けて前記記憶手段に記憶させる補正値算出手段とを、さらに備える、請求項１から３のいずれか１つに記載の覚醒状態推定装置。
5. 前記記憶手段は、前記操舵角、前記理想操舵角速度及び前記走行速度の３つの変数の大きさ毎に分割された複数の範囲に前記走行路の種別を割り当て、当該複数の範囲と前記補正値とをそれぞれ対応付けることにより、前記走行情報と前記複数の補正値とをそれぞれ関連付ける３次元の前記補正値マップを前記複数の補正値として記憶する、請求項１から４のいずれか１つに記載の覚醒状態推定装置。
6. 前記修正操舵角算出手段は、現時点から過去までの予め定められた期間において、前記走行情報取得手段が取得した操舵角を記憶し、記憶した前記操舵角の履歴の内、現時点から予め定められた第２の窓長さの期間まで遡った全ての前記操舵角の平均値を前記理想操舵角として算出し、
   前記修正操舵角算出手段は、前記走行情報取得手段が取得した前記操舵角の変動幅が大きくなるのに従って、前記第２の窓長さを短く設定し、当該操舵角の変動幅が小さくなるのに従って、前記第２の窓長さを長く設定する、請求項３から５のいずれか１つに記載の覚醒状態推定装置。
7. 前記覚醒度推定装置は、前記運転者を特定する運転者特定手段をさらに備え、
   前記記憶手段には、前記運転者毎に対応する複数の前記補正値マップがそれぞれ記憶されており、
   前記補正値設定手段は、前記運転者特定手段によって特定された前記運転者に対応する前記補正値マップによって前記走行情報取得手段が取得した前記走行情報と関連付けられている前記複数の補正値の内の１つを設定する、請求項１から６のいずれか１つに記載の覚醒状態推定装置。
8. 前記覚醒状態推定装置は、前記車両のイグニッションスイッチがＯＮにされてから予め定められた期間が経過するまでを前記補正値算出期間とする、請求項４から７のいずれか１つに記載の覚醒状態推定装置。

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