JP4432196B2 - 車両用運転操作監視装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は運転者の運転操作を監視する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
居眠り運転はもちろんのこと、運転以外の作業に気を取られて運転操作が不安定な状態にあることを検出するために、過去の操舵角検出値に基づいて運転者が運転操作に注意を集中していると仮定した場合の現在の操舵角を推定し、この操舵角推定値と現在の実際の操舵角検出値との操舵誤差を検出し、操舵誤差の分布の峻険度に基づいて運転操作の不安定な状態を検出する車両用運転操作監視装置が知られている（例えば、特開平１１−２２７４９１号公報参照）。
【０００３】
この車両用運転操作監視装置では、曲線路を走行しているときには操舵誤差が大きくなるため、曲線路走行時に運転者が運転操作に注意を集中しているにも拘わらず、運転操作が不安定な状態にあると誤認することがある。そこで、道路の曲率が小さく、運転操作が正常な状態では操舵角の変化が小さく滑らかになることが明らかな走行条件、すなわち、高速道路を略一定速度で走行していることを条件に操舵誤差を検出し、操舵誤差の分布の峻険度により運転操作の不安定な状態を検出している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の車両用運転操作監視装置では、高速道路の曲線路を略一定速度で走行しているときでも、直線路を走行していると仮定して運転操作の不安定状態の検出を行っているので、検出精度が悪くなるという問題がある。
【０００５】
また、高速度路を略一定速度で走行していることを検出条件としているので、一般道路の曲線路を走行する時には運転操作を監視できないという問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、曲線路を含むどのような走行条件下でも運転操作の不安定状態を正確に検出することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
一実施の形態の構成を示す図８に対応づけて本発明を説明すると、
（１） 請求項１の発明は、操舵角θを繰り返し検出する操舵角検出手段２と、操舵角検出値θn（ｎ＝・・，ｎ−３，ｎ−２，ｎ−１，ｎ）に基づいて運転者が運転操作に集中していると仮定した場合の操舵角推定値θn-hatを演算する操舵角推定手段Ａ−１と、車両前方に存在する障害物の自車からの方向φnと距離ｄnを繰り返し検出する障害物検出手段８と、障害物の方向検出値φnと距離検出値ｄnに基づいて自車走行車線上の先行車を特定し、車間距離を一定に保ちながら先行車に追従走行するように車両を制御する先行車追従走行制御手段７と、先行車の方向検出値φnに基づいて運転者が運転操作に集中していると仮定した場合の操舵角推定値θn-hat’を演算する操舵角推定手段Ｂ−１と、先行車までの車間距離ｄnを考慮して操舵角推定値θn-hatおよびθn-hat’から最終的な操舵角推定値θn-hat”を決定する操舵角推定値決定手段１と、最終的な操舵角推定値θn-hat”と操舵角検出値θnとの誤差を演算する操舵誤差演算手段１と、操舵誤差の分布の峻険度に基づいて運転操作の不安定な状態を検出する不安定状態検出手段１とを備え、これにより上記目的を達成する。
（２） 請求項２の車両用運転操作監視装置は、操舵角推定値決定手段１によって、先行車までの車間距離ｄnが短いほど操舵角推定値θn-hat’に対する重みを大きくし、操舵角推定値θn-hatとθn-hat’とを加重加算平均して最終的な操舵角推定値θn-hat”を決定するようにしたものである。
（３） 請求項３の車両用運転操作監視装置は、操舵角推定値θn-hatとθn-hat’との差の絶対値が所定値θo以上ある場合には、それらの操舵角推定値θn-hatおよびθn-hat’を運転操作の不安定状態検出に用いないようにしたものである。
（４） 請求項４の発明は、車両前方に存在する障害物の自車からの方向と距離を繰り返し検出する障害物検出手段８と、障害物の方向検出値と距離検出値とに基づいて自車走行車線上の先行車を特定し、車間距離を一定に保ちながら先行車に追従走行するように車両を制御する先行車追従走行制御手段７と、先行車の方向検出値に基づいて運転者が運転操作に集中していると仮定した場合の操舵角推定値を演算する操舵角推定手段１と、操舵角を繰り返し検出する操舵角検出手段２と、操舵角推定値と操舵角検出値との誤差を演算する操舵誤差演算手段１と、操舵誤差の分布の峻険度に基づいて運転操作の不安定な状態を検出する不安定状態検出手段１とを備え、これにより上記目的を達成する。
【０００８】
上述した課題を解決するための手段の項では、説明を分かりやすくするために一実施の形態の図を用いたが、これにより本発明が一実施の形態に限定されるものではない。
【０００９】
【発明の効果】
（１） 請求項１の発明によれば、繰り返し検出された操舵角検出値θnに基づいて運転者が運転操作に集中していると仮定した場合の操舵角推定値θn-hatを演算するとともに、先行車追従走行制御において繰り返し検出された先行車の方向検出値φnに基づいて運転者が運転操作に集中していると仮定した場合の操舵角推定値θn-hat’を演算し、先行車までの車間距離ｄnを考慮して操舵角推定値θn-hatおよびθn-hat’から最終的な操舵角推定値θn-hat”を決定する。そして、最終的な操舵角推定値θn-hat”と操舵角検出値θnとの誤差を演算し、操舵誤差の分布の峻険度に基づいて運転操作の不安定な状態を検出するようにしたので、曲線路においても運転者が運転操作に集中していると仮定した場合の操舵角推定値を正確に求めることができ、曲線路を含むどのような走行条件下でも運転操作の不安定状態を正確に検出することができる。
（２） 請求項２の発明によれば、先行車までの車間距離ｄnが短いほど操舵角推定値θn-hat’に対する重みを大きくし、操舵角推定値θn-hatとθn-hat’とを加重加算平均して最終的な操舵角推定値θn-hat”を決定するようにした。一般的に、車間距離が短いほど実際に必要な舵角よりも大きな操舵を行う傾向があるため、車間距離が短いときは運転者が運転に注意を集中しているのにもかかわらず、検出された大きな舵角から運転操作が不安定な状態にあると誤認することがある。請求項２の発明によれば、このような車間距離が短いときに発生する誤認を避けることができ、車間距離によらず運転操作の不安定状態を正確に検出することができる。
（３） 請求項３の発明によれば、操舵角推定値θn-hatとθn-hat’との差の絶対値が所定値θo以上ある場合には、それらの操舵角推定値θn-hatおよびθn-hat’を運転操作の不安定状態検出に用いないようにした。一般的に、先行車追従走行中に先行車との間に他車の割り込みがあったり、追従対象車両の変更があると、先行車の方向検出値φnが大きく変化することがあり、このような場合は正確な操舵角検出値θn-hatおよびθn-hat’を求めることができず、運転操作不安定状態の検出精度が低下する。請求項３の発明によれば、先行車の方向検出値φnが大きく変化したときの操舵角推定値θn-hatおよびθn-hat’を運転操作の不安定状態検出に用いないようにしたので、運転操作不安定状態の検出精度を低下させるようなことはない。
（４） 請求項４の発明によれば、先行車追従走行制御において繰り返し検出された先行車の方向検出値に基づいて運転者が運転操作に集中していると仮定した場合の操舵角推定値を演算し、この操舵角推定値と操舵角検出値との誤差を演算し、操舵誤差の分布の峻険度に基づいて運転操作の不安定な状態を検出するようにしたので、曲線路においても運転者が運転操作に集中していると仮定した場合の操舵角推定値を正確に求めることができ、曲線路を含むどのような走行条件下でも運転操作の不安定状態を正確に検出することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明ではステアリングエントロピー法により運転操作の不安定な状態の程度、すなわち運転者の不安定度を検出する。発明の実施の形態を説明する前に、まずステアリングエントロピー法について説明する。
【００１１】
《ステアリングエントロピー法の概要》
ステアリングエントロピー法は、ステアリング操作（操舵角）の滑らかさに基づいて運転操作の不安定度を算出する手法である。運転者が運転操作以外の負荷のために運転操作に注意を集中していない状態（以下、有負荷状態または有負荷時と呼ぶ）にあると、運転者が運転操作以外の作業をせずに運転操作に注意を集中している状態（以下、無負荷状態または無負荷時と呼ぶ）のときより、操舵が行われない時間が長くなり、大きな舵角の誤差が蓄積される。そのため、運転に注意が戻ったときの修正操舵量が大きくなり、操舵角の時系列データを見ると運転操作がガクガクする度合いが大きくなる。ステアリングエントロピー法はこの特性に着目したものであり、特性値としてα値と、α値を基準に算出された舵角エントロピーＨｐ値を用いる。α値はそれ自体も運転者の不安定度を表すが、ここでは運転者の技量や癖を補正してそれらに影響を受けない舵角エントロピーＨｐ値を算出するための基準値として用いる。そして、舵角エントロピーＨｐ値に基づいて運転者の不安定度を検知する。
【００１２】
《α値について》
α値は、操舵角の時系列データに基づいて一定時間内の操舵誤差、すなわち運転者が運転操作に注意を集中していると仮定した場合の操舵角の推定値と実際の操舵角との差を求め、この操舵誤差の分布（ばらつき）を測定して９０％タイル値（操舵誤差の９０％が含まれる分布の範囲）を算出したものである。α値の測定は無負荷状態で行われ、求められたα値はその運転者のその時点における不安定度の基準値となる。α値はステアリング操作が滑らかで安定している場合は小さくなり、ステアリング操作がガクガクと不安定な場合は大きくなる。また、運転者の運転技量が高く、操舵が安定しているほど小さくなり、逆に運転者の運転技量が低く、ステアリング操作がガクガクし不安定になるほど大きくなる。また、α値は運転者の癖によっても異なる。さらに、同一運転者であっても体調の変化や運転技量の変化などにより変化する。
【００１３】
《Ｈｐ値について》
Ｈｐ値はステアリング舵角エントロピーであり、操舵誤差の分布のあいまいさ（不確実性）を表す。Ｈｐ値は、操舵誤差の分布をα値により９区分に分け、各区分内の分布比率（分布確率）のエントロピーとして算出する。Ｈｐ値は、α値と同様に、ステアリング操作が滑らかで安定している場合は小さくなり、ガクガクと不安定な場合は大きくなる。Ｈｐ値はα値により補正され、運転者の技量や癖により影響を受けない運転者不安定度として用いることができる。つまり、同一の負荷に対しては、運転者の技量や癖によらず、ほぼ同一の値を示す。したがって、運転者の不安定度を示す従来にない画期的なパラメーターといえる。
【００１４】
次に、ステアリングエントロピー法による運転操作不安定状態の検出方法を説明する。まず、この明細書で用いる特殊記号とその名称を表１に示す。
【表１】

表１において、操舵角の円滑値θn-tildeは、量子化ノイズの影響を低減した操舵角である。また、操舵角の推定値θｎ-hatは、ステアリングが滑らかに操作されたと仮定してサンプリング時点の操舵角を推定した値である。
【００１５】
操舵角推定値θn-hatは、操舵角円滑値θn-tildeに対して二次のテイラー展開を施して得られる。すなわち、
【数１】

数式１において、ｔnは操舵角θnのサンプリング時刻であり、円滑値θn-tildeは量子化ノイズの影響を低減するために３個の隣接操舵角θnの平均値とする。
【数２】

数式２において、ｌは、推定値θn-hatの演算に用いる円滑値θn-tildeの算出時間間隔を１５０ｍｓ、すなわち手動操作において人間が断続的に操作可能な最小時間間隔とした場合に、１５０ｍｓ内に含まれる操舵角θnのサンプル数を表す。操舵角θnのサンプリング間隔をＴsとすると、
【数３】

また、ｋ＝１，２，３の値をとり、（ｋ＊ｌ）により１５０ｍｓ間隔の操舵角とそれに隣接する合計３個の操舵角θnに基づいて、円滑値θn-tildeを求めることができる。したがって、このような円滑値θn-tildeに基づいて算出される推定値θn-hatは、実質的に１５０ｍｓ間隔で得られた操舵角θにより算出されたことになる。
【００１６】
上述した特開平１１−２２７４９１号公報では、図１に示すように、所定のサンプリング時間Δｔごとに検出された過去の３個の操舵角θn-3、θn-2、θn-1に基づいて、上記数式１〜３により運転者が運転操作に注意を集中していると仮定した場合の今回の操舵角サンプリング時刻ｔnの操舵角推定値θn-hatを求め、現在の実際の操舵角検出値θnとの差を操舵誤差ｅnとしている。
【数４】

【００１７】
ところが、この操舵誤差ｅnの算出方法では、図２に示すような曲線路を走行している場合には操舵誤差ｅnが大きくなってしまう。つまり、Ａ点までの直線路における過去の操舵角検出値に基づいて現在の操舵角推定値θn-hatを求めるとＢ点となるが、実際は曲線路上のＣ点を走行しているので大きな操舵角θnが検出され、操舵誤差ｅnが大きくなる。
【００１８】
そこでこの実施の形態では、先行車を認識して一定の車間距離を保ちながら追従する先行車追従走行制御装置を利用し、先行車追従走行制御装置により検出された先行車の方向と距離に基づいて、運転者が運転操作に集中していると仮定した場合の操舵角推定値θn-hat’を求め、曲線路を走行しているときでも正確な操舵誤差ｅnを演算して運転操作不安定状態の検出精度を向上させる。
【００１９】
先行車追従走行制御装置はレーダーセンサーを備えており、図３に示すように、車両前方に存在する障害物の方向φと障害物までの距離ｄを検出することができる。これらの検出結果に基づいて、自車線上、あるいは隣接車線上の先行車を特定することができる。ここで、障害物方向φは車両前後方向の車両中心線からの角度である。
【００２０】
今、図３に示すように車両が曲線路を走行しており、前回の操舵角サンプリング時刻ｔn-1に先行車の方向φn-1と距離ｄn-1を検出し、今回の操舵角サンプリング時刻ｔnに先行車の方向φnと距離ｄnを検出したとすると、前回のサンプリング時刻ｔn-1から今回のサンプリング時刻ｔnまでの車両の進行方向の変化Δφは、
【数５】
Δφ＝φn-1−φn ・・・（５）
となる。前回のサンプリング時刻ｔn-1から今回のサンプリング時刻ｔnまでの間に進行方向変化Δφがあったので、今回のサンプリング時刻ｔnには前回のサンプリング時刻ｔn-1の操舵角θn-1から進行方向変化Δφに応じた操舵角変化Δθがあればよいことになる。
【００２１】
図４に示すように、先行車追従走行制御装置からの先行車の方向および距離情報に基づいて推定される今回のサンプリング時刻ｔnの操舵角推定値θn-hat’は、前回のサンプリング時刻ｔn-1の操舵角θn-1に操舵角変化Δθを加えた値となる。
【数６】

この操舵角推定値θn-hat’は、上述したような曲線路における推定誤差を含まないので、テーラー展開により過去の操舵角検出値に基づいて演算した操舵角推定値θn-hatよりも正確である。
【００２２】
この実施の形態では、前者のテーラー展開により過去の操舵角検出値に基づいて演算した操舵角推定値θn-hatと、後者の先行車追従走行制御装置からの先行車の方向φに基づいて演算した操舵角推定値θn-hat’とに基づいて、最終的な操舵角推定値θn-hat”を決定する。
【００２３】
まず、操舵角推定値θn-hat’とθn-hatとの差の絶対値が所定値θo以上ある場合、すなわち、
【数７】

を満たす場合は、図５ａに示すように追従制御対象の先行車Ｂとの間に他の車両Ｃが割り込んだとき、あるいは図５ｂに示すように追従制御対象の先行車ＢをＤに変更したときなど、先行車の方向φが大きく変化したと判断し、今回得られた操舵角推定値θn-hat、θn-hat’を運転操作不安定状態の検出処理に用いない。ここで、サンプルデータ全数の中で所定個数以上が上記数式７を満たす場合に、先行車の方向φが大きく変化したと判断する。
【００２４】
一方、操舵角推定値θn-hat’とθn-hatとの差の絶対値が所定値θo未満の場合は、補正係数Ｋnにより操舵角推定値θn-hat’とθn-hatとに重み付けを行い、加重加算平均により最終的な操舵角推定値θn-hat”を演算する。
【数８】

数式８において、Ｋnは、図６に示すように車間距離ｄnに応じて設定した補正係数である。Ｋnは車間距離ｄnに応じて変化し、車間距離ｄnが所定値以下では１になり、逆に車間距離ｄnが所定値以上では０になる。
【００２５】
先行車に追従して走行するときに、乗員は、図７ａに示すように、先行車との車間距離ｄが長いほど先行車の方向変化Δφに対して小さめの操舵を行う傾向がある。逆に、図７ｂに示すように、先行車との車間距離ｄが短いほど先行車の方向変化Δφに対して大きめの操舵を行う傾向がある。つまり、車間距離が短いほど実際に必要な舵角よりも大きな操舵を行う傾向があるため、車間距離が短いときは運転者が運転に注意を集中しているのにもかかわらず、検出された大きな舵角から運転操作が不安定な状態にあると誤認することになる。
【００２６】
そこでこの実施の形態では、車間距離ｄnに応じて予め設定した補正係数Ｋnを用い、車間距離ｄnが長いほど小さな補正係数Ｋnを設定し、テーラー展開により過去の操舵角検出値により求めた操舵角推定値θn-hatに大きな重み付けを行う。逆に、車間距離ｄnが短いほど大きな補正係数Ｋnを設定し、先行車追従走行制御装置からの先行車方向φにより求めた操舵角推定値θn-hat’に大きな重み付けを行う。このように、先行車までの車間距離ｄnを考慮して最終的な操舵角推定値θn-hat”を決定することにより、正確な操舵角推定値を得ることができる。
【００２７】
以上の手順で最終的な操舵角推定値θn-hat”を演算したら、次の手順で操舵誤差ｅnを演算する。まず、無負荷状態において操舵誤差ｅnを求め、その分布に基づいて表２に示すように操舵角ｅnを９区分ｂ1〜ｂ9に分ける。
【表２】

ここで、α値は、操舵誤差ｅnの９０％が区間［−α，α］の中に含まれるように設定する。なお、運転者ごとに運転技量が異なり癖があるため、区分ｂiは運転者ごとに設定しなければならない。
【００２８】
次に、通常の走行状態における操舵誤差ｅn’を求め、これらの通常走行時の操舵誤差ｅn’を無負荷時のα値による区分ｂ1〜ｂ9にしたがって分ける。操舵誤差ｅn’が区分ｂiに含まれる確率Ｐiは、区分ｂiの度数を全度数で除して得られる。通常走行状態における舵角エントロピーＨｐ値は、次式により定義される。
【数９】

ここで、”Ｈｐ”の下付文字ｐは、舵角エントロピーが確率分布Ｐ、
【数１０】

に従うことを表す。
【００２９】
舵角エントロピーＨｐ値は操舵誤差ｅn’の分布の峻険度を表し、操舵誤差ｅn’が各区分ｂiに等分に含まれる場合にＨｐが１となるように、底が９の対数により演算する。なお、操舵誤差ｅnの分布の中心の３区分ｂ4〜ｂ6に全度数の９０％が含まれるように区分を設定しているので、無負荷状態ではＨｐ値が１になることはない。
【００３０】
舵角エントロピーＨｐ値が小さいほど通常走行時の操舵誤差ｅn’の分布の峻険度が大きく、操舵誤差ｅn’の分布が一定の範囲に収まっている。これは、ステアリング操作が滑らかに行われ、運転操作が安定な状態にあることを示す。逆に、舵角エントロピーＨｐ値が大きいほど操舵誤差ｅn’の分布の峻険度が小さく、操舵誤差ｅn’の分布がばらついている。これは、ステアリング操作がガクガクしており、運転操作が不安定な状態にあることを示す。
【００３１】
運転者が運転操作以外の作業を行って有負荷状態になると、無負荷時よりも舵角エントロピーＨｐ値が増加する。したがって、通常走行時の舵角エントロピーＨｐ値が予め設定した基準値を越えたら、運転者が居眠りをしたり、あるいは運転以外の作業に気を取られているために、運転操作が不安定な状態にあると判断する。舵角エントロピーＨｐ値の判定基準値には、事前の実験により統計的に求めた不安定状態のＨｐ値を設定する。
【００３２】
図８は一実施の形態の構成を示す図である。
一実施の形態の車両用運転操作監視装置は、演算制御装置１を中心に構成される。演算制御装置１はマイクロコンピューターとＡＤコンバーター、メモリなどの周辺部品を備え、後述する制御プログラムを実行して運転者の不安定度を検出し、運転に注意を集中させるための種々の対応処理を行う。演算制御装置１には、舵角センサー２、車速センサー３、ディスプレイ４、スピーカー５、ＡＶＣＮ（Audio,Visual,Communication,Navigation）機器６、先行車追従走行制御装置７などが接続される。
【００３３】
舵角センサー２はステアリングの操舵角θを検出し、車速センサー３は走行速度Ｖを検出する。ディスプレイ４は操作用タッチパネルを備え、ＡＶＣＮ機器６などの制御状態を表示するとともに、エアコンの操作、ナビゲーション装置の操作、車載電話の操作、オーディオ・ビジュアル機器の操作などを可能にしている。スピーカー５はＡＶＣＮ機器６などの各種放送の他に、運転操作の不安定な状態が検出されたときに警報を行う。ＡＶＣＮ機器６は、車載のオーディオ・ビジュアル機器、電話機、ナビゲーション装置などである。
【００３４】
先行車追従走行制御装置７は一定の車間距離を保って自車走行車線上の先行車に追従走行するための装置であり、レーダーセンサー８を備えている。レーダーセンサー８は、道路面に対して垂直方向に扇形のレーザー光線を車両前方に発光しながら、不図示の駆動機構により扇形レーザー光線を左右に走査する。扇形レーザー光線は、乗員数や積載による車両姿勢変化に対応するために、路面に垂直な方向におよそ３度の広がりを有するとともに、曲線路や車線数などの車両前方の道路形状の変化に対応するために、左右およそ１２度の範囲で走査される。
【００３５】
レーダーセンサー８の発光部より発光されたレーザー光線は、先行車両のリフレクターなどに反射して受光部で受光される。レーダーセンサー８は、発光から受光までの反射光の時間差に基づいて前方障害物までの距離ｄを検出するとともに、車両前後方向の車両中心線を基準とする反射光の角度から障害物の方向φを検出し、これらのデータｄ、φを先行車追従走行制御装置７へ送る。先行車追従走行制御装置７は、レーダーセンサー８により検出された先行車の方向φと車間距離ｄに基づいて自車走行車線上の先行車を特定し、その先行車に一定の車間距離を保ちながら追従走行するために車両のエンジン、変速機および制動装置（不図示）を統合制御する。
【００３６】
なお、レーダーセンサー８の種類や、障害物の検出方法はこの実施の形態に限定されるものではない。
【００３７】
図９〜図１４は、演算制御装置１で実行される制御プログラムを示すフローチャートである。これらのフローチャートにより、一実施の形態の動作を説明する。
【００３８】
図９は、無負荷時のα値を算出するためのＩＧＮオンプログラムを示すフローチャートである。
演算制御装置１は、車両のイグニッションキー・スイッチがＯＮ位置に設定されるとこの制御プログラムの実行を開始する。ステップ１において、先行車追従走行制御装置７により自車走行車線上の先行車に対して追従走行制御中かどうかを確認し、追従走行制御中であればステップ２へ進む。ステップ２で、図１０に示す無負荷時α値演算ルーチンを実行する。
【００３９】
図１０に示すフローチャートにしたがって無負荷時α値の演算方法を説明する。
この無負荷時α値の演算は先行車に追従制御を行っているときに実行する。ステップ１１において、舵角センサー２から操舵角θnをサンプリング間隔Ｔsで所定個数以上、収集する。ここで、サンプリング間隔Ｔsは例えば５０ｍｓとする。続くステップ１２で、先行車追従走行制御装置７から先行車の方向φnと先行車までの車間距離ｄnを収集する。
【００４０】
ステップ１３では、１５０ｍｓ間隔の隣接する３個の操舵角θnに基づいて上記数式２により円滑値θn-tildeを算出する。すなわち、
【数１１】

そして、数式１に示すテーラー展開により操舵角推定値θn-hatを演算する。すなわち、
【数１２】

【００４１】
ステップ１４では、先行車追従走行制御装置７からの先行車方向φに基づいて数式６により操舵角推定値θn-hat’を演算する。続くステップ１５では、先行車追従走行制御中の割り込みや追従対象車両の変更などによる先行車方向φの変化の影響を排除するために、上述した数式７を満たすかどうかを確認する。操舵角推定値θn-hat’とθn-hatとの差の絶対値が所定値θo以上ある場合は、先行車追従走行中の割り込みや追従対象車両の変更などによって先行車方向φが大きく変化したと判断し、今回得られた操舵角推定値θn-hat、θn-hat’を運転操作不安定状態の検出処理に用いず、図２のプログラムへリターンする。
【００４２】
操舵角推定値θn-hat’とθn-hatとの差の絶対値が所定値θo未満の場合はステップ１６へ進み、上述した図６に示すマップデータを参照して車間距離ｄnに応じた補正係数Ｋnを決定する。ステップ１７において、テーラー展開により過去の操舵角検出値に基づいて演算した操舵角推定値θn-hatと、先行車追従制御装置７からの先行車方向φに基づいて演算した操舵角推定値θn-hat’に対し、補正係数Ｋnにより重み付けを行って上記数式８により最終的な操舵角推定値θn-hat”を演算する。
【００４３】
ステップ１８では、次式により操舵誤差ｅnを算出する。
【数１３】

次に、ステップ１９で所定の操舵誤差ごとに操舵誤差ｅnの度数を数える。ここで、所定の操舵誤差は舵角センサー２の分解能を考慮して決定する。この実施の形態では、表３に示すように０．００１radごとに操舵誤差ｅnを分類する。
【表３】

図１１に操舵誤差ｅnの度数の分布例を示す。
【００４４】
ステップ２０において、図１２に示すα演算ルーチンを実行し、無負荷時のα値を決定する。図１２のステップ３１において、操舵誤差ｅn＝0.000radにおける度数Ｔ0.000の、すべての操舵誤差の全度数に対する確率が９０％以上か否かを判定する。判定が肯定された場合はステップ３２へ進み、無負荷時のα値を０．０００［rad］とする。一方、判定が否定された場合はステップ３３へ進み、−0.001radから＋0.001radまでの操舵誤差ｅnの度数（Ｔ0.000＋Ｔ0.001＋Ｔ-0.001）の、すべての操舵誤差の全度数に対する確率が９０％以上か否かを判定する。判定が肯定された場合はステップ３４へ進み、無負荷時のα値を０．００１［rad］とする。判定が否定された場合はステップ３５へ進み、−0.002radから＋0.002radまでの操舵誤差ｅnの度数（Ｔ0.000＋Ｔ0.001＋Ｔ-0.001＋Ｔ0.002＋Ｔ-0.002）の、すべての操舵誤差の全度数に対する確率が９０％以上か否かを判定する。判定が肯定された場合はステップ３６へ進み、無負荷時のα値を０．００２［rad］とする。以下、同様に操舵誤差範囲を拡大し、９０％の操舵誤差ｅn’が含まれるα値を見つけ出し、無負荷時のα値とする。
【００４５】
無負荷時のα値を算出したら図９のステップ３へリターンし、算出した無負荷時のα値が異常値αkを越えているかどうかを確認し、越えていなければステップ５へ進み、算出したα値を無負荷時のα値に設定する。一方、異常値αkを越えているときはステップ４へ進み、統計値αoを無負荷時のα値に設定する。
【００４６】
この実施の形態ではイグニッションキー・スイッチがＯＮ位置に設定されるたびに、先行車追従走行制御中であることを条件にα値の更新を行う。これにより、運転者ごとのα値を算出でき、また、同一運転者に対しては時間の経過による運転技量や体調の変化の影響を排除したα値を算出することができる。
【００４７】
ところが、イグニッションオン後から運転者が異常な状態にあり、運転者の不安定度が高く、無負荷時のα値が測定できないことが考えられる。そこで、事前の実験により統計的に無負荷時のα値、すなわち統計値αoと、明らかな不安定状態におけるα値、すなわち異常値αkとを求めておき、イグニッションオン後に算出した無負荷時のα値を異常値αkと比較する。算出した無負荷時のα値が異常値αkを越える場合には、算出したα値を破棄して統計値αoを無負荷時のα値とする。これにより、異常な無負荷時のα値に基づきステアリングエントロピーが演算されて、誤った判断が行われるのを避けることができる。
【００４８】
無負荷時のα値を設定したらステップ６へ進み、舵角エントロピーＨｐ値の演算ルーチンを起動するためのタイマー割り込みを許可する。ステップ７でイグニッションキー・スイッチがオフされたかどうかを確認し、オフされるとステップ８へ進み、無負荷時のα値をリセットする。続くステップ９でタイマー割り込みを不許可にして処理を終了する。
【００４９】
無負荷時のα値が決定されたら、先行車追従走行制御中であることを条件に操舵角θnの時系列データを測定し、上述した方法により操舵角θnの操舵誤差ｅn’を演算する。次に、演算結果の操舵誤差ｅn’を無負荷時のα値による９区分ｂ1〜ｂ9に分け、各区分ｂiの確率Ｐiを求め、舵角エントロピーＨｐ値を演算する。なお、算出したＨｐ値を、事前の実験により統計的に求めた不安定な運転状態におけるＨｐ値（以下、異常値Ｈpkと呼ぶ）と比較し、Ｈｐ値が異常値Ｈpkを越えている場合は運転者が不安定な状態にあると判断する。
【００５０】
上述したように、無負荷時のα値を決定した後の図９のステップ６でタイマー割り込みが許可されるので、所定時間ごとに図１３に示す舵角エントロピーＨｐ値を演算するための割り込みルーチンが実行される。
【００５１】
図１３のステップ４１において、先行車追従走行制御中かどうかを確認し、このＨｐ値の演算条件が満たされればステップ４２へ進み、演算条件がみたされなければＨｐ値を演算せずに処理を終了する。ステップ４２において、図１４に示すＨｐ演算ルーチンを実行し、Ｈｐ値を算出する。
【００５２】
図１４のフローチャートにしたがってＨp値の演算方法を説明する。
このＨp値の演算は先行車に追従制御を行っているときに実行する。ステップ５１において、舵角センサー２から操舵角θnをサンプリング間隔Ｔsで所定個数以上、収集する。ここで、サンプリング間隔Ｔsは例えば５０ｍｓとする。続くステップ５２で、先行車追従走行制御装置７から先行車の方向φnと先行車までの車間距離ｄnを収集する。
【００５３】
ステップ５３では、１５０ｍｓ間隔の隣接する３個の操舵角θnに基づいて上記数式１１により円滑値θn-tildeを算出し、上記数式１２に示すテーラー展開により操舵角推定値θn-hatを演算する。ステップ５４では、先行車追従走行制御装置７からの先行車方向φに基づいて数式６により操舵角推定値θn-hat’を演算する。
【００５４】
ステップ５５において、先行車追従走行制御中の割り込みや追従対象車両の変更などによる先行車方向φの変化の影響を排除するために、上記数式７を満たすかどうかを確認する。操舵角推定値θn-hat’とθn-hatとの差の絶対値が所定値θo以上ある場合は、先行車追従走行中の割り込みや追従対象車両の変更などによって先行車方向φが大きく変化したと判断し、今回得られた操舵角推定値θn-hat、θn-hat’を運転操作不安定状態の検出処理に用いず、図１３のプログラムへリターンする。
【００５５】
操舵角推定値θn-hat’とθn-hatとの差の絶対値が所定値θo未満の場合はステップ５６へ進み、上述した図６に示すマップデータを参照して車間距離ｄnに応じた補正係数Ｋnを決定する。ステップ５７において、テーラー展開により過去の操舵角検出値に基づいて演算した操舵角推定値θn-hatと、先行車追従制御装置７からの先行車方向φに基づいて演算した操舵角推定値θn-hat’に対し、補正係数Ｋnにより重み付けを行って上記数式８により最終的な操舵角推定値θn-hat”を演算する。
【００５６】
ステップ５８では、次式により操舵誤差ｅn’を算出する。
【数１４】

ステップ５９で、表２に示すように、演算結果の操舵誤差ｅn’を無負荷時のα値による９区分ｂ1〜ｂ9に分類し、各区分ｂiに含まれる操舵誤差ｅn’の度数の全度数に対する確率Ｐiを求める。そして、ステップ６０で上記数式９により舵角エントロピーＨｐ値を算出する。
【００５７】
Ｈp値算出後の図１３のステップ４３で、算出したＨｐ値が異常値Ｈpkを越えているかどうかを判定し、越えている場合はステップ４４へ進み、不安定状態に対する対応動作を実行する。基本的には、スピーカー５により警告して運転に対する注意を喚起する。ブザーやホーンにより警報を発するようにしてもよい。あるいは、車内の照明灯やインストルメントパネルに設けた表示灯などを点灯して、光により運転に対する注意を喚起するようにしてもよい。また、運転席シートを振動させたり、刺激臭のある香りを放出するなどして注意を喚起してもよい。
【００５８】
また、ディスプレイ４の操作用タッチパネルにおいて、運転の不安定状態が検出された場合には操作可能なタッチスイッチの数を減らし、操作の内容や種類を制限して運転が不安定な状態に陥る原因を取り除くようにしてもよい。これらの操作には、エアコンの操作、ナビゲーション装置の操作、車載電話機の操作、オーディオの操作、ビジュアル機器の操作などがある。
【００５９】
追従走行制御装置７により一定の車間距離で先行車に追従走行しているときに運転の不安定状態が検出された場合には、不安定状態における制動動作の遅れを考慮して車間距離を通常より長くしてもよい。
【００６０】
ナビゲーション装置と情報提供サービスセンターとの間で電話回線を通じて交通情報、電話番号案内、電話番号接続、目的地設定、天気予報案内、ニュース案内などの情報提供サービスを受けているときに運転の不安定状態が検出された場合には、放送や表示によるサービス内容を簡略化するか、あるいはサービスの提供を一時中断するようにして不安定状態に陥る原因を取り除くようにしてもよい。
【００６１】
なお、上述した一実施の形態では、過去の操舵角検出値θnに基づいてテーラー展開により演算した操舵角推定値θn-hatと、先行車追従走行制御装置からの先行車の方向φnに基づいて演算した操舵角推定値θn-hat’とを、先行車までの車間距離ｄnに応じて重み付けを行い、加重加算平均により最終的な操舵角推定値θn-hat”を決定し、最終的な操舵角推定値θn-hat”と操舵角検出値θnとの操舵誤差の分布の峻険度に基づいて運転操作の不安定状態を検出する例を示した。
これに対し、先行車追従走行制御装置からの先行車の方向φnに基づいて演算した操舵角推定値θn-hat’のみを用い、この操舵角推定値θn-hat’と操舵角検出値θnとの操舵誤差の分布の峻険度に基づいて運転操作の不安定な状態を検出するようにしてもよい。この場合は、先行車までの車間距離ｄnによる操舵角推定値の補正が行われないから、一実施の形態の最終的な操舵角推定値θn-hat”を用いる場合に比べて、運転操作不安定状態の検出精度が低くなるが、実用上は充分であり、一実施の形態の方法に比べて運転操作不安定状態の検出処理が簡素化され、短時間で不安定状態を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 過去の操舵角検出値に基づいてテーラー展開により操舵角推定値θn-hatを演算し、操舵誤差ｅnを求める方法を説明する図である。
【図２】 過去の操舵角検出値に基づいてテーラー展開により操舵角推定値θn-hatを演算する場合の、曲線路走行時の操舵誤差ｅnを説明する図である。
【図３】 先行車追従走行制御装置のレーダーセンサーによって曲線路における先行車の方向φと距離ｄを検出する図である。
【図４】 先行車追従走行制御装置からの先行車の方向φに基づいて操舵角推定値θn-hat’を演算する方法を説明する図である。
【図５】 追従走行制御中に先行車の方向φが大きく変化する場合を説明する図である。
【図６】 先行車までの車間距離ｄnに対する補正係数Ｋnを示す図である。
【図７】 先行車までの車間距離ｄnによる操舵傾向を説明する図である。
【図８】 一実施の形態の構成を示す図である。
【図９】 ＩＧＮオン制御プログラムを示すフローチャートである。
【図１０】 無負荷時α値演算ルーチンを示すフローチャートである。
【図１１】 操舵誤差ｅnの度数の分布例を示す図である。
【図１２】 α値演算ルーチンを示すフローチャートである。
【図１３】 タイマー割り込みルーチンを示すフローチャートである。
【図１４】 Ｈp値演算ルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ 演算制御装置
２ 舵角センサー
３ 車速センサー
４ ディスプレイ
５ スピーカー
６ ＡＶＣＮ機器
７ 先行車追従走行制御装置
８ レーダーセンサー

Claims (4)

1. 操舵角θを繰り返し検出する操舵角検出手段と、
   操舵角検出値θn（ｎ＝・・，ｎ−３，ｎ−２，ｎ−１，ｎ）に基づいて運転者が運転操作に集中していると仮定した場合の操舵角推定値θn-hatを演算する操舵角推定手段Ａと、
   車両前方に存在する障害物の自車からの方向φnと距離ｄnを繰り返し検出する障害物検出手段と、
   障害物の方向検出値φnと距離検出値ｄnに基づいて自車走行車線上の先行車を特定し、車間距離を一定に保ちながら先行車に追従走行するように車両を制御する先行車追従走行制御手段と、
   先行車の方向検出値φnに基づいて運転者が運転操作に集中していると仮定した場合の操舵角推定値θn-hat’を演算する操舵角推定手段Ｂと、
   先行車までの車間距離ｄnを考慮して操舵角推定値θn-hatおよびθn-hat’から最終的な操舵角推定値θn-hat”を決定する操舵角推定値決定手段と、
   最終的な操舵角推定値θn-hat”と操舵角検出値θnとの誤差を演算する操舵誤差演算手段と、
   操舵誤差の分布の峻険度に基づいて運転操作の不安定な状態を検出する不安定状態検出手段とを備えることを特徴とする車両用運転操作監視装置。
2. 請求項１に記載の車両用運転操作監視装置において、
   前記操舵角推定値決定手段は、先行車までの車間距離ｄnが短いほど操舵角推定値θn-hat’に対する重みを大きくし、操舵角推定値θn-hatとθn-hat’とを加重加算平均して最終的な操舵角推定値θn-hat”を決定することを特徴とする車両用運転操作監視装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の車両用運転操作監視装置において、
   操舵角推定値θn-hatとθn-hat’との差の絶対値が所定値θo以上ある場合には、それらの操舵角推定値θn-hatおよびθn-hat’を運転操作の不安定状態検出に用いないようにしたことを特徴とする車両用運転操作監視装置。
4. 車両前方に存在する障害物の自車からの方向と距離を繰り返し検出する障害物検出手段と、
   障害物の方向検出値と距離検出値とに基づいて自車走行車線上の先行車を特定し、車間距離を一定に保ちながら先行車に追従走行するように車両を制御する先行車追従走行制御手段と、
   先行車の方向検出値に基づいて運転者が運転操作に集中していると仮定した場合の操舵角推定値を演算する操舵角推定手段と、
   操舵角を繰り返し検出する操舵角検出手段と、
   操舵角推定値と操舵角検出値との誤差を演算する操舵誤差演算手段と、
   操舵誤差の分布の峻険度に基づいて運転操作の不安定な状態を検出する不安定状態検出手段とを備えることを特徴とする車両用運転操作監視装置。

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