JP4581356B2 - Driver's mind and body state determination device and driver's driving support device - Google Patents
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Description
本発明は、ドライバの心身状態判定装置及びドライバの運転支援装置にかかり、特に、複数の心身情報(指標)を組み合わせ、個人に適合し、運転環境に応じて判定閾値を定めて心身状態を判定することにより、ドライバの心身状態を的確に判定できるようにしたドライバの心身状態判定装置、及びこのドライバの心身状態判定装置を適用して適切に運転支援を行うようにしたドライバの運転支援装置に関する。 The present invention relates to a driver's mind-body state determination device and a driver's driving support device, and in particular, determines a mind-body state by combining a plurality of mind-body information (indexes), adapted to an individual, and determining a determination threshold according to the driving environment. The present invention relates to a driver's mind-body state determination device that can accurately determine the driver's mind-body state, and a driver's driving support device that applies the driver's mind-body state determination device to appropriately perform driving support. .
自動車運転において、ドライバは通常適度な緊張感を維持しながら運転しているが、運転開始直後や高速運転時等における過度な緊張状態、単調な運転環境が継続したときの緊張低下状態等ドライバの心身状態変化は運転行動に影響を及ぼす。 When driving a car, the driver is usually driving while maintaining a moderate level of tension. However, the driver's excessive tension, such as immediately after the start of driving or during high-speed driving, or the state of reduced tension when a monotonous driving environment continues Changes in mental and physical conditions affect driving behavior.
自動車の安全な走行のために運転支援が必要な運転能力低下状態時には、ブレーキ等の反応遅れ、歩行者等の見逃し増加、誤操作、判断ミス、及びパニック等が発生し、各々の運転能力低下状態に応じた適切な支援を行う必要がある。運転能力低下の原因の1つに、過度な緊張状態、緊張低下状態、及び疲労状態等の心身状態変化がある。この心身状態が異なれば運転能力低下の仕方が異なるので、各々の運転能力低下状況に応じた運転支援が必要になる。 When the driving ability is low and driving assistance is necessary for safe driving of the car, the response of brakes etc. is delayed, pedestrians are overlooked, misoperation, misjudgment, and panic, etc. It is necessary to provide appropriate support according to the situation. One cause of the decrease in driving ability is a change in mental and physical states such as an excessive tension state, a tension decrease state, and a fatigue state. If this mental and physical state is different, the driving ability declines differently, so driving assistance corresponding to each driving ability decline situation is required.
このため、従来では、ステアリング操作(操舵角)の滑らかさの指標である舵角エントロピーHp値に基づいて、所定の種類の道路(高速道路)を略一定速度で走行しているときに運転操作の不安定な状態の程度を検出する車両用運転操作監視装置が知られている(特許文献1)。 For this reason, conventionally, when the vehicle is traveling on a predetermined type of road (highway) at a substantially constant speed based on the steering angle entropy Hp value, which is an index of the smoothness of the steering operation (steering angle), the driving operation is performed. 2. Description of the Related Art A vehicle driving operation monitoring device that detects the degree of an unstable state is known (Patent Document 1).
また、ドライバの視線行動を検出し、この視線行動に基づいて、疲労や集中力低下といったドライバの状態を判定し、この判定結果に基づいて情報表示制御や車両制御を行う装置が知られている(特許文献2)。
しかしながら、例えば、居眠り状態と疲労状態とでは運転能力低下の仕方が異なるにも拘わらず、従来技術では、1つの指標を測定して居眠り状態や疲労状態のような運転能力低下状態を検出しようとしているので、適切な運転支援を行うのが困難である。 However, for example, despite the fact that the driving ability declines differently between a dozing state and a fatigued state, the conventional technique attempts to detect a driving ability lowered state such as a dozing state or a fatigued state by measuring one index. Therefore, it is difficult to provide appropriate driving assistance.
また、従来技術では、検出されない過度の緊張状態では、視野が狭窄となり、歩行者等を見逃す確率が高くなると考えられる。 Moreover, in the prior art, in an excessive tension state that is not detected, it is considered that the visual field becomes narrow and the probability of missing a pedestrian or the like increases.
また、ドライバの視線行動等の心身情報には個人差があり、ドライバによってレベル(平均値)や変動(標準偏差)が異なると考えられる。しかしながら、従来技術では、個人差に対応した判定を行っていないので、的確に心身状態を判定することができない、という問題があった。 In addition, there is an individual difference in the mind and body information such as the driver's line-of-sight behavior, and it is considered that the level (average value) and fluctuation (standard deviation) differ depending on the driver. However, the conventional technique has a problem in that the mental and physical state cannot be accurately determined because determination corresponding to individual differences is not performed.
また、ステアリングの操作の滑らかさやドライバの視線行動等の心身情報は、一般道路と高速道路との相違等、運転状況によって変化する。特許文献1では所定の種別の道路(高速道路)を略一定速度で走行している、という限定された条件での検出となっており、種々の運転環境において的確に心身状態を判定するためには、様々な運転環境で測定可能な心身情報を測定し、運転環境に応じて判定基準を設定することが必要である。
In addition, mental and physical information such as smooth steering operation and driver's line-of-sight behavior varies depending on driving conditions such as differences between general roads and highways. In
本発明は、複数の指標を組み合わせて評価することにより、緊張低下状態(居眠り状態になる前のぼんやり状態)、疲労状態、過度な緊張状態等の心身状態を各々別の心身状態として区別して判定することができるドライバの心身状態判定装置、及び各心身状態における運転能力低下状況に応じた適切な運転支援を行うことができるドライバの運転支援装置を提供することを目的とする。 In the present invention, a combination of a plurality of indicators is used to distinguish and determine mental and physical states such as a reduced tension state (blurred state before going to sleep), a fatigue state, and an excessive tension state as separate mental and physical states. It is an object of the present invention to provide a driver's mind and body state determination device that can perform and a driver's driving support device that can perform appropriate driving support according to the state of reduced driving ability in each mind and body state.
上記目的を達成するために、本発明のドライバの心身状態判定装置は、ドライバの緊張感の大きさを反映するドライバの頭部揺動量に関する第1の心身情報、及び前記ドライバの精神的活性度の大きさを反映する前記第1の心身情報以外の第2の心身情報を検出する心身情報検出手段と、運転環境情報を検出する運転環境情報検出手段と、心身状態判定をドライバ個人に適合させるための個人情報を定める個人適合化手段と、前記運転環境情報検出手段で検出された運転環境情報と、前記個人適合化手段で定められた個人情報とに基づいて、前記第1心身情報に関する第1判定閾値、前記第1心身情報に関する第1判定閾値より大きい第2判定閾値、前記第2心身情報に関する第3判定閾値、及び前記第2心身情報に関する前記第3判定閾値より大きい第4判定閾値を決定する判定閾値決定手段と、前記心身情報検出手段で検出された第1の心身情報が、前記第2閾値未満であって、かつ、前記心身情報検出手段で検出された第2の心身情報が、前記第3閾値以上である場合、緊張低下状態であると判定し、前記検出された第1の心身情報が、前記第1閾値未満であって、かつ、前記検出された第2の心身情報が、前記第3閾値未満である場合、リラックス状態であると判定し、前記検出された第1の心身情報が、前記第1閾値以上前記第2閾値未満であって、かつ、前記検出された第2の心身情報が、前記第3閾値未満である場合、最適緊張状態であると判定し、前記検出された第1の心身情報が、前記第2閾値以上であって、かつ、前記検出された第2の心身情報が、前記第4閾値未満である場合、過度な緊張状態であると判定し、前記検出された第1の心身情報が、前記第2閾値以上であって、かつ、前記検出された第2の心身情報が、前記第4閾値以上である場合、疲労状態であると判定する心身状態判定手段と、を含んで構成したものである。 To achieve the above object, the driver's mind / body state determination apparatus of the present invention provides first mind / body information related to the amount of head swing of the driver that reflects the driver's sense of tension, and mental activity of the driver. The mind-body information detecting means for detecting the second mind-body information other than the first mind-body information reflecting the size of the driver, the driving environment information detecting means for detecting the driving environment information, and the mind-body state determination are adapted to the individual driver. A personal adaptation means for determining personal information for the user, a driving environment information detected by the driving environment information detection means, and a personal information determined by the personal adaptation means . first determination threshold value, the first first determination threshold value greater than the second determination threshold for psychosomatic information, the third determination threshold value relating to the second psychosomatic information, and the third determination threshold value relating to the second psychosomatic information A determination threshold value determining means for determining a large fourth determination threshold value Ri, first psychosomatic information detected by the psychosomatic information detecting means, be less than the second threshold value, and is detected by the psychosomatic information detecting means If the second psychosomatic information is greater than or equal to the third threshold, it is determined that the tension is reduced , and the detected first psychosomatic information is less than the first threshold, and the detection If the second psychosomatic information is less than the third threshold, it is determined to be in a relaxed state , and the detected first psychosomatic information is greater than or equal to the first threshold and less than the second threshold. When the detected second mind-body information is less than the third threshold value, it is determined that the tension is optimal , and the detected first mind-body information is not less than the second threshold value. And the detected second mind-body information is the fourth If it is less than a value, determines that the excessive tension, a first psychosomatic information said detected is, a in the second threshold value or more, and, second psychosomatic information said detected is, the When it is equal to or greater than the fourth threshold value , it includes a psychosomatic state determination unit that determines that the patient is in a fatigued state.
心身情報検出手段は、ドライバの相異なる複数の心身情報であるドライバの緊張感の大きさを反映するドライバの頭部揺動量に関する第1の心身情報、及びドライバの精神的活性度の大きさを反映する第1の心身情報以外の第2の心身情報を検出する。 The mind-body information detecting means is configured to obtain the first mind-body information relating to the amount of head swing of the driver, which is a plurality of mind-body information different from each other, and the magnitude of the mental activity of the driver. Second mind / body information other than the reflected first mind / body information is detected.
上記第1の心身情報としては、頭部の上下方向の加速度、ドライバに応じて定められた周波数帯域における基準部位の上下方向の加速度を基準としたドライバの頭部の上下方向の加速度、ドライバに応じて定められた周波数帯域における基準部位の上下方向の加速度に対するドライバの頭部の上下方向の加速度の比で表される頭部振動伝達率、カメラで撮影した頭部画像の変動または頚部筋電図の変動より得られる頭部加速度を用いることができる。 The first mind-body information includes acceleration in the vertical direction of the head, acceleration in the vertical direction of the head of the driver based on the acceleration in the vertical direction of the reference part in the frequency band determined according to the driver, The head vibration transmissibility represented by the ratio of the vertical acceleration of the driver's head to the vertical acceleration of the reference region in the frequency band determined accordingly, the fluctuation of the head image taken by the camera, or cervical myoelectricity Head acceleration obtained from fluctuations in the figure can be used.
前記第2の心身情報としては、ドライバの運転操作量に関する情報、心拍、皮膚電気活性、唾液成分濃度、瞬き回数、視線移動回数、及び発話量のいずれか一つで表される精神的活性度の大きさを表す情報を用いることができる。また、このドライバの運転操作量に関する情報は、所定周波数帯域における操舵角速度を基準とした前記所定周波数帯域と異なる周波数帯域における操舵角速度、所定周波数帯域における操舵角速度に対する前記所定周波数帯域と異なる周波数帯域における操舵角速度の比で表される操舵角速度比、ステアリング操舵角、アクセルペダルの操作量、またはブレーキペダルの操作量等を用いることができる。 As the second mind-body information, mental activity represented by any one of information related to the driving operation amount of the driver, heart rate, skin electrical activity, saliva component concentration, number of blinks, number of eye movements, and amount of speech Information representing the size of can be used. Further, the information related to the driving operation amount of the driver includes a steering angular velocity in a frequency band different from the predetermined frequency band based on a steering angular velocity in a predetermined frequency band, and a frequency band different from the predetermined frequency band for the steering angular velocity in the predetermined frequency band. A steering angular velocity ratio represented by a ratio of steering angular velocities, a steering angle, an operation amount of an accelerator pedal, an operation amount of a brake pedal, or the like can be used.
本発明の運転環境情報検出手段で検出する運転環境情報としては、車両状態または外部環境の情報等を用いることができる。具体的には、運転環境情報としては、カーナビゲーションから得られる道路情報(道路の種別を表す道路種別情報、道路の交通量を表す交通量情報等)、運転時間、車速、車両加速度、車両角加速度、前車との車間距離、自車の前方画像情報、天候、及び時刻の少なくとも1つの情報を用いることができる。 As the driving environment information detected by the driving environment information detecting means of the present invention, information on the vehicle state or the external environment can be used. Specifically, the driving environment information includes road information obtained from car navigation (road type information indicating road type, traffic information indicating road traffic, etc.), driving time, vehicle speed, vehicle acceleration, vehicle angle. It is possible to use at least one information of acceleration, an inter-vehicle distance from the front vehicle, the front image information of the own vehicle, the weather, and the time.
心身状態判定手段は、運転環境情報検出手段で検出された運転環境情報と個人適合化手段で定められた個人情報とに基づいて定めた第1心身情報に関する判定閾値と検出された第1心身情報とを比較すると共に、運転環境情報と個人情報とに基づいて定めた第2心身情報に関する判定閾値と検出された第2心身情報とを比較し、ドライバの心身状態が、緊張低下状態、リラックス状態、最適緊張状態、過度な緊張状態、及び疲労状態の何れであるかを判定する。運転環境情報と個人情報とに基づいて判定閾値を定めているので、運転環境に適し、個人に適合した判定閾値を定めて適確にドライバの心身状態を判定することができる。
また、判定閾値決定手段は、第1心身情報に関する第1判定閾値、第1心身情報に関する第1判定閾値より大きい第2判定閾値、第2心身情報に関する第3判定閾値、及び第2心身情報に関する第3判定閾値より大きい第4判定閾値を決定し、心身状態判定手段は、検出された第1の心身情報が、第2閾値未満であって、かつ、検出された第2の心身情報が、第3閾値以上である場合、緊張低下状態であると判定し、検出された第1の心身情報が、第1閾値未満であって、かつ、検出された第2の心身情報が、第3閾値未満である場合、リラックス状態であると判定し、検出された第1の心身情報が、第1閾値以上第2閾値未満であって、かつ、検出された第2の心身情報が、第3閾値未満である場合、最適緊張状態であると判定し、検出された第1の心身情報が、第2閾値以上であって、かつ、検出された第2の心身情報が、第4閾値未満である場合、過度な緊張状態であると判定し、検出された第1の心身情報が、第2閾値以上であって、かつ、検出された第2の心身情報が、第4閾値以上である場合、疲労状態であると判定する。
The psychosomatic state determination means includes a determination threshold for the first psychosomatic information determined based on the driving environment information detected by the driving environment information detection means and the personal information determined by the personal adaptation means, and the detected first psychosomatic information. And the determination threshold for the second mind-body information determined based on the driving environment information and the personal information is compared with the detected second mind-body information, and the driver's mind-body state is reduced in tension, relaxed It is determined whether an optimal tension state, an excessive tension state, or a fatigue state . Since the determination threshold value is determined based on the driving environment information and the personal information, the determination threshold value suitable for the driving environment and suitable for the individual can be determined to accurately determine the mental and physical state of the driver.
The determination threshold value determination means relates to a first determination threshold value related to the first mind-body information, a second determination threshold value greater than the first determination threshold value related to the first mind-body information, a third determination threshold value related to the second mind-body information, and the second mind-body information. A fourth determination threshold value that is greater than the third determination threshold value is determined, and the psychosomatic state determination unit is configured such that the detected first psychosomatic information is less than the second threshold value and the detected second psychosomatic information is: When it is equal to or greater than the third threshold, it is determined that the tension is reduced, and the detected first mind-body information is less than the first threshold, and the detected second mind-body information is the third threshold. If it is less than the threshold value, it is determined to be in a relaxed state, the detected first mind-body information is not less than the first threshold value and less than the second threshold value, and the detected second mind-body information is the third threshold value. If it is less than the If the first mind-body information is greater than or equal to the second threshold value and the detected second mind-body information is less than the fourth threshold value, it is determined that there is an excessive tension state, and the detected second mind-body information is detected. When one mind-and-body information is 2nd threshold value or more and the detected 2nd mind-body information is 4th threshold value or more, it determines with it being a fatigue state.
また、本発明のドライバの運転支援装置は、上記のドライバの心身状態判定装置と、前記心身状態判定手段で判定されたドライバの心身状態に基づいて、ドライバに対する運転支援処理を実行する運転支援手段と、を含んで構成されており、適確に判定されたドライバの心身状態に基づいて運転支援を行うことから、最適な運転支援を実行することができる。 Further, a driving support apparatus for a driver according to the present invention is a driving support means for executing a driving support process for a driver based on the driver's mind / body state determination apparatus and the mind / body state of the driver determined by the mind / body state determination means. Since the driving assistance is performed based on the mind and body state of the driver determined accurately, the optimum driving assistance can be executed.
以上説明したように、本発明は、運転能力に大きくかかわるドライバの緊張感の大きさを反映する第1の心身情報と、第2の心身情報との複数の心身情報を検出し、その組合せから心身情報を判定している。心身状態判定閾値を、例えばドライバ個人の心身情報データのレベル(平均値)や変動(標準偏差)のような個人情報に基づき決定するので、ドライバ個人に適合した心身状態を判定することができる。 As described above, the present invention detects a plurality of mind-body information of the first mind-body information and the second mind-body information reflecting the magnitude of the tension of the driver greatly related to the driving ability, and from the combination thereof The mind and body information is judged. Since the mind-body state determination threshold is determined based on personal information such as the level (average value) and fluctuation (standard deviation) of the mind-body information data of the driver individual, for example, the mind-body state suitable for the driver individual can be determined.
また、心身状態判定閾値を運転環境に応じて定めることにより、運転環境に応じた心身状態の判定を行うことができる。判定された心身状態に対応して予め定められた運転能力低下パターンに応じて運転支援制御を行うことにより、運転能力低下状況に応じた最適な運転支援を実施することができる。 In addition, by determining the psychosomatic state determination threshold according to the driving environment, it is possible to determine the psychosomatic state according to the driving environment. By performing driving support control in accordance with a predetermined driving ability reduction pattern corresponding to the determined mental and physical state, it is possible to implement optimal driving assistance in accordance with the driving ability reduction situation.
反応遅れや見逃し増加といった運転能力低下を実際の運転中に計測することは困難であることから、各心身状態に対応した運転能力低下パターンは、予め実験的に調整しておく。 Since it is difficult to measure driving ability decline such as reaction delay and missed increase during actual driving, the driving ability decline pattern corresponding to each mental and physical condition is experimentally adjusted in advance.
以上説明したように、本発明のドライバの心身状態判定装置によれば、ドライバの心身状態をドライバ個人に適合させて運転環境に応じて的確に判定することができる。また、ドライバの運転支援装置によれば、ドライバの心身状態をドライバ個人に適合させて運転環境に応じて的確に判定することにより、そのときの運転能力低下パターンに応じた最適な運転支援を実施することができる。 As described above, according to the mind and body state determination device for a driver of the present invention, the driver's mind and body state can be accurately determined according to the driving environment by adapting to the driver individual. In addition, according to the driver's driving assistance device, the driver's mental and physical state is adapted to the driver's individual and is determined accurately according to the driving environment, so that the optimum driving assistance according to the driving ability deterioration pattern at that time is performed. can do.
また、逆に運転環境に応じた適度な緊張状態の時には、警報の呈示を遅くすること等を行うようにすれば、不必要な支援による煩わしさを低減することができる。 On the other hand, when an appropriate tension is applied according to the driving environment, the troublesomeness caused by unnecessary assistance can be reduced by delaying the presentation of the alarm.
以上説明したように本発明のドライバの心身状態判定装置によれば、複数の心身情報を組み合わせ、個人に適合し運転環境に応じて判定閾値を定めて心身状態を判定しているので、ドライバの心身状態を的確に判定できる、という効果が得られる。 As described above, according to the psychosomatic state determination device for a driver of the present invention, a plurality of psychosomatic information is combined, and the determination threshold is set according to the driving environment and adapted to the individual, so that the psychosomatic state is determined. The effect that the state of mind and body can be accurately determined is obtained.
また、本発明の及びドライバの運転支援装置によれば、上記のドライバの心身状態判定装置を適用しているので、適切に運転支援を行うことができる、という効果が得られる。 In addition, according to the driver assistance device of the present invention and the driver's mind and body state determination device described above, the effect that driving assistance can be performed appropriately is obtained.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。図1に示すように、本実施の形態のドライバの心身状態判定装置は、ドライバの頭部を撮影して頭部の画像信号を出力するカメラ10を備えている。カメラ10は、ドライバの頭部の画像信号に基づいて、ドライバの頭部揺動量のうち頭部の上下方向の加速度を検出して上下加速度を表す時系列信号を出力する加速度検出器12に接続されている。加速度検出器12は、ドライバの体格に応じて予め設定された周波数帯域の上下加速度αd(t)を表す時系列信号のみを通過するバンドパスフィルタ14を介してマイクロコンピュータで構成された制御回路16に接続されている。この周波数帯域は、共振周波数より少し高い周波数帯域とすることができる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the driver's mind-body state determination apparatus of the present embodiment includes a
また、基準部位であるシートの尻下部には、基準部位の上下方向の加速度を検出して加速度を表す時系列信号を出力する加速度センサ18が取り付けられている。この加速度センサ18は、バンドパスフィルタ14と同一の周波数帯域の加速度αs(t)を表す時系列信号のみを通過させるバンドパスフィルタ20を介して制御回路16に接続されている。
Further, an
ステアリングシャフトには、操舵角速度を検出して操舵角速度の時系列信号を出力する操舵角速度センサ22が取り付けられている。操舵角速度センサ22は、基準周波数帯域f0における基準操舵角速度θ0(t)の時系列信号のみを通過させるバンドパスフィルタ24、及び予め定められた周波数帯域fにおける操舵角速度θ(t)の時系列信号を出力するバンドパスフィルタ26を介して制御回路16に接続されている。
A steering
制御回路16には、以下のようして演算される心身情報データである頭部振動伝達率X(t)及び低周波数操舵角速度比Y(t)を蓄積し、ドライバ個人のレベル及び変動のデータを個人情報として記録し、記憶されている個人情報のデータを最新のデータに更新するデータベース28が接続されている。ドライバ個人のレベルとしては、頭部振動伝達率X(t)及び低周波数操舵角速度比Y(t)各々の平均値(Xmean,Ymean)が用いられ、変動としては頭部振動伝達率X(t)及び低周波数操舵角速度比Y(t)各々の標準偏差(XSD,YSD)が用いられている。
The
また、制御回路16には、カーナビゲーション30からの道路種別情報、交通量情報、及び運転時間情報が入力されるように接続され、音声情報や警報を発するためのスピーカ32、ペパーミントの香り及び柑橘系の香りを切り替えて発生することができる香り発生器34から構成された運転支援装置が接続されている。
The
そして、制御回路16のメモリには、図5に示す心身状態判定テーブル、及び図3に示す心身状態を判定して運転支援を行う心身状態判定・運転支援ルーチンのプログラムが記憶されている。
The memory of the
図5に示すように心身状態判定テーブルの心身状態は、頭部振動伝達率X(t)のデータの判定閾値X1、X2(ただし、X1<X2)、及び低周波数操舵角速度比Y(t)の判定閾値Y1、Y2(ただし、Y1<Y2)に応じて以下のように定められている。なお、低周波数操舵角速度比Y(t)は、ドライバの精神的活性度の大きさを表す情報であるので値が大きい程活性度が小さく(値が小さい程活性度が大きく)、頭部振動伝達率X(t)は、ドライバの緊張感の大きさを表す情報であるので値が大きい程緊張度が大きい(値が小さい程緊張度が小さい)ことを示している。 As shown in FIG. 5, the psychosomatic state of the psychosomatic state determination table includes the determination threshold values X 1 and X 2 (where X 1 <X 2 ) of the head vibration transmission rate X (t) and the low frequency steering angular velocity ratio. It is determined as follows according to the determination threshold values Y 1 and Y 2 (where Y 1 <Y 2 ) of Y (t). Since the low frequency steering angular velocity ratio Y (t) is information indicating the magnitude of the driver's mental activity, the greater the value, the smaller the activity (the smaller the value, the greater the activity), and the head vibration. Since the transmission rate X (t) is information indicating the magnitude of the driver's tension, the greater the value, the greater the tension (the smaller the value, the smaller the tension).
Y(t)≧Y1でかつX(t)<X2のとき、緊張低下状態(領域1)
Y(t)<Y1でかつX(t)<X1のとき、リラックス状態(領域2)
Y(t)<Y1でかつX1≦X(t)<X2のとき、最適緊張状態(領域3)
Y(t)<Y2でかつX(t)≧X2のとき、過度な緊張状態(領域4)
Y(t)≧Y2でかつX(t)≧X2のとき、疲労状態(領域5)
また、本実施の形態のドライバの運転支援装置を機能ブロックで表すと、図2に示したように、ドライバの緊張感の大きさを反映するドライバの頭部揺動量に関する頭部振動伝達率、及び低周波数操舵角速度比を検出する心身情報検出手段40(カメラ10、加速度検出器12、フィルタ14,20,24,26、加速度センサ18、及び操舵角速度センサ22に相当する)、平均値(MX,MY)及び標準偏差(SDX,SDY)を記憶する心身情報データベース42(データベース28に相当する)、運転環境情報を検出する運転環境情報検出手段46(カーナビゲーション30に相当する)及び制御回路16で表される。また、制御回路16を機能ブロックで表すと、平均値及び標準偏差からなる個人情報と運転環境情報とに基づいて判定閾値を決定する判定閾値決定手段44、判定閾値と心身情報データとを比較し、ドライバの心身状態を判定する心身状態判定手段48、判定結果に基づいて運転支援制御を行う運転支援制御手段50、及び運転支援制御手段50出力に基づいて運転支援手段52で表される。
When Y (t) ≧ Y 1 and X (t) <X 2 , tension is reduced (region 1)
When Y (t) <Y 1 and X (t) <X 1 , the relaxed state (region 2)
Optimal tension state (region 3) when Y (t) <Y 1 and X 1 ≦ X (t) <X 2
Excessive tension when Y (t) <Y 2 and X (t) ≧ X 2 (region 4)
Fatigue state (region 5) when Y (t) ≧ Y 2 and X (t) ≧ X 2
Further, when the driver's driving support device of the present embodiment is represented by a functional block, as shown in FIG. 2, the head vibration transmissibility relating to the driver's head swing amount reflecting the magnitude of the driver's tension, And psychosomatic information detecting means 40 (corresponding to the
次に、図3を参照して心身状態判定・運転支援ルーチンについて説明する。 Next, the psychosomatic state determination / driving support routine will be described with reference to FIG.
ステップ100では、基準部位の上下方向の加速度αs(t)、ドライバの頭部の上下方向の加速度αd(t)、基準操舵角速度θ0(t)、及び操舵角速度θ(t)を取り込み、ステップ102において、基準部位の上下方向の加速度αs(t)に対するドライバの頭部の上下方向の加速度αd(t)の比で表される頭部振動伝達率X(t)を以下の式に従って演算する。
In
X(t)=αd(t)/αs(t) ・・・(1)
また、ステップ102では、基準操舵角速度θ0(t)に対する操舵角速度θ(t)の比で表される低周波数操舵角速度比Y(t)を以下の式に従って演算する。
X (t) = αd (t) / αs (t) (1)
In
Y(t)=θ(t)/θ0(t) ・・・(2)
ここで、低周波数操舵角速度比Y(t)を用いるのは、操舵角速度が道路形状等によって変動することからこの変動を補正するためである。
Y (t) = θ (t) / θ 0 (t) (2)
Here, the reason why the low frequency steering angular velocity ratio Y (t) is used is to correct this variation because the steering angular velocity varies depending on the road shape and the like.
図4に、頭部振動伝達率X(t)及び低周波数操舵角速度比Y(t)の例を示す。 FIG. 4 shows an example of the head vibration transmission rate X (t) and the low frequency steering angular velocity ratio Y (t).
次のステップ104では、心身情報データベース28から予め演算されて記憶されているドライバ個人の平均値(Xmean,Y mean)及び標準偏差(XSD,YSD)を読み出し、上記のようにして演算された心身情報データである頭部振動伝達率X(t)及び低周波数操舵角速度比Y(t)を用いて、平均値(Xmean,Y mean)及び標準偏差(XSD,YSD)を更新し、データベース28に記憶する。
In the
図6〜図8に頭部振動伝達率X(t)のデータと反応時間(相対値)との相関を示す。図6は、80km/hで走行したときの被験者5名の相関を示し、図7は、80km/hで走行したときの被験者3名の相関を示し、図8は、図6と図7とを組み合わせたときの相関を示す。図8から、頭部振動伝達率X(t)のデータ(緊張状態に応じて増加する指標)は、適度な緊張状態を示すと考えられる中間的な値(図8では、約1.3近辺の値)で反応時間が早くなるという相関があることが理解できる。 6 to 8 show the correlation between the head vibration transmission rate X (t) data and the reaction time (relative value). FIG. 6 shows the correlation of five subjects when traveling at 80 km / h, FIG. 7 shows the correlation of three subjects when traveling at 80 km / h, and FIG. 8 shows the correlation between FIGS. The correlation when combining is shown. From FIG. 8, the head vibration transmission rate X (t) data (an index that increases in accordance with the tension state) is an intermediate value that is considered to indicate an appropriate tension state (in FIG. 8, around 1.3). It can be understood that there is a correlation that the reaction time is accelerated by the value of
また、図9は、低周波数操舵角速度比Y(t)のデータと反応時間(相対値)との相関を示す図である。図から理解されるように、低周波数操舵角速度比Y(t)のデータ(ドライバの精神的活性度の大きさを表し、ぼんやりした状態で増加する指標)とドライバの反応時間とは、正の相関を示している。 FIG. 9 is a diagram showing the correlation between the data of the low frequency steering angular velocity ratio Y (t) and the reaction time (relative value). As can be seen from the figure, the low frequency steering angular velocity ratio Y (t) data (indicating the magnitude of the driver's mental activity and increasing in a blurred state) and the driver's reaction time are positive Correlation is shown.
次のステップ108では、カーナビゲーション30から道路種別情報、交通量情報、及び運転時間情報を運転環境情報として取り込み、ステップ110において取り込んだ運転環境情報と心身情報データベースからの心身情報の平均値、標準偏差に基づいて判定閾値X1,X2,Y1,Y2を決定する。
In the
この判定閾値X1,X2,Y1,Y2は、運転環境情報に基づいて、次の表1に示すように決定される。なお、環境情報の道路種別情報から、市街地道路を走行しているか、自動車専用道路を走行しているか、山岳道路を走行しているか等が判定でき、交通量情報から交通量が多いか少ないかまたは渋滞中かを判定でき、環境情報の運転時間からは運転開始直後か等が判定できる。 The determination threshold values X 1 , X 2 , Y 1 , Y 2 are determined as shown in the following Table 1 based on the driving environment information. In addition, it can be judged from road type information of environmental information whether it is driving on urban roads, driving on automobile roads, driving on mountain roads, etc. Whether traffic volume is high or low Alternatively, it can be determined whether the vehicle is congested, and it can be determined from the driving time of the environmental information whether the vehicle has just started driving.
この表1について説明すると、心身状態判定閾値は、市街地道路走行時(運転時間10min以上)を基準(例えば、X1=1.1,X2=1.3,Y1=1.5,Y2=1.5)にして、以下のように定められている。
(1)市街地道路(運転時間0〜10min)、すなわち運転開始直後において、頭部振動伝達率X(t)及び低周波数操舵角速度比Y(t)の各データが共に高い時、過度な緊張状態(図4の 領域4)の可能性が高いため判定閾値Y2を大きく(例えば、2.0)する。
(2)自動車専用道路(交通量多)では、比較的高い緊張レベルが必要であるためX1、X2を大きく(例えば、X1=1.2,X2=1.4)する。
(3)山岳道路では比較的高い緊張レベルが必要であるためX1、X2を大きく(例えば、X1=1.2,X2=1.4)する。また、頭部振動伝達率X(t)及び低周波数操舵角速度比Y(t)の各データが共に高い時,過度な緊張状態(図4の 領域4)の可能性が高いため判定閾値Y2(例えば、Y2=2.0)を大きくする。
Referring to Table 1, the mind and body state determination threshold values are based on driving on urban roads (driving time of 10 min or longer) (for example, X 1 = 1.1, X 2 = 1.3, Y 1 = 1.5, Y 2 = 1.5) and is defined as follows.
(1) Urban roads (driving
(2) Since a relatively high tension level is necessary on a motorway (high traffic volume), X 1 and X 2 are increased (for example, X 1 = 1.2, X 2 = 1.4).
(3) Since a relatively high tension level is required on a mountain road, X 1 and X 2 are increased (for example, X 1 = 1.2, X 2 = 1.4). Further, when the data of the head vibration transmissibility X (t) and low frequency steering angular velocity ratio Y (t) are both high, the determination there is a high possibility of excessive tension (region 4 in Figure 4) the threshold Y 2 (For example, Y 2 = 2.0) is increased.
なお、自動車専用道路(交通量小、渋滞)では、市街地道路走行時(運転時間10min以上)と同じ値にする。 Note that the value is the same as that when driving on an urban road (driving time of 10 min or longer) on an automobile-only road (small traffic, traffic jam).
次に、運転者の個人情報(平均値及び標準偏差)のデータによる判定閾値の補正について説明する。上記で判定閾値を決定した際の心身情報の平均値をMX0、MY0、標準偏差をSDX0、SDY0とすると、平均値MX、MY、標準偏差SDX、SDYの運転者では心身状態判定閾値X1,X2,Y1,Y2は次のように補正される。 Next, correction of the determination threshold based on the data of the driver's personal information (average value and standard deviation) will be described. Average value M X0, M Y0 psychosomatic information when determining the decision thresholds above, when the standard deviation and SD X0, SD Y0, average M X, M Y, the standard deviation SD X, the SD Y driver Then, the psychosomatic state determination threshold values X 1 , X 2 , Y 1 , Y 2 are corrected as follows.
X1 *=MX+SDX/SDX0(X1− MX0) ・・・(3)
X2 *=MX+SDX/SDX0(X2− MX0) ・・・(4)
Y1 *=MY+SDY/SDY0(Y1− MY0) ・・・(5)
Y2 *=MY+SDY/SDY0(Y2− MY0) ・・・(6)
上記(3)式について説明すると、心身状態判定値X1は平均値MX0と標準偏差とにより次のように表される。
X 1 * = M X + SD X / SD X0 (X 1 −M X0 ) (3)
X 2 * = M X + SD X / SD X0 (X 2 −M X0 ) (4)
Y 1 * = M Y + SD Y / SD Y0 (Y 1 - M Y0) ··· (5)
Y 2 * = M Y + SD Y / SD Y0 (Y 2 - M Y0) ··· (6)
The expression (3) will be described. The psychosomatic state determination value X 1 is expressed as follows by the average value M X0 and the standard deviation.
X1=MX0+aSDX0 ・・・(7)
ただし、aは定数である。
X 1 = M X0 + aSD X0 (7)
However, a is a constant.
平均値MX、標準偏差SDXの運転者の判定閾値X1 *は、平均値MX、標準偏差SDXにより同様に次のように表される。 Average value M X, the determination threshold value X 1 * is the driver of the standard deviation SD X, the mean value M X, similarly represented as follows by the standard deviation SD X.
X1 *=MX+aSDX ・・・(8)
ここで、aはX1、X1 *に共通であるので、(7)式よりa=(X1−MX0)/SDX0を得、これを(8)式に代入することにより(3)式が得られる。
X 1 * = M X + aSD X (8)
Here, since a is common to X 1 and X 1 * , a = (X 1 −M X0 ) / SD X0 is obtained from the equation (7), and this is substituted into the equation (8) (3 ) Formula is obtained.
(4)〜(6)式も同様に、次の式から求められる。 Similarly, the equations (4) to (6) are obtained from the following equations.
X2=MX0+bSDX0、X2 *=MX+bSDX (bは定数)
Y1=MY0+cSDY0、Y1 *=MY+cSDY (cは定数)
Y2=MY0+dSDY0、Y2 *=MY+dSDY (dは定数)
次のステップ112では、図5の心身状態判定テーブルを用い、頭部振動伝達率X(t)及び低周波数操舵角速度比Y(t)の各データを、運転環境情報及び個人情報に応じて決定された判定閾値X1,X2,Y1,Y2と照合して、ドライバの心身状態を判定する。
X 2 = M X0 + bSD X0 , X 2 * = M X + bSD X (b is a constant)
Y 1 = M Y0 + cSD Y0 , Y 1 * = M Y + cSD Y (c is a constant)
Y 2 = M Y0 + dSD Y0 , Y 2 * = M Y + dSD Y (d is a constant)
In the
そして、次のステップ114において、下記の表2に示す内容の運転支援制御を実行する。
Then, in the
この表2について説明すると、緊張低下状態と判定された場合には、反応遅れ及び歩行者等の見逃しが増加するので、スピーカより通常より早いタイミングで警報を発し、カーナビゲーション30等に通常の道路案内情報を呈示し、香り発生器34よりリフレッシュのためにペパーミントの香りを呈示する。リラックス状態と判定された場合には、通常のタイミングで警報を発し、事前通報を行う。最適緊張状態と判定された場合には、反応速度が速い(能力が向上している)ため、通常より遅いタイミングで警報を発し、通常の道路案内を行う。過度な緊張状態と判定された場合には、見逃しが増加するため、通常のタイミングで警報を発し、周辺危険情報を呈示し、リラックスのために柑橘系の香りを呈示する。そして、疲労状態と判定された場合には、反応遅れ及び誤操作が増加するため、通常より早いタイミングで警報を発し、休憩を促すように情報を発し、リフレッシュのためにペパーミントの香りを呈示する。
When Table 2 is described, when it is determined that the tension is reduced, the reaction delay and the oversight of pedestrians and the like increase, so an alarm is issued at a timing earlier than usual from the speaker, and a normal road is provided to the
なお、上記では、第1の心身情報として頭部振動伝達率を用いる例について説明したが、頭部の上下方向の加速度、ドライバに応じて定められた周波数帯域における基準部位の上下方向の加速度を基準としたドライバの頭部の上下方向の加速度、カメラで撮影した頭部画像の変動または頚部筋電図の変動より得られる頭部加速度を用いるようにしてもよい。 In the above description, the example using the head vibration transmissibility as the first mind-body information has been described. However, the acceleration in the vertical direction of the head and the acceleration in the vertical direction of the reference part in the frequency band determined according to the driver are described. You may make it use the head acceleration obtained from the acceleration of the up-down direction of the head of the driver | operator made into the reference | standard, the fluctuation | variation of the head image image | photographed with the camera, or the fluctuation | variation of a cervical electromyogram.
また、上記では、第2の心身情報として低周波数操舵角速度比を用いる例について説明したが、心拍、皮膚電気活性、唾液成分濃度、瞬き回数、視線移動回数、及び発話量のいずれか一つ、所定周波数帯域における操舵角速度を基準とした前記所定周波数帯域と異なる周波数帯域における操舵角速度、ステアリング操舵角、アクセルペダルの操作量、またはブレーキペダルの操作量等のその他のドライバの運転操作量に関する情報を用いるようにしてもよい。 In the above description, an example in which the low frequency steering angular velocity ratio is used as the second mind-body information has been described, but any one of heart rate, skin electrical activity, saliva component concentration, number of blinks, number of eye movements, and amount of speech, Information related to the driving operation amount of other drivers such as steering angular velocity, steering steering angle, accelerator pedal operation amount, or brake pedal operation amount in a frequency band different from the predetermined frequency band with reference to the steering angular velocity in the predetermined frequency band. You may make it use.
さらに、運転環境情報として道路の種別を表す道路種別情報、道路の交通量を表す交通量情報、及び運転時間情報を用いたが、車速、車両加速度、車両角加速度、前車との車間距離、自車の前方画像情報、天候、及び時刻の少なくとも1つの情報を用いるか、またはこれらを組み合わせて用いるようにしてもよい。 Furthermore, the road type information indicating the road type, the traffic information indicating the traffic volume of the road, and the driving time information were used as the driving environment information, but the vehicle speed, the vehicle acceleration, the vehicle angular acceleration, the inter-vehicle distance from the preceding vehicle, You may make it use at least 1 information of the front image information of the own vehicle, the weather, and time, or combining these.
また、上記では、心身状態判定をドライバ個人に適合させるための個人情報として、心身情報データベースに記憶されている心身情報の平均値、及び標準偏差を用いる例について説明したが、図10に示すように心身情報データベース42に代えて、個人情報としての支援レベルを選択する支援レベル選択手段54を設け、ドライバに支援レベルを選択させてもよい。この場合、支援レベル選択手段は個人適合化手段に相当し、運転者は、個人情報としての警報や支援を出力する頻度を例えば次の3段階から選択する。
(1)お知らせモード:警報や支援が比較的多い
(2)ノーマルモード:通常の設定
(3)サイレントモード:警報や支援が比較的少ない
支援レベル選択手段54によってノーマルモードが選択されたときには、判定閾値決定手段44は、上記の実施の形態で説明した値の判定閾値X1,X2,Y1,Y2を設定する。お知らせモードが選択されたときには、判定閾値決定手段44は、判定閾値X1,X2を緊張小側にシフトすると共に、判定閾値Y1,Y2を活性度大側にシフトし、サイレントモードが選択されたときには、判定閾値決定手段44は、判定閾値X1,X2を緊張大側にシフトすると共に、判定閾値Y1,Y2を活性度小側にシフトする。
In the above description, an example in which the average value and the standard deviation of the psychosomatic information stored in the psychosomatic information database is used as the personal information for adapting the psychosomatic state determination to the driver individual has been described. In place of the mind-
(1) Notification mode: relatively high warning and support (2) Normal mode: normal setting (3) Silent mode: relatively low warning and support Determined when the normal mode is selected by the support level selection means 54 The threshold value determination means 44 sets the determination threshold values X 1 , X 2 , Y 1 , Y 2 of the values described in the above embodiment. When the notification mode is selected, the determination threshold value determination means 44 shifts the determination threshold values X 1 and X 2 to the small tension side, shifts the determination threshold values Y 1 and Y 2 to the high activity side, and the silent mode is set. When selected, the determination threshold value determination means 44 shifts the determination threshold values X 1 and X 2 to the high tension side and shifts the determination threshold values Y 1 and Y 2 to the low activity side.
10 カメラ
16 制御回路
18 加速度センサ
10
Claims (6)
運転環境情報を検出する運転環境情報検出手段と、
心身状態判定をドライバ個人に適合させるための個人情報を定める個人適合化手段と、
前記運転環境情報検出手段で検出された運転環境情報と、前記個人適合化手段で定められた個人情報とに基づいて、前記第1心身情報に関する第1判定閾値、前記第1心身情報に関する第1判定閾値より大きい第2判定閾値、前記第2心身情報に関する第3判定閾値、及び前記第2心身情報に関する前記第3判定閾値より大きい第4判定閾値を決定する判定閾値決定手段と、
前記心身情報検出手段で検出された第1の心身情報が、前記第2閾値未満であって、かつ、前記心身情報検出手段で検出された第2の心身情報が、前記第3閾値以上である場合、緊張低下状態であると判定し、前記検出された第1の心身情報が、前記第1閾値未満であって、かつ、前記検出された第2の心身情報が、前記第3閾値未満である場合、リラックス状態であると判定し、前記検出された第1の心身情報が、前記第1閾値以上前記第2閾値未満であって、かつ、前記検出された第2の心身情報が、前記第3閾値未満である場合、最適緊張状態であると判定し、前記検出された第1の心身情報が、前記第2閾値以上であって、かつ、前記検出された第2の心身情報が、前記第4閾値未満である場合、過度な緊張状態であると判定し、前記検出された第1の心身情報が、前記第2閾値以上であって、かつ、前記検出された第2の心身情報が、前記第4閾値以上である場合、疲労状態であると判定する心身状態判定手段と、
を含むドライバの心身状態判定装置。 First mind-body information relating to the amount of head swing of the driver reflecting the driver's sense of tension, and second mind-body information other than the first mind-body information reflecting the magnitude of the driver's mental activity. Psychosomatic information detecting means for detecting
Driving environment information detecting means for detecting driving environment information;
Personal adaptation means for determining personal information for adapting the psychosomatic state determination to the individual driver,
Based on the driving environment information detected by the driving environment information detecting means and the personal information determined by the personal adapting means, a first determination threshold relating to the first mind-body information and a first relating to the first mind-body information. A determination threshold value determining means for determining a second determination threshold value greater than a determination threshold value, a third determination threshold value related to the second mind-body information , and a fourth determination threshold value greater than the third determination threshold value related to the second mind-body information ;
The first mind-body information detected by the mind-body information detection means is less than the second threshold value, and the second mind-body information detected by the mind-body information detection means is not less than the third threshold value. In this case, it is determined that the tension is reduced , and the detected first mind-body information is less than the first threshold value, and the detected second mind-body information is less than the third threshold value. If there is, it is determined to be in a relaxed state , the detected first mind-body information is not less than the first threshold and less than the second threshold, and the detected second mind-body information is the When it is less than the third threshold, it is determined that the state is the optimal tension state , the detected first mind-body information is not less than the second threshold, and the detected second mind-body information is is less than the fourth threshold value, determines that the excessive tension, before First psychosomatic information detected is, a in the second threshold value or more, and, second psychosomatic information said detected is when the is fourth threshold value or more, psychosomatic state determines that fatigue A determination means;
A device for determining a mind and body condition of a driver.
前記心身状態判定手段で判定されたドライバの心身状態に基づいて、ドライバに対する運転支援処理を実行する運転支援手段と、
を含むドライバの運転支援装置。 The psychosomatic state determination apparatus for a driver according to any one of claims 1 to 5 ,
Driving support means for executing driving support processing for the driver based on the mind and body state of the driver determined by the mind and body state determination means;
Driver assistance device including
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