JP4640687B2

JP4640687B2 - Automatic steering device activated by EEG

Info

Publication number: JP4640687B2
Application number: JP25928599A
Authority: JP
Inventors: 義隆平野
Original assignee: 義隆平野
Priority date: 1999-08-09
Filing date: 1999-08-09
Publication date: 2011-03-02
Anticipated expiration: 2019-08-09
Also published as: JP2001048037A

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To automatically steer a vehicle when a θwave and δ wave of brain waves, which appear when a person falls into a doze, are detected. SOLUTION: This device comprises a brain wave input means 1, a brain wave analytic means 2, and an automatic steering means.

Description

【０００１】
本発明は、脳波により起動される自動操舵装置についてのものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動操舵装置としては、特開平５−５０９３４とゆう、すぐれた先行技術がある。
当発明者は、先に９９年７月２５日に、居ねむり事故防止用の「脳波による制動装置」を出願した。上記９９年７月２５日の出願によれば、道路がまっすぐであり、自車がその直線道路に沿って、走っておるならば、居ねむりが完全な睡眠になろうと、なんら問題は、生じない。
【０００３】
【課題】
実在するドライバーとして、特開平５−５０９３４を拝見したとき、以下の疑問を感じる。
自動操舵の仕組みは立派だが、いつどんな時に行うのか。
現実の運転では、１ｍの差でガードレールをよけたり、中央分離体から３０ｃｍのところを通りつつ左折したり、停止車両の５０ｃｍ以内のところを通過することが時々ある。ベテランのバスの運転手は、停止車両にさらに接近しつつバスをあやつることもある。
これらの例では、いずれも上記先行技術、特開平５−５０９３４でいう「最小車間距離」、「許容範囲」をおそらく割ったこところまで、自車が先行車やガードレールに近ずいておるのである。
これらの実例は、人間の３次元的視覚能力と、頭脳という認識判断手段のすばらしさを示しておるのであるが、人が覚醒しておる限り、自動操舵の必要性は事実上、無いことを示してもおるように思える。
【０００４】
さて、特開平５−５０９３４を含め、衝突回避を目的とした、多くの先行技術が、車間距離の測定にレーザーを用いておる。
しかし、レーザーは人の目に有害である。自車から発射したレーザービームが、対向車の運転手や、助手席の人の目に入ったり、又、前方車両で反射したレーザービームが自車の運転席、助手席の人物の目に入る可能性が有る。
すると、その人々の目を痛めたり、レーザービームの当たりどころが悪いと、目つぶしとなり、かえって交通事故を引きおこすことになろう。図６は、後続車が発射したレーザービームが、先行車の車体のへりで反射し、後部座席から後ろを向いておる子供に当たるところを描いている。
【０００５】
さて、当発明者の９９年７月２５日の出願に戻って論じると、居ねむりにおちいっておる時に
イ）道路がカーブしておるならば、
ロ）道路がまっすぐでも、ちょっとしたきっかけで、ハンドルを左右にきったような時、
その出願では、自動制動装置により、減速しつつあるので、ガードレールに激突しないにしても、
接触する可能性も出てこよう。また、減速しておるので、激突とはいえないにしても、中央分離帯に接触する可能性も、でてくる。
たまたま、対向車が有れば、自車は減速しておるので、相手のほうでよけてくれるかもしれないが、ぶつかる可能性も０とはいえない。
本発明は、上記の課題を解決するためのものであり、
ドライバーが覚醒時には、自動操舵を行わず、ドライバーが居ねむりにおちいった時のみ、自動操舵を行うようにしたものである。
また、レーザービームの使用を局限したものである。
【０００６】
なお、米国特許４９４９７２６では、脳波によりおもちゃを左右に動かす仕組みが開示されておるが、次ぎのように論じることができる。
米国特許４９４９７２６は、本発明のように、居ねむり時の、つまり、意識が消失しつつある時、もしくは、消失した後の脳波を検出して、自動操舵を掛けるのとは違い、覚醒時の脳波を用いて、手足は使わず、意識的に脳波で、おもちゃを左右に動かすものであり、本発明とは、趣旨が異なる。
米国特許４９４９７２６では、睡眠時のδ波について、触れていない。
米国特許４９４９７２６は、脳波そのものにより、おもちゃを左右に転回させようとするものであるが、本発明の自動操舵は、その起動こそは脳波によりなされるが、起動後の細かい制御は、マイクロプロセサに依るものである。
【０００７】
【手段】
脳波入力手段１と、その脳波から、人が眠りに入ろうとする状態を示すシータ波や、既に睡眠中の時に現れるデルタ波を分析するための脳波分析手段２と、車両のハンドル制御を自動で行う自動操舵装置３からなるものである。図１。
【０００８】
【作用】
車両の運転手の脳波が、脳波入力手段１により、本システムに取りこまれ、その脳波は脳波分析手段２により解析され、
居ねむりの始めを意味するθ波、もしくは、完全な居ねむりを示すδ波が、検出された時に、脳波分析手段２により、自動操舵が開始されるのである。
居ねむりから覚めると、自動操舵がキャンセルされ、ドライバーによる操舵に戻るのである。
【０００９】
【実施例】
脳波入力手段１としては、脳波計を用いることができる。
脳波分析手段２は、増幅器６、帯域通過フィルタ７、Ａ／Ｄコンバータ８、そしてコンピュータ９、もしくは、マイクロプロセサ９から成るものである。図１３。
脳波のうち、δ波は睡眠時に現れるものであり、０．５〜３．５Ｈｚ．θ波は、居ねむりし始める時に現れるものであり、３．５〜７．５Ｈｚ。
このθ波、δ波の周波数帯域は、脳医学の進歩により、今後少し変わる可能性が有るし、又、個人差も有り、さらに、年令によっても、少し変わろう。
他に、覚醒時に現れるα波、β波が有ることが知られておる。
【００１０】
電動式の自動操舵装置としては、特開平５−５０９３２、公報ｐ２４４、左コラム、下から３行目〜右コラム、上から５行目に、すぐれた一例が開示されている。又、その公報、ｐ２４６、右コラム２行目〜１２行目に油圧式の一例も、開示されておる。図７は、電動式の一例である。
本発明においては、計測制御プロセサ１６は、処理速度向上のために、脳波分析手段２の制御下にある、独立したマイクロプロセサとしてもよいし、また、処理容量に余力があれば、脳波分析手段２のコンピュータ９を流用してもよい。いずれの構成でも、ドライバーが居ねむりに陥る時、つまり、
θ波、あるいは、δ波の比率が大のときのみ、計測制御プロセサ１６は、脳波分析手段２により作動され、ドライバーの覚醒時には計測制御プロセサ１６は作動しない。後述の、自動操舵の始まる、少し前に初期値としての、ガードレールとの距離を得るために、超音波による計測を始めるのは、その例外である。
脳波入力手段１と、先駆的な脳波分析手段を統合した、優れた先行技術がＨＡＬ＜ＨｅｍｉｓｐｈｅｒｉｃＡｃｔｉｖａｔｉｏｎＬｅｖｅｌＤｅｔｅｃｔｏｒ＞として知られておる。
ＳｔｅｖｅＣｉａｒｃｉａ＜Ｊｕｌｙ１９８８、”ＢＹＴＥ” ＞
ここでは、本システムの脳波分析手段２の特徴となる部分を述べる。
入力された脳波は、高速フーリエ変換することで、その周波数成分が得られる。その周波数分布をＢ（ｆ）とする。ここにｆは脳波の周波数、Ｂ（ｆ）は脳波の強度、脳波信号の振幅である。
これを、θ波やδ波の周波数帯域で積分したものが、θ波や、δ波の信号強度である。それらを元にして、図２のδｐ，図３のθｐが得られる。
ここで図２、図３の分母は、脳波の全周波数成分＜０．５〜３０．５Ｈｚ＞についての、脳波信号の積分値である。図２の分子は、δ波の脳波信号の積分値である。図３の分子は、θ波の脳波信号積分値である。
δｐは、脳波の全成分中で、δ波が占める比率であり、
θｐは、脳波の全成分中で、θ波が占める比率である。
δｐ，θｐと共に、図４、図５のδｐ’，θｐ’を用いることもできる。
図４、図５でｍａｘ（δ）は δ波の信号成分の最大値である。
ｍａｘ（θ）は θ波の信号成分の最大値である。
ｍａｘ（α）は、α波＜７．５〜１３．５Ｈｚ＞の信号成分の最大値。
ｍａｘ（β）は、β波＜１３．５〜３０．５Ｈｚ＞の信号成分の最大値。
δｐ’は、δ波、θ波、α波、β波の各信号成分の最大値にのみ着目して、そのうちのδ波の比率を表すのであり、 θｐ’は、同様に θ波の比率を表すものである。以上、δ波やθ波が、全脳波成分のうちで占める比率を表す、二つの方法を述べたのであるが、これら以外でも、δ波やθ波が全脳波に占める比率を表す、より適切な計算式が脳医学の進歩により発見されたならば、それをソフトウエアとして組みこむことは、困難ではあるまい。
【００１１】
前述した解析手段が、脳波分析手段２のコンピュータ９の中にソフトウエア化されており、たとえば１ｍｓ単位で計算される。かくして、θｐ，δｐ、および、θｐ’，δｐ’が算出される。θ波が、他の脳波の成分に比して強くなったならば、一例として、θｐ＞０．７になれば、居ねむりを始めた可能性が、大である。そこで、その旨をアナウンスしつつ自動操舵を開始する。このアナウンスは、テープレコーダ、もしくは、半導体ＩＣに登録したものを、コンピュータ９の指示により再生するのである。＿＿
【００１２】
本出願の主目的は、ハイウエイ等を走行中、居ねむり運転中の車を、ガードレール、中央分離帯に接触せずに安全に停止せしめることである。＜以下では、もっぱら、ガードレールとの接触防止の観点に立って説明する。すなわち、コンピュータ９の指示で作動する計測制御用マイクロプロセサ９により下記のような自動操舵がなされる。なお、車はハイウエイの第一車線を走るとする＞。自動操舵に入ると同時に、ガードレールとの距離を検出するための自動計測もなされるのである。ガードレール等との距離を検出する手段としては、超音波センサを用いる。すなわち、１台の超音波発信器１０と数台の超音波受信器１１が車体の横に、車の進行方向に沿って設けられておる。図８。超音波ビームは、車体に垂直に発せられる。１２０ｋｍ／ｈでは、１ｓに約３４ｍ、１０ｍｓで約３４ｃｍだけ車体は動く。６０ｋｍ／ｈでは、１０ｍｓに約１７ｃｍ動く。超音波受信器１１を数台設けておるのは、上記の事情、および、超音波ビームのガードレールへの入射角がかならずしも９０度ではないことを考慮しておる。＿＿運転手のくせ、特性として、長時間運転時の速度、ガードレールとの離隔距離は、概ね、決まっておるだろう。それらの値が、各々６０ｋｍ／ｈ、２ｍならば、発射されたビームが受信されるのは、後述のように約１１．８ｍｓ後であり、この間、車体は１．７×１１．８＝約２０ｃｍ動く。そこで、一つめの受信器は、発信器のすぐ横にもうけ、そこから、２０ｃｍのところに、別の受信器を置く。運転状況の変化を考え、その前後に、一例１０ｃｍ間隔で、数台または十数台の受信器を置く。なお、超音波ビームは一例として１ｍｓ程のパルス幅で発射するのであるが、その集束度をやや緩め、ビームに若干の広がりを持たせてガードレールの形状にかかわらず、又、車体がガードレールに対し、傾いていたとしても、そこでの反射波を車のほうで受信しやすくすることができよう。後述の図１０、図１１も参照。なお、感度の高い受信器を用いれば、超音波ビームにかなりの程度まで、広がりをもたすことができ、その場合には受信機は１台で済ますこともできよう。たとえば、受信機１１の据え付けの便を考え、バスやトラックでは、感度の低いしかし低価格の受信器１１を、前後方向に数台ならべ、乗用車では高価格だが、高い感度の受信機を１台設けるのもよかろう。図８では、左側通行を考え、車体の左側に超音波発信器１０、超音波受信器１１を設けておるが、車体の右側にも設置すれば、中央分離帯などの自動計測も可能であろう。
【００１３】
さて、車体とガードレールの間の超音波の伝搬時間は、発信と受信のタイミングの差として容易に測定できる。その時間が短くなるならば、それは車体がガードレールに接近しておるのであり、その伝搬時間が長くなるならば、それは車体がガードレールから離れ、たとえば、第１車線を走っていたものが、第２車線へ入ろうとしておるのである。
この、車体とガードレール間の伝搬時間の初期値は、あらかじめ、キーボードより、入力しておくことができる。また、時間ではなく、車体とガードレールの間の距離として、入力しておくのもよい。例２ｍ。あるいは、自動操舵の始まる、少し前に超音波による計測を始めるようにし、一例として θｐ＞０．６，
その時の伝搬時間、もしくは、ガードレールとの距離を初期値として用いると、よりその時の運転状況にみあったものとなろう。
その居ねむり前の時点における、最初の伝搬時間を維持する、つまり、居ねむり前のガードレールとの間の距離を維持するように、システムは働くのである。下記は、その初期値の例である。
例２ｍであれば、２ｍ × ２ ÷ ３４０＝１１、８ｍｓ。
３４０ｍ／ｓは、大約室温での音速。音速は気温で、変わる。
左側通行を考えると、計測により伝搬時間が短くなったならば、微小角Δ だけ、ハンドルを右に回すに相当する動きを、電動モータになさしめる。
この微小角Δ は一例として、ハンドルの遊び角ａの２倍の角度であってもよい、また、普段の運転、長時間運転時の常用の速度にて車体を９０度転回させる時の操舵角の１％であってもよい。この微小角Δ は、あらかじめキーボードから入力しておけばよい。
脳波の計測は、一例として、１０ｍｓごとに行うのだが
上記のガードレールの計測とハンドル制御を、一例として６０ｍｓごとに行う。この計測と制御の時間間隔も、事前にキーボードより、入力しておくことができる。すなわち、これらのパラメータは、キーボードより変更入力が可能とし、ドライバーの考える最適値となるようにフィードバックできるようにしておく。
６０ｋｍ／ｈは約１．７ｃｍ／ｍｓにあたるので、この間に概ね、車体が１ｍ進むとみてよい。
【００１４】
さて、計測の結果、伝搬時間が１０．６ｍｓであるならば、ガードレールとの距離は、１０．６×３４０ ÷ ２÷ １０００＝１．８ｍゆえ、２０ｃｍほどガードレールへ近ずいたことになり、ハンドルを Δ だけ、右へ回すに相当する、自動操舵をする。
さらに、６０ｍｓ後、計測して伝搬時間が１１．２ｍｓになれば、距離は
１１．２ × ３４０ ÷２÷ １０００＝１．９ｍ
これは、ガードレールへの接近がやんだことを意味しておる。ハンドルは、そのままにする。
さらに、６０ｍｓ後、計測してガードレールとの距離が２．１ｍになったら、これは初期値２ｍより大きいので、ハンドルを Δ だけ、左に回すに相当する、自動操舵を行う。
このような、自動操舵が繰り返され、ガードレールとの距離を一定に保つのである。
図９は、この仕組みを示すフローチャートである。
【００１５】
名紳や東名のようなガードレールのあるハイウエイでは、上記の仕組みをそのまま用いることができるし、名古屋市内の都市高速のように、ガードレールの無いハイウエイでは、側壁または防音壁が、ガードレールと同様超音波の反射体の役目をし、やはり上記の仕組みを用いることができる。
防音壁とガードレールが両方ある時、ケースによっては、内側のガードレールからの反射波が、まず検出され、ついで、外側の防音壁からの反射波が、受信器に入ることがありえようが、パルス波を用いておるので、より車体に近いほうの、ガードレールからの反射波により、伝搬時間がカウントされるので、計測上の問題は生じない。
このガードレールとの距離を一定ならしめるための自動操舵では、右もしくは左へ、車体を転回させるわけではないので、方向指示器の点灯は不用といえる。
なお、前記計測と制御の時間間隔は、伝搬時間よりやや大きくなるように設定するのが良いかもしれない。なお、本文の末尾で述べるように、超音波に代えて、マイクロ波を用いるときには、この考慮は不用である。
ところで、本実施例において、前掲「脳波による制動装置」を併用しておれば、居ねむりが始まると同時に、エンジンブレーキが掛かり、その後、居ねむりが深まるについて、ハーフブレーキ、フルブレーキが掛かるので、車体はやがて停止する。その停止に到る、数分間、もしくは、１０分間なり自動操舵が、適切に行われれば、道路がカーブしていても、車は第１車線で安全に停止するはずである。しかし、この間に、ガードレールが間断なく、延びておるとは限らず、途中にガードレールの切れめが１ｍなり、２ｍあることもあろう。さて、ガードレールに切れめが有って、その外側に側壁も防音壁も無いならば、発信した超音波パルスは、行きっぱなしで、反射波が無い。
この場合は、システムの方で、ガードレールも、側壁も無いと、容易に判断できる。この場合、ハンドルはそのままに、すれば良い。
ガードレールに、１ｍの切れめが有り、ただし、その外側に奥行き１ｍのところに、防音壁が有るとする。設定離隔距離を２ｍとすると、このときの伝搬時間は、（２＋１）×２／３４０＝約１７．６ｍｓ。
初期値１１．８ｍｓに比し、５．８ｍｓ長くなっておる。
ところが、６０ｋｍ／ｈでの、６０ｍｓでの進行距離は約１ｍである。
自動ハンドル操作は、微小角Δ の単位で行っており、１ｍ前進する間に、横方向に、１ｍに相当する距離を、車体が急に移動することは、ありえない。
＜微小角Δの設定にあたっては、東名高速なり、中央高速なりの、ゆるやかなカーブをもっぱら想定して入力するのであり、この意味の入力チェックがなされる。＞つまり、６０ｋｍ／ｈで６０ｍｓごとの、計測であれば、１ｍ前進する間の、横方向の偏位は、それを越えぬはずである。＜これが、上記の入力チェックの意味であり、そのように微小角Δが設定されることを推奨する。＞
伝搬時間の変化は、１×２／３４０＝約５．８ｍｓ以下のはずである。
また、計測間隔４０ｍｓならば、この４０ｍｓの間の前進距離は約６８ｃｍ、横方向への、その間のシフトは、６８ｃｍを越えぬはずである。ゆえに、伝搬時間の変化は、０．６８×２／３４０＝約４ｍｓ以下のはずである。
これらの想定される、伝搬時間の変化の最大値は、１２０ｋｍ／ｈの時にも、同様に算出できる。この最大値を越える伝搬時間の変化が、時間が大きくなる方向で観測された時には、すなわち、ガードレールの切れめが有ると、推定せられる。したがって、この場合には、１ｍなり、２ｍなり、ガードレールの切れめを想定し、その切れめを通過するに要する、６０ｍｓなり、１２０ｍｓの間、システムは、ハンドルをそのままに維持し、左方向への自働操舵を行わぬのである。
【００１６】
ところで、車がトンネルへ入った場合、超音波の使用は混信を生じる可能性が有る。先に、一例として１ｍｓのパルス幅の超音波ビームとしたが、混信が無いならば、前記の計測間隔６０ｍｓの間に、このパルスは「パルス」として計測されるはずである。ガードレールでの反射のさい、その形状のために、反射波のパルス幅が若干広がるかもしれない。しかし、このパルスがまだん無く続くようでは、混信が生じておるのであり、トンネル等に入ったといえる。
このことは、車体に照度センサ１５、もしくは、光センサ１５を設けておき、トンネルへ入ったか、どうかの判断の一助とすることができる。
このような場合に限って、つまり、トンネル壁との離隔距離を一定ならしめる場合にのみ、レーザービームを計測に用いるのである。
実用上、トンネルの少ないハイウエイを往復する、バスやトラックでは、このための考慮は不用であろう。
なお、レーザービームによる計測は、雨の有無により、大きく精度が左右されるが、本システムのように、トンネル内に限定して、使用すれば精度を落とさずに済む。
【００１７】
さて、レーザーはより光学的性質が大きいので、車体がやや傾いて、トンネル壁に車体が近ずいておる時、つまり、レーザービームのトンネル壁への入射角が９０度でない時には、一例として図１０では、反射光は少し後方にて検出されよう。そこで、レーザー受光素子を図８の時と同様、前後方向へ水平に複数個車体へ付けるのがよかろう。又、レーザービームも一例として、２ｍ先で１０ｃｍのように光学上やや広がりをもたせて発射するのもよい。これは、レンズにより可能である。
また、車体がトンネル壁１７から離れて行く時には、一例として図１１の時には、車体の前方においたレーザー発光器１３の反射波を、前方に併設した受光器１４で得られることができないので、車体の後方に設けたレーザー発光器１３から発射したビームを、後方に併設した受光器１４で受けることになる。
一例として、３０ｍｓごとに車体の前方においた発光器１３と、後方においた発光器１３により、交互にレーザービームを発しつつ、距離計測を行うのである。
レーザーによる距離の測定については、レーザー計測ハンドブック、１９９３に＜その基礎についてはｐ１３５−１３９，その応用についてはｐ４０８−４１３＞明示されておるように、既に商品化されておる。
レーザービームを用いる場合には、伝搬時間には注目せず、トンネルとの距離が一例２ｍを保つように、自動ハンドルを行うのである。図１２。
【００１８】
当出願人は、先にレーザーの有害を説いたが、本システムではレーザーによる計測はトンネルの中でのみ行うのであり、トンネルの外と違い、助手席に人がいたとしても、その人が景色を眺めるために、よこを向くことも少ないだろう。つまり、助手席の人へ損傷を与えることは、ちいさかろう。
しかも、本システムは元来居ねむり運転時にのみ、自動操舵を行うのであり、したがって、トンネルの中なら常に、レーザー計測をするわけではないのである。居ねむり運転の途中で、トンネルにさしかかった時のみ、しかも、超音波で混信が生じた時のみ、レーザーによる計測が、なされるのである。
この意味で、レーザーによる、歩行者を含め、周囲の人々へのダメージは先行技術と違って、本システムでは最小化されておる。
なお、ガードレールや先行車の車体と違って、トンネル壁はよりざらざらしておるので、投射したレーザービームは散乱され、この意味からも安全度は高いといえよう。
【００１９】
さて、まれなケースとして、自車が居ねむり運転に入ってまもなく、ハイウエイの渋滞に巻き込まれることがあろう。このような停止した先行車両は、たとえば前記の超音波発信器１１と超音波受信器１２を車体の前面に設置し、使用することで容易に検出可能である。
本実施例では、前記９９年７月２５日出願の「脳波による制動装置」を搭載しておることになっておるので、居ねむり時には既にエンジンブレーキなり、ハーフブレーキがかかっておるといえる。が、停止した先行車両が検出されたときには、そこに記載の自動制動手段を流用し、計測制御プロセサ１６が停止車両を検出と同時に、脳波分析手段２により、ただちにフルブレーキをかけることが可能であり、追突を防ぐことになろう。
なお、後述の図１５のパラメタのうち、左上の項目、及び、枠内の項目以外については、つまり、計測制御プロセサ１６でのみ使われる諸項目は、覚醒時に疑似的に、コンピュータ９へ、テストモードとして、居ねむり情報を与え、テスト的に自動操舵を行わしめ、そのパラメタ設定のよしあしを事前に検討できる。そこで、調整された最適値を、居ねむりが起きた時に、実際に使うようにすれば、実状に即した好結果を得よう。
【００２０】
以上、もっぱら本システムでの自動操舵のありかたについて、また、補足的に、自動停止についても述べたのであるが、以下において、そのトリガーとなる脳波情報の扱い方について述べる。先に、θｐ＞０．７とゆう条件で、自動操舵に入るとのべたが、ぼんやりながら自動操舵の状況を、かすかに覚えておれば、事後的にドライバーが自動操舵を行うタイミングが早すぎると感じた時、計器パネルのキーボードから、この０．７を、たとえば、０．８へ変えることができる。図１５。逆に、自動操舵の掛かりかたが遅いと感じたならば、一例として、０．６を変更入力すれば良い。こうして、ユーザーは各人の体質に応じた最適値を、コンピュータ９、つまり、脳波分析手段２へ、使わせることができる。同様に、θｐ’＞０．７になった時も、居ねむりを始めた可能性が有るので、その旨アナウンスしつつ、自動操舵をかける。ユーザーが、居ねむりの検出手続として、θｐ’を用いたほうが、θｐを用いることより、効果的だと判断したら、θｐ＞０．７の０．７の代わりに１を入力する。すると、θｐ＞１は起こりえないので、この条件はシステムにより無視される。
【００２１】
他のα波、β波に対して、θ波とδ波の成分が強くなったならば、一例としてθｐ＋ δｐ＞０．７なら、居ねむりが進んだ可能性が高いので、その旨、やや大きな音でアナウンスしつつ、自動操舵を継続する。
ユーザーが使っていて、自動ハンドルの制御が粗いと判断したならば、よりきめ細かにハンドル制御をすべく、その時間間隔を５０ｍｓへ事後的に変更入力できる。すると、自動計測、自動ハンドル制御の時間間隔として、この５０ｍｓが、以後、計測制御プロセサ１６により使用される。
すなわち、ドライバーはうとうとしていて、手足を動かす気力が無いとしても、ハッとした瞬間のことを覚えていて、事後的にでも計測と制御のパラメタを修正し、次回の居ねむり運転に生かすのである。
【００２２】
θｐ’ ＋ δｐ’ ＞０．７になった時も、居ねむり状態が進んだ可能性が高いので、その旨、やや大きな音量でアナウンスしつつ、自動操舵を継続する。この場合も、「中ほどの居ねむり」用の、自動計測、自動ハンドルの時間間隔が、計測制御プロセサ１６により利用される。図１５。
なお、この中ほどの居ねむりの判断基準として、θｐ＋δｐを用いるほうが、θｐ’＋δｐ’ を用いることより、効果的だと判断したら、θｐ’＋δｐ’＞１とゆう条件式にすれば、この条件はシスデムにより無視される。
他のα波、β波、θ波に対して、δ波の比率が大きくなったら、一例として、δｐ＞０．７となったら、完全な居ねむり状態になった可能性が高いので、大きな、もしくは、特大の音量で、その旨、アナウンスしつつ、自動操舵を継続する。
この場合は、完全な居ねむりといえるので、もっとも、きめ細かく自動操舵をしようと思ったら、事後的に、この「深い居ねむり」の時の、自動計測、自動ハンドル制御の時間間隔を４０ｍｓへ変更入力できる。
この深い居ねむりの状態では、人手による操舵が入る可能性が、最も小さいので、自動計測、自動ハンドルの時間間隔が、浅い居ねむり、中ほどの居ねむりの時に比べて、最も短くなるのである。なお、変更入力のさい、この意味での入力チェックがなされる。
【００２３】
同様に、δｐ’＞０．７になった時も、完全な居ねむり状態に陥った可能性が高いので、その旨、大声でアナウンスしつつ、自動操舵をかける。ユーザーが、居ねむりに完全に陥ったことの検出手段として、δｐを用いた方が、δｐ’を用いることよりも、効果が有ると判断したら、δｐ’＞０．７の０．７の代わりに１．０を入力すればよい。図１５は、本システムで用いた計測と制御のためのパラメタの入力画面である。これらのパラメタを修正入力することで、ユーザーは各自の体質、平常の運転状況にマッチした最適値を、本システムへフィードバックすることが可能なのである。図１５の枠内のパラメタは、前記「脳波による制動装置」との併用を考慮して描かれておる。さて、「脳波による制動装置」を併用しておるのであれば、δｐ＞０．８あるいは、δｐ’＞０．９の深い居ねむりの時には、本来、そこで記載の自動制動手段により、急ブレーキがかかり停止するのであるが、万一、自動制動手段が故障していても、なお、ドライバーの居ねむり中に、事故無く、車体を運行せしめることが、自動操舵手段３により可能となるのである。ところで、システムによりユーザーが目を覚ましたと判断される時には、つまり、α波、β波の脳波全体に占める比率が高くなった時には、脳波分析手段２のコンピュータ９の指示により、計測制御プロセサはその働きを停止し、自動操舵が解除されるのである。ところで、図１５の枠内のパラメタの設定は、前記「脳波による制動装置」を併用しておれば、おそらく、各個人の体質に応じて最も合理的に、ユーザー自身により、なされうると思われるが、もし、併用していないならば、一般的な標準値として、δ波や、θ波あるいは、それらの積算値が、７０〜８０％以上であるように設定しておけば良い。
【００２４】
通常は、超音波のみを使用し、照度センサ、光センサ１５で車外の明るさの変化も参照しつつ、超音波計測で混信が生じた時に、トンネルへ入ったと判断し、トンネル内でのみ、レーザーによる計測を行うようにしたのは、本システムの特徴の一つである。図１４。
なお、この超音波による計測でさえ、常に行うのではなく、ドライバーが居ねむり運転に陥ったときのみ、その自動計測、自動操舵を行うのである。
それゆえ、本システムが地上の全車両に採用されたとしても、他車の発する超音波、あるいは、レーザー光により、混信が生じる可能性は小さいのである。同時刻、同じ場所で、２台以上の車が居ねむり運転に陥ったとしても、たとえば、超音波ビームの波長を、自動車ナンバーに関連させ、少しずつ、各車で区別をすることで、混信の可能性を絶無にできる。
本システムでは、そのドライバーの常用の速度、ガードレール、トンネル壁との常用の離隔距離を考慮して、複数の超音波受信器を設置しておるので、自動計測の精度が高い。
また、レーザー光のトンネル壁への入射角が垂直でなくても、誤差が生じぬように、レーザー発信器を車体の前方と後方へ設置し、それぞれに、数台ずつのレーザー受信器を併設しておる。
なお、レーザーに光学上のビームの広がりを持たせることで、受信精度を上げることができ、また、乗用車では感度の高いレーザー受信器を、車体の前方と後方へ１台ずつ設置するだけで済ますことも、可能となろう。
本システムでは、いったんは、θｐ，θｐ’，δｐ，δｐ’なりの居ねむりパラメタにより、居ねむりを検出するのであるが、同時に、その前後の脳波パターンを、そのときの運転状況、ガードレールとの離隔距離と共に、ディスク、半導体メモリへ記憶し、パラメタ設定が最適値の時の、その記憶した脳波パターンを、事後的に抽出して、次ぎの運転からは、その脳波パターンが現れたことを脳波分析手段２が検出した時に、自動操舵を行うようにしてもよい。
【００２５】
【効果】
ドライバーの居ねむり運転時に、その車両へ自動操舵を掛けるので、ガードレール、あるいは、トンネル壁との接触を、自動的に無からしめることができる。
なお、超音波ビームの使用に代えて、特公平４−２１１４５記載のマイクロ波技術を用いてもよい。この先行技術は、先行車との車間距離の測定用に開発されたものだが、これをガードレールとの距離の測定に流用するのである。
この場合には、図１２の仕組みが、自働操舵に使われるのである。
特公平４−２１１４５を利用すれば、送信用アンテナ、受信用アンテナ、各々１台で済ますことが、できよう。
なお、このマイクロ波技術のうち、速度検出回路、速度演算、道路の粗さ演算に関わる、信号処理部分は、本システムでは、直接には使わず不用ゆえ、該技術を使うにしろ、多少コストを低減できよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の概略構成図。
【図２】積分値により、δ波の比率を求めるための計算式
【図３】積分値により、θ波の比率を求めるための計算式
【図４】最大値により、δ波の比率を求めるための計算式。図３と図５の中の説明文も参照。
【図５】最大値により、θ波の比率を求めるための計算式
【図６】レーザービーム利用の危険性を示す、説明図。
【図７】電動式、自動操舵機構の概略図。
車軸２４には、ギヤ２６が噛合し、このギヤ２６がクラッチ手段２７を介して、モータ２８によって回転駆動される。なお、ステアリングホイールのシャフトの下端、ピニオン２３は車軸２４のラック部２５に、噛合している。
【図８】バスの車体に、超音波発信器１０と超音波受信器１１が設置されておる様子。図は、その一部を表し、超音波受信器１１は１２台なり、１８台設けることになる。０〜２０ｃｍは、その設置間隔の一例。
【図９】超音波利用時の、自動ハンドル制御のフローチャート。
【図１０】トンネル壁に、バスがやや傾いて、接近しておる様子。加えて、車体の前方に、レーザー発信器１３とレーザー受信器１４が、設置されておる様子。トンネル壁の法線に対して、レーザービームが角度を持って入射、反射しておる。レーザービームに持たせる、光学的なビームの広がりに応じて、一例０〜１０ｃｍの間隔で、数台のレーザー受信器が、設けられている。
【図１１】トンネル壁から、やや傾いてバスが、離れて行く時の、車体の後方に設置されておる、レーザー発信器１３とレーザー受信器１４。
【図１２】レーザー利用時の、自動ハンドル制御のフローチャート。
【図１３】脳波分析手段２の概略図
【図１４】自動操舵手段３の中身を、やや詳しく描いた、本システムの構成図。図７の電動式、自働操舵機構を用いる時には、計測制御プロセサ１６が、電動モータ２８を稼動制御して、微小角Δに相当する、自働操舵を実現しておるのである。
なお、油圧式の自動操舵機構を簡単に説明する。車軸に、自動操舵と共用のパワーステアリング装置のパワーシリンダが設けてある。油ポンプより供給される圧油を、自動操舵バルブ、パワーバルブを通じて、このパワーシリンダ、＜自動操舵シリンダ＞へ供給する。計測制御プロセサ１６により、自動操舵バルブ、パワーバルブが制御され、微小角Δのハンドル操作に相当する、自動操舵がおこなわれるのである。
【図１５】計測と制御の各パラメタの入力画面。イ）とロ）は、又、ハ）とニ）は、どちらか、一方のみ必ず入力が必要である。使わぬ方は、ブランクにする。下線部は、入力可能項目であることを、示す。
ここで、あらかじめ入力された値にしたがって、脳波分析手段２と、計測制御プロセサ１６が動くのである。
ガードレールの切れめの長さは、場所によって変わるかもしれない。そこで、やや長い切れめの時には、第１車線の中とはいっても、多少左側へ、シフトして走行することが、あるかもしれない。念のため「左側物体との距離」としては、自車が第１車線内で走るとして、自車とガードレールとの間に、後続車が割り込んで来ない程度の、ガードレールとの離隔距離を考慮しつつ、その値を決めるのもよい。
但し、実用上、これが問題となるのは、居ねむりをしていて、しかも、上記のような箇所を、自車が通りかかった時に、限られる。
【符号の説明】
１は脳波入力手段。
２は脳波分析手段。
３は自動操舵手段。
６は増幅器。
７は帯域フィルタ。
８はＡ／Ｄコンバーター
９はコンピュータ
１０は超音波発信器。
１１は超音波受信器。
１２はガードレール。
１３はレーザー発信器。
１４はレーザー受信器。
１５は照度センサ、もしくは、光センサ
１６は計測制御のためのマイクロプロセサ
１７はトンネル壁
２３はピニオン
２４は車軸
２５は車軸のラック部
２６はギヤ
２７はクラッチ手段
２８は電動モータ[0001]
The present invention relates to an automatic steering apparatus activated by an electroencephalogram.
[0002]
[Prior art]
As an automatic steering device, there is an excellent prior art as disclosed in JP-A-5-50934.
The inventor previously applied for a “braking device using electroencephalogram” on July 25, 1999 for preventing a seizure accident. According to the above-mentioned application on July 25, 1999, if the road is straight and the car is running along the straight road, no problem arises even if the sleep becomes a complete sleep. Absent.
[0003]
【Task】
As a real driver, when I look at JP-A-5-50934, I feel the following questions.
The automatic steering mechanism is fine, but when and when to do it.
In actual driving, the guardrail may be avoided by a difference of 1m, or may turn left while passing 30cm from the central separator, or it may pass within 50cm of the stopped vehicle. Veteran bus drivers may handle the bus while getting closer to the stopped vehicle.
In these examples, the host vehicle is close to the preceding vehicle and the guard rail until the “minimum inter-vehicle distance” and “tolerable range” described in the above prior art, Japanese Patent Laid-Open No. 5-50934 are probably divided.
These examples show the three-dimensional visual ability of humans and the greatness of the recognition and judgment means of the brain, but as long as people are awake, there is virtually no need for automatic steering. It seems to me.
[0004]
Now, many prior arts, including Japanese Patent Laid-Open No. 5-50934, for the purpose of collision avoidance use lasers for measuring the distance between vehicles.
However, lasers are harmful to human eyes. The laser beam emitted from the vehicle enters the eyes of the driver of the oncoming vehicle and the passenger seat, and the laser beam reflected by the vehicle in front of the vehicle enters the eyes of the driver seat and passenger seat of the vehicle. There is a possibility.
Then, if the people hurt their eyes or the laser beam hits badly, they would be blinded and cause a traffic accident. Fig. 6 depicts the laser beam fired by the following vehicle reflected at the edge of the body of the preceding vehicle and hitting the child facing back from the rear seat.
[0005]
Now, back to our inventor's application on July 25, 1999, when we talk about it,
B) If the road is curved,
B) Even when the road is straight, when the steering wheel is turned left or right
In that application, because it is decelerating by the automatic braking device, even if it does not crash into the guardrail,
There is a possibility of contact. In addition, since it is decelerating, there is a possibility of contact with the median strip even if it is not a crash.
If there is an oncoming vehicle, your vehicle will slow down and you may be able to get away with it, but you may not be able to hit it.
The present invention is for solving the above problems,
When the driver is awake, automatic steering is not performed, and automatic steering is performed only when the driver falls asleep.
In addition, the use of a laser beam is limited.
[0006]
In addition, US Pat. No. 4,949,726 discloses a mechanism for moving a toy left and right by an electroencephalogram, but it can be discussed as follows.
U.S. Pat. No. 4,949,726, as in the present invention, is different from the case of being awake, that is, when the consciousness is disappearing, or the brain wave after the disappearance is detected and automatic steering is applied. The brain wave is used to move the toy to the left and right consciously with the brain wave without using the limbs, and the gist is different from the present invention.
US Pat. No. 4,949,726 does not mention the δ wave during sleep.
U.S. Pat. No. 4,949,726 attempts to turn the toy from side to side using the brain wave itself, but the automatic steering of the present invention is activated only by the brain wave, but fine control after activation is performed by the microprocessor. It depends.
[0007]
【means】
An electroencephalogram input means 1, an electroencephalogram analysis means 2 for analyzing a theta wave indicating a state in which a person is going to sleep from the electroencephalogram, and a delta wave that appears when the person is already sleeping, and a vehicle handle control are automatically performed. It consists of the automatic steering device 3 to perform. FIG.
[0008]
[Action]
The brain wave of the driver of the vehicle is taken into the system by the electroencephalogram input means 1, and the electroencephalogram is analyzed by the electroencephalogram analysis means 2.
When a .theta. Wave signifying the start of snoring or a .delta. Wave indicating complete snoring is detected, the electroencephalogram analysis means 2 starts automatic steering.
When you wake up from your sleep, automatic steering is canceled and you return to steering by the driver.
[0009]
【Example】
As the electroencephalogram input means 1, an electroencephalograph can be used.
The electroencephalogram analysis means 2 comprises an amplifier 6, a band pass filter 7, an A / D converter 8, and a computer 9 or a microprocessor 9. FIG.
Among the electroencephalograms, the δ wave appears during sleep and is 0.5 to 3.5 Hz. The θ wave appears when it starts to sleep, and is 3.5 to 7.5 Hz.
The frequency bands of the θ and δ waves may change slightly in the future due to advances in brain medicine, may vary from individual to individual, and may change slightly depending on the age.
In addition, it is known that there are α waves and β waves that appear at awakening.
[0010]
As an electric automatic steering device, an excellent example is disclosed in JP-A-5-50932, publication p244, left column, third row to right column from the bottom, and fifth row from the top. An example of a hydraulic type is also disclosed in the publication, p246, right column 2nd to 12th rows. FIG. 7 is an example of an electric type.
In the present invention, the measurement control processor 16 may be an independent microprocessor under the control of the electroencephalogram analysis means 2 in order to improve the processing speed, or if there is a surplus in processing capacity, the electroencephalogram analysis means. Two computers 9 may be used. In any configuration, when the driver falls asleep,
Only when the ratio of the θ wave or the δ wave is large, the measurement control processor 16 is operated by the electroencephalogram analysis means 2, and the measurement control processor 16 is not operated when the driver is awakened. The exception is the start of ultrasonic measurement to obtain the distance from the guardrail as an initial value shortly before the start of automatic steering, which will be described later.
An excellent prior art that integrates the electroencephalogram input means 1 and the pioneering electroencephalogram analysis means is known as HAL <Hemispheric Activation Level Detector>.
Steve Cearcia <Jully 1988, "BYTE">
Here, the characteristic part of the electroencephalogram analysis means 2 of this system will be described.
The input brain wave is subjected to fast Fourier transform to obtain its frequency component. Let the frequency distribution be B (f). Here, f is the electroencephalogram frequency, and B (f) is the electroencephalogram intensity and the electroencephalogram signal amplitude.
The signal intensity of the θ wave or δ wave is obtained by integrating this in the frequency band of the θ wave or δ wave. Based on these, δp in FIG. 2 and θp in FIG. 3 are obtained.
Here, the denominators in FIGS. 2 and 3 are the integrated values of the electroencephalogram signal for all the frequency components <0.5 to 30.5 Hz> of the electroencephalogram. The numerator in FIG. 2 is an integral value of a δ wave electroencephalogram signal. The numerator in FIG. 3 is an electroencephalogram signal integration value of the θ wave.
δp is the ratio of δ waves in all components of the electroencephalogram,
θp is the ratio of the θ wave to all the components of the electroencephalogram.
Together with δp and θp, δp ′ and θp ′ in FIGS. 4 and 5 can also be used.
4 and 5, max (δ) is the maximum value of the signal component of the δ wave.
max (θ) is the maximum value of the signal component of the θ wave.
max (α) is the maximum value of the signal component of the α wave <7.5 to 13.5 Hz>.
max (β) is the maximum value of the signal component of the β wave <13.5 to 30.5 Hz>.
δp ′ represents only the maximum value of each signal component of δ wave, θ wave, α wave, and β wave, and represents the ratio of δ wave, and θp ′ similarly represents the ratio of θ wave. It represents. In the above, we have described two methods that represent the ratio of δ waves and θ waves to the total brain wave component, but other than these, more appropriate that represents the ratio of δ waves and θ waves to the total brain waves. If a simple calculation formula is discovered by the advancement of brain medicine, it is not difficult to incorporate it as software.
[0011]
The analysis means described above is implemented in software in the computer 9 of the electroencephalogram analysis means 2 and is calculated, for example, in units of 1 ms. Thus, θp, δp and θp ′, δp ′ are calculated. If the θ wave becomes stronger than other components of the electroencephalogram, for example, if θp> 0.7, there is a great possibility that he / she has started to crawl. Therefore, automatic steering is started while announcing that fact. In this announcement, the information recorded in the tape recorder or the semiconductor IC is reproduced by an instruction from the computer 9. __
[0012]
The main purpose of the present application is to safely stop a car that is running on a highway or the like and is driving without touching the guardrail and the median strip. <In the following, the description will be given exclusively from the viewpoint of preventing contact with the guardrail. That is, the following automatic steering is performed by the measurement control microprocessor 9 which operates according to an instruction of the computer 9. It is assumed that the car runs on the first lane of the highway. Simultaneously with automatic steering, automatic measurement for detecting the distance from the guardrail is also performed. An ultrasonic sensor is used as means for detecting the distance to the guardrail or the like. That is, one ultrasonic transmitter 10 and several ultrasonic receivers 11 are provided beside the vehicle body along the traveling direction of the vehicle. FIG. The ultrasonic beam is emitted perpendicular to the vehicle body. At 120 km / h, the body moves about 34 cm in 1 s and about 34 cm in 10 ms. At 60 km / h, it moves about 17 cm in 10 ms. Several ultrasonic receivers 11 are provided in consideration of the above-described circumstances and that the incident angle of the ultrasonic beam to the guard rail is not necessarily 90 degrees. __ habit of the driver, as a characteristic, the speed of a long period of time during the operation, the separation distance between the guardrail is, generally, would Nikki decided. If these values are 60 km / h and 2 m, respectively, the emitted beam is received after about 11.8 ms as will be described later. During this time, the vehicle body is 1.7 × 11.8 = about Move 20 cm. Therefore, the first receiver is placed next to the transmitter, and another receiver is placed 20 cm from there. Considering changes in the driving situation, several or a dozen receivers are placed at an interval of 10 cm as an example before and after that. As an example, an ultrasonic beam is emitted with a pulse width of about 1 ms, but its focusing is slightly relaxed, and the beam is slightly widened regardless of the shape of the guardrail. Even if it is tilted, it will be easier to receive the reflected waves there. See also FIG. 10 and FIG. 11 described later. If a highly sensitive receiver is used, the ultrasonic beam can be expanded to a considerable extent, and in that case, only one receiver can be used. For example, considering the installation of the receiver 11, a low-sensitivity but low-priced receiver 11 is provided for buses and trucks in the front-rear direction, and a high-sensitivity receiver for a passenger car is expensive. It would be nice to have one. In FIG. 8, the ultrasonic transmitter 10 and the ultrasonic receiver 11 are provided on the left side of the car body in consideration of left-hand traffic. However, if it is also installed on the right side of the car body, automatic measurement such as a median strip is possible. Let's go.
[0013]
Now, the propagation time of the ultrasonic wave between the vehicle body and the guard rail can be easily measured as the difference between the transmission timing and the reception timing. If the time is shortened, it means that the vehicle body is approaching the guard rail, and if the propagation time is long, it means that the vehicle body is separated from the guard rail, for example, the one running in the first lane, You are about to enter the lane.
The initial value of the propagation time between the vehicle body and the guard rail can be input in advance from the keyboard. It is also possible to input the distance between the vehicle body and the guard rail instead of the time. Example 2m. Alternatively, ultrasonic measurement is started a little before automatic steering begins. For example, θp> 0.6,
If the propagation time at that time or the distance to the guardrail is used as the initial value, it will be more appropriate for the driving situation at that time.
The system works to maintain the initial propagation time at that point before leaving, that is, to maintain the distance from the guardrail before leaving. The following is an example of the initial value.
Example 2m 2m x 2 ÷ 340 = 11, 8 ms.
340m / s is the speed of sound at room temperature. The speed of sound changes with temperature.
Considering left-hand traffic, if the propagation time is shortened by measurement, the electric motor is made to move equivalent to turning the handle clockwise by a small angle Δ.
As an example, this small angle Δ may be twice the free angle a of the steering wheel, and the steering angle when the vehicle body is turned 90 degrees at the normal speed during normal driving and long-time driving. 1% of may be sufficient. This small angle Δ may be input in advance from the keyboard.
An example of brain wave measurement is 10 I do it every ms
As an example, the above guardrail measurement and handle control 60 Perform every ms. The time interval between measurement and control can also be input in advance from the keyboard. In other words, these parameters can be changed and input from the keyboard, and feedback can be provided so that the optimum values that the driver thinks can be obtained.
60km / h is about 1.7 Since it corresponds to cm / ms, it can be assumed that the vehicle body will travel approximately 1m during this time.
[0014]
As a result of the measurement, if the propagation time is 10.6 ms, the distance from the guardrail is 10.6 × 340 ÷ 2. ÷ 1000 = 1.8m Therefore, it means that it has approached the guard rail by about 20cm, and it performs automatic steering equivalent to turning the steering wheel to the right by Δ.
Furthermore, after 60ms, if the measurement time is 11.2ms, the distance is
11.2 × 340 ÷ 2 ÷ 1000 = 1.9m
This means that the approach to the guardrail has ceased. Leave the handle as it is.
Further, after 60 ms, when the distance from the guard rail is 2.1 m, the automatic steering is performed, which is equivalent to turning the steering wheel to the left by Δ because it is larger than the initial value of 2 m.
Such automatic steering is repeated to keep the distance from the guardrail constant.
FIG. 9 is a flowchart showing this mechanism.
[0015]
For highways with guardrails such as famous gentlemen and Tomei, the above mechanism can be used as is, and for highways without guardrails, such as urban highways in Nagoya city, the side walls or sound barriers are the same as guardrails. It acts as a sound wave reflector and can also use the above mechanism.
When both the sound barrier and the guard rail are present, in some cases, the reflected wave from the inner guard rail is detected first, and then the reflected wave from the outer sound barrier may enter the receiver. Therefore, since the propagation time is counted by the reflected wave from the guard rail that is closer to the vehicle body, there is no measurement problem.
In the automatic steering to keep the distance from the guardrail constant, it is not necessary to turn on the direction indicator because the vehicle body does not turn to the right or left.
Note that the measurement and control time interval may be set to be slightly larger than the propagation time. As described at the end of the text, this consideration is not necessary when using microwaves instead of ultrasound.
By the way, in this example, if the above-mentioned `` brake device with brain waves '' is used in combination, the engine brake is applied at the same time as the start of snoring, and then the half brake and full brake are applied to deepen the snoring. The car will eventually stop. If the automatic steering is properly performed within a few minutes or 10 minutes to reach the stop, the car should stop safely in the first lane even if the road is curved. However, during this time, the guardrail does not necessarily extend without interruption, and the guardrail may be cut 1m along the way, and there may be 2m. Now, if there is a cut in the guardrail, and there are no side walls or sound barriers outside, the transmitted ultrasonic pulse will continue and there will be no reflected waves.
In this case, the system can easily determine that there are no guardrails or side walls. In this case, the handle can be left as it is.
It is assumed that the guardrail has a cut of 1 m, but there is a soundproof wall at a depth of 1 m outside. If the set separation distance is 2 m, the propagation time at this time is (2 + 1) × 2/340 = about 17.6 ms.
default value 11.8 compared to ms, 5.8 ms It's getting longer.
However, at 60 km / h, 60 The travel distance in ms is about 1 m.
Self Movement The steering wheel operation is performed in units of a small angle Δ 1, and it is impossible for the vehicle body to suddenly move a distance corresponding to 1 m in the lateral direction while moving forward by 1 m.
<When setting the small angle Δ, input is performed assuming a gentle curve with Tomei Expressway and Chuo Expressway, and this input check is performed. > In other words, at 60km / h 60 If measured every ms, the lateral deviation while moving forward by 1 m should not exceed it. <This is the meaning of the input check above, and it is recommended that the small angle Δ be set as such. >
The change in propagation time is 1 x 2/340 = approx. 5.8 Should be less than ms.
Measurement interval 40 If ms, this 40 The advance distance during ms is about 68 cm and the shift in the lateral direction should not exceed 68 cm. Therefore, the change in propagation time is 0.68 × 2/340 = about 4 Should be less than ms.
The assumed maximum value of the change in propagation time can be calculated in the same manner even at 120 km / h. When the change in the propagation time exceeding the maximum value is observed in the direction in which the time increases, that is, it is estimated that there is a break in the guardrail. Therefore, in this case, it is 1 m, 2 m, and it is assumed that the guardrail is cut and it is necessary to pass through the cut. 60 ms, 120 During ms, the system keeps the steering wheel intact and does not auto-steer leftward.
[0016]
By the way, when a car enters a tunnel, the use of ultrasonic waves may cause interference. First, as an example 1 If the ultrasonic beam has a pulse width of ms, but there is no interference, the measurement interval 60 During ms, this pulse should be measured as a “pulse”. Due to the shape of the reflection at the guardrail, the pulse width of the reflected wave may be slightly widened. However, if this pulse continues, there is interference and it can be said that it has entered a tunnel.
This can be provided with an illuminance sensor 15 or an optical sensor 15 on the vehicle body to help determine whether or not the vehicle has entered the tunnel.
Only in such a case, that is, only when the distance from the tunnel wall is made constant, the laser beam is used for measurement.
In practice, this would not be necessary for buses and trucks that travel on highways with few tunnels.
In addition, the accuracy of laser beam measurement is greatly affected by the presence or absence of rain, but as in this system, it is not necessary to reduce the accuracy if it is used only in a tunnel.
[0017]
Now, since the laser has more optical properties, when the vehicle body is slightly inclined and the vehicle body is close to the tunnel wall, that is, when the incident angle of the laser beam to the tunnel wall is not 90 degrees, as an example, FIG. Then the reflected light will be detected a little behind. Therefore, it is advisable to attach a plurality of laser detectors to the vehicle body horizontally in the front-rear direction, as in FIG. As an example, a laser beam may be emitted with a slight optical extension such as 10 cm at 2 m ahead. This is possible with a lens.
Further, when the vehicle body moves away from the tunnel wall 17, as an example, in the case of FIG. 11, the reflected wave of the laser emitter 13 placed in front of the vehicle body cannot be obtained by the light receiver 14 provided in front of the vehicle body. The beam emitted from the laser emitter 13 provided behind is received by the light receiver 14 provided behind.
As an example, 30 The distance is measured while emitting a laser beam alternately by the light emitter 13 placed in front of the vehicle body and the light emitter 13 placed behind the vehicle body every ms.
The distance measurement by laser has already been commercialized as described in <Laser Measurement Handbook> 1993 <p135-139 for the basis and p408-413 for the application>.
When using a laser beam, the automatic handle is used so that the distance from the tunnel is kept at 2 m. FIG.
[0018]
The applicant previously explained the harmful effects of laser, but in this system, laser measurement is performed only in the tunnel, and unlike the outside of the tunnel, even if there is a person in the front passenger seat, the person can see the scenery. There will be little to turn to look at In other words, it would be minor to damage the passenger seat.
Moreover, this system originally performs automatic steering only during sleep driving, so laser measurement is not always performed in a tunnel. Laser measurement is performed only when the tunnel is approached during midway operation and only when there is interference from ultrasonic waves.
In this sense, the laser damage to the surrounding people, including pedestrians, is minimized in this system, unlike the prior art.
Unlike the guardrail and the car body of the preceding vehicle, the tunnel wall is more rough, so the projected laser beam is scattered, and in this sense it can be said that the safety level is high.
[0019]
Now, as a rare case, your car may get caught up in highway traffic shortly after you start driving. Such a stopped preceding vehicle can be easily detected by, for example, installing and using the ultrasonic transmitter 11 and the ultrasonic receiver 12 on the front surface of the vehicle body.
In the present embodiment, the “brake device by electroencephalogram” filed on July 25, 1999 is mounted, so that it can be said that the engine brake is already applied and the half brake is applied when the user is idle. However, when a stopped preceding vehicle is detected, the automatic braking means described there can be used, and at the same time that the measurement control processor 16 detects the stopped vehicle, the electroencephalogram analysis means 2 can immediately apply full braking. Yes, it will prevent rear-end collisions.
Of the parameters shown in FIG. 15 to be described later, items other than those in the upper left and in the frame, that is, various items used only in the measurement control processor 16 are simulated to the computer 9 at awakening. As a mode, it is possible to give comfort information, perform automatic steering on a test basis, and examine the appropriateness of parameter settings in advance. Therefore, if the adjusted optimum value is actually used when craving occurs, you will get a good result that matches the actual situation.
[0020]
As described above, the method of automatic steering in this system has been described, and supplementary description of automatic stop has been described. In the following, how to handle the electroencephalogram information that serves as the trigger will be described. First, it is said that automatic steering is entered under the condition of θp> 0.7, but if the driver slowly remembers the state of automatic steering, the timing for the driver to perform automatic steering is too early. When you feel that, from the instrument panel keyboard, . 7 for example 0 . It can be changed to 8. FIG. On the other hand, if it is felt that the method of automatic steering is slow, as an example, a change of 0.6 may be input. Thus, the user - Can allow the computer 9, that is, the electroencephalogram analysis means 2, to use the optimum value according to the constitution of each person. Similarly, when θp ′> 0.7, there is a possibility that he / she has started to sleep. Therefore, automatic steering is performed while announcing that. User - However, if it is determined that the use of θp ′ is more effective than the use of θp as a procedure for detecting snoring, 1 is input instead of 0.7 in which θp> 0.7. Then, θp> 1 cannot occur, so this condition is ignored by the system.
[0021]
If the θ wave and δ wave components become stronger than other α waves and β waves, for example, if θp + δp> 0.7, there is a high possibility that pioneering has progressed. Continue the automatic steering while announcing a little loud sound.
If the user uses it and decides that the automatic handle control is rough, the time interval is set to make the handle control finer. 50 It is possible to input changes afterwards to ms. Then, this time interval for automatic measurement and automatic handle control 50 ms is subsequently used by the measurement control processor 16.
In other words, even if the driver is trying and is not willing to move the limbs, he remembers the moment when he is surprised, and corrects the parameters of measurement and control even after the fact, so that he can use it for the next idle driving. is there.
[0022]
Even when θp ′ + δp ′> 0.7, there is a high possibility that the state of sleep has progressed. Therefore, automatic steering is continued while announcing a little louder. Also in this case, the measurement control processor 16 uses the time interval of automatic measurement and automatic handle for “medium sleep”. FIG.
If it is determined that θp + δp is more effective than θp ′ + δp ′ as a criterion for determining mid-life, this condition can be obtained by using the conditional expression θp ′ + δp ′> 1. Is ignored by Sysdem.
If the ratio of δ waves to other α waves, β waves, and θ waves increases, as an example, if δp> 0.7, there is a high possibility that a complete stagnation has occurred. Or, at an excessively large volume, automatic steering is continued while announcing that effect.
In this case, it can be said that it is a complete stay, so if you want to make fine automatic steering, the time interval between automatic measurement and automatic handle control at the time of this `` deep stay '' afterwards 40 Change input to ms.
In this deep sleep state, the possibility of manual steering is the smallest, so the time interval of automatic measurement and automatic handle is the shortest compared to shallow sleep and middle sleep. . In addition, input check in this sense is performed during change input.
[0023]
Similarly, when δp ′> 0.7, there is a high possibility that the state has fallen completely, so automatic steering is performed while making a loud announcement to that effect. User - However, if it is determined that using δp is more effective than using δp ′ as a means of detecting that it has completely fallen into craving, instead of 0.7 where δp ′> 0.7 1.0 may be input. FIG. 15 is a parameter input screen for measurement and control used in this system. By correcting and inputting these parameters, users can feed back to the system the optimum values that match their constitution and normal driving conditions. The parameters in the frame of FIG. 15 are drawn in consideration of the combined use with the “brake device using brain waves”. If the “braking device using electroencephalogram” is used in combination, when the deep braking of δp> 0.8 or δp ′> 0.9 is established, the automatic braking means described above may be used for sudden braking. Even if the automatic braking means breaks down, the automatic steering means 3 makes it possible to operate the vehicle without any accident while the driver is sitting down. By the way, when it is determined by the system that the user has woken up, that is, when the ratio of α waves and β waves to the whole brain waves becomes high, the measurement control processor is instructed by the instruction of the computer 9 of the electroencephalogram analysis means 2. It stops working and the automatic steering is released. By the way, the setting of the parameters in the frame of FIG. 15 is probably the most reasonable according to the constitution of each individual, if the “braking device by electroencephalogram” is used together. - It seems that it can be done by itself, but if it is not used together, δ wave, θ wave, or their integrated value is set as 70-80% or more as a general standard value You should do it.
[0024]
Normally, only ultrasonic waves are used, and the illuminance sensor and light sensor 15 refer to changes in brightness outside the vehicle, and when interference occurs in ultrasonic measurement, it is determined that the tunnel has been entered. One of the features of this system is that measurement is performed with a laser. FIG.
Note that this ultrasonic measurement is not always performed, but only when the driver falls asleep and performs automatic measurement and automatic steering.
Therefore, even if this system is adopted in all vehicles on the ground, there is little possibility of interference due to ultrasonic waves or laser light emitted by other vehicles. Even if two or more cars are forced to drive at the same time and at the same place, for example, the wavelength of the ultrasonic beam is related to the car number, and each car is differentiated little by little. Can completely eliminate the possibility of
In this system, multiple ultrasonic receivers are installed in consideration of the driver's normal speed, guard rail, and normal separation distance from the tunnel wall, so the accuracy of automatic measurement is high.
Also, even if the incident angle of the laser beam on the tunnel wall is not vertical, laser transmitters are installed at the front and rear of the vehicle body so that no error occurs, and several laser receivers are installed in each. I do.
In addition, it is possible to improve the receiving accuracy by giving the laser a beam spread on the optical system. In passenger cars, it is only necessary to install one high-sensitivity laser receiver at the front and rear of the vehicle. It will be possible.
In this system, once the snoring is detected by the snoring parameters such as θp, θp ′, δp, and δp ′. At the same time, the electroencephalogram patterns before and after that are detected based on the driving conditions at that time and the guardrail. Along with the separation distance, it is memorized in the disk and semiconductor memory, and when the parameter setting is the optimum value, the memorized electroencephalogram pattern is extracted afterwards, and the electroencephalogram appears from the next driving. Automatic steering may be performed when the analysis means 2 detects it.
[0025]
【effect】
When the driver is driving, the vehicle is automatically steered, so contact with the guardrail or tunnel wall can be automatically eliminated.
Note that the microwave technology described in Japanese Patent Publication No. 4-21145 may be used instead of using an ultrasonic beam. This prior art was developed for measuring the distance between the vehicle and the preceding vehicle, but it can be used to measure the distance to the guardrail.
In this case, the mechanism of FIG. 12 is used for automatic steering.
If Japanese Patent Publication No. 4-21145 is used, it will be possible to use only one antenna for transmission and one for reception.
In this microwave technology, the signal processing part related to the speed detection circuit, speed calculation, and road roughness calculation is not used directly in this system. Can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of the present invention.
FIG. 2 is a calculation formula for obtaining the ratio of δ wave by an integral value.
FIG. 3 is a calculation formula for obtaining a θ wave ratio by an integral value.
FIG. 4 is a calculation formula for obtaining the ratio of δ wave by the maximum value. See also explanatory text in FIG. 3 and FIG.
FIG. 5 is a calculation formula for obtaining the θ wave ratio by the maximum value.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing the danger of using a laser beam.
FIG. 7 is a schematic view of an electric, automatic steering mechanism.
A gear 26 meshes with the axle 24, and this gear 26 is rotationally driven by a motor 28 via a clutch means 27. The lower end of the steering wheel shaft and the pinion 23 mesh with the rack portion 25 of the axle 24.
FIG. 8 shows that an ultrasonic transmitter 10 and an ultrasonic receiver 11 are installed on the bus body. The figure shows a part thereof, and there are 12 ultrasonic receivers 11 and 18 are provided. 0 to 20 cm is an example of the installation interval.
FIG. 9 is a flowchart of automatic handle control when using ultrasonic waves.
[Fig. 10] The bus is tilted slightly closer to the tunnel wall. In addition, a laser transmitter 13 and a laser receiver 14 are installed in front of the vehicle body. The laser beam is incident and reflected at an angle to the normal of the tunnel wall. Depending on the optical beam spread given to the laser beam, several laser receivers are provided at intervals of 0 to 10 cm.
FIG. 11 shows a laser transmitter 13 and a laser receiver 14 installed at the rear of the vehicle body when the bus is tilted slightly away from the tunnel wall.
FIG. 12 is a flowchart of automatic handle control when using a laser.
13 is a schematic diagram of electroencephalogram analysis means 2. FIG.
FIG. 14 is a configuration diagram of the present system in which the contents of the automatic steering means 3 are depicted in some detail. When the electric and automatic steering mechanism shown in FIG. 7 is used, the measurement control processor 16 controls the operation of the electric motor 28 to realize automatic steering corresponding to the minute angle Δ.
The hydraulic automatic steering mechanism will be briefly described. A power cylinder of a power steering device shared with automatic steering is provided on the axle. Pressure oil supplied from an oil pump is supplied to this power cylinder, <automatic steering cylinder>, through an automatic steering valve and a power valve. The automatic steering valve and the power valve are controlled by the measurement control processor 16, and automatic steering corresponding to a steering operation with a small angle Δ is performed.
FIG. 15 is an input screen for measurement and control parameters. Only one of b) and b) and c) and d) must be input. If you do not use it, leave it blank. Underlined parts indicate items that can be entered.
Here, the electroencephalogram analysis means 2 and the measurement control processor 16 move in accordance with values input in advance.
The length of guardrail cuts may vary from place to place. Therefore, when the cut is slightly long, the vehicle may shift slightly to the left even if it is in the first lane. As a precaution, the distance from the left side object is considered to be the distance from the guardrail so that the following vehicle does not interrupt between the own vehicle and the guardrail, assuming that the vehicle runs in the first lane. However, it is also possible to determine the value.
However, in practice, this is a problem only when you are sitting down and your vehicle passes through the above points.
[Explanation of symbols]
1 is an electroencephalogram input means.
2 is an electroencephalogram analysis means.
3 is an automatic steering means.
6 is an amplifier.
7 is a bandpass filter.
8 is an A / D converter
9 is a computer
10 is an ultrasonic transmitter.
11 is an ultrasonic receiver.
12 is a guardrail.
13 is a laser transmitter.
14 is a laser receiver.
15 is an illuminance sensor or light sensor
16 is a microprocessor for measurement control.
17 is the tunnel wall
23 is pinion
24 is the axle
25 is the rack part of the axle
26 is the gear
27 is a clutch means.
28 is an electric motor

Claims

An electroencephalogram input means 1 and an electroencephalogram analysis means 2 for analyzing a .theta. Wave indicating a state when a person tries to fall asleep from the electroencephalogram and a .delta. Wave that appears when sleeping.
While driving on Highway_,
The ratio of the θ wave and δ wave to the total EEG is input in advance by the user .
When it becomes larger than the value when falling asleep, automatic measurement to detect the distance to the left object such as guard rail, tunnel wall, side wall or soundproof wall is done, even if the road is curved,
An automatic steering device activated by brain waves, in which steering control is automatically performed by the automatic steering means 3 of the vehicle so as to maintain the distance to the left object.

An electroencephalogram input means 1 and an electroencephalogram analysis means 2 for analyzing a .theta. Wave indicating a state when a person tries to fall asleep from the electroencephalogram and a .delta. Wave that appears when sleeping.
While driving on Highway_,
The ratio of the θ wave and δ wave to the total EEG is input in advance by the user .
When it becomes larger than the value when falling asleep, automatic measurement is performed to detect the distance to the left object such as a guardrail, tunnel wall, side wall or sound barrier, and the distance between the left object and the vehicle is maintained. Handle control is automatically performed by the automatic steering means 3,
When approaching the left-hand object, it automatically steers, which corresponds to turning the steering wheel to the right with a small angle entered in advance, and when the distance to the left-hand object is greater than the entered distance, An automatic steering device activated by brain waves that performs automatic steering equivalent to turning a corner and repeats such automatic steering to keep the distance from the left object constant.

An electroencephalogram input means 1 and an electroencephalogram analysis means 2 for analyzing a .theta. Wave indicating a state when a person tries to fall asleep from the electroencephalogram and a .delta. Wave that appears when sleeping.
While driving on Highway_,
The ratio of the θ wave and δ wave to the total EEG is input in advance by the user .
When it becomes larger than the value when falling asleep, automatic measurement is performed to detect the distance to the left object such as a guardrail, tunnel wall, side wall or sound barrier, and the distance between the left object and the vehicle is maintained. Handle control is automatically performed by the automatic steering means 3,
B) Compared to the entered initial value, the separation distance from the left object does not change, and if it is the original separation distance,
Leave the handle
B) When the distance from the left object is shorter than the entered initial value,
B-1) If the separation distance is longer than the previous measurement, it is assumed that the approach to the left object has stopped, the handle is left as it is,
B-2) If the separation distance is shorter than the previous measurement, divide the initial separation distance and assume that you are approaching the left object.
or,
If the separation is the same as the previous measurement, it is running parallel to the left object, but it is shifting to the left object,
The steering wheel is automatically steered away from the left object,
C) When the distance to the left object is longer than the entered initial value,
C-1) If the distance is shorter than the previous measurement, leave the handle
C-2) When the separation distance is longer than the previous measurement, it is assumed that the distance from the left object is exceeded beyond the initial separation distance.
or,
When the distance is the same as the previous measurement,
An automatic steering device activated by brain waves that automatically steers the handle toward the left object.

The automatic steering activated by the electroencephalogram according to claim 1, wherein the time interval between automatic measurement and automatic steering is shortest in a deep doze state compared to a shallow doze and a middle doze. apparatus.

The electroencephalogram according to claim 1, wherein when the ratio of α waves and β waves to the whole electroencephalogram becomes high, it is determined that the user has woken up and automatic steering is canceled according to an instruction from electroencephalogram analysis means 2. Automatic steering device activated by

4. An electroencephalogram pattern when a doze is detected is stored, and an automatic steering is performed when the electroencephalogram analysis means 2 detects that the electroencephalogram pattern appears from the next driving. Automatic steering device activated by the brain wave