JP5295300B2 - 運転者状態検出方法及び運転者状態検出システム - Google Patents

Description

本発明は、運転者状態検出方法及び運転者状態検出システムに関し、特に、車両のヨーレイトに基づいて運転者の状態が異常であるか否かを検出する方法及びシステムに関する。

運転者の酩酊、疲労、或いは注意散漫による車両の異常運転は、重大、且つしばしば生命を脅かす問題を引き起こす。これまでにも車両の異常運転を認定するための努力が重ねられ、その結果として、例えば、異常運転状態が収まるまでさらなる運転を妨げることができる。これらの努力には、動いている車両の外側から観察、顔の表情、身ぶり等の運転者の特徴の観察が含まれる。また、これらの努力には、血中アルコール量のような投薬量タイプ処置を含む方法、例えばレーン位置やレーン横断、運転間隔および随行、方向変更等の、運転能力や運転行為を定量化する運転状態測定方法、などの車内測定方法も含まれる。

運転者の特徴の観察、運転能力及び運転行為のみならず、移動中の車両の観察を、運転者の異常運転の判断に用いることが、既に見いだされている。

しかし、これらの技術は、判断の間違いを起こす傾向にあり、通常の運転者の特徴を、異常運転状態の運転者であることを示していると間違って判断してしまったり、或いはこれと逆の誤った判断をしてしまう。したがって、運転者の異常運転をより正確に特定する方法が求められている。

これらの従来の技術に鑑みて、本発明は、第１の態様として、運転者状態検出方法を提供する。本発明の第１の態様に係わる運転者状態検出方法では、ヨーレイト検出段階と、反転ポイント特定段階と、線形変化率演算段階と、実測値検査段階と、相違値取得段階と、運転者状態判断段階と、を実行する。ヨーレイト検出段階では、検出期間において車両に生じるヨーレイトを検出する。反転ポイント特定段階では、検出されたヨーレイトの実測値に基づいて、検出期間においてヨーレイトの増減が反転する反転ポイントを特定する。線形変化率演算段階では、時間軸上で連続する２つの反転ポイントを結ぶ線分からなるヨーレイトの線形変化率を演算する。実測値検査段階では、時間軸上で連続する２つの反転ポイントの間におけるヨーレイトの実測値を検査する。相違値取得段階では、ヨーレイトの線形変化率とヨーレイトの実測値との差を決定してこれを相違値として取得する。運転者状態判断段階では、この相違値に基づいて、運転者の状態が異常であるか否かをを判断する。

本願発明は、第２の態様として、運転者状態検出システムを提供する。本発明の第２の態様に係わる運転者状態検出システムは、検出期間において車両に生じるヨーレイトを検出するヨーレイト検出器と、検出されたヨーレイトの実測値を示す信号を受信する制御部とを有する。制御部は、ヨーレイト検出器により検出されたヨーレイトの実測値に基づいて、検出期間において前記ヨーレイトの増減が反転する反転ポイントを特定する機能と、時間軸上で連続する２つの前記反転ポイントを結ぶ線分からなるヨーレイトの線形変化率を演算する機能と、時間軸上で連続する２つの反転ポイントの間におけるヨーレイトの実測値を検査する機能と、ヨーレイトの線形変化率とヨーレイトの実測値との差を決定してこれを相違値として取得する機能と、相違値に基づいて、運転者の状態が異常であるか否かを判断する機能とを備える。

本発明によれば、運転者の状態が異常であるか否かをより正確に特定することができる。

図１は、本発明の実施形態に係わる運転者状態検出システムを備える車両を上方から見た時の概念的な平面図である。 図２は、図１の運転者状態検出システムが備える制御部により実行される、運転者の状態を判断する手順の一例を示すフローチャートである。 図３（ａ）は、運転者の状態を判断するための検出期間における車両のヨーレイトの実測値の一例（異常運転状態）を示すグラフであり、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示したヨーレイトの実測値とヨーレイトの線形変化率との時間差を示すグラフである。 図４は、図３（ａ）のグラフの一部を拡大して詳細に示すグラフであり、ヨーレイトの実測値における極大値１８−１〜１８−３と極小値２０−１〜２０−３をより明確に特定する。 図５は、図４のグラフにおいて決定される、時間軸上で連続する１つの極大値と１つの極小値を結ぶ線分からなるヨーレイトの線形変化率２２−１〜２２−５を例示するグラフである。 図６は、図５のグラフにおいて決定される、ヨーレイトの実測値とヨーレイトの線形変化率との時間差の最大値を例示するグラフである。 図７（ａ）は、運転者の状態を判断するための検出期間における車両のヨーレイトの実測値の他の例（正常運転状態）を示すグラフであり、図７（ｂ）は、図７（ａ）に示したヨーレイトの実測値とヨーレイトの線形変化率との時間差を示すグラフである。

以下図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下に示す実施形態の記載は、特許請求の範囲の記載により特定される発明及び均等の範囲を限定する目的とするものではない。

図１は、実施の形態に係わる運転者状態検出システム１０を装備する自動車などの車両ＨＶの一例を示す。ここでは自動車を図示したが、「車両」という用語には、あらゆるタイプの車両、例えば、トラック、オートバイ、その他の１又は２以上の車輪を有する陸上の車両、ボードその他の水上車両、飛行機、ヘリコプターその他の航空車両、機械その他の産業用装置、スノーモービルその他のウィンタースポーツ車両などが含まれる。運転者状態検出システム１０は、車両外において処理する状況、データ発掘用途に適用することができる。ここでは、サーバ（以下に述べるサーバ３９）に蓄積されたセンサデータは、記録されてから長時間が経過した後に処理される。図１において、Ｘ軸は車両ＨＶの長さ方向（走行方向）に相当し、Ｙ軸は車両ＨＶの幅方向に相当し、Ｚ軸は車両ＨＶの垂直方向に相当する。

運転者状態検出システム１０は、少なくとも１つのヨーレイト検出器１２と制御部１４とを備える。ヨーレイト検出器１２は、水晶変換器、半導体装置、ジャイロスコープのような一般的なヨーレイト検出器であって、垂直軸（Ｚ軸）周りの車両ＨＶの回転速度を測定する。或いは、全地球測位システム（ＧＰＳ）を車両ＨＶのヨーレイトを検出するために使用することができ、ヨーレイト検出器として採用することができる。もちろん、車輪の速度を検出する車速検出器を車両ＨＶのヨーレイトを検出するために使用することもできる。しかし、複数のヨーレイト検出器１２を配置する場合又は異なるタイプのヨーレイト検出器を用いる場合の各ヨーレイト検出器１２に、上記したヨーレイト検出器１２の位置及び特徴を適用することは可能である。

ヨーレイト検出器１２は、制御部１４に電気的に組み合わされ、車両ＨＶに生じるヨーレイトを表す信号を制御部１４へ供給する。ヨーレイト検出器１２は、例えば車両ＨＶの重心（ＣＧ）の近くを含む、車両ＨＶの複数の箇所に配置することができる。本実施形態では、後部座席近くのトランクの中に配置されている。ヨーレイト検出器１２は、車両ＨＶの長さ方向の中心軸（ＣＬ）の近くに配置されることが望ましい。剛体力学の標準的な計算が制御部１４により実行され、制御部１４は、ヨーレイト検出器１２から出力されたヨーレイトを車両の重心ＣＧにおけるヨーレイトに変換することが望ましい。もちろん、ヨーレイト検出器１２は垂直軸（Ｚ軸）に沿った車両ＨＶのの回転を測定するため、ヨーレイト検出器１２は車両ＨＶが属するＸ−Ｙ平面に対して、傾斜していない、或いは実質的に傾斜していない。

制御部１４は、制御プログラムがインストールされたマイクロコンピュータを含むことが望ましい。制御プログラムを実行することにより、マイクロコンピュータは、以下に示すように、運転者の異常運転状態を突き止めるためにヨーレイトの先行状態（ＬＥＡＤ状態）及び遅滞状態（ＬＡＧ状態）を決定するために、所定の検出期間においてヨーレイトを監視する。運転者の異常運転状態には、アルコール或いは薬物によって運転者が酩酊した状態、運転者の疲労、病気、注意散漫、その他、運転者が車両運転能力に悪影響を与える生理学的、生物学的、或いは科学的な状態が含まれる。

制御部１４は、入力インターフェース回路、出力インターフェース回路、及び制御プログラムや処理実行結果を蓄積する、ＲＯＭ（読み出し専用メモリ）及びＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）を含むデータ蓄積装置を含む一般的なマイクロコンピュータの構成を有している。例えば、制御部１４の内部ＲＡＭは、制御フラグの状態や様々な制御データを蓄積し、様々な制御動作の制御プログラムを蓄積している。制御部１４は、一般的な方法で下記の構成要素と機能的に結合し、制御プラグラムにしたがってあらゆる構成要素を選択的に制御することができる。本実施形態の機能を実行するための様々なハードウェアとソフトウェアの組合せを、制御部１４の詳細な構造やアルゴリズムに適用できることは本明細書の開示から明らかである。

本実施形態では、後で述べるように、車両ＨＶの運転者の状態が異常であるか否かを判断するために、所定の検出期間におけるヨーレイトの変化を監視する。図２の例示的なフローチャートに示すように、制御部１４は、ステップＳ１において検出期間における車両のヨーレイトの実測値を示す信号をヨーレイト検出器１２から受信する。図３（ａ）は、検出されたヨーレイトの実測値（以後、「ヨーレイトカーブ１６」という）を例示するグラフであり、この例ではおよそ８０秒間継続する検出期間におけるヨーレイトカーブ１６を示している。図３（ａ）の縦軸はヨーレイトの実測値を示し、図３（ｂ）の縦軸は時間差を示し、図３（ａ）及び図３（ｂ）の横軸は時間（秒）を示す。また、ヨーレイトには、車両ＨＶの左側方向へのヨーレイトを表す左ヨーレイト要素と、車両ＨＶの右側方向へのヨーレイトを表す右ヨーレイト要素とが含まれる。図３（ａ）においては、左側方向へのヨーレイトを正の値で示し、右側方向へのヨーレイトを負の値で示す。

次に、制御部１４は、時間軸上で連続する２つの前記反転ポイントの間における前記ヨーレイトの実測値を検査する（実測値検査段階）。第１の実施の形態では、その一例として、ステップＳ２において、制御部１４は、所望のサンプリングレートにて、ヨーレイトカーブ１６をサンプリングする。本実施形態では、サンプリングレートは１０Ｈｚ（すなわち毎秒１０回のサンプリング）である。しかし、サンプリングレートは、当業者が理解する適切な値を設定することができる。さらに、制御部１４は、ヨーレイト検出器１２からヨーレイトを示す信号を受信した時或いはその近傍において、ヨーレイトカーブ１６をサンプリングしてもよい。或いは、制御部１４は、制御部１４がヨーレイトの信号を蓄積してから所定の時間が経過した後に、ヨーレイトカーブ１６をサンプリングしてもよい。

本実施形態において、制御部１４は、移動平均或いはローパスフィルターのような一般的な平滑化アルゴリズムをヨーレイトカーブ１６に適用する。この平滑化により、数秒、数分の一秒程度の小さな遅延が生じる。しかし、この遅延時間よりも長い検出期間（例えば８０秒）にわたってヨーレイトの実測値を検出するため、このわずかな遅延時間は、運転者の状態の判断精度に悪影響を与えない。

ヨーレイトカーブ１６に対して平滑化処理が施された後、ステップＳ３において、制御部１４は、検出されたヨーレイトカーブ１６に基づいて、検出期間においてヨーレイトの増減が反転する反転ポイントを特定する（反転ポイント特定段階）。具体的には、制御部１４は、ステップＳ３において、ヨーレイトカーブ１６における極大値及び極小値に相当する反転ポイントを特定する。図４には、図３（ａ）のヨーレイトカーブ１６の一部Ｆ４を拡大して示す。ヨーレイトカーブ１６の一部Ｆ４において、極大値１８−１、１８−２、１８−３、極小値２０−１、２０−２、２０−３を特定することができる。２つの最小値の間の最大値は「極大値」であり、２つの最大値の間の最小値は「極小値」である。

制御部１４は、一般的に方法を用いて、ヨーレイトカーブ１６における極大値及び極小値を特定する。本実施形態では、一般的な数学上のアルゴリズムを用いて、極大値及び極小値を特定する。具体的には、ヨーレイトカーブ１６において、連続する複数のサンプリングポイントのうち、接線の傾きの符号が反転する時のサンプリングポイントを極大値又は極小値として特定する。

複数の極大値及び複数の極小値を特定すると、制御部１４は、ステップＳ４において、例えば図５に示すように、時間軸上で連続する２つの反転ポイントを結ぶ線分からなるヨーレイトの線形変化率（すなわち線形傾斜）を演算する（線形変化率演算段階）。詳細には、時間軸上で連続する１つの極大値と１つの極小値を結ぶ線分からなるヨーレイトの線形変化率を演算する。例えば、制御部１４は、極小値２０−１及び極大値１８−１を結ぶ線分からなるヨーレイトの線形変化率２２−１を演算する。同様に、制御部１４は、極大値１８−１及び極小値２０−２の間、極小値２０−２及び極大値１８−２の間、極大値１８−２及び極小値２０−３の間、極小値２０−３及び極大値１８−３の間をそれぞれ結ぶ線分からなるヨーレイトの線形変化率２２−２、２２−３、２２−４、２２−５を演算する。図３（ａ）及び後述する図７（ａ）には明示しないが、検出期間全体にわたって、連続する極大値及び極小値の間をそれぞれ結ぶ線分からなるヨーレイトの線形変化率を求めることができることは明らかである。

次に、制御部１４は、ヨーレイトの線形変化率とヨーレイトカーブ１６との差を決定してこれを相違値として取得する（相違値取得段階）。先ず、制御部１４は、ステップＳ５において、極大値及び極小値の間においてヨーレイトカーブ１６が測定される時刻と、極大値及び極小値の間においてヨーレイトの線形変化率が生じであろう時刻とを対比する。

例えば、図６に示すように、制御部１４は、ヨーレイトカーブ１６を反転ポイントを境にして区画し、その１つの区画１６−１における総てのサンプリングポイントと、ヨーレイトの線形変化率２２−１を構成する計算値との間の時間差を見積もる。同様に、制御部１４は、ヨーレイトカーブ１６の１つの各区間１６−２、１６−３、１６−４、１６−５における総てのサンプリングポイントと、ヨーレイトの線形変化率２２−２、２２−３、２２−４、２２−５を構成する計算値との間の時間差を見積もる。もう一度繰り返すと、図３（ａ）及び図７（ａ）には明示しないが、極大値及び極小値の間におけるヨーレイトカーブ１６のサンプリングポイントと極大値及び極小値の間におけるヨーレイトの線形変化率との比較は、検出期間全体にわたって実施されることは明らかである。

本実施形態では、この時間差を計算することにより上記した比較を実施する。ここで、「時間差」とは、ヨーレイトカーブ１６（ヨーレイトの実測値）が第１の値となる第１の時刻と、ヨーレイトの線形変化率が第１の値となる第２の時刻との時間差を示す。各サンプリング時刻（すなわち１０Ｈｚサンプリング周波数）におけるヨーレイトカーブ１６の値と、各サンプリング時刻に対応するヨーレイトの線形変化率の値との間の時間差を計算する。例えば、制御部１４は、ヨーレイトカーブ１６の区画１６−１に各サンプリング時刻におけるヨーレイトカーブ１６の値とヨーレイトの線形変化率の値との一致（すなわち、補間及び四捨五入により同値となること）を検索し、値が一致するヨーレイトカーブ１６とヨーレイトの線形変化率との時間差を求める。しかし、制御部１４は、ヨーレイトカーブ１６の値とヨーレイトの線形変化率の値とを、任意のサンプリングレートにおいて比較することができる。ここでいうサンプリングレートは、ステップＳ２におけるサンプリングレートとは異なる値であって構わない。

次に、ステップＳ６において、制御部１４は、ヨーレイトカーブ１６の各区画における時間差の符号に基づいて、各区画に「先行状態」或いは「遅滞状態」を割り当てる。制御部１４は、ヨーレイトの線形変化率が第１の値となる第２の時刻の値から、ヨーレイトカーブ１６が第１の値となる第１の時刻の値を減じることにより、時間差を取得する。この時間差が正の値であることは、時間軸上で連続する１つの極大値と１つの極小値の間において、ヨーレイトカーブ１６がヨーレイトの線形変化率よりも先に生じる「先行状態」を示す。一方、この時間差が負の値であることは、連続する１つの極大値と１つの極小値の間において、ヨーレイトカーブ１６がヨーレイトの線形変化率よりも後に生じる「遅滞状態」を示す。このように、制御部１４は、ヨーレイトカーブ１６が第１の値となる第１の時刻が、ヨーレイトの線形変化率が第１の値となる第２の時刻よりも早いか或いは遅いかを決定することにより、各区画に「先行状態」或いは「遅滞状態」を割り当てる。

例えば、ヨーレイトカーブ１６の区画１６−１とヨーレイトの線形変化率２２−１の間における時間差の絶対値の最大値は、図６に示す時刻２４−１において発生する。時間差の絶対値の最大値において、ヨーレイトカーブ１６の区画１６−１がヨーレイトの線形変化率２２−１よりも後に位置する。したがって、ヨーレイトカーブ１６の区画１６−１は、図６の時刻２４−１で示すように、ヨーレイトカーブ１６の区画１６−１とヨーレイトの線形変化率２２−１との差に等しい先行の最大値を有する。ヨーレイトカーブ１６の区画１６−１における時間差は負の値となり、ヨーレイトカーブ１６がヨーレイトの線形変化率よりも後に生じる「遅滞状態」が割り当てられる。

このように、制御部１４は、時間軸上で連続する１つの極大値及び１つの極小値により区画されるヨーレイトカーブ１６の各区画について、ヨーレイトの線形変化率とヨーレイトカーブ１６との時間差を求める。これらの時間差を、図３（ｂ）のグラフに示す。図３（ａ）に示すように、時間差には、先行状態における時間差（これを「先行時間差ＡＴＤ」という）と、遅滞状態における時間差（これを「遅滞時間差ＧＴＤ」という）とが含まれる。時間差は、ヨーレイトの線形変化率が第１の値となる第２の時刻の値から、ヨーレイトカーブ１６が第１の値となる第１の時刻の値を減じることにより算出される。このため、図３（ｂ）においては、先行時間差ＡＴＤを正の値で示し、遅滞時間差ＧＴＤを負の値で示す。

図３（ｂ）に示すように、ヨーレイトカーブ１６の各区画において、先行時間差の最大値２６−１〜２６−７は、先行しきい値ＬＥＴよりも大きく、遅滞時間差の最小値２８−１〜２８−７は、遅滞しきい値ＬＧＴよりも小さい。

なお、図３（ａ）のグラフに示すヨーレイトカーブ１６において、連続する（隣接する）極小値と極大値が同じ値であったり、時間的に近づき過ぎて２つのカーブに分けることができない場合に、周期的に中断部分が生じる。したがって、ヨーレイトカーブ１６とヨーレイトの線形変化率の間の時間差が零或いは本質的に零である場合、図３（ｂ）のグラフにも中断部分が現れる。

そして、制御部１４は、ステップＳ７において、検出期間（例えば８０秒）において、図３（ｂ）に示すように、先行時間差の最大値２６−１〜２６−７が所定の先行しきい値ＬＥＴよりも大きくなる回数、及び遅滞時間差の最小値２８−１〜２８−７が所定の遅滞しきい値ＬＧＴよりも小さくなる回数をそれぞれ計数する（計数段階）。先行時間差の最大値及び遅滞時間差の最小値を先行しきい値ＬＥＴ及び遅滞しきい値ＬＧＴとそれぞれ比較する代わりに、先行時間差及び遅滞時間差の絶対値の最大値を同じ時間差しきい値と比較しても構わない。先行しきい値ＬＥＴ、遅滞しきい値ＬＧＴ及び時間差しきい値は、運転者の正常運転状態において発生する平常な時間差の絶対値の最大値に対して、極度の異常運転状態において発生する時間差の最大値を識別するために、例えば、先の試験や実際の運行データ（自動車の運転データ）の検査に基づいて決定される。

先行状態及び遅滞状態の存在及び異常運転状態を監視するためには様々な手段を用いることができる。例えば１分間に、時間差の絶対値の最大値が時間差しきい値を超える先行状態及び遅滞状態が１又は２回発生することは、運転者の注意が車両の内部に向いている状態、或いはその他の通常の注意散漫状態を示すものである。しかしながら、例えば、特定の速度で走行している例えば１分間に、各区画における時間差の絶対値の最大値が所定の時間差しきい値を超える先行状態及び遅滞状態が３回発生することは、注意散漫の継続状態或いは酩酊状態を示すものである。各区画における時間差の絶対値の最大値が時間差しきい値を超える頻度や、各区画における時間差の絶対値の最大値が時間差しきい値から逸脱する大きさを組み合わせることにより、異なる運転状態（例えば、酩酊状態と短時間の注意散漫）を識別することができる。このように、先行しきい値、遅滞しきい値及び時間差しきい値は、異常と思われる運転と通常の運転とを見分けるために設定される。本実施形態では、先行しきい値を０．３（０．３秒の先行を示す）に設定し、遅滞しきい値を−０．３（０．３秒の遅滞を示す）に設定する。

検出期間において、連続する１つの極大値と１つの極小値の間における先行時間差の最大値が先行しきい値よりも大きくなる先行状態の回数、及び連続する１つの極大値と１つの極小値の間における遅滞時間差の最小値が遅滞しきい値よりも小さくなる遅滞状態の回数とを合算した合計回数が、通常の回数（警告しきい値）よりも多い場合（Ｓ７でＹＥＳ）、制御部１４は、ステップＳ９において、異常運転状態であると判断する。一方、通常の回数（警告しきい値）以下である場合（Ｓ７でＮＯ）、制御部１４は、ステップＳ８において、正常運転状態であると判断する。

図７（ａ）は、任意の検出期間における正常運転状態でのヨーレイトの実測値（ヨーレイトカーブ１６）を例示するグラフである。図７（ａ）の縦軸はヨーレイトを示し、図７（ｂ）の縦軸は時間差を示し、図７（ａ）及び図７（ｂ）の横軸は時間（秒）を示す。図７（ａ）及び図７（ｂ）から分かるように、ヨーレイトカーブ１６から擬似的な先行状態及び遅滞状態が検出される。例えば、運転者の視線が前方の道から外れ、前方を注視しながら蓄積された軌道修正を行うことにより、擬似的な先行状態或いは遅滞状態が車両走行中に軌道修正を行う際に発生する。図７（ｂ）の４５秒付近において、例えば、擬似的な遅滞状態が現れている。制御部１４は、１回或いは複数回の擬似的な先行状態或いは遅滞状態から、異常運転状態を特定しない。しかし、短い期間中にこれらの擬似的な先行状態或いは遅滞状態が連続すれば、走行方向に対する注意が欠如し続けていることを示しているので、異常運転状態であることが明らかにされる。

したがって、もし、連続する１つの極大値と１つの極小値により区画される各区画における時間差の絶対値の最大値が時間差しきい値を超える回数が、検出期間における望ましい或いは「通常」の回数よりも多いければ、制御部１４は、ステップＳ９において異常運転状態にあると判断する。これに応じて、制御部１４は、ステップＳ１０において、図１に示すように、例えば、アラームベルやブザーなどの音声による警告を発する音声警報装置３０、ディスプレイ装置に警告文を表示するような視覚に訴える警告を発する視覚警報装置３２、又は、ステアリング・コラム及びブレーキペダルの少なくとも一方に設けた振動装置など、触覚に訴える警告を発する触覚警報装置３４を起動させる。なお、制御部１４は、音声警報装置３０、視覚警報装置３２、及び触覚警報装置３４を組み合わせて起動させてもよい。制御部１４は、車速を減ずる又は車両ＨＶを使用不能にするといった車両統制を含む対策を適用してもよい。減速又は車両ＨＶの使用不能化は、ブレーキ／操舵／イグニション制御装置、アダプティブクルーズコントロール（ＡＣＣ）、車線逸脱警報（ＫＤＷ）システムを起動することにより実現される。車線逸脱警報（ＫＤＷ）システムとは、たとえば高速道路での定速走行時に意図せずに走行車線を外れてしまいそうな時、ドライバーに操作を促すシステムであり、車線から逸脱しそうな場合、車線逸脱警報はブザーとディスプレイ表示で運転者に注意を喚起する。車速を減ずる又は車両ＨＶを使用不能にするといった車両統制を含む対策は、既知の装置を用いて実施されるため、その詳細な構成について言及しないが、より正確には、本発明の実施に用いることができる様々なハードウェア構成及びソフトウェア構成は、本願の開示内容から明らかである。

更に、制御部１４は、ふらつき検出器４０から供給される信号に基づいて、車両のふらつき状態を監視することができる。更にその上、制御部１４は、運転者の映像を表示する映像検出器４２から供給される信号に基づいて、運転者の顔の表情及び運転者の注意力を監視することができる。更に、制御部１４は、アルコール検出器４４から供給される信号に基づいて、車両ＨＶ内のアルコールの存在を監視することができる。連続する１つの極大値と１つの極小値により区画される各区画における時間差の絶対値の最大値が時間差しきい値を超える回数のみに基づいて異常運転状態を判断する代わりに、制御部１４は、時間差の絶対値の最大値が時間差しきい値を超える回数のみならず、車両ＨＶのふらつき状態、運転者の顔の表情、運転者の注意力、車室内のアルコールの存在の少なくとも１つの情報を付加して、運転者が異常運転状態であるか否かを判断してもよい。

ふらつき検出器４０、映像検出器４２、アルコール検出器４４は、一般的に知られている構成を用いることができるので、その詳細な構成について言及しないが、より正確には、本実施形態に係わる運転状態検出方法の実施に用いることができる様々なハードウェア構成及びソフトウェア構成は、本願の開示内容から明らかである。

最初の検出期間が経過した後、検出期間が、開示時刻が各サンプリング時間について移動する時間枠として振るまいながら、制御部１４によるステップＳ１〜Ｓ１０の処理が繰り返し実行される。例えば、検出期間が８０秒間でサンプリングレートが１０Ｈｚであるとした場合、最初のサンプリングが行われた時刻を０秒とすると、最初の検出期間は、０〜８０秒まで継続する。このように、ステップＳ１〜Ｓ１０の処理は、最初の８０秒間の検出期間において継続される。ステップＳ７の比較段階では、最初の８０秒間の検出期間において、先行時間差の最大値び遅滞時間差の最小値が先行しきい値或いは遅滞しきい値をそれぞれ超える先行状態及び遅滞状態の回数が所定の警告しきい値を超えるか否かを判断する。最初の８０秒間の検出期間が経過した後、サンプリングは８０．１秒において行われ、次の検出期間は、０．１〜８０．１秒まで継続する。この時、０．１〜８０．１秒の間において、先行時間差の最大値び遅滞時間差の最小値が先行しきい値或いは遅滞しきい値をそれぞれ超える先行状態及び遅滞状態の回数が所定の警告しきい値を超えるか否かを判断する。同様にして、その後のサンプリングは８０．２秒において行われ、次の検出期間は、０．２〜８０．２秒まで継続する。したがって、制御部１４は、直近のサンプリングを含む８０秒間の検出期間においてヨーレイトカーブ１６を効果的且つ継続的に監視することができる。

更に、上記した本実施形態では、ヨーレイトの実測値とヨーレイトの線形変化率との時間差を求める場合を示しているが、運転者の状態が異常であるか否かを識別するためにその他の差を求めても構わない。例えば、制御部１４は、同時刻における、ヨーレイトカーブ１６の各区画１６−１〜１６−５と、ヨーレイトの線形変化率２２−１〜２２−５との間のヨーレイトの値の差（「ヨーレイト差」という）を求めてもよい。制御部１４は、連続する１つの極大値と１つの極小値により区画される各区画におけるヨーレイト差の最大値を求める。そして、制御部１４は、ヨーレイト差の最大値とヨーレイトしきい値とを比較する。ここで、ヨーレイトしきい値は、異常と思われる運転と通常の運転とを見分けるために設定される。

上記した本実施形態では、制御部１４のように、車両ＨＶに搭載された構成要素が、異常運転状態であるか否かを識別するためのステップＳ１〜Ｓ１０の制御動作を実行する。或いは、制御部１４の代わりに、車両の外に配置されたサーバ３９が制御部１４と同様な機能を有していてもよい。サーバ３９は、トランシーバ３８から転送されるデータを即時に受け取ることができるように接続されていてもよい。また或いは、サーバ３９は、実験においてダウンロードされたデータや、運転研究や製品開発試験のような広範な期間において収集されたデータを受け取ることができるように接続されていてもよい。そして、サーバ３９は、上記したステップＳ１〜Ｓ１０の処理を実行して、検出期間における異常運転状態／正常運転状態を識別してもよい。この場合、ステップＳ１０において対策を実行する代わりに、サーバ３９は、異常運転状態である判断している総ての検出期間にフラグを立てる対策を実施することができる。サーバ３９は、月、年、その他のあらゆる所定の期間において収集されたヨーレイトのデータを蓄積し、特定の車両から受け取ったヨーレイトのデータの総てについて、異常運転状態であるか否かを識別することができる。もちろん、サーバ３９は、複数の車両の各々からヨーレイトのデータを受け取り、ヨーレイトのデータの各々についてステップＳ１〜Ｓ１０の処理を実行し、車両の各々について異常運転状態であるか否かを識別することができる。

上記からも分かるように、車両の異常運転状態は、極大値と極小値の間に挿入されるヨーレイトの線形変化率とヨーレイトの実測値との先行時間差及び遅滞時間差をたどることにより検出することができる。車両ＨＶが走行する時、ヨーレイトカーブ１６上の極大値及び極小値、すなわち極値をたどることによりヨーレイトの線形変化率が求まり、連続する極小値と極大値の間を結ぶ線分からなるヨーレイトの線形変化率を描くことができる。「先行状態」は、ヨーレイトカーブ１６がヨーレイトの線形変化率よりも先に生じる時に検出される。「遅滞状態」は、ヨーレイトカーブ１６がヨーレイトの線形変化率よりも後に生じる時に検出される。先行状態及び遅滞状態は、異常運転状態においてよく起こるため、異常運転状態を検出するための正確な指標となる。先行時間差の最大値及び遅滞時間差の最小値が先行しきい値或いは遅滞しきい値をそれぞれ超える先行状態及び遅滞状態の回数が計数され、所定の期間において計数された前記した回数に基づいて、異常運転状態か否かが判断される。所定の警告しきい値を設定し、検出期間における先行状態及び遅滞状態の回数を計数することにより、異常運転状態を短い期間においてより正確に検出し、そして、異常運転状態であると誤って判断することを回避或いは抑制することができる。

本発明の範囲を理解する上で、ここで使用される「備える」という用語及び派生語は、本発明を特定するために必要な特徴、構成要素、構成部材、構成部材群、ステップの存在を明記する用語であるが、本発明が、明記されていない他の特徴、構成要素、構成部材、構成部材群、ステップを更に備えることを排除するものではない。「含む」及び「有する」及びこれらの派生語についても同様である。本実施形態で記載したように、方向を示す用語である「前向き」、「後向き」、「上向き」、「下向き」、「垂直」、「水平」、「下方」及び「横」及びその他の同様な方向を示す用語は、運転者状態検出方法を実行するための構成を装備する車両におけるこれらの方向を参照している。したがって、これらの用語は、本発明を表すために利用できるように、運転者状態検出方法を実行するための構成を装備する車両に関連して解釈すべきである。構成要素、階級、装置などにより実行される作用又は機能を表す「検出」には、物理的な検出を必要としない構成要素、階級、装置などにより実行される行為又は機能も含まれる。より正確に言うと、「検出」の用語には、「決定」、「測定」「模型制作」「予測」「計算」、その他の作用や機能を実行する用語の意味が含まれる。装置の一部や一要素を表現するために用いられている「備える」には、所望の機能を実行するために構成され、或いはプログラムされたハードウェア或いはソフトウェアが含まれる。ここで使用されている「実質的」「およそ」「だいたい」のような程度を示す用語は、結果が大きく変化しない適当量の逸脱を意味する。

本実施形態は、本発明を表すために選択されたものだが、当業者であればこの開示内容から、特許請求の範囲に規定された発明の範囲を逸脱しない範囲において、様々な変更及び変形が可能である。例えば、様々な構成要素の大きさ、形状、配置、方向は、要望や希望に応じて変更することができる。互いに直接に接続或いは接触して表現された構成要素の対は、その間に中間部材が介在する構造を有していてもよい。１つの要素の機能は、２つの要素によって実現されてもよいし、その逆であっても構わない。１つの実施形態の構造及び機能は、他の実施形態の中に採用することができる。個々の実施形態に総ての利点が同時に存在する必要はない。従来技術に比して特有な総ての特徴は、単独或いは他の特徴と結合して、これらの１又は２以上の特徴を具現化した構造的或いは機能的概念を含む、本発明者による別個の独立した発明の記述を成すとみなすべきである。このように、前記した本発明の実施形態は、特許請求の範囲の記載により特定される発明及び均等の範囲を限定する目的とするものではない。

１０…運転者状態検出システム
１２…ヨーレイト検出器
１４…制御部
１６…ヨーレイトカーブ
１６−１〜１６−５…区画
１８−１〜１８−３…極大値
２０−１〜２０−３…極小値
２２−１〜２２−５…ヨーレイトの線形変化率
２４−１…時刻
２６−１〜２６−７…先行時間差の最大値
２８−１〜２８−７…遅滞時間差の最小値
３０…音声警報装置
３２…視覚警報装置
３４…触覚警報装置
３８…トランシーバ
３９…サーバ
４０…ふらつき検出器
４２…映像検出器
４４…アルコール検出器
ＡＴＤ…先行時間差
ＣＧ…重心
ＧＴＤ…遅滞時間差
ＨＶ…車両
ＬＥＴ…先行しきい値
ＬＧＴ…遅滞しきい値

Claims (24)

1. 検出期間において車両に生じるヨーレイトを検出し、
   検出されたヨーレイトの実測値に基づいて、前記検出期間において前記ヨーレイトの増減が反転する反転ポイントを特定し、
   時間軸上で連続する２つの前記反転ポイントを結ぶ線分からなるヨーレイトの線形変化率を演算し、
   時間軸上で連続する２つの前記反転ポイントの間における前記ヨーレイトの実測値を検査し、
   前記ヨーレイトの線形変化率と前記ヨーレイトの実測値との差を決定してこれを相違値として取得し、
   前記相違値に基づいて、運転者の状態が異常であるか否かを判断する
   ことを特徴とする運転者状態検出方法。
2. 請求項１に記載の運転者状態検出方法であって、
   前記ヨーレイトの線形変化率と前記ヨーレイトの実測値との差を決定してこれを相違値として取得することは、前記ヨーレイトの実測値が第１の値となる第１の時刻と、前記ヨーレイトの線形変化率が前記第１の値となる第２の時刻との時間差を、前記ヨーレイトの線形変化率と前記ヨーレイトの実測値との差として決定し、前記時間差を取得することを含み、
   前記相違値に基づいて、運転者の状態が異常であるか否かを判断することは、前記時間差に基づいて、運転者の状態が異常であるか否かを判断することを含む
   ことを特徴とする運転者状態検出方法。
3. 請求項２に記載の運転者状態検出方法であって、
   検出されたヨーレイトの実測値に基づいて、前記検出期間において前記ヨーレイトの増減が反転する反転ポイントを特定することは、前記ヨーレイトの実測値における極大値及び極小値に相当する前記反転ポイントを特定することを含む
   ことを特徴とする運転者状態検出方法。
4. 請求項３に記載の運転者状態検出方法であって、
   検出されたヨーレイトの実測値に基づいて、前記検出期間において前記ヨーレイトの増減が反転する反転ポイントを特定することは、前記ヨーレイトの実測値における複数の極大値及び複数の極小値に相当する複数の反転ポイントを特定することを含み、
   時間軸上で連続する２つの前記反転ポイントを結ぶ線分からなるヨーレイトの線形変化率を演算することは、時間軸上で連続する１つの極大値と１つの極小値を結ぶ線分からなる前記ヨーレイトの線形変化率を演算することを含み、
   時間軸上で連続する２つの前記反転ポイントの間における前記ヨーレイトの実測値を検査することは、時間軸上で連続する１つの極大値と１つの極小値の間における前記ヨーレイトの実測値を検査することを含み、
   前記ヨーレイトの線形変化率と前記ヨーレイトの実測値との差を決定してこれを相違値として取得することは、時間軸上で連続する１つの極大値と１つの極小値の間において、前記ヨーレイトの実測値が異なる複数の第１の値となる複数の第１の時刻と、前記ヨーレイトの線形変化率が前記異なる複数の第１の値となる複数の第２の時刻との各々の時間差を決定して、複数の前記時間差を取得することを含み、
   前記相違値に基づいて、運転者の状態が異常であるか否かを判断することは、前記複数の時間差に基づいて、運転者の状態が異常である否かを判断することを含む
   ことを特徴とする運転者状態検出方法。
5. 請求項２〜４のいずれか一項に記載の運転者状態検出方法であって、
   前記ヨーレイトの線形変化率と前記ヨーレイトの実測値との差を決定してこれを相違値として取得することは、前記ヨーレイトの実測値が第１の値となる第１の時刻が、前記ヨーレイトの線形変化率が前記第１の値となる第２の時刻よりも早いか或いは遅いかを決定することを含む
   ことを特徴とする運転者状態検出方法。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の運転者状態検出方法であって、
   前記ヨーレイトは、車両の左側方向へのヨーレイトを表す左ヨーレイト要素と、車両の右側方向へのヨーレイトを表す右ヨーレイト要素とを含む
   ことを特徴とする運転者状態検出方法。
7. 請求項２〜６のいずれか一項に記載の運転者状態検出方法であって、
   前記ヨーレイトの線形変化率と前記ヨーレイトの実測値との差を決定してこれを相違値として取得することは、前記ヨーレイトの線形変化率が前記第１の値となる第２の時刻の値から、前記ヨーレイトの実測値が前記第１の値となる第１の時刻の値を減じることにより、前記時間差を取得することを含む
   ことを特徴とする運転者状態検出方法。
8. 請求項７に記載の運転者状態検出方法であって、
   前記時間差が正の値であることは、時間軸上で連続する１つの極大値と１つの極小値の間において、前記ヨーレイトの実測値が前記ヨーレイトの線形変化率よりも先に生じる先行状態を示し、
   前記時間差が負の値であることは、連続する１つの極大値と１つの極小値の間において、前記ヨーレイトの実測値が前記ヨーレイトの線形変化率よりも後に生じる遅滞状態を示す
   ことを特徴とする運転者状態検出方法。
9. 請求項８に記載の運転者状態検出方法であって、
   前記相違値に基づいて、運転者の状態が異常であるか否かを判断することは、
   前記検出期間において生じる前記先行状態及び前記遅滞状態の回数を計数することと、
   計数された前記先行状態及び前記遅滞状態の合計回数に基づいて、運転者の状態が異常であるか否かを判断すること、
   を含むことを特徴とする運転者状態検出方法。
10. 請求項９に記載の運転者状態検出方法であって、
    前記検出期間において生じる前記先行状態及び前記遅滞状態の回数を計数することは、時間軸上で連続する１つの極大値と１つの極小値の間における前記時間差の絶対値の最大値が所定の時間差しきい値を超える前記先行状態及び前記遅滞状態の回数のみを計数することを含む
    ことを特徴とする運転者状態検出方法。
11. 請求項９又は１０に記載の運転者状態検出方法であって、
    前記検出期間において生じる前記先行状態及び前記遅滞状態の回数が、第１の警告しきい値を超える場合に、前記車両の運転者に対して警告を発する
    ことを特徴とする運転者状態検出方法。
12. 請求項１１に記載の運転者状態検出方法であって、
    前記検出期間において生じる前記先行状態及び前記遅滞状態の回数が、前記第１の警告しきい値より大きい第２の警告しきい値を超える場合に、車両制御を実行する処理及び車両外部に情報を送る処理のうち少なくとも１つを含む対策を適用する
    ことを特徴とする運転者状態検出方法。
13. 請求項１１に記載の運転者状態検出方法であって、
    前記警告には、音声による警告、視覚に訴える警告、触覚に訴える警告のうち少なくとも１つが含まれることを特徴とする運転者状態検出方法。
14. 請求項４〜１３のいずれか一項に記載の運転者状態検出方法であって、
    前記相違値に基づいて、運転者の状態が異常であるか否かを判断することは、時間軸上で連続する１つの極大値と１つの極小値の間における前記時間差の絶対値の最大値を少なくとも１つの時間差しきい値と比較し、前記時間差しきい値を超える前記時間差の絶対値の最大値の数に基づいて、運転者の状態が異常であるか否かを判断することを含む
    ことを特徴とする運転者状態検出方法。
15. 請求項１〜１４のいずれか一項に記載の運転者状態検出方法であって、
    前記検出期間において車両に生じるヨーレイトを検出することは、車両に搭載されたヨーレイト検出器が検出したヨーレイトを示す情報を受け取ることを含む
    ことを特徴とする運転者状態検出方法。
16. 請求項１〜１５のいずれか一項に記載の運転者状態検出方法であって、
    前記相違値に基づいて、運転者の状態が異常であるか否かを判断することは、車両のふらつき状態、運転者の顔の表情、運転者の注意力、車室内のアルコールの存在の少なくとも１つの情報を付加して、運転者の状態が異常であるか否かを判断することを含む
    ことを特徴とする運転者状態検出方法。
17. 請求項４〜１６のいずれか一項に記載の運転者状態検出方法であって、
    前記相違値に基づいて、運転者の状態が異常であるか否かを判断することは、
    前記ヨーレイトの実測値が前記ヨーレイトの線形変化率よりも先に生じる第１のグループの時間差の最大値を所定の先行しきい値と比較することと、
    前記ヨーレイトの実測値が前記ヨーレイトの線形変化率よりも後に生じる第２のグループの時間差の最小値を所定の遅滞しきい値と比較することと、
    前記所定の先行しきい値よりも大きな第１のグループの時間差の最大値の数と、前記所定の遅滞しきい値よりも小さい第２のグループの時間差の最小値の数とに基づいて、運転者の状態が異常であるか否かを判断することと
    を含むことを特徴とする運転者状態検出方法。
18. 請求項１に記載の運転者状態検出方法であって、
    前記ヨーレイトの線形変化率と前記ヨーレイトの実測値との差を決定してこれを相違値として取得することは、前記ヨーレイトの線形変化率と前記ヨーレイトの実測値との差の最大値を決定することを含む、
    ことを特徴とする運転者状態検出方法。
19. 請求項１〜１８のいずれか一項に記載の運転者状態検出方法であって、
    前記ヨーレイトを検出すること、前記反転ポイントを特定すること、前記線形変化率を演算すること、前記実測値を検査すること、前記相違値を取得すること、及び前記運転者の状態を判断することは、運転者が車両を運転している間、実施される
    ことを特徴とする運転者状態検出方法。
20. 請求項１〜１８のいずれか一項に記載の運転者状態検出方法であって、
    測定された前記車両のヨーレイトを示すデータを前記車両の外において受け取って蓄積することを更に有し、
    前記ヨーレイトを検出すること、前記反転ポイントを特定すること、前記線形変化率を演算すること、前記実測値を検査すること、前記相違値を取得すること、及び前記運転者の状態を判断することは、前記データを蓄積した後に、前記データに基づいて実施される
    ことを特徴とする運転者状態検出方法。
21. 検出期間において車両に生じるヨーレイトを検出するヨーレイト検出器と、
    検出された前記ヨーレイトの実測値を示す信号を受信する制御部とを有し、
    前記制御部は、
    前記ヨーレイト検出器により検出されたヨーレイトの実測値に基づいて、前記検出期間において前記ヨーレイトの増減が反転する反転ポイントを特定する機能と、
    時間軸上で連続する２つの前記反転ポイントを結ぶ線分からなるヨーレイトの線形変化率を演算する機能と、
    時間軸上で連続する２つの前記反転ポイントの間における前記ヨーレイトの実測値を検査する機能と、
    前記ヨーレイトの線形変化率と前記ヨーレイトの実測値との差を決定してこれを相違値として取得する機能と、
    前記相違値に基づいて、運転者の状態が異常であるか否かを判断する機能と
    を備えることを特徴とする運転者状態検出システム。
22. 請求項２１に記載の運転者状態検出システムであって、
    前記制御部は、前記ヨーレイトの実測値が第１の値となる第１の時刻と、前記ヨーレイトの線形変化率が前記第１の値となる第２の時刻との時間差を、前記ヨーレイトの線形変化率と前記ヨーレイトの実測値との差として決定し、前記時間差を取得する
    ことを特徴とする運転者状態検出システム。
23. 請求項２１又は２２に記載の運転者状態検出システムであって、
    前記制御部は、前記反転ポイントの特定、前記ヨーレイトの線形変化率の演算、前記ヨーレイトの実測値の検査、前記相違値の取得、及び前記運転者状態の判断を、運転者が車両を運転している間、実施する
    ことを特徴とする運転者状態検出システム。
24. 請求項２１又は２２に記載の運転者状態検出システムであって、
    前記制御部は、前記車両の外に配置され、前記車両のヨーレイトを示す信号を表すデータを蓄積し、
    前記制御部は、前記データを蓄積した後に、前記データに基づいて、前記反転ポイントの特定、前記ヨーレイトの線形変化率の演算、前記ヨーレイトの実測値の検査、前記相違値の取得、及び前記運転者状態の判断を、実施する
    ことを特徴とする運転者状態検出システム。

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