JP5333181B2 - 運転状態判定装置 - Google Patents

Description

本発明は、運転者の運転状態を判定する運転状態判定装置に関するものである。

従来、このような分野における技術文献として、特開平７−２６２４９８号公報が知られている。この公報には、予め運転者の運転状態から収集したブレーキ操作の反応時間やブレーキの強さ等のデータと自車両と先行車両との相対速度から求められた空走距離及び制動距離とに基づいて基準車間距離を算出し、車間距離が基準車間距離以内となった場合に警報を出力する装置が記載されている。

特開平７−２６２４９８号公報

しかしながら、上述した装置においては、過去の運転状態のデータを基準車間距離、すなわち警報が出力されるタイミングに反映しているが、現時点の運転状態については考慮していない。このため現時点の運転者が警報に応じて危機対応できる状態であるか否かを判定することができず、運転者にとって警報タイミングが不適切なものとなる虞があった。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、運転者の足裏位置から運転者がブレーキペダルの操作を開始するまでにかかる時間を推定することで、運転者の危機対応状態を判定することができる運転状態判定装置を提供することを目的とする。

本発明に係る運転状態判定装置は、運転者の足裏位置を検出する足裏位置検出手段と、足裏位置検出手段の検出した足裏位置に基づいて、運転者がブレーキペダルの操作を開始するまでにかかる時間を推定するペダル操作開始時間推定手段と、ペダル操作開始時間推定手段の推定結果に基づいて、運転者の運転状態を判定する運転状態判定手段と、を備えることを特徴とする。

本発明に係る運転状態判定装置によれば、運転者の足裏位置に基づいて運転者がブレーキペダルの操作を開始するまでにかかる時間を推定することで、障害物接近等の危機に対して運転者がすぐに対応できる状態であるか否か、すなわち運転者の危機対応状態を判定することができる。

また、本発明に係る運転状態判定装置においては、運転者に対して警報を出力する警報手段と、ペダル操作開始時間推定手段の推定結果に基づいて、警報手段における警報タイミング又は警報頻度を制御する警報制御手段を更に備えることが好ましい。
この発明によれば、運転者の危機対応状態に応じた警報タイミングや警報頻度の制御が可能になるので、運転者にとって過度な警報頻度や警報遅れが生じる事態を避けることができ、適切な警報制御を実現することができる。

また、本発明に係る運転状態判定装置においては、運転者の運転する車両周囲の障害物を検出する障害物検出手段と、車両の車速を検出する車速検出手段と、障害物検出手段及び車速検出手段の検出結果に基づいて、車両が障害物を回避するために必要な必要減速度を算出する必要減速度算出手段と、を更に備え、運転状態判定手段は、必要減速度算出手段が算出した必要減速度に基づいて、運転者の運転状態を判定することが好ましい。
この発明によれば、障害物を回避するために必要な必要減速度を用いて運転者がブレーキペダルの操作を開始するまでにかかる時間を評価することによって、運転者の危機対応状態をより正確に判定することが可能となる。

本発明によれば、運転者の足裏位置に基づいて運転者がブレーキペダルの操作を開始するまでにかかる時間を推定することで、運転者の危機対応状態を判定することができる。

本発明に係る運転状態判定装置の一実施形態の構成を示すブロック図である。 図１の足裏位置検出センサを示す平面図である。 図１の足裏位置検出センサを示す断面図である。 図１の運転状態判定装置の動作手順を示したフローチャートである。 操作系遅れ時間を推定するためのマップである。 運転不適状態レベルを判定するためのマップである。 認知系遅れ時間を推定するためのマップである。

以下、本発明を実施するための形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１に示すように、本実施形態に係る運転状態判定装置１は、運転者がブレーキペダルの操作に用いる足の足裏位置に基づいて、運転者がブレーキペダルの操作を開始するまでにかかる時間を推定することで運転者の運転状態を判定するものである。運転状態判定装置１は、ＥＣＵ２、車速センサ３、操舵角センサ４、及び障害物検出部５を備えている。さらに、運転状態判定装置１は、ペダル操作検出部６、足裏位置検出センサ７、及び警報出力部８を備えている。また、運転状態判定装置１のＥＣＵ２は、運転者に対して各種運転支援を行う運転支援装置９と電気的に接続されている。

ＥＣＵ２は、運転状態判定装置の装置全体の制御を行うものであり、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を含むコンピュータで構成されている。ＥＣＵ２は、後述する各種情報に基づいて、運転者がブレーキペダルの操作を開始するまでにかかる時間を推定するペダル操作開始時間推定手段、車両が障害物を回避するために必要な必要減速度を算出する必要減速度算出手段、警報出力部８における警報タイミング又は警報頻度を制御する警報制御手段、及び運転者の運転状態を判定する運転状態判定手段として機能する。

車速センサ３は、車両の車速を検出するセンサである。車速センサ３は、例えば車輪に取り付けられ、車輪の回転速度から車速を検出する。車速センサ３は、検出した車速を車速情報としてＥＣＵ２に出力する。操舵角センサ４は、車両の操舵角を検出するセンサである。操舵角センサ４は、検出した操舵角を操舵角情報としてＥＣＵ２に出力する。

障害物検出部５は、車両前方の障害物を検出するものである。障害物検出部５は、例えば複数のレーダから構成され、電波を利用して障害物を検出する。障害物検出部５は、検出した障害物の位置や大きさ等を障害物情報としてＥＣＵ２に出力する。

ペダル操作検出部６は、アクセルペダル及びブレーキペダルの操作を検出するものである。ペダル操作検出部６は、アクセルペダルセンサ及びブレーキペダルセンサから構成されている。ペダル操作検出部６は、検出したアクセルペダル及びブレーキペダルの操作をペダル操作情報としてＥＣＵ２に出力する。

足裏位置検出センサ７は、運転者がブレーキペダルの操作に用いる足（多くの場合、右足）の足裏位置を検出するセンサである。図２及び図３に示すように、足裏位置検出センサ７は、アクセルペダルＡ及びブレーキペダルＢの内部にそれぞれ設けられた２つの光電センサＨを有している。光電センサＨは、発光部及び受光部を有しており、アクセルペダルＡ及びブレーキペダルＢの表面には、光電センサＨの発光部に対応する発光用穴Ｎと受光部に対応する受光用穴Ｍとがそれぞれ設けられている。このように構成された光電センサＨでは、発光部の発した光が発光用穴Ｎを通じて外へ照射され運転者の足裏Ｆによって反射されると、反射光が受光用穴Ｍを通って受光部に検知され、足裏位置の検出が行われる。足裏位置検出センサ７は、検出した足裏Ｆの位置を足裏位置情報としてＥＣＵ２に出力する。

図１に示すように、警報出力部８は、ＥＣＵ２から出力された警報出力信号に応じて、運転者に対する警報の出力を行うスピーカである。警報出力部８は、ＥＣＵ２から出力された警報出力信号に応じて、出力タイミングや音量、及び頻度の異なる警報を出力する。

運転支援装置９は、運転者に対する各種運転支援を行う装置である。運転支援装置９は、ＥＣＵ２から出力された不適レベル信号に応じて、音声等で運転不適状態の運転者を覚醒させる覚醒支援や、障害物との衝突を回避するために強制的にブレーキ制御を実行する自動ブレーキ支援等を行う。

次に、上述した運転状態判定装置１において、ＥＣＵ２が主体となって運転者の運転状態を支援する方法について図面を参照して説明する。

図４に示すように、運転状態判定装置１のＥＣＵ２では、まず障害物検出部５から出力された障害物情報及び操舵角センサ４から出力された操舵情報に基づいて、車両の進路上に障害物が検出されたか否かが判定される（ステップＳ１）。障害物が検出されていないと判定された場合、所定時間経過後に再び障害物情報及び操舵情報に基づいて障害物が検出されたか否かが判定される。

ステップＳ１で障害物が検出されたと判定された場合、障害物情報、操舵情報、及び車速センサ３から出力された車速情報に基づいて車両が前方の障害物を回避するために必要な必要減速度が算出される（ステップＳ２）。その後、算出した必要減速度が所定の閾値β以上であるか否かが判定される（ステップＳ３）。この閾値βは、必要減速度が小さいため運転者の運転状態の判定が不要な状況、例えばエンジンブレーキ程度の減速度で車両が障害物の手前に停止可能な状況における判定を避けるように適切に設定される許容減速度である。

ステップＳ３で必要減速度が閾値β未満であると判定された場合、所定時間経過後に再びステップＳ１に戻り障害物が検出される。一方、必要減速度が閾値β以上であると判定された場合、ペダル操作検出部６から出力されたペダル操作情報に基づいてアクセルペダルＡが操作中であるか否かが判定される（ステップＳ４）。アクセルペダルＡが操作中であると判定された場合、後述のステップＳ７に移行する。アクセルペダルＡが操作中ではないと判定された場合、ペダル操作情報に基づいてブレーキペダルＢが操作中であるか否かが判定される（ステップＳ５）。

ブレーキペダルＢが操作中であると判定された場合、後述のステップＳ７に移行する。ブレーキペダルＢが操作中ではないと判定された場合、足裏位置検出センサ７から出力された足裏位置情報に基づいて運転者がブレーキペダルの操作に用いる足の足裏位置を認識する（ステップＳ６）。具体的には、ステップＳ６において、運転者の足がアクセルペダルＡの上にあるか、ブレーキペダルＢの上にあるか、アクセルペダルＡとブレーキペダルＢとの間にあるか、それ以外の場所（例えばアクセルペダルＡとブレーキペダルＢとの間以外の床の上）にあるかが認識される。

ステップＳ７において、操作系遅れ時間の推定が行われる。操作系遅れ時間とは、障害物回避のためブレーキ操作を判断した運転者がブレーキペダルＢの操作を開始してブレーキが効き始めるまでにかかる時間である。操作系遅れ時間は、ブレーキ操作に用いる足をブレーキペダルＢ上に移動させる移動時間とブレーキが効き始めるまでブレーキペダルＢを踏み込む踏み込み時間とからなる。

ステップＳ７における操作系遅れ時間の推定は、足裏位置と操作系遅れ時間との関係を表したマップ（図５参照）を用いて行われる。このマップでは、足裏位置がブレーキペダル操作中の状態、ブレーキペダル上にある状態、ブレーキペダルとアクセルペダルとの間にある状態、アクセルペダル上にある状態、アクセルペダル操作中の状態、それ以外の状態の順に、操作系遅れ時間が長くなるように規定されている。

ステップＳ７で操作系遅れ時間が推定されると、運転者の運転不適状態レベルが判定される（ステップＳ８）。運転不適状態レベルは、障害物接近等の危機に対する運転者の対応状態を段階的に評価したものである。ステップＳ８における運転不適状態レベルの判定は、足裏位置、必要減速度、及び運転不適状態レベルの関係を表したマップ（図６参照）を用いて行われる。このマップでは、運転不適状態レベルがＦ０〜Ｆ４の５段階で示され、必要減速度が大きい状況で足裏位置がブレーキペダルを操作しにくい位置であるほど運転不適状態レベルが高くなるように規定されている。

ステップＳ８で運転不適状態レベルが判定されると、認知系遅れ時間の推定が行われる（ステップＳ９）。認知系遅れ時間とは、警報によって運転者が障害物を認知して回避操作を判断するまでの時間である。ステップＳ９における認知系遅れ時間の推定は、運転不適状態レベルと認知系遅れ時間との関係を表したマップ（図７参照）を用いて行われる。このマップでは、運転不適状態レベルが高くなるほど、認知系遅れ時間が長くなるように規定されている。

ステップＳ１０において、推定した操作系遅れ時間及び認知系遅れ時間に応じた警報タイミングと運転不適状態レベルに応じた警報頻度とに沿った適切な警報を実行するための警報出力信号が警報出力部８に出力される。

ここで、警報タイミングの算出について説明する。警報タイミングは、警報により障害物に気づいた運転者が操作により障害物との衝突を回避可能な距離（以下、衝突回避距離Ｄという）に車両と障害物との間の距離が至ったときのタイミングとして算出され、この衝突回避距離Ｄは空走距離Ｊと制動距離Ｋの和として求められる。空走距離Ｊは、運転者が警報を受けてからブレーキペダルの操作を開始してブレーキが効き始めるまでの車両走行距離であり、制動距離Ｋは、ブレーキが効き始めてから車両が停止するまでの車両走行距離である。空走距離Ｊは、車両と障害物との相対速度Ｖと運転者が警報を受けてからブレーキペダルの操作を開始するまでの空走時間Ｔとの積に等しく、制動距離Ｋは、車両の減速度Ｗの２倍の値で相対速度Ｖの二乗を割った値に等しい。このため、衝突回避距離Ｄは、相対速度Ｖ、空走時間Ｔ、及び減速度Ｗを用いて下記の式（１）のように表わすことができる。

ここで、空走時間Ｔは認知系遅れ時間と操作系遅れ時間との和に等しいため、操作系遅れ時間、認知系遅れ時間、車速情報、及び障害物情報に基づいて、衝突回避距離Ｄが求められ、運転者の運転状態に応じた適切な警報タイミングを算出することが可能となる。なお、障害物が停止している場合には、車両と障害物との相対速度Ｖとして車両の車速の値が用いられる。また、警報頻度は、運転不適状態レベルに応じて算出され、運転不適状態レベルが高いほど警報頻度も高くなる。警報出力部８では、上述のように算出された警報タイミング及び警報頻度の警報出力が実行される。

また、ステップＳ１０において、判定された運転不適状態レベルに関する不適レベル信号が運転支援装置９に出力される。運転支援装置９では、運転者の運転不適状態レベルに応じた適切な運転支援が実行される。

以上説明した運転状態判定装置１によれば、運転者の足裏位置から運転者がブレーキペダルの操作を開始するまでにかかる時間すなわち操作系遅れ時間を推定することで、障害物接近等の危機に対して運転者がすぐに対応できる状態であるか否か、すなわち運転者の運転不適状態レベル（危機対応状態）を判定することができる。

また、この運転状態判定装置１では、現時点の運転者の運転状態に応じた警報タイミングや警報頻度の制御が可能になるので、運転者にとって過度な警報頻度や警報遅れが生じる事態を避けることができ、適切な警報制御を実現することができる。

また、この運転状態判定装置１では、障害物を回避するために必要な必要減速度を用いて運転者がブレーキペダルの操作を開始するまでにかかる時間を評価することによって、運転者の危機対応状態をより正確に判定することが可能となる。具体的には、必要減速度が高い状況すなわち障害物との衝突可能性が高い状況において操作系遅れ時間が長いほど、運転者は障害物との衝突危険性を認識できていない不適切な危機対応状態であると判定できる。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、警報出力手段を必ずしも備える必要はなく、判定した運転者の運転不適状態レベルを運転支援装置等で有効に活用できる態様であればよい。また、運転不適状態レベルは、必要減速度を用いずに操作系遅れ時間のみから判定されてもよく、その他の各種運転操作情報を加えてより厳密に判定を行う態様であってもよい。

また、運転状態判定装置１は、運転者の運転操作、例えばアクセルペダルの戻しやペダル間の踏み換えにかかる時間を記憶するデータベースを備え、データベースの記憶内容を上述の各種マップに反映させることにより、運転者個人の運転特性に適合した運転状態の判定を実現する態様であってもよい。

さらに、運転状態判定装置１は、操作系遅れ時間や認知系遅れ時間の推定結果、及び運転不適状態レベルの判定結果をデータベースに記憶すると共に、これらの結果に基づいて出力された警報に対する実際の運転者の反応時間を認識して、運転者個人の運転特性に適合した警報タイミングの算出等を実現する態様であってもよい。

１…運転支援装置、２…ＥＣＵ（ペダル操作開始時間検出手段、運転状態判定手段、必要減速度算出手段、警報制御手段）、３…車速センサ（車速検出手段）、４…操舵角センサ、５…障害物検出部（障害物検出手段）、６…ペダル操作検出部、７…足裏位置検出センサ（足裏位置検出手段）、８…警報出力部（警報手段）、９…運転支援装置。

Claims (1)

1. 運転者の足裏位置を検出する足裏位置検出手段と、
   前記足裏位置検出手段の検出した前記足裏位置に基づいて、前記運転者がブレーキペダルの操作を開始するまでにかかる操作系遅れ時間を推定するペダル操作開始時間推定手段と、
   前記ペダル操作開始時間推定手段の推定結果に基づいて、前記運転者の運転状態を判定する運転状態判定手段と、
   前記運転者の運転する車両周囲の障害物を検出する障害物検出手段と、
   前記運転者に対して警報を出力する警報手段と、
   前記警報手段における警報タイミングを制御する警報制御手段と、
   前記車両の車速を検出する車速検出手段と、
   前記障害物検出手段及び前記車速検出手段の検出結果に基づいて、前記車両が前記障害物を回避するために必要な必要減速度を算出する必要減速度算出手段と、
   前記運転状態判定手段は、前記足裏位置検出手段の検出した前記足裏位置及び前記必要減速度算出手段が算出した前記必要減速度に基づいて、前記運転者の運転状態を判定し、
   前記運転者の運転状態の判定結果に基づいて、前記運転者が警報によって前記障害物を認知して回避操作を判断するまでの認知系遅れ時間を推定し、
   前記警報制御手段は、前記操作系遅れ時間及び前記認知系遅れ時間の和に基づいて、前記運転者に対する警報タイミングを制御することを特徴とする運転状態判定装置。
   

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