JP6582844B2 - 運転状態検知装置 - Google Patents

Description

本発明は、運転状態検知装置に関する。

従来、車両に設けられたセンサによって取得した情報に基づいて、ドライバの居眠り状態や、運転操作のふらつき状態等の車両の運転状態を判定することが行われている。例えば、特許文献１には、車両が備えるヨーレートセンサ及び車速センサが検出した車両のヨーレート及び車速に基づいて車両の走行軌跡を演算し、当該走行軌跡と、ナビゲーションシステムから取得した車両の走行路の道路線形とに基づいて、ドライバの居眠り状態を検知する装置が開示されている。

特開２０１０−１０２５３８号公報

しかしながら、センサによって演算した車両の走行軌跡は推定したものに過ぎず、正確な走行軌跡を得られるとは限らないという問題がある。このため、特許文献１における装置は、車両の運転状態を誤って検知するおそれがあるという問題が生じていた。

そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、車両の運転状態を精度良く検知することができる運転状態検知装置を提供することを目的とする。

本発明の運転状態検知装置は、車両の位置を示す車両位置情報を複数取得する第１取得手段と、前記車両が走行している道路の線形を示す線形情報を取得する第２取得手段と、前記車両位置情報と前記線形情報とに基づいて、前記車両の運転状態がふらつき状態であることを検知する検知手段とを備える。
このようにすることで、運転状態検知装置は、センサを用いて車両の位置を推定することなく車両の位置を示す車両位置情報を取得し、当該車両位置情報に基づいてふらつき状態を検知するので、車両の運転状態を精度良く検知することができる。

前記線形情報は、道路位置を示す道路位置情報を複数含み、前記検知手段は、複数の前記車両位置情報のそれぞれが示す車両の位置と、当該車両の位置に対応する道路位置との差の変化に基づいて、前記ふらつき状態を検知してもよい。
ふらつき状態である場合、車両が道路の中心線や白線と一定の間隔を保って走行せず、道路位置と車両の位置との差が大きく変化する。したがって、運転状態検知装置は、当該差の変化を用いることにより、正確にふらつき状態を検知することができる。

前記検知手段は、複数の前記車両位置情報に基づく前記車両の走行軌跡における頂点及び変曲点の少なくともいずれかを示す第１特徴点を抽出するとともに、前記線形情報に基づく前記道路の線形における頂点及び変曲点の少なくともいずれかを示す第２特徴点を抽出し、抽出した複数の前記第１特徴点と、複数の第２特徴点との関係に基づいて、前記ふらつき状態を検知してもよい。
このようにすることで、運転状態検知装置は、車両の走行軌跡及び道路の線形の形状の特徴を示す特徴点のみに基づいてふらつき状態を効率的に検知することができる。

前記検知手段は、複数の前記車両位置情報に基づく前記車両の走行軌跡に含まれる軌跡パターンと、前記線形情報に基づく前記道路の線形に含まれる線形パターンとに基づいて、前記ふらつき状態を検知してもよい。
このようにすることで、運転状態検知装置は、パターン同士を比較することで容易にふらつき状態を検知することができる。

前記検知手段は、複数の前記車両位置情報に基づく前記車両の走行軌跡を周波数解析するとともに、前記線形情報に基づく前記道路の線形を周波数解析し、それぞれの周波数分布の違いに基づいて前記ふらつき状態を検知してもよい。
このようにすることで、運転状態検知装置は、それぞれの周波数分布の違いに基づいてふらつきに対応する周波数成分を特定し、ふらつき状態を精度良く検知することができる。

本発明によれば、車両の運転状態を精度良く検知することができるという効果を奏する。

運転状態検知装置の構成を示す図である。 車両の位置と道路位置との差を算出する例を示す図である。 運転状態検知装置が、ふらつき状態を検知するときの処理の手順を示すフローチャートである。 軌跡パターンと線形パターンとに基づいてふらつき状態を検知する例を示す図である。 周波数分布の例を示す図である。

［運転状態検知装置１０の構成］
以下、本発明の一実施形態に係る運転状態検知装置１０について説明する。図１は、運転状態検知装置１０の構成を示す図である。運転状態検知装置１０は、例えば、車両１に搭載され、車両１の運転状態がふらつき状態であることを検知するコンピュータである。
運転状態検知装置１０は、ＲＡＭやＲＯＭ等を含んでいる記憶部１１と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等を含んでいる制御部１２とを備える。

記憶部１１は、制御部１２を機能させるための各種のプログラムを記憶する。記憶部１１は、車両１のナビゲーションシステムに用いられているデジタルマップ情報を記憶する。デジタルマップ情報には、道路の線形を示す線形情報が複数含まれている。複数の線形情報のそれぞれには、例えば、道路の中心線の位置や道路の車線位置に対応し、道路位置を示す道路位置情報が複数含まれている。本明細書における「線形」は、線の形状を意味しており、「道路の線形」は、道路の中心線又は車線の位置を結んだ線の形状を意味している。

制御部１２は、図１に示すように、第１取得部１２１と、第２取得部１２２と、検知部１２３と、報知部１２４とを備える。
第１取得部１２１は、車両１の位置（以下、車両位置という。）を示す車両位置情報を複数取得する。具体的には、第１取得部１２１は、車両１のナビゲーションシステムに用いられている汎地球測位航法衛星システム（GNSS：Global Navigation Satellite System）を利用することにより、所定時間（例えば、１００ｍｓ）ごとに、人工衛星から車両位置情報を受信することにより、車両位置情報を複数取得する。

第２取得部１２２は、車両１が走行している道路の線形を示す線形情報を取得する。具体的には、第２取得部１２２は、第１取得部１２１が車両位置情報を取得すると、記憶部１１に記憶されているデジタルマップ情報を参照し、取得した車両位置情報が示す車両位置に対応する道路位置情報を含む線形情報を取得する。第２取得部１２２は、例えば、複数の車両位置を結んで形成される線（以下、「走行軌跡」という）と、複数の道路位置情報が示す道路位置とを比較し、走行軌跡から所定の距離内にある道路位置を示す線形情報を取得する。第２取得部１２２は、車両位置に対応する道路位置情報を含む線形情報が複数存在する場合には、第１取得部１２１が取得した複数の車両位置情報に基づいて車両１の進行方向を特定し、方向が異なる複数の線形情報のうち、特定した進行方向に対応する線形情報を取得する。

なお、第２取得部１２２は、第１取得部１２１が車両位置情報を取得する時間間隔よりも長い時間間隔で線形情報を取得するようにしてもよい。
また、第２取得部１２２は、車両１が外部装置等と無線通信を行う通信部を備えている場合には、通信部を介して、外部装置から線形情報を取得してもよい。

検知部１２３は、取得した車両位置情報と線形情報とに基づいて、車両１の運転状態がふらつき状態であることを検知する。具体的には、検知部１２３は、複数の車両位置情報のそれぞれが示す車両位置と、第２取得部１２２が取得した線形情報に含まれる複数の道路位置のうち、当該車両位置に対応する道路位置との差を算出し、差の大きさに基づいて、運転状態がふらつき状態であることを検知する。

図２は、車両位置と道路位置との差を算出する例を示す図である。図２において、ラインＬＶは、車両１の走行軌跡であり、ラインＬＲは、車両１が走行した道路の線形である。ラインＬＶには、第１取得部１２１が取得した複数の車両位置情報のそれぞれに対応する車両位置ＰＶ１、ＰＶ２、ＰＶ３、ＰＶ４及びＰＶ５が示されている。ラインＬＲには、線形情報に含まれている複数の道路位置ＰＲ１、ＰＲ２、ＰＲ３、ＰＲ４及びＰＲ５が示されている。

検知部１２３は、複数の車両位置ＰＶ１、ＰＶ２、ＰＶ３、ＰＶ４及びＰＶ５のそれぞれについて、最も近い道路位置との位置の差を算出する。図２に示す例では、検知部１２３は、車両位置ＰＶ１と道路位置ＰＲ１との差Ｅ１、車両位置ＰＶ２と道路位置ＰＲ２との差Ｅ２、車両位置ＰＶ３と道路位置ＰＲ３との差Ｅ３、車両位置ＰＶ４と道路位置ＰＲ４との差Ｅ４、車両位置ＰＶ５と道路位置ＰＲ５との差Ｅ５を算出する。

検知部１２３は、現在時刻から所定時間以内に取得された複数の車両位置情報のそれぞれについて算出した差の変化に基づいて、ふらつき状態を検知する。具体的には、検知部１２３は、現在時刻から所定時間以内に取得された複数の車両位置情報に対応する車両位置のそれぞれについて、隣接する車両位置に対して算出された２つの差の変化量を算出する。図２に示す例では、検知部１２３は、変化量として、差Ｅ１−差Ｅ２の絶対値、差Ｅ２−差Ｅ３の絶対値、差Ｅ３−差Ｅ４の絶対値、差Ｅ４−差Ｅ５の絶対値を算出する。

検知部１２３は、算出した複数の変化量の合計が、予め定められた所定量よりも大きい場合に、ふらつき状態を検知する。この場合において、検知部１２３は、算出した変化量の最大値が第１の閾値を超えているとともに、算出した変化量の最小値が第２の閾値以下であることを条件としてふらつき状態を検知してもよい。このようにすることで、運転状態検知装置１０は、車両位置が、線形情報が示す道路の位置に対して大きく変化していることに基づいて、ふらつき状態を精度良く検知することができる。

報知部１２４は、検知部１２３がふらつき状態を検知したことに応じて、ふらつき状態を検知したことを車両１のドライバに報知する。例えば、報知部１２４は、車両１に設けられているスピーカ（不図示）からふらつき状態を検知したことを示す警告音声を出力したり、車両１に設けられているナビゲーションシステムのディスプレイ（不図示）にふらつき状態を検知したことを示す警告画面を表示させたりすることにより、車両１のドライバにふらつき状態を検知したことを報知する。
このようにすることで、運転状態検知装置１０は、車両１のドライバにふらつき状態であることを認識させ、運転に集中させることができる。

［ふらつき状態の検知に係るフローチャート］
図３は、運転状態検知装置１０が、ふらつき状態を検知するときの処理の手順を示すフローチャートである。

まず、第１取得部１２１は、車両位置情報を取得する（Ｓ１０）。
続いて、第２取得部１２２は、Ｓ１０において取得された車両位置情報に基づいて、記憶部１１に記憶されているデジタルマップ情報から一の線形情報を取得する（Ｓ２０）。

続いて、検知部１２３は、取得した線形情報に含まれている複数の道路位置のうち、Ｓ１０において取得された車両位置情報が示す車両位置に対応する道路位置を特定する（Ｓ３０）。
続いて、検知部１２３は、車両位置と、道路位置との差を算出する（Ｓ４０）。

続いて、検知部１２３は、現在時刻から所定時間以内に取得された複数の車両位置情報のそれぞれについて算出した差の変化量が、予め定められた所定量よりも大きいか否かを判定する（Ｓ５０）。検知部１２３は、差の変化量が所定量以下の場合、Ｓ１０に処理を移し、差の変化量が所定量よりも大きい場合、Ｓ６０に処理を移す。
報知部１２４は、Ｓ６０においてふらつき状態を検知したことを車両１のドライバに報知し、その後、Ｓ１０に処理を移す。

（ふらつき状態の検知方法の変形例１）
上述の実施形態において、検知部１２３は、複数の車両位置情報のそれぞれが示す車両位置と、当該車両位置に対応する道路位置との差の変化に基づいてふらつき状態を検知したが、これに限らない。

検知部１２３は、複数の車両位置情報に基づく車両１の走行軌跡が示す曲線において、頂点及び変曲点の少なくともいずれかを示す第１特徴点を抽出するとともに、線形情報に基づく道路の線形が示す曲線において、頂点及び変曲点の少なくともいずれかを示す第２特徴点を抽出し、抽出した複数の第１特徴点と、複数の第２特徴点との関係に基づいて、ふらつき状態を検知してもよい。

この場合において、検知部１２３は、抽出された第１特徴点の数と、抽出された第２特徴点の数とが異なる場合にふらつき状態を検知したり、複数の第１特徴点が示す位置と、複数の第２特徴点の位置との差に基づいてふらつき状態を検知したりする。このようにすることで、運転状態検知装置１０は、車両１の走行軌跡及び道路の線形の形状の特徴を示す特徴点のみに基づいてふらつき状態を効率的に検知することができる。

（ふらつき状態の検知方法の変形例２）
また、検知部１２３は、複数の車両位置情報に基づく車両１の走行軌跡に含まれる軌跡パターンと、線形情報に基づく道路の線形に含まれる線形パターンとに基づいて、ふらつき状態を検知してもよい。例えば、検知部１２３は、所定時間おき（例えば、１０秒おき）に、車両１の走行区間に対応する車両１の軌跡パターンと、当該走行区間に対応する道路の線形パターンとを特定する。そして、検知部１２３は、特定した線形パターンに基づいて、ふらつき状態を検知するための領域を定義し、特定した軌跡パターンの少なくとも一部が当該領域を外れた場合に、ふらつき状態を検知する。

例えば、検知部１２３は、図４に示すように、特定した線形パターンを示すラインＬＲに対して、所定位置だけ離れた２つのボーダーラインＬＲ１と、ボーダーラインＬＲ２とを定義し、これらのボーダーラインＬＲ１と、ボーダーラインＬＲ２との間の領域をふらつき状態を検知するための領域と定義する。そして、検知部１２３は、特定した軌跡パターンの少なくとも一部が当該領域を外れた場合に、ふらつき状態を検知する。図４に示す例では、車両１の軌跡パターンを示すラインＬＶの一部が、当該領域を外れているため、検知部１２３は、ふらつき状態を検知する。このようにすることで、検知部１２３は、パターン同士を比較することで容易にふらつき状態を検知することができる。
また、検知部１２３は、特定した軌跡パターンと線形パターンとの一致度を算出し、算出した一致度が予め定められた閾値以下の場合に、ふらつき状態であると判定してもよい。

（ふらつき状態の検知方法の変形例３）
また、検知部１２３は、複数の車両位置情報に基づく車両１の走行軌跡を周波数解析するとともに、線形情報に基づく道路の線形を周波数解析し、それぞれの周波数分布の違いに基づいてふらつき状態を検知してもよい。具体的には、検知部１２３は、車両１の走行軌跡を示す軌跡情報及び道路の線形を示す線形情報のそれぞれにバンドパスフィルタ（例えば、移動平均フィルタ）をかけて、ノイズ成分（例えば、取得した位置情報や線形情報に含まれる微小誤差）を除去する。その後、検知部１２３は、バンドパスフィルタをかけた後の軌跡情報及び線形情報に対してＦＦＴ（高速フーリエ変換）を行い、軌跡情報及び線形情報に対応する周波数分布（周波数スペクトル）を算出する。そして、検知部１２３は、それぞれの周波数分布の違いに基づいてふらつき状態を検知する。

図５は、周波数分布の例を示す図である。図５（ａ）は、線形情報に対応する道路の線形の周波数分布を示している。図５（ｂ）は、ふらつきが小さい場合の走行軌跡の周波数分布を示している。図５（ｃ）は、ふらつきが大きい場合の走行軌跡の周波数分布を示している。図５（ｂ）と図５（ｃ）とを比較すると明らかなように、ふらつき状態である場合の周波数分布においては、道路の線形に対応する周波数分布に比べて、高い周波数にピークが存在する。そこで、検知部１２３は、軌跡情報の周波数分布において、線形情報の周波数分布には含まれない所定の周波数以上の分布が含まれている場合にふらつき状態を検知する。
このようにすることで、運転状態検知装置１０は、それぞれの周波数分布の違いに基づいてふらつきに対応する周波数成分を特定し、ふらつき状態を精度良く検知することができる。

［本実施形態における効果］
以上説明したように、運転状態検知装置１０は、車両位置を示す車両位置情報を複数取得する第１取得部１２１と、車両１が走行している道路の線形を示す線形情報を取得する第２取得部１２２と、車両位置情報と線形情報とに基づいて、車両１の運転状態がふらつき状態であることを検知する検知部１２３とを備える。

このようにすることで、運転状態検知装置１０は、センサを用いて車両位置を推定することなく車両位置を示す車両位置情報を取得し、当該車両位置情報に基づいてふらつき状態を検知するので、車両１の運転状態を精度良く検知することができる。

また、運転状態検知装置１０の検知部１２３は、複数の車両位置情報のそれぞれが示す車両位置と、当該車両位置に対応する道路位置との差の変化に基づいて、ふらつき状態を検知する。ふらつき状態である場合、車両１が道路の中心線や白線と一定の間隔を保って走行せず、道路位置と車両位置との差が大きく変化する。したがって、運転状態検知装置１０は、当該差の変化を用いることにより、正確にふらつき状態を検知することができる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

１ 車両
１０ 運転状態検知装置
１１ 記憶部
１２ 制御部
１２１ 第１取得部
１２２ 第２取得部
１２３ 検知部
１２４ 報知部

Claims (3)

1. 車両の位置を示す車両位置情報を複数取得する第１取得手段と、
   前記車両が走行している道路の線形を示す線形情報を取得する第２取得手段と、
   複数の前記車両位置情報に基づく前記車両の走行軌跡における頂点及び変曲点の少なくともいずれかを示す第１特徴点を抽出するとともに、前記線形情報に基づく前記道路の線形における頂点及び変曲点の少なくともいずれかを示す第２特徴点を抽出し、抽出した複数の前記第１特徴点と、複数の第２特徴点との関係に基づいて、前記車両の運転状態がふらつき状態であることを検知する検知手段と、
   を備える運転状態検知装置。
2. 前記線形情報は、道路位置を示す道路位置情報を複数含み、
   前記検知手段は、複数の前記車両位置情報のそれぞれが示す車両の位置と、当該車両の位置に対応する道路位置との差の変化に基づいて、前記ふらつき状態を検知することを特徴とする、
   請求項１に記載の運転状態検知装置。
3. 車両の位置を示す車両位置情報を複数取得する第１取得手段と、
   前記車両が走行している道路の線形を示す線形情報を取得する第２取得手段と、
   複数の前記車両位置情報に基づく前記車両の走行軌跡を周波数解析するとともに、前記線形情報に基づく前記道路の線形を周波数解析し、それぞれの周波数分布の違いに基づいて前記車両の運転状態がふらつき状態であることを検知する検知手段と、
   を備える運転状態検知装置。
   

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