JP7012806B1 - 運転者姿勢計測装置および車両制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の無線通信機を車両に取り付けることなく簡易な構成で精度よく運転者の姿勢を計測することができる運転者姿勢計測および車両制御装置を提供する。【解決手段】車両側に配設された１つの無線通信機と、運転者側に配設された１つの無線通信機との間で、車両側に配設された無線通信機から放射した電波が、運転者側に配設された無線通信機に到来する電波到来角度に基づいて、運転者姿勢を計測する運転者姿勢計測および車両制御装置。【選択図】図１

Description

本願は、運転者姿勢計測装置および車両制御装置に関する。

自動二輪車のような鞍乗型車両の運転者の乗車姿勢を検出する装置として、車体側に少なくとも３つの異なる位置に配置する無線通信機と、運転者側に少なくとも１つ以上配設された無線通信機と通信可能な身体位置センサを具備し、運転者の乗車姿勢を計測するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１７－１７８２８４号公報

一般的に自動二輪車のような鞍乗型車両においては、レジャー用、スポーツ用といった趣味、嗜好性の高い乗り物が多く、車体のデザインが重視されている。したがって、車体のレイアウトには制約があり、車体のデザインに影響を与えない簡易な装置が望まれる。また、一般的に自動車と比較して、自動二輪車は安価であるため、装置としては、よりコストが低くなる構成の装置が望まれる。特許文献１のように、複数の無線通信機を車両に取り付けることは、車体のレイアウトに制約がある場合、実現が困難であり、車両コストにおいても、コストが増える要因となる。

本願は、上述のような問題を解決するためになされたもので、無線通信機の設置数を減らした、より簡易な運転者姿勢計測装置および運転者の姿勢を利用した車両制御装置を提供することを目的とする。

本願に開示される運転者姿勢計測装置は、
運転者の頭部に直接または間接に１つ取り付けられている第１の無線通信機、
車両に１つ配設されている第２の無線通信機、
第２の無線通信機に対し、第１の無線通信機からの電波到来角度を検出する電波到来角度検出部、
電波到来角度から運転者の運転姿勢を判別する運転者姿勢検出部、
を備えたものである。

本願に開示される運転者姿勢計測装置によれば、
運転者側に配設された１つの無線通信機と車両側に配設された１つの無線通信機との間の電波伝搬を利用して運転者の姿勢を検出するため、無線通信機の設置数を減らすことができる。

実施の形態１に係る運転者姿勢計測装置が搭載される車両の左側面図である。 実施の形態１に係る運転者姿勢計測装置が搭載される車両の正面図である。 実施の形態１に係る運転者姿勢計測装置の機能ブロック図である。 実施の形態に係る制御装置およびＥＣＵのハードウエアの一例を示す図である。 実施の形態１に係る運転者の乗車姿勢を説明する上面図である。 実施の形態１に係る運転者の乗車姿勢を説明する上面図である。 実施の形態１に係る運転者の乗車姿勢を説明する正面図である。 実施の形態１に係る運転者の乗車姿勢を説明する正面図である。 実施の形態１に係る運転者の乗車姿勢を説明する正面図である。 実施の形態１に係る運転者の乗車姿勢を説明する正面図である。 実施の形態１に係る車両姿勢を判別するための動作を説明するフローチャートである。 実施の形態１に係る運転者の乗車姿勢を説明する左側面図である。 実施の形態１に係る運転者の乗車姿勢を説明する左側面図である。 実施の形態１に係る運転者の乗車姿勢を説明する左側面図である。 実施の形態１に係る車両姿勢を判別するための動作を説明するフローチャートである。 実施の形態１に係る運転者姿勢検出部で検出した運転者姿勢に基づいて、車両の動力源の駆動出力を説明する機能ブロック図である。 実施の形態１に係る運転者姿勢検出部で検出した運転者姿勢に基づいて、車両の動力源の駆動出力を説明する機能ブロック図である。 実施の形態１に係る車両の先進安全運転機能の実施判定を行う際の運転者姿勢計測装置の構成を示す機能ブロック図である。 実施の形態２に係る運転者姿勢計測装置の機能ブロック図である。 実施の形態２に係る運転者の乗車姿勢を説明する左側面図である。 実施の形態２に係る運転者の乗車姿勢を説明する左側面図である。 実施の形態２に係る運転者の乗車姿勢を説明する左側面図である。 実施の形態２に係る運転者の乗車姿勢を説明する正面図である。 実施の形態２に係る運転者の乗車姿勢を説明する正面図である。 実施の形態２に係る運転者の乗車姿勢を説明する正面図である。 実施の形態２に係る運転者の乗車姿勢を説明する正面図である。 実施の形態２に係る運転者の乗車姿勢を説明する正面図である。 実施の形態２に係る車両姿勢を判別するための動作を説明するフローチャートである。 実施の形態３に係る運転者姿勢計測装置の機能ブロック図である。 実施の形態４に係る運転者姿勢計測装置の機能ブロック図である。 実施の形態４に係る運転者異常判定制御の処理を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して好ましい実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、同一内容および相当部については同一符号を配し、その詳しい説明は省略する。以降の実施形態も同様に、同一符号を付した構成について重複した説明は省略する。

実施の形態１．
<運転者姿勢計測装置１００の概略構成>
図１は、本実施の形態に係る運転者姿勢計測装置１００を適用した自動二輪車（以下車両と称す）３の左側面図である。車両３は、動力源としてのエンジン４で発生した動力をドライブチェーン５を介して後輪６に伝達して走行する鞍乗型車両である。

ステアリングハンドル７近傍には速度および距離等の情報を表示するメータ装置８が配設されている。車両３には、車両のロール角、ピッチ角、ヨー角等を検出できるジャイロセンサ９、および車両３の傾きを検出する傾斜角センサ１３が設けられている。

図２は、運転者Ｘが乗車した状態の車両３の正面図である。運転者姿勢計測装置１００は、車両３を基準とした車両座標系を有する。この車両座標系の左右方向は、水平な路面１０に対して垂直な車両垂直線Ａの左右方向と一致する。車両３の旋回走行で車両３がバンクした際には、この車両垂直線Ａも同様に左右に傾斜する。この車両座標系によって測位される運転者姿勢を、後述する無線通信機１と無線通信機２の間の電波到来角度および電波強度を、車両３の傾きと組み合わせることで運転者姿勢の判定を行う。

無線通信機２は、本実施の形態では車両３のメータ装置８の内部に配設されているが、メータ周辺のインパネ周りあるいはシート下に配されていてもよい。無線通信機１は、運転者の頭部に直接または間接に取り付けられる。例えば、運転者Ｘが装着するヘルメットに設けられる。具体的には、ヘルメットの、運転者Ｘの頭頂部と額を通る頭部上下方向の面上に、無線通信機１が配設される。無線通信機１および無線通信機２とは別に、実施の形態２以降で説明するアンテナが含まれる。

メータ装置８の下方には、運転者姿勢計測装置１００の制御装置１１が配設されている。制御装置１１は、エンジン４等の制御を行うＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１２と一体に設けてもよい。

<運転者姿勢計測装置１００の制御装置１１の構成と動作>
図３は、運転者姿勢計測装置１００の機能ブロック図である。制御装置１１には、無線通信機１の出力、無線通信機２の出力、および傾斜角センサ１３の出力が入力される。無線通信機１の出力および無線通信機２の出力は、制御装置１１内の電波到来角度検出部１４にて電波到来角度が検出され、電波強度検出部１５にて電波強度が検出される。また、傾斜角センサ１３の出力は、制御装置１１内の車両傾斜検出部１６により、車両傾斜が検出される。なお、車両傾斜は、ジャイロセンサ９を使用して算出してもよい。電波到来角度、電波強度、および車両傾斜は、制御装置１１内の運転者姿勢検出部１７に入力され、運転者姿勢が算出される。運転者姿勢検出部１７で検出した運転者の姿勢に基づいて、後述するように車両３の動力源の駆動出力を制御する。

制御装置１１およびＥＣＵ１２のハードウエアの一例を図４に示す。プロセッサ５０と記憶装置６０から構成され、図示していないが、記憶装置はランダムアクセスメモリ等の揮発性記憶装置と、フラッシュメモリ等の不揮発性の補助記憶装置とを具備する。また、フラッシュメモリの代わりにハードディスクの補助記憶装置を具備してもよい。プロセッサ５０は、記憶装置６０から入力されたプログラムを実行することにより、後述するフローチャートの動作を行う。この場合、補助記憶装置から揮発性記憶装置を介してプロセッサ５０にプログラムが入力される。また、プロセッサ５０は、演算結果等のデータを記憶装置６０の揮発性記憶装置に出力してもよいし、揮発性記憶装置を介して補助記憶装置にデータを保存してもよい。なお、実施の形態２～４で説明する制御装置１１ａ～１１ｃ、１２ｃも、同様の構成である。

<運転者乗車姿勢検出の詳細説明>
このような運転者姿勢計測装置１００の構成により、車両側の無線通信機２は、運転者Ｘに取り付けられた無線通信機１の頭位置Ｙを検出するように構成されている。すなわち、運転者Ｘ側の無線通信機１から車両側の無線通信機２に発した信号の電波到来角度、および電波強度によって、運転者Ｘの頭部の左右方向の位置に加えて前後方向の距離を検出する。図５に示すように、通常の乗車姿勢において、頭位置Ｙは、車両３の中心を通る車両中心線Ｂ上に位置する。

検出される頭位置Ｙから、図６に示すように、運転者Ｘの頭部の左右方向の電波到来角度θｘ、および頭部の前後方向の電波強度Ｄｘを検出する。電波到来角度θｘは、無線通信機２を通る車両垂直線Ａを基準として、頭位置Ｙがどのくらい傾斜しているかを示す。電波強度Ｄｘは、無線通信機２を基準として、頭位置Ｙがどのくらい離れているかを示す。

次に、運転者姿勢計測装置１００を使用した乗車姿勢の計測方法を説明する。まず、リーンウィズ、リーンイン、リーンアウト姿勢、およびハングオフの姿勢の種類の区別について説明する。
図７は、運転者Ｘがリーンウィズ姿勢の車両３の正面図である。また、図８はリーンイン姿勢、図９はリーンアウト姿勢、図１０はハングオフ姿勢の車両３の正面図である。いずれも車両傾斜（車両の対地ロール角度）θｖは同じ大きさとする。

リーンウィズ、リーンイン、リーンアウト姿勢の種類の検出は、車両座標系の車両垂直線Ａに対する頭位置Ｙによって判定することができる。図７のように、車両垂直線Ａから車幅方向左右に離れる電波到来角度が閾値θｃ（例えば、３０度）までであればリーンウィズとし、図８のように、旋回方向側に閾値θｃを超えて離れていればリーンイン、図９のように、旋回方向と逆側（外側）に閾値θｃを超えて離れていればリーンアウトと判定する。

ハングオフ姿勢の検出は、車両座標系の車両垂直線Ａに対する頭位置Ｙ、および水平な路面１０に対して垂直な路面垂直線Ｃに対する車両傾斜によって判定することができる。本実施形態では、図１０のように、車両垂直線Ａから車幅方向左右に離れる電波到来角度が閾値θａ（例えば、１０度）まで、かつ路面垂直線Ｃから車幅方向左右に離れる車両傾斜が閾値θｂ（例えば、４０度）を超えていればハングオフと判定する。

図１１は、制御装置１１において、車両姿勢を判別するための動作を説明するフローチャートである。本制御は運転者姿勢検出部１７にて実施する。
ステップＳ１では、頭位置Ｙに基づいて、電波到来角度θｘが検出される。
電波到来角度θｘは、受信信号の周波数、振幅、および位相を用いて演算される。具体的には、レーダなどで用いられている技術を適用し、例えば、モノパルス測角、ＭＵＳＩＣ法、最尤推定法などを用いてもよい。無線通信機１、および無線通信機２には、通信機能に加えて測距機能および測角機能を有する機器を用いることができ、具体的にはＢｌuｅｔｏｏｔｈ通信機またはＵＷＢ通信機を用いてもよい。

ステップＳ２では、傾斜角センサ１３に基づいて、車両傾斜（車両の対地ロール角度）θｖが検出される。なお、車両傾斜（車両の対地ロール角度）θｖは、ジャイロセンサ９を使用して算出してもよい。ステップＳ３では、電波到来角度θｘが閾値θａの絶対値より小さいか否かが判定される。ステップＳ３で肯定判定されると、ステップＳ４に進む。

ステップＳ４では、車両傾斜（車両の対地ロール角度）θｖが閾値θｂの絶対値より小さいか否かが判定される。ステップＳ４で肯定判定されると、ステップＳ５に進んで、通常乗車判定が行われる。一方、ステップＳ４で否定判定されると、ステップＳ６に進んで、ハングオフ判定が行われる。

ステップＳ３で否定判定されると、ステップＳ７に進んで、電波到来角度θｘが閾値θｃの絶対値より大きいか否かが判定される。ステップＳ７で肯定判定されると、ステップＳ８に進む。

ステップＳ８では、電波到来角度θｘ＜０かつ車両傾斜θｖ≧０、または、電波到来角度θｘ＞０かつ車両傾斜θｖ＜０のいずれかが成立するか否かが判定される。ステップＳ８で肯定判定されると、ステップＳ９に進んで、リーンアウト判定が行われる。一方、ステップＳ８で否定判定されると、ステップＳ１０に進んで、リーンイン判定が行われる。
ステップＳ７で否定判定されると、ステップＳ１１に進んで、リーンウィズ判定が行われる。

次に、前傾姿勢、後傾姿勢、またはスタンディング姿勢の種類の検出について説明する。
図１２は、運転者Ｘが前傾姿勢をとった状態の車両３の左側面図である。この前傾姿勢では、通常乗車状態に対して、頭位置Ｙが車両前方に移動する。

図１３は、後傾の状態を示す車両３の左側面図である。この後傾姿勢では、通常乗車状態に対して、頭位置Ｙが車両後方に移動する。

図１４は、スタンディングの状態を示す車両３の左側面図である。このスタンディング姿勢では、通常乗車状態に対して、頭位置Ｙが車両上方に移動する。

このように、前傾、後傾、スタンディング姿勢の検出は、無線通信機２に対する頭位置Ｙによって判定することができる。すなわち本実施の形態では、図１２に示すように、無線通信機２からの電波強度が閾値Ｄｄ（例えば、２０ｄｂｍ）までであれば前傾とし、図１３に示すように、閾値Ｄｄを超えている、かつ閾値Ｄｅ（例えば、３０ｄｂｍ）までであれば通常乗車とし、閾値Ｄｅを超えている、かつ閾値Ｄｆ（例えば、５０ｄｂｍ）までであれば後傾とし、図１４に示すように、閾値Ｄｆを超えていればスタンディングと判定する。あらかじめ入力した運転者Ｘの身長からスタンディング姿勢における電波強度の閾値Ｄｆを設定することで、運転者Ｘがスタンディング姿勢にあると判定してもよい。

図１５は、前傾、後傾、およびスタンディング姿勢計測制御の手順を示すフローチャートである。本制御は運転者姿勢検出部１７にて実施する。ステップＳ１２では、頭位置Ｙに基づいて、電波強度Ｄｘ検出される。ステップＳ１３では、電波強度Ｄｘが閾値Ｄｄより小さいか否かが判定される。ステップＳ１３で肯定判定されると、ステップＳ１４に進み、前傾判定が行われる。

ステップＳ１３で否定判定されると、ステップＳ１５に進んで、電波強度Ｄｘが閾値Ｄｅより小さいか否かが判定される。ステップＳ１５で肯定判定されると、ステップＳ１６に進んで通常乗車判定が行われる。

ステップＳ１５で否定判定されると、ステップＳ１７に進んで、電波強度Ｄｘが閾値Ｄｆより小さいか否かが判定される。ステップＳ１７で肯定判定されると、ステップＳ１８に進み、後傾判定が行われる。

ステップＳ１７で否定判定されると、ステップＳ１９に進んで、スタンディング判定が行われる。

<運転者姿勢計測装置１００を使った車両の動力源の制御>
上述した、運転者姿勢検出部１７で検出した運転者Ｘの姿勢に基づいて、車両の動力源の駆動出力を以下で説明する。実施の形態２～４についても同様に動力源の制御が可能である。まず、動力源がエンジン４である場合について説明する。

図１６は、図３で説明した、制御装置１１内の運転者姿勢検出部１７の出力が、ＥＣＵ１２で出力指令に変換されてエンジン４に伝達される構成を示した機能ブロック図である。ＥＣＵ１２には、駆動出力制御部１８、燃料噴射制御部１９、点火時期制御部２０、電子制御スロットル制御部２１を有し、エンジン４に対する出力指令を制御する。

駆動出力制御部１８は、運転者姿勢検出部１７からの運転者姿勢に基づいて、駆動出力制御指令を、燃料噴射制御部１９、点火時期制御部２０、電子制御スロットル制御部２１に出力する。

燃料噴射制御部１９は、駆動出力制御部１８からの駆動出力制御指令が入力された場合に、燃料噴射装置（図示せず）の燃料噴射量、燃料噴射時期を変化させる。点火時期制御部２０は、駆動出力制御指令が入力された場合に、点火時期を変化させる。電子制御スロットル制御部２１は、駆動出力制御指令が入力された場合に、電子制御スロットル（図示せず）の空気量調整弁を制御し、吸入空気量を変化させる。

このように、駆動出力制御部１８から駆動出力制御指令が出力された場合に、燃料噴射制御部１９、点火時期制御部２０および電子制御スロットル制御部２１の何れか１つ、または２つ以上を組み合わせることで、エンジン４の出力を変化させ、内燃機関が発生するトルクを制御し、車両３を制御する。

次に、動力源がモータ２２である場合について説明する。図１７は、図３で説明した、制御装置１１内の運転者姿勢検出部１７の出力が、ＥＣＵ１２でモータ２２への出力指令に変換されてモータ２２に伝達される構成を示した機能構成図である。ＥＣＵ１２には、駆動出力制御部１８、インバータ制御部２３を有する。

駆動出力制御部１８は、運転者姿勢検出部１７からの運転者姿勢に基づいて、駆動出力制御指令を、インバータ制御部２３に出力する。インバータ制御部２３は、駆動出力制御指令が入力された場合に、インバータ（図示せず）の出力を制御し、モータ２２の出力トルクを変化させ車両を制御する。

また、運転者姿勢検出部１７で検出した運転者Ｘの姿勢に基づいて、先進安全運転機能の実施可否を判定する。図１８は、車両の先進安全運転機能の実施判定を行う際の運転者姿勢計測装置の構成を示す機能構成図である。制御装置１１には、先進安全運転機能制御部２４が含まれる。運転者姿勢検出部１７からの運転者姿勢が入力される。

先進安全運転機能制御部２４では、例えば、先進安全運転機能実施時において、運転者Ｘが通常走行から旋回走行を行った場合、つまり、運転者姿勢検出部１７で検出した運転者Ｘの姿勢が通常乗車姿勢から後述するリーンイン姿勢に変化した場合、先進安全運転機能をキャンセルする。そして、運転者Ｘが旋回走行から通常走行に戻った場合、つまり、運転者姿勢検出部１７で検出した運転者Ｘの姿勢がリーンイン姿勢から通常乗車姿勢に変化した場合、再び先進安全運転機能を実施するといった車両の先進安全運転機能の実施判定を行う。

以上説明した実施の形態１の運転者姿勢計測装置は、運転者の身体に付けられた１つの無線通信機および、車両側に配設された１つの無線通信機により、通信機間の電波到来角度および電波強度を検出すること、および車両の傾きを車両に配設された傾斜角センサによって計測する簡単な構成で運転者の様々な乗車姿勢を判定し、判定された乗車姿勢に基づいて、動力源の駆動制御および先進安全運転機能の実施判定を瞬時に行うことができる。

実施の形態２
実施の形態１では、運転者姿勢の検出を、電波到来角度検出部１４、電波強度検出部１５、および車両傾斜検出部１６の、それぞれの検出結果により行っていたが、本実施の形態では、電波到来角度検出部１４、車両傾斜検出部１６の２つの検出結果により行う。

図１９に運転者姿勢計測装置１００ａの機能ブロック図を示す。運転者姿勢計測装置１００ａは、運転者側無線装置１ａ、車両側無線装置２ａ、制御装置１１ａで構成され、制御装置１１ａには、車両傾斜検出部１６、運転者姿勢検出部１７ａ、および基準角度記憶部２７が含まれる。

運転者側無線装置１ａは、アンテナ２５と無線通信機１を有する。アンテナ２５と無線通信機１は、運転者Ｘが装着するヘルメットに、例えば運転者Ｘの頭頂部と額を通る頭部上下方向の面上の位置に設けられる。

車両側無線装置２ａは、アレイアンテナ２６と無線通信機２とで構成する。アレイアンテナ２６と無線通信機２は、メータ装置８の内部に設けられる。基本的に、運転時にて、アレイアンテナ２６は、アレイアンテナ２６からアンテナ２５まで、電波が伝搬する空間において障害物なく見通せる位置であれば、それ以外の場所に設置してもよい。車両側無線装置２ａは、電波到来角度検出部１４を有する。

無線通信機１は、無線通信機２の呼び出し信号を受信すると、電波到来角度計測用の信号を生成しアンテナ２５へ出力する。アンテナ２５は送信信号を電波として放射する。
アレイアンテナ２６は、アンテナ２５からの送信信号を受信すると無線通信機２へ出力する。車両側無線装置２ａは、電波到来角度検出部１４にて受信信号から電波到来角度を算出する。電波到来角度は、無線通信機２の取り付け角度を基準に、車両進行方向の電波到来角度θｆｒと、車両左右方向の電波到来角度θｒｌをそれぞれ算出し、制御装置１１ａ内の運転者姿勢検出部１７ａへ出力する。

なお、図１９においては、電波到来角度検出部を車両側無線装置２ａ内に配置したが、実施の形態１同様、制御装置１１ａ内に配置してもよい。

電波到来角度θｆｒ、θｒｌは、受信信号の周波数、振幅、および位相を用いて演算される。具体的には、レーダなどで用いられている技術を適用し、例えば、モノパルス測角、ＭＵＳＩＣ法、最尤推定法などを用いてもよい。無線通信機１、および無線通信機２には、通信機能に加えて測距機能および測角機能を有する機器を用いることができ、具体的にはＢｌuｅｔｏｏｔｈ通信機またはＵＷＢ通信機を用いてもよい。

運転者姿勢計測装置１００ａ内の運転者姿勢検出部１７ａは、後述するように、車両進行方向の電波到来角度θｆｒの基準角度θｆｒ０（図２０参照）に対する偏位角度Δθｆｒ（図２１、図２２参照）、および車両左右方向の電波到来角度θｒｌの基準角度θｒｌ０（図２３参照）に対する偏位角度Δθｒｌ（図２４～図２７参照）を算出する。

基準角度θｆｒ０およびθｒｌ０は、通常乗車時の姿勢のときの対車両の頭部の基準位置に相当する。基準角度θｆｒ０およびθｒｌ０は、基準角度記憶部２７に記憶されている。

図２０～２２は、通常乗車姿勢と前傾姿勢と後傾姿勢それぞれにおける、電波到来角度θｆｒと基準角度θｆｒ０に対する偏位角度Δθｆｒの説明図である。図２３～２７は、電波到来角度θｒｌと基準角度θｒｌ０に対する偏位角度Δθｒｌの説明図である。図中、破線矢印は通常乗車時の電波到来方向を示す。

算出した偏位角度Δθｆｒ、偏位角度Δθｒｌおよび車両傾斜検出部１６で検出した車両傾斜（車両の対地ロール角度）θｖを閾値判定して、前傾判定、後傾判定、通常乗車判定、ハングオフ判定、リーンウィズ判定、リーンイン判定、リーンアウト判定を行い、判定結果を出力する。

図２８は運転者姿勢計測制御の手順を示すフローチャートである。以下フローチャートに従い、図２０～２７を参照して説明する。本制御は運転者姿勢検出部１７ａにて実施する。ステップＳ２０では、傾斜角センサ１３の出力に基づき、車両傾斜検出部１６で検出した車両傾斜（車両の対地ロール角度）θｖ、および偏位角度Δθｆｒ、偏位角度Δθｒｌを算出する。

ステップＳ２１では、実施の形態１同様、車両傾斜（車両の対地ロール角度）θｖの絶対値を閾値θｂで判定し、車両が正立しているか否かを判定する。ステップＳ２１で肯定判定されると、ステップＳ２２に進む。ステップＳ２２では、偏位角度Δθｆｒが、閾値θｆｒ_ｔｈ１より大きいか否かが判定される（図２１参照）。ステップＳ２２で肯定判定されると、ステップＳ２３に進んで、前傾判定が行われる。

ステップＳ２２で否定判定されると、ステップＳ２４に進んで、偏位角度Δθｆｒが閾値θｆｒ_ｔｈ２よりも小さいか否かが判定される（図２２参照）。ステップＳ２４で肯定判定されると、ステップＳ２５に進んで、後傾判定が行われる。ステップＳ２４で否定判定されると、ステップＳ２６に進んで、通常乗車判定が行われる（図２０参照）。

ステップＳ２１で否定判定されると、ステップＳ２７に進んで、偏位角度Δθｒｌの絶対値が閾値θｒｌ＿ｔｈ１よりも小さいか否かが判定される（図２４参照）。ステップＳ２７で肯定判定されると、ステップＳ２８に進んで、ハングオフ判定が行われる。

ステップＳ２７で否定判定されると、ステップＳ２９に進んで、偏位角度Δθｒｌの絶対値が閾値θｒｌ＿ｔｈ２よりも小さいか否かが判定される（図２５参照）。ステップＳ２９で肯定判定されると、ステップＳ３０に進んで、リーンウィズ判定が行われる。

ステップＳ２９で否定判定されると、ステップＳ３１に進んで、偏位角度Δθｒｌと車両傾斜（車両の対地ロール角度）θｖの正負の符号が同じか否かが判定される。ステップＳ３１で肯定判定されると（図２６参照）、ステップＳ３２に進んで、リーンイン判定が行われる。ステップＳ３１で否定判定されると（図２７参照）、ステップＳ３３に進んで、リーンアウト判定が行われる。

次に、基準角度記憶部２７が保持する基準角度θｆｒ０と基準角度θｒｌ０の設定方法について説明する。
運転者Ｘに通常乗車時の姿勢をとってもらい、その時に計測した電波到来角度を基準角度として設定する。別の方法として、運転者Ｘが車両を走行開始した直後に計測した電波到来角度を複数記録し、統計解析により基準角度を算出する。例えば、複数記録した電波到来角度の平均値または中央値を用いる。
さらに、車両の動力源を始動させる際に、運転者姿勢検出部１７で検出した運転者Ｘの姿勢が正立状態にも関わらず、車両傾斜検出部１６で計測した車両の傾きが正立ではない状態を検出した場合に、車両が正立状態となるように、車両正立時の基準位置を補正してもよい。

以上説明した実施の形態２は、次のような効果を奏する。
（１）従来技術よりも簡易な構成で運転者の姿勢を計測することができる。
（２）無線通信機間の電波到来角度の計測は、無線測距よりも簡易な装置構成で高精度に運転姿勢を計測することができる。
（３）運転者側に配設された１つの無線通信機と車両側に配設された１つの無線通信機との間の電波伝搬を利用する点で、無線通信機の設置数を減らすことができ、車両のデザイン性あるいはコスト面での利点を出すことができる。
（４）車両の走行開始を検出して、基準角度記憶部の基準角度を自動で設定することができ、運転者に負荷をかけることなく簡易な運用ができる。

実施の形態３
図２９に運転者姿勢計測装置１００ｂの機能ブロック図を示す。実施の形態１または２と同じ機能の構成要件の説明は省略する。
運転者姿勢計測装置１００ｂの運転者側無線装置１ｂは、アンテナ２５、無線通信機１、および頭部向き角度検出装置２８で構成する。運転者側無線装置１ｂは、運転者Ｘが装着するヘルメットに例えば運転者Ｘの頭頂部と額を通る頭部上下方向の面上の位置に設けられる。頭部向き角度検出装置はジャイロセンサを用いた頭部のロール角、ピッチ角、ヨー角等を検出する。特に運転者Ｘの顔の左右の向きヨー角度φｒｌを計測する。

車両側無線装置２ｂは、アレイアンテナ２６と無線通信機２とで構成する。アレイアンテナ２６と無線通信機２は、メータ装置８の内部に設けられる。基本的に、運転時にて、アレイアンテナ２６は、アレイアンテナ２６からアンテナ２５まで電波が伝搬する空間において障害物なく見通せる位置であれば、それ以外の場所に設置してもよい。車両側無線装置２ｂは、電波到来角度検出部１４を有する。

無線通信機１は、無線通信機２の呼び出し信号を受信すると、電波到来角度計測用の信号と頭部向き角度検出装置で計測した運転者Ｘの顔の左右の向きヨー角度φｒｌの信号を生成しアンテナ２５から出力する。アンテナ２５は送信信号を電波として放射する。

アレイアンテナ２６は送信信号を受信すると無線通信機２へ出力する。車両側無線装置２ｂは、電波到来角度検出部１４にて受信信号から電波到来角度を算出する。電波到来角度は、車両進行方向の電波到来角度θｆｒと、車両左右方向の電波到来角度θｒｌをそれぞれ算出し、制御装置１１ｂ内の運転者姿勢検出部１７ｂへ出力する。なお、図２４においては、電波到来角度検出部を車両側無線装置２ｂ内に配置したが、実施の形態１同様、制御装置内に配置してもよい。また、受信信号から運転者Ｘの顔の左右の向きヨー角度φｒｌを、運転者姿勢検出部１７ｂへ出力する。

運転者姿勢検出部１７ｂは、電波到来角度θｆｒ、θｒｌを、顔の左右の向きヨー角度φｒｌで補正して、補正電波到来角度θｆｒ’とθｒｌ'を算出する。例えば、φｒｌの絶対値が予め設定した閾値φｒｌ_ｔｈよりも大きければ、電波到来角度θｆｒおよびθｒｌから予め設定した補正角度でそれぞれ顔の左右の向きを相殺する方向に角度補正する。

補正電波到来角度θｆｒ'と補正電波到来角度θｒｌ'を使用し、基準角度記憶部２７に予め設定した基準角度である車両進行方向の電波到来角度θｆｒ０および車両左右方向の電波到来角度θｒｌ０に対する車両進行方向の電波到来角度の偏位角度Δθｆｒおよび車両左右方向の電波到来角度の偏位角度Δθｒｌを算出する。

次いで、算出した偏位角度Δθｆｒおよび偏位角度Δθｒｌを閾値判定して、車両に対する運転者Ｘの頭部の位置を算出する。そして、算出した頭部の位置および車両傾斜検出部１６で検出した車両傾斜角度と合わせて、予め設定したテーブルを参照して、上述と同様の通常乗車判定、ハングオフ判定、リーンアウト判定、リーンイン判定、およびリーンウィズ判定を行い、判定結果を出力する。

本実施の形態では、顔の左右の向き角度を補正するので、実施の形態２で挙げた効果に加え運転者姿勢計測の精度がさらに向上する。

実施の形態４
図３０に運転者姿勢計測装置１００ｃの機能ブロック図を示す。実施の形態１または２と同じ機能の構成要件の説明は省略する。運転者姿勢計測装置１００ｃは、運転者側無線装置１ａ、車両側無線装置２ａ、制御装置１１ｃ、ＥＣＵ１２ｃ、および報知装置３０で構成する。制御装置１１ｃまたはＥＣＵ１２ｃには、運転者姿勢検出部１７ｃ、運転者異常報知部２９、基準角度記憶部２７が含まれる。

報知装置３０に対する出力を制御するＥＣＵ１２ｃには、運転者異常報知部２９が含まれる。運転者姿勢検出部１７ｃには、図３に示した電波到来角度検出部１４からの出力、車両傾斜検出部１６からの出力が入力される。運転者異常報知部２９は、運転者姿勢検出部１７ｃからの運転者姿勢および偏位角度Δθｒｌおよび車両傾斜（車両の対地ロール角度）θｖに基づいて、運転者Ｘに異常が発生していないか判定する。運転者Ｘに異常が発生しているとき、運転者異常信号を報知装置３０に出力する。

運転者異常報知部２９は、メータ装置８に設けられた、報知装置３０としての表示画面に運転者異常判定の結果の情報を表示させる。運転者姿勢が所定の周期で、前傾、後傾、またはスタンディングを繰り返していることを検出し、予め設定した時間を超えて姿勢変動が継続すると、運転者Ｘが疲労を感じていると判断し運転者異常と判定する。

また、車両の対地ロール角度と車両左右方向の電波到来角度θｒｌにおいて、車体が正立しているにも関わらず、予め設定した所定の電波到来角度以上に運転者Ｘが左右に傾く時間が、予め設定した時間以上継続した場合に、運転者Ｘに体調不良が発生したと判定し運転者異常と判定する。

図３１は運転者異常判定制御の手順を示すフローチャートである。本制御は運転者異常報知部２９にて実施する。ステップＳ３４では、前傾、後傾またはスタンディングが繰り返し行われる姿勢変動時間Ｔｘを計測する。ステップＳ３５では、姿勢変動時間Ｔｘが閾値Ｔ１より大きいか否かを判定する。ステップＳ３５で肯定判定されると、ステップＳ３６に進み、運転者異常判定が行われる。

ステップＳ３５で否定判定されると、ステップＳ３７に進む。ステップＳ３７では、車両傾斜（車両の対地ロール角度）θｖの絶対値を閾値θｂで判定し、車両が正立しているか否かを判定する。ステップＳ３７で肯定判定されると、ステップＳ３８に進み、偏位角度Δθｒｌがθｒｌ_ｔｈ３より大きいか否かが判定される。

ステップＳ３８で肯定判定されると、ステップＳ３９に進む。ステップＳ３９では、ステップＳ３８で判定した姿勢の姿勢継続時間Ｔｙを計測する。ステップＳ４０では、姿勢継続時間Ｔｙが閾値Ｔ２より大きいか否かを判定する。ステップＳ４０で肯定判定されると、ステップＳ４１に進み、運転者異常判定が行われる。

本実施の形態では、従来よりも簡単な構成の運転者姿勢計測装置により、運転者姿勢の変動を検出することで、運転者の異常を判定し、報知することができる。

なお、自動二輪車の形態、無線通信機の構造または形態、無線通信機の配設箇所、各種の判定閾値、ヘルメットの形態等は、上記実施の形態１～４に限られず、種々の変更が可能である。本願に係る運転者姿勢計測装置は、自動二輪車に限られず、鞍乗型の三／四輪車等の各種車両に適用することが可能である。

本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。

１：無線通信機、１ａ、１ｂ：運転者側無線装置、２：無線通信機、２ａ、２ｂ：車両側無線装置、３：車両、４：エンジン、５：ドライブチェーン、６：後輪、７：ステアリングハンドル、８：メータ装置、９：ジャイロセンサ、１０：路面、１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ：制御装置、１２、１２ｃ：ＥＣＵ、１３：傾斜角センサ、１４：電波到来角度検出部、１５：電波強度検出部、１６：車両傾斜検出部、１７、１７ａ、１７ｂ、１７ｃ：運転者姿勢検出部、１８：駆動出力制御部、１９：燃料噴射制御部、２０：点火時期制御部、２１：電子制御スロットル制御部、２２：モータ、２３：インバータ制御部、２４：先進安全運転機能制御部、２５：アンテナ、２６：アレイアンテナ、２７：基準角度記憶部、２８：頭部向き角度検出装置、２９：運転者異常報知部、３０：報知装置、１００、１００ａ、１００ｂ、１００ｃ：運転者姿勢計測装置。

Claims (15)

1. 運転者の頭部に直接または間接に１つ取り付けられている第１の無線通信機、
   車両に１つ配設されている第２の無線通信機、
   前記第２の無線通信機に対し、前記第１の無線通信機からの電波到来角度を検出する電波到来角度検出部、
   前記電波到来角度から前記運転者の運転姿勢を判別する運転者姿勢検出部、
   を備えた運転者姿勢計測装置。
2. 前記車両の進行方向の第１の電波到来角度と前記車両の左右方向の第２の電波到来角度を前記電波到来角度検出部で検出し、前記第１の電波到来角度に基づいて前記運転者の前後への動きを、前記第２の電波到来角度に基づいて前記運転者の左右の動きを前記運転者姿勢検出部で検出することを特徴とする請求項１に記載の運転者姿勢計測装置。
3. 前記第２の無線通信機で受信した前記第１の無線通信機からの電波強度を検出する電波強度検出部を備え、前記電波到来角度検出部で前記運転者の左右への動きを検出し、前記電波強度検出部で前記運転者の前後への動きを検出することを特徴とする請求項１に記載の運転者姿勢計測装置。
4. 前記車両に配設され、前記車両の傾きを検出する車両傾斜検出部を備え、前記車両傾斜検出部の出力と、前記電波到来角度検出部の出力とにより、前記運転者の運転姿勢を前記運転者姿勢検出部で検出することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の運転者姿勢計測装置。
5. 前記運転者姿勢検出部は、あらかじめ設定した複数の基準値と、前記電波到来角度を比較することにより、前記運転者の姿勢の種類を検出することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の運転者姿勢計測装置。
6. 前記運転者に直接または間接に取り付けられたジャイロセンサ、前記ジャイロセンサで検出した前記運転者の頭部の向きを検出する頭部向き角度検出部、を備え、前記電波到来角度を前記頭部向き角度検出部の出力により補正することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の運転者姿勢計測装置。
7. 前記運転者が走行開始直後に計測した電波到来角度から基準となる電波到来角度を設定する基準角度設定部を備えることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の運転者姿勢計測装置。
8. 前記車両を始動させる際に、前記運転者姿勢検出部で検出した運転者の姿勢が正立状態にも関わらず、前記車両傾斜検出部で計測した車両の傾きが正立ではない状態を検出した場合に、車両が正立状態となるように、車両正立時の基準位置を補正することができる請求項４に記載の運転者姿勢計測装置。
9. 前記運転者姿勢検出部で検出した前記運転者の姿勢に基づいて、前記運転者の異常状態を検知する運転者異常報知部を備えたことを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の運転者姿勢計測装置。
10. 請求項１から９のいずれか一項に記載の運転者姿勢計測装置を備え、前記運転者姿勢計測装置の運転者姿勢検出部の出力に基づいて、車両の動力源の駆動出力を制御する駆動出力制御部を備えた車両制御装置。
11. 前記動力源は、内燃機関であることを特徴とする請求項１０に記載の車両制御装置。
12. 前記駆動出力制御部は、前記内燃機関の燃料噴射量、燃料噴射時期、燃料点火時期、および前記内燃機関への吸入空気量の少なくとも１つを調整することを特徴とする請求項１１に記載の車両制御装置。
13. 前記動力源は、モータであることを特徴とする請求項１０に記載の車両制御装置。
14. 前記駆動出力制御部は、前記モータに対する出力トルクを制御することを特徴とする請求項１３に記載の車両制御装置。
15. 前記運転者姿勢検出部で検出した運転者の姿勢に基づいて、先進安全運転機能の実施可否情報を制御する先進安全運転機能制御部を備えた請求項１０から１４のいずれか一項に記載の車両制御装置。

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