JP7062908B2

JP7062908B2 - 警報装置

Info

Publication number: JP7062908B2
Application number: JP2017195475A
Authority: JP
Inventors: 由歌草刈
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2017-10-05
Filing date: 2017-10-05
Publication date: 2022-05-09
Anticipated expiration: 2037-10-05
Also published as: JP2019070877A

Description

本発明は警報装置に関し、特に車両に搭載して用いられる車両用の警報装置に関する。

車両の運転中に運転者を監視し、急病等により運転者が運転不能状態に陥ったことを検出するための技術が種々提案されている。例えば、特許文献１には、頭部検出手段により検出された運転者の頭部が、画像の所定の範囲から外れている場合に、運転者が運転不能状態であることを検出することが開示されている。

特開２０１６－０２７４５２号公報

急病等により運転不能状態に陥る場合、運転者の姿勢の変化は症状によっていろいろと異なると考えられる。例えば心筋梗塞によって運転者がうずくまる場合と、癲癇等の発作によって硬直する場合とでは、運転者の姿勢の変化は大きく異なる。このため、単に運転者の頭部を監視するだけでは、運転者の状態を必ずしもいつも精度よく検出できるわけではないと考えられる。

本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、車両を運転中の運転者の運転状態の推定精度を向上させる技術を提供することを目的とする。

本発明のある態様は、車両に搭載される警報装置である。この警報装置は、前記車両と前記車両の運転者とのいずれかに関する複数の特徴量を取得する特徴量取得部と、前記複数の特徴量を座標軸とする多次元の特徴空間に、前記特徴量取得部が取得した特徴量をマッピングするマッピング部と、前記複数の特徴量のそれぞれに設定された区間によって規定される前記多次元の特徴区間中の領域に前記マッピング部がマッピングした点が含まれていない場合、警報を通知する警報通知部と、を備える。

前記警報装置は、前記車両の走行環境を取得する走行環境取得部と、前記走行環境に基づいて、前記複数の特徴量のそれぞれに設定された区間を変更する変更部と、をさらに備えてもよい。

前記走行環境取得部は、少なくとも前記車両が走行中の道路の形状を前記走行環境として取得してもよく、前記変更部は、前記道路の曲率半径が小さいほど、前記領域を狭くしてもよい。

前記警報通知部は、前記特徴量取得部が取得した特徴量のうち、前記複数の特徴量のそれぞれに設定された区間を外れる特徴量が、当該特徴量に設定された所定の時間以上継続して区間を外れるまでは、前記警報の通知を待機してもよい。

前記警報通知部は、前記特徴量取得部が取得した特徴量のうち、前記複数の特徴量のそれぞれに設定された区間を外れる特徴量における当該区間からの乖離度が大きいほど、前記警報を通知するまでの待機時間を短くしてもよい。

本発明によれば、車両を運転中の運転者の運転状態の推定精度を向上させることができる。

実施の形態に係る警報装置の概要を説明するための模式図である。複数の特徴量を座標軸とする多次元の特徴空間を模式的に示す図である。実施の形態に係る警報装置の機能構成を模式的に示す図である。複数の特徴量のそれぞれに設定された区間によって規定される多次元の特徴区間中の正常領域の概観を模式的に示す図である。関係性を持つ特徴量によって規定される多次元の特徴区間中の正常領域の概観を模式的に示す図である。実施の形態に係る警報通知部が参照する待機情報データベースのデータ構造を模式的に示す図である。実施の形態に係る警報装置が実行する警報制御処理の流れを説明するためのフローチャートである。

＜実施の形態の概要＞
図１及び図２を参照して、実施の形態に係る警報装置１の概要を述べる。
図１は、実施の形態に係る警報装置１の概要を説明するための模式図である。図１に示す例では、警報装置１は運転者Ｄが運転する車両Ｖに搭載されている。車両Ｖは、警報装置１の一部として外部センサ２と車両センサ３とも備えている。

外部センサ２は、車両Ｖの外部の状況を取得する。図示はしないが、外部センサ２は、可視光カメラ、ミリ波レーダ、赤外カメラ、雨滴センサ等の種々のセンサと、各種演算を実行する計算部とによって構成されている。

一方、車両センサ３は、車両Ｖに関する情報を取得する。図示はしないが、車両センサ３は、可視光カメラ、操舵角センサ、トルクセンサ、ペダル開度センサ、及び速度センサ等の種々のセンサと、各種演算を実行する計算部とによって構成されている。車両センサ３を構成する可視光カメラが運転者Ｄを撮像することで得られた映像を既知の画像処理技術を用いて解析することにより、車両センサ３は、運転者Ｄの運転姿勢を検出することもできる。

車両Ｖの運転者Ｄの健康状態が正常であり、運転者Ｄが車両Ｖを適切に運転している場合、外部センサ２及び車両センサ３が取得する状態は、一定の範囲に収まる。例えば、車両Ｖの運転者Ｄの健康状態が正常である場合、外部センサ２が撮像した車道における車両Ｖの走行ラインは、道路幅に対して一定の範囲に収まると考えられる。また、車両センサ３が撮像した運転者Ｄの頭部は、画角内の一定の範囲に収まる。

反対に、急病等により運転者Ｄが運転不能状態に陥った場合には、例えば、運転者Ｄが硬直することによってアクセルペダルやブレーキペダルが最大限まで踏み込まれた状態が継続したり、ステアリングホイールの操舵角が通常の運転では想定されないほど大きく変動したりする。

このように、車両Ｖの運転者Ｄの健康状態が急変すると運転者Ｄの姿勢に変化が起こることのみならず、運転者Ｄが運転不能状態となることに起因して車両Ｖの走行状態にも変化が起こる。そこで、実施の形態に係る警報装置１は、車両Ｖと車両Ｖの運転者Ｄとのいずれかに関する複数の特徴量を取得し、複数の特徴量を座標軸とする多次元の特徴空間にマッピングする。なお、以下本明細書において、運転者Ｄの健康状態とその結果生じる車両Ｖの走行状態とを含めて、「運転者Ｄの運転状態」と記載する。

図２は、複数の特徴量を座標軸とする多次元の特徴空間を模式的に示す図である。図２は、車速［ｋｍ／ｈ］、道路の曲率半径［ｍ］、ステアリングホイールの操舵角［度］、先行車両との車間距離［ｍ］、及び車両Ｖの顔位置の変動周波数［Ｈｚ］を含む特徴量をそれぞれ座標軸とする多次元空間中に、点Ｐがマッピングされている様子を示している。図２に示すように、点Ｐは、車速を示す座標軸の値が７０、道路の曲率変形を示す座標軸の値が２００、ステアリングホイールの操舵角を示す座標軸の値が＋５、先行車両との車間距離を示す座標軸の値が５０、車両Ｖの顔位置の変動周波数を示す座標軸の値が２で表される。図２に図示はしていないが、特徴量の種類は多くてもよい。

特徴量の具体例としては、上記の他、操舵角の変動周波数、操舵角の一定時間内の変化量、操舵角とヨーレイトとの関係、操舵角と車速との関係、車両Ｖが走行中の道路の曲率半径と車速との関係、ステアリングホイールに係るトルク、トルクの変動周波数、トルクの一定時間内の変化量、道路の幅方向（横方向）に関する車両Ｖの位置（横位置）、横位置と車両Ｖの横方向速度との関係、横位置とヨーレイトとの関係、横位置とステアリング角の関係、横位置の変動量と変動中心との関係、横位置の変動周波数、一定時間内に車両Ｖが白線の外側を走行した面積、先行車両との車間距離の変動量、先行車両との車間距離の変動周波数、運転者Ｄの顔位置、運転者Ｄの顔位置の変動周波数等が挙げられる。

このように、特徴空間の任意の一点は、車両Ｖ及びその運転者Ｄの状態を一意に特定する。上述したように、車両Ｖの状態は運転者Ｄの状態に依存するため、特徴空間の任意の一点は運転者Ｄの運転状態を一意に特定するともいえる。そこで、警報装置１は、特徴空間中に運転者Ｄの健康状態が正常であれば合理的に含まれると考えられる「正常領域」を設定する。

警報装置１は、取得した複数の特徴量をマッピングすることで得られる点が正常領域に含まれない場合、運転者Ｄに警報を通知する。この意味で、特徴空間中に設定される「正常領域」は、運転者Ｄの運転状態の適否を推定するため領域ということもできる。取得した複数の特徴量をマッピングすることで得られる点が正常領域に含まれる場合、警報装置１は、運転者Ｄの運転状態が適切と推定する。

このように、実施の形態に係る警報装置１は、車両Ｖと車両Ｖの運転者Ｄとのいずれかに関する複数の特徴量に基づいて、運転者Ｄの運転状態の適否を推定する。これにより、警報装置１は、車両Ｖを運転中の運転者Ｄの運転状態の推定精度を向上させることができる。

＜警報装置１の機能構成＞
図３は、実施の形態に係る警報装置１の機能構成を模式的に示す図である。実施の形態に係る警報装置１は、外部センサ２、車両センサ３、記憶部４、及び制御部５を備える。

記憶部４は、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）等の不揮発性記憶装置、及びＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）等の一時記憶部を含む。不揮発性記憶装置は、実施の形態に係る警報装置１を実現するための各種プログラム及びデータベースの格納部として機能する。一時記憶部は、制御部５の作業メモリとして機能する。

制御部５は、車両ＶのＥＣＵ（Electronic Control Unit）等のプロセッサである。制御部５は、記憶部４に格納されているプログラムを実行することにより特徴量取得部５０、マッピング部５１、警報通知部５２、走行環境取得部５３、及び変更部５４として機能する。

特徴量取得部５０は、車両Ｖと車両Ｖの運転者Ｄとのいずれかに関する複数の特徴量を取得する。具体的には、特徴量取得部５０は、外部センサ２から車両Ｖに関する車外の情報を取得するとともに、車両センサ３から車両Ｖ自体の情報及び運転者Ｄに関する情報を取得する。

マッピング部５１は、複数の特徴量を座標軸とする多次元の特徴空間に、特徴量取得部５０が取得した特徴量をマッピングする。警報通知部５２は、複数の特徴量のそれぞれに設定された区間によって規定される多次元の特徴区間中の正常領域に、マッピング部５１がマッピングした点Ｐが含まれているか否かを判定する。警報通知部５２は、複数の特徴量のそれぞれに設定された区間によって規定される多次元の特徴区間中の領域にマッピング部５１がマッピングした点Ｐが含まれてない場合、警報を通知する。

警報通知部５２は、例えば図示しないスピーカから警報音を出力することで音声によって運転者Ｄに警報を通知したり、ダッシュボード内に設置された図示しない表示部に警報メッセージを表示して画像によって運転者Ｄに警報を通知したりする。あるいは、警報通知部５２は、運転者Ｄが触れているステアリングホイールに内蔵されたバイブレータ（不図示）を振動させることにより、触覚によって運転者Ｄに警報を通知してもよい。警報通知部５２はさらに、図示しない通信機器を介して、例えば車両Ｖを管理する管理センターに設置された外部機器に対してメッセージを送信することによって通知してもよい。

図４は、複数の特徴量のそれぞれに設定された区間によって規定される多次元の特徴区間中の正常領域の概観を模式的に示す図である。特徴量取得部５０が取得する特徴量は、車速、道路の曲率半径、ステアリングホイールの操舵角、先行車両との車間距離、及び車両Ｖの顔位置の変動周波数等多岐にわたるが、図示の都合上、図４には「特徴量１」と「特徴量２」との二つの座標軸で張られる二次元の特徴空間に関する正常領域を示している。

図４において、符号Ａ１で示す矢印Ａ１及び符号Ａ２で示す矢印Ａ２は、それぞれ特徴量１及び特徴量２に設定された区間である。また、斜線を付した矩形領域は、矢印Ａ１と矢印Ａ２とで規定される「正常領域」である。さらに、符号Ｐで示す黒丸は、マッピング部５１がマッピングした点Ｐである。図４に示す例では、点Ｐは正常領域に含まれている。したがって、警報通知部５２は、特徴量１及び特徴量２に関して運転者Ｄの運転状態は正常であると判定する。

警報通知部５２は、車両Ｖと車両Ｖの運転者Ｄとのいずれかに関する複数の特徴量に基づいて設定された、運転者Ｄの運転状態の適否を推定するための「正常領域」にマッピング部５１がマッピングした点が含まれるか否かの判定結果に基づいて、警報通知の有無を決定する。複数の特徴量に基づく多面的な判定を行うことにより、警報装置１は、車両Ｖを運転中の運転者Ｄの運転状態の推定精度を向上させることができる。

ここで、多次元の特徴空間に設定される正常領域は必ずしも固定的なものでなく、車両Ｖの走行環境によって変動する。例えば、車両Ｖが晴天において走行する場合と、雨天において走行する場合とでは、車両Ｖが安全に走行するために先行車両との間の車間距離や車速の上限値は異なる。また、例えば車両Ｖが強い横風を受ける場合には、車両Ｖが車道のセンターラインを保持し続けて走行するのが難しい場合もある。

そこで、走行環境取得部５３は、車両Ｖの走行環境を取得する。具体的には、走行環境取得部５３は、外部センサ２から取得した車両Ｖの外部の状況を解析することにより、車両Ｖの走行環境を取得する。変更部５４は、走行環境取得部５３が取得した車両Ｖの走行環境に基づいて、複数の特徴量のそれぞれに設定された区間を変更する。

走行環境取得部５３は、少なくとも車両Ｖが走行中の道路の形状を走行環境として取得することができる。ここで「道路の形状」とは、車両Ｖが走行中の道路の車幅と曲率半径とを少なくとも含んでいる。変更部５４は、車両Ｖが走行中の道路の曲率半径が小さいほど、正常領域を狭くする。具体的には、変更部５４は、曲率半径に関する座標軸に設定された区間を狭めることにより、正常領域を狭くする。このように、警報装置１は、車両Ｖの走行環境に応じて、運転者Ｄの運転状態の適否を推定するための正常領域を適応的に変更することができる。

なお、変更部５４は、ある特徴量に関する座標軸に設定される区間の大きさは、別の特徴量の大きさに依存して変動してもよい。図５は、関係性を持つ特徴量によって規定される多次元の特徴区間中の正常領域の概観を模式的に示す図である。図示の都合上、図５には「特徴量３」と「特徴量４」との二つの座標軸で張られる二次元の特徴空間に射影した正常領域を示している。図５においても、図４と同様に、正常領域は斜線で示されている。

図５において、特徴量３の一例は車両Ｖが走行中の道路の曲率半径であり、特徴量４は車両Ｖの車速である。図５に示す例では、車両Ｖが走行中の道路の曲率半径が大きいほど（すなわち、車両Ｖが走行中の道路が直線に近いほど）、車速に関して設定される区間が広くなり、かつ大きな値を取り得る。反対に、車両Ｖが走行中の道路の曲率半径が小さいほど、車速に関して設定される区間が狭くなり、かつ小さな値しか許容されない。

このように、変更部５４は、互いに関係性を持つ特徴量は、一方の特徴量の値に応じて他方の区間を変更する。これにより、変更部５４は、特徴量同士の関係性を正常領域に反映させることができる。結果として、警報装置１は、車両Ｖを運転中の運転者Ｄの運転状態の推定精度を向上させることができる。

警報通知部５２は、マッピング部５１がマッピングした点Ｐが正常領域を外れた場合に間髪を入れずに警報を通知するのではなく、点Ｐが正常領域を外れる状態が所定の時間以上継続することを条件として警報を通知してもよい。

具体的には、警報通知部５２は、特徴量取得部５０が取得した特徴量のうち、複数の特徴量のそれぞれに設定された区間を外れる特徴量が、当該特徴量に設定された所定の時間以上継続して区間を外れるまでは、警報の通知を待機するようにしてもよい。これにより、例えば、点Ｐが正常領域の境界付近にマッピングされたとき、警報通知部５２が短時間のうちに警報の通知と停止とを繰り返すことを抑制できる。

ある特徴量がその特徴量に設定された区間を大きく外れるほど、運転者Ｄの運転状態は不適な状態といえる。そこで、警報通知部５２は、特徴量取得部５０が取得した特徴量のうち、複数の特徴量のそれぞれに設定された区間を外れる特徴量における当該区間からの乖離度が大きいほど、警報を通知するまでの待機時間を短くしてもよい。これにより、運転者Ｄの運転状態が不適切であるほど、警報通知部５２は早いタイミングで警報を通知することができる。

図６は、実施の形態に係る警報通知部５２が参照する待機情報データベースのデータ構造を模式的に示す図である。待機情報データベースは記憶部４に格納されており、警報通知部５２によって管理されている。図６に示すように、待機情報データベースには、複数の特徴量それぞれについて、点Ｐが区間を超えた場合に警報通知部５２が警報通知を待機すべき時間である待機時間と、補正係数とが関連付けられて格納されている。

ここで、「補正係数」は、点Ｐのある特徴量における座標が、当該特徴量に設定された区間からの乖離度に応じて待機時間を修正するために警報通知部５２が参照する修正パラメータである。例えば、図６に示すように、車速に関連付けられた補正係数はαである。いま、点Ｐの車速に関する座標が、車速について設定された区間からＬだけ乖離しているとする。この時、警報通知部５２は、待機時間をａ－Ｌ×αに修正する。これにより、例えば車両Ｖの車速が大きくなって区間との乖離度が大きくなるほど、警報通知部５２は早いタイミングで警報を通知することができる。

＜警報装置１が実行する警報制御処理の処理フロー＞
図７は、実施の形態に係る警報装置１が実行する警報制御処理の流れを説明するためのフローチャートである。本フローチャートにおける処理は、例えば車両Ｖのエンジンが始動したときに開始する。

特徴量取得部５０は、車両Ｖと車両Ｖの運転者Ｄとのいずれかに関する複数の特徴量を取得する（Ｓ２）。マッピング部５１は、複数の特徴量を座標軸とする多次元の特徴空間に、特徴量取得部５０が取得した特徴量をマッピングする（Ｓ４）。

走行環境取得部５３は、車両Ｖの走行環境を取得する（Ｓ６）。変更部５４は、走行環境取得部５３が取得した車両Ｖの走行環境に応じて、多次元の特徴空間に設定された正常領域を変更する（Ｓ８）。

マッピング部５１がマッピングした特徴点が正常領域から外れている場合（Ｓ１０のＹｅｓ）、警報通知部５２は、特徴点の正常領域からの乖離度を取得する（Ｓ１２）。警報通知部５２は、取得した乖離度に基づいて、警報通知を待機すべき時間である待機時間を設定する（Ｓ１４）。

待機時間が経過するまでの間（Ｓ１６のＮｏ）、警報通知部５２は警報通知を待機する。待機時間が経過すると（Ｓ１６のＹｅｓ）、警報通知部５２は、マッピング部５１がマッピングした特徴点が正常領域から外れているか否かを判定する。マッピング部５１がマッピングした特徴点が正常領域から外れている場合（Ｓ１８のＹｅｓ）、警報通知部５２は警報を通知する（Ｓ２０）。

マッピング部５１がマッピングした特徴点が正常領域から外れていない場合（Ｓ１０のＮｏ、Ｓ１８のＮｏ）、本フローチャートにおける処理は終了する。

＜実施の形態に係る警報装置１が奏する効果＞
以上説明したように、実施の形態に係る警報装置１によれば、車両Ｖを運転中の運転者Ｄの運転状態の推定精度を向上させることができる。特に、警報装置１は、車両Ｖと車両Ｖの運転者Ｄとのいずれかに関する複数の特徴量に基づいて、運転者Ｄの運転状態の適否を推定するので、車両Ｖを運転中の運転者Ｄの運転状態の推定精度を向上させることができる。

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ず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の分散・統合の具体的な実施の形態は、以上の実施の形態に限られず、その全部又は一部について、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を合わせ持つ。

１・・・警報装置
２・・・外部センサ
３・・・車両センサ
４・・・記憶部
５・・・制御部
５０・・・特徴量取得部
５１・・・マッピング部
５２・・・警報通知部
５３・・・走行環境取得部
５４・・・変更部
Ｄ・・・運転者
Ｖ・・・車両

Claims

車両に搭載される警報装置であって、
前記車両と前記車両の運転者とのいずれかに関する複数の特徴量を取得する特徴量取得部と、
前記複数の特徴量を座標軸とする多次元の特徴空間に、前記特徴量取得部が取得した特徴量をマッピングするマッピング部と、
前記複数の特徴量のそれぞれに設定された区間によって規定される前記多次元の特徴区間中の領域に前記マッピング部がマッピングした点が含まれていない場合、警報を通知する警報通知部と、
前記車両の外部の天候を含む走行環境を取得する走行環境取得部と、
前記天候に基づいて、前記複数の特徴量のそれぞれに設定された区間を変更する変更部と、
を備え、
前記変更部は、互いに関係性を持つ特徴量について一方の特徴量の値に応じて他方の特徴量に関する座標軸に設定される前記区間の大きさを変更する、
警報装置。
前記走行環境取得部は、少なくとも前記車両が走行中の道路の形状を前記走行環境として取得し、
前記変更部は、前記道路の曲率半径が小さいほど、前記領域を狭くする、
請求項１に記載の警報装置。
前記警報通知部は、前記特徴量取得部が取得した特徴量のうち、前記複数の特徴量のそれぞれに設定された区間を外れる特徴量が、当該特徴量に設定された所定の時間以上継続して区間を外れるまでは、前記警報の通知を待機する、
請求項１又は２に記載の警報装置。
前記警報通知部は、前記特徴量取得部が取得した特徴量のうち、前記複数の特徴量のそれぞれに設定された区間を外れる特徴量における当該区間からの乖離度が大きいほど、前記警報を通知するまでの待機時間を短くする、
請求項３に記載の警報装置。