JPH04250171A - Human machine system - Google Patents
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Landscapes
- Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
Abstract
Description
【0001】0001
【産業上の利用分野】本発明はヒユーマンマシンシステ
ムに関し、例えば、自動車とドライバとの関係において
ドライバの感性に働きかけるマン・マシン・システムで
あるヒユーマンマシンシステムに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a human-machine system, and more particularly, to a human-machine system that is a human-machine system that affects the sensibilities of a driver in the relationship between an automobile and a driver.
【0002】0002
【従来の技術】人間は、単調な作業を長時間に渡り続け
ていると覚醒低下(注意力低下)を引き起こし、しばら
くするとまた覚醒状態に回復する。このような覚醒と低
覚醒状態を繰り返す覚醒のリズムについては、感覚的に
漠然と自覚できても定量的に計測する方法は明らかにさ
れていない。2. Description of the Related Art When humans continue to perform monotonous tasks for a long time, they experience a decrease in arousal (decreased attention), and after a while they return to an alert state. Although we can be vaguely aware of this rhythm of arousal, which repeats arousal and low arousal states, no method has been found to quantitatively measure it.
【0003】従来、長時間に渡る人間のリズムに関する
ものとして睡眠と活動を約24時間周期で繰り返すサー
カデイアン・リズムがよく知られているが、これは人間
の生命活動に関する長時間のリズムであつて、緊張状態
から覚醒低下状態までの10分程度から数時間という時
間スケールでの覚醒に関するリズムを示すものではない
。また、一般に人間の注意力の持続は、心理学的に20
分から30分程度と言われているが、更に時間を追つて
数時間の現象として見たとき人間はどうなるかというこ
とは明らかにされていない。[0003] Conventionally, the circadian rhythm, which repeats sleep and activity in approximately 24-hour cycles, has been well known as a long-term human rhythm; , it does not show the rhythm of arousal over a time scale of about 10 minutes to several hours, from a state of tension to a state of decreased arousal. In general, human attention span is psychologically estimated at 20%.
It is said that it lasts about 30 minutes, but it is not clear what happens to humans when we look at it as a phenomenon over several hours.
【0004】従来より、例えば運転時における居眠り運
転検出装置として、特開昭55−164529号に開示
されるように、ステアリングの操舵状態の乱れや応答速
度が遅れるという事実に基づいて居眠りを検出し、運転
者に警報を与える居眠り運転検出装置が知られている。
マン・マシン・システムは、自動車とドライバ、あるい
はコンピユータとユーザーとの関係に代表されるように
、ユーザーがマシンを使いこなすことに喜びを感じるこ
とができるシステム設計が重要となる。Conventionally, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 55-164529, a device for detecting drowsiness while driving has been used to detect drowsiness based on the fact that the steering condition is disturbed or the response speed is delayed. 2. Description of the Related Art A drowsy driving detection device that gives a warning to a driver is known. In man-machine systems, it is important to design a system that allows the user to feel joy in mastering the machine, as exemplified by the relationship between a car and a driver, or a computer and a user.
【0005】近年、自動車業界では、電子制御技術を駆
使してドライバの好み、技量、気持ちに応じてマシン機
能を適応的に制御するもの考案されている。例えば、米
国特許4,829,434には、個人の資質、気分、好
み、生理、心理等のドライバの状態をドライバの挙動、
車両の走行状態、環境から判断して、適応制御により車
両特性を変更することが開示されている。この米国特許
では、具体的な例として、車間距離、車速度、雨量を検
出し、それらとあらかじめ蓄積したデータとの比較、判
定結果から、軽快な走行を好むドライバにはオートマチ
ツクトランスミツシヨンのシフトパターンをパワーモー
ドにし、心地よい走行を好むドライバにはエコノミーモ
ードに切り替える機構を挙げている。[0005] In recent years, in the automobile industry, systems have been devised that utilize electronic control technology to adaptively control machine functions according to the driver's preferences, skills, and feelings. For example, U.S. Patent No. 4,829,434 discloses that the driver's state such as personal qualities, mood, preferences, physiology, psychology, etc.
It is disclosed that vehicle characteristics are changed by adaptive control based on the driving state of the vehicle and the environment. As a specific example, this U.S. patent detects the following distance, vehicle speed, and amount of rain, compares these with pre-stored data, and uses the judgment results to determine whether automatic transmission is suitable for drivers who prefer nimble driving. The company mentions a mechanism that changes the shift pattern to power mode and switches to economy mode for drivers who prefer comfortable driving.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとしている課題】近年、こうした覚
醒低下の時間特性を定量的に知つて覚醒低下を防止する
技術の必要性が高まり、例えば、自動車メーカの開発段
階での車両の長時間テスト走行においてテスト・ドライ
バは過酷な単調運転を要求される。こうした状況下でド
ライバを襲う覚醒低下状態(居眠りではなくても判断の
鈍つた状態)は、ドライバが起こす事故の原因になるも
のと考えられる。[Problem to be Solved by the Invention] In recent years, there has been an increasing need for technology to quantitatively understand the temporal characteristics of such decline in arousal to prevent it. Test drivers are required to perform harsh monotonous driving. The state of reduced arousal that affects drivers under these conditions (even if they are not dozing off, their judgment is impaired) is thought to be the cause of accidents caused by drivers.
【0007】上述の特開昭55−164529号に示さ
れた運転時における居眠り運転検出装置は、運転者が居
眠り状態、若しくはその直前の状態になつて初めて覚醒
度の低下を検知し警報を発するため、手遅れになつてし
まう恐れがある。また、上記従来の電子制御技術に基づ
く車両では、ドライバの感性に適合する適応制御が達成
されるとき、ドライバ側から見ると、以下のような問題
が生じる。[0007] The drowsy driving detection device disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-open No. 55-164529 detects a decrease in alertness and issues an alarm only when the driver is in a dozing state or in a state immediately before it. Therefore, it may be too late. Furthermore, in a vehicle based on the above-mentioned conventional electronic control technology, when adaptive control matching the driver's sensibilities is achieved, the following problems occur from the driver's perspective.
【0008】(1)機械の知的能力がドライバの能力よ
り優れ、制御がドライバ特性に適合しすぎることにより
、本来ドライバが判断、処理すべき作業まで機械が代行
してしまうことで、ドライバは主体的に車両を制御する
意欲を失い、その結果ドライバの運転技量の低下を生じ
るので、事故が発生しやすくなる。言い換えれば、適応
制御を行なう車両では、その適応制御により車両特性が
、ドライバの運転操作に影響を及ぼす程変えてしまうた
め、ドライバ自身がその特性の変化を感じとり、ドライ
バとしては、特性の変化した車両の運転を強いられる。(1) The intellectual ability of the machine is superior to the driver's ability, and the control is too adapted to the driver's characteristics, causing the machine to perform tasks that should normally be judged and processed by the driver, causing the driver to The driver loses the desire to independently control the vehicle, and as a result, the driver's driving skills deteriorate, making accidents more likely. In other words, in a vehicle that performs adaptive control, the adaptive control changes the vehicle characteristics to the extent that it affects the driver's driving operation. Forced to drive a vehicle.
【0009】(2)車両の高度な知的適応性に対し、ド
ライバは冷たさやつまらなさを感じ、ドライバにとり車
両は無機的なものに思えて、運転する喜びや車両に対す
る親和感を喪失させる。本発明はかかる点に鑑みてなさ
れたもので、その目的とするところは、知性のみが強調
されたマシンに対し、人間的感情機能を同時に付加して
疑似人間化が促進されたマシンを提供し、他方、ドライ
バには、この疑似人間化したマシンとの相互作用を楽し
ませることで運転意欲の向上を図ることである。(2) Despite the high level of intellectual adaptability of the vehicle, the driver feels cold and boring, and the vehicle seems inorganic to the driver, causing him to lose the joy of driving and his affinity for the vehicle. The present invention has been made in view of this point, and its purpose is to provide a machine that is enhanced to simulate humanization by adding human emotional functions at the same time to a machine that only emphasizes intelligence. On the other hand, the aim is to improve the driver's motivation to drive by allowing the driver to enjoy interacting with this pseudo-humanized machine.
【0010】0010
【課題を解決するための手段】本発明は上述の課題を解
決することを目的としてなされたもので、上述の課題を
解決するための手段として、以下の構成を備える。即ち
、外部環境を検知する環境検知手段を備えたヒユーマン
マシンシステムであつて、人間の感性に応じて、人間が
該ヒユーマンマシンシステムに対して疑似人間的である
と感じるよう該ヒユーマンマシンシステムの機能を制御
する制御手段とを備える。[Means for Solving the Problems] The present invention has been made for the purpose of solving the above-mentioned problems, and has the following configuration as a means for solving the above-mentioned problems. That is, the human-machine system is equipped with an environment detection means for detecting the external environment, and the human-machine system has a function that allows humans to feel that the human-machine system is pseudo-human in accordance with human sensibilities. and control means for controlling.
【0011】好ましくは、制御手段は、人間の生理、あ
るいは心理状態を検出する第1の検出手段と、該生理、
あるいは該心理状態が快適となるようヒユーマンマシン
システムの機能を制御する第1の制御手段とを備える。
また、好ましくは、制御手段は、人間の生理、あるいは
心理状態を検出する第1の検出手段と、該生理、あるい
は該心理状態が不快となるようヒユーマンマシンシステ
ムの機能を制御する第2の制御手段とを備える。Preferably, the control means includes a first detection means for detecting the physiological or psychological state of the human being;
Alternatively, the first control means controls the functions of the human-machine system so that the psychological state becomes comfortable. Preferably, the control means includes a first detection means for detecting the human physiology or psychological state, and a second control means for controlling the function of the human machine system so that the physiological or psychological state becomes uncomfortable. and means.
【0012】さらに好ましくは、制御手段は、人間の生
理、あるいは心理状態を検出する第1の検出手段と、該
生理、あるいは該心理状態が快適、あるいは不快となる
ようヒユーマンマシンシステムの機能を制御する第3の
制御手段とを備える。また、好ましくは、制御手段は、
人間の覚醒度を検出する覚醒度検出手段と、該覚醒度に
応じてヒユーマンマシンシステムの機能を制御する第4
の制御手段とを備える。[0012] More preferably, the control means includes a first detection means for detecting the physiological or psychological state of the human being, and controls the functions of the human-machine system so that the physiological or psychological state is comfortable or uncomfortable. and third control means. Also, preferably, the control means:
an alertness level detection means for detecting the alertness level of a human; and a fourth apparatus for controlling the functions of the human machine system according to the alertness level.
control means.
【0013】好ましくは、覚醒度検出手段は、脳波を検
出する手段と、検出した脳波のパワー量、及びパワーデ
ータを算出する手段と、刺激を提示し、刺激に対する反
応時間を検出する手段と、脳波のパワー量と反応時間と
の相関を解析して、覚醒度推定パラメータを算出する手
段と、覚醒度推定パラメータとパワーデータとから覚醒
度を算出する手段とを備える。Preferably, the arousal level detection means includes means for detecting brain waves, means for calculating the power amount and power data of the detected brain waves, and means for presenting a stimulus and detecting a reaction time to the stimulus. The apparatus includes a means for calculating an arousal degree estimation parameter by analyzing the correlation between the amount of power of an electroencephalogram and a reaction time, and a means for calculating an arousal degree from the arousal degree estimation parameter and the power data.
【0014】好ましくは、覚醒度検出手段は、脳波を検
出する手段と、検出された脳波の時系列データに周波数
分析を施す手段と、周波数上のレベルのピークを検出し
て覚醒リズム周期を算出する手段とを備える。また、好
ましくは、覚醒度検出手段は、刺激を提示する手段と、
提示した刺激に対する反応時間を検出する手段と、反応
時間の時系列データに周波数分析を施す手段と、周波数
上のレベルのピークを検出して覚醒リズム周期を算出す
る手段とを備える。Preferably, the wakefulness detection means includes means for detecting brain waves, means for performing frequency analysis on time-series data of the detected brain waves, and calculating the wakefulness rhythm cycle by detecting a level peak on the frequency. and means to do so. Preferably, the arousal level detection means includes means for presenting a stimulus;
The apparatus includes means for detecting a reaction time to a presented stimulus, means for subjecting time-series data of the reaction time to frequency analysis, and means for detecting a level peak on the frequency to calculate an arousal rhythm cycle.
【0015】さらに好ましくは、覚醒度検出手段は、ま
ばたき頻度を検出する手段と、刺激を提示し、刺激に対
する反応時間を検出する手段と、まばたき頻度と反応時
間との相関を解析して、覚醒度推定パラメータを算出す
る手段と、覚醒度推定パラメータとまばたき頻度とから
覚醒度を算出する手段とを備える。また、好ましくは、
覚醒度検出手段は、心拍数を検出する手段と、刺激を提
示し、刺激に対する反応時間を検出する手段と、心拍数
と反応時間との相関を解析して、覚醒度推定パラメータ
を算出する手段と、覚醒度推定パラメータと心拍数とか
ら覚醒度を算出する手段とを備える。[0015] More preferably, the arousal level detection means includes means for detecting blink frequency, means for presenting a stimulus and detecting reaction time to the stimulus, and analyzing the correlation between blink frequency and reaction time. The apparatus includes means for calculating a degree of wakefulness estimation parameter, and means for calculating a degree of wakefulness from the degree of wakefulness estimation parameter and the blink frequency. Also, preferably,
The alertness detection means includes a means for detecting the heart rate, a means for presenting a stimulus and detecting a reaction time to the stimulus, and a means for calculating an alertness estimation parameter by analyzing the correlation between the heart rate and the reaction time. and means for calculating the alertness level from the alertness level estimation parameter and the heart rate.
【0016】そして、好ましくは、制御手段は、人間の
覚醒度を検出する覚醒度検出手段と、人間の生体の活動
情報を計測する計測手段と、該活動情報に応じて、人間
に外敵刺激を発する刺激呈示手段と、該覚醒度に応じて
、該刺激呈示手段制御し、人間の覚醒状態を維持する覚
醒維持手段とを備える。[0016] Preferably, the control means includes an alertness level detecting unit for detecting the level of alertness of the human being, a measuring unit for measuring activity information of the human body, and a control unit for applying an external enemy stimulus to the human body according to the activity information. The present invention includes a stimulus presentation means for emitting a stimulus, and an arousal maintaining means for controlling the stimulus presentation means according to the degree of arousal to maintain the human's wakefulness state.
【0017】[0017]
【作用】以上の構成において、人間の感性を検出し、そ
の状態に対してヒユーマンマシンシステムの機械機能を
人間の感性に適応させたり、非適応にさせたりする。[Operation] With the above configuration, human sensibilities are detected, and the mechanical functions of the human-machine system are adapted or non-adapted to the human sensibilities in response to the detected state.
【0018】[0018]
【実施例】[発明の概要説明]<発明の基本機能>本発
明のヒユーマンマシンシステムは、従来の適応型システ
ムに対して、
(1)ドライバの主体的な運転行為を促進するため、制
御システム自体がドライバの運転行為に直接影響を与え
ることはない。
(2)ドライバと車両との親和性を促進するため、車両
の疑似人間化を図つている。という指針に基づくもので
ある。[Example] [Summary description of the invention] <Basic functions of the invention> The human machine system of the present invention differs from conventional adaptive systems in that: (1) the control system It does not directly affect the driver's driving behavior. (2) In order to promote compatibility between the driver and the vehicle, efforts are being made to make the vehicle pseudo-human. This is based on the guidelines.
【0019】そのため、本発明のヒユーマンマシンシス
テムは、マン・マシン・システムとして下記の基本機能
を有する。
(1)適応型機能
ドライバの感性を検出し、その状態に対してドライバが
快適となるよう物理要素、制御特性、環境等、機械の持
つ機能を感性に適応させる機能。Therefore, the human-machine system of the present invention has the following basic functions as a human-machine system. (1) Adaptive function A function that detects the driver's sensibility and adapts the functions of the machine, such as physical elements, control characteristics, and environment, to the driver's sensibilities so that the driver is comfortable in that situation.
【0020】尚、ここでの感性の検出とは、人間の生理
量、心理量、行動から人間の状態を定量的に測ることが
できる指標を作り、その結果を用いて人間状態を推定す
ることを意味する。また、快適の計測は、人間の生理、
心理状態に合致する評価指標を生理量、行動量(行動を
表わす量)から作り、それに基づいて人間の生理、心理
状態を推定することにより行なう。快適性の実現のため
には、人間に刺激を呈示し、その刺激に対する効果を指
標を用いて評価して、人間が最も快適な状態となるよう
に刺激量を制御するという手法を使う。所謂、覚醒度の
バイオフイードバツクの考え方は、この実現方法に含ま
れる。
(2)非適応型機能
ドライバの感性を検出し、その状態に対してドライバが
不快となるよう物理要素、制御特性、環境等、機械の持
つ機能を感性に非適応とする機能。
(3)疑似人間型機能
ドライバの感性を検出し、その状態に対して物理要素、
制御特性、環境等の機械機能をドライバの感性に適応さ
せたり、あるいは非適応にすることで、ドライバに対し
て機械が意志や感情を持つているという錯覚を感じさせ
る機能。
<制御対象>本発明のヒユーマンマシンシステムの制御
対象は、人間の感性としての視覚、聴覚、触覚、加速感
や重力感等の前庭感覚や、覚醒度、興奮度、緊張度とい
う気分、さらに喜怒哀楽といつた感情、運転による疲労
、物に対する愛着、飽き、そして、高度な次元の感性と
しての愛情、憎悪、価値観、倫理観、美意識という思想
、ドライバの運転技量や癖のようなドライバの特徴とし
ての挙動である。[0020] Sensitivity detection here means creating an index that can quantitatively measure the human condition from human physiological quantities, psychological quantities, and behavior, and estimating the human condition using the results. means. In addition, the measurement of comfort is based on human physiology,
This is done by creating an evaluation index that matches the psychological state from physiological quantities and behavioral quantities (quantities that represent behavior), and estimating the human physiology and psychological state based on this. In order to achieve comfort, a method is used in which a stimulus is presented to a human, the effect of the stimulus is evaluated using an index, and the amount of stimulation is controlled so that the human is in the most comfortable state. The idea of so-called alertness biofeedback is included in this realization method. (2) Non-adaptive function A function that detects the driver's sensibility and makes the functions of the machine such as physical elements, control characteristics, environment, etc. non-adaptive to the driver's sensibilities so that the driver becomes uncomfortable in that state. (3) Detect the sensibility of the pseudo-humanoid function driver, and use physical elements and
A function that gives the driver the illusion that the machine has will and emotions by adapting or non-adapting machine functions such as control characteristics and environment to the driver's sensibilities. <Controlled objects> The controlled objects of the human machine system of the present invention include human sensibilities such as vision, hearing, touch, vestibular sensations such as acceleration and gravity, moods such as alertness, excitement, and tension, as well as pleasure. Emotions such as anger, sadness, and joy, fatigue caused by driving, attachment to things, boredom, and higher-level sensibilities such as love, hatred, values, ethics, and aesthetics, and the driver's driving skills and habits. This behavior is a characteristic of .
【0021】制御対象とする機械機能は、ドライバの作
業である運転に直接影響を与える機能を制御するもので
はない。つまり制御対象とする機能は、目的とする作業
に対しては間接的な機械機能であり、作業に対しては直
接影響を与えない。例えば、ドライバの技量により車両
の操舵特性を変更することは、その変更によつてドライ
バが運転することに大きな影響を受けるので直接的な制
御と言える。但し、操舵特性を変更してドライバがその
変更を感知できても、それがドライバの運転に影響がな
い範囲のものであれば間接的な制御である。[0021] The machine functions to be controlled do not control functions that directly affect driving, which is the work of the driver. In other words, the functions to be controlled are indirect machine functions with respect to the target work, and do not directly affect the work. For example, changing the steering characteristics of a vehicle based on the driver's skill can be said to be direct control since the change greatly affects the driver's driving. However, even if the steering characteristic is changed and the driver can sense the change, if the change does not affect the driver's driving, it is indirect control.
【0022】間接的に影響を与える機械機能としては、
感覚的、あるいは心理的に直接人間に働きかける音、振
動、空調による熱、送風量、照度等の環境刺激がある。
<発明の基本構成>本発明のヒユーマンマシンシステム
(以降、ヒユーマン・ミメテツク・マシン(Human
Mimetic Machine 、HMMと略す)
と呼ぶ)は、ドライバに対して、マシンの反応を通して
その反応が人間的な意志を持つて働きかけたものである
ように感じさせるよう構成されている。そこで、人とマ
シンとの相互作用を表現するために、人間同志の間で行
なわれている意志伝達のパターンを人とマシンの間にお
いて実現する。[0022] Machine functions that indirectly affect
There are environmental stimuli such as sound, vibration, heat from air conditioning, air flow, and illuminance that directly affect humans sensory or psychologically. <Basic configuration of the invention> The human machine system of the present invention (hereinafter referred to as human machine system)
Mimetic Machine (abbreviated as HMM)
) is designed to give the driver the feeling that the machine's reactions are the result of human will. Therefore, in order to express the interaction between humans and machines, we will realize the communication pattern that occurs between humans and machines between humans and machines.
【0023】相互にメツセージを交換し合う親しい人間
同志の関係に似た関係、つまり、人間は、親しい人との
交流を通じて最も心理的な満足を得るという心理現象を
マン・マシン・システムの中に実現することが、上述の
課題を解決することになる。図1は、親しい人間間の交
流を観察して得た相互作用のパターンを示す。同図にお
いて、気配り的反応とは、常に相手の状態や反応に最大
限の注意を払うことであり、性格的反応とは、気配りを
しながらも自己の意志や主張を持つて対応することを意
味する。また、感情的反応とは、時には感情を優先させ
た自己中心的な反応であり、服従的反応とは、尊敬する
人間にはできるだけ従おうとする反応である。[0023] A relationship similar to the relationship between close human beings who exchange messages with each other, that is, a psychological phenomenon that humans derive the most psychological satisfaction through interaction with close people, is created in the man-machine system. Realizing this will solve the above-mentioned problems. Figure 1 shows interaction patterns obtained by observing interactions between close people. In the figure, an attentive response means always paying maximum attention to the other person's condition and reaction, and a personality response means responding with one's own will and assertiveness while being attentive. means. Furthermore, an emotional reaction is a self-centered reaction that sometimes prioritizes emotions, and a submissive reaction is a reaction in which a person tries to obey the person they respect as much as possible.
【0024】本発明のHMMは、これらの観察に基づき
、マシンがドライバの働きかけに対して気配りを感じさ
せる反応を返しながら、時として感情的、かつ性格的反
応をも返すことで、ドライバに人間らしさを感じさせる
ものである。図2は、本発明のHMMの構成を示すブロ
ツク図である。同図に示すHMMは、道路環境を検知し
て、それに応じて車両特性を最適走行状態に制御する車
両制御部1と、ドライバ11の状態を検知して、その状
態に応じたメツセージを生成する疑似人間反応生成部5
からなる。Based on these observations, the HMM of the present invention allows the machine to respond to the driver's actions by responding to the driver's actions in a manner that makes them feel attentive, and at times also responds with emotional and personality responses. It gives a sense of uniqueness. FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the HMM of the present invention. The HMM shown in the figure includes a vehicle control unit 1 that detects the road environment and controls the vehicle characteristics to an optimal driving state accordingly, and a driver 11 that detects the state of the driver and generates a message according to the state. Pseudo human reaction generation unit 5
Consisting of
【0025】車両制御部1は、ドライバの操作と道路環
境に応じた最適な車両挙動を実現するもので、外部環境
に対して車両が適応するための制御、例えば、ABSや
四輪駆動(4WS)がこれに相当する。疑似人間反応生
成部5は、人間らしい反応をドライバに返すために車両
環境を制御するものである。ここでは、車両の反応にて
ドライバの生理状態や心理状態に働きかけて、生理状態
を最適なものに制御したり、心理的満足感を感じさせる
ため、ドライバの状態に対するドライバへのメツセージ
伝達のみを行なう。この疑似人間反応生成部5は、ドラ
イバの生理、心理状態をリアルタイムに推定する人間状
態検出部9、ドライバに対する人間的反応の呈示パター
ンを決定する刺激制御部6、そして刺激制御部6からの
指令に基づき、ドライバ11に対する刺激を生成する感
覚刺激発生部10からなる。The vehicle control unit 1 realizes optimal vehicle behavior according to the driver's operations and the road environment, and controls the vehicle to adapt to the external environment, such as ABS and four-wheel drive (4WS). ) corresponds to this. The pseudo-human reaction generation unit 5 controls the vehicle environment in order to return human-like reactions to the driver. Here, in order to influence the driver's physiological and psychological state through the vehicle's reaction, to control the physiological state to the optimum state, and to make the driver feel psychologically satisfied, we only transmit messages to the driver regarding the driver's state. Let's do it. This pseudo-human reaction generation unit 5 includes a human condition detection unit 9 that estimates the driver's physiological and psychological state in real time, a stimulation control unit 6 that determines a presentation pattern of human reactions to the driver, and a command from the stimulation control unit 6. The sensory stimulation generating section 10 generates stimulation for the driver 11 based on the following.
【0026】刺激制御部6は適応制御部7、及び非適応
制御部8からなり、車両挙動部3から信号を受けて、適
応制御部7は、刺激生成に際してリアルタイムにドライ
バを最適な生理、心理状態に保つよう適応制御するため
に感覚刺激発生部10に指令を出す。また、非適応制御
部8は、長期間の車両挙動運動履歴情報の蓄積をもとに
不定期に適応制御部7の感覚刺激発生部10に対する指
令に割り込みをかける。そして、規範的に定められた刺
激発生ルールに基づいて刺激を選択し、ドライバにとつ
て非適応的な刺激を生成するよう感覚刺激発生部10に
指令を出す。但し、刺激としては、車両の操舵特性を直
接制御するものではなく、車両室内の音響、振動、香り
、空調環境のような車両走行に直接関与しない刺激であ
る。The stimulus control section 6 consists of an adaptive control section 7 and a non-adaptive control section 8. Upon receiving a signal from the vehicle behavior section 3, the adaptive control section 7 controls the driver in real time to optimize the physiological and psychological conditions when generating the stimulus. A command is issued to the sensory stimulation generating section 10 for adaptive control to maintain the state. In addition, the non-adaptive control section 8 irregularly interrupts the command to the sensory stimulus generation section 10 from the adaptive control section 7 based on the accumulation of long-term vehicle behavior and motion history information. Then, a command is issued to the sensory stimulus generation unit 10 to select a stimulus based on a normatively defined stimulus generation rule and generate a stimulus that is non-adaptive for the driver. However, the stimulus does not directly control the steering characteristics of the vehicle, but is a stimulus that is not directly involved in vehicle running, such as sound, vibration, scent, and air-conditioned environment inside the vehicle interior.
【0027】適応制御部7の動作によりドライバ11に
対して気配り的反応を表現し、適応制御部7が非適応制
御部8に対してマスターとして動作することで服従的反
応を表現する。そして、非適応制御部8のドライバ11
に対する反応のルール郡を調整することにより性格的反
応と感情的反応を表現する。非適応制御部8が長期の車
両挙動運動履歴情報を蓄積するのは、人間間の交流にお
いて、長期間のつきあいによる過去の出来事の記憶が、
現在の相手との交流における心理的関係に影響すること
を表現するためである。例えば、高速道路における運転
のように、長時間での性能上限での運転が持続した場合
、ドライバに運転の中止を促すメツセージを車両環境を
制御することで感じさせることが挙げられる。The operation of the adaptive control section 7 expresses an attentive response to the driver 11, and the adaptive control section 7 acts as a master to the non-adaptive control section 8, thereby expressing a submissive response. The driver 11 of the non-adaptive control unit 8
Express personality reactions and emotional reactions by adjusting the rules of reaction. The reason why the non-adaptive control unit 8 accumulates long-term vehicle behavior and movement history information is because in human interactions, memories of past events due to long-term interactions are generated.
This is to express that it affects the psychological relationship in the current interaction with the other person. For example, when driving at the upper limit of performance for a long period of time, such as when driving on a highway, the vehicle environment may be controlled to give the driver a message urging him to stop driving.
【0028】本発明のHMMでは、疑似人間反応生成部
5は車両制御部1に直接影響を与えることはなく、車両
制御部1は車両の制御に専念する。そして、車両挙動の
制御に関しては、ドライバの生理、心理状態に応じて直
接制御せず、積極的にドライバの意志に委ねている。こ
れは、車両を運転する喜びは、ドライバ自身で車両を制
御するという主体的な行為自体に存在するという思想に
基づくものである。つまり、本HMMでは、人間に直接
影響する環境刺激のみでドライバの生理、心理に働きか
け、ドライバに車両挙動に合つた運転操作を教示し、同
時にその教示に適当な環境を作り出している。In the HMM of the present invention, the pseudo-human reaction generating section 5 does not directly influence the vehicle control section 1, and the vehicle control section 1 concentrates on controlling the vehicle. Control of vehicle behavior is not directly controlled according to the driver's physiological or psychological state, but is actively left to the driver's will. This is based on the idea that the joy of driving a vehicle lies in the driver's own independent act of controlling the vehicle. In other words, this HMM works on the driver's physiology and psychology using only environmental stimuli that directly affect humans, teaches the driver driving operations that match the vehicle behavior, and at the same time creates an environment suitable for the teaching.
【0029】次に、本発明に係る好適な実施例を詳細に
説明する。
<第1実施例>図3は、本発明の第1の実施例に係るH
MMの全体構成を示すブロツク図である。同図において
、車両制御部2は、ドライバ11の操作と検出部4が検
出した環境20からの道路環境に応じて、車両挙動部3
に対して最適な車両挙動を実現するよう制御するもので
ある。この車両挙動部3からは、刺激制御部6の中央制
御部(CPU)15に車両挙動として後述する車体歪R
が出力される。Next, preferred embodiments of the present invention will be described in detail. <First Embodiment> FIG. 3 shows the H according to the first embodiment of the present invention.
1 is a block diagram showing the overall configuration of an MM. In the figure, the vehicle control unit 2 controls the vehicle behavior unit 3 according to the operation of the driver 11 and the road environment from the environment 20 detected by the detection unit 4.
The system controls the vehicle to achieve optimal vehicle behavior. From this vehicle behavior unit 3, the central control unit (CPU) 15 of the stimulation control unit 6 receives a vehicle body strain R as the vehicle behavior.
is output.
【0030】人間状態検出部9は、ドライバの生理、心
理状態をリアルタイムに推定するもので、ドライバ11
の人間状態を検出するために設けた指先容積脈波検出器
13からの脈波を平滑する平滑化回路21、及びその結
果をもとに、後述する人間の状態量を得るための演算を
行なう演算部22よりなる。刺激制御部6は、適応制御
部7、非適応制御部8、及びそれらを制御する中央制御
部(CPU)15からなり、適応制御部7は、刺激生成
に際してリアルタイムにドライバを最適な生理、心理状
態に保つよう適応制御するために感覚刺激用車両制御部
12に指令を出す。また、非適応制御部8は、長期間の
車両挙動運動履歴情報の蓄積をもとに不定期に適応制御
部7の感覚刺激用車両制御部12に対する指令に割り込
みをかける。The human condition detection section 9 estimates the driver's physiological and psychological conditions in real time.
A smoothing circuit 21 smoothes the pulse wave from the fingertip volume pulse wave detector 13 provided to detect the human condition, and based on the result, calculations are performed to obtain the human condition quantity described later. It consists of a calculation section 22. The stimulus control unit 6 consists of an adaptive control unit 7, a non-adaptive control unit 8, and a central control unit (CPU) 15 that controls them.The adaptive control unit 7 controls the driver in real time to optimal physiological and psychological conditions during stimulus generation. A command is issued to the sensory stimulation vehicle control section 12 for adaptive control to maintain the state. In addition, the non-adaptive control section 8 irregularly interrupts the command of the adaptive control section 7 to the sensory stimulation vehicle control section 12 based on the accumulation of long-term vehicle behavior and movement history information.
【0031】感覚刺激用車両制御部12は、刺激制御部
6から指令を受け、刺激制御部6にて決定されたドライ
バに対する人間的反応の呈示パターンに基づきドライバ
11に対して刺激を生成する。図4は、刺激制御部6を
構成するCPU15周辺の詳細構成を示すブロツク図で
ある。同図において、CPU15は車両挙動部3からA
/D変換部18を介して車体歪Rを受け、同時に人間状
態検出部9からA/D変換部19を介して人間の状態量
Hを受ける。CPU15は、これらの入力をもとに、後
述する感覚刺激発生制御パラメータIを発生する。The sensory stimulation vehicle control section 12 receives a command from the stimulation control section 6 and generates stimulation for the driver 11 based on the presentation pattern of the human reaction to the driver determined by the stimulation control section 6. FIG. 4 is a block diagram showing a detailed configuration around the CPU 15 that constitutes the stimulation control section 6. As shown in FIG. In the same figure, the CPU 15 sends A from the vehicle behavior section 3 to
The vehicle body distortion R is received via the /D converter 18, and at the same time, the human state quantity H is received from the human state detector 9 via the A/D converter 19. Based on these inputs, the CPU 15 generates sensory stimulus generation control parameters I, which will be described later.
【0032】図5は、車両挙動部3における車体歪Rの
算出方法を説明するための図である。同図において、車
体31の下部に設置されたストレインゲージ32は、x
方向の歪Sx 、及びy方向の歪Sy を検出する。歪
算出回路33は、ストレインゲージ32での歪検出結果
からSx ,及びSy の2乗平均を求め、その値を車
体歪Rとして刺激制御部6に出力する。FIG. 5 is a diagram for explaining a method of calculating vehicle body strain R in the vehicle behavior section 3. In the figure, the strain gauge 32 installed at the bottom of the vehicle body 31 is
The strain Sx in the direction and the strain Sy in the y direction are detected. The strain calculation circuit 33 calculates the root mean square of Sx and Sy from the results of strain detection by the strain gauge 32, and outputs the value as the vehicle body strain R to the stimulation control section 6.
【0033】図6は、人間状態検出部9におけるドライ
バの人間状態の検出方法を示す図である。ここでは、指
先容積脈波検出器13にて得られた電圧波形としての脈
波(図6の(a))を処理することで、ドライバ11の
イライラやビツクリ度の指標Hを算出する。図6の(b
)は、図6の(a)に示した脈波を平滑化回路21にて
平滑した波形を示しており、脈波の特徴的な変化である
イライラやビツクリにより、その振幅が減少して形成さ
れる三角形の部分が抽出される。FIG. 6 is a diagram showing a method for detecting the human condition of the driver in the human condition detecting section 9. As shown in FIG. Here, by processing the pulse wave (FIG. 6(a)) as a voltage waveform obtained by the fingertip volume pulse wave detector 13, an index H of the degree of irritability or startling of the driver 11 is calculated. (b) in Figure 6
) shows a waveform obtained by smoothing the pulse wave shown in FIG. The part of the triangle that is
【0034】この平滑後の波形に対して、下記の式(1
)による演算を行なうことで人間の状態量Hを得る。演
算の結果、図6の(c)に示す波形が得られ、Hの値が
大きい程、人間がイライラやビツクリしている状態にあ
り、逆にその値が小さい程、沈静していることを示す。For this smoothed waveform, the following equation (1
), the human state quantity H is obtained. As a result of the calculation, the waveform shown in Figure 6(c) is obtained, and the larger the value of H, the more irritated or upset the person is, and conversely, the smaller the value, the more calm the person is. show.
【0035】[0035]
【数1】[Math 1]
【0036】図7は、人間の状態量Hと感覚刺激発生制
御パラメータIとの関係を示すマツプであり、図7の(
a)は、人間の状態量Hと適応制御部7にて算出される
感覚刺激発生制御パラメータIとの関係を示すもので、
状態量Hの値が大きくなる程、パラメータIの値が小さ
くなるという特性を有する。また、図7の(b)は、人
間の状態量Hと非適応制御部8にて算出される感覚刺激
発生制御パラメータI’との関係を示すもので、図7の
(a)とは逆に状態量Hの値が大きくなる程、パラメー
タI’の値も大きくなる特性を有する。FIG. 7 is a map showing the relationship between the human state quantity H and the sensory stimulation generation control parameter I.
a) shows the relationship between the human state quantity H and the sensory stimulus generation control parameter I calculated by the adaptive control unit 7;
It has a characteristic that the larger the value of the state quantity H, the smaller the value of the parameter I. Further, (b) in FIG. 7 shows the relationship between the human state quantity H and the sensory stimulus generation control parameter I' calculated by the non-adaptive control unit 8, which is opposite to (a) in FIG. It has a characteristic that the larger the value of the state quantity H, the larger the value of the parameter I'.
【0037】次に、本実施例における感覚刺激発生制御
パラメータI,I’を算出する手順を説明する。図8は
感覚刺激発生制御パラメータI,I’を算出するための
メインルーチンを示すフローチヤートであり、ステツプ
S1aで、適応制御部7は人間状態検出部9にて得られ
た人間の状態量Hを入力し、ステツプS1bで、図7の
(a)に示すマツプを参照して対応する感覚刺激発生制
御パラメータIを算出する。ステツプS2で、後述する
割り込みが発生したか否かを判定し、割り込みがなけれ
ばステツプS3に進んで、感覚刺激用車両制御部12に
Iを出力して快適な運転が行なえるようにする。Next, a procedure for calculating the sensory stimulus generation control parameters I and I' in this embodiment will be explained. FIG. 8 is a flowchart showing the main routine for calculating the sensory stimulation generation control parameters I, I'. is input, and in step S1b, the corresponding sensory stimulation generation control parameter I is calculated with reference to the map shown in FIG. 7(a). In step S2, it is determined whether or not an interruption, which will be described later, has occurred. If there is no interruption, the process proceeds to step S3, where I is output to the sensory stimulation vehicle control section 12 to enable comfortable driving.
【0038】しかし、ステツプS2で割り込みが発生し
たと判断されたときは、ステツプS5で感覚刺激発生制
御パラメータI’を算出する。このI’の算出は、図7
の(b)に示すマツプを参照して行なう。そして、ステ
ツプS6でパラメータIをI’に置き換えた後、Iを出
力するステツプS3に進む。ステツプS4では、パラメ
ータIを出力した効果を見るため待ち時間TW を設け
、TW 経過後、再びステツプS1に戻る。However, if it is determined in step S2 that an interruption has occurred, a sensory stimulation generation control parameter I' is calculated in step S5. The calculation of this I' is shown in Figure 7.
This is done with reference to the map shown in (b). After replacing the parameter I with I' in step S6, the process proceeds to step S3 in which I is output. In step S4, a waiting time TW is provided to see the effect of outputting the parameter I, and after TW has elapsed, the process returns to step S1.
【0039】図9に示すフローチヤートは、図8のステ
ツプS2における割り込み発生ルーチンを示す。同図に
おいて、CPU15は、ステツプS10で車両挙動部3
から車体歪Rを入力し、次のステツプS11で車両が悪
路を走行しているか否かを判断する。ここでは、図10
に示すように、車両挙動部3にて算出した車体歪Rの値
が、所定値Rr 以上となる時間が所定時間tr 秒を
越えたとき、悪路走行中であると判断する。The flowchart shown in FIG. 9 shows the interrupt generation routine in step S2 of FIG. In the figure, the CPU 15 controls the vehicle behavior section 3 in step S10.
The vehicle body distortion R is inputted from , and it is determined in the next step S11 whether or not the vehicle is traveling on a rough road. Here, Figure 10
As shown in , when the time during which the value of the vehicle body strain R calculated by the vehicle behavior section 3 is equal to or greater than the predetermined value Rr exceeds the predetermined time tr seconds, it is determined that the vehicle is traveling on a rough road.
【0040】ステツプS11での判断がYESであれば
、ステツプS12に進み、連続してn回以上パラメータ
I’が出力されたかどうかの判定をする。この判定結果
がYESであれば、非適応制御が一定時間以上連続して
いるとし、何らかの理由でドライバが休めない状態にあ
ると判断してステツプS13に進み、ステツプS11で
の悪路判断を取り消して適応制御を行なう。しかし、ス
テツプS12での判断がNOであれば、車体に負担をか
ける程度の悪路走行を一定時間以上続けているにも拘ら
ず、適応制御が行なわれていることになるので、ステツ
プS14にて割り込みを発生させる。よつて、上述の図
8のステツプS2での判断がYESとなり、非適応制御
が行なわれるので、イライラやビツクリ度を増す方向に
制御され、ドライバ11は運転への意欲が削がれる結果
、休憩を促されることになる。If the determination at step S11 is YES, the process advances to step S12, where it is determined whether the parameter I' has been outputted consecutively n times or more. If the result of this determination is YES, it is assumed that the non-adaptive control has continued for a certain period of time or more, and it is determined that the driver is unable to take a rest for some reason, and the process proceeds to step S13, canceling the rough road judgment made in step S11. perform adaptive control. However, if the determination in step S12 is NO, it means that adaptive control is being performed even though the vehicle has been driving on rough roads that put a strain on the vehicle body for a certain period of time, so the process proceeds to step S14. generates an interrupt. Therefore, the judgment in step S2 of FIG. 8 described above is YES, and non-adaptive control is performed, so that the control is performed in a direction that increases the level of irritation and shock, and as a result, the driver 11 loses his motivation to drive and takes a break. You will be encouraged to do so.
【0041】図11は、感覚刺激用車両制御部12の内
部構成を示すブロツク図である。同図において、コント
ロ−ラ34は、刺激制御部6から感覚刺激発生制御パラ
メータIを受け、その値に応じて可変フイルタ26の特
性を選択するフイルタ制御信号Fを算出する。可変フイ
ルタ26には、ホワイトノイズジエネレータ25からの
ホワイトノイズWが常に入力されており、Fの値に従つ
たフイルタ特性でフイルタリングされた信号W’を出力
する。この信号W’は、A/D変換部30にてデジタル
信号に変換された後、信号W”としてコントロ−ラ34
に入力される。FIG. 11 is a block diagram showing the internal structure of the sensory stimulation vehicle control section 12. As shown in FIG. In the figure, a controller 34 receives a sensory stimulation generation control parameter I from a stimulation control section 6, and calculates a filter control signal F for selecting a characteristic of a variable filter 26 in accordance with the value. The white noise W from the white noise generator 25 is always input to the variable filter 26, and outputs a signal W' filtered with filter characteristics according to the value of F. This signal W' is converted into a digital signal by the A/D converter 30, and then sent to the controller 34 as a signal W''.
is input.
【0042】可変フイルタ26は、図12に示すように
1/f特性を有し、パラメータIの値が大きくなるに従
い信号W’は、ホワイトノイズから1/fn ノイズ(
nは1以上の実数で、1〜2の間の値を使用するのが望
ましい)に変化する。コントロ−ラ34は、さらに、後
述する加振ゆらぎ制御信号Vを算出し、加振制御部29
は、この加振ゆらぎ制御信号Vとエンジン回転信号RP
Mとに応じてドライバ11が座るシート27の下部に設
けられた加振器28に信号を送る。その結果、シート2
7は、後述する所定の周波数にて加振される。The variable filter 26 has a 1/f characteristic as shown in FIG. 12, and as the value of the parameter I increases, the signal W' changes from white noise to 1/fn noise (
n is a real number of 1 or more, preferably a value between 1 and 2). The controller 34 further calculates an excitation fluctuation control signal V, which will be described later, and the excitation control section 29
is this excitation fluctuation control signal V and engine rotation signal RP
A signal is sent to the vibrator 28 provided at the bottom of the seat 27 on which the driver 11 sits in accordance with M. As a result, sheet 2
7 is vibrated at a predetermined frequency which will be described later.
【0043】図13は加振器28がシート27を加振す
る周波数特性を示すマツプであり、同図(a)は、エン
ジン回転信号RPMと基本加振周波数ωとの関係を示し
ている。また、同図(b)は、加振ゆらぎ制御信号Vと
加振周波数のゆらぎΔωとの関係を示している。シート
27は、上述のように加振制御部29から出力される加
振ゆらぎ制御信号Vとエンジン回転信号RPMとにそれ
ぞれ対応するωとΔωとの和に応じて変化する周波数に
て加振される。FIG. 13 is a map showing the frequency characteristics of vibration of the seat 27 by the vibrator 28, and FIG. 13(a) shows the relationship between the engine rotation signal RPM and the basic vibration frequency ω. In addition, FIG. 5B shows the relationship between the excitation fluctuation control signal V and the excitation frequency fluctuation Δω. The seat 27 is vibrated at a frequency that changes according to the sum of ω and Δω, which respectively correspond to the vibration fluctuation control signal V and the engine rotation signal RPM output from the vibration control unit 29 as described above. Ru.
【0044】結局、感覚刺激用車両制御部12は、刺激
制御部6からの感覚刺激発生制御パラメータIに応じて
運転席を支持する加振器28を駆動するので、ドライバ
には振動刺激が与えられ、そのイライラやビツクリ度を
制御することができる。図14は、コントロ−ラ34に
おける加振ゆらぎ制御信号Vとフイルタ制御信号Fとを
算出する手順を示すフローチヤートである。同図のステ
ツプS15では、コントロ−ラ15は刺激制御部6から
の感覚刺激発生制御パラメータIをもとに、図12に示
す1/f特性マツプからフイルタ特性を決定し、その特
性に対応するフイルタ制御信号Fを算出して、ステツプ
S16でその信号Fを出力する。In the end, the sensory stimulation vehicle control section 12 drives the vibrator 28 that supports the driver's seat in accordance with the sensory stimulation generation control parameter I from the stimulation control section 6, so that vibration stimulation is not applied to the driver. You can control how irritated or upset you are. FIG. 14 is a flowchart showing a procedure for calculating the excitation fluctuation control signal V and the filter control signal F in the controller 34. In step S15 in the same figure, the controller 15 determines a filter characteristic from the 1/f characteristic map shown in FIG. A filter control signal F is calculated and the signal F is output in step S16.
【0045】コントロ−ラ34は、ステツプS17で上
述のA/D変換部30からの出力信号W”をもとに加振
ゆらぎ制御信号Vを算出し、続くステツプS18で加振
制御部29に信号Vを出力する。ステツプS19では、
前回の処理でフイルタ制御信号Fを算出してから時間T
W が経過したかの判定をする。ここで時間TW が経
過していないと判定されたときは、ステツプS17に戻
つて加振ゆらぎ制御信号Vの算出を行なうが、所定時間
の経過が確認された場合は、ステツプS15に戻つて再
びフイルタ制御信号Fの算出を行なう。The controller 34 calculates an excitation fluctuation control signal V based on the output signal W'' from the A/D converter 30 described above in step S17, and sends it to the excitation control unit 29 in step S18. Outputs signal V. In step S19,
Time T since the filter control signal F was calculated in the previous process
Determine whether W has elapsed. If it is determined that the time TW has not elapsed, the process returns to step S17 to calculate the excitation fluctuation control signal V, but if it is confirmed that the predetermined time has elapsed, the process returns to step S15 and calculates the excitation fluctuation control signal V. A filter control signal F is calculated.
【0046】図15は、実施例に係るHMMにおける人
間状態とシートの振動周波数との関係を示している。同
図において、HMMの人間状態検出部9が、ドライバの
イライラ、ビツクリの程度をもとに適応制御をするとき
は、1/fn 型(nは1以上の実数で、1〜2の間の
値を使用するのが望ましい)のシート振動周波数のゆら
ぎを与え、ドライバが沈静状態にあるときは、ホワイト
ノイズ型のゆらぎを与える。また、非適応制御のときは
、適応制御とは逆のシート振動周波数のゆらぎを与える
。FIG. 15 shows the relationship between the human condition and the vibration frequency of the seat in the HMM according to the embodiment. In the same figure, when the human condition detection unit 9 of the HMM performs adaptive control based on the driver's degree of irritation or surprise, it uses a 1/fn type (n is a real number of 1 or more, between 1 and 2). When the driver is in a quiet state, a white noise-type fluctuation is applied. In addition, in non-adaptive control, fluctuations in the seat vibration frequency are given that are opposite to those in adaptive control.
【0047】以上説明したように、本実施例によれば、
ドライバのイライラ、ビツクリの度合いを指先容積脈波
を用いて検出し、車両挙動としては車体歪を検出して、
それらの値に応じたシートゆらぎ振動を刺激として使用
して適応制御を行なつてドライバが快適な運転を行なえ
るようにし、また、悪路走行が続いたと判定したときは
、所定のシートゆらぎ振動を刺激として使用して非適応
制御を行ない、ドライバに休息を促すことができるとい
う効果がある。
<第2実施例>本発明に係る第2の実施例について説明
する。尚、本実施例に係るHMMの全体構成は、図3に
示した第1の実施例に係るHMMと同じであるため、そ
の説明は省略する。As explained above, according to this embodiment,
The driver's level of irritation and nervousness is detected using fingertip volume pulse waves, and vehicle behavior is detected by detecting vehicle body distortion.
Seat fluctuation vibration according to these values is used as a stimulus to perform adaptive control so that the driver can drive comfortably. This has the effect of being able to use this as a stimulus to perform non-adaptive control and encourage the driver to rest. <Second Example> A second example according to the present invention will be described. Note that the overall configuration of the HMM according to this embodiment is the same as the HMM according to the first embodiment shown in FIG. 3, and therefore the description thereof will be omitted.
【0048】図16は、HMMの刺激制御部6を構成す
るCPU15周辺の詳細構成を示すブロツク図である。
同図において、CPU15は車両挙動部3からA/D変
換部18を介して車速Vを受け、同時に人間状態検出部
9からA/D変換部19を介して人間の状態量Hを受け
る。CPU15は、これらの入力をもとに感覚刺激発生
制御パラメータIを発生する。FIG. 16 is a block diagram showing the detailed configuration around the CPU 15 that constitutes the stimulation control section 6 of the HMM. In the figure, the CPU 15 receives a vehicle speed V from the vehicle behavior section 3 via the A/D conversion section 18, and at the same time receives a human state quantity H from the human state detection section 9 via the A/D conversion section 19. The CPU 15 generates the sensory stimulation generation control parameter I based on these inputs.
【0049】尚、本実施例における人間状態検出部9で
のドライバの人間状態の検出方法、及び人間の状態量H
と感覚刺激発生制御パラメータIとの関係は、第1実施
例における検出方法(図6)、及び状態量Hとパラメー
タI,I’との関係(図7)と同じである。次に、本実
施例における感覚刺激発生制御パラメータI,I’を算
出する手順を説明する。In this embodiment, the method for detecting the human state of the driver in the human state detection section 9 and the human state quantity H
The relationship between and the sensory stimulus generation control parameter I is the same as the detection method in the first embodiment (FIG. 6) and the relationship between the state quantity H and the parameters I and I' (FIG. 7). Next, a procedure for calculating the sensory stimulus generation control parameters I and I' in this embodiment will be explained.
【0050】本実施例におけるパラメータ算出のメイン
ルーチンは、図8に示した第1実施例におけるパラメー
タ算出手順と同じであるため、ここでは、割り込み発生
ルーチンについてのみ説明する。図17は、本実施例に
係る割り込み発生ルーチンを示し、ステツプS21で、
CPU15は車両が渋滞に陥つているか否かを判断する
。ここでは、図18に示すように、車両挙動部3にて車
速Vが、ある一定車速VJ 以下となる時間が所定時間
tJ 秒以上続くと、渋滞であると判断する。Since the main routine for parameter calculation in this embodiment is the same as the parameter calculation procedure in the first embodiment shown in FIG. 8, only the interrupt generation routine will be described here. FIG. 17 shows an interrupt generation routine according to this embodiment, in which, in step S21,
The CPU 15 determines whether the vehicle is stuck in a traffic jam. Here, as shown in FIG. 18, the vehicle behavior unit 3 determines that there is a traffic jam if the vehicle speed V remains below a certain constant vehicle speed VJ for a predetermined time tJ seconds or more.
【0051】ステツプS21での判断がYESであれば
、ステツプS22に進み、連続してn回以上パラメータ
I’が出力されたかどうかの判定をする。この判定結果
がYESであれば、非適応制御が一定時間以上連続して
いるとし、何らかの理由でドライバが休めない状態にあ
ると判断してステツプS23に進み、ステツプS21で
の渋滞判断を取り消して適応制御を行なう。しかし、ス
テツプS22での判断がNOであれば、渋滞が一定時間
以上継続されているにも拘らず、適応制御が行なわれて
いることになるので、ステツプS24にて割り込みを発
生させる。If the determination at step S21 is YES, the process proceeds to step S22, where it is determined whether the parameter I' has been outputted consecutively n times or more. If the judgment result is YES, it is assumed that the non-adaptive control has continued for a certain period of time or more, and it is judged that the driver is unable to take a rest for some reason, and the process proceeds to step S23, canceling the traffic congestion judgment at step S21. Perform adaptive control. However, if the determination in step S22 is NO, it means that adaptive control is being performed even though the traffic jam has continued for a certain period of time, and therefore an interrupt is generated in step S24.
【0052】この処理により、図8のステツプS2での
判断がYESとなり、非適応制御が行なわれるので、イ
ライラやビツクリ度を増す方向に制御され、ドライバ1
1は運転への意欲が削がれて休憩を促されることになる
。図19は、本実施例のHMMの感覚刺激用車両制御部
12の内部構成を示すブロツク図である。同図において
、コントロ−ラ34は、刺激制御部6から感覚刺激発生
制御パラメータIを受け、その値に応じて可変フイルタ
26の特性を選択するフイルタ制御信号Fを算出する。
可変フイルタ26には、ホワイトノイズジエネレータ2
5からのホワイトノイズWが常に入力されており、Fの
値に従つたフイルタ特性でフイルタリングされた信号W
’を出力する。この信号W’は、A/D変換部30にて
デジタル信号に変換された後、信号W”としてコントロ
−ラ34に入力される。As a result of this process, the determination at step S2 in FIG.
In case 1, your motivation to drive will be diminished and you will be asked to take a break. FIG. 19 is a block diagram showing the internal configuration of the sensory stimulation vehicle control section 12 of the HMM of this embodiment. In the figure, a controller 34 receives a sensory stimulation generation control parameter I from a stimulation control section 6, and calculates a filter control signal F for selecting a characteristic of a variable filter 26 in accordance with the value. The variable filter 26 includes a white noise generator 2.
The white noise W from 5 is always input, and the signal W is filtered with filter characteristics according to the value of F.
' is output. This signal W' is converted into a digital signal by the A/D converter 30 and then inputted to the controller 34 as a signal W''.
【0053】可変フイルタ26は、第1実施例と同様、
図12に示すような1/f特性を有し、パラメータIの
値が大きくなるに従い信号W’は、ホワイトノイズから
1/fn ノイズ(nは1以上の実数で、1〜2の間の
値を使用するのが望ましい)に変化する。コントロ−ラ
34は、後述するように信号W”をもとに燃料噴射コン
トロール信号Eを算出し、その算出結果をEGIコント
ロールユニツト35に送る。そして、燃料噴射装置36
は、EGIコントロールユニツト35からの制御信号に
従い燃料噴射を行なう。The variable filter 26 is similar to the first embodiment.
It has a 1/f characteristic as shown in Fig. 12, and as the value of the parameter I increases, the signal W' changes from white noise to 1/fn noise (n is a real number of 1 or more, and a value between 1 and 2). ). The controller 34 calculates a fuel injection control signal E based on the signal W'' as described later, and sends the calculation result to the EGI control unit 35.
performs fuel injection according to control signals from the EGI control unit 35.
【0054】図20は、燃料噴射コントロール信号Eと
EGIコントロールユニツト35から燃料噴射装置36
に送られる燃料制御信号との関係を示すマツプである。
同図(a)は、燃料噴射コントロール信号Eと燃料噴射
量との関係を示し、(b)は、燃料噴射コントロール信
号Eと噴射間隔との関係を示している。同図における安
全許容域とは、燃料の噴射量や噴射間隔のゆらぎ量が適
正値に対して極端に変化するのを避けるために設けたも
ので、操舵特性等、運転に影響を与える程、大きな値は
とらない。FIG. 20 shows the flow of the fuel injection control signal E from the EGI control unit 35 to the fuel injection device 36.
This is a map showing the relationship between the fuel control signal and the fuel control signal sent to the engine. 4A shows the relationship between the fuel injection control signal E and the fuel injection amount, and FIG. 2B shows the relationship between the fuel injection control signal E and the injection interval. The safe tolerance range in the figure was established to prevent fluctuations in the amount of fuel injection and injection interval from changing excessively from the appropriate values. Do not take large values.
【0055】HMMの感覚刺激用車両制御部12は、刺
激制御部6からの感覚刺激発生制御パラメータIに応じ
て燃料噴射量、あるいは噴射間隔のゆらぎを制御するこ
とでエンジン出力が制御され、ドライバにはエンジン出
力のみならずエンジン音、振動という刺激が与えられる
ので、そのイライラやビツクリ度を制御することができ
る。The sensory stimulation vehicle control section 12 of the HMM controls the engine output by controlling the fuel injection amount or the fluctuation of the injection interval according to the sensory stimulation generation control parameter I from the stimulation control section 6. Since the driver is given the stimulus of not only engine output but also engine sound and vibration, it is possible to control the degree of irritation and startling.
【0056】図21は、コントロ−ラ34における燃料
噴射コントロール信号Eとフイルタ制御信号Fとを算出
する手順を示すフローチヤートである。同図のステツプ
S25では、コントロ−ラ15は刺激制御部6からの感
覚刺激発生制御パラメータIをもとに、図12に示す1
/f特性マツプからフイルタ特性を決定し、その特性に
対応するフイルタ制御信号Fを算出して、ステツプS2
6でその信号Fを出力する。FIG. 21 is a flowchart showing the procedure for calculating the fuel injection control signal E and filter control signal F in the controller 34. In step S25 in the same figure, the controller 15 uses the sensory stimulation generation control parameter I from the stimulation control section 6 as shown in FIG.
A filter characteristic is determined from the /f characteristic map, a filter control signal F corresponding to the characteristic is calculated, and step S2
6 outputs the signal F.
【0057】コントロ−ラ34は、ステツプS27で上
述のA/D変換部30からの出力信号W”をもとに燃料
噴射コントロール信号Eを算出し、続くステツプS28
で加振制御部29に信号Eを出力する。ステツプS29
では、前回の処理でフイルタ制御信号Fを算出してから
時間TW が経過したかの判定をする。ここで時間TW
が経過していないと判定されたときは、ステツプS2
7に戻つて燃料噴射コントロール信号Eの算出を行なう
が、所定時間の経過が確認された場合は、ステツプS2
5に戻つて再びフイルタ制御信号Fの算出を行なう。In step S27, the controller 34 calculates a fuel injection control signal E based on the output signal W'' from the A/D converter 30, and then in step S28.
A signal E is output to the vibration control section 29. Step S29
Now, it is determined whether the time TW has elapsed since the filter control signal F was calculated in the previous process. Here time TW
If it is determined that the period has not elapsed, step S2
The process returns to step S2 to calculate the fuel injection control signal E, but if it is confirmed that the predetermined time has elapsed, the process returns to step S2.
Returning to step 5, the filter control signal F is calculated again.
【0058】図22は、本実施例に係るHMMにおける
人間状態と燃料噴射のゆらぎとの関係を示している。同
図において、HMMの人間状態検出部9が、ドライバの
イライラ、ビツクリの程度をもとに適応制御をするとき
は、1/fn 型(nは1以上の実数で、1〜2の間の
値を使用するのが望ましい)の燃料噴射のゆらぎを与え
、ドライバが沈静状態にあるときは、ホワイトノイズ型
のゆらぎを与える。また、非適応制御のときは、適応制
御とは逆の燃料噴射のゆらぎを与える。FIG. 22 shows the relationship between human condition and fuel injection fluctuation in the HMM according to this embodiment. In the same figure, when the human condition detection unit 9 of the HMM performs adaptive control based on the driver's degree of irritation or surprise, it uses a 1/fn type (n is a real number of 1 or more, between 1 and 2). When the driver is at rest, it provides a white noise-type fluctuation. In addition, in non-adaptive control, fluctuations in fuel injection are given that are opposite to those in adaptive control.
【0059】以上説明したように、本実施例によれば、
ドライバのイライラ、ビツクリの度合いを指先容積脈波
を用いて検出し、車両挙動としては車速をもとに渋滞の
判断をして、それらの値に応じた燃料噴射のゆらぎにて
エンジン出力やエンジン音、振動を刺激として使用して
適応制御を行なうことでドライバが快適な運転を行なえ
るようにし、また、渋滞が一定時間以上続いたと判定し
たときは、所定の燃料噴射のゆらぎによる刺激を使用す
ることで非適応制御を行ない、ドライバに休息を促すこ
とができるという効果がある。
<第3実施例>以下、本発明に係る第3の実施例につい
て説明する。As explained above, according to this embodiment,
The driver's level of irritation and nervousness is detected using fingertip volume pulse waves, and vehicle behavior is determined based on vehicle speed, and engine output and engine control are determined by fluctuations in fuel injection according to these values. The system uses sounds and vibrations as stimuli to perform adaptive control to help the driver drive comfortably, and when it is determined that traffic congestion has continued for a certain period of time, it uses a stimulus based on predetermined fluctuations in fuel injection. This has the effect of performing non-adaptive control and encouraging the driver to rest. <Third Embodiment> A third embodiment of the present invention will be described below.
【0060】本実施例では、ドライバの覚醒度を検出し
て、その覚醒度に応じた刺激をドライバに呈示すること
でドライバを最適な覚醒状態に持続する。図23は、第
3の実施例に係るHMMの全体構成を示す概略ブロツク
図である。同図において、車両制御部2は、ドライバ1
1の操作と検出部4が検出した環境20からの道路環境
に応じて、車両挙動部3に対して最適な車両挙動を実現
するよう制御する。In this embodiment, the driver's level of alertness is detected and a stimulus corresponding to the level of alertness is presented to the driver to maintain the driver in an optimal alertness state. FIG. 23 is a schematic block diagram showing the overall configuration of an HMM according to the third embodiment. In the same figure, the vehicle control unit 2 controls the driver 1
1 and the road environment from the environment 20 detected by the detection unit 4, the vehicle behavior unit 3 is controlled to realize optimal vehicle behavior.
【0061】人間状態検出部9は、ドライバ11からの
脳波をもとにドライバ11の覚醒状態を検出する。適応
制御部7は、刺激生成に際してリアルタイムにドライバ
を最適な生理、心理状態に保つよう適応制御するために
感覚刺激用車両制御部12に指令を出す。また、感覚刺
激用車両制御部12は、適応制御部7からの指令を受け
てドライバに対する人間的反応の呈示パターンに基づき
ドライバ11に対して刺激を生成する。The human state detection section 9 detects the wakefulness state of the driver 11 based on the brain waves from the driver 11. The adaptive control unit 7 issues a command to the sensory stimulation vehicle control unit 12 in order to perform adaptive control to maintain the driver in an optimal physiological and psychological state in real time during stimulation generation. Further, the sensory stimulation vehicle control unit 12 receives a command from the adaptive control unit 7 and generates stimulation for the driver 11 based on a presentation pattern of human reactions to the driver.
【0062】図24は、本実施例のHMMの詳細ブロツ
図であり、ここではドライバ11の頭部に電極2aを接
着して電位差を計測することで、ドライバの脳波を測定
するという手法をとる。このドライバ11の脳波は、生
理計測用アンプ43に導かれて信号増幅を受け、A/D
変換器44にてデジタル信号に変換された後、CPUb
42に送られる。CPUb42では後述する覚醒度推定
値Xが演算され、システム全体の制御、及び覚醒度制御
用のCPUa41からの指令に従い、CPUa41にそ
の瞬間での推定値Xを引き渡す。FIG. 24 is a detailed block diagram of the HMM of this embodiment. Here, a method is used to measure the driver's brain waves by gluing the electrode 2a to the head of the driver 11 and measuring the potential difference. . The brain waves of the driver 11 are guided to the physiological measurement amplifier 43 and subjected to signal amplification, and the A/D
After being converted into a digital signal by the converter 44, the CPUb
Sent to 42. The CPUb42 calculates an estimated value X of the alertness level, which will be described later, and delivers the estimated value X at that moment to the CPUa41 in accordance with instructions from the CPUa41 for controlling the entire system and controlling the alertness level.
【0063】CPUa41は覚醒度推定値Xを常に監視
すると同時に、エンジンルーム54内に設けたマイクロ
ホン46にてエンジン45のエンジン音を計測している
。その計測されたエンジン音はA/D変換器47でデジ
タル信号に変換され、CPUa41に取り込まれる。
CPUa41は、覚醒度推定値Xの値をもとにドライバ
が低覚醒状態にあると判断したときには、取り込んだエ
ンジン音をD/A変換器51に送つてアナログ信号に変
換すると共に、アンプ50にゲインコントロール信号を
送り、その増幅度を制御する。そして、アンプ50は、
CPU1aからの制御信号に従つて増幅したエンジン音
を、刺激としてスピーカ53を介してドライバ11に呈
示する。このアンプ50の増幅度は、後述するように、
CPUa41が、ドライバ11の耳元に設置した耳元マ
イクロホン52にて拾つたスピーカ53からのエンジン
音出力レベルの監視結果に応じて決定する。[0063] The CPUa 41 constantly monitors the estimated level of wakefulness X, and at the same time measures the engine sound of the engine 45 using a microphone 46 provided in the engine room 54. The measured engine sound is converted into a digital signal by the A/D converter 47, and then taken into the CPUa41. When the CPUa 41 determines that the driver is in a low alertness state based on the estimated alertness value Sends a gain control signal to control its amplification degree. And the amplifier 50 is
Engine sound amplified according to a control signal from the CPU 1a is presented to the driver 11 as a stimulus via the speaker 53. The amplification degree of this amplifier 50 is as described below.
The CPU a 41 makes the determination based on the monitoring result of the engine sound output level from the speaker 53 picked up by the ear microphone 52 installed near the ear of the driver 11 .
【0064】一方、CPUa41が、ドライバ11が過
緊張状態にあると判断したときには、香り呈示装置48
を起動してドライバに沈静用の香りを呈示する。尚、ド
ライバ11は、本システムの駆動が長時間に及んで肉体
的な疲労が蓄積したときに、自らが終了スイツチ49を
操作してシステムの駆動を停止できるようになつている
。On the other hand, when the CPUa 41 determines that the driver 11 is in an overstressed state, the scent presentation device 48
to present a calming scent to the driver. Incidentally, when the driver 11 has been operating the system for a long time and has accumulated physical fatigue, he or she can stop the system by operating an end switch 49.
【0065】次に、本実施例のHMMにおける覚醒状態
持続処理手順について説明する。図25は、実施例に係
る最適覚醒度持続処理の手順を示すフローチヤートであ
る。同図において、ステツプS31で、初期値として以
下の値、パラメータ等の設定を行なう。
(1)最適覚醒度推定値Rbest
(2)緊張度限界値R1
(3)覚醒低下限界値R2
(4)許容制御覚醒度推定値幅Rerr1(緊張度に対
するもの)
(5)許容制御覚醒度推定値幅Rerr2(低覚醒度に
対するもの)
(6)エンジン音の取り込み時間T1
(7)スピーカ発生音量E0
(8)安全限界エンジン音量Esafe(9)エンジン
オン再生音率Δ0
(10)安全限界カウンタNsafe−lim(11)
安全限界時のエンジン音再生時間Tsafe(12)香
り呈示限界回数Ns−lim(13)個人覚醒度推定パ
ラメータa1 ,a2 ,a3 ,a4 ,a5
(14)HMM駆動時間用カウンタNl(初期値を1に
する)
(15)HMM駆動時間上限カウンタNlsetここで
、覚醒度と覚醒度推定値との関係を説明する。Next, the awake state sustaining processing procedure in the HMM of this embodiment will be explained. FIG. 25 is a flowchart illustrating the procedure of optimal wakefulness sustaining processing according to the embodiment. In the figure, in step S31, the following values, parameters, etc. are set as initial values. (1) Optimal arousal level estimation value Rbest (2) Tension level limit value R1 (3) Arousal reduction limit value R2 (4) Permissible control arousal level estimate value range Rerr1 (for tension level) (5) Permissible control arousal level estimate value range Rerr2 (for low arousal level) (6) Engine sound capture time T1 (7) Speaker generated volume E0 (8) Safe limit engine volume Esafe (9) Engine on reproduction sound rate Δ0 (10) Safety limit counter Nsafe-lim (11)
Engine sound playback time at safety limit Tsafe (12) Scent presentation limit number of times Ns-lim (13) Personal alertness estimation parameters a1, a2, a3, a4, a5 (14) HMM drive time counter Nl (initial value set to 1) (15) HMM drive time upper limit counter Nlset Here, the relationship between the wakefulness level and the wakefulness estimate value will be explained.
【0066】図26は、覚醒度と覚醒度推定値との関係
を図示したもので、両者は相互に単調増加の関係にある
。覚醒度推定値がRbestのとき最適な覚醒状態にあ
るとし、Rbestを中心に過緊張側にRerr1、覚
醒低下側にRerr2の範囲(図中、斜線部)を定めた
場合、覚醒度推定値がこの範囲内にあるとき、正常覚醒
状態とする。FIG. 26 illustrates the relationship between the alertness level and the estimated alertness level, and both are in a monotonically increasing relationship. When the estimated arousal level is Rbest, it is assumed that the arousal state is optimal, and if we define a range of Rerr1 on the overstress side and Rerr2 on the arousal side with Rbest as the center (shaded area in the figure), the estimated arousal level is When it is within this range, it is considered to be a normal wakeful state.
【0067】また、覚醒度推定値がR1よりも大きいと
きを過緊張状態、R2よりも小さいときを低覚醒状態と
する。次のステツプS32では覚醒度推定値X1を取り
込み、続くステツプS33で、X1がR1よりも大きい
か否か、即ち、過緊張状態にあるかどうかを判定する。
ここでの判定がYESであれば、過緊張状態にあるとし
てステツプS36に進み、後述する過緊張対処処理を実
行する。Further, when the estimated arousal level is greater than R1, it is assumed to be a hypertension state, and when it is smaller than R2, it is assumed to be a low arousal state. In the next step S32, the estimated arousal level X1 is taken in, and in the following step S33, it is determined whether or not X1 is greater than R1, that is, whether or not the person is in an overstressed state. If the determination here is YES, it is determined that the vehicle is in an overstressed state, and the process proceeds to step S36, where an overstress countermeasure process, which will be described later, is executed.
【0068】しかし、ステツプS33での判定がNOで
あれば、ステツプS34でX1がR2よりも小さいか、
つまり低覚醒状態か否かを判定する。ここで低覚醒状態
にないと判定されたときは、再びステツプS32に戻つ
て覚醒度推定値X1を取り込む。逆にステツプS34で
低覚醒状態にあると判定されたときはステツプS35に
進み、後述する低覚醒対処処理を実行する。However, if the determination in step S33 is NO, it is determined in step S34 whether X1 is smaller than R2 or not.
In other words, it is determined whether or not the person is in a low arousal state. If it is determined that the state is not in a low arousal state, the process returns to step S32 and the estimated arousal level X1 is taken in. On the other hand, if it is determined in step S34 that the patient is in a low arousal state, the process advances to step S35, and a low arousal countermeasure process, which will be described later, is executed.
【0069】ステツプS37ではHMM駆動時間用カウ
ンタNlの値がHMM駆動時間上限カウンタNlset
の値より大きいか否かを判定する。ここでの判定がNO
であれば、最適覚醒度持続処理は設定した回数を実行し
ていないということで、ステツプS38でカウンタNl
の値を1だけインクリメントした後、ステツプS32に
戻る。しかし、カウンタNlの値がカウンタNlset
を越えているときは、ステツプS37での判定はYES
となり、次のステツプS39で、ドライバによる終了ス
イツチ49の押下を検出する。このスイツチ押下があれ
ば、ドライバによるHMMの駆動停止の意志があつたと
して本処理を終了する。In step S37, the value of the HMM driving time counter Nl is equal to the HMM driving time upper limit counter Nlset.
Determine whether it is greater than the value of . The verdict here is NO.
If so, it means that the optimal alertness level sustaining process has not been executed the set number of times, and the counter Nl is set in step S38.
After incrementing the value by 1, the process returns to step S32. However, the value of counter Nl is
, the determination in step S37 is YES.
In the next step S39, pressing of the end switch 49 by the driver is detected. If this switch is pressed, it is assumed that the driver intends to stop driving the HMM, and the process ends.
【0070】次に、本実施例のHMMにおいて脳波から
覚醒度を数値として推定する方法について説明する。図
27は、本実施例のHMMを構成するCPUb42内の
覚醒度推定部のブロツク図である。ここでは、人間の覚
醒度の度合を絶対的に定量化し、それに応じて振動,音
,香り等の刺激をドライバに与えることにより、バイオ
フイードバツク的にドライバの覚醒状態を一定水準に維
持し、居眠りや過度の興奮状態に陥ることを防止する。Next, a method for estimating the degree of alertness as a numerical value from brain waves in the HMM of this embodiment will be explained. FIG. 27 is a block diagram of the alertness level estimating section within the CPUb42 that constitutes the HMM of this embodiment. Here, by absolutely quantifying the degree of human arousal and applying stimuli such as vibrations, sounds, and scents to the driver accordingly, we maintain the driver's arousal state at a certain level in terms of biofeedback. , to prevent falling asleep or becoming overly excited.
【0071】図27において、脳波検出部51aは被験
者であるドライバ11の頭部に装着した電極2から脳波
を検出し、不図示のアンプにより脳波を増幅する部分か
ら構成される。脳波加工部52aは脳波検出部51aか
らの脳波信号を加工して覚醒の推定をしやすい物理量に
信号処理する。即ち、脳波検出部51aにて増幅された
脳波信号を後述するA/D変換器を介して取り込み、デ
イジタル・フイルタ処理を施して脳波のδ波(1−3H
Z ),θ波(3−6HZ ),α波(8−13HZ
),β波(13HZ −30HZ )の周波数帯域に分
け、覚醒度評価に必要な物理量に加工する。In FIG. 27, the brain wave detection section 51a is comprised of a portion that detects brain waves from the electrodes 2 attached to the head of the driver 11 who is the subject, and amplifies the brain waves with an amplifier (not shown). The brain wave processing unit 52a processes the brain wave signal from the brain wave detection unit 51a and processes the signal into a physical quantity that makes it easy to estimate arousal. That is, the brain wave signal amplified by the brain wave detection unit 51a is taken in via an A/D converter (described later), and subjected to digital filter processing to obtain the δ wave (1-3H) of the brain wave.
Z ), θ wave (3-6Hz), alpha wave (8-13Hz
), β waves (13Hz - 30Hz) and processed into physical quantities necessary for arousal evaluation.
【0072】覚醒度推定部53aは、後述する覚醒度推
定パラメータと脳波帯域データをもとに覚醒と関連の深
い推定値を計算する。また、覚醒度判定部54aは、覚
醒度推定部53aで推定された覚醒度合から、どの程度
刺激を提示するかを判定する。そして、刺激提示部50
aは、覚醒度判定部54aからの指示により、適当な刺
激をドライバに提示したり、停止したりする。[0072] The arousal degree estimating unit 53a calculates an estimated value closely related to arousal based on the arousal degree estimation parameter and brain wave band data, which will be described later. Further, the arousal level determining unit 54a determines how much stimulation to present based on the arousal level estimated by the arousal level estimating unit 53a. Then, the stimulus presentation section 50
a presents or stops appropriate stimulation to the driver in response to instructions from the alertness level determination unit 54a.
【0073】本実施例の覚醒度推定部では、脳波及び反
応時間をもとに覚醒度を推定し、その情報を用いて最適
な刺激を運転者にバイオフイードバツク的に与える。そ
こで、図28を参照して、本実施例に適用されたバイオ
フイードバツクの概念について述べる。図28は心理学
や人間工学でよく用いられる図で、縦軸は作業の効率、
または処理能力を表しており、運転時に限定するならば
、目的とするハンドル操作や判断力に相当する。また、
横軸は刺激量で視覚的刺激,聴覚的刺激,触覚的刺激,
臭覚的刺激等を考えることができる。これらは運転時に
例えると、前方の風景の流れ、車内の騒音や振動、ある
いは臭いということになる。The alertness level estimating section of this embodiment estimates the alertness level based on brain waves and reaction time, and uses this information to provide optimal stimulation to the driver in a biofeedback manner. Therefore, with reference to FIG. 28, the concept of biofeedback applied to this example will be described. Figure 28 is a diagram often used in psychology and ergonomics, where the vertical axis represents work efficiency;
Or, it represents processing ability, and if limited to driving, it corresponds to the intended steering operation and judgment ability. Also,
The horizontal axis is the amount of stimulation, which includes visual stimulation, auditory stimulation, tactile stimulation,
One can think of olfactory stimulation, etc. When driving, these can be compared to the flow of scenery in front of you, the noise and vibrations inside the car, and the smell.
【0074】図28のハツチング部Bは、刺激量がある
量よりも増加してくるドライバは的確な操作をすること
ができなくなり、最終的にはパニツク状態(過覚醒)に
陥ることを意味している。例として、高速走行で車速を
上げていつたとき、最終的には道路環境の変化について
ゆくことができなくなつてハンドル操作不能に陥つたり
、スピンが生じたときには回避できないというような状
況を挙げることができる。The hatched part B in FIG. 28 indicates that a driver who increases the amount of stimulation beyond a certain level will no longer be able to perform accurate operations, and will eventually fall into a panic state (hyperarousal). ing. As an example, when driving at high speed and increasing the speed of the vehicle, you may eventually become unable to keep up with changes in the road environment and become unable to operate the steering wheel, or you may be unable to avoid a spin. be able to.
【0075】同図のハツチング部Aは、注意を要求する
割に刺激が少ないために単調状態に陥り、覚醒低下を引
き起こすことを意味している。この例として、高速道路
のような単調運転時における覚醒低下のような状態があ
る。因に、従来の居眠り警報装置が狙つているのは、こ
の領域に達したときにドライバに警報を与えることであ
る。[0075] The hatched area A in the same figure indicates that the subject falls into a monotonous state due to the lack of stimulation in spite of the demand for attention, which causes a decrease in arousal. An example of this is a state of decreased alertness during monotonous driving such as on a highway. Incidentally, the goal of conventional drowsiness warning devices is to provide a warning to the driver when this region is reached.
【0076】以上の説明からわかるように、人間はある
量以上の情報や環境変化に対応できないし、同様にある
量以下の刺激量に対しては覚醒低下を起こす。このこと
から、安全装置として最も望ましいのは、人間個々によ
り異なりはするが、その個人の最適な刺激量を明らかに
し、その刺激量の近傍で生理状態に応じた有効な刺激を
調節して与えることである。その状況を図28の中心部
に、最適刺激量として示している。As can be seen from the above explanation, humans cannot respond to information or environmental changes that exceed a certain amount, and similarly, arousal decreases when the amount of stimulation is less than a certain amount. For this reason, the most desirable safety device is to clarify the optimal amount of stimulation for each person, although it differs from person to person, and then adjust and provide effective stimulation near that amount according to the physiological state. That's true. This situation is shown in the center of FIG. 28 as the optimal stimulation amount.
【0077】本実施例では、人間の覚醒状態の検出とそ
れに応じた刺激を与えることにより、図28に示した最
適覚醒状態の持続を達成することが原理的にできる。そ
こで最初に、覚醒度推定部53aにて覚醒度を算出する
際のパラメータを決定する、覚醒度推定パラメータ決定
装置について説明する。覚醒度推定パラメータ決定装置
は、覚醒の度合と相関の高い反応時間と脳波を同時に計
測し、得られた脳波データと反応時間データをもとに重
回帰分析を行うことで覚醒度推定パラメータを決定する
ものである。In this embodiment, it is possible in principle to maintain the optimal wakefulness state shown in FIG. 28 by detecting the human wakefulness state and applying stimulation accordingly. First, a description will be given of an arousal degree estimation parameter determination device that determines parameters for calculating the arousal degree in the arousal degree estimating section 53a. The alertness estimation parameter determination device simultaneously measures reaction time and brain waves, which are highly correlated with the degree of alertness, and determines the alertness estimation parameters by performing multiple regression analysis based on the obtained brain wave data and reaction time data. It is something to do.
【0078】図29は覚醒度推定パラメータ決定装置の
概略ブロツク図である。同図は、この装置が人間の反応
時間と脳波を同時に長時間に渡り計測している状況を示
しており、得られた反応時間と脳波との相関を解析する
ことにより推定パラメータを求めることができる。図2
9において、脳波処理部70は、被験者(ドライバ)1
1に装着した電極2からの脳波を計測し、反応時間計測
部71は、被験者11が与えられた刺激に対して反応す
る時間を計測する。これらの計測結果をもとに、覚醒度
推定パラメータ決定部72が被験者固有の覚醒度を推定
する。FIG. 29 is a schematic block diagram of the arousal level estimation parameter determination device. The figure shows a situation in which this device simultaneously measures a person's reaction time and brain waves over a long period of time, and it is possible to obtain estimated parameters by analyzing the correlation between the obtained reaction time and brain waves. can. Figure 2
9, the electroencephalogram processing unit 70 processes the subject (driver) 1
The reaction time measurement section 71 measures the time it takes for the test subject 11 to react to the given stimulus. Based on these measurement results, the arousal level estimation parameter determination unit 72 estimates the subject's own arousal level.
【0079】図30は、反応時間(選択反応時間)を計
測する反応時間計測部71の構成を示すブロツク図であ
る。同図において、反応用刺激提示部30Aは、選択反
応時間計測部35Aからの制御により被験者11に反応
測定用の刺激を発生し、被験者11からの反応は、反応
入力部31Aを介して選択反応時間計測部35Aに入力
される。FIG. 30 is a block diagram showing the configuration of a reaction time measurement section 71 that measures reaction time (selected reaction time). In the same figure, the reaction stimulus presentation unit 30A generates a stimulus for reaction measurement to the subject 11 under the control of the selection reaction time measuring unit 35A, and the reaction from the subject 11 is transmitted to the selected reaction time measurement unit 31A via the reaction input unit 31A. It is input to the time measuring section 35A.
【0080】選択反応時間計測部35Aは、装置全体の
制御を司るCPU36aと各種データを格納する格納部
から成る主制御部36A、及び反応用の刺激を提示する
時刻を設定したり反応時間を測るためのタイマー37A
により構成される。データ格納部としては、反応用の刺
激を提示する時刻に関するデータを格納するための刺激
提示時刻データ格納部36a、反応用の刺激パターンを
格納するための刺激パターンデータ格納部36c、そし
て計測された反応時間を格納するための反応時間データ
格納部36dがある。尚、これらの格納部には、記憶媒
体としてデイスク装置や半導体メモリを用いる。The selection reaction time measurement section 35A includes a main control section 36A consisting of a CPU 36a that controls the entire device, a storage section that stores various data, and a main control section 36A that sets the time at which a reaction stimulus is presented and measures reaction time. Timer 37A for
Consisted of. The data storage section includes a stimulus presentation time data storage section 36a for storing data regarding the time at which a response stimulus is presented, a stimulus pattern data storage section 36c for storing a response stimulus pattern, and There is a reaction time data storage section 36d for storing reaction times. Note that a disk device or a semiconductor memory is used as a storage medium in these storage units.
【0081】反応用刺激提示部30Aは、被験者11に
映像としての刺激を発生するCRT30a、刺激音を発
生するスピーカ30b、そして振動体を内蔵して人体を
圧迫するような触覚刺激を発生でき、被験者が容易に刺
激に反応するよう座ることができる着座部30cから構
成される。一方、反応入力部31Aは、被験者11が刺
激に対して指1cにて反応するためのボタン31a、音
声にて反応するためのマイクロホン31bを有する。反
応入力部31Aからの反応は、選択反応時間計測部35
AのCPU36aを介して反応時間データとして反応時
間データ格納部36dに格納される。The reaction stimulus presentation section 30A includes a CRT 30a that generates a visual stimulus to the subject 11, a speaker 30b that generates a stimulus sound, and a built-in vibrating body, and can generate a tactile stimulus that presses the human body. It consists of a seating section 30c on which the subject can sit to easily respond to stimulation. On the other hand, the reaction input section 31A includes a button 31a for the subject 11 to respond to the stimulus with the finger 1c, and a microphone 31b for responding by voice. The reaction from the reaction input section 31A is sent to the selected reaction time measurement section 35.
It is stored in the reaction time data storage section 36d as reaction time data via the CPU 36a of A.
【0082】図31は反応時間の計測状況として、反応
用刺激提示部にCRTを使用した例を示している。同図
において、被験者11は着座部30cに座り、反応用の
複数個のボタン(図示せず)が装着されたバー40Aを
握る。反応用の刺激は被験者11前方のCRT30a上
に表示され、瞬間的に消えるように設定されている。被
験者11はCRT30aの画面に刺激が表示されると、
決められたルールに従い可能な限り早くボタンを選択し
て押す作業を課される。FIG. 31 shows an example of a reaction time measurement situation in which a CRT is used as a reaction stimulus presentation section. In the figure, a subject 11 sits on a seat 30c and holds a bar 40A equipped with a plurality of reaction buttons (not shown). The reaction stimulus is displayed on the CRT 30a in front of the subject 11 and is set to disappear momentarily. When the stimulus was displayed on the screen of the CRT 30a, subject 11
The task is to select and press a button as quickly as possible according to established rules.
【0083】CRT30a上には、選択反応時間計測部
35Aに設定された、刺激提示時刻や刺激パターンデー
タに従つた色の付いた○印が、被験者11に十分見える
程度の大きさと明るさで瞬間的に提示される。色は3種
類あり、これらの色の提示される順番はランダムに設定
されている。また、表示される時間間隔もランダムに設
定される。尚、このときの色の種類は何色であつてもよ
い。On the CRT 30a, a colored circle mark according to the stimulus presentation time and stimulus pattern data set in the selection reaction time measuring section 35A is displayed momentarily with a size and brightness that is sufficiently visible to the subject 11. presented. There are three types of colors, and the order in which these colors are presented is randomly set. Furthermore, the display time intervals are also set randomly. Note that the type of color at this time may be any number of colors.
【0084】次に、本実施例おける反応時間の計測手順
について図32に示したフローチヤートに従い説明する
。同図のステツプS30aで、刺激提示時刻t1 と計
測終了時刻、そして覚醒度が低下して反応が遅れる場合
の見逃し時間としてTC を設定する。刺激提示時刻t
1 は乱数を発生させることにより得られ、提示時間間
隔として5秒から30秒程度に一様にランダムに選択す
るとよいが、この時間間隔と分布は任意に設定してもよ
い。
また、計測時間としては30分から数時間に設定するこ
とが望ましい。Next, the procedure for measuring reaction time in this example will be explained according to the flowchart shown in FIG. In step S30a in the same figure, the stimulus presentation time t1, the measurement end time, and TC are set as the missed time when the response is delayed due to a decrease in alertness. Stimulus presentation time t
1 is obtained by generating random numbers, and the presentation time interval may be uniformly and randomly selected from about 5 seconds to 30 seconds, but the time interval and distribution may be set arbitrarily. Further, it is desirable to set the measurement time to 30 minutes to several hours.
【0085】次に、ステツプS31aで、刺激としてど
の色を選定するかの刺激提示パターンをランダムに設定
する。ここでは、色(赤,青,黄色)のついた○印を設
定する。しかし、この刺激発生のランダム性には片寄り
があつてもよく、極限的状況ではある順番に提示しても
よい。これは注意力の程度により、単調さを増そうとす
る場合は刺激のパターンが予期しやすいものに設定する
とよい。Next, in step S31a, a stimulus presentation pattern for selecting a color as a stimulus is randomly set. Here, set a circle with a color (red, blue, yellow). However, this randomness of stimulus generation may be biased, and in extreme situations may be presented in a certain order. This depends on the level of attentiveness, and if you are trying to increase monotony, it is best to set the stimulus pattern to one that is easy to predict.
【0086】ステツプS32aで、タイマー37AがC
PU36aに現時刻を通知し、続くステツプS33aで
、ステツプS30aで設定した刺激提示時刻t1 と現
時刻taの一致を見る。ここでの判定の結果がYESで
あれば、即ち、設定された刺激提示時刻に達したとき、
次のステツプS34aで、あらかじめ決められた刺激パ
ターンを被験者に提示する。こうすることで、刺激発生
までウエイトをかけることができる。[0086] In step S32a, the timer 37A is set to C.
The current time is notified to the PU 36a, and in the following step S33a, it is checked whether the stimulus presentation time t1 set in step S30a and the current time ta match. If the result of the determination here is YES, that is, when the set stimulus presentation time has been reached,
In the next step S34a, a predetermined stimulation pattern is presented to the subject. By doing this, it is possible to apply weight until the stimulus occurs.
【0087】ステツプS35aでは、タイマー37Aが
CPU36aに刺激提示後の現時刻tbを知らせる。そ
して、ステツプS36aで被験者11からの反応信号を
検出し、反応があれば続くステツプS37aで反応時間
として、tb−taを算出する。しかし、ステツプS3
6aで被験者11からの反応信号が検出できない場合は
、ステツプS38に進み、被験者の覚醒度が低下し、反
応が遅れる場合の見逃し時間としてあらかじめ設定した
Tcと待ち時間tb−taとの比較を行なう。この待ち
時間がTcを越えていなければ、ステツプS35aに戻
つて現時刻tbを入力し、次のステツプS36aで再び
反応信号を待つ。ステツプS38aでの判定の結果がY
ESであれば、つまり待ち時間がTcを越えたときには
見逃しと判定して、ステツプS39aで便宜的に反応時
間をTcとする。In step S35a, the timer 37A notifies the CPU 36a of the current time tb after the stimulation is presented. Then, in step S36a, a reaction signal from the subject 11 is detected, and if there is a reaction, tb-ta is calculated as the reaction time in step S37a. However, step S3
If the reaction signal from the subject 11 cannot be detected in step 6a, the process proceeds to step S38, where Tc and waiting time tb-ta, which are preset as a missed time in case the subject's alertness level decreases and the reaction is delayed, are compared. . If this waiting time does not exceed Tc, the process returns to step S35a, where the current time tb is input, and the process waits again for a response signal in the next step S36a. The result of the determination in step S38a is Y.
If it is ES, that is, if the waiting time exceeds Tc, it is determined that the response has been missed, and the reaction time is conveniently set to Tc in step S39a.
【0088】ステツプS40aでは、得られた刺激提示
時刻に対する反応時間データを反応時間データ格納部3
6dに格納し、続くステツプS41aでCPU36aは
計測終了時刻になつたかの判定を行ない、判定結果がN
Oであれば、以上の過程を、設定した時刻がくるまで繰
り返すべく、ステツプS30aに戻る。しかし、ステツ
プS41aで計測終了時刻が検知できれば、本処理を終
了する。In step S40a, the reaction time data for the stimulus presentation time obtained is stored in the reaction time data storage section 3.
6d, and in the following step S41a, the CPU 36a determines whether the measurement end time has come, and the determination result is N.
If YES, the process returns to step S30a to repeat the above process until the set time comes. However, if the measurement end time can be detected in step S41a, this process ends.
【0089】図33は、脳波処理部70の構成を示すブ
ロツク図である。同図に示した脳波検出部70aでは、
脳波用の電極を用いて人間の頭部に専用の導電性を持つ
接着剤で接続し、それにて得られた脳波を、例えばヘツ
ドアンプ(図24の生理計測用アンプ43に相当)にて
ノイズ対策を施し、その信号を増幅する。脳波検出部7
0aからの脳波信号は、A/D変換部61(図24のA
/D変換器44に相当)を介して脳波データとして脳波
データ格納部62に記憶される。このデータをデイジタ
ル・フイルタ(63a〜63d)でδ波帯域,θ波帯域
,α波帯域,β波帯域に分離し、各帯域データをフイル
タリングデータ格納部(64a〜64d)に記憶する。FIG. 33 is a block diagram showing the configuration of the electroencephalogram processing section 70. In the electroencephalogram detection section 70a shown in the figure,
Electrodes for brain waves are connected to the human head with a special conductive adhesive, and the brain waves obtained are used, for example, in a head amplifier (equivalent to the physiological measurement amplifier 43 in Figure 24) to counter noise. and amplify the signal. Brain wave detection section 7
The brain wave signal from 0a is sent to the A/D converter 61 (A in FIG. 24).
/D converter 44) and is stored in the brain wave data storage unit 62 as brain wave data. This data is separated into a δ wave band, a θ wave band, an α wave band, and a β wave band using digital filters (63a to 63d), and each band data is stored in a filtering data storage unit (64a to 64d).
【0090】次に、パワー量演算部(65a〜65d)
にて各帯域の脳波データから平均パワー量を求める。こ
のときの平均時間TP (1秒程度)は適時定める。こ
うして得られた平均パワーデータを覚醒度と相関の高い
平均パワー量とするために、平滑化処理部(66a〜6
6d)にて平滑化する。このときの平滑化時間の大きさ
を設定する方法については後述する。平均パワーデータ
は、各帯域別のパワーデータ格納部(67a〜67d)
に格納される。Next, the power amount calculation section (65a to 65d)
The average power amount is calculated from the brain wave data of each band. The average time TP (approximately 1 second) at this time is determined in a timely manner. In order to make the average power data obtained in this way an average power amount highly correlated with the degree of arousal, the smoothing processing unit (66a to 66
Smoothing is performed in step 6d). A method for setting the magnitude of the smoothing time at this time will be described later. The average power data is stored in the power data storage section (67a to 67d) for each band.
is stored in
【0091】脳波の平滑化処理に関しては反応時間との
対応をとるために、刺激提示時刻から脳波に関する平滑
化時間前までのパワー量を平均し、その時刻の脳波のパ
ワー量とする。ここで各帯域の脳波の平滑化時間(Tδ
,Tθ,Tα,Tβとする)を決める必要がある。これ
らのパラメータは、平滑化された後の脳波(4変量)と
反応時間の相関が最も高くなるものを設定する必要があ
る。そのため反応時間を目的変数とし、δ波パワー量,
θ波パワー量,αパワー量,β波パワー量の4変数を説
明変数として、これらの平滑化時間を変えて重回帰分析
72aで重回帰分析を行う。こうして色々な平滑化パラ
メタの組合せについて得られた重相関係数の内、最大の
重相関係数を明らかにし、そのときの平滑化パラメータ
の組合せを脳波に関する最適な平滑化時間として決定す
る。また、同時に重相関解析から得られたパラメタa1
,a2,a3,a4とこれを用いた重回帰式を覚醒度推
定式とする。これは予測されるのは反応時間であるが、
反応時間と覚醒度とは相関高く対応していると考えるこ
とができるからである。Regarding the electroencephalogram smoothing process, in order to correspond to the reaction time, the power amount from the stimulus presentation time to before the electroencephalogram smoothing time is averaged and used as the electroencephalogram power amount at that time. Here, the smoothing time (Tδ
, Tθ, Tα, and Tβ). These parameters need to be set so that the correlation between the smoothed brain waves (four variables) and the reaction time is the highest. Therefore, using the reaction time as the objective variable, the amount of δ wave power,
Multiple regression analysis is performed in a multiple regression analysis 72a by using four variables, the θ wave power amount, the α power amount, and the β wave power amount, as explanatory variables and changing their smoothing times. Among the multiple correlation coefficients obtained for various combinations of smoothing parameters, the largest multiple correlation coefficient is determined, and the combination of smoothing parameters at that time is determined as the optimal smoothing time for brain waves. At the same time, parameter a1 obtained from multiple correlation analysis
, a2, a3, a4, and a multiple regression equation using these as an arousal level estimation equation. This is predicted by reaction time, but
This is because reaction time and alertness can be considered to have a high correlation and correspond to each other.
【0092】次に、覚醒度は定量的に計算できるが、ど
の程度のしきい値に対して刺激提示を開始するかを決定
する必要がある。このときの決定の手順を図34のフロ
ーチヤートに示す。同図のステツプS80aで、反応時
間データを取込み、次のステツプS81aで反応時間デ
ータを対数変換する。ステツプS82aで平均値Aと標
準値σを計算する。これは一般に反応時間の分布がガウ
ス分布となることが知られているからである。覚醒が平
均から大きくズレてきたことを知るため、ステツプS8
3aでしきい反応時間Tth=A+σからA+2σを設
定し、これにより反応時間が遅くなつたときを覚醒低下
にさしかかりつつあると判断することができる。また、
同様に反応時間Tth=A−σからA−2σよりも反応
時間が小さくなつたらかなり覚醒していると判断するこ
とも可能である。こうした考え方に基づき、覚醒刺激を
与え始めるしきい覚醒度の値としてTthを用いる。Next, although the degree of arousal can be calculated quantitatively, it is necessary to determine at what threshold the stimulus presentation should be started. The determination procedure at this time is shown in the flowchart of FIG. At step S80a in the figure, reaction time data is taken in, and at the next step S81a, the reaction time data is logarithmically transformed. In step S82a, an average value A and a standard value σ are calculated. This is because it is generally known that the reaction time distribution is a Gaussian distribution. In order to know that the arousal has significantly deviated from the average, step S8
In step 3a, the threshold reaction time Tth=A+σ is set to A+2σ, so that when the reaction time becomes slow, it can be determined that the patient is approaching a decline in arousal. Also,
Similarly, if the reaction time becomes smaller than A-2σ from reaction time Tth=A-σ, it is also possible to judge that the person is considerably awake. Based on this idea, Tth is used as the value of the threshold arousal level at which arousal stimulation starts to be applied.
【0093】得られたTthとTδ,Tθ,Tα,Tβ
とa1,a2,a3,a4とこれを用いた重回帰式を覚
醒度推定パラメータとする。次に、本実施例のHMMを
構成するCPUb42内の覚醒度推定部の各構成要素に
ついて、詳細に説明する。
<脳波検出部>被験者(ドライバ)の頭部に、脳波を拾
うための電極を専用の導電性を持つ接着剤で接続し、得
られた脳波をヘツドアンプ(不図示)で増幅してノイズ
対策を施した後に脳波用アンプ(不図示)で増幅する。
<脳波加工部>図35に、脳波加工部52aの詳細ブロ
ツク図を示す。同図の脳波加工部は、図33に示した脳
波処理部と、脳波のパワー量算出方法を除き同一機能を
有しているので、同一構成には同一符号を付し、ここで
はその詳細な説明は省略する。
<覚醒度推定部>覚醒度推定部53aは、図29に示し
た覚醒度推定パラメタ決定装置にて得られた覚醒度推定
パラメータと重回帰式を用いて、脳波加工部52aで処
理された脳波の各帯域パワー・データから覚醒度を計算
する。そして、その値を覚醒度判定部54aに引き渡す
。Obtained Tth and Tδ, Tθ, Tα, Tβ
, a1, a2, a3, a4, and a multiple regression equation using these as the alertness estimation parameter. Next, each component of the arousal degree estimating section within the CPUb42 that constitutes the HMM of this embodiment will be explained in detail. <Brain wave detection unit> Electrodes for picking up brain waves are connected to the head of the subject (driver) using a special conductive adhesive, and the brain waves obtained are amplified by a head amplifier (not shown) to counter noise. After that, it is amplified with an electroencephalogram amplifier (not shown). <Brain Wave Processing Section> FIG. 35 shows a detailed block diagram of the brain wave processing section 52a. The brain wave processing unit shown in the same figure has the same functions as the brain wave processing unit shown in FIG. Explanation will be omitted. <Awakening degree estimating section> The arousal degree estimating section 53a uses the arousal degree estimation parameter obtained by the arousal degree estimation parameter determination device shown in FIG. The degree of alertness is calculated from the power data of each band. Then, the value is passed to the wakefulness level determining section 54a.
【0094】覚醒度は、以下の推定式にて表わされる。
即ち、
覚醒度=a1*Pδ+a2*Pθ+a3*Pα+a
4*Pβ+a5
…(2−1) また
、覚醒度推定値は、
覚醒度推定値=(−1)×覚醒度
…(2−2)で
求める。[0094] The alertness level is expressed by the following estimation formula. That is, arousal level=a1*Pδ+a2*Pθ+a3*Pα+a
4*Pβ+a5
...(2-1) Also, the estimated value of the alertness level is: Estimated alertness level = (-1) x alertness level
...Calculate using (2-2).
【0095】以上の方式で覚醒度推定した例を図36、
及び図37に示す。図36は、各被験者と加振装置の振
動条件について得た、最大の重相関係数、及び反応時間
と脳波の平滑化時間を示す。同図において、数値は左か
ら順に、重相関係数、それが得られたときの反応時間の
平滑化時間(秒)、脳波の平滑化時間(秒)を表わす。
尚、重相関係数は、小数点第3位を四捨五入した。FIG. 36 shows an example of estimating the alertness level using the above method.
and shown in FIG. 37. FIG. 36 shows the maximum multiple correlation coefficient, reaction time, and brain wave smoothing time obtained for each subject and the vibration conditions of the vibration device. In the figure, the numerical values represent, from the left, the multiple correlation coefficient, the smoothing time (seconds) of the reaction time when the coefficient was obtained, and the smoothing time (seconds) of the electroencephalogram. Note that the multiple correlation coefficient was rounded to the third decimal place.
【0096】図37は、図36の結果を反応時間と重回
帰式による反応時間の予測値の時間変化として表わした
ものである。同図において、縦軸が反応時間、横軸は経
過時間を表す。また、図中、点にて示しているのが反応
時間で実線は脳波からの推定値である。尚、データの間
の切り目は休憩を表している。この例では、反応時間と
脳波の重相関係数は0.89であり、これは上述の方式
が覚醒度の推定に有効であり、且つ、きめ細かな覚醒度
の推定が可能であることを意味している。また被験者に
より異なるが、重相関係数の大きさは0.7から0.9
8の間をとることができる。FIG. 37 shows the results of FIG. 36 as changes over time in the reaction time and the predicted value of the reaction time using the multiple regression equation. In the figure, the vertical axis represents reaction time, and the horizontal axis represents elapsed time. Furthermore, in the figure, dots indicate reaction times, and solid lines indicate estimated values from brain waves. Note that the breaks between data represent breaks. In this example, the multiple correlation coefficient between reaction time and electroencephalogram is 0.89, which means that the above method is effective for estimating alertness level and that detailed estimation of alertness level is possible. are doing. Although it varies depending on the subject, the magnitude of the multiple correlation coefficient ranges from 0.7 to 0.9.
It can be between 8 and 8.
【0097】<覚醒度判定部>覚醒度判定部54aにお
ける処理手順について、図38に示したフローチヤート
にて説明する。同図のステツプS81で、覚醒度推定部
53aにて推定された覚醒度を取込み、ステツプS82
で覚醒度に相当する反応時間Rtを推定する。ここで、
RtがTthを一度越えたということから、直ちに覚醒
状態に変化が生じたと判定するのは危険である。何故な
らば、何らかの要因でばらついた場合が考えられるから
である。<Awakening Level Determining Unit> The processing procedure in the alertness level determining unit 54a will be explained with reference to the flowchart shown in FIG. In step S81 of the same figure, the alertness level estimated by the alertness level estimating section 53a is taken in, and the process proceeds to step S82.
The reaction time Rt corresponding to the alertness level is estimated. here,
It is dangerous to immediately determine that a change has occurred in the wakefulness state because Rt has once exceeded Tth. This is because there may be variations due to some factor.
【0098】そこで、ステツプS83で信号出力用のし
きい頻度NS を設定する。続くステツプS84で、R
tがTthを越える頻度を表わす頻度カウンタNの値を
0とする。つまり、ある一定頻度NS より多くRtが
Tthを越えた場合を覚醒低下と判断する。但し、Rt
のサンプリング時間は適時定めるとができる。このよう
に決めたRtを覚醒低下の判定基準とする。Therefore, in step S83, a threshold frequency NS for signal output is set. In the following step S84, R
Let the value of a frequency counter N representing the frequency at which t exceeds Tth be 0. In other words, when Rt exceeds Tth more than a certain frequency NS, it is determined that arousal has decreased. However, Rt
The sampling time can be determined in a timely manner. The Rt determined in this way is used as a criterion for determining decreased arousal.
【0099】ステツプS83でNS が決められ、頻度
カウンタ値を0にした後、ステツプS85で短時間の脳
波データを取込む。そして、ステツプS86で推定パラ
メータと重回帰式を用いて反応時間推定値Reeg(覚
醒度)を計算する。ステツプS87では、ReegとR
tとが比較され、反応時間推定値ReegがRtを越え
ていなければステツプS85に戻り、再び脳波を取込ん
で反応時間推定値Reegを算出する処理を繰り返す。
しかし、ステツプS87で、反応時間推定値Reegが
Rtを越えている場合は、ステツプS88で頻度カウン
タNに1を加算し、続くステツプS89で頻度カウンタ
の値Nと設定した頻度Ntとの比較が行なわれる。ここ
での判断がNOであればステツプS85へ戻るが、YE
Sであれば、即ち、頻度カウンタの値Nが設定した頻度
Nsを越えたときは覚醒異常と判定し、続くステツプS
90で覚醒低下を意味する覚醒低下信号を出力する。こ
の覚醒低下信号は刺激提示部に送られる。After NS is determined in step S83 and the frequency counter value is set to 0, short-term brain wave data is acquired in step S85. Then, in step S86, an estimated reaction time value Reeg (alertness level) is calculated using the estimated parameters and a multiple regression equation. In step S87, Reeg and R
If the estimated reaction time value Reeg does not exceed Rt, the process returns to step S85, and the process of acquiring the brain waves again and calculating the estimated reaction time value Reeg is repeated. However, if the reaction time estimate Reeg exceeds Rt in step S87, 1 is added to the frequency counter N in step S88, and the comparison between the frequency counter value N and the set frequency Nt is performed in step S89. It is done. If the judgment here is NO, the process returns to step S85;
If S, that is, when the value N of the frequency counter exceeds the set frequency Ns, it is determined that there is an arousal abnormality, and the next step S
At 90, an arousal reduction signal indicating a reduction in arousal is output. This arousal reduction signal is sent to the stimulus presentation section.
【0100】ステツプS91では処理の終了を判定する
。尚、ReegがRtを越え、しばらくの間Rtを越え
ることがない場合、ノイズとしてカウンタNをリセツト
する機構を取り付けてもよい。
<刺激提示部>刺激提示部50aは覚醒度判定部54a
から覚醒低下信号を受けて、被験者であるドライバ11
に音,振動,香り等覚醒効果のある刺激を一定時間、停
止信号が来るまで出力する。尚、このとき刺激の種類や
提示の方法は、後述の覚醒刺激設定装置で得られたもの
を用いてもよい。[0100] In step S91, it is determined whether the process is finished. Note that if Reeg exceeds Rt and does not exceed Rt for a while, a mechanism may be installed to reset the counter N as a noise. <Stimulus Presentation Unit> The stimulus presentation unit 50a is an arousal degree determination unit 54a.
Driver 11, who is a test subject, receives an arousal reduction signal from
Arousing stimuli such as sounds, vibrations, and scents are output for a certain period of time until a stop signal is received. Note that at this time, the type of stimulus and the method of presentation may be those obtained by the arousal stimulus setting device described later.
【0101】図39は、覚醒刺激設定装置の構成を示す
ブロツク図である。本覚醒刺激設定装置は、覚醒効果を
上げる刺激が個人により異なる可能性があるため、あら
かじめその個人に最も適当な刺激の種類と刺激提示の方
法を決定するものである。本装置において、刺激提示部
104と刺激パラメータ設定部110を除く脳波処理部
102,反応時間計測部103,覚醒度推定パラメータ
決定部101は、図29に示した覚醒状態判定装置と機
能が同一であるため、その説明は省略する。FIG. 39 is a block diagram showing the configuration of the arousal stimulus setting device. The present arousal stimulus setting device determines in advance the most appropriate type of stimulus and method of stimulus presentation for the individual, since the stimulus that increases the arousal effect may vary depending on the individual. In this device, the electroencephalogram processing section 102, reaction time measurement section 103, and arousal level estimation parameter determination section 101, excluding the stimulus presentation section 104 and the stimulation parameter setting section 110, have the same functions as the arousal state determination device shown in FIG. Therefore, its explanation will be omitted.
【0102】図39において、被験者11に選択反応作
業をさせ、そのときの脳波を同時記録する。そして、得
られる反応時間と脳波から覚醒度推定パラメータ決定部
でパラメータを決め、覚醒度を推定する。尚、この装置
での評価を受ける前に被験者11が、図29に示す覚醒
状態判定装置の覚醒度推定パラメータ決定部72による
評価を受けている場合は、直ちに覚醒度推定を行うこと
ができる。In FIG. 39, subject 11 is made to perform a choice reaction task, and the brain waves at that time are simultaneously recorded. Then, the alertness level estimation parameter determination unit determines parameters from the obtained reaction time and brain waves, and estimates the alertness level. Note that if the subject 11 has undergone evaluation by the arousal level estimation parameter determination unit 72 of the arousal state determination apparatus shown in FIG. 29 before being evaluated by this device, the arousal level can be estimated immediately.
【0103】刺激パラメータ設定部110には、最適な
刺激状態を決定するための刺激の種類と提示方法をあら
かじめ仮設定しておく。そして、刺激提示部104は、
覚醒低下状態と判断したら、刺激パラメータ設定部11
0に設定されたデータに従い、スピーカ駆動部105を
介してスピーカ105aから音を鳴らしたり、振動駆動
部106を介して振動体が内蔵されたシート106aを
高周波振動させたり、あるいは振動駆動部107を介し
て加振装置107aを低周波振動させて、被験者11に
刺激を提示する。そして、その刺激を与えたときの脳波
から被験者の覚醒度を推定し、刺激提示前と後の覚醒度
推定値を比較し、効果があつたかどうかを見る。[0103] In the stimulation parameter setting section 110, the type of stimulation and presentation method for determining the optimal stimulation state are provisionally set in advance. Then, the stimulus presentation unit 104
If it is determined that the arousal is in a state of decreased arousal, the stimulation parameter setting unit 11
According to the data set to 0, a sound is emitted from the speaker 105a via the speaker drive unit 105, a seat 106a with a built-in vibrator is vibrated at high frequency via the vibration drive unit 106, or the vibration drive unit 107 is caused to vibrate at a high frequency. The vibrating device 107a is caused to vibrate at a low frequency to present a stimulus to the subject 11. Then, the subject's level of arousal is estimated from the brain waves when the stimulus is given, and the estimated arousal level before and after the stimulus is presented to see if it is effective.
【0104】刺激状態と刺激の種類を変えて、覚醒コン
トロールに最も効果のある刺激を選定することができ、
更に得られた結果に基づいて個人の覚醒を持続し、覚醒
コントロールの効果を上げることができる。次に、図4
0に示したフローチヤートを参照して、図25のフロー
チヤートのステツプS35に対応する低覚醒対処処理に
ついて詳細に説明する。同図において、ステツプS10
1で安全限界音レベルカウンタのリセツト、つまりNΔ
を1にする。次のステツプS102では、後述するよう
に騒音量(増幅したエンジン音)のパワーを示すスピー
カ発生音実効値Eaを計算する。[0104] By changing the stimulation state and type of stimulation, it is possible to select the most effective stimulation for arousal control.
Furthermore, based on the obtained results, it is possible to maintain individual arousal and increase the effectiveness of arousal control. Next, Figure 4
25, the low arousal coping process corresponding to step S35 in the flowchart of FIG. 25 will be described in detail with reference to the flowchart shown in FIG. In the figure, step S10
1 resets the safe limit sound level counter, that is, NΔ
Set to 1. In the next step S102, as will be described later, an effective value Ea of the speaker generated sound is calculated, which indicates the power of the noise amount (amplified engine sound).
【0105】ステツプS103では、安全音量チエツク
としてテツプS102で求めたスピーカ発生音実効値E
aと初期値として設定した安全限界エンジン音量Esa
feとのレベル比較をする。ここでEaがEsafeよ
りも大きいと判断された場合は、スピーカ発生音が安全
限界を越えていて危険であるためステツプS104に進
み、後述する安全限界時発生音処理を実行してステツプ
S102に戻る。[0105] In step S103, as a safety volume check, the effective value E of the speaker generated sound obtained in step S102 is checked.
a and the safety limit engine volume Esa set as the initial value
Compare the level with fe. If it is determined that Ea is larger than Esafe, the sound generated by the speaker exceeds the safety limit and is dangerous, so the process proceeds to step S104, executes the sound generation process at the safety limit, which will be described later, and returns to step S102. .
【0106】しかし、ステツプS103でEaがEsa
feよりも小さいと判断されたときは、ステツプS10
5にて、後述するスピーカ音を発生させ、続くステツプ
S106で、上述した覚醒度推定方法に従つて覚醒度推
定値X2を取り込む。ステツプS107では、スピーカ
音の発生によりドライバの覚醒度が最適覚醒度となつた
か否かの判定、即ち、覚醒度推定値X2とRbest−
Rerr2の値との比較を行なう。ここでX2がRbe
st−Rerr2より小さければ、ドライバは正常覚醒
状態に戻つていないとして、再度ステツプS102に戻
る。しかし、X2がRbest−Rerr2より大きい
と判定されれば、ドライバは低覚醒度状態から正常覚醒
状態に戻つたとして本処理を終了する。However, in step S103, Ea is
If it is determined that it is smaller than fe, step S10
In step S5, a speaker sound, which will be described later, is generated, and in the following step S106, an estimated alertness level X2 is taken in according to the alertness level estimation method described above. In step S107, it is determined whether the driver's wakefulness level has reached the optimum level of alertness due to the generation of the speaker sound, that is, the alertness level estimate X2 and Rbest-
A comparison is made with the value of Rerr2. Here X2 is Rbe
If it is smaller than st-Rerr2, it is determined that the driver has not returned to the normal wakefulness state, and the process returns to step S102. However, if it is determined that X2 is larger than Rbest-Rerr2, it is assumed that the driver has returned from the low arousal state to the normal arousal state and this process ends.
【0107】図41は、スピーカ発生音実効値の計算処
理手順を示すフローチヤートである。同図において、ス
テツプS111でCPUa41は、マイクロホン46を
介してエンジン音ein(t)を取り込む。ここでは、
エンジン音の取り込みをein(t0 )からein(
t0 +T1 )まで行なう。続くステツプS112で
は、ドライバの耳元に設置した耳元マイクロホン52を
介して、スピーカ53から発せられるエンジン音(これ
を耳元音S(t)とする)を取り込む。この耳元音S(
t)の取り込みは、S(t0 )からS(t0 +T1
)まで行なう。FIG. 41 is a flowchart showing the procedure for calculating the effective value of the sound generated by the speaker. In the figure, in step S111, the CPUa41 takes in engine sound ein(t) via the microphone 46. here,
Engine sound capture from ein(t0) to ein(
t0 + T1). In the following step S112, the engine sound emitted from the speaker 53 (this is referred to as the ear sound S(t)) is captured via the ear microphone 52 placed near the driver's ear. This ear sound S (
t) is taken from S(t0) to S(t0 +T1
).
【0108】ステツプS113では、式(3)に従つて
、ステツプS111で取り込んだエンジン音の実効値E
0 を計算し、ステツプS114では、式(4)に従つ
て、ステツプS112で取り込んだ耳元音の実効値Se
arを計算する。[0108] In step S113, according to equation (3), the effective value E of the engine sound captured in step S111 is calculated.
0, and in step S114, according to equation (4), the effective value Se of the ear sound taken in step S112 is calculated.
Calculate ar.
【0109】[0109]
【数3】[Math 3]
【0110】[0110]
【数4】[Math 4]
【0111】ステツプS115で、下記式に従いエンジ
ン音再生増加率Δeを計算する。
Δe=Δ・(X−Rbest)・NΔ
…(5)そ
して、次のステツプS116で、式(6)に従い、再生
エンジン音実効値(スピーカ発生音実効値)Eaを計算
する。
Ea=E0・Δe
…(6)ステツプS117では、ドライバ
の耳を保護する目的で、式(7)に従つてエンジン音再
生時の耳元音の実効値である再生時音圧Ebを計算する
。[0111] In step S115, the engine sound reproduction increase rate Δe is calculated according to the following formula. Δe=Δ・(X-Rbest)・NΔ
(5) Then, in the next step S116, the effective value of the reproduced engine sound (effective value of the sound generated by the speaker) Ea is calculated according to equation (6). Ea=E0・Δe
(6) In step S117, in order to protect the driver's ears, the sound pressure Eb during reproduction, which is the effective value of the ear sound when the engine sound is reproduced, is calculated according to equation (7).
【0112】[0112]
【数7】[Math. 7]
【0113】図42は、スピーカ音の発生処理を示すフ
ローチヤートである。同図のステツプS121でCPU
a41は、図41に示したフローチヤートのステツプS
113,及びS116で求めたエンジン音の実効値E0
と再生エンジン音実効値(スピーカ発生音実効値)E
aとから、アンプ50のゲインGを下記式にて求める。
G=Ea/E0
…(8)次のステツプS122でゲインコ
ントロール信号eout (t)を計算する。この信号
は、下記式にて求める。FIG. 42 is a flowchart showing the speaker sound generation process. In step S121 of the same figure, the CPU
a41 is step S of the flowchart shown in FIG.
113, and the effective value E0 of the engine sound found in S116.
and reproduction engine sound effective value (speaker generated sound effective value) E
From a, the gain G of the amplifier 50 is determined by the following formula. G=Ea/E0
(8) In the next step S122, the gain control signal eout (t) is calculated. This signal is obtained using the following formula.
【0114】
eout (t)=G・e(t)
…(9)図43は、安全限界時発生音の処理手順を示
すフローチヤートである。同図において、ステツプS1
25では、安全音再生時間カウンタをリセツトする(N
safe=1)。次に安全限界音の再生として、ステツ
プS126で安全限界エンジン音量Esafeを再生し
、続くステツプS127で、その再生を安全限界時のエ
ンジン音再生時間Tsafe秒だけ継続する。eout (t)=G・e(t)
(9) FIG. 43 is a flowchart showing the processing procedure for the sound generated at the safety limit. In the same figure, step S1
At step 25, the safety sound playback time counter is reset (N
safe=1). Next, as the reproduction of the safe limit sound, the safe limit engine volume Esafe is reproduced in step S126, and in the following step S127, the reproduction is continued for the engine sound reproduction time Tsafe seconds at the safe limit.
【0115】ステツプS128では、図41に示したフ
ローチヤートと同様な手順にてスピーカ発生音Eaを計
算し、続くステツプS129で安全音チエツクとして、
再生時音圧Ebと初期値として設定した安全限界エンジ
ン音量Esafeとのレベル比較をする。このステツプ
S129でEbがEsafeよりも小さいと判断された
ときは、そのまま処理を終えるが、EbがEsafeよ
りも大きいと判断された場合はステツプS130に進み
、安全音再生時間カウンタNsafeが安全限界カウン
タNsafe−limより大きいか否かを判定する。[0115] In step S128, the speaker generated sound Ea is calculated using the same procedure as in the flowchart shown in Fig. 41, and in the following step S129, as a safety sound check,
A level comparison is made between the sound pressure Eb during reproduction and the safety limit engine sound volume Esafe set as an initial value. If it is determined in this step S129 that Eb is smaller than Esafe, the process ends, but if it is determined that Eb is larger than Esafe, the process proceeds to step S130, and the safety sound reproduction time counter Nsafe is set to the safety limit counter. It is determined whether the value is larger than Nsafe-lim.
【0116】ステツプS130での判定結果がNOであ
れば、安全限界エンジン音量Esafeの再生回数が所
定回数に達していないとして、ステツプS126に戻る
。しかし、ステツプS130の判定がYESであれば、
安全限界エンジン音量Esafeを所定回数呈示しても
覚醒度の向上に効果がなく、ドライバの許容度を越えて
いるとして、ステツプS131で警告を発する。[0116] If the determination result in step S130 is NO, it is determined that the number of reproductions of the safe limit engine volume Esafe has not reached the predetermined number of times, and the process returns to step S126. However, if the determination in step S130 is YES,
Even if the safe limit engine volume Esafe is presented a predetermined number of times, it has no effect on improving the driver's alertness and the driver's tolerance is exceeded, so a warning is issued in step S131.
【0117】次に、本実施例に係る過緊張対処処理(図
25のステツプS36)について説明する。図44は、
過緊張対処処理の手順を示すフローチヤートである。同
図において、ステツプS141では、香り呈示カウンタ
Nsをリセツト(Ns=1)し、ステツプS142で、
沈静用の香り(ここでは、ジアスミン系の香り)を呈示
する。そして、ステツプS143で、上述した覚醒度推
定方法に従つて覚醒度推定値X3を取り込む。Next, the overstress countermeasure process (step S36 in FIG. 25) according to this embodiment will be explained. Figure 44 shows
It is a flowchart showing a procedure for dealing with excessive tension. In the figure, in step S141, the scent presentation counter Ns is reset (Ns=1), and in step S142,
A calming scent (here, a diasmine scent) is presented. Then, in step S143, the estimated wakefulness level X3 is taken in according to the wakefulness level estimation method described above.
【0118】ステツプS144では、ステツプS142
での香りの呈示によりドライバの覚醒度が最適覚醒度と
なつたか否かの判定、即ち、覚醒度推定値X3とRbe
st+Rerr2の値との比較を行なう。ここでX3が
Rbest+Rerr2より大きければ、ドライバは依
然過緊張状態にあつて正常覚醒状態に戻つていないとし
てステツプS146に進む。ステツプS146では、香
り呈示カウンタNsが香り呈示限界回数Ns−limよ
りも大きいか否かを判定し、判定の結果がNOであれば
、ステツプS147で香り呈示カウンタNsの値を1だ
けインンクリメントした後、再度ステツプS142に戻
る。[0118] In step S144, step S142
Determining whether the driver's arousal level has reached the optimal arousal level due to the presentation of the scent, that is, the estimated arousal level X3 and Rbe
A comparison is made with the value of st+Rerr2. If X3 is greater than Rbest+Rerr2, it is determined that the driver is still in an overstressed state and has not returned to a normal alert state, and the process proceeds to step S146. In step S146, it is determined whether the scent presentation counter Ns is larger than the limit number of scent presentations Ns-lim. If the result of the determination is NO, the value of the scent presentation counter Ns is incremented by 1 in step S147. After that, the process returns to step S142 again.
【0119】しかし、ステツプS146の判定結果がY
ESであれば、香りの呈示限界を越えたとして、ステツ
プS148で警告を発して処理を終える。ステツプS1
44で、X3がRbest+Rerr2より小さいと判
定されれば、ドライバは過緊張状態状態から正常覚醒状
態に戻つたとして、次のステツプS145で香りの呈示
を停止する。However, the determination result in step S146 is Y.
If it is ES, it is determined that the fragrance presentation limit has been exceeded, and a warning is issued in step S148, and the process ends. Step S1
If it is determined in step S144 that X3 is smaller than Rbest+Rerr2, it is assumed that the driver has returned from the hypertonic state to the normal alert state, and the presentation of the scent is stopped in the next step S145.
【0120】以上述べたように、本実施例によれば、脳
波により覚醒度を定量的に精度よく検出でき、覚醒の度
合に応じて刺激を運転者に与えることで、覚醒低下を防
止し、運転者個人の最適覚醒状態に維持することができ
るという効果がある。また、覚醒低下時に限らず、過度
の緊張状態に陥つた運転者の覚醒度を正常状態に引き戻
し、安全な運転状態に誘導することができるという効果
がある。As described above, according to this embodiment, the degree of alertness can be detected quantitatively and accurately using brain waves, and by providing stimulation to the driver according to the degree of alertness, a decrease in alertness can be prevented. This has the effect of being able to maintain the driver's individual optimum state of alertness. In addition, the present invention has the effect that it is possible to bring back the arousal level of a driver who has fallen into an excessively nervous state to a normal state, and guide him or her to a safe driving state, not only when the driver's arousal is low.
【0121】尚、上述の第3の実施例では、脳波により
覚醒度を定量的に求めたが、以下の方法で簡易的にドラ
イバの覚醒状態を維持することができる。図45は、覚
醒リズムを定量的に検出するため覚醒状態判定装置の全
体の構成を示すブロツク図である。同図に示した装置で
は、被験者11からの脳波を計測し、それを覚醒度と関
連の深い物理量に加工して、加工された脳波データの周
波数分析をもとに覚醒リズム周期を検出する。[0121] In the third embodiment described above, the degree of wakefulness was determined quantitatively using brain waves, but the driver's wakefulness state can be maintained simply by the following method. FIG. 45 is a block diagram showing the overall configuration of an arousal state determination device for quantitatively detecting an arousal rhythm. The device shown in the figure measures brain waves from the subject 11, processes them into physical quantities closely related to the degree of wakefulness, and detects the wakefulness rhythm cycle based on frequency analysis of the processed brain wave data.
【0122】図45において、覚醒リズム計測部20c
では被験者11からの脳波データを計測、格納し、得ら
れたデータをもとに覚醒リズム検出部21cにて覚醒リ
ズム周期を検出する。そして、刺激提示部22cでは、
覚醒リズム周期に基づき後述する音響等の刺激を発生す
る。覚醒リズム計測部20cは、被験者11の脳波を検
出する電極2と、その電極2からの微弱電流のS/N比
を改善するために前置増幅するヘツドアンプ部3c、ヘ
ツドアンプ部3cからの信号を次段のA/D変換部5c
でデジタルデータに変換するに十分なレベルを得るため
の信号増幅を行なうメインアンプ部4cと、装置全体を
制御する主制御部6cとから成る。主制御部6cは演算
部として機能するCPU6a、及びA/D変換部5cに
て変換されたデジタル信号を格納するための脳波データ
格納部6bにて構成される。尚、A/D変換部の前段に
アンチエリアシング・フイルタを設けるか、あるいはサ
ンプリング周波数を十分高くしてもよい。In FIG. 45, the wakefulness rhythm measuring section 20c
Then, brain wave data from the subject 11 is measured and stored, and the wakefulness rhythm detection section 21c detects the wakefulness rhythm cycle based on the obtained data. Then, in the stimulus presentation section 22c,
A stimulus such as sound, which will be described later, is generated based on the wakefulness rhythm cycle. The wakefulness rhythm measurement section 20c receives signals from an electrode 2 that detects the brain waves of the subject 11, a head amplifier section 3c that preamplifies the weak current from the electrode 2 in order to improve the S/N ratio, and a signal from the head amplifier section 3c. Next-stage A/D converter 5c
The main amplifier section 4c performs signal amplification to obtain a level sufficient for conversion into digital data, and the main control section 6c controls the entire device. The main control section 6c includes a CPU 6a functioning as a calculation section, and an electroencephalogram data storage section 6b for storing digital signals converted by the A/D conversion section 5c. Note that an anti-aliasing filter may be provided before the A/D conversion section, or the sampling frequency may be made sufficiently high.
【0123】覚醒リズム検出部21cは脳波データ格納
部6bから脳波データを取込み、デジタルフイルタであ
る帯域フイルタ7cにて脳波をδ波(1〜3Hz)、θ
波(4〜7Hz)、α波(8〜13Hz)、β波(18
〜30Hz)の4帯域に分離する。そして、パワー量演
算部8cにて各脳波帯域データのパワー量を演算する。[0123] The wakefulness rhythm detecting unit 21c takes in brain wave data from the brain wave data storage unit 6b, and converts the brain waves into δ waves (1 to 3 Hz) and θ waves using a band filter 7c, which is a digital filter.
waves (4-7Hz), alpha waves (8-13Hz), beta waves (18
~30Hz) into four bands. Then, the power amount calculation unit 8c calculates the power amount of each brain wave band data.
【0124】得られたパワー量に更にノイズ除去のため
、平滑化時間設定部10cで適当な平滑化時間TS を
設定して平滑化処理部9cで平滑化処理を施し、脳波リ
ズムを検出しやすいデータに変換する。平滑化処理され
たデータは平滑化データ格納部11cに格納され、周波
数分析部12cで周波数分析を施して周波数上のレベル
のピークを読み取ることで覚醒のリズム周期を検出する
。[0124] To further remove noise from the obtained power amount, the smoothing time setting section 10c sets an appropriate smoothing time TS, and the smoothing processing section 9c performs smoothing processing, making it easier to detect the brain wave rhythm. Convert to data. The smoothed data is stored in the smoothed data storage unit 11c, and the frequency analysis unit 12c performs frequency analysis to read the peak of the level on the frequency, thereby detecting the rhythm cycle of wakefulness.
【0125】刺激提示部22cの覚醒リズム周期格納部
13cに、周波数分析の結果得られた覚醒リズム周期を
格納し、タイマー14cと刺激発生部15cとを連動さ
せて、所定の時刻に所定の時間間隔で刺激を提示する。
図46に示したフローチヤートを参照して、覚醒リズム
検出部21cでの覚醒リズム検出処理手順を説明する。[0125] The arousal rhythm cycle obtained as a result of the frequency analysis is stored in the arousal rhythm cycle storage section 13c of the stimulus presenting section 22c, and the timer 14c and the stimulus generating section 15c are linked to generate the alarm at a predetermined time for a predetermined period of time. Present stimuli at intervals. With reference to the flowchart shown in FIG. 46, the wake-up rhythm detection processing procedure in the wake-up rhythm detection section 21c will be described.
【0126】図46のステツプS1cで脳波データ格納
部6bから脳波データを取込み、ステツプS2cでは、
前述の如くデジタル・フイルタにて脳波データをδ波,
θ波,α波,β波の4つの帯域に分割する。そして、続
くステツプS3cで、上記帯域別の脳波データのパワー
量を演算する。ここでは、フイルタリングされた帯域別
パワースペクトラムの時系列データの2乗平均をとる。
このときの平均時間TP は略1秒で、サンプリング周
期は略30秒である。これにより、帯域別パワースペク
トラムの時系列変化を追うことができ、同時にデータ量
の縮小もできる。In step S1c of FIG. 46, the brain wave data is taken in from the brain wave data storage section 6b, and in step S2c,
As mentioned above, the digital filter converts the brain wave data into δ waves,
Divided into four bands: θ waves, α waves, and β waves. Then, in the following step S3c, the power amount of the brain wave data for each band is calculated. Here, the square mean of the time series data of the filtered power spectrum for each band is taken. The average time TP at this time is approximately 1 second, and the sampling period is approximately 30 seconds. This makes it possible to follow time-series changes in the power spectrum for each band and at the same time reduce the amount of data.
【0127】ステツプS4cでは、ステツプS3cでの
演算の結果得られたパワー量に、さらにノイズ除去及び
長時間におけるパワー量の変化傾向を得るため、適当な
平滑化時間TS を設定して平滑化処理を施し、脳波リ
ズムを検出しやすいデータに変換する。尚、この平滑化
時間TS は、略300秒とすると脳波リズムを検出し
やすいことがパラメータの研究により明らかになつてい
る。
ステツプS5cでは、平滑化データを平滑化データ格納
部11に格納し、次の周波数分析に備える。In step S4c, smoothing processing is performed on the power amount obtained as a result of the calculation in step S3c by setting an appropriate smoothing time TS in order to further remove noise and obtain a tendency of change in power amount over a long period of time. to convert brain wave rhythms into data that is easy to detect. Note that parameter research has revealed that it is easier to detect brain wave rhythms when the smoothing time TS is set to approximately 300 seconds. In step S5c, the smoothed data is stored in the smoothed data storage section 11 in preparation for the next frequency analysis.
【0128】ステツプS6cでは各帯域別に平滑化され
たデータに対する周波数分析を施し、周波数上のレベル
のピークを読み取ることで覚醒リズムの周期を検出する
。ここでの周波数分析には、フーリエ変換か最大エント
ロピー法(MEM)を用いる。特に、ランダム性の強い
データにはフーリエ変換は効力がないので、ピーク検出
がしやすいMEMでのリズム周期検出が有効である。In step S6c, frequency analysis is performed on the smoothed data for each band, and the cycle of the wakefulness rhythm is detected by reading the peak of the level on the frequency. For frequency analysis here, Fourier transform or maximum entropy method (MEM) is used. In particular, since Fourier transform is ineffective for data with strong randomness, rhythm cycle detection using MEM, which can easily detect peaks, is effective.
【0129】図47は、ある刺激が提示され、人間がそ
れに反応する時間から得られた周波数を分析した結果と
脳波(ここではα波)のリズム分析の結果を比較したも
ので、実線が反応時間を、波線が脳波を表している。周
波数上の解釈としてはピークがあればそのピーク周波数
の覚醒リズムがあると解釈してよい。図47からわかる
ように、反応時間と脳波のピークはよく一致しており、
また、脳波、特にα波,θ波は覚醒低下状態によく対応
して出現することからして脳波リズムはそのまま覚醒リ
ズムと解釈可能である。このようなリズムの存在は、覚
醒状態が複数の複合された周期で規則正しく、覚醒状態
と低覚醒状態とを繰り返すことを意味している。[0129] Figure 47 shows a comparison of the results of analyzing the frequency obtained from the time it takes for a human to respond to a given stimulus and the rhythm analysis of brain waves (in this case, alpha waves), where the solid line indicates the response. The wavy lines represent time and brain waves. In terms of frequency, if there is a peak, it can be interpreted that there is an arousal rhythm at that peak frequency. As can be seen from Figure 47, the reaction time and the peak of the electroencephalogram are in good agreement.
Furthermore, since brain waves, especially alpha waves and theta waves, appear in a state that corresponds well to a state of decreased arousal, the brain wave rhythm can be directly interpreted as an arousal rhythm. The existence of such a rhythm means that the arousal state regularly repeats an arousal state and a low arousal state in multiple complex cycles.
【0130】図48は覚醒状態判定装置により得られた
覚醒のリズム周期に応じて、車両の運転者に対して刺激
を与えている様子を示している。同図において、覚醒状
態判定装置100cの刺激提示部22cからは、ある種
の音響が発生し、スピーカ25cからの音により運転者
を刺激して覚醒の持続を達成している。刺激としては、
音響の他に、例えば振動、香り、温熱等、覚醒度の上が
るものを用いてもよい。この装置では、後述するように
覚醒度が個人固有のリズム、例えば、30分前後で覚醒
が高まつたり、低下したりする現象をほぼ規則正しい周
期で追つた上で運転者に刺激を与え続ける。FIG. 48 shows how stimulation is applied to the driver of the vehicle in accordance with the wakefulness rhythm cycle obtained by the wakefulness state determination device. In the same figure, a certain type of sound is generated from the stimulation presentation unit 22c of the wakefulness state determining device 100c, and the sound from the speaker 25c stimulates the driver to maintain wakefulness. As a stimulus,
In addition to sound, things that increase alertness, such as vibration, scent, and heat, may be used. As will be described later, this device continues to provide stimulation to the driver by tracking the individual's unique rhythm of arousal, for example, the phenomenon in which arousal increases and decreases after about 30 minutes, at almost regular intervals.
【0131】図49は、覚醒度の時間変化を模式的に示
したものである。次に、図50に示したフローチヤート
に従い、覚醒持続処理手順について説明する。図50の
ステツプS10cで、覚醒リズム検出部21cで検出し
た個人固有の覚醒リズム周期Trを覚醒リズム周期格納
部13cに設定し、次のステツプS11cで、タイマー
14cに覚醒低下時刻が訪れたときに、どの程度刺激を
するかを決定する時間間隔Δt(刺激提示時間幅)を設
定する。そして、ステツプS12cでは、同じくタイマ
ー14cに運転開始時間としてt=0を設定する。FIG. 49 schematically shows the change in alertness level over time. Next, the wakefulness sustaining processing procedure will be explained according to the flowchart shown in FIG. At step S10c in FIG. 50, the individual-specific wakefulness rhythm period Tr detected by the wakefulness rhythm detection section 21c is set in the wakefulness rhythm period storage section 13c, and at the next step S11c, when the wakefulness decrease time arrives in the timer 14c, , a time interval Δt (stimulus presentation time width) is set to determine how much stimulation is to be applied. Then, in step S12c, t=0 is similarly set in the timer 14c as the operation start time.
【0132】上記t=0にて示された時から時間の計測
を開始し、ステツプS13cで、覚醒リズム周期Trの
2分の1の時間が経過したかの判定をする。ここでの判
定がYESであれば、続くステツプS14cで再びタイ
マー14cに運転開始時間としてt=0を設定し、運転
者に対する最初の刺激として、ステツプS15cで、刺
激発生部15cから一定時間刺激を与える。これは、運
転開始時には運転者は覚醒状態にあり、最初の覚醒低下
状態は覚醒リズム周期Trの半分の時間で訪れてくると
考えられるからである。従つて、その後は、覚醒低下状
態が覚醒リズム周期Tr毎に訪れるので、その周期に合
わせて運転者に刺激を与えることになる。[0132] Time measurement is started from the time indicated by t=0, and in step S13c, it is determined whether one half of the time of the awakening rhythm period Tr has elapsed. If the determination here is YES, in the following step S14c, the timer 14c is again set to t=0 as the driving start time, and in step S15c, the stimulation generator 15c applies stimulation for a certain period of time as the first stimulation to the driver. give. This is because the driver is in an awake state at the start of driving, and the first state of decreased arousal is thought to arrive in half the time of the awakening rhythm cycle Tr. Therefore, after that, the state of reduced arousal occurs every wakefulness rhythm cycle Tr, and stimulation is given to the driver in accordance with that cycle.
【0133】ステツプS16cで、覚醒リズム周期Tr
と刺激提示時間幅Δtの算術差からタイマー設定時間t
が刺激提示時間に達したかを判定し、判定がYESであ
れば、次のステツプS17cで刺激提示時間を越えてい
ないかの判断をする。このステツプS17cでの判断が
NOである間は、ステツプS19cでの刺激提示を続け
る。しかし、ステツプS17cで刺激提示時間を超過し
たと判断されれば、ステツプS18cで刺激を停止する
。[0133] In step S16c, the awakening rhythm cycle Tr
The timer setting time t is calculated from the arithmetic difference between the stimulus presentation time width Δt and
It is determined whether the stimulus presentation time has been reached, and if the determination is YES, it is determined whether the stimulus presentation time has not been exceeded in the next step S17c. While the determination at step S17c is NO, the stimulus presentation at step S19c continues. However, if it is determined in step S17c that the stimulus presentation time has exceeded, the stimulation is stopped in step S18c.
【0134】ステツプS20cでは、運転終了に関連す
る操作として、例えば、イグニシヨン・キーを抜く等の
操作の検出を行なう。運転未終了であれば、ステツプS
21cでタイマー14cにt=0を設定する。しかし、
運転終了と判断されれば本処理を終了する。このように
することで、脳波を検出し、その脳波の時系列データの
周波数分析から覚醒リズムを定量的に検出でき、更にそ
のリズムに従つた刺激を与えることにより、運転者を覚
醒状態に維持することが可能となる。In step S20c, an operation related to the end of driving, such as pulling out the ignition key, is detected. If the operation is not completed, proceed to step S.
At step 21c, t=0 is set in the timer 14c. but,
If it is determined that the operation has ended, this process ends. By doing this, it is possible to detect brain waves, quantitatively detect the wakefulness rhythm from frequency analysis of time-series data of the brainwaves, and maintain the driver in an alert state by providing stimulation according to that rhythm. It becomes possible to do so.
【0135】次に、刺激に対する反応時間に基づき覚醒
リズムを検出する方法について説明する。図51は、刺
激に対する反応時間に基づき覚醒リズムを検出するため
の覚醒状態判定装置全体の構成を示すブロツク図である
。同図において、第3実施例の覚醒状態判定装置(図3
0)、及び上記覚醒リズムを定量的に検出するため覚醒
状態判定装置(図45)と同一構成要素には同一番号を
付し、ここではその詳細な説明は省略する。Next, a method for detecting wakefulness rhythm based on reaction time to stimulation will be explained. FIG. 51 is a block diagram showing the overall configuration of an arousal state determination device for detecting an arousal rhythm based on reaction time to a stimulus. In the same figure, the wakefulness state determination device of the third embodiment (Fig. 3
0), and the same components as those of the wakefulness state determination device (FIG. 45) for quantitatively detecting the wakefulness rhythm are given the same numbers, and detailed explanation thereof will be omitted here.
【0136】また、ここでの反応時間の計測状況、及び
反応時間の計測手順も、第3実施例における計測状況(
図31)、計測手順(図32)と同じであるため、その
説明は省略する。図52に示したフローチヤートは、図
51の覚醒リズム検出部21cでの反応時間をもとにし
た覚醒リズム検出処理手順を示す。[0136] Furthermore, the reaction time measurement situation and reaction time measurement procedure here are also similar to the measurement situation in the third embodiment (
31) and the measurement procedure (FIG. 32), the explanation thereof will be omitted. The flowchart shown in FIG. 52 shows an awakening rhythm detection processing procedure based on the reaction time in the awakening rhythm detection section 21c of FIG. 51.
【0137】図52のステツプS50cで反応時間デー
タ格納部36dより反応時間データを取込み、次のステ
ツプS51cで、対数変換部38cにて反応時間データ
の対数変換が施される。次に、ステツプS52cで平滑
化の時間幅TS を設定し、ステツプS53cでノイズ
除去のための平滑化と周波数分析のために平均処理を施
す。このTS は覚醒リズムの周期が5分以上であるこ
とにより、TS =300秒程度とする。また、計測開
始時刻から時間TS だけ先の時刻の間に刺激提示した
ときの反応時間の平均を求める。この平均の求め方は、
加算平均、重み付けした平均、あるいは指数関数的平均
のいずれでもよい。こうした方法でサンプリング周期T
sampだけ時刻をずらし、同じ操作を繰り返して計測
最終時刻まで反応時間を求める。Tsampの設定時間
は刺激提示時間幅の乱数の特性により決めるべきで、例
えば20秒程度で一様に刺激が発生するように設定した
場合は、Tsampを略20秒に設定するとよい。At step S50c in FIG. 52, reaction time data is fetched from the reaction time data storage section 36d, and at the next step S51c, the reaction time data is subjected to logarithmic conversion in the logarithmic conversion section 38c. Next, in step S52c, a smoothing time width TS is set, and in step S53c, smoothing for noise removal and averaging processing for frequency analysis are performed. This TS is set to approximately 300 seconds since the period of the wakefulness rhythm is 5 minutes or more. In addition, the average reaction time when the stimulus is presented during a time period TS ahead of the measurement start time is calculated. How to find this average is
It may be an additive average, a weighted average, or an exponential average. In this way, the sampling period T
Shift the time by samp and repeat the same operation to find the reaction time up to the final measurement time. The setting time of Tsamp should be determined based on the characteristics of the random number of the stimulus presentation time width. For example, if the stimulus is set to occur uniformly in about 20 seconds, it is preferable to set Tsamp to approximately 20 seconds.
【0138】ステツプS54cで、上記の処理を受けた
反応時間データを平滑化データ格納部11cに格納し、
次のステツプS55cで反応時間に対して周波数分析を
施し、周波数上のレベルのピークを検出することにより
覚醒リズムの周期を求める。周波数分析の方法としては
フリーエ変換による方法と最大エントロピー法(MEM
)を用いる方法とがある。[0138] In step S54c, the reaction time data subjected to the above processing is stored in the smoothed data storage section 11c,
In the next step S55c, frequency analysis is performed on the reaction time, and the period of the wakefulness rhythm is determined by detecting the peak of the level on the frequency. Frequency analysis methods include the Freeier transform method and the maximum entropy method (MEM).
).
【0139】図53に、反応時間データに最大エントロ
ピー法を施して周波数分析をした例を示す。この例では
8分と3分の所にピークがあり、測定の対象となつた被
験者には、8分周期と3分周期の覚醒リズムが訪れると
いう特徴があることがわかる。こうして得られた覚醒の
リズム周期をもとに、刺激提示部22cにて車両の運転
者に対して刺激を与えることで、運転者の覚醒状態を持
続させることができる。この刺激提示部22cを使用し
た運転者への刺激提示の様子は、図48に示した様子と
同様であるため、その図示及び説明は省略する。また、
刺激提示部22cにおける覚醒の持続処理手順について
も、上述の刺激提示部22cでの処理(図50)と同じ
であるため、説明は省略する。FIG. 53 shows an example of frequency analysis performed by applying the maximum entropy method to reaction time data. In this example, there are peaks at 8 minutes and 3 minutes, and it can be seen that the subject subject to measurement has a characteristic of having an awakening rhythm of 8 minutes and 3 minutes. Based on the wakefulness rhythm cycle obtained in this way, the stimulus presentation section 22c provides a stimulus to the driver of the vehicle, thereby making it possible to maintain the driver's wakefulness state. The manner in which the stimulus is presented to the driver using the stimulus presenting section 22c is similar to that shown in FIG. 48, so illustration and description thereof will be omitted. Also,
The arousal sustaining processing procedure in the stimulus presenting unit 22c is also the same as the process in the stimulus presenting unit 22c described above (FIG. 50), so the explanation will be omitted.
【0140】このように、刺激に対する反応時間から覚
醒のリズム周期を定量的に計測できるので、検出された
覚醒のリズム周期に応じて、単調、且つ長時間の高速道
路走行をしている状況にある運転者に刺激を与え、運転
者が覚醒低下に陥る前に覚醒状態に引き戻して覚醒の持
続を達成できる。
<変形例>上記第3実施例のHMMでは、脳波から覚醒
度を数値として推定したが、脳波以外に心拍数、あるい
は、まばたき頻度により覚醒レベルを推定することがで
きる。[0140] In this way, since the rhythmic cycle of wakefulness can be quantitatively measured from the reaction time to a stimulus, the rhythmic cycle of wakefulness can be measured in accordance with the detected rhythmic cycle of wakefulness when driving on a monotonous highway for a long time. By applying a stimulus to a driver, it is possible to bring the driver back into an alert state before the driver falls into a state of alertness, thereby achieving sustained alertness. <Modification> In the HMM of the third embodiment, the alertness level is estimated as a numerical value from the brain waves, but the alertness level can be estimated based on heart rate or blink frequency in addition to the brain waves.
【0141】最初に、心拍数にて覚醒度を推定する方法
について説明する。図54において、心電位検出部51
aaは被験者であるドライバ11の心臓をはさむ部位に
装着した電極2から心電位を検出し、不図示のアンプに
より心電位信号を増幅する部分から構成される。心電位
加工部52aaは心電位検出部51aaからの心電位信
号を加工して覚醒の推定をしやすい物理量に信号処理す
る。即ち、心電位検出部51aaにて増幅された心電位
信号を後述するA/D変換器を介して取り込み、演算に
より覚醒度評価に必要な心拍数に加工する。[0141] First, a method for estimating the degree of alertness based on heart rate will be explained. In FIG. 54, the cardiac potential detection unit 51
aa is composed of a portion that detects the cardiac potential from the electrodes 2 attached to the heart of the driver 11 who is the subject, and amplifies the cardiac potential signal by an amplifier (not shown). The cardiac potential processing section 52aa processes the cardiac potential signal from the cardiac potential detection section 51aa and processes the signal into a physical quantity that facilitates estimation of wakefulness. That is, the cardiac potential signal amplified by the cardiac potential detection unit 51aa is taken in via an A/D converter, which will be described later, and processed into a heart rate necessary for evaluating the alertness level by calculation.
【0142】覚醒度推定部53aは、後述する覚醒度推
定パラメータと心拍数データをもとに覚醒と関連の深い
推定値を計算する。また、覚醒度判定部54aは、覚醒
度推定部53aで推定された覚醒度合から、どの程度刺
激を提示するかを判定する。そして、刺激提示部50a
は、覚醒度判定部54aからの指示により、適当な刺激
をドライバに提示したり、停止したりする。[0142] The wakefulness estimating unit 53a calculates an estimated value closely related to wakefulness based on wakefulness estimation parameters and heart rate data, which will be described later. Further, the arousal level determining unit 54a determines how much stimulation to present based on the arousal level estimated by the arousal level estimating unit 53a. And the stimulus presentation section 50a
The controller presents or stops appropriate stimulation to the driver according to instructions from the alertness level determination unit 54a.
【0143】本変形例の覚醒度推定部では、心拍数、及
び反応時間をもとに覚醒度を推定し、その情報を用いて
最適な刺激を運転者にバイオフイードバツク的に与える
。尚、本変形例に適用されたバイオフイードバツクの概
念は、第3実施例について図28にて説明したものと同
じであるため、ここではその説明を省略するが、本変形
例においても、人間の覚醒状態の検出とそれに応じた刺
激を与えることにより、図28に示した最適覚醒状態の
持続を達成することが原理的にできる。[0143] The alertness level estimating section of this modification estimates the alertness level based on the heart rate and reaction time, and uses this information to provide optimal stimulation to the driver in a biofeedback manner. Note that the concept of biofeedback applied to this modification is the same as that explained in FIG. 28 for the third embodiment, so its explanation is omitted here, but also in this modification, In principle, it is possible to maintain the optimal wakefulness state shown in FIG. 28 by detecting the human wakefulness state and applying stimulation accordingly.
【0144】最初に、覚醒度推定部53aにて覚醒度を
算出する際のパラメータを決定する、覚醒度推定パラメ
ータ決定装置について説明する。覚醒度推定パラメータ
決定装置は、覚醒の度合と相関の高い反応時間と心電位
信号を同時に計測し、心電位から心拍数を計算する。そ
して、得られた心拍数データと反応時間データをもとに
回帰分析を行うことで覚醒度推定パラメータを決定する
ものである。[0144] First, a description will be given of an arousal degree estimation parameter determining device that determines parameters for calculating the arousal degree in the arousal degree estimating section 53a. The wakefulness estimation parameter determining device simultaneously measures a reaction time and a cardiac potential signal that are highly correlated with the degree of wakefulness, and calculates the heart rate from the cardiac potential. Then, the arousal level estimation parameter is determined by performing regression analysis based on the obtained heart rate data and reaction time data.
【0145】図55は、覚醒度推定パラメータ決定装置
の概略ブロツク図である。同図は、この装置が人間の反
応時間と心拍数を同時に長時間に渡り計測している状況
を示しており、得られた反応時間と心拍数との相関を解
析することにより推定パラメータを求めることができる
。図55において、心電位処理部70aaは、被験者(
ドライバ)11に装着した電極2からの心電位を計測し
、反応時間計測部71は、被験者11が与えられた刺激
に対して反応する時間を計測する。これらの計測結果を
もとに、覚醒度推定パラメータ決定部72が被験者固有
の覚醒度を推定する。FIG. 55 is a schematic block diagram of the arousal level estimation parameter determination device. The figure shows a situation in which this device simultaneously measures a person's reaction time and heart rate over a long period of time, and calculates estimated parameters by analyzing the correlation between the obtained reaction time and heart rate. be able to. In FIG. 55, the cardiac potential processing unit 70aa controls the subject (
The cardiac potential from the electrode 2 attached to the driver (driver) 11 is measured, and the reaction time measuring section 71 measures the time it takes for the subject 11 to react to the stimulus given. Based on these measurement results, the arousal level estimation parameter determination unit 72 estimates the subject's own arousal level.
【0146】本変形例における反応時間(選択反応時間
)の計測方法は、第3実施例と同じであるため、その説
明は省略する(図30参照)。図56は、心電位処理部
70aaの構成を示すブロツク図である。同図に示した
心電位検出部149では、心電図用の電極を用いて人間
の心臓をはさむ部位に専用の導電性を持つ接着剤で接続
し、それにて得られた心電位信号を、例えば、ヘツドア
ンプ(図24の生理計測用アンプ43に相当)にてノイ
ズ対策を施し、その信号を増幅する。[0146] The method for measuring the reaction time (selected reaction time) in this modification is the same as that in the third embodiment, so its explanation will be omitted (see FIG. 30). FIG. 56 is a block diagram showing the configuration of the cardiac potential processing section 70aa. In the electrocardiogram detection unit 149 shown in the figure, electrocardiogram electrodes are connected to the parts that sandwich the human heart with a special conductive adhesive, and the electrocardiogram signal obtained thereby is transmitted, for example. A head amplifier (corresponding to the physiological measurement amplifier 43 in FIG. 24) takes noise countermeasures and amplifies the signal.
【0147】心電位検出部149からの心電位信号は、
A/D変換部61(図24のA/D変換器44に相当)
を介して心電位データとして心電位データ格納部62a
aに格納される。心拍数は、心電位データ格納部62a
aに格納された心電位データをもとに、元心拍数演算部
150で計算される。得られた元心拍数データは、覚醒
度と相関の高い平均心拍数データとするため、平均処理
部152にて平滑化する。尚、この平滑化のための時間
設定については、後述する。また、平均処理後の心拍数
データは、心拍数格納部153に格納される。[0147] The cardiac potential signal from the cardiac potential detection section 149 is
A/D converter 61 (corresponding to A/D converter 44 in FIG. 24)
The electrocardiographic data storage unit 62a stores the electrocardiographic data as electrocardiographic data via the
It is stored in a. The heart rate is stored in the electrocardiogram data storage section 62a.
The original heart rate calculation unit 150 calculates the heart rate based on the electrocardiogram data stored in a. The obtained original heart rate data is smoothed by the averaging processing unit 152 in order to obtain average heart rate data that is highly correlated with the degree of alertness. Note that the time setting for this smoothing will be described later. Further, the heart rate data after the averaging process is stored in the heart rate storage section 153.
【0148】心拍数データの平滑化処理に関しては反応
時間との対応をとるために、刺激提示時刻から心拍数に
関する平滑化時間前までの心拍数を平均し、それをその
時刻の心拍数とする。ここで心拍数の平滑化時間を決め
る必要がある。これらのパラメータは、平滑化された後
の心拍数と反応時間の相関が最も高くなるものを設定す
る必要がある。そのため反応時間を目的変数とし、心拍
数を説明変数として、これらの平滑化時間を変えて回帰
分析部72aaで回帰分析を行う。こうして色々な平滑
化パラメータの組合せについて得られた相関係数の内、
最大の相関係数を明らかにし、そのときの平滑化パラメ
ータの組合せを心拍数に関する最適な平滑化時間として
決定する。また、同時に相関解析から得られたパラメタ
a1,a2とこれを用いた回帰式を覚醒度推定式とする
。これは予測されるのは反応時間であるが、反応時間と
覚醒度とは相関高く対応していると考えることができる
からである。[0148] Regarding the smoothing process of heart rate data, in order to correspond to the reaction time, the heart rate from the stimulus presentation time to before the heart rate smoothing time is averaged, and this is taken as the heart rate at that time. . Here, it is necessary to determine the heart rate smoothing time. These parameters need to be set so that the correlation between the heart rate and reaction time after smoothing is the highest. Therefore, the regression analysis section 72aa performs a regression analysis by using the reaction time as an objective variable and the heart rate as an explanatory variable while changing these smoothing times. Among the correlation coefficients obtained for various combinations of smoothing parameters in this way,
The maximum correlation coefficient is determined, and the combination of smoothing parameters at that time is determined as the optimal smoothing time for heart rate. Furthermore, the parameters a1 and a2 obtained from the correlation analysis and a regression equation using these parameters are defined as an alertness estimation equation. This is because although reaction time is predicted, reaction time and alertness can be considered to have a high correlation and correspond to each other.
【0149】次に、覚醒度は定量的に計算できるが、ど
の程度のしきい値に対して刺激提示を開始するかを決定
する必要がある。このときの決定の手順は、図34のフ
ローチヤート(第3実施例)と同じである。ここでは、
得られたTth,a1,a2と、これを用いた回帰式を
覚醒度推定パラメータとする。次に、本変形例の覚醒度
推定部の各構成要素について詳細に説明する。
<心電位検出部>被験者(ドライバ)の心臓をはさむ部
位に、心電位を拾うための電極を専用の導電性を持つ接
着剤で接続し、得られた心電位信号をヘツドアンプ(不
図示)で増幅してノイズ対策を施した後に生理用アンプ
(不図示)で増幅する。
<心電位加工部>図57に、心電位加工部52aaの詳
細ブロツク図を示す。同図の心電位加工部は、図56に
示したものと同一機能を有しているので、同一構成には
同一符号を付し、ここではその詳細な説明は省略する。
<覚醒度推定部>覚醒度推定部53aは、図55に示し
た覚醒度推定パラメタ決定装置にて得られた覚醒度推定
パラメータと回帰式を用いて、心電位加工部52aaで
処理された心拍数データから覚醒度を計算する。そして
、その値を覚醒度判定部54aに引き渡す。Next, although the degree of arousal can be calculated quantitatively, it is necessary to determine at what threshold the stimulus presentation should be started. The determination procedure at this time is the same as the flowchart in FIG. 34 (third embodiment). here,
The obtained Tth, a1, and a2 and the regression equation using them are used as alertness estimation parameters. Next, each component of the arousal degree estimating section of this modification will be explained in detail. <Cardiopotential detection unit> Electrodes for picking up the cardiac potential are connected to the part that pinches the heart of the subject (driver) using a special conductive adhesive, and the obtained cardiac potential signal is sent to a head amplifier (not shown). After being amplified and taking noise countermeasures, it is amplified by a sanitary amplifier (not shown). <Cardiopotential Processing Unit> FIG. 57 shows a detailed block diagram of the cardiac potential processing unit 52aa. The cardiac potential processing section in the same figure has the same function as that shown in FIG. 56, so the same components are denoted by the same reference numerals, and detailed explanation thereof will be omitted here. <Awakening level estimating unit> The alertness level estimating unit 53a calculates the heart rate processed by the electrocardiogram processing unit 52aa using the alertness level estimation parameter obtained by the alertness level estimation parameter determination device shown in FIG. 55 and the regression equation. Calculate alertness level from numerical data. Then, the value is passed to the wakefulness level determining section 54a.
【0150】覚醒度は、以下の推定式にて表わされる。
即ち、
覚醒度=a1*H+a2
…
(10)但し、Hは心拍数以上の方式で覚醒度推定した
例を図58に示す。図58は、各被験者と加振装置の振
動条件について得た、最大の相関係数を示す。尚、相関
係数は、小数点第3位を四捨五入した。また、平滑化時
間は、反応時間、心拍数とも300秒である。[0150] The degree of alertness is expressed by the following estimation formula. That is, alertness level=a1*H+a2
…
(10) However, FIG. 58 shows an example in which H is estimated by the method using the heart rate or higher. FIG. 58 shows the maximum correlation coefficient obtained for each subject and the vibration conditions of the vibration device. Note that the correlation coefficient was rounded to the third decimal place. Further, the smoothing time is 300 seconds for both reaction time and heart rate.
【0151】図58より、心拍数と反応時間は高い相関
関係があり、きめ細かな覚醒度の推定が可能であること
を意味している。但し、本手法は、第3実施例にて示し
た脳波による覚醒度の推定程、よい精度は得られない。
<覚醒度判定部>覚醒度判定部54aにおける処理手順
については、図38(第3実施例)に示したフローチヤ
ートと同じであるため、その説明は省略する。
<刺激提示部>刺激提示部50aは覚醒度判定部54a
から覚醒低下信号を受けて、被験者であるドライバ11
に音,振動,香り等覚醒効果のある刺激を一定時間、停
止信号が来るまで出力するものである。[0151] From FIG. 58, there is a high correlation between heart rate and reaction time, which means that detailed estimation of the degree of alertness is possible. However, this method does not provide as good accuracy as the estimation of alertness level using brain waves shown in the third embodiment. <Awakening Level Determining Unit> The processing procedure in the alertness level determining unit 54a is the same as the flowchart shown in FIG. 38 (third embodiment), so a description thereof will be omitted. <Stimulus Presentation Unit> The stimulus presentation unit 50a is an arousal degree determination unit 54a.
Driver 11, who is a test subject, receives an arousal reduction signal from
This device outputs arousing stimuli such as sounds, vibrations, and scents for a certain period of time until a stop signal is received.
【0152】図59は、覚醒刺激設定装置の構成を示す
ブロツク図である。本覚醒刺激設定装置は、覚醒効果を
上げる刺激が個人により異なる可能性があるため、あら
かじめその個人に最も適当な刺激の種類と刺激提示の方
法を決定するものである。本装置において、刺激提示部
104,刺激パラメータ設定部110を除く心電位処理
部161,反応時間計測部103,覚醒度推定パラメー
タ決定部101は、図55に示した覚醒状態判定装置と
機能が同一であるため、その説明は省略する。FIG. 59 is a block diagram showing the configuration of the arousal stimulus setting device. The present arousal stimulus setting device determines in advance the most appropriate type of stimulus and method of stimulus presentation for the individual, since the stimulus that increases the arousal effect may vary depending on the individual. In this device, the stimulation presenting section 104, the electrocardiogram processing section 161 excluding the stimulation parameter setting section 110, the reaction time measuring section 103, and the arousal level estimation parameter determining section 101 have the same functions as the arousal state determination device shown in FIG. Therefore, its explanation will be omitted.
【0153】図59において、被験者11に選択反応作
業をさせ、そのときの心電図を同時記録する。そして、
得られる反応時間と心拍数から覚醒度推定パラメータ決
定部でパラメータを決め、覚醒度を推定する。尚、この
装置での評価を受ける前に被験者11が、図55に示す
覚醒状態判定装置の覚醒度推定パラメータ決定部72に
よる評価を受けている場合は、直ちに覚醒度推定を行う
ことができる。In FIG. 59, subject 11 is made to perform a choice reaction task, and the electrocardiogram at that time is simultaneously recorded. and,
The alertness level estimation parameter determination unit determines parameters from the obtained reaction time and heart rate, and estimates the alertness level. Note that if the subject 11 has undergone evaluation by the arousal level estimation parameter determination unit 72 of the arousal state determination apparatus shown in FIG. 55 before being evaluated by this device, the arousal level can be estimated immediately.
【0154】刺激パラメータ設定部110には、最適な
刺激状態を決定するための刺激の種類と提示方法をあら
かじめ仮設定しておく。そして、刺激提示部104は、
覚醒低下状態と判断したら、刺激パラメータ設定部11
0に設定されたデータに従い、スピーカ駆動部105を
介してスピーカ105aから音を鳴らしたり、振動駆動
部106を介して振動体が内蔵されたシート106aを
高周波振動させたり、あるいは振動駆動部107を介し
て加振装置107aを低周波振動させて、被験者11に
刺激を提示する。そして、その刺激を与えたときの心拍
数から被験者の覚醒度を推定し、刺激提示前と後の覚醒
度推定値を比較し、効果があつたかどうかを見る。[0154] In the stimulation parameter setting section 110, the type of stimulation and presentation method for determining the optimal stimulation state are provisionally set in advance. Then, the stimulus presentation unit 104
If it is determined that the arousal is in a state of decreased arousal, the stimulation parameter setting unit 11
According to the data set to 0, a sound is emitted from the speaker 105a via the speaker drive unit 105, a seat 106a with a built-in vibrator is vibrated at high frequency via the vibration drive unit 106, or the vibration drive unit 107 is caused to vibrate at a high frequency. The vibrating device 107a is caused to vibrate at a low frequency to present a stimulus to the subject 11. The arousal level of the subject is then estimated from the heart rate when the stimulus is applied, and the estimated arousal level before and after the stimulation is compared to see if it is effective.
【0155】刺激状態と刺激の種類を変えて、覚醒コン
トロールに最も効果のある刺激を選定することができ、
更に得られた結果に基づいて個人の覚醒を持続し、覚醒
コントロールの効果を上げることができる。以上述べた
ように、本実施例によれば、心拍数により覚醒度を定量
的に精度よく検出でき、覚醒の度合に応じて刺激を運転
者に与えることで、覚醒低下を防止し、運転者個人の最
適覚醒状態に維持することができるという効果がある。[0155] By changing the stimulation state and type of stimulation, it is possible to select the most effective stimulation for arousal control.
Furthermore, based on the obtained results, it is possible to maintain individual arousal and increase the effectiveness of arousal control. As described above, according to this embodiment, the degree of alertness can be detected quantitatively and accurately based on the heart rate, and by providing stimulation to the driver according to the degree of alertness, a decrease in alertness can be prevented and the driver It has the effect of being able to maintain an individual's optimal state of arousal.
【0156】また、覚醒低下時に限らず、過度の緊張状
態に陥つた運転者の覚醒度を正常状態に引き戻し、安全
な運転状態に誘導することができるという効果がある。
次に、まばたき頻度による覚醒レベルの推定方法につい
て説明する。図60において、まばたき検出部51bb
は被験者であるドライバ11の眼球上下、あるいは左右
に装着した電極2から眼球運動を検出し、不図示のアン
プにより眼球運動電位を増幅する部分から構成される。
まばたき加工部52bbは、まばたき検出部51bbか
らの眼球運動信号を加工して覚醒の推定をしやすい物理
量に信号処理する。即ち、まばたき検出部51bbにて
増幅された眼球運動信号を後述するA/D変換器を介し
て取り込み、演算により覚醒度評価に必要なまばたき頻
度に加工する。[0156] In addition, the present invention has the effect that it is possible to restore the alertness of a driver who has fallen into an excessively nervous state to a normal state and guide him to a safe driving state, not only when his alertness is low. Next, a method for estimating arousal level based on blink frequency will be explained. In FIG. 60, the blink detection section 51bb
is composed of a part that detects eye movement from electrodes 2 attached above and below or on the left and right sides of the eyeball of the driver 11 who is the subject, and amplifies the eye movement potential by an amplifier (not shown). The blink processing section 52bb processes the eye movement signal from the blink detection section 51bb to perform signal processing into a physical quantity that facilitates estimation of wakefulness. That is, the eye movement signal amplified by the eye blink detection section 51bb is taken in via an A/D converter, which will be described later, and processed by calculation into the eye blink frequency necessary for evaluating the degree of alertness.
【0157】覚醒度推定部53aは、後述する覚醒度推
定パラメータとまばたき頻度データをもとに覚醒と関連
の深い推定値を計算する。また、覚醒度判定部54aは
、覚醒度推定部53aで推定された覚醒度合から、どの
程度刺激を提示するかを判定する。そして、刺激提示部
50aは、覚醒度判定部54aからの指示により、適当
な刺激をドライバに提示したり、停止したりする。[0157] The wakefulness estimation unit 53a calculates an estimated value closely related to wakefulness based on wakefulness estimation parameters and blink frequency data, which will be described later. Further, the arousal level determining unit 54a determines how much stimulation to present based on the arousal level estimated by the arousal level estimating unit 53a. Then, the stimulus presenting unit 50a presents or stops appropriate stimuli to the driver according to instructions from the arousal level determining unit 54a.
【0158】本実施例の覚醒度推定部では、まばたき、
及び反応時間をもとに覚醒度を推定し、その情報を用い
て最適な刺激を運転者にバイオフイードバツク的に与え
る。尚、本変形例に適用されたバイオフイードバツクの
概念は、第3実施例について図28にて説明したものと
同じであるため、ここではその説明を省略するが、本変
形例においても、人間の覚醒状態の検出とそれに応じた
刺激を与えることにより、図28に示した最適覚醒状態
の持続を達成することが原理的にできる。[0158] The arousal level estimating unit of this embodiment performs blinking,
The driver's level of alertness is estimated based on the driver's response time and response time, and the information is used to provide optimal stimulation to the driver in a biofeedback manner. Note that the concept of biofeedback applied to this modification is the same as that explained in FIG. 28 for the third embodiment, so its explanation is omitted here, but also in this modification, In principle, it is possible to maintain the optimal wakefulness state shown in FIG. 28 by detecting the human wakefulness state and applying stimulation accordingly.
【0159】次に、覚醒度推定部53aにて覚醒度を算
出する際のパラメータを決定する、覚醒度推定パラメー
タ決定装置について説明する。覚醒度推定パラメータ決
定装置は、覚醒の度合と相関の高い反応時間と眼球運動
信号を同時に計測し、眼球運動から得られた、まばたき
頻度データと反応時間データをもとに回帰分析を行うこ
とで覚醒度推定パラメータを決定するものである。Next, a description will be given of an arousal level estimation parameter determining device that determines parameters for calculating the arousal level in the arousal level estimating section 53a. The alertness estimation parameter determination device simultaneously measures reaction time and eye movement signals, which are highly correlated with the degree of alertness, and performs regression analysis based on the blink frequency data and reaction time data obtained from the eye movements. This determines the alertness estimation parameter.
【0160】図61は、覚醒度推定パラメータ決定装置
の概略ブロツク図である。同図は、この装置が人間の反
応時間と眼球運動を同時に長時間に渡り計測している状
況を示しており、得られた反応時間とまばたき頻度との
相関を解析することにより推定パラメータを求めること
ができる。覚醒度推定パラメータ決定装置は、まばたき
処理部70bbで被験者(ドライバ)11に装着した電
極2からの眼球運動を計測し、反応時間計測部71で被
験者11が与えられた刺激に対して反応する時間を計測
して、これらの計測結果をもとに、覚醒度推定パラメー
タ決定部72が被験者固有の覚醒度を推定する。FIG. 61 is a schematic block diagram of the arousal level estimation parameter determination device. The figure shows a situation in which this device simultaneously measures a person's reaction time and eye movements over a long period of time, and calculates estimated parameters by analyzing the correlation between the obtained reaction time and blink frequency. be able to. In the alertness estimation parameter determining device, a blink processing unit 70bb measures eye movements from an electrode 2 attached to a subject (driver) 11, and a reaction time measuring unit 71 measures the time it takes for the subject 11 to react to a given stimulus. are measured, and based on these measurement results, the arousal degree estimation parameter determination unit 72 estimates the subject's unique arousal degree.
【0161】本変形例における反応時間(選択反応時間
)の計測方法は、第3実施例と同じであるため、その説
明は省略する(図30参照)。図62は、まばたき処理
部70bbの構成を示すブロツク図である。同図に示し
た眼球運動検出部155では、電極を用いて人間の眼球
上下、あるいは左右に専用の導電性を持つ接着剤で接続
し、それにて得られた眼球運動信号を、例えば、ヘツド
アンプ(図24の生理計測用アンプ43に相当)にてノ
イズ対策を施し、その信号を増幅する。[0161] The method for measuring the reaction time (selected reaction time) in this modification is the same as that in the third embodiment, so its explanation will be omitted (see FIG. 30). FIG. 62 is a block diagram showing the configuration of the blink processing section 70bb. In the eye movement detection unit 155 shown in the same figure, electrodes are used to connect the upper and lower or left and right sides of the human eyeballs with a special conductive adhesive, and the eye movement signals obtained thereby are sent to a head amplifier ( Noise countermeasures are taken using the physiological measurement amplifier 43 (corresponding to the physiological measurement amplifier 43 in FIG. 24), and the signal is amplified.
【0162】眼球運動検出部155からの眼球運動信号
は、A/D変換部61(図24のA/D変換器44に相
当)を介して眼球運動信号データとして眼球運動信号デ
ータ格納部62bbに格納される。眼球運動信号データ
は、眼球運動信号データ格納部62bbに格納された眼
球運動信号データをもとに、元まばたき頻度演算部15
6で計算される。The eye movement signal from the eye movement detection section 155 is sent to the eye movement signal data storage section 62bb as eye movement signal data via the A/D converter 61 (corresponding to the A/D converter 44 in FIG. 24). Stored. The eye movement signal data is generated by the original blink frequency calculation unit 15 based on the eye movement signal data stored in the eye movement signal data storage unit 62bb.
It is calculated as 6.
【0163】得られた元まばたき頻度データは、覚醒度
と相関の高い平均まばたき頻度データとするため、平均
処理部158にて平滑化する。平均処理後の平均まばた
き頻度データは、まばたき頻度データ格納部159に格
納される。尚、この平滑化のための時間設定、及び刺激
提示を開始する際のしきい値決定の手順については、上
述の心拍数をもとにした覚醒レベル推定における方法と
同様であるため、その説明は省略する。[0163] The obtained original blink frequency data is smoothed by the averaging processing unit 158 in order to obtain average blink frequency data that is highly correlated with the degree of alertness. The average blink frequency data after the averaging process is stored in the blink frequency data storage section 159. The procedure for setting the time for smoothing and determining the threshold when starting stimulus presentation is the same as the method for estimating the arousal level based on the heart rate described above, so we will not explain it here. is omitted.
【0164】次に、本変形例の覚醒度推定部の各構成要
素について詳細に説明する。
<眼球運動検出部>被験者(ドライバ)の眼球上下、あ
るいは左右に、眼球運動信号を拾うための電極を専用の
導電性を持つ接着剤で接続し、得られた信号をヘツドア
ンプ(不図示)で増幅してノイズ対策を施した後に生理
用アンプ(不図示)で増幅する。
<眼球運動信号加工部>図63に、まばたき加工部52
bbの詳細ブロツク図を示す。同図のまばたき加工部は
、図62に示したものと同一機能を有しているので、同
一構成には同一符号を付し、ここではその詳細な説明は
省略する。
<覚醒度推定部>覚醒度推定部53aは、図61に示し
た覚醒度推定パラメタ決定装置にて得られた覚醒度推定
パラメータと回帰式を用いて、まばたき加工部52bb
で処理されたまばたき頻度データから覚醒度を計算する
。そして、その値を覚醒度判定部54aに引き渡す。[0164] Next, each component of the alertness level estimating section of this modification will be explained in detail. <Eye movement detection unit> Electrodes for picking up eye movement signals are connected to the top and bottom or left and right sides of the subject's (driver's) eyeballs using a special conductive adhesive, and the obtained signals are sent to a head amplifier (not shown). After being amplified and taking noise countermeasures, it is amplified by a sanitary amplifier (not shown). <Eye movement signal processing section> FIG. 63 shows the eye movement signal processing section 52.
bb shows a detailed block diagram. The blinking processing section in this figure has the same function as that shown in FIG. 62, so the same components are denoted by the same reference numerals, and detailed explanation thereof will be omitted here. <Awakening degree estimating section> The arousal degree estimating section 53a uses the arousal degree estimation parameter and regression equation obtained by the arousal degree estimation parameter determination device shown in FIG.
The degree of alertness is calculated from the blink frequency data processed in . Then, the value is passed to the wakefulness level determining section 54a.
【0165】覚醒度は、以下の推定式にて表わされる。
即ち、
覚醒度=a1*E+a2
…
(11)但し、Eは、まばたき頻度である。以上の方式
で覚醒度推定した例を図64、及び図65に示す。図6
4は、各被験者と加振装置の振動条件について得た、最
大の相関係数を示す。尚、相関係数は、小数点第3位を
四捨五入した。また、平滑化時間は、反応時間、心拍数
とも300秒である。[0165] The degree of wakefulness is expressed by the following estimation formula. That is, alertness level=a1*E+a2
…
(11) However, E is the blink frequency. Examples of arousal level estimation using the above method are shown in FIGS. 64 and 65. Figure 6
4 indicates the maximum correlation coefficient obtained for each subject and the vibration conditions of the vibration device. Note that the correlation coefficient was rounded to the third decimal place. Further, the smoothing time is 300 seconds for both reaction time and heart rate.
【0166】図65は、図64の結果を反応時間とまば
たき頻度からの予想値の時間変化を示したものである。
同図の縦軸が対数反応時間、横軸が経過時間を表わす。
また、図中、点にて示しているのが反応時間、実線は、
まばたき頻度からの予測値を示す。尚、データの切れ目
は、実験セツシヨン間の休憩を表わす。これらの図から
、上述の方式が覚醒度の推定に有効であり、かつ、きめ
細かな覚醒度の推定が可能であることがわかる。但し、
本手法は、第3実施例にて示した脳波による覚醒度の推
定程、よい精度は得られない。FIG. 65 shows the results of FIG. 64 showing changes over time in predicted values based on reaction time and blink frequency. In the figure, the vertical axis represents logarithmic reaction time, and the horizontal axis represents elapsed time. In addition, the dots in the figure indicate the reaction time, and the solid line indicates the reaction time.
Shows predicted values based on blink frequency. Note that data breaks represent breaks between experimental sessions. From these figures, it can be seen that the above-described method is effective in estimating the degree of alertness, and allows for detailed estimation of the degree of alertness. however,
This method does not provide as good accuracy as the estimation of alertness level using brain waves shown in the third embodiment.
【0167】<覚醒度判定部>覚醒度判定部54aにお
ける処理手順については、図38(第3実施例)に示し
たフローチヤートと同じであるため、その説明は省略す
る。
<刺激提示部>刺激提示部50aは覚醒度判定部54a
から覚醒低下信号を受けて、被験者であるドライバ11
に音,振動,香り等覚醒効果のある刺激を一定時間、停
止信号が来るまで出力するものである。<Awakening Level Determining Unit> The processing procedure in the alertness level determining unit 54a is the same as the flowchart shown in FIG. 38 (third embodiment), so a description thereof will be omitted. <Stimulus Presentation Unit> The stimulus presentation unit 50a is an arousal degree determination unit 54a.
Driver 11, who is a test subject, receives an arousal reduction signal from
This device outputs arousing stimuli such as sounds, vibrations, and scents for a certain period of time until a stop signal is received.
【0168】図66は、覚醒刺激設定装置の構成を示す
ブロツク図である。本覚醒刺激設定装置は、覚醒効果を
上げる刺激が個人により異なる可能性があるため、あら
かじめその個人に最も適当な刺激の種類と刺激提示の方
法を決定するものである。尚、本装置における反応時間
計測部103,覚醒度推定パラメータ決定部101は、
図61に示した覚醒状態判定装置と機能が同一であるた
め、その説明は省略する。FIG. 66 is a block diagram showing the configuration of the arousal stimulus setting device. The present arousal stimulus setting device determines in advance the most appropriate type of stimulus and method of stimulus presentation for the individual, since the stimulus that increases the arousal effect may vary depending on the individual. In addition, the reaction time measurement section 103 and the alertness level estimation parameter determination section 101 in this device are as follows:
Since the function is the same as that of the wakefulness determination device shown in FIG. 61, a description thereof will be omitted.
【0169】図66において、被験者11に選択反応作
業をさせ、そのときの眼球運動を同時記録する。そして
、得られる反応時間とまばたき頻度から覚醒度推定パラ
メータ決定部でパラメータを決め、覚醒度を推定する。
尚、この装置での評価を受ける前に被験者11が、図6
1に示す覚醒状態判定装置の覚醒度推定パラメータ決定
部72による評価を受けている場合は、直ちに覚醒度推
定を行うことができる。In FIG. 66, the subject 11 is made to perform a selection reaction task, and the eye movements at that time are simultaneously recorded. Then, the alertness level estimation parameter determination unit determines parameters based on the obtained reaction time and blink frequency, and estimates the alertness level. In addition, before receiving the evaluation using this device, subject 11
If the evaluation is performed by the arousal level estimation parameter determination unit 72 of the arousal state determination device shown in 1, the arousal level can be estimated immediately.
【0170】刺激パラメータ設定部110には、最適な
刺激状態を決定するための刺激の種類と提示方法をあら
かじめ仮設定しておく。そして、刺激提示部104は、
覚醒低下状態と判断したら、刺激パラメータ設定部11
0に設定されたデータに従い、スピーカ駆動部105を
介してスピーカ105aから音を鳴らしたり、振動駆動
部106を介して振動体が内蔵されたシート106aを
高周波振動させたり、あるいは振動駆動部107を介し
て加振装置107aを低周波振動させて、被験者11に
刺激を提示する。そして、その刺激を与えたときのまば
たき頻度から被験者の覚醒度を推定し、刺激提示前と後
の覚醒度推定値を比較し、効果があつたかどうかを見る
。[0170] In the stimulation parameter setting section 110, the type of stimulation and presentation method for determining the optimal stimulation state are provisionally set in advance. Then, the stimulus presentation unit 104
If it is determined that the arousal is in a state of decreased arousal, the stimulation parameter setting unit 11
According to the data set to 0, a sound is emitted from the speaker 105a via the speaker drive unit 105, a seat 106a with a built-in vibrator is vibrated at high frequency via the vibration drive unit 106, or the vibration drive unit 107 is caused to vibrate at a high frequency. The vibrating device 107a is caused to vibrate at a low frequency to present a stimulus to the subject 11. Then, the subject's level of arousal is estimated from the blink frequency when the stimulus is applied, and the estimated arousal level before and after the stimulus is presented to see if it is effective.
【0171】刺激状態と刺激の種類を変えて、覚醒コン
トロールに最も効果のある刺激を選定することができ、
更に得られた結果に基づいて個人の覚醒を持続し、覚醒
コントロールの効果を上げることができる。以上述べた
ように、本実施例によれば、まばたき頻度により覚醒度
を定量的に精度よく検出でき、覚醒の度合に応じて刺激
を運転者に与えることで、覚醒低下を防止し、運転者個
人の最適覚醒状態に維持することができるという効果が
ある。[0171] It is possible to select the most effective stimulus for arousal control by changing the stimulus state and type of stimulus.
Furthermore, based on the obtained results, it is possible to maintain individual arousal and increase the effectiveness of arousal control. As described above, according to this embodiment, the degree of alertness can be detected quantitatively and accurately based on the blink frequency, and by providing stimulation to the driver according to the degree of alertness, a decrease in alertness can be prevented and the driver It has the effect of being able to maintain an individual's optimal state of arousal.
【0172】また、覚醒低下時に限らず、過度の緊張状
態に陥つた運転者の覚醒度を正常状態に引き戻し、安全
な運転状態に誘導することができるという効果がある。
尚、上記実施例では対象をドライバに限定しているが、
例えば、コンピユータ等のユーザーも適用対象とするこ
とができる。また、適用の範囲も自動車産業に限定せず
、人間対機械という関係が存在する、例えば、家電、建
築という生活関連産業にも展開できる。[0172] In addition, the present invention has the effect that it is possible to restore the level of alertness of a driver who has fallen into an excessively tense state to a normal state, and to guide him or her to a safe driving state, not only when the driver's alertness is low. In addition, although the target is limited to the driver in the above embodiment,
For example, users such as computers can also be applied. Furthermore, the scope of application is not limited to the automobile industry, but can also be applied to life-related industries such as home appliances and construction, where there is a human-machine relationship.
【0173】[0173]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
人間の感性を検出し、その状態に応じて機械に人間的感
情機能を付加することで、機械を疑似人間化し、人間と
機械との相互作用において人間が心理的な満足を得るこ
とができるという効果がある。[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention,
By detecting human sensibilities and adding human-like emotional functions to machines according to their state, machines can be made into pseudo-humans, and humans can gain psychological satisfaction from interactions between humans and machines. effective.
【図1】〜[Figure 1] ~
【図2】本発明の基本構成を説明するための図、FIG. 2 is a diagram for explaining the basic configuration of the present invention,
【図3
】〜[Figure 3
] ~
【図15】本発明に係る第1の実施例を説明するための
図、FIG. 15 is a diagram for explaining the first embodiment according to the present invention,
【図16】〜[Figure 16] ~
【図22】本発明に係る第2の実施例を説明するための
図、FIG. 22 is a diagram for explaining a second embodiment according to the present invention,
【図23】〜[Figure 23] ~
【図53】本発明に係る第3の実施例を説明するための
図、FIG. 53 is a diagram for explaining a third embodiment according to the present invention,
【図54】〜[Figure 54] ~
【図66】第3実施例の変形例を説明するための図であ
る。FIG. 66 is a diagram for explaining a modification of the third embodiment.
5 疑似人間反応生成部 6 刺激制御部 7 適応制御部 8 非適応制御部 9 人間状態検出部 10 感覚刺激発生部 11 被験者(ドライバ) 5 Pseudo human reaction generation unit 6 Stimulation control section 7 Adaptive control section 8 Non-adaptive control section 9 Human condition detection section 10 Sensory stimulus generation part 11 Subject (driver)
Claims (11)
えたヒユーマンマシンシステムであつて、人間の感性に
応じて、人間が該ヒユーマンマシンシステムに対して疑
似人間的であると感じるよう該ヒユーマンマシンシステ
ムの機能を制御する制御手段を備えることを特徴とする
ヒユーマンマシンシステム。1. A human-machine system equipped with an environment detection means for detecting an external environment, the human-machine system configured to detect the human-machine system so that a human feels that the human-machine system is pseudo-human in accordance with human sensibilities. A human machine system characterized by comprising a control means for controlling the functions of the system.
理状態を検出する第1の検出手段と、該生理、あるいは
該心理状態が快適となるようヒユーマンマシンシステム
の機能を制御する第1の制御手段とを備えることを特徴
とする請求項第1項に記載のヒユーマンマシンシステム
。2. The control means includes a first detection means for detecting the human physiology or psychological state, and a first control means for controlling the function of the human-machine system so that the physiological or psychological state is comfortable. 2. The human machine system according to claim 1, further comprising means.
理状態を検出する第1の検出手段と、該生理、あるいは
該心理状態が不快となるようヒユーマンマシンシステム
の機能を制御する第2の制御手段とを備えることを特徴
とする請求項第1項に記載のヒユーマンマシンシステム
。3. The control means includes a first detection means for detecting the human physiology or psychological state, and a second control means for controlling the functions of the human-machine system so that the physiological or psychological state becomes uncomfortable. 2. The human machine system according to claim 1, further comprising means.
理状態を検出する第1の検出手段と、該生理、あるいは
該心理状態が快適、あるいは不快となるようヒユーマン
マシンシステムの機能を制御する第3の制御手段とを備
えることを特徴とする請求項第1項に記載のヒユーマン
マシンシステム。4. The control means includes a first detection means for detecting the physiological or psychological state of the human being, and a first detecting means for controlling the functions of the human-machine system so that the physiological or psychological state becomes comfortable or unpleasant. 2. The human machine system according to claim 1, further comprising a control means of 3.
覚醒度検出手段と、該覚醒度に応じてヒユーマンマシン
システムの機能を制御する第4の制御手段とを備えるこ
とを特徴とする請求項第1項に記載のヒユーマンマシン
システム。5. A claim characterized in that the control means includes an alertness level detection unit that detects the alertness level of the human being, and a fourth control unit that controls the functions of the human machine system according to the alertness level. The human machine system according to item 1.
段と、検出した脳波のパワー量、及びパワーデータを算
出する手段と、刺激を提示し、刺激に対する反応時間を
検出する手段と、脳波のパワー量と反応時間との相関を
解析して、覚醒度推定パラメータを算出する手段と、覚
醒度推定パラメータとパワーデータとから覚醒度を算出
する手段とを備えることを特徴とする請求項第5項に記
載のヒユーマンマシンシステム。6. The arousal level detection means includes a means for detecting brain waves, a means for calculating the power amount and power data of the detected brain waves, a means for presenting a stimulus and detecting a reaction time to the stimulus, and a means for detecting a brain wave. Claim 1, further comprising means for calculating an arousal level estimation parameter by analyzing the correlation between the amount of power and the reaction time, and means for calculating an arousal level from the arousal level estimation parameter and the power data. The human machine system according to item 5.
段と、検出された脳波の時系列データに周波数分析を施
す手段と、周波数上のレベルのピークを検出して覚醒リ
ズム周期を算出する手段とを備えることを特徴とする請
求項第6項に記載のヒユーマンマシンシステム。[Claim 7] The arousal level detection means includes means for detecting brain waves, means for performing frequency analysis on time series data of the detected brain waves, and detecting a peak level on the frequency to calculate an arousal rhythm cycle. 7. The human machine system according to claim 6, further comprising means.
段と、提示した刺激に対する反応時間を検出する手段と
、反応時間の時系列データに周波数分析を施す手段と、
周波数上のレベルのピークを検出して覚醒リズム周期を
算出する手段とを備えることを特徴とする請求項第6項
に記載のヒユーマンマシンシステム。。8. The arousal level detection means includes means for presenting a stimulus, means for detecting a reaction time to the presented stimulus, and means for performing frequency analysis on time series data of the reaction time.
7. The human machine system according to claim 6, further comprising means for detecting a peak of a level on a frequency and calculating an arousal rhythm cycle. .
出する手段と、刺激を提示し、刺激に対する反応時間を
検出する手段と、まばたき頻度と反応時間との相関を解
析して、覚醒度推定パラメータを算出する手段と、覚醒
度推定パラメータとまばたき頻度とから覚醒度を算出す
る手段とを備えることを特徴とする請求項第5項に記載
のヒユーマンマシンシステム。9. The alertness level detection means includes a means for detecting blink frequency, a means for presenting a stimulus and detecting reaction time to the stimulus, and analyzing a correlation between blink frequency and reaction time to estimate alertness level. 6. The human machine system according to claim 5, further comprising means for calculating a parameter and means for calculating an arousal level from an arousal level estimation parameter and a blink frequency.
る手段と、刺激を提示し、刺激に対する反応時間を検出
する手段と、心拍数と反応時間との相関を解析して、覚
醒度推定パラメータを算出する手段と、覚醒度推定パラ
メータと心拍数とから覚醒度を算出する手段とを備える
ことを特徴とする請求項第5項に記載のヒユーマンマシ
ンシステム。10. The alertness level detection means includes a means for detecting heart rate, a means for presenting a stimulus and detecting reaction time to the stimulus, and analyzing a correlation between heart rate and reaction time to estimate alertness level. 6. The human machine system according to claim 5, further comprising: means for calculating a parameter; and means for calculating an alertness level from an alertness level estimation parameter and a heart rate.
る覚醒度検出手段と、人間の生体の活動情報を計測する
計測手段と、該活動情報に応じて、人間に外敵刺激を発
する刺激呈示手段と、該覚醒度に応じて、該刺激呈示手
段制御し、人間の覚醒状態を維持する覚醒維持手段とを
備えることを特徴とする請求項第1項に記載のヒユーマ
ンマシンシステム。11. The control means includes: an arousal degree detection means for detecting the arousal degree of the human being; a measuring means for measuring the activity information of the human body; and a stimulus presentation for emitting an external stimulus to the human body in accordance with the activity information. 2. The human machine system according to claim 1, further comprising: means for controlling said stimulus presenting means in accordance with said degree of arousal to maintain said human being in an awake state.
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