JPH0558192A - 居眠り運転検出装置 - Google Patents

居眠り運転検出装置

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JPH0558192A
JPH0558192A JP22296791A JP22296791A JPH0558192A JP H0558192 A JPH0558192 A JP H0558192A JP 22296791 A JP22296791 A JP 22296791A JP 22296791 A JP22296791 A JP 22296791A JP H0558192 A JPH0558192 A JP H0558192A
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vehicle
driving
steering angle
detection device
frequency
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JP22296791A
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English (en)
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Junichi Fukuda
準一 福田
Hisashi Satonaka
久志 里中
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Toyota Motor Corp
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Toyota Motor Corp
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W40/00Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models
    • B60W40/08Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models related to drivers or passengers
    • B60W2040/0818Inactivity or incapacity of driver
    • B60W2040/0827Inactivity or incapacity of driver due to sleepiness
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W40/00Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models
    • B60W40/08Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models related to drivers or passengers
    • B60W40/09Driving style or behaviour

Abstract

(57)【要約】 【目的】ドライバの個人差によらずいかなる走路におい
ても確実に居眠り運転を検出することが可能な居眠り運
転検出装置を提供する。 【構成】操舵角センサ10からの検出信号はFFT信号
処理部14にてその周波数スペクトルが算出され、運転
開始時10分経過以前の低周波成分の積分値の平均が平
常運転時のサンプルとして平均値メモリ18に格納され
る。運転開始時10分経過後は検出された操舵角の低周
波成分の成分値と平均値メモリ18に格納されたサンプ
ルとを比較部20にて比較し、サンプルより所定値以上
増大している場合には居眠り運転が発生していると判定
し、警報を出力する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は居眠り運転検出装置、特
に操舵角などの車両動作量の変化を用いて居眠り運転を
検出する装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、高速道路走行などにおける安
全性を確保するためにドライバの居眠り状態を検出する
居眠り運転検出装置が開発されている。
【0003】この種の居眠り運転検出装置では、通常車
両の操舵角をモニタし、その角度変化からドライバの意
識状態の低下すなわち居眠りを判定する構成が採用され
ている。
【0004】たとえば、特開昭60−76424号公報
に開示された居眠り運転検出装置においては、ステアリ
ングが一定角度回動したことを検出し、この回動信号を
積算して所定値に達したことを検出した場合に居眠り運
転と判定して警報を発生するものである。
【0005】また、特開昭60−157927号公報に
開示された車両用警報装置においては、所定監視期間内
に操舵角検出器からの高周波成分から求められた監視値
が基準値を越えたときに居眠り運転が発生したと判定
し、警報を与えるものである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ステア
リングが一定角度回動したことを検出し、この回動信号
を積算して所定値に達した場合に居眠りを判定する構成
では、カーブ走路においてドライバが通常のステアリン
グ操作を行った場合にも居眠り運転と判定されてしまう
可能性があり、従って基本的に直線走路でしか有効に動
作しない問題があった。
【0007】また、ステアリングの回動角はドライバの
個人差に依存するところが多く、ドライバによっては平
常運転時でもステアリングを大きくとる傾向がある場合
があり、従ってすべてのドライバに対応できる汎用性に
欠ける問題があった。
【0008】さらに、所定監視期間内に操舵角検出器か
らの高周波成分から求められた監視値が基準値を越えた
ときに居眠り運転が発生したと判定する構成において
も、ドライバの居眠り運転の態様によっては必ずしも高
周波成分が平常運転時よりも増大するとは限らず、従っ
て高周波成分で確実に居眠り運転発生を検出するのは困
難である問題があった。
【0009】本発明は上記従来技術の有する課題に鑑み
なされたものであり、その目的はドライバの個人差によ
らずいかなる走路においても確実に居眠り運転を検出す
ることが可能な居眠り運転検出装置を提供することにあ
る。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1記載の居眠り運転検出装置は車両動作量を
連続的に検出する動作量検出手段と、前記車両動作量の
周波数スペクトルにおける低周波成分を抽出する低周波
抽出手段と、平常運転時の車両動作量の周波数スペクト
ルにおける低周波成分をサンプルとして格納する記憶手
段と、走行開始から所定時間経過後の車両動作量の周波
数スペクトルの低周波成分を前記サンプルと比較しその
差が所定値以上である場合に居眠り運転と判定する比較
判定手段とを有することを特徴とする。
【0011】また、上記目的を達成するために、請求項
2記載の居眠り運転検出装置は、請求項1記載の居眠り
運転検出装置において、前記車両動作量が車両の操舵角
であることを特徴とする。
【0012】また、上記目的を達成するために、請求項
3記載の居眠り運転検出装置は請求項1記載の居眠り運
転検出装置において、前記車両動作量が車両の横変位で
あることを特徴とする。
【0013】また、上記目的を達成するために、請求項
4記載の居眠り運転検出装置は、請求項1、請求項2ま
たは請求項3記載の居眠り運転検出装置において、前記
周波数スペクトルは高速フーリエ変換器により演算され
ることを特徴とする。
【0014】さらに、上記目的を達成するために、請求
項5記載の居眠り運転検出装置は請求項1、請求項2、
請求項3または請求項4記載の居眠り運転検出装置にお
いて、前記比較判定手段は前記走行開始から所定時間経
過後の車両動作量の周波数スペクトルの低周波成分と前
記サンプルとを同一の車速条件で比較することを特徴と
する。
【0015】
【作用】このように、本発明の居眠り運転検出装置は操
舵角や横変位量などの車両動作量の低周波成分に着目
し、平常運転時と居眠り運転時の低周波成分の相違に基
づき居眠り運転発生を検出するものである。
【0016】すなわち、図2に模式的に示されるよう
に、ドライバによる車両運転は以下の各ステップを経て
行われる。まず、車両ヨー角や横変位などの操舵角決定
要因を視覚を通じて入力する。そして、入力したこれら
決定要因に基づきドライバは瞬時に操作すべき操舵角を
推論し(ドライバ制御部)、ステアリングを操作して操
舵角を出力する。この操舵角出力により車両の走行状態
は変化し、再びドライバは次の操舵角を決定すべく操舵
角決定要因を視覚入力することになる。
【0017】このように、ドライバの運転操作は認知、
判断、操作という一連の動作の繰り返しとして捉えるこ
とができるが、平常運転時にはこれら各ステップはドラ
イバの正常な意識下で瞬時に行われるが、ドライバの意
識が低下し始めるとこれら各ステップが円滑に行われな
くなり、従って出力である操舵角の変化も緩慢になるの
で低周波成分が増大することになる。
【0018】そこで、本発明では操舵角や横変位量など
の低周波成分を抽出し、これを平常運転時のサンプルと
比較して所定値以上増大している場合には居眠り運転と
判定するものである。
【0019】
【実施例】以下、図面を用いながら本発明に係る居眠り
運転検出装置の好適な実施例を説明する。
【0020】図1には本実施例の構成ブロック図が示さ
れており、また図4には本実施例の動作フローチャート
が示されている。図において、操舵角センサ10は車両
のステアリングシャフトに取り付けられる。操舵角セン
サ10としては例えばステアリングシャフトに圧入され
たスリット板とコラムチューブに取り付けられた2組の
ホトインターラプタを用いることができ、ステアリング
シャフトの回転に伴いホトインターラプトがスリット板
により遮光されたりされなかったりすることでオン、オ
フするのを用いてステアリングの回転方向と回転角度を
検出することができる。
【0021】そして、この操舵角センサ10からの検出
信号は入力ポートを介してマイクロコンピュータに入力
される。このマイクロコンピュータ内にはCPUやRA
Mが内蔵され、CPUで構成される後述の各演算部が行
う演算処理により信号処理して居眠り運転を検出する。
すなわち、まず検出信号はマイクロコンピュータ内のR
AM等の操舵角信号メモリ12に入力され、計20分間
の操舵角データが順次更新されつつ格納されていく。こ
の操舵角信号メモリ12からはFFT信号処理部14に
現在から過去x秒間、例えば100秒間の操舵角データ
を10秒毎に更新して出力する(S101)。FFT信
号処理部14では送られてきた操舵角データを高速フー
リエ変換(FFT)し(S102)、結果を特定周波数
区間積分部16に供給する。
【0022】この特定周波数区間積分部16では送られ
た操舵角データから低周波成分(0.7Hz以下)を抽
出し、0.1Hz〜0.2Hz、0.2Hz〜0.3H
z、0.3Hz〜0.4Hz、0.4Hz〜0.5H
z、0.5Hz〜0.6Hz、0.6Hz〜0.7Hz
までの6区間の積分を行う(S103)。そして、運転
開始後y分間例えば10分間経過以前であればこの間の
操舵角データの100秒間の平均を上記3周波数区間毎
に算出して平均値メモリ18に格納する。一方、運転開
始後10分間経過後である場合には特定周波数区間積分
部16で算出された各周波数区間の積分値を比較部20
に供給する。
【0023】この比較部20には同時に前述した平均値
メモリ18に格納されている運転開始から10分間経過
以前の操舵角データの平均が読み出されて供給される。
従って、この比較部20には現在の積分値と運転開始時
10分間経過以前の平常運転時の平均値が供給されるこ
ととなり、比較部20ではこれらの差分を算出して両値
の比較を各周波数区間毎に行う(S104〜S10
6)。そして、比較結果、すなわち差分値は判定部22
に供給され、この差分値と所定値との大小比較が行われ
る。
【0024】ここで、ドライバが居眠り運転をしている
場合には、前述したように図2に示されたモデルにおい
て認識、判断、操作の各ステップで平常時よりおくれが
生じ、このため操舵周波数が低周波数化することにな
る。図3には平常運転時及び居眠り運転時の操舵角の周
波数スペクトラムが示されており、図3(A)の平常運
転時に比べ、図3(B)の居眠り運転時の方がその低周
波成分(図中a領域)が増大していることがわかる。な
お、図3において、極低周波領域(図中b領域)の変化
はカーブ走路における操舵角変化によるものであり、走
路によるスペクトラムの変化は着目している低周波領域
aに影響を与えないため走路によらず居眠り運転による
低周波成分の増大が生じることになる。
【0025】そこで、判定部22にて差分値と所定値と
を比較し、ドライバの平常時の操舵周波数が属する周波
数区間より低周波側の周波数区間に着目し(平常時の周
波数成分より0.1〜0.2Hz低い周波数成分が最適
である)その差分値が所定値以上、例えばサンプルの2
倍以上であった場合には判定部22は居眠り運転が発生
していると判定し(S107)、ランプやブザー、音声
発生器などの警報部24に信号を供給して警報を与えド
ライバの覚醒を促す(S108)。そして、これら各ス
テップを10秒毎に繰り返し行うことにより、ドライバ
の意識状態を常にモニタし、居眠り運転を防止すること
ができる。
【0026】なお、本実施例では操舵角センサ10を用
い、操舵角の周波数スペクトルにおける低周波成分に着
目して居眠り運転を検出しているが、操舵角センサ10
の代わりに横変位センサを用い、この横変位の周波数ス
ペクトルにおける低周波成分に着目して居眠り運転を同
様に検出することができる。これは、車両の横変位量と
操舵角とは比例関係にあるからである。
【0027】また、本実施例では運転開始後10分間の
操舵角データをサンプルとして現在値と比較している
が、本実施例の構成にさらに車速センサを設け、運転開
始後10分間の操舵角データをさらに車速毎に平常運転
時のサンプルとして平均値メモリ18に格納し(例えば
0〜30km/hの平均値、30〜40km/hの平均
値、40〜50km/hの平均値)、現在の操舵角デー
タと現在車速に対応する平均値とを車速区間毎に比較し
て居眠り運転を判定する構成としてもよい。
【0028】これは、一般に操舵角変化は車速に大きく
依存し(車速が速くなるにしたがってドライバの認知−
判断−操作に素早い処理がなされるため、操舵周波数、
横変位周波数が高くなる。)、従って操舵角スペクトル
も車速に応じて変化するため、異なる車速で現在値とサ
ンプルとを比較すると平常運転にもかかわらず低周波成
分がサンプルと相違し、場合によっては居眠り運転と誤
判定してしまうからである。
【0029】さらに、本実施例では居眠り運転を検出し
た場合にランプやブザー等で警報を与える構成としてい
るが、このように単に警報を与えるだけでなく、アクセ
ルを自動的にもどす、あるいはブレーキを自動的に印加
して減速するように構成することもできる。すなわち、
判定部22にて居眠り運転と判定された場合に警報部2
4に信号を供給するとともにスロットルアクチュエータ
やブレーキアクチュエータに制御信号を供給すればよ
い。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る居眠
り運転検出装置によれば、走路によらず確実に居眠り運
転を検出することができるので、高速道路等の走行がよ
り安全になる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の構成ブロック図である。
【図2】ドライバの運転モデル説明図である。
【図3】同実施例における操舵角の周波数スペクトルの
説明図である。
【図4】同実施例における動作フローチャート図であ
る。
【符号の説明】
10 操舵角センサ 14 FFT信号処理部 18 平均値メモリ 20 比較部 22 判定部 24 警報部

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 車両動作量を連続的に検出する動作量検
    出手段と、 前記車両動作量の周波数スペクトルにおける低周波成分
    を抽出する低周波抽出手段と、 平常運転時の車両動作量の周波数スペクトルにおける低
    周波成分をサンプルとして格納する記憶手段と、 走行開始から所定時間経過後の車両動作量の周波数スペ
    クトルの低周波成分を前記サンプルと比較しその差が所
    定値以上である場合に居眠り運転と判定する比較判定手
    段と、 を有することを特徴とする居眠り運転検出装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の居眠り運転検出装置にお
    いて、 前記車両動作量が車両の操舵角であることを特徴とする
    居眠り運転検出装置。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の居眠り運転検出装置にお
    いて、 前記車両動作量が車両の横変位であることを特徴とする
    居眠り運転検出装置。
  4. 【請求項4】 請求項1、請求項2または請求項3記載
    の居眠り運転検出装置において、 前記周波数スペクトルは高速フーリエ変換器により演算
    されることを特徴とする居眠り運転検出装置。
  5. 【請求項5】 請求項1、請求項2、請求項3または請
    求項4記載の居眠り運転検出装置において、 前記比較判定手段は前記走行開始から所定時間経過後の
    車両動作量の周波数スペクトルの低周波成分と前記サン
    プルとを同一の車速条件で比較することを特徴とする居
    眠り運転検出装置。
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