WO2018207905A1 - 車両の運転制御システム及び車両の運転制御方法 - Google Patents

車両の運転制御システム及び車両の運転制御方法 Download PDF

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WO2018207905A1
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康司 杉浦
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いすゞ自動車株式会社
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Definitions

  • the present disclosure relates to a vehicle operation control system and a vehicle operation control method.
  • Patent Document 1 In recent years, research and development of technology for automatically driving a vehicle by an operation control system mounted on a car is being carried out regardless of the operation of the driver (see, for example, Patent Document 1).
  • An object of the present disclosure is to provide a driving control system for a vehicle that can calculate the driving concentration of the driver of the vehicle with high accuracy and can maintain the driving concentration of the driver to some extent even during automatic driving of the vehicle.
  • the object is to provide a vehicle operation control method.
  • a vehicle operation control system includes a function for automatically driving a vehicle.
  • the control device for controlling the operation control system includes the vehicle.
  • the brain wave or heart rate of the driver of the vehicle is detected, and among the indicators related to the driver's brain wave or heart rate, a plurality of indicators correlated with the driver's sleepiness are used for driving. It is configured to perform control for calculating a concentration degree index, which is an index representing the driver's driving concentration degree, at preset control intervals.
  • a vehicle operation control method of the present disclosure for achieving the above object is a vehicle operation control method configured to have a function of automatically driving a vehicle.
  • This is an index that expresses the driver's driving concentration by detecting the driver's brain wave or heart rate and using multiple indicators that are correlated with the driver's drowsiness among the indicators related to the driver's brain wave or heart rate.
  • This is a method characterized by performing control for calculating a certain degree of concentration index at preset control intervals.
  • a concentration index which is an index representing the driver's driving concentration
  • appropriate measures are taken to maintain the driver's driving concentration to some extent based on the calculated concentration index.
  • the driver's degree of driving concentration can be maintained to some extent even during automatic driving of the vehicle.
  • the driver's driving concentration is maintained to some extent, so that the driver can perform an appropriate driving operation.
  • the driving authority of the vehicle can be safely and quickly transferred from the system to the driver.
  • FIG. 1 is a diagram showing the correlation between the estimated value of the concentration index and the intensity of sleepiness.
  • FIG. 2 is a diagram showing a correlation between the standard deviation of the brain wave ⁇ wave of the driver and the intensity of sleepiness.
  • FIG. 3 is a diagram showing a correlation between the average of the brain wave ⁇ wave of the driver and the intensity of sleepiness.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating the correlation between the average of the peak value intervals of the driver's heartbeat and the intensity of sleepiness.
  • FIG. 5 is a diagram showing the correlation between the standard deviation of the peak value interval of the driver's heart rate and the intensity of sleepiness.
  • FIG. 6 is a diagram showing the correlation between the estimated value of the concentration index and the rating value.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a control flow of the vehicle operation control method of the present disclosure.
  • FIG. 8 is a diagram schematically illustrating an overview of the operation control system 1 of the present disclosure.
  • the vehicle provided with the driving control system 1 of the vehicle of the present disclosure is configured to include an automatic driving function for driving the vehicle based on the driving control system 1 regardless of the driving operation of the driver. That is, either the driver or the driving control system 1 has the driving authority of the vehicle.
  • the vehicle includes a control device 2 that controls the operation control system 1.
  • the control device 2 detects the brain wave or heartbeat of the driver of the vehicle during automatic driving of the vehicle, and among the indicators related to the brain wave or heartbeat of the driver, Each control interval (time interval, mileage interval, etc.) in which a plurality of (two or more) correlated indicators are used and a concentration indicator (composite indicator) CI, which is an indicator representing the driver's driving concentration, is set in advance.
  • the control to calculate is performed.
  • the concentration index CI has a positive correlation with the driver's sleepiness intensity, and the concentration index CI increases as the driver's sleepiness intensity increases.
  • the standard deviation of the driver's brain wave ⁇ wave, the average of the brain wave ⁇ wave, the average of the heartbeat peak value interval, and the standard deviation of the heartbeat peak value interval are used. .
  • the brain wave ⁇ wave is an 8-13 Hz brain wave that is likely to occur when the driver is relaxed.
  • the deviation standard deviation of the electroencephalogram ⁇ wave
  • a certain time of the electroencephalogram ⁇ wave the time set in advance by experiment etc.
  • the standard deviation of the electroencephalogram ⁇ -wave becomes small. That is, as shown in FIG. 2, the standard deviation of the electroencephalogram ⁇ -wave has a negative correlation with the driver's sleepiness, and the standard deviation of the electroencephalogram ⁇ -wave becomes smaller as the strength of the driver's sleepiness increases.
  • the brain wave ⁇ wave is a 13-25 Hz brain wave that is likely to occur when the driver is in an active state (tensed state). As the driver increases drowsiness, the driver begins an awakening effort to shake off the drowsiness. As sleepiness increases, arousal effort increases and driver tension increases. In such a state, the average of the electroencephalogram ⁇ wave with respect to a certain time (average of the electroencephalogram ⁇ wave) becomes large. That is, as shown in FIG. 3, the average of the electroencephalogram ⁇ wave has a positive correlation with the driver's sleepiness.
  • the electroencephalogram ⁇ and ⁇ waves are time series data of the target frequency through the bandpass filter, which is derived from the central part (Cz part) of the driver's brain using the International 10-20 method. Calculated as frequency activity.
  • the international 10-20 method measures the potential difference between each measurement electrode and the reference electrode by arranging the measurement electrodes at regular intervals on the entire scalp of the human (driver) and the reference electrode on the earlobe. Is the method.
  • the heart rate peak value interval is the interval between the peaks of adjacent waves in the electrocardiogram. As the driver feels more drowsy, the heartbeat becomes relatively low, and the peak value interval of the heartbeat increases. That is, as shown in FIG. 4, the peak value interval of the heartbeat has a positive correlation with the driver's sleepiness.
  • the standard deviation of the heart rate peak value interval is a variation with respect to a certain time in the heart rate peak value interval. As the driver feels sleepy, the heart rate peak value interval increases. However, as the driver tries to maintain consciousness, fluctuations in the heart rate peak value interval increase and the standard deviation increases. That is, as shown in FIG. 5, the standard deviation of the heart rate peak value interval has a positive correlation with the driver's sleepiness.
  • the four indicators correlated with the driver's drowsiness namely, the standard deviation of the driver's brain wave ⁇ wave, the average of the brain wave ⁇ wave, the average of the heart rate peak value interval, and the standard deviation of the heart rate peak value interval.
  • the concentration index CI calculated as the composite index can be used as an index reflecting the driver's sleepiness.
  • the calculation method of the concentration index CI will be described.
  • the estimated value y of the concentration index CI is calculated using, for example, the following linear format.
  • the intercept value is a
  • the electroencephalogram ⁇ wave standard deviation value is x1
  • the electroencephalogram ⁇ wave average value is x2
  • the heart rate peak value interval average value is x3
  • the heart rate peak value interval standard deviation value is x2.
  • y a + ⁇ 1 ⁇ x1 + ⁇ 2 ⁇ x2 + ⁇ 3 ⁇ x3 + ⁇ 4 ⁇ x4”
  • x4 and each coefficient are ⁇ 1, ⁇ 2, ⁇ 3, and ⁇ 4. Since a, ⁇ 1, ⁇ 2, ⁇ 3, and ⁇ 4 are fixed values set in advance by experiments or the like, the concentration index CI is estimated by substituting the measured values x1, x2, x3, and x4 into this linear format. The value y is calculated.
  • the coefficient ⁇ 1 is a negative value.
  • the estimated value y1 of the concentration index CI calculated in this way and the rating value which is the estimated value of the driver's sleepiness based on the driver's facial expression, are considerably approximated. It becomes a transition line.
  • the correlation coefficient between these two estimated values may be about 0.7, and there is a fairly strong positive correlation.
  • the driver concentrates on driving by using a plurality of indexes closely related to the driver's sleepiness when the vehicle is automatically driven so that the driver easily feels sleepiness (easy to drive freely). Since the concentration index CI, which is an index representing the degree, is calculated, it is possible to take appropriate measures for maintaining the driver's driving concentration to some extent based on the calculated concentration index CI.
  • the concentration index CI may be calculated using a biometric index of a different driver, image analysis information of the driver, or the like in addition to the above four indexes.
  • the driver's biometric index is x5
  • the driver's image analysis information is x6
  • the coefficients are ⁇ 5 and ⁇ 6
  • a linear format of “y a + ⁇ 1 ⁇ x1 + ⁇ 2 ⁇ x2 + ⁇ 3 ⁇ x3 + ⁇ 4 ⁇ x4 + ⁇ 5 ⁇ x5 + ⁇ 6 ⁇ x6” is used.
  • the estimated value y of the concentration index CI is calculated.
  • the biometric index can be, for example, a change in the sitting pressure of the driver.
  • a change in body pressure distribution is required by the pressure sensor embedded in the driver's seat, it is considered that the physical activity is reduced by the driver becoming sleepy, that is, the relative pressure fluctuation is reduced.
  • the amount of change in pressure becomes smaller and has a negative correlation with the driver's drowsiness.
  • Driver image analysis information is information obtained by image analysis of a driver's face photograph taken with a camera or the like provided in the driver's seat of the vehicle. For example, when the movement of the driver's eyelid is detected and the rate of closing eyes due to sleepiness is increasing, the value of this image analysis information decreases. That is, the driver's image analysis information has a negative correlation with the driver's sleepiness.
  • the control performed when the control device 2 determines that the driver feels drowsiness based on the calculated concentration index CI will be described.
  • the control device 2 confirms with the driver whether or not to continue the automatic driving of the vehicle, and Perform control to improve the concentration level.
  • the confirmation of the intention to continue the automatic driving of the vehicle is a notification from the voice device provided in the driver's seat of the vehicle or a text displayed on the text display panel to the driver. For example, when a driver's concentration drop is detected, "Driver's concentration drop has been detected. To continue automatic driving, please press the automatic driving continuation switch.” Notification to the driver confirms the intention to continue. After the driver presses the automatic driving continuation switch, the driver is notified that the intention to continue automatic driving has been confirmed. Automatic driving will continue.
  • the control device 2 does not perform an operation such as the driver pressing a dedicated switch after confirming with the driver the intention to continue the automatic driving of the vehicle.
  • control is performed to stop the fuel injection to the engine (internal combustion engine) provided in the vehicle and cancel the automatic traveling of the vehicle.
  • the control device 2 sets the second set time t2 set in advance in a state in which the driver has not yet confirmed the intention to continue without performing an operation such as pressing the dedicated switch after the automatic traveling of the vehicle is canceled.
  • the vehicle has passed or when the vehicle speed v is equal to or lower than a preset vehicle speed v1
  • the vehicle is braked and forcibly stopped while the emergency blinking indicator light (hazard lamp) is turned on. I do.
  • the vehicle is forcibly automatically stopped after the emergency blinking lamp is turned on, even if the driver performs an operation.
  • the vehicle is forcibly stopped by braking the vehicle while turning on the emergency flashing indicator light of the vehicle. It is possible to prevent the vehicle from running while feeling drowsiness, and to prevent an accident such as a collision between the own vehicle and an object such as another vehicle from occurring.
  • the driver's driving concentration can be maintained to some extent even during automatic driving of the vehicle.
  • the driver's driving concentration is maintained to some extent, so that the driver can perform an appropriate driving operation.
  • the driving authority of the vehicle can be safely and quickly transferred from the system to the driver.
  • the control flow in FIG. 7 is a control throw called from the advanced control flow every time a preset control interval elapses during automatic traveling of the vehicle.
  • step S10 an estimated value y of the driver's concentration index CI is calculated in step S10.
  • step S20 it is determined whether or not the estimated value y calculated in step S10 is greater than or equal to the set concentration level threshold value y1.
  • the process proceeds to return, and this control flow is terminated.
  • step S30 the driver confirms whether or not to continue the automatic driving of the vehicle. To improve the driver's concentration.
  • step S40 after confirming with the driver the intention to continue the automatic driving of the vehicle, the driver does not perform an operation such as pressing a dedicated switch, and the first intention is set in a state where the intention to continue is not confirmed. It is determined whether the set time t1 has elapsed. When the first set time t1 has not elapsed (NO), the process proceeds to return, and this control flow is terminated. On the other hand, if the first set time t1 has elapsed (YES), the process proceeds to step S50, where fuel injection to the engine is stopped and automatic driving of the vehicle is released. After performing the control in step S50, the process proceeds to step S60.
  • step S60 it is determined whether or not the intention to continue the automatic driving is unconfirmed without the driver still pressing the dedicated switch after the automatic driving of the vehicle is canceled. This determination is based on whether or not the second set time t2 set in advance has elapsed after the vehicle has stopped the automatic travel, or the vehicle speed v is less than or equal to the set vehicle speed v1 set in advance. Depending on whether or not. If the intention to continue the automatic running is confirmed (NO), the process proceeds to return, and this control flow is terminated. On the other hand, if the intention to continue automatic driving has not been confirmed (YES), the process proceeds to step S70, where the vehicle is braked and forced to stop while the emergency blinking lamp (hazard lamp) of the vehicle is turned on. Let After carrying out the control in step S70, the process proceeds to return, and this control flow ends.
  • the second set time t2 set in advance has elapsed after the vehicle has stopped the automatic travel, or the vehicle speed v is less than or equal to the set vehicle speed
  • the vehicle driving control method based on the vehicle driving control system 1 is a vehicle driving control method configured to have a function of automatically driving the vehicle.
  • the driver's brain wave or heart rate is detected, and the driver's driving concentration is expressed by using multiple indicators related to the driver's brain wave or heart rate, and further correlated with the driver's sleepiness.
  • control is performed to calculate the concentration index CI, which is an index, at preset control intervals.
  • the control device 2 may be specifically realized by the following configuration, for example. That is, the control device 2 is connected to various devices provided in the vehicle by wireless or wired, and includes an interface for transmitting and receiving signals for communicating with the various devices, a memory for storing information, and a controller. Can be configured.
  • Various devices include, for example, buttons operated by a driver or occupant of a vehicle, switches, an operation unit such as a touch panel, a display for displaying a screen, a speaker for outputting sound, and a microphone for receiving a voice command by the driver or occupant.
  • buttons operated by a driver or occupant of a vehicle switches, an operation unit such as a touch panel, a display for displaying a screen, a speaker for outputting sound, and a microphone for receiving a voice command by the driver or occupant.
  • a biometric sensor for detecting a driver's brain wave or heart rate
  • an in-vehicle camera for imaging and monitoring the driving state of the driver, and the like.
  • Examples of the various devices include various actuators for controlling the running state of the vehicle, a vehicle brake system, a vehicle engine control system, a light provided in the vehicle, a rear lamp, a hazard lamp, an emergency flashing indicator light, and the like.
  • Lighting device vehicle speed sensor for measuring vehicle speed
  • acceleration sensor and impact sensor for measuring acceleration and impact generated in the vehicle
  • steering angle sensor for measuring the steering angle of the vehicle
  • traveling camera for detecting the traveling environment of the vehicle Or radar, etc.
  • the interface includes a communication module for performing communication with various devices.
  • a communication module for performing communication with various devices.
  • the interface may be connected to various devices by wire, or by including a wireless communication module, for example. It may be connected to various devices wirelessly.
  • the memory may include a semiconductor storage device such as a rewritable DRAM or EPROM, or a non-rewritable ROM, or may include a storage device such as a hard disk.
  • a semiconductor storage device such as a rewritable DRAM or EPROM, or a non-rewritable ROM, or may include a storage device such as a hard disk.
  • the controller is connected to the interface and memory.
  • the controller may be configured by, for example, a processor and configured to execute a series of processes by executing a program stored in a memory.
  • the controller is configured as hardware such as an ASIC and is predetermined. You may be comprised so that a series of processes may be performed.
  • the controller repeats the following at every preset control interval: the living body output from the biological index sensor that detects the brain wave or heart rate of the driver of the vehicle among the devices An index signal is acquired through the interface, and based on the acquired biological index signal, the driver's brain wave or heart rate is detected, and based on the detected driver's brain wave or heart rate, A plurality of biometric indexes correlated with the driver's sleepiness are calculated, and a concentration index that is an index representing the driver's driving concentration is calculated using at least two of the calculated plurality of biometric indexes. calculate.
  • the driver's driving concentration is maintained to some extent when the vehicle's driving authority needs to be forcibly delegated from the system to the driver. This is useful in that driving operation can be performed and the driving authority of the vehicle can be safely and quickly transferred from the system to the driver.

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Abstract

車両の自動走行中に、車両の運転者の脳波または心拍を検出し、この運転者の脳波または心拍に関連する指標の内、さらに、運転者の眠気と相関関係のある指標を複数用いて、運転者の運転集中度を表す指標である集中度指標ＣＩを予め設定した制御間隔毎に算出する制御を行う。

Description

車両の運転制御システム及び車両の運転制御方法
　本開示は、車両の運転制御システム及び車両の運転制御方法に関する。
　近年、運転者の操作に依らず、自動車に搭載された運転制御システムにより車両を自動運転する技術の研究開発が進められている（例えば、特許文献１参照）。
　一方で、運転者の瞳幅又は心拍を用いて運転者の覚醒度を監視し、この覚醒度が低下した場合に周期的なオーディオ信号を運転者に送信する技術がある（例えば、特許文献２参照）。
日本国特開２０１６－２１５６５８号公報 日本国特開２０１４－５１５１２９号公報
　ところで、車両をシステム側で自動運転して走行（自動走行）させているときは、運転者が運転操作から解放されているため、運転者が眠気を感じて運転に対する集中度（運転集中度）が低下しやすい。前方を走行する車両が急減速して前方の車両と自車両の車間距離が急激に短くなる等、突発的な状況が発生した場合で、車両の運転権限をシステムから運転者に強制的に委譲する必要があるときに、運転者の運転集中度が低下していると、運転者がこの委譲（運転切替）に必要な運転操作に遅れが生じてしまい、車両の運転権限をシステムから運転者に安全かつ迅速に委譲することが困難になる虞がある。そのため、車両の自動走行時でも運転者の運転集中度がある程度維持されることが重要となる。
　一方で、運転者の運転集中度をある程度維持するためには、この運転集中度を正確に把握する必要がある。特に車両の自動走行時は、運転集中度低下の主な要因は眠気であるので、運転集中度を運転者の眠気と密接に関連するものとして把握する必要がある。
　しかしながら、運転者の運転集中度を運転者の眠気を密接に反映させながら算出する手法は未だ確立されていない。
　本開示の目的は、車両の運転者の運転集中度を高精度で算出することができるとともに、車両の自動走行時でも運転者の運転集中度をある程度維持することができる車両の運転制御システム及び車両の運転制御方法を提供することにある。
　上記の目的を達成するための本開示の車両の運転制御システムは、車両を自動走行させる機能を備えて構成される車両の運転制御システムにおいて、この運転制御システムを制御する制御装置が、前記車両の自動走行中に、車両の運転者の脳波または心拍を検出し、この運転者の脳波または心拍に関連する指標の内、さらに、運転者の眠気と相関関係のある指標を複数用いて、運転者の運転集中度を表す指標である集中度指標を予め設定した制御間隔毎に算出する制御を行うように構成される。
　また、上記の目的を達成するための本開示の車両の運転制御方法は、車両を自動走行させる機能を備えて構成される車両の運転制御方法において、前記車両の自動走行中に、車両の運転者の脳波または心拍を検出し、この運転者の脳波または心拍に関連する指標の内、さらに、運転者の眠気と相関関係のある指標を複数用いて、運転者の運転集中度を表す指標である集中度指標を予め設定した制御間隔毎に算出する制御を行うことを特徴とする方法である。
　本開示によれば、運転者が眠気を感じやすい（漫然運転をし易い）車両の自動走行時に、車両の運転者の脳波または心拍を検出し、この運転者の眠気と密接に関連する複数の指標を用いて、運転者の運転集中度を表す指標である集中度指標を算出するので、この算出した集中度指標に基づいて運転者の運転集中度をある程度維持するための適切な対処を行うことが可能となり、車両の自動走行時でも運転者の運転集中度をある程度維持することができる。
　その結果、車両の運転権限をシステムから運転者に強制的に委譲する必要がある場合に、運転者の運転集中度はある程度維持されているので、運転者が適切な運転操作を行うことができ、車両の運転権限をシステムから運転者に安全かつ迅速に委譲することができる。
図１は、集中度指標の推定値と眠気の強さの相関関係を示す図である。 図２は、運転者の脳波α波の標準偏差と眠気の強さの相関関係を示す図である。 図３は、運転者の脳波β波の平均と眠気の強さの相関関係を示す図である。 図４は、運転者の心拍のピーク値間隔の平均と眠気の強さの相関関係を示す図である。 図５は、運転者の心拍のピーク値間隔の標準偏差と眠気の強さの相関関係を示す図である。 図６は、集中度指標の推定値と評定値の相関関係を示す図である。 図7は、本開示の車両の運転制御方法の制御フローを例示する図である。 図８は、本開示の運転制御システム１の概要を模式的に示す図である。
　以下、本開示の車両の運転制御システム及び車両の運転制御方法について図に示した実施形態に基づいて説明する。なお、本開示の車両の運転制御システム１を備える車両は、運転者の運転操作に依らず運転制御システム１に基づいて車両を走行させる自動走行機能を備えて構成されている。すなわち、車両の運転権限は、運転者または運転制御システム１のいずれか一方が有する。また、図８に示すように、車両には、運転制御システム１を制御する制御装置２が備わる。
　本開示では、この制御装置２が、車両の自動走行中に、車両の運転者の脳波または心拍を検出し、この運転者の脳波または心拍に関連する指標の内、さらに、運転者の眠気と相関関係のある指標を複数（２つ以上）用いて、運転者の運転集中度を表す指標である集中度指標（複合指標）ＣＩを予め設定した制御間隔（時間間隔、走行距離間隔等）毎に算出する制御を行う。図１に示すように、この集中度指標ＣＩは運転者の眠気の強さと正の相関関係があり、運転者の眠気の強さが大きくなるにつれて集中度指標ＣＩも大きくなる。
　また、この運転者の眠気と相関関係のある指標としては、運転者の脳波α波の標準偏差、脳波β波の平均、心拍のピーク値間隔の平均及び心拍のピーク値間隔の標準偏差を用いる。
　脳波α波は、運転者がリラックスしている状態のときに発生しやすい８～１３Ｈｚの脳波である。運転者の意識がはっきりしているときは、脳波α波のある一定時間（予め実験等により設定された時間）に対しての偏差（脳波α波の標準偏差）が大きくなる。一方、運転者の意識が定かではなく眠気を感じているときは、脳波α波の標準偏差が小さくなる。すなわち、図２に示すように、脳波α波の標準偏差は運転者の眠気と負の相関関係があり、運転者の眠気の強さが大きくなるにつれて脳波α波の標準偏差は小さくなる。
　脳波β波は、運転者が活性状態（緊張状態）のときに発生しやすい１３～２５Ｈｚの脳波である。運転者は眠気を増すとその眠気を振り払おうと覚醒努力を始める。眠気が増すにつれて覚醒努力は高まり、運転者の緊張状態が高まることになる。このような状態において、脳波β波のある一定時間に対しての平均（脳波β波の平均）が大きくなる。すなわち、図３に示すように、脳波β波の平均は運転者の眠気と正の相関関係がある。
　なお、脳波α波及びβ波は、国際１０－２０法を用いて運転者の脳の中心部位（Ｃｚ部位）から導出された脳波をバンドパスフィルタを通して、対象周波数の時系列データとし、この対象周波数の活性度として算出される。国際１０－２０法とは、人間（運転者）の頭皮全体に等間隔に測定用電極を配置し、耳朶に基準電極を配置して、各測定用電極と基準電極の間の電位差を測定する方法である。
　心拍のピーク値間隔とは、心電図における心拍の隣り合う波のピークの間隔である。運転者が眠気を強く感じるにつれて、心拍は相対的に低くなることから、心拍のピーク値間隔は大きくなる。すなわち、図４に示すように、心拍のピーク値間隔は運転者の眠気と正の相関関係がある。
　心拍のピーク値間隔の標準偏差とは、心拍のピーク値間隔のある一定時間に対してのバラツキである。運転者が眠気を強く感じるにつれて、心拍のピーク値間隔は大きくなるが、運転者が意識を保とうとすることで、心拍のピーク値間隔のゆらぎが大きくなり、標準偏差は大きくなる。すなわち、図５に示すように、心拍のピーク値間隔の標準偏差は運転者の眠気と正の相関関係がある。
　以上の運転者の眠気と相関関係のある４つの指標、すなわち、運転者の脳波α波の標準偏差、脳波β波の平均、心拍のピーク値間隔の平均及び心拍のピーク値間隔の標準偏差を用いることで、その複合指標として算出される集中度指標ＣＩを運転者の眠気を反映した指標とすることができる。
　集中度指標ＣＩの算出方法について説明する。上記の４つの指標（運転者の脳波α波の標準偏差、脳波β波の平均、心拍のピーク値間隔の平均及び心拍のピーク値間隔の標準偏差）を用いて集中度指標ＣＩを算出する場合、集中度指標ＣＩの推定値ｙは例えば、下記の線形式を用いて算出する。この線形式は、切片の値をａ、脳波α波の標準偏差値をｘ１、脳波β波の平均値をｘ２、心拍のピーク値間隔の平均値をｘ３、心拍のピーク値間隔の標準偏差値をｘ４、各係数をα１、α２、α３、α４として、「ｙ＝ａ＋α１×ｘ１＋α２×ｘ２＋α３×ｘ３＋α４×ｘ４」の形で表すことができる。ａ、α１、α２、α３、α４は実験等により予め設定される固定値であるので、測定値であるｘ１、ｘ２、ｘ３、ｘ４をこの線形式に代入することで、集中度指標ＣＩの推定値ｙは算出される。なお、係数α１はマイナスの値である。
　なお、図６に示すように、このように算出した集中度指標ＣＩの推定値ｙ１と、運転者の顔表情に基づく運転者の眠気の強さの推定値である評定値とはかなり近似した推移線となる。この２つの推定値の相関係数は０．７程度が得られることもあり、かなり強い正の相関がある。
　以上のように、本開示では、運転者が眠気を感じやすい（漫然運転をし易い）車両の自動走行時に、運転者の眠気と密接に関連する複数の指標を用いて、運転者の運転集中度を表す指標である集中度指標ＣＩを算出するので、この算出した集中度指標ＣＩに基づいて運転者の運転集中度をある程度維持するための適切な対処を行うことが可能となる。
　なお、集中度指標ＣＩは、上記の４つの指標の他に、さらに、異なる運転者の生体指標や運転者の画像解析情報等を用いて算出するようにしてもよい。この場合、運転者の生体指標をｘ５、運転者の画像解析情報をｘ６、各係数をα５、α６として、「ｙ＝ａ＋α１×ｘ１＋α２×ｘ２＋α３×ｘ３＋α４×ｘ４＋α５×ｘ５＋α６×ｘ６」の線形式を用いて、集中度指標ＣＩの推定値ｙを算出することとなる。
　生体指標は、例えば運転者の座圧変化を指標とすることが出来る。運転者の座面に埋め込まれた圧センサにより体圧分布の変化を求められる時、運転者が眠くなることで身体活動の低下した状態、すなわち相対的な圧変動が少なくなると考えられる。この時、運転者が眠気を強く感じるにつれて、圧の変化量は小さくなり、運転者の眠気と負の相関がある。
　運転者の画像解析情報は、車両の運転席に備えたカメラ等により撮影した運転者の顔写真を画像解析して得られる情報である。例えば、運転者の瞼の動きを検知して、眠気によって眼を閉じている割合が高まっている時、この画像解析情報の値は小さくなる。すなわち、運転者の画像解析情報は運転者の眠気と負の相関関係がある。
　次に、制御装置２が、算出した集中度指標ＣＩに基づき、運転者が眠気を強く感じていると判定した場合に行う制御について説明する。制御装置２は、集中度指標ＣＩの推定値ｙが予め設定した設定集中度閾値ｙ１以上であるときには、車両の自動走行を継続するか否かの継続意思を運転者に確認して、運転者の集中度の向上を促す制御を行う。このように、車両の自動走行の継続意思確認を運転者に対して行うことで、運転者の眠気を解消して、運転者の集中度をある程度維持することができる。
　なお、車両の自動走行の継続意思の確認とは、車両の運転席に備えた音声装置からの音声またはテキスト表示パネルに表示されるテキストによる運転者への通知である。例えば、運転者の集中度低下が検出されたときにおける、「運転者の集中度低下が検出されました。自動運転を継続する場合には、自動運転継続用のスイッチを押してください。」等の運転者への通知が継続意思の確認にあたる。なお、運転者が自動運転継続用のスイッチを押した後は、「自動運転継続意思が確認されました。引き続き自動運転を継続します。」等の通知を運転者に対して行う。
　制御装置２は、車両の自動走行の継続意思を運転者に確認したときから、運転者が専用のスイッチを押す等の動作をすることもなく、継続意思が未確認の状態で予め設定した第１設定時間ｔ１が経過したときには、車両に備わるエンジン（内燃機関）への燃料噴射を停止して、車両の自動走行を解除する制御を行う。
　このように、エンジンへの燃料噴射の停止及び車両の自動走行の解除を行い、車両を緩やかに減速させることで、運転者の眠気を解消して、運転者が自動走行の継続意思を示すための操作を行うことを可能とする。その結果、運転者の集中度をある程度維持した状態で車両の自動走行に復帰し、自動走行を継続することができる。
　そして、制御装置２は、車両の自動走行を解除したときから、運転者が未だ専用のスイッチを押す等の動作をすることなく、継続意思が未確認の状態で予め設定した第２設定時間ｔ２が経過したときに、または、車両の速度ｖが予め設定した設定車速ｖ１以下となったときに、車両の非常点滅表示灯（ハザードランプ）を点灯させながら車両を制動して強制的に停止させる制御を行う。なお、非常点滅表示灯点灯後は、運転者の操作があっても、強制的に車両を自動停止させることが安全上の観点から好ましい。
　このように、車両を緩やかに減速させても運転者の適切な反応を得られない場合は、車両の非常点滅表示灯を点灯させながら車両を制動して強制的に停止させるので、運転者が眠気を強く感じた状態で車両が走行することがなくなり、自車両と他の車両等の物体との衝突等の事故が未然に発生することを防止することができる。
　以上より、運転者の眠気を反映して算出した集中度指標ＣＩに基づく適切な対処を行うことで、車両の自動走行時でも運転者の運転集中度をある程度維持することができる。その結果、車両の運転権限をシステムから運転者に強制的に委譲する必要がある場合に、運転者の運転集中度はある程度維持されているので、運転者が適切な運転操作を行うことができ、車両の運転権限をシステムから運転者に安全かつ迅速に委譲することができる。
　次に、上記の車両の運転制御システム１を基にした、本開示の車両の運転制御方法について、図７の制御フローを参照しながら説明する。図７の制御フローは、車両の自動走行中に予め設定した制御間隔が経過する毎に上級の制御フローより呼ばれる制御スローである。
　図７の制御フローがスタートすると、ステップＳ１０にて、運転者の集中度指標ＣＩの推定値ｙを算出する。ステップＳ１０の制御を実施後、ステップＳ２０に進む。ステップＳ２０にて、ステップＳ１０にて算出した推定値ｙが設定集中度閾値ｙ１以上か否かを判定する。推定値ｙが設定集中度閾値ｙ１未満である場合（ＮＯ）には、リターンに進んで、本制御フローを終了する。一方、推定値ｙが設定集中度閾値ｙ１以上である場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ３０に進み、ステップＳ３０にて、車両の自動走行を継続するか否かの継続意思を運転者に確認して、運転者の集中度の向上を促す。ステップＳ３０の制御を実施後、ステップＳ４０に進む。
　ステップＳ４０にて、車両の自動走行の継続意思を運転者に確認したときから、運転者が専用のスイッチを押す等の動作をすることもなく、継続意思が未確認の状態で予め設定した第１設定時間ｔ１が経過したか否かを判定する。第１設定時間ｔ１が経過していない場合（ＮＯ）には、リターンに進んで、本制御フローを終了する。一方、第１設定時間ｔ１が経過している場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ５０に進み、ステップＳ５０にて、エンジンへの燃料噴射を停止して、車両の自動走行を解除する。ステップＳ５０の制御を実施後、ステップＳ６０に進む。
　ステップＳ６０にて、車両の自動走行を解除したときから、運転者が未だ専用のスイッチを押す等の動作をすることなく、自動走行の継続意思が未確認の状態か否かを判定する。この判定は、車両の自動走行を解除したときから、継続意思が未確認の状態で予め設定した第２設定時間ｔ２が経過したか否か、または、車両の速度ｖが予め設定した設定車速ｖ１以下となったか否かで行う。自動走行の継続意思を確認されている場合（ＮＯ）には、リターンに進んで、本制御フローを終了する。一方、自動走行の継続意思が未確認の場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ７０に進み、ステップＳ７０にて、車両の非常点滅表示灯（ハザードランプ）を点灯させながら車両を制動して強制的に停止させる。ステップＳ７０の制御を実施後、リターンに進んで、本制御フローを終了する。
　以上より、本開示の車両の運転制御システム１を基にした車両の運転制御方法は、車両を自動走行させる機能を備えて構成される車両の運転制御方法において、車両の自動走行中に、車両の運転者の脳波または心拍を検出し、この運転者の脳波または心拍に関連する指標の内、さらに、運転者の眠気と相関関係のある指標を複数用いて、運転者の運転集中度を表す指標である集中度指標ＣＩを予め設定した制御間隔毎に算出する制御を行うことを特徴とする方法となる。
　この方法によれば、上記の車両の運転制御システム１と同様の作用効果を奏することができる。
　以上の説明においては、運転制御システム１に備えられる制御装置２に注目し、制御装置２によって実現される機能や実行される処理について説明した。
　この制御装置２は、具体的には例えば、次のような構成によって実現するとしてもよい。すなわち、制御装置２は、車両に備えられた各種の機器と無線または有線によって接続され、各種の機器との通信を行うための信号を授受するインターフェースと、情報を記憶するメモリと、コントローラを備えて構成することができる。
　各種の機器としては、例えば、車両の運転者または乗員によって操作されるボタン、スイッチ、タッチパネルなどの操作部、画面表示を行うディスプレイ、音声出力を行うスピーカ、運転者または乗員による音声コマンドを受け取るマイクロフォン、運転者の脳波または心拍数を検出する生体指標センサ、運転者の運転状態を撮像してモニタリングする車内カメラ、などを含む。
　また、各種の機器としては、例えば、車両の走行状態を制御するための各種アクチュエータ、車両のブレーキシステム、車両のエンジン制御システム、車両に備えられたライト、リアランプ、ハザードランプ、非常点滅表示灯などの灯火装置、車両の車速を測定する車速センサ、車両に生じている加速度や衝撃を測定する加速度センサや衝撃センサ、車両の操舵角を測定する操舵角センサ、車両の走行環境を検出する走行カメラまたはレーダー、などを含む。
　インターフェースは、各種の機器との通信を行うための通信モジュールを備え、例えばコネクタを備えることで、各種の機器に対して有線により接続されていてもよいし、例えば無線通信モジュールを備えることで、各種の機器に対して無線により接続されていてもよい。
　メモリは、書き換え可能なＤＲＡＭやＥＰＲＯＭ、または書き換え不能なＲＯＭなどの半導体記憶装置を備えていてもよいし、ハードディスクなどのストレージデバイスを備えていてもよい。
　コントローラは、インターフェース及びメモリと接続される。コントローラは、例えばプロセッサによって構成され、メモリに記憶されたプログラムを実行することで一連の処理を実行するように構成されても良いが、例えばＡＳＩＣなどのハードウェアとして構成されて、予め定められた一連の処理を実行するように構成されても良い。
　コントローラは、車両の自動走行を行っている間に、予め設定された制御間隔毎に以下を繰り返す：機器のうちで車両の運転者の脳波または心拍数を検出する生体指標センサから出力された生体指標信号を前記インターフェースを介して取得し、取得した前記生体指標信号に基づいて、前記運転者の脳波または心拍数を検出し、検出した前記運転者の前記脳波または前記心拍数に基づいて、前記運転者の眠気と相関関係のある複数の生体指標を算出し、算出した前記複数の生体指標のうちの少なくとも２つを用いて、前記運転者の運転集中度を表す指標である集中度指標を算出する。
　本出願は、2017年05月11日付で出願された日本国特許出願（特願2017-094575）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
　本開示によれば、算出した集中度指標に基づいて運転者の運転集中度をある程度維持するための適切な対処を行うことが可能となり、車両の自動走行時でも運転者の運転集中度をある程度維持することができるという効果を奏し、車両の運転権限をシステムから運転者に強制的に委譲する必要がある場合に、運転者の運転集中度はある程度維持されているので、運転者が適切な運転操作を行うことができ、車両の運転権限をシステムから運転者に安全かつ迅速に委譲することができるという点において有用である。
１　車両の運転制御システム
２　制御装置
ＣＩ　集中度指標
ｙ　集中度指標の推定値
ｙ１　設定集中度閾値
ｖ　車両の速度
ｖ１　設定車速

Claims (11)

  1. 　車両を自動走行させる機能を備えて構成される車両の運転制御システムにおいて、
    　この運転制御システムを制御する制御装置が、
    　前記車両の自動走行中に、車両の運転者の脳波または心拍を検出し、この運転者の脳波または心拍に関連する指標の内、さらに、運転者の眠気と相関関係のある指標を複数用いて、運転者の運転集中度を表す指標である集中度指標を予め設定した制御間隔毎に算出する制御を行うように構成される車両の運転制御システム。
  2. 　前記運転者の眠気と相関関係のある指標が、運転者の脳波α波の標準偏差、脳波β波の平均、心拍のピーク値間隔の平均及び心拍のピーク値間隔の標準偏差であるように構成される請求項１に記載の車両の運転制御システム。
  3. 　前記制御装置が、
    　前記集中度指標が予め設定した設定集中度閾値以上であるときには、前記車両の自動走行を継続するか否かの継続意思を運転者に確認して、運転者の集中度の向上を促す制御を行うように構成される請求項１または２に記載の車両の運転制御システム。
  4. 　前記制御装置が、
    　前記継続意思を運転者に確認したときから、前記継続意思が未確認の状態で予め設定した第１設定時間経過したときには、前記車両に備わる内燃機関への燃料噴射を停止して、前記車両の自動走行を解除する制御を行うように構成される請求項３に記載の車両の運転制御システム。
  5. 　前記制御装置が、
    　前記車両の自動走行を解除したときから、前記継続意思が未確認の状態で予め設定した第２設定時間経過したときに、または、前記車両の速度が予め設定した設定車速以下となったときに、前記車両の非常点滅表示灯を点灯させながら前記車両を制動して停止させる制御を行うように構成される請求項４に記載の車両の運転制御システム。
  6. 　車両を自動走行させる機能を備えて構成される車両の運転制御方法において、
    　前記車両の自動走行中に、車両の運転者の脳波または心拍を検出し、この運転者の脳波または心拍に関連する指標の内、さらに、運転者の眠気と相関関係のある指標を複数用いて、運転者の運転集中度を表す指標である集中度指標を予め設定した制御間隔毎に算出する制御を行うことを特徴とする車両の運転制御方法。
  7. 　車両を自動走行させる車両の運転制御システムであって、
    　前記車両に備えられた機器と無線または有線によって接続され、前記機器との通信を行うための信号を授受するインターフェースと、
    　情報を記憶するメモリと、
    　前記車両の自動走行を行っている間に、予め設定された制御間隔毎に以下を繰り返すコントローラとを備えることを特徴とする車両の運転制御システム：
    　前記機器のうちで前記車両の運転者の脳波または心拍数を検出する生体指標センサから出力された生体指標信号を前記インターフェースを介して取得し、
    　取得した前記生体指標信号に基づいて、前記運転者の脳波または心拍数を検出し、
    　検出した前記運転者の前記脳波または前記心拍数に基づいて、前記運転者の眠気と相関関係のある複数の生体指標を算出し、
    　算出した前記複数の生体指標のうちの少なくとも２つを用いて、前記運転者の運転集中度を表す指標である集中度指標を算出する。
  8. 　請求項７に記載の車両の運転制御システムであって、
    　前記複数の生体指標は、次のうちから選ばれる２つを少なくとも含む：
    　前記運転者の脳波α波の標準偏差；
    　前記運転者の脳波β波の平均；
    　前記運転者の心拍のピーク値間隔；
    　前記運転者の心拍のピーク値間隔の標準偏差。
  9. 　請求項７に記載の車両の運転制御システムであって、
    　前記コントローラは、さらに以下を行う：
    　算出された前記集中度指標が閾値以上であるか否かを判定し、
    　算出された前記集中度指標が閾値以上であると判定されたことに応じて、前記インターフェースを介して前記機器を制御することにより、前記車両の自動走行を継続するか否かの継続意思を前記運転者に確認する。
  10. 　請求項９に記載の車両の運転制御システムであって、
    　前記コントローラは、さらに以下を行う：
    　前記インターフェースを介して前記機器から前記継続意思を示す信号を受け取ったか否かを判定し、
    　前記インターフェースを介して前記機器を制御することにより、前記車両の自動走行を継続するか否かの継続意思を前記運転者に確認して以降で、予め設定した第１設定時間を経過後に前記確認結果を示す信号を受け取っていない場合に、前記インターフェースを介して前記機器を制御することにより、前記車両の自動走行を解除する制御を行う。
  11. 　請求項１０に記載の車両の運転制御システムであって、
    　前記コントローラは、さらに以下を行う：
    　前記車両の自動走行を解除する制御を行った以降であって、予め設定した第２設定時間を経過した場合に、または、前記インターフェースを介して受け取った前記車両の走行速度を示す信号に基づいて前記車両の走行速度が予め設定した設定者側以下となった場合に、前記インターフェースを介して前記機器を制御することにより、前記車両の非常点滅表示灯を点灯させながら前記車両を制動して停止させる制御を行う。
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