CN101588757B - 防止瞌睡的装置和防止瞌睡的方法 - Google Patents

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Abstract

根据本发明的防止瞌睡的装置具有：PCS ECU(230)，其用于当检测到前方物体和车辆之间的碰撞可能性时经由蜂鸣器(240)输出警报；警报控制ECU(110)，其用于建立警报的输出比通常模式中使用的提前的早期警报模式；以及驾驶员监视器摄像机(212)和监视驾驶员的眼睛的驾驶员监视器ECU(210)。当所述驾驶员的闭眼时长(d)变得等于或大于第一阈值(dTh)时所述警报控制ECU(110)建立早期警报模式，之后保持所述早期警报模式直至所述驾驶员的所述闭眼时长(d)降到第二阈值(ldTh)之下。

Description

防止瞌睡的装置和防止瞌睡的方法
技术领域
本发明涉及一种改变当检测到车辆前方的物体和车辆之间的碰撞可能性时输出的警报的输出定时的防止瞌睡的装置以及防止瞌睡的方法。
背景技术
已知的是前方车辆接近警报装置具有：本车速度检测器件，其用于检测本车的行驶速度；前方车辆速度检测器件，其用于检测前方车辆的行驶速度；车间距离检测器件，其用于检测本车和前方车辆之间的跟随距离；警报产生器件，其用于当本车相对于前方车辆的速度变得等于或高于取决于跟随距离的预定允许相对速度时将警报提供给驾驶员；以及驾驶状态检测器件，其用于检测驾驶员的疏忽驾驶或瞌睡驾驶，其中当检测到疏忽驾驶或瞌睡驾驶时，允许相对速度被校正到较小值，以使当相对速度变得等于或高于校正后的允许相对速度时提供警报(例如，参见日本专利第2583335号(JP-B-2583335))。根据在日本专利第2583335号(JP-B-2583335)中所描述的发明，当检测到瞌睡驾驶时，允许相对速度被校正到较小值，以建立警报的输出定时比通常模式中使用的提前的早期警报模式。
在日本专利第2583335号(JP-B-2583335)所描述的发明中，在相同的基础上处理疏忽状态和瞌睡状态，并且当检测到疏忽状态或瞌睡状态时建立早期警报模式。之后，如果疏忽状态或瞌睡状态不再被检测到，早期警报模式立即被取消并且操作返回到通常模式。
然而，疏忽状态和瞌睡状态自然具有不同的特性，存在驾驶员仍感觉瞌睡并且即使不再检测到瞌睡状态仍应保持早期警报模式的情况。也就是说，通常，瞌睡状态曾经被检测到之后，尽管瞌睡状态不再被检测到，驾驶员也可能是在克服沉重的睡意而挣扎着保持他或她的眼睛打开。因此考虑到上述问题，理想的是适当地改变警报的输出定时。另一方面，当瞌睡状态曾经被检测到之后长时间保持早期警报模式时，警报可能不必要地过早输出而打扰驾驶员。
发明内容
本发明提供了一种改变当检测到前方物体和车辆之间的碰撞可能性时输出的警报的输出定时的防止瞌睡的装置以及防止瞌睡的方法。
根据本发明的第一方案的防止瞌睡的装置具有：警报输出器件，其当检测出前方物体和车辆之间的碰撞可能性时输出警报；警报定时改变器件，其建立早期警报模式，在早期警报模式中，警报输出器件的警报的输出定时比通常模式中使用的提前；以及闭眼时长测定器件，其监控驾驶员的眼睛的状态并且测定驾驶员的眼睛闭合的时长。当由闭眼时长测定器件测定的闭眼时长变得等于或大于第一阈值时，警报定时改变器件建立早期警报模式，并且保持早期警报模式直至此后每次驾驶员的眼睛闭合时由闭眼时长测定器件测定的闭眼时长(下文中被称作“后续闭眼时长”)降到小于第一阈值的第二阈值之下。
后续闭眼时长可以是在预定期间内由闭眼时长测定器件测定的闭眼时长的最大值。
预定期间可以是可变的，并且当车辆在高速道路上行驶时使用的预定期间可以长于当车辆在普通道路上行驶时使用的预定期间。
本发明的第二方案涉及一种用于改变警报的输出定时的防止瞌睡的方法，当检测出前方物体和车辆之间的碰撞可能性时警报被输出。所述防止瞌睡的方法具有：第一指标值输出步骤，在该步骤中监控驾驶员的眼睛的状态并且输出提供驾驶员的瞌睡程度的瞬时表示的第一指标值；为第一指标值设定第一阈值的步骤；建立早期警报模式的步骤，在该步骤中当在第一指标值输出步骤中输出的第一指标值超过第一阈值时，警报的输出定时比通常模式中使用的提前；第二指标值输出步骤，在该步骤中监控驾驶员的眼睛的状态，并且在建立早期警报模式的步骤之后输出提供驾驶员的瞌睡程度的瞬时表示的第二指标值；为第二指标值设定一个阈值作为第二阈值的步骤，利用该阈值与利用第一阈值时相比能够检测到更低的瞌睡程度；以及保持早期警报模式直至在第二指标值输出步骤中输出的第二指标值降到第二阈值之下的步骤。
第一指标值可以是下列中的一个：闭眼时长，当前时间和当前时间之前的预定时间之间的预定期间内的闭眼时长的总和，总和与预定期间的比率，以及在当前时间和当前时间之前的预定时间之间的预定期间内闭眼时长超过预定阈值的次数。
第二指标值可以是下列中的一个：闭眼时长，当前时间和当前时间之前的预定时间之间的预定期间内的闭眼时长的总和，总和与预定期间的比率，以及在当前时间和当前时间之前的预定时间之间的预定期间内闭眼时长超过预定阈值的次数。
根据本发明，可以获得一种能够适当地改变当检测到前方物体和车辆之间的碰撞可能性时输出的警报的输出定时的防止瞌睡的装置以及防止瞌睡的方法。
附图说明
通过下面结合附图对示例性实施例的描述，本发明的上述和进一步的特征和优点将会变得更明显，在附图中相似的附图标记用于表示相似的元件，并且其中：图1为表示根据本发明的一个实施例的包括防止瞌睡的装置的警报***的主要元件的示意图；图2为表示闭眼时长d的时序的实例以及在该实施例中实施的在早期警报模式和通常模式之间切换的方式的图表；图3为表示警报控制ECU 110的主要操作的特定实例的流程图的第一部分；图4为表示警报控制ECU 110的主要操作的特定实例的流程图的第二部分；图5A、图5B、图5C和图5D为以时序表示测试结果的数据的图表；图6A、图6B、图6C、图6D和图6E为以时序表示测试结果的数据的图表；图7A、图7B和图7C为以时序表示测试结果的数据的图表；图8A、图8B、图8C和图8D为以时序表示测试结果的数据的图表；图9A、图9B、图9C、图9D和图9E为以时序表示测试结果的数据的图表；图10A、图10B和图10C为以时序表示测试结果的数据的图表；以及图11是对测试结果进行总结的表格。
具体实施方式
下文结合附图对用于实施本发明的实施例进行了描述。
图1为表示根据本发明的一个实施例的包括防止瞌睡的装置的警报***的主要元件的示意图。所述实施例的防止瞌睡的装置包括警报控制ECU 110、驾驶员监视器ECU 210、驾驶员监视器摄像机212、PCS(碰撞前安全)ECU 230、以及蜂鸣器240。
警报控制ECU 110具有以适当的处理器或微机为中心的硬件结构并且具有执行以下描述的操作的CPU、用于存储在操作中使用的程序和数据的ROM、用于存储操作结果等的可读写RAM、计时器、计数器、输入界面、输出界面等等。虽然其它ECU 210和230可以具有相同或相似的硬件结构，但是，毫无疑问，取决于将要执行的操作存储在ROM中的程序和数据(软件结构)是不同的。
驾驶员监视器ECU 210经由适当的总线连接到警报控制ECU 110，并且驾驶员监视器摄像机212连接到驾驶员监视器ECU 210。PCS ECU 230经由与CAN(控制局域网)一致的总线连接到警报控制ECU 110，并且雷达传感器280和蜂鸣器240连接到PCS ECU 230。例如，制动器ECU 250可以经由与CAN一致的总线连接到PCS ECU 230。在这种情况中，制动执行器260和车轮速度传感器270连接到制动器ECU 250。这些连接不是必须由有线连接构成，所述连接中的一些或全部可以由无线连接构成。虽然ECU 110、210和230被描述为独立的单元，但是ECU的一些或全部功能可以由另一个ECU实施或ECU的一些功能可以由附加的ECU实施。
雷达传感器280靠近散热器护栅布置或布置在车辆的前保险杠中以监视可能在本车前方出现的物体。雷达传感器280发射检测波并且接收来自在雷达传感器280的检测区域中的本车前方的物体(典型地，前方车辆)的反射波，以确定本车和本车前方的物体(下文被称作“前方物体”)之间的距离以及该物体相对于本车的方向。雷达传感器280发射的检测波的实例包括光波(例如，激光波)，无线电波(例如，毫米波)以及声波(例如，超声波)。此外，可以设置多个雷达传感器280以监视车辆的后侧和/或两侧。成像传感器可以用于代替雷达传感器280或在雷达传感器280之外使用成像传感器，以监视车辆的前侧和/或后侧和/或两侧。
PCS ECU 230基于每个预定期间内从雷达传感器280获得的物体的信息来监视前方物体和本车之间的相对关系并且检测物体和本车之间的碰撞可能性。在所述实施例中，PCS ECU 230基于每个预定期间内从雷达传感器280获得的物体的信息来计算和监视前方物体和本车之间的车间时间，并且当所计算出的车间时间小于预定阈值Th(下文被称作“碰撞前判定阈值”)时检测前方物体和本车之间的碰撞可能性。此处的车间时间是从当前时间到预测的碰撞时间的期间，并且简单地通过将物体和本车之间的距离除以本车相对于物体的速度计算出，其中所述预测的碰撞时间是预测发生前方物体和本车之间的碰撞的时间。在通常模式中(也就是说，不是在下文描述的早期警报模式中)，缺省值T0被用作碰撞前判定阈值Th。缺省值T0被设定为在预测的碰撞时间之前足够长的时间就能够输出警报以避免碰撞的时间范围内的值。也就是说，缺省值T0被设定为警报有效的时间范围内的值。例如，所述时间范围可以长于从碰撞是不可避免的时间(“碰撞不可避免时间”)到预测的碰撞时间的时间范围。这种设定缺省值T0的方式适于在检测到碰撞不可避免的状态时制动器ECU 250执行强制紧急制动或自动转向机构(未示出)执行避免碰撞的转向的结构中。这是由于即使驾驶员被警告碰撞是不可避免的驾驶员避免碰撞的动作也是无用的，因此在检测到碰撞不可避免状态之后输出警报几乎是没有意义的。缺省值T0可以等于从碰撞不可避免时间到预测的碰撞时间的期间。
一些其它条件可以加入到用于检测碰撞可能性的条件中。例如，下述事实等可被增加为其它条件：由前方物体和本车的速度矢量形成的角度小于预定角度的事实，前方物体和本车之间的横向偏移量(在与本车行驶的方向垂直的方向上的相对距离)在预定值之内的事实，车辆的速度等于或高于预定值的事实。
当检测到前方物体和本车之间的碰撞可能性时，PCS ECU 230可以经由蜂鸣器240输出碰撞警报。输出碰撞警报的方法不局限于声音并且可以包括使嵌入座椅或方向盘内的振动器振动、从嵌入座椅或方向盘内的温度改变器件(例如，加热器或珀耳帖元件)发出热刺激、使空调突然吹出大量气体、自动地向驾驶员发射光以警告他或她、或允许制动器ECU 250驱动制动执行器260以强制地制动车辆从而警告驾驶员。当输出碰撞警报时，PCSECU 230发送通知碰撞警报正被输出到警报控制ECU 110的事实的信号。因此，警报控制ECU 110能够跟踪碰撞警报的当前输出状态(打开或关闭状态)。
例如，驾驶员监视器摄像机212可以包括色彩或红外感应CCD(电荷耦合装置)传感器阵列。驾驶员监视器摄像机212位于它能够拍摄驾驶员前侧(例如，驾驶员的脸的前侧)的位置。例如，驾驶员监视器摄像机212可以布置在仪表板的前围板、转向柱、后视镜或类似物上。驾驶员监视器摄像机212实时地捕捉驾驶员面部的图像(下文被称为“面部图像”)。典型地，驾驶员监视器摄像机212以30fps(帧每秒)的流将面部图像发送到驾驶员监视器ECU 210。
驾驶员监视器ECU 210对从驾驶员监视器摄像机212连续输入的面部图像进行图像处理，并且基于驾驶员的眼睑打开的距离(眼睑开度)确定驾驶员的眼睛是否闭合。存在基于图像处理来判定驾驶员的眼睛是否闭合的多种方法，并且可以使用任意适当的方法。例如，对面部图像进行仿射变换等以校正面部的方向和尺寸，并且，在边缘处理之后，对面部的各部分(嘴、鼻子、眼睛)进行匹配程序以识别这些部分。接下来，基于眼睛的部分的特征量，即基于该实施例中的眼睑的边界线的坐标线来获得上、下眼睑之间的最大距离(即，眼睑开度)。然后，当眼睑开度小于预定基准值时，判定出驾驶员的眼睛闭合。在该情况下，选择适合于驾驶员的预定基准值。也就是说，预定基准值通过感官评价(sensory evaluation)预先获得并且存储在用于每个驾驶员的数据库中。驾驶员监视器ECU 210对于每个图像帧或对于一系列图像帧(比普通眨眼期间分解的还细的每个特定期间)中的每个图像帧进行上述判定，并且在每个判定周期ΔT将判定结果发送给警告控制ECU 110。在该实施例中，在已经判定出驾驶员的眼睛闭合的每个判定周期中，驾驶员监视器ECU 210将指示驾驶员的眼睛闭合的触发信号(以下称为“闭眼触发”)提供给警告控制ECU 110。
下面将描述所述实施例的警报控制ECU 110的特性结构。
警报控制ECU 110基于从驾驶员监视器ECU 210连续输入的闭眼触发实时地计算闭眼时长d[sec]，闭眼时长是驾驶员的眼睛闭合的时长。更具体地，当在判定周期内输入闭眼触发时，警报控制ECU 110递增闭眼计数值C(初始值：0)，并且在后续判定周期内每次输入闭眼触发时，递增闭眼计数值C。警报控制ECU 110基本上对在连续判定周期内输入的闭眼触发进行计数，但可以具有当发生了闭眼触发的特定瞬时中断时用于保持闭眼计数值C的滤波器(filter)。警报控制ECU 110通过将闭眼计数值C乘以判定周期ΔT来计算驾驶员的眼睛闭合的时长，也就是闭眼时长d[sec]。
当计算出的闭眼时长d超过预定阈值dTh(下文被称为“第一阈值dTh”)时，警报控制ECU 110将碰撞前判定阈值Th从缺省值T0改变到PCSECU 230更容易检测到碰撞可能性的值。更具体地，警报控制ECU 110将碰撞前判定阈值Th改变到大于缺省值T0的值T1(例如，T0+1.5秒)。例如，第一阈值dTh可以是在1至3秒范围内的合适的值。
因此，在所述实施例中，由于当驾驶员的眼睛闭合的时长超过第一阈值dTh时碰撞前判定阈值T从T0增加到T1，所以车间时间降到碰撞前判定阈值Th之下所需的时长相应地变得较短。也就是说，建立了警报的输出定时比通常模式中使用的提前的早期警报模式。即使当建立了早期警报模式时，也不输出碰撞警报直至PCS ECU 230检测到碰撞可能性。
当建立早期警报模式时，碰撞警报的输出比通常模式早。因此，当PCS ECU 230实际检测到碰撞可能性并输出碰撞警报时，即使驾驶员被碰撞警报唤醒需要一些时间，驾驶员也可以在被唤醒后具有充分的时间采取适当的规避动作以避免碰撞可能性。
警报控制ECU 110同样使用具有预定持续时间ΔTw的时窗基于按上述计算出的闭眼时长d的时序，来计算在当前时间和当前时间之前的期间ΔTw之间的期间内的最大闭眼时长ld[sec](下文中简称为“最大闭眼时长ld”)。例如，可以使用在5至35[sec]的范围内的合适的值作为持续时间ΔTw。
当计算出的最大闭眼时长ld降到预定阈值ldTh(下文称为“第二阈值ldTh”)之下时，警报控制ECU 110将碰撞前判定阈值Th改变到缺省值T0或将碰撞前判定阈值Th维持在缺省值T0。第二阈值ldTh是大于0且小于第一阈值dTh的值，例如，可以是1[sec]。
因此，在所述实施例中，当驾驶员的闭眼时长d超过第一阈值dTh并且建立了早期警报模式时，维持早期警报模式直至最大闭眼时长ld降到阈值ldTh之下。然后，只有当最大闭眼时长ld降到预定阈值ldTh之下时，碰撞前判定阈值Th才返回到缺省值T0。也就是说，操作从早期警报模式恢复到通常模式。
图2为表示闭眼时长d的时序的实例以及在所述实施例中实施的早期警报模式和通常模式之间切换的方式的图表。
在图2所示的实例中，从时间t0持续的闭眼时长d(从测量开始在第三次闭眼时的闭眼时长)超过第一阈值dTh并且在时间t＝t1时操作从通常模式切换到早期警报模式。在所述实例中，由于在时间t＝t1之后的时间t＝t2闭眼时长d降到第一阈值dTh之下，但最大闭眼时长ld没有降到第二阈值ldTh之下直至时间t＝t3，所以保持早期警报模式直至时间t＝t3。在时间t＝t3，最大闭眼时长ld降到第二阈值ldTh之下并且操作从早期警报模式返回到通常模式。
如上所述，根据所述实施例，一旦检测到闭眼时长d超过第一阈值dTh的情况，即使其后闭眼时长d降到第一阈值dTh之下(也就是说，眼睛是打开的)，判定驾驶员可能克服沉重的睡意挣扎着保持他或她的眼睛打开(驾驶员可能还没返回到通常唤醒状态)，保持早期警报模式直至最大闭眼时长ld降到第二阈值ldTh之下。因此，可以有效地减小当驾驶员仍感到瞌睡时从早期警报模式返回到通常模式的可能性。
同样，根据所述实施例，由于当检测到闭眼时长d超过第一阈值dTh的情况然后最大闭眼时长ld降到第二阈值ldTh之下时，操作从早期警报模式返回到通常模式，因此能够防止不必要地保持早期警报模式。也就是说，根据所述实施例，由于当最大闭眼时长ld降到第二阈值ldTh之下时判定驾驶员已回到通常唤醒状态并且操作从早期警报模式返回到通常模式，所以能够有效地减小当驾驶员处于通常唤醒状态时建立早期警报模式的可能性。
下面结合图3和图4的流程图描述所述实施例的警报控制ECU 110的主要操作的特定实例。车辆的点火开关在打开后，以固定频率重复图3和图4所示的操作(典型地，以驾驶员监视器ECU 210的每个判定周期ΔT)直至车辆的点火开关被关闭。同样，当执行图3和图4所示的操作时来自PCSECU 230的碰撞警报的输出状态处于关闭状态。这是由于当碰撞警报的输出状态处于打开状态的时候，也就是说当PCS ECU 230正在输出碰撞警报的时候，在早期警报模式和通常模式之间切换的模式是无用的。
在步骤10中，警报控制ECU 110对标记进行初始化。此处，使用了三个标记，打开设定标记、复位标记和状态标记，并且通过初始化将打开设定标记设定为关闭，复位标记设定为打开而状态标记设定为“通常”。然而，实际每个标记的状态可以由二进制值“0”和“1”表示。警报控制ECU 110也将闭眼计数值C初始化为0。仅在第一个循环中执行步骤10。
在接下来的步骤12中，警报控制ECU 110得到表示驾驶员最后的闭眼状态的信息。更具体地，警报控制ECU 110检查在当前循环中从驾驶员监视器ECU 210输入的闭眼触发的存在或缺失。
在接下来的步骤14中，警报控制ECU 110基于在当前循环中从驾驶员监视器ECU 210输入的闭眼触发的存在或缺失计算闭眼时长d。然后，基于计算出的闭眼时长d的时序来计算最大闭眼时长ld。更具体地，当在当前循环中闭眼触发从驾驶员监视器ECU 210输入时，警报控制ECU 110递增闭眼计数值C，并基于因此获得的闭眼计数值C计算在当前循环(i)中的闭眼时长d(i)。当在当前循环中没有闭眼触发从驾驶员监视器ECU 210输入时，警报控制ECU 110将当前循环中的闭眼时长d(i)设定为0并将它存储在存储器(未示出)中。这样，在每个循环中计算出的闭眼时长d的时序在存储器中被存储和累积。警报控制ECU 110基于在存储器中的闭眼时长d的时序计算(提取)在当前时间和比当前时间提前持续时间ΔT的时间之间的期间内循环中的闭眼时长d的最大值作为当前循环(i)中的最大闭眼时长ld(i)。
在接下来的步骤16中，警报控制ECU 110判定在以上步骤14中获取的在当前循环(i)中的闭眼时长d(i)是否大于第一阈值dTh。如果在当前循环(i)中的闭眼时长d(i)大于第一阈值dTh，则程序前进到步骤18；否则程序前进到步骤20。
在步骤18中，警报控制ECU 110将打开设定标记设定为打开。然后，程序前进到步骤22。
在步骤20中，警报控制ECU 110将打开设定标记设定为关闭。然后，程序前进到步骤22。
在步骤22中，警报控制ECU 110判定在以上步骤14中获取的在当前循环(i)中的最大闭眼时长ld(i)是否小于第二阈值ldTh。如果在当前循环(i)中的最大闭眼时长ld(i)小于第二阈值ldTh，则程序前进到步骤24；否则程序前进到步骤26。
在步骤24中，警报控制ECU 110将复位标记设定为打开。然后，程序前进到图4中的步骤28。
在步骤26中，警报控制ECU 110将复位标记设定为关闭。然后，程序前进到步骤28。
在步骤28中，警报控制ECU 110参看状态标记的当前状态。如果在当前循环(i)中状态标记为“通常”(步骤30)，则程序前进到步骤32。如果在当前循环(i)中状态标记为“早期”(步骤36)，则程序前进到步骤38。
在步骤32中，警报控制ECU 110判定打开设定标记是否打开以及复位标记是否关闭。如果打开设定标记为打开并且复位标记为关闭，则程序前进到步骤34。如果任一条件没有被满足，则程序返回到图3中的步骤12。然后，操作在下个循环(i+1)中从步骤12开始重复。
在步骤34中，警报控制ECU 110将状态标记设定为“早期”。与此同时，碰撞前判定阈值Th被设定为大于缺省值T0的值T1，并且PCS ECU230在早期警报模式中使用值T1运行。
在步骤38中，警报控制ECU 110判定复位标记是否打开以及打开设定标记是否关闭。如果复位标记打开并且打开设定标记关闭，则程序前进到步骤40。如果任一条件没有被满足，则程序返回到图3中的步骤12。然后，操作在下个循环(i+1)中从步骤12开始重复。
在步骤40中，警报控制ECU 110将状态标记设定为“通常”。与此同时，碰撞前判定阈值Th被设定为缺省值T0，并且PCS ECU 230在通常模式中使用缺省值T0运行。
以下将描述使用所述实施例的防止瞌睡的装置所进行的测试的结果。
此处，通过与比较性实例进行比较来说明所述实施例的防止瞌睡的装置的有用性。在所述比较性实例中，基于被称为PERCLOS的指标值P来切换通常模式和早期警报模式。也就是说，当指标值P超过预定阈值(在这个实例中是0.08)时建立早期警报模式，并且当指标值P降到预定阈值之下时建立通常模式。指标值P由以下公式表示： P = Σ i = 1 N d i w p
在所述公式中，di表示第i次闭眼时的闭眼时长d，wp表示时窗的持续时间，此处是60[sec]。因此，指标值P是通过将在当前时间和当前时间之前60秒之间的期间内的闭眼时长d的总和除以wp获得的值，也就是每单位时间的闭眼时长的比率。
图5(A)示出了主体在测试期间瞌睡程度的变化。此处瞌睡程度被划分成D0至D4的五点等级。瞌睡程度D0表示驾驶员醒着的通常状态，瞌睡程度D2表示驾驶员感觉一点瞌睡的状态，而瞌睡程度D4表示驾驶员感觉非常瞌睡的状态。此处，理想的测试结果是当瞌睡程度是D3或D4(特别是D4)时建立早期警报模式，并且当瞌睡程度小于D3时建立通常模式。图5(A)所示的测试结果是了解主体的警报程度(瞌睡程度)后进行的测试(感官评价测试)结果，并且表示在整个测试中主体的瞌睡程度恒定地保持在D3或D4。
图5(B)示出了在测试中的指标值P(PERCLOS)的时序，图5(C)示出了在测试中的闭眼时长d的时序，并且图5(D)示出了在测试中的最大闭眼时长ld的时序。在图5(C)中，由于横轴的数值范围按时序示出了每次闭眼时的闭眼时长d。同样，使用具有相对长的持续时间ΔTw(在这个实例中是30秒)的时窗来计算最大闭眼时长ld。
图6(A)示出了在测试期间所述实施例的打开设定标记的状态的时序，图6(B)示出了在测试期间所述实施例的复位标记的状态的时序，图6(C)示出了在测试期间根据比较性实例的复位标记的状态的时序，图6(D)示出了在测试期间所述实施例的状态标记的状态的时序，并且图6(E)示出了在测试期间根据比较性实例的状态标记的状态的时序。当指标值P超过预定阈值(在这个实例中是0.08)时比较性实例的复位标记被设定为“0”并且当指标值P降到预定阈值之下时被设定为“1”。比较性实例的状态标记取决于复位标记的状态而变化，并且当复位标记被设定为“0”时被设定为“1”。当状态标记被设定为“1”时，建立早期警报模式。
在所述实施例中，在闭眼时长d超过第一阈值dTh的时间t＝t1打开设定标记第一次被打开(也就是说，打开设定标记从0变化到1)，并且之后打开设定标记以与图5(C)和图6(A)所示相同的方式一共打开七次。由于在图5(D)和图6(B)所示的测试过程中最大闭眼时长ld大于第二阈值ldTh，所以复位标记保持关闭状态。因此，如图6(D)所示，响应于打开设定标记在时间t＝t1处的打开，状态标记在时间t＝t1处被设定为“早期”(也就是值1)并且之后保持在“早期”。因此，在所述实施例中从时间t＝t1开始持续地保持早期警报模式。
在比较性实例中，如图5(B)和图6(C)所示，在指标值P超过预定阈值的时间t2复位标记被设定为“0”。之后，由于指标值P保持大于预定阈值，所以复位标记被保持在“0”。因此，如图6(E)所示，响应于打开设定标记在时间t＝t2处的打开，状态标记在时间t＝t2处被设定为“早期”(也就是值1)并且之后保持在“早期”。因此，在比较性实例中从时间t＝t2开始持续地保持早期警报模式。
图7示出了使用具有相对短的持续时间ΔTw(在这个实例中是10秒)的时窗进行的测试的结果。图7(A)示出了在测试期间的最大闭眼时长ld的时序，图7(B)示出了在测试期间所述实施例的复位标记的状态的时序，并且图7(C)示出了在测试期间所述实施例的状态标记的状态的时序。其它测试结果与图5(A)、图5(C)和图6(A)中的相同。
当持续时间ΔTw设定得短时，如图7(A)和图7(B)所示，在最大闭眼时长ld降到第二阈值ldTh之下的时间t＝t3处打开复位标记。如图7(C)所示，响应于打开设定标记在时间t＝t1处的打开，状态标记在时间t＝t1处被设定为“早期”(也就是值1)，然后响应于复位标记在时间t＝t3处的打开，状态标记在时间t＝t3处被设定为“通常”(也就是值0)。因此，当使用具有相对短的持续时间ΔTw(在这个实例中是10秒)的时窗时，在所述实施例中在时间t＝t1处建立早期警报模式并且在时间t＝t3处操作返回到通常模式。
可以从测试结果理解到，根据所述实施例，不论持续时间ΔTw是长还是短，与比较性实例相比都能够根据瞌睡程度D3至D4以高精确度建立早期警报模式。
图8至图10示出了与结果显示于图5至图7中的测试不同的测试的结果。图8的图表分别对应于图5的图表，图9的图表分别对应于图6的图表，并且图10的图表分别对应于图7的图表。
如8(A)所示，在所述测试中，在整个测试过程中除从时间t＝t4到时间t＝t5的期间以外主体的瞌睡程度恒定地保持在D3或D4，在时间t＝t4到时间t＝t5期间内瞌睡程度下降到D2。
正如能够从所述测试的结果理解的，根据所述实施例，如图9(D)所示，当持续时间ΔTw设定得长时，尽管在从时间t＝t4到时间t＝t5的期间内操作不能够返回到通常模式，但根据瞌睡程度D3至D4精确地建立早期警报模式。如图10(C)所示，当持续时间ΔTw设定得短时，根据瞌睡程度D3至D4精确地建立早期警报模式，并且根据瞌睡程度D2精确地建立通常模式。
图11示出了对图5至图10所示的测试结果进行概括的表格。在图11中，“样本案例的数目”表示观察到了感官测试和测试结果之间的一致性的样本案例的数目。在所述测试中，在瞌睡程度D0至D2中存在598个样本案例，并且在瞌睡程度D3和D4中存在881个样本案例。
图11的最上面一行示出了在所述实施例中当持续时间ΔTw设定得长时获得的测试结果。当在所述实施例中持续时间ΔTw设定得长时，能够以527/598(＝88.13％)的精确度估算瞌睡程度在D0至D2的范围内的事实，并且能够以659/881(＝74.8％)的精确度估算瞌睡程度在D3至D4的范围内的事实。
图11正数第二行示出了在所述实施例中当持续时间ΔTw设定得短时获得的测试结果。当在所述实施例中持续时间ΔTw设定得短时，能够以574/598(＝95.99％)的精确度估算瞌睡程度在D0至D2的范围内的事实，并且能够以598/881(＝67.88％)的精确度估算瞌睡程度在D3至D4的范围内的事实。
图11正数第三行示出了在比较性实例1中的测试结果。在比较性实例1中，当闭眼时长d超过第一阈值dTh时判定瞌睡程度在D3至D4的范围内并且建立早期警报模式，而当闭眼时长d降到第一阈值dTh之下时判定瞌睡程度在D0至D2的范围内并且建立通常模式。在比较性实例1中，能够以554/598(＝92.64％)的精确度估算瞌睡程度在D0至D2的范围内的事实，而仅能够以稍高于50％，此处是451/881(＝51.19％)的精确度估算瞌睡程度在D3至D4的范围内的事实。
图11正数第四行(最下面一行)示出了在比较性实例2中的测试结果。在比较性实例2中，当指标值P(PERCLOS)超过预定阈值(在这个实例中是0.08)时判定瞌睡程度在D3至D4的范围内并且建立早期警报模式，并且当指标值P降到预定阈值之下时判定瞌睡程度在D0至D2的范围内并且建立通常模式。在比较性实例2中，能够以592/598(＝99％)的高精确度估算瞌睡程度在D0至D2的范围内的事实，而仅能够以低于50％，此处是431/881(＝48.92％)的精确度估算瞌睡程度在D3至D4的范围内的事实。
能够从图11所示的测试结果的概括理解的是，与比较性实例1和2相比，根据所述实施例能够精确地估算出瞌睡程度在D3至D4的范围内的事实并且能够建立早期警报模式。在所述实施例中，即使当持续时间ΔTw设定得短时，D3至D4的瞌睡程度的精确度是67.88％，高于三分之二。当持续时间ΔTw设定得长时，所述精确度是74.8％，高于其它实例中的精确度。此外，根据所述实施例，同样能够根据D0至D2的瞌睡程度以高精确度建立通常模式。在所述实施例中，当持续时间ΔTw设定得短时，D3至D4的瞌睡程度的精确度高达95.99％。即使当持续时间ΔTw设定得长时，精确度被保持高达88.13％。
如上所述，根据所述实施例，一旦闭眼时长d超过第一阈值dTh，其后判定瞌睡程度在D3至D4的范围内直至最大闭眼时长ld降到第二阈值ldTh之下。因此，D0至D2的瞌睡程度的精确度和D3至D4的瞌睡程度的精确度都能够被增强。结果，可以取决于驾驶员的实际瞌睡程度以高精确度对早期警报模式和通常模式进行切换。
能够从图11中的测试结果的概括中理解到的是，当计算最大闭眼时长ld的方法不同时(即改变时窗的持续时间ΔTw)，D0至D2的瞌睡程度的精确度和D3至D4的瞌睡程度的精确度仍保持高的同时显著地变化。因此，在所述实施例中，有用的是取决于车辆的行驶情况、驾驶员的情况、周围环境的情况或类似情况来改变时窗的持续时间ΔTw。
例如，在所述实施例中，警报控制ECU 110基于例如车辆的位置信息和来自导航ECU 290的地图信息，当判定车辆在高速道路上行驶时可将时窗的持续时间ΔTw设定为较大的值(例如，30秒)，并且当判定车辆在普通道路上行驶时将时窗的持续时间ΔTw设定为较小的值(例如，10秒)。这是由于当在高速道路上驾驶时趋向于比在普通道路上驾驶时单调，并且相应地瞌睡更容易持续。在这种情况中，可以基于以使用车载照相机(未示出)获得的周围环境的图像识别结果为基础的信息或通过道路与车辆通信获得的信息而不是来自导航ECU 290的信息来确定车辆所行驶的道路的种类。同样，可以基于来自诸如车轮速度传感器270的用于检测车速的传感器的信息来确定车辆在高速道路上行驶的事实。例如，由于在日本高速道路的法定限速通常是80km/h，所以当车速超过70km/h时时窗的持续时间ΔTw可被设定为较大的值(例如，30秒)，并且当车速降到70km/h之下时时窗的持续时间ΔTw可被设定为较小的值(例如，10秒)。
在所述实施例中，“警报输出器件”可以由PCS ECU 230和蜂鸣器240共同地实施，“闭眼时长测定器件”可以由驾驶员监视器摄像机212、驾驶员监视器ECU 210和警报控制ECU 110共同地实施，并且“警报定时改变器件”可以由警报控制ECU 110实施。“预定期间”可以对应于持续时间ΔTw。
尽管已对本发明的优选实施例进行了描述，但本发明不局限于上述实施例并且可以在不背离本发明的范围的情况下做出多种变换和改进。
例如，尽管在上述实施例中当闭眼时长d超过第一阈值dTh时建立早期警报模式，并且之后保持所述早期警报模式直至最大闭眼时长ld降到第二阈值ldTh之下，但本发明不局限于此。可以使用能够表示驾驶员的瞌睡程度的另一指标值来代替闭眼时长d。也就是说，当另一指标值超过预定阈值Th2时建立早期警报模式，之后可以保持早期警报模式直至最大闭眼时长ld降到第二阈值ldTh之下。在这种情况中，可以使用在当前时间和当前时间之前的预定时间之间的预定期间内的闭眼时长的总和、所述总和与预定期间的比率(对应于之前描述的PERCLOS)、或在当前时间和当前时间之前的预定时间之间的预定期间内闭眼时长超过预定阈值的次数(例如，每个给定期间内闭眼时长d超过第一阈值dTh的频率)作为另一指标值。然而，在这种情况中，用于另一指标值的预定阈值Th2被设定为这样一个值：通过该值能够检测到的瞌睡程度充分地高于当将第二阈值ldTh用于最大闭眼时长ld时检测到的瞌睡程度。
同样，尽管在上述实施例中当闭眼时长d超过第一阈值dTh时建立早期警报模式，并且之后保持所述早期警报模式直至最大闭眼时长ld降到第二阈值ldTh之下，但本发明不局限于此。可以使用能够表示驾驶员的瞌睡程度的另一指标值来代替最大闭眼时长ld。也就是说，当闭眼时长d超过第一阈值dTh时建立早期警报模式，并且之后可以保持所述早期警报模式直至另一指标值降到预定阈值Th3之下。在这种情况中，可以使用在当前时间和当前时间之前的预定时间之间的预定期间内的闭眼时长的总和、所述总和与预定期间的比率(对应于之前描述的PERCLOS)、或在当前时间和当前时间之前的预定时间之间的预定期间内闭眼时长超过预定阈值的次数(例如，每个给定期间内闭眼时长d超过第一阈值dTh的频率)作为另一指标值。然而，在这种情况中，用于另一指标值的预定阈值Th3被设定为这样一个值：通过该值能够检测到的瞌睡程度充分地低于当将第一阈值dTh用于闭眼时长d时检测到的瞌睡程度。
尽管在上述实例中只有涉及闭眼时长的指标值被用作能够表示驾驶员的瞌睡程度的指标值以实施简单的结构，但是涉及生理特征量诸如哈欠的次数、脑波或心率的指标值也可被用作建立早期警报模式或恢复到通常模式的附加条件。
尽管在上述实施例中简单地基于车间时间和预定阈值Th之间的关系检测到碰撞可能性，例如，可以使用另一种方法检测碰撞可能性。例如，可以使用由前方物体和本车之间的车间距离和本车相对于前方物体的速度限定的二维特性图来检测碰撞可能性。在这种情况中，可以在二维特性图上限定划分高碰撞危险区域和低碰撞危险区域的阈值曲线，例如，当检测到的当前车间距离和相对速度落入由阈值曲线划分的高碰撞危险区域时可以确定碰撞可能性。在这种情况中，可以通过以灵敏度增加的方式(高碰撞危险区域被放大)切换用于通常模式的阈值曲线来建立早期警报模式。同样，可以使用诸如加速度(减速度)的其它物理量来代替车间距离和相对速度来检测碰撞可能性。
尽管在上述实施例中从雷达传感器280获得表示前方物体和本车之间的相对关系的信息，不过当前方物体具有交互式通信装置时，可以通过通信(例如，车间通信)获得这种信息。

Claims (12)

1.一种防止瞌睡的装置，其特征在于包括：
警报输出器件(240)，其用于当检测出前方物体和车辆之间的碰撞可能性时输出警报；
警报定时改变器件(110)，其用于建立早期警报模式，在所述早期警报模式中，所述警报输出器件(240)的警报的输出定时比通常模式中使用的提前；以及
闭眼时长测定器件(210)，其用于监控驾驶员的眼睛的状态并且测定所述驾驶员的眼睛闭合的时长，
其中当由所述闭眼时长测定器件(210)测定的闭眼时长变得等于或大于第一阈值时，所述警报定时改变器件(110)建立所述早期警报模式，并且保持所述早期警报模式直至后续闭眼时长降到小于所述第一阈值的第二阈值之下。
2.根据权利要求1所述的防止瞌睡的装置，
其中所述后续闭眼时长是在预定期间内由所述闭眼时长测定器件(210)测定的所述闭眼时长的最大值。
3.根据权利要求2所述的防止瞌睡的装置，
其中所述预定期间是可变的，并且当所述车辆在高速道路上行驶时使用的所述预定期间长于当所述车辆在普通道路上行驶时使用的所述预定期间。
4.一种用于改变警报的输出定时的防止瞌睡的方法，当检测出前方物体和车辆之间的碰撞可能性时所述警报被输出，所述方法的特征在于包括以下步骤：
监控驾驶员的眼睛的状态并且输出提供所述驾驶员的瞌睡程度的瞬时表示的第一指标值；
为所述第一指标值设定第一阈值；
当所述第一指标值超过所述第一阈值时建立早期警报模式，在所述早期警报模式中，所述警报的输出定时比通常模式中使用的提前；
监控所述驾驶员的眼睛的状态，并且在已经建立了所述早期警报模式之后输出提供所述驾驶员的所述瞌睡程度的瞬时表示的第二指标值；
为所述第二指标值设定小于所述第一阈值的第二阈值；以及
保持所述早期警报模式直至所述第二指标值降到所述第二阈值之下。
5.根据权利要求4所述的防止瞌睡的方法，
其中所述第一指标值是闭眼时长。
6.根据权利要求4所述的防止瞌睡的方法，
其中基于当前时间和所述当前时间之前的预定时间之间的预定期间内的闭眼时长的总和来设定所述第一指标值。
7.根据权利要求4所述的防止瞌睡的方法，
其中所述第一指标值是在当前时间和所述当前时间之前的预定时间之间的预定期间内的闭眼时长的总和与预定期间的比率。
8.根据权利要求4所述的防止瞌睡的方法，
其中所述第一指标值是在当前时间和所述当前时间之前的预定时间之间的预定期间内闭眼时长超过预定阈值的次数。
9.根据权利要求4所述的防止瞌睡的方法，
其中所述第二指标值是闭眼时长。
10.根据权利要求4所述的防止瞌睡的方法，
其中所述第二指标值是在当前时间和所述当前时间之前的预定时间之间的预定期间内闭眼时长的总和。
11.根据权利要求4所述的防止瞌睡的方法，
其中所述第二指标值是在当前时间和所述当前时间之前的预定时间之间的预定期间内闭眼时长的总和与预定期间的比率。
12.根据权利要求4所述的防止瞌睡的方法，
其中所述第二指标值是在当前时间和所述当前时间之前的预定时间之间的预定期间内闭眼时长超过预定阈值的次数。
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