JP2012234308A - 意識低下判定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】運転者の意識低下状態を精度よく判定できる意識低下判定装置を提供する。
【解決手段】意識低下判定装置１は、前方検知センサ２、車速センサ３、操舵角センサ４及びＥＣＵ５を備えて構成されている。ＥＣＵ５は、各センサ２，３，４の検出結果に基づき判定指標（つまり、相対操舵角ψｒ、逸脱危険度ＭＬＣ）を演算する。そして、ＥＣＵ５は、走行車線に対する車両１０の横位置及び判定指標を座標軸に有する座標系において判定指標及び横位置の２次元値である閾値が設定された２次元マップを用い、運転者の意識低下状態を検出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両の運転者の意識低下状態を判定する意識低下判定装置に関する。

従来、意識低下判定装置に関する技術として、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。この公報に記載される技術では、運転者の覚醒度が高い場合、警報が禁止されると共に、運転者がハンドル操作をしていないのにもかかわらず車両が走行レーンを逸脱しそうな場合、逸脱警報の必要が高いと判断される。

特開平１１−３４７７３号公報

ここで、近年の意識低下判定装置においては、例えば、逸脱回避に必要な最小限のヨーレートである逸脱危険度や、走行車線に対する相対的な操舵角である相対操舵角等（相対化舵角）に基づいて、車両の運転者が居眠り状態であるか否かを判定する場合がある。すなわち、車両の走行状態に関する判定指標に基づいて、車両の運転者の意識低下状態を判定する場合がある。

この場合、判定指標については運転者が覚醒状態のときにも意識低下状態のときと同様に大きくなること等があるため、覚醒状態と意識低下状態との明確な切り分けが難しく、意識低下状態を未検出及び誤検出してしまうおそれがある。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、運転者の意識低下状態を精度よく判定できる意識低下判定装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明者らは鋭意検討を行った結果、判定指標が同じ場合であっても、走行車線に対する車両の横位置（以下、単に「横位置」ともいう）によって運転者が意識低下状態であるか否かが異なるという知見を得た。すなわち、例えば、判定指標が高いときに運転者の意識低下状態を検出する場合において、車両の横位置が中央寄りであると、判定指標が高くても運転者は覚醒状態の場合がある一方、車両の横位置が中央から離れると、判定指標が低くても運転者は意識低下状態の場合があることが見出された。そこで、かかる知見を考慮することができれば、運転者の意識低下状態を精度よく判定できることに想到し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明に係る意識低下判定装置は、車両の運転者が意識低下状態であるか否かを判定する意識低下判定装置において、車両の走行状態を検出する走行状態検出手段と、走行車線に対する車両の横位置を検出する横位置検出手段と、走行状態検出手段で検出した走行状態に関する判定指標、及び横位置検出手段で検出した横位置に基づいて、運転者が意識低下状態であるか否かを判定する意識低下状態判定手段と、を備え、意識低下状態判定手段は、判定指標及び横位置を座標軸とする座標系において判定指標及び走行位置に関する２次元値としての閾値が設定された２次元マップを用いて、運転者の意識低下状態を検出すること、を特徴とする。

この本発明の意識低下判定装置では、判定指標及び横位置を座標軸とする座標系において判定指標及び横位置に関する２次元値としての閾値が設定された２次元マップにより、運転者の意識低下状態を検出している。よって、上記知見を好適に考慮し、運転者の意識低下状態の未検出及び誤検出を抑制することができる。その結果、本発明によれば、運転者の意識低下状態を精度よく判定することが可能となる。

また、上記作用効果を好適に奏する構成として、具体的には、判定指標は、車両の走行車線からの逸脱回避に必要な最小限のヨーレートである逸脱危険度、及び走行車線に対する相対的な操舵角である相対操舵角の少なくとも一方である場合がある。

本発明によれば、運転者の意識低下状態を精度よく判定することが可能となる。

本発明の一実施形態に係る意識低下判定装置の概要を示すブロック図である。 図１の意識低下判定装置において演算される逸脱危険度の説明図である。 図１の意識低下判定装置における意識低下判定に用いられる２次元マップの一例を示す図である。 図１の意識低下判定装置における意識低下判定に用いられる２次元マップの他の一例を示す図である。 図１の意識低下判定装置の動作を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下の説明において、同一又は相当要素には同一符号を用い、重複する説明は省略する。

図１は、本発明の一実施形態に係る意識低下判定装置の概要構成を示すブロック図である。図１に示すように、意識低下判定装置１は、車両１０に搭載され、車両１０の運転者の意識が低下しているか否かを判定する装置である。この意識低下判定装置１は、前方検知センサ２、車速センサ３、操舵角センサ４、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）５、及び警報部６を備えて構成されている。

前方検知センサ２は、車両１０の前方を検知する前方検知手段として機能するものであり、例えば車両１０の前方を撮像するカメラが用いられる。前方検知センサ２はＥＣＵ５と接続され、その出力信号はＥＣＵ５に入力される。前方検知センサ２の撮像画像ないし撮像映像は、障害物有無の検知、走行車線（走行路）の白線検知に用いることができる。また、前方検知センサ２として、ミリ波レーダ、レーザレーダなどの他のセンサを用いて障害物検出を行う場合もある。

車速センサ３は、車両１０の車速を検出する車速検出手段として機能するものであり、例えば車輪速センサが用いられる。車速センサ３はＥＣＵ５と接続され、その出力信号はＥＣＵ５に入力される。

操舵角センサ４は、車両１０のハンドルの操舵角を検出する操舵角検出手段として機能するものである。この操舵角センサ４としては、例えば、ステアリングシャフトの回転角を検出する操舵角センサが用いられる。この操舵角センサ４はＥＣＵ５と接続され、その出力信号はＥＣＵ５に入力される。なお、操舵角センサ４に代えて、操舵トルクセンサを用いてもよい。この場合、操舵トルクが出力する操舵トルク値に基づいてハンドルの操舵角が演算される。また、ハンドルの操舵角が取得できるものであれば、操舵角センサ４に代えて、何れのものを用いてもよい。

ＥＣＵ５は、意識低下判定装置１の装置全体の制御を行う電子制御ユニットであり、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）を含むコンピュータを主体とし、入力信号回路、出力信号回路、電源回路を含んで構成される。このＥＣＵ５は、相対操舵角演算部５１、逸脱危険度演算部５２、意識低下判定部５３、及び警報制御部５４を少なくとも有している。

相対操舵角演算部５１は、操舵角センサ４により取得される操舵角データを用いて運転者の現時点の操舵角（実操舵角）を演算し、当該操舵角の相対操舵角を演算する。相対操舵角は、車両１０の走行状態に関する判定指標であって、単位時間当たりの走行車線に対する相対的な操舵角である。この相対操舵角は、走行車線に沿ったハンドル操作の場合には、相対操舵角は小さいものとなる一方、走行車線に沿わないハンドル操作の場合には相対操舵角は大きなものとなる。例えば、曲率の大きいカーブでハンドル操作した場合、ハンドルの操舵角の絶対値は大きくなるが、カーブに沿ってハンドル操作されていれば相対操舵角は小さいものとなる。このように、操舵角の絶対値でなく、相対操舵角に基づいて通常操舵量を演算することにより、カーブの多い走行車線を走行する場合であっても運転者の操舵操作特性を的確に演算することができる。

具体的には、下式（１）に示すように、相対操舵角ψｒは、ハンドル操作に基づく実操舵角ψから推定操舵角ψｅを引いて演算することができる。推定操舵角ψｅは、走行車線のカーブ旋回に必要な操舵角であり、例えば下式（２）により演算される。
ψｒ＝ψ−ψｅ ・・・（１）
ψｅ＝（１＋Ｋｈ・ｖ^２）・ｌ・ρ・Ｒ_Ｇ ・・・（２）
但し、

なお、上式（２）において、Ｋｈは車両のスタビリティファクタ、ｖは車速、ｌは車両のホイルベース、ρは走行車線の曲率、Ｒ_Ｇは車両のステアリングギア比である。

逸脱危険度演算部５２は、車両の走行車線に対する逸脱危険度を演算する逸脱危険度演算手段として機能するものである。逸脱危険度は、車両１０の走行状態に関する判定指標であって、その値が大きいほど車両１０が逸脱する危険度が高いことを意味している。この逸脱危険度としては、例えば、車両の逸脱回避に必要な最小限のヨーレートとして下式（３）により演算することができる。
ＭＬＣ＝ｖ・（１−cosθ）／（ｗ／２−ｙ） ・・・（３）

なお、図２に示すように、上式（３）において、ＭＬＣは逸脱危険度、ｖは車速、θは白線（レーンマーカ）に対する車両１０のヨー角、ｗは車線幅、ｙは走行車線に対する車両１０の横位置（横ずれ量）である。車速ｖは、車速センサ３の出力信号に基づく車速データを用いればよい。ヨー角θは、前方検知センサ２の出力画像に基づき白線に対する車両のヨー角の演算値を用いればよい。車線幅ｗは、前方検知センサ２の出力画像に基づき演算される車線幅値を用いてもよいし、図示しないナビゲーションシステムの地図情報ないし道路情報に基づいて取得される車線幅値を用いてもよい。横位置ｙは、前方検知センサ２の出力画像に基づき演算される車両１０のオフセット量を用いればよい。

ちなみに、逸脱危険度は、車両の車線逸脱の危険度が大きいほど大きい値又は小さい値となるようなものであれば、車両の逸脱回避に必要な最小限のヨーレート以外の値を用いてもよい。

意識低下判定部５３は、相対操舵角演算部５１で演算された相対操舵角ψｒと車両１０の横位置ｙとに基づいて、運転者が意識低下状態であるか否かを判定する。具体的には、意識低下判定部５３は、相対操舵角ψｒ及び横位置ｙを座標軸とする座標系においてこれらに関する２次元値としての閾値が設定された２次元マップを用いて、運転者の意識低下状態を検出する。

図３は、意識低下判定に用いられる２次元マップの一例を示す図である。図３に示す２次元マップＭ１は、縦軸が相対操舵角ψｒであり横軸が横位置ｙである座標系１１とされている。また、ここでの横位置ｙは、走行車線の中央に対する位置の絶対値であり、例えば車両１０が走行車線の中央を走行する場合には０となり、それより左側又は右側にずれるほど値が大きいものとなる。なお、図３中では、説明の便宜上、意識低下状態での試験実測値（図中の三角）と覚醒状態での試験実測値（図中の丸）とを、参考として表示している。

図３に示すように、車両１０の横位置ｙが小さいと、相対操舵角ψｒが高くても運転者は覚醒状態の場合がある一方、車両１０の横位置ｙが大きいと、相対操舵角ψｒが低くても運転者は意識低下状態の場合があることが見出される。

そこで、２次元マップＭ１においては、座標系１１上に、相対操舵角ψｒ及び横位置ｙに関する２次元値である閾値Ａ１が設定されている。換言すると、横位置ｙに応じて相対操舵角ψｒが線形的又は非線形的に変化する関数（２次元配列）としての閾値Ａ１が、座標系１１に設定されている。例示した閾値Ａ１は、座標系１１において横位置ｙが所定値のときに略直線的に上限から下限近傍までに延び、その後、横位置ｙが大きくなるに連れて相対操舵角ψｒの値が直線的に小さくなるよう傾斜している。この２次元マップＭ１は、予め設定されてＥＣＵ５に格納されている。

また、意識低下判定部５３は、逸脱危険度演算部５２で演算された逸脱危険度ＭＬＣと車両１０の横位置ｙとに基づいて、運転者が意識低下状態であるか否かを判定する。具体的には、意識低下判定部５３は、逸脱危険度ＭＬＣ及び横位置ｙを座標軸とする座標系においてこれらに関する２次元値としての閾値が設定された２次元マップを用いて、運転者の意識低下状態を検出する。

図４は、意識低下判定に用いられる２次元マップの他の一例を示す図である。図４に示す２次元マップＭ２は、縦軸が逸脱危険度ＭＬＣであり横軸が横位置ｙである座標系１２とされている。また、ここでの横位置ｙは、上記座標系１１と同様に、走行車線の中央に対する位置の絶対値とされている。なお、図４中においても、説明の便宜上、意識低下状態での試験実測値（図中の三角）と覚醒状態での試験実測値（図中の丸）とを、参考として表示している。

図４に示すように、車両１０の横位置ｙが小さいと、逸脱危険度ＭＬＣが高くても運転者は覚醒状態の場合がある一方、車両１０の横位置ｙが大きいと、逸脱危険度ＭＬＣが低くても運転者は意識低下状態の場合があることが見出される。

そこで、２次元マップＭ２においては、座標系１２上に、逸脱危険度ＭＬＣ及び横位置ｙに関する２次元値である閾値Ａ２が設定されている。換言すると、横位置ｙに応じて逸脱危険度ＭＬＣが線形的又は非線形的に変化する関数（２次元配列）としての閾値Ａ２が、座標系１２に設定されている。例示した閾値Ａ２は、座標系１１において横位置ｙが所定値のときに略直線的に上限から下限近傍までに延びた後、横位置ｙが大きくなるに連れて逸脱危険度ＭＬＣの値が直線的に小さくなるよう傾斜している。この２次元マップＭ２は、予め設定されてＥＣＵ５に格納されている。

図１に戻り、警報制御部５４は、運転者が意識低下状態である場合に警報部６に対し警報制御信号を出力制御するものであって、警報制御手段として機能するものである。

上述した相対操舵角演算部５１、逸脱危険度演算部５２、意識低下判定部５３及び警報制御部５４は、これらの機能ないし処理を実行するプログラムなどのソフトウェアをＥＣＵ５に導入することにより構成されている。なお、これらの機能ないし処理を実行できれば、個別のハードウェアにより構成されていてもよい。

警報部６は、車両の運転者に警報を与える警報手段であって、ＥＣＵ５から出力される警報制御信号に応じて作動する。この警報部６としては、運転者の聴覚、視覚、触覚を通じて運転者に警報を与えるものが用いられる。例えば、警報部６としては、スピーカ、ブザー、ナビゲーションシステムのモニタ、ディスプレイ、ランプ、ＬＥＤ、ハンドル又はシートに設置される振動装置などが用いられる。

次に、本実施形態に係る意識低下判定装置１の動作について説明する。

図５は、意識低下判定装置１の動作を示すフローチャートである。このフローチャートに示される一連の制御処理は、例えばＥＣＵ５によって予め設定された周期（例えば１００ｍｓ）で繰り返し実行される。

このフローチャートの制御処理は、例えば車両１０のイグニッションオンによって開始され、まずステップＳ１０（以下、「Ｓ１０」という。他のステップにおいても同様とする。）にて、センサ情報の読み込み処理が行われる。このセンサ情報の読み込み処理は、前方検知センサ２、車速センサ３、操舵角センサ４の出力信号に含まれるセンサ情報をそれぞれ読み込む処理である。

続いて、Ｓ１２に処理が移行し、相対操舵角演算部５１により相対操舵角演算処理が行われ、相対操舵角ψｒが求められる。ここでの相対操舵角ψｒは、上述したように、走行車線に対する相対的な操舵角であり、上式（１），（２）により演算される。なお、このＳ１２の相対操舵角演算処理は、図５に示す一連の制御処理とは別の処理として実行されてもよい。

続いて、Ｓ１４に処理が移行し、現在の車両１０の横位置ｙでの相対操舵角ψｒが、２次元マップＭ１上にて閾値Ａ１以上であるか否かが判定される。この判定処理は、意識低下判定部５３によりにより実行される。具体的には、例えば車両１０の横位置ｙ及び相対操舵角ψｒに対応する座標点が、２次元マップＭ１で閾値Ａ１よりも上の領域に位置しているか否かが判別される。

上記Ｓ１４にてＮＯの場合には、運転者が意識低下状態でない（覚醒状態である）と判断され、Ｓ２４に処理が移行する。一方、上記Ｓ１４にてＹＥＳの場合には、逸脱危険度演算処理が行われる（Ｓ１６）。逸脱危険度演算処理は、車両１０の走行車線に対する逸脱危険度を演算する処理であり、逸脱危険度演算部５２により実行される。ここでの逸脱危険度としては、上述したように、例えば、車両１０の逸脱回避に必要な最小限のヨーレートとして上式（３）により演算される。

続いて、Ｓ１８に処理が移行し、現在の車両１０の横位置ｙでの逸脱危険度ＭＬＣが、２次元マップＭ２上にて閾値Ａ２以上であるか否かが判定される。この判定処理は、意識低下判定部５３によりにより実行される。具体的には、例えば車両１０の横位置ｙ及び逸脱危険度ＭＬＣに対応する座標点が、２次元マップＭ２で閾値Ａ２よりも上の領域に位置しているか否かが判別される。

上記Ｓ１８にてＮＯの場合には、運転者が意識低下状態でない（覚醒状態である）と判断され、Ｓ２４に処理が移行する。一方、上記Ｓ１８にてＹＥＳの場合には、意識低下状態検出処理が行われる（Ｓ２０）。意識低下状態検出処理は、運転者が意識低下状態であることを検出し認識する処理である。例えば、運転者の意識低下状態を認識するためのフラグがオンとされ、そのフラグにより運転者が意識低下状態であることが認識される。

続いて、Ｓ２２に処理が移行し、警報処理が行われる。警報処理は、警報部６に対し警報制御信号を出力する処理である。この警報処理により、警報部６が運転者に対し警報動作、例えば音声もしくは警報音を発したり、モニタもしくはディスプレイに警報表示を行ったり、ハンドルもしくはシートに警報振動を与えたりする。これにより、運転者は、意識低下状態から覚醒状態となるように促される。

Ｓ２４では、運転者が覚醒状態である（意識低下状態ではない）ことを検出し認識する覚醒状態認識処理が行われる。例えば、運転者の意識低下状態を認識するためのフラグがオフとされる。そして、上記Ｓ２４及び上記Ｓ２８の処理を終えたら、一連の制御処理が終了する。

以上、本実施形態の意識低下判定装置１では、判定指標（つまり、相対操舵角ψｒ、逸脱危険度ＭＬＣ）及び横位置ｙを座標軸に有する各座標系１１，１２において判定指標及び横位置ｙの２次元値である閾値Ａ１，Ａ２が設定された２次元マップＭ１，Ｍ２により、運転者の意識低下状態を検出して判定している。よって、図３，４に例示した判定指標及び横位置ｙの実際の相関関係を好適に考慮することができ、例えばセンサ誤差やモデル化誤差等によって運転者の意識低下状態を未検出又は誤検出してしまうのを抑制することができる。その結果、意識低下状態の検出率を向上することが可能となる。従って、本実施形態によれば、運転者の意識低下状態を精度よく判定することが可能となる。

なお、上述した実施形態は本発明に係る意識低下判定装置の実施形態を説明したものであり、本発明に係る意識低下判定装置は本実施形態に記載したものに限定されるものではない。本発明に係る意識低下判定装置は、各請求項に記載した要旨を変更しないように実施形態に係る意識低下判定装置を変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。

例えば、図５に示すＳ１４及びＳ１８の判定処理は、その順番を入れ替えて処理を実行してもよい。また、図５に示す一連の制御処理において、本実施形態に係る意識低下判定装置の作用効果が得られれば、その一部の処理を省略し又は追加の処理を行って実行してもよい。

また、本発明の判定指標は、上述した相対操舵角ψｒ及び逸脱危険度ＭＬＣに限定されるものではなく、これに代えて若しくは加えて、他の判定指標を採用してもよく、例えば車両１０の運転者の操舵量が通常時の操舵量から掛け離れる度合い（乖離度）を採用してもよい。判定指標としては、運転者の意識低下状態を判定できるものであれば、種々のものを採用することができる。

また、本発明の２次元マップについては、上述した２次元マップＭ１，Ｍ２に限定されず、例えば２次元マップＭ１，Ｍ２では、その縦軸と横軸とを入れ替えてもよい。また、閾値についても、上述した閾値Ａ１，Ａ２に限定されず、判定指標及び横位置に関する２次元値であればよい。

上記において、車速センサ３及び操舵角センサ４が走行状態検出手段を構成し、前方検知センサ２が横位置検出手段を構成し、ＥＣＵ５が意識低下状態判定手段を構成する。

１…意識低下判定装置、２…前方検知センサ（横位置検出手段）、３…車速センサ（走行状態検出手段）、４…操舵角センサ（走行状態検出手段）、５…ＥＣＵ（意識低下状態判定手段）、１１，１２…座標系、Ａ１，Ａ２…閾値、Ｍ１，Ｍ２…２次元マップ、ＭＬＣ…逸脱危険度（判定指標）、ｙ…横位置、ψｒ…相対操舵角（判定指標）。

Claims (2)

1. 車両の運転者が意識低下状態であるか否かを判定する意識低下判定装置において、
   前記車両の走行状態を検出する走行状態検出手段と、
   走行車線に対する前記車両の横位置を検出する横位置検出手段と、
   前記走行状態検出手段で検出した前記走行状態に関する判定指標、及び前記横位置検出手段で検出した前記横位置に基づいて、前記運転者が意識低下状態であるか否かを判定する意識低下状態判定手段と、を備え、
   前記意識低下状態判定手段は、
   前記判定指標及び前記横位置を座標軸とする座標系において前記判定指標及び前記横位置に関する２次元値としての閾値が設定された２次元マップを用いて、前記運転者の意識低下状態を検出すること、を特徴とする意識低下判定装置。
2. 前記判定指標は、前記車両の前記走行車線からの逸脱回避に必要な最小限のヨーレートである逸脱危険度、及び前記走行車線に対する相対的な操舵角である相対操舵角の少なくとも一方であることを特徴とする請求項１記載の意識低下判定装置。

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