JP2013143026A - Vehicle driver's state detecting system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、運転中の運転者の状態を検知するシステムに関する。 The present invention relates to a system for detecting the state of a driver who is driving.
運転者が運転以外のタスク、例えば、車載機器の操作や助手席等に置いた物品に手を伸ばす行為に気を取られて運転への集中度が低下した状態や、眠気などにより意識レベルが低下した状態を検知する技術としては、運転者の撮影画像から閉眼状態や視線の向きを検知するものが一般的である。しかし、カメラを用いる場合は、太陽光や対向車のヘッドライトなどの外乱光による影響や、眼鏡、サングラス、マスクなど物理的な障害物による影響が問題となり、これらを回避する技術開発が必要となる。 The driver's level of consciousness may be due to tasks other than driving, such as the operation of in-vehicle devices or the act of reaching for an article placed in the passenger seat, resulting in a low concentration of driving or sleepiness. As a technique for detecting the lowered state, a technique for detecting the closed eye state and the direction of the line of sight from a driver's captured image is generally used. However, when using cameras, the effects of ambient light such as sunlight and headlights of oncoming vehicles, and the effects of physical obstacles such as glasses, sunglasses, and masks become problems, and it is necessary to develop technology to avoid them. Become.
特許文献1には、運転者の状態をシート座面の圧力分布の変動を検知することが提案されている。しかし、運転者の着座姿勢が大きく変化する操作でなければ検知できないことや、通常、運転者は頻繁に座り直す動作を行うため、判別基準の設定が難しいという問題があった。
特許文献2には、オーディオやカーナビゲーションシステムなどのスイッチの操作頻度を検知することが提案されている。しかし、操作に対するフィードバックを確認しながら操作する場合や、スイッチに手を添えてから操作内容を考える場合など、操作頻度は低いものの運転以外のタスクに気を取られている状態を検知できないことや、助手席の乗員の操作も検知してしまう問題があった。
本発明は上記のような実状に鑑みてなされたものであって、その目的は、運転環境や着用物の影響を受けず、運転者に注意喚起すべき運転状態を高確率で検知できる運転者状態検知システムを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is not affected by the driving environment or wearing items, and the driver can detect the driving state to alert the driver with high probability. It is to provide a state detection system.
上記課題を解決するために、本発明は、ステアリング軸(1)と同軸配置された1軸(Fz)を含む多軸力覚センサ(21)と、前記多軸力覚センサの検出値に基づき運転者のステアリングホイールへの操作または不操作を判別する手段(20)とを備えたことを特徴とする車両にある。 In order to solve the above problems, the present invention is based on a multi-axis force sensor (21) including one axis (Fz) coaxially arranged with a steering shaft (1), and a detection value of the multi-axis force sensor. A vehicle comprising: means (20) for determining whether or not the driver operates the steering wheel.
上記車両は、ステアリングホイールの実質的に中心部に配置された多軸力覚センサにより、運転者のステアリングホイールへの操作または不操作を判別することで、運転者の着座姿勢や着用物、太陽光や対向車のヘッドライトなどの外乱光による影響、助手席の乗員の操作などの影響を排除しつつ、運転者に注意喚起すべき運転状態、特に、眠気などにより意識レベルが低下した危険運転状態を高確率で検知できる。 The vehicle determines the driver's seating posture, wear, sun, and the like by determining whether the driver is operating or not operating the steering wheel using a multi-axis force sensor disposed substantially in the center of the steering wheel. Dangerous driving with a reduced level of consciousness due to drowsiness and other driving conditions that should alert the driver, while eliminating the effects of ambient light such as light and headlights from oncoming vehicles, and passenger passenger operations. The state can be detected with high probability.
より詳細には、本発明は、車両の走行状態判別部(10)と、ステアリング軸(1)と同軸配置された1軸(Fz)を含む多軸力覚センサ(21)とを備え、前記走行状態判別部で判別される車両の特定走行状態にて、前記多軸力覚センサの検出値に基づいて判定される運転者のステアリングホイールへの特定操作または不操作が所定時間以上継続した場合に注意喚起手段(30)を作動させるように構成されていることを特徴とする車両の運転者状態検知システムにある。 More specifically, the present invention includes a vehicle traveling state determination unit (10) and a multi-axis force sensor (21) including one axis (Fz) coaxially arranged with the steering shaft (1), When the specific operation or non-operation on the steering wheel of the driver determined based on the detection value of the multi-axis force sensor continues for a predetermined time or more in the specific driving state of the vehicle determined by the driving state determination unit In the vehicle driver state detection system, the warning means (30) is configured to be activated.
眠気などにより意識レベルが低下した危険運転状態は、高速道路や幹線道路など直線的で高速走行が可能な区間で発生しやすいうえ、重大事故に発展しやすい。したがって、そのような特定運転状況を車両の走行状態判別部で判定し、それ以外の場合は検知対象から除外することでより確度の高い検知が行える。 Dangerous driving conditions with a low level of consciousness due to drowsiness etc. are likely to occur on straight and high-speed sections such as highways and main roads, and are likely to develop into serious accidents. Therefore, it is possible to perform detection with higher accuracy by determining such a specific driving situation by the traveling state determination unit of the vehicle, and excluding it from the detection target in other cases.
そのような観点から、前記走行状態判別部(10)は、前記車両の特定走行状態として、車速センサ(11)と操舵角センサ(12)の検出値に基づいて車両が直線走行状態または準直線走行状態にあることを判別するように最適化されていることが好適である。 From such a viewpoint, the traveling state determination unit (10) determines whether the vehicle is in a straight traveling state or a quasi-straight line based on detection values of the vehicle speed sensor (11) and the steering angle sensor (12) as the specific traveling state of the vehicle. It is preferable to be optimized to determine that the vehicle is in a running state.
本発明に係る運転者状態検知システムは、以上述べたような構成により、運転環境や着用物の影響を受けず、運転者に注意喚起すべき運転状態を高確率で検知できる。 With the configuration described above, the driver state detection system according to the present invention can detect the driving state to alert the driver with high probability without being affected by the driving environment and wearing items.
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図1において、本発明実施形態に係る運転者状態検知システムは、車両の走行状態を判別する走行状態判別部10、ステアリングホイール2に取り付けられた力覚センサ21、ドライバ状態判定部20、通常運転データ記憶装置22、注意喚起手段30などから構成されている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
In FIG. 1, a driver state detection system according to an embodiment of the present invention includes a traveling
走行状態判別部10は、車両走行時の各種検出値およびドライバの操作状況から車両の走行状態を判定する機能を有し、例えば、前記各種検出値をその設定値と比較しその結果に応じた信号をドライバ状態判定部20に出力するように動作可能なCPUとメモリなどで構成される。本実施形態の運転者状態検知システムでは、車速センサ11および操舵角センサ12の検出値を設定値と比較し、車両がウインカースイッチ(ターンシグナルスイッチ)13の操作状態を考慮して、車両が直線走行状態または準直線走行状態にあるか、換言すれば、それらの走行状態でないことを判別するように最適化されている。
The traveling
力覚センサ21は、例えば、立体空間における直交座標の3軸方向の荷重値とそれらの軸回りのトルク値を検出可能な6軸力覚センサを好適に使用可能であり、この6軸力覚センサの直交座標3軸のうちの1軸(図示例ではz軸)がステアリング軸1と同軸配置されるように、ステアリングホイール2のハブ23,24に介設されている。汎用の6軸力覚センサの筐体の強度(6軸力覚センサの許容負荷)が自動車の保安基準に達しない場合には、ハブ23,24間にそれらの各軸方向への最大変位を規制しその範囲内でのセンシングを許容する支持構造を付設してもよい。
As the
ドライバ状態判定部20は、走行状態判別部10によって車両が特定走行状態(直線走行状態または準直線走行状態)にある/ないことと、力覚センサ21に検出される荷重値とその方向とを組合せた条件を、通常運転データ記憶装置22に記憶されている通常運転データと比較し、通常運転データに基づく閾値から逸脱する状態が所定時間以上継続した場合にドライバが危険運転状態にあると判断し、その結果に応じた信号を注意喚起手段30に出力するように動作可能なCPUとメモリなどで構成される。通常運転データ記憶装置22はフラッシュメモリなどの記憶素子で構成される。ドライバ状態判定部20は、走行状態判別部10と共通のシステム上で動作可能なプログラムとして構成されることが好ましい。
The driver
注意喚起手段30は、ドライバに危険運転状態を音声で告知するアラーム、振動で告知するバイブレータ、またはそれらを組合せて利用可能である。さらに、車両が自動操縦システムを備えている場合は、マニュアル運転状態から自動運転に移行させる等の危険回避措置を実行してもよい。その場合にもドライバへの注意喚起や告知を併用することが好ましいことは言うまでもない。
The
次に、上述したような運転者状態検知システムによる危険運転状態の判定プロセスの一例を図3示すフローチャートに基づいて説明する。 Next, an example of the determination process of the dangerous driving state by the driver state detection system as described above will be described based on the flowchart shown in FIG.
運転者状態検知システムが開始されると、先ず、車速センサ11に検出される車速Vが走行状態判別部10で設定速度Vsと比較され、設定速度Vs以下の場合は低速走行状態と判断される。このような低速走行(徐行)状態では大きな事故に繋がる危険運転の可能性は低いので検知対象から除外する。
When the driver state detection system is started, first, the vehicle speed V detected by the
実験では、設定速度Vsを時速30km/hとした場合に、不必要な検知が行われることもなく、良好な検知結果が得られた。この設定速度Vsは、ドライバの運転経験や個人差にもよるので、ユーザープリセットとすることが好適である。その場合、例えば、時速30km/hをデフォルト値(下限値)として40〜50km/hの上限値との間で設定速度Vsを設定可能とする。 In the experiment, when the set speed Vs was set to 30 km / h, unnecessary detection was not performed and a good detection result was obtained. Since this set speed Vs depends on the driving experience of the driver and individual differences, it is preferable to set it as a user preset. In this case, for example, the set speed Vs can be set between an upper limit value of 40 to 50 km / h with a speed of 30 km / h as a default value (lower limit value).
次いで、車速Vが設定速度Vsより大きいと判断された場合には、操舵角センサ12に検出される操舵角θが設定値θsと比較される。操舵角θの絶対値が設定値θs以上の場合すなわち大きい場合は左折または右折中であり、ドライバの意識レベルの低下は起こりにくいので検知対象から除外する。設定値θsは例えば25〜40度の範囲で設定可能であり、実験では40度とした場合に良好な結果が得られた。
Next, when it is determined that the vehicle speed V is greater than the set speed Vs, the steering angle θ detected by the
さらに、車速Vが設定速度Vsより大きくかつ操舵角θの絶対値が設定値θs未満と判断された場合には、ウインカースイッチ13のON/OFFが検知される。ウインカースイッチ13が作動中である場合は、ドライバの意志によりウインカースイッチ13が操作されたことが明らかであるので、検知対象から除外する。 Further, when it is determined that the vehicle speed V is greater than the set speed Vs and the absolute value of the steering angle θ is less than the set value θs, ON / OFF of the winker switch 13 is detected. When the winker switch 13 is in operation, it is clear that the winker switch 13 has been operated according to the driver's will, and is therefore excluded from detection targets.
次いで、上記以外の場合、すなわち、車速Vが設定速度Vsより大きく操舵角θが設定値θsより小さい場合であってウインカースイッチ13が操作されていない場合に、車両が検知対象とすべき特定走行状態(直線走行状態または準直線走行状態)にあるとの判断のもと、ドライバ状態判定部20にて力覚センサ21の検出値が基準値と比較される。
Next, in a case other than the above, that is, when the vehicle speed V is larger than the set speed Vs and the steering angle θ is smaller than the set value θs, and the turn signal switch 13 is not operated, the specific traveling that the vehicle should be the detection target is performed. Based on the determination that the vehicle is in a state (straight running state or quasi-straight running state), the driver
例えば、力覚センサ21の各検出軸方向のうち、ステアリング軸方向(z方向)の荷重Fzが基準値(Ef)と比較され、かつ、前記荷重Fzがゼロ(または極小値以下)かどうか比較される(図4)。また、ステアリング軸方向(z方向)と直交する縦軸方向(x軸方向)回りのトルクすなわち横方向トルクTxが基準値(Et)と比較される(図5)。勿論、これら以外の組合せも可能である。
For example, among the detection axis directions of the
そして、ステアリング軸方向荷重Fzが基準値(Ef)に達しない場合であって無荷重状態でない場合や、横方向トルクTxが基準値(Et)に達しない場合には、通常運転状態にあると判定され、軸方向荷重Fzおよび横方向トルクTxの直前30秒間のデータが通常運転データ(Fz30,Tx30)として保持され、それに基づいて基準値(Ef,Et)が更新され、通常運転データ記憶装置22に記憶される。 When the steering axial load Fz does not reach the reference value (Ef) and is not in a no-load state, or when the lateral torque Tx does not reach the reference value (Et), the normal operation state is assumed. The data for 30 seconds immediately before the axial load Fz and the lateral torque Tx is determined and stored as normal operation data (Fz 30 , Tx 30 ), and the reference values (Ef, Et) are updated based on the normal operation data. It is stored in the storage device 22.
これらの基準値(Ef,Et)は、実験を通じて統計的に求めた設定値に固定することもできるが、本実施形態のシステムでは、その設定値をデフォルト値として出発し、上記のようにドライバ自身の運転データに基づいて逐次更新されるので、より精度の高い判定が可能となる。実施例では標準偏差の3倍までを通常運転の範囲とする一方、軸方向荷重Fzおよび横方向トルクTxの直前2秒間の平均値FzA,TxAが基準値Ef,Etと比較され、何れかの範囲を逸脱した場合に異常運転と判定するようにしている。 These reference values (Ef, Et) can be fixed to set values that are statistically obtained through experiments. However, in the system according to the present embodiment, the set values are started as default values, and the driver is used as described above. Since it is sequentially updated based on its own operation data, more accurate determination is possible. In the embodiment, the normal operation range is up to three times the standard deviation, while the average values Fz A and Tx A of the axial load Fz and the lateral torque Tx for 2 seconds immediately before are compared with the reference values Ef and Et. When it deviates from the range, it is determined that the operation is abnormal.
図4は、ステアリング軸方向(z方向)の荷重Fzを示すグラフであり、荷重Fzは力覚センサ21からドライバに向かう方向を正として表示される。横軸は時間である。図4において、略中央のステアリング軸方向荷重Fzが基準値(Ef)を越えた領域41(ハッチング)は、ステアリング軸方向荷重Fzが過大な状態が2秒以上継続することをもって異常状態(ドライバがステアリングホイールにもたれかかっている状態)と検知される。
FIG. 4 is a graph showing the load Fz in the steering axis direction (z direction), and the load Fz is displayed with the direction from the
また、グラフ右端の領域42は、ステアリング軸方向荷重Fzがほぼゼロになった状態が2秒以上継続することをもって異常状態(ドライバの意識が低下しステアリングホイールに力が入らない状態または手を離した状態)と検知される。この場合、ステアリング軸方向荷重Fzだけでなく、次に述べる横方向トルクTxを併せて検知するようにしても良い。また、上記以外の通常運転状態(符号40で示される範囲)におけるステアリング軸方向荷重Fzはその基準値(Ef)の更新に使用される。
The
図5は、横方向トルクTxを示すグラフであり、横軸は時間である。図5において、横方向トルクTxが基準値(Et)を越えた3箇所の領域51,52,53(ハッチング)は、横方向トルクTxが過大な状態が2秒以上継続することをもって異常状態(片手運転状態)と判定された場合を示している。上記以外の通常運転状態(符号50で示される範囲)における横方向トルクTxはその基準値(Et)の更新に使用される。
FIG. 5 is a graph showing the lateral torque Tx, and the horizontal axis is time. In FIG. 5, three
以上、本発明の実施の形態について述べたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいてさらに各種の変形および変更が可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and changes can be made based on the technical idea of the present invention.
例えば、上記実施形態では、通常運転データとして直前30秒間の軸方向荷重Fzおよび横方向トルクTxを保持するようにしたが、それ以外であってもよい。また、上記実施形態では、軸方向荷重Fzおよび横方向トルクTxが基準値を超過した状態が2秒(所定時間)以上継続した場合に異常運転状態と判定するようにしたが、所定時間はこれに限定されるものではない。その場合、軸方向荷重Fzと横方向トルクTxの所定時間が異なっていても良い。 For example, in the above embodiment, the axial load Fz and the lateral torque Tx for the last 30 seconds are held as the normal operation data, but other data may be used. In the above embodiment, when the state in which the axial load Fz and the lateral torque Tx exceed the reference values continues for 2 seconds (predetermined time) or more, the abnormal operation state is determined. It is not limited to. In that case, the predetermined times of the axial load Fz and the lateral torque Tx may be different.
また、上記実施形態では、軸方向荷重Fzと横方向トルクTxを併用して異常運転状態(危険運転状態)を検知する場合を示したが、軸方向荷重Fzのみを検知して居眠り運転の判別に特化したシステムを構成するなど、目的に応じて荷重方向、トルク方向を選定し組み合わせることもできる。 In the above embodiment, the case where the abnormal operation state (dangerous operation state) is detected by using the axial load Fz and the lateral torque Tx together is shown. It is also possible to select and combine the load direction and the torque direction according to the purpose, such as configuring a system specialized for.
1 ステアリング軸
2 ステアリングホイール
10 走行状態判別部
11 車速センサ
12 操舵角センサ
13 ウインカースイッチ
20 ドライバ状態判定部
21 力覚センサ
22 通常運転データ記憶装置
23,24 ハブ
30 注意喚起手段
Fz 軸方向荷重
Tx 横方向トルク
DESCRIPTION OF
Claims (3)
The traveling state determination unit is optimized to determine whether the vehicle is in a straight traveling state or a quasi-straight traveling state based on detection values of a vehicle speed sensor and a steering angle sensor as the specific traveling state of the vehicle. The vehicle driver state detection system according to claim 2.
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