JP2019012299A - 覚醒支援装置、覚醒支援方法、及び、覚醒支援プログラム - Google Patents

覚醒支援装置、覚醒支援方法、及び、覚醒支援プログラム Download PDF

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Abstract

【課題】運転手に生じる眠気の判定の精度を高めて、運転手の眠気を未然に抑制できる覚醒支援装置、覚醒支援方法、及び、覚醒支援プログラムを提供する。【解決手段】覚醒支援装置は、移動体の運転手の周辺の温度または振動の情報を示す周辺情報を取得する取得部と、前記周辺情報に基づいて前記運転手の眠気誘発レベルを判定する判定部と、前記眠気誘発レベルの判定結果に基づいて前記運転手の眠気誘発の可能性を低くするための覚醒支援を実行する実行部と、を備える。【選択図】図7

Description

本発明は、覚醒支援装置、覚醒支援方法、及び、覚醒支援プログラムに関する。
車両等を運転中の運転手の温度等の生理情報及び操作量等に基づいて、運転手の眠気を判定する技術が知られている。
特開2014−223271号公報 特開2007−233479号公報 特開2005−186657号公報
山口秀明・外3名 「2016年春季大会 学術講演会 講演予稿集」、「振動刺激による運動錯覚を利用した眠気解消方法の検討」、自動車技術会出版、2016年5月、No.67-16S p.1671〜1676
しかしながら、上述の技術は、運転手に生じる眠気の判定ができず、眠気が生じることを未然に抑制することが難しいといった課題がある。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、運転手に生じる眠気の判定の精度を高めて、運転手の眠気を未然に抑制できる覚醒支援装置、覚醒支援方法、及び、覚醒支援プログラムを提供する。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の覚醒支援装置は、移動体の運転手の周辺の温度または振動の情報を示す周辺情報を取得する取得部と、前記周辺情報に基づいて前記運転手の眠気誘発レベルを判定する判定部と、前記眠気誘発レベルの判定結果に基づいて前記運転手の眠気誘発の可能性を低くするための覚醒支援を実行する実行部と、を備える。
このように、覚醒支援装置は、運転手の周辺の温度または振動に基づいて、運転手の眠気誘発レベルを判定するので、運転手に生じる眠気の判定精度を向上させて、眠気が生じること自体を未然に抑制できる。
本発明の覚醒支援装置は、前記取得部は、前記運転手の上部周辺の第1温度及び前記運転手の下部周辺の第2温度を示す前記周辺情報を取得し、前記判定部は、前記第1温度と前記第2温度との差である温度差に基づいて、前記眠気誘発レベルを判定してもよい。
このように、覚醒支援装置は、運転手に生じる眠気との関係が大きい運転手の上部周辺と下部周辺の温度差に基づいて、眠気誘発レベルを判定しているので、眠気の判定精度をより向上させることができる。
本発明の覚醒支援装置は、前記取得部は、前記運転手の肩甲骨及び仙骨の周辺の前記振動を示す前記周辺情報を取得し、前記判定部は、前記振動に基づいて、前記眠気誘発レベルを判定してもよい。
このように、覚醒支援装置は、運転手に作用する振動のうち、眠気発生と関連の強い熱放散活動の亢進が起こる部位である運転手の肩甲骨と仙骨の振動状態を眠気誘発レベルの判定に利用するため、当該振動状態は眠気の発生の可能性の高さを判定するための情報として最適(有効)である。
本発明の覚醒支援装置は、前記取得部は、前記運転手による前記移動体の操作に関する操作情報を取得し、前記判定部は、前記運転手の操作の時間間隔のばらつきから算出した単調化指数に基づいて、前記眠気誘発レベルを判定してもよい。
このように、覚醒支援装置は、眠気を生じさせやすい単調な操作を数値化した単調化指数に基づいて、眠気誘発レベルを判定しているので、眠気の判定精度をより向上させることができる。
本発明の覚醒支援方法は、移動体の運転手の周辺の温度または振動の情報を示す周辺情報を取得し、前記周辺情報に基づいて前記運転手の眠気誘発レベルを判定し、前記眠気誘発レベルの判定結果に基づいて前記運転手の眠気誘発の可能性を低くするための覚醒支援を実行する。
このように、覚醒支援方法では、運転手の周辺の温度または振動に基づいて、運転手の眠気誘発レベルを判定するので、運転手に生じる眠気の判定精度を向上させて、眠気が生じること自体を未然に抑制できる。
本発明の覚醒支援プログラムは、コンピュータを、移動体の運転手の周辺の温度または振動の情報を示す周辺情報を取得する取得部と、前記周辺情報に基づいて前記運転手の眠気誘発レベルを判定する判定部と、前記眠気誘発レベルの判定結果に基づいて前記運転手の眠気誘発の可能性を低くするための覚醒支援を実行する実行部と、して機能させる。
このように、覚醒支援プログラムは、運転手の周辺の温度または振動に基づいて、運転手の眠気誘発レベルを判定するので、運転手に生じる眠気の判定精度を向上させて、眠気が生じること自体を未然に抑制できる。
図1は、実施形態の覚醒支援システムが搭載される車両の内部を示す斜視図である。 図2は、車両に搭載される覚醒支援システムの制御系のハードウェア構成を説明するブロック図である。 図3は、振動検出部及び温度検出部の配置を説明するためのシートの斜視図である。 図4は、振動が検出される運転手の部位を説明するための運転手の背中の斜視図である。 図5は、肩甲骨の下角に振動を付与した場合の熱放散活動変化量の実験結果を示す図である。 図6は、仙骨に振動を付与した場合の熱放散活動変化量の実験結果を示す図である。 図7は、覚醒支援装置の機能を説明する機能ブロック図である。 図8は、運転手の眠気誘発レベルの判定を説明する図である。 図9は、眠気誘発レベルと覚醒支援とを関連付ける覚醒支援テーブルの一例である。 図10は、処理部が実行する第1実施形態の覚醒支援処理のフローチャートである。 図11は、処理部が実行する第2実施形態の覚醒支援処理のフローチャートである。 図12は、処理部が実行する第3実施形態の覚醒支援処理のフローチャートである。 図13は、第3実施形態における判定部の眠気誘発レベルの第1の判定方法を説明する図である。 図14は、第3実施形態における判定部の眠気誘発レベルの第2の判定方法を説明する図である。 図15は、第3実施形態における判定部の眠気誘発レベルの第3の判定方法を説明する図である。
以下の例示的な実施形態等の同様の構成要素には共通の符号を付与して、重複する説明を適宜省略する。
<第1実施形態>
図1は、実施形態の覚醒支援システムが搭載される車両10の内部を示す斜視図である。車両10は、移動体の一例である。車両10は、例えば、エンジン等の内燃機関を駆動源とする自動車であってもよく、モータ等の電動機を駆動源とする自動車であってもよく、それらの双方を駆動源とするハイブリッド自動車であってもよい。また、車両10は、種々の変速装置を搭載することができるし、内燃機関や電動機を駆動するのに必要な種々の装置(システム、部品等)を搭載することができる。また、車両10における車輪13の駆動に関わる装置の方式、個数、及び、レイアウト等は、種々に設定することができる。
図1に示すように、車両10は、車体12と、4個の車輪13と、操舵部14と、加速操作部15と、制動操作部16と、変速操作部18と、モニタ装置20と、空調装置27とを備える。
車体12は、不図示の乗員が乗車する車室12aを構成している。車体12は、操舵部14、加速操作部15、制動操作部16、変速操作部18、モニタ装置20、空調装置27等を車室12a内に収容し保持している。
4個の車輪13は、前側の2個の車輪13と、後側の2個の車輪13とを含む。前側の車輪13は、操舵部14によって転舵される転舵輪として機能する。後側の車輪13は、駆動源によって回転される駆動輪として機能する。
操舵部14は、例えば、ダッシュボードから突出したステアリングホイールまたはハンドルである。操舵部14は、運転手からの左右の進行方向に関する操作を受け付けて、転舵輪(例えば、前側の車輪13)の方向を変化させる。
加速操作部15は、例えば、運転手の足下に位置されたアクセルペダルである。加速操作部15は、運転手からの加速に関する操作を受け付けて、車両10を加速させる。
制動操作部16は、例えば、運転手の足下に位置されたブレーキペダルである。制動操作部16は、運転手からの減速に関する操作を受け付けて、車両10を減速させる。
変速操作部18は、例えば、センターコンソールから突出したシフトレバーである。変速操作部18は、運転手からの前後の進行方向及び変速に関する操作を受け付けて、車両10の前後の進行方向等を切り替える。
モニタ装置20は、例えば、ダッシュボードの車幅方向すなわち左右方向の中央部に設けられている。モニタ装置20は、例えば、ナビゲーションシステムまたはオーディオシステム等の機能を有してもよい。モニタ装置20は、表示装置22、音声出力装置24、及び、操作入力部26を有する。モニタ装置20は、スイッチ、ダイヤル、ジョイスティック、及び、押しボタン等の不図示の操作入力部を有してもよい。
表示装置22は、画像情報に基づいて画像を表示する。表示装置22は、例えば、LCD(Liquid Crystal Display)、または、OELD(Organic Electroluminescent Display)等である。
音声出力装置24は、音声データに基づいて音声を出力する。音声出力装置24は、例えば、スピーカである。音声出力装置24は、モニタ装置20以外の異なる車室12a内の位置に設けられていてもよい。
操作入力部26は、乗員または運転手を含むユーザからの入力を受け付ける。操作入力部26は、表示装置22の表示側の面に設けられている。操作入力部26は、例えば、表示装置22の画像を透過可能なタッチパネルである。操作入力部26は、表示装置22の表示画面に表示される画像に対応した位置をユーザが触れることによって入力した指示を受け付ける。
空調装置27は、例えば、ダッシュボードの中央部及び左右端部等に設けられた排気口を有するエアコンディショナーである。空調装置27は、車室12a内に気流を生じさせるとともに、車室12a内の気温を上昇または下降させる。
図2は、車両10に搭載される覚醒支援システム28の制御系のハードウェア構成を説明するブロック図である。図2に示すように、覚醒支援システム28は、モニタ装置20と、空調装置27と、振動検出部30a、30bと、温度検出部32a、32bと、制動部センサ38と、加速部センサ36と、操舵部センサ34と、変速部センサ40と、覚醒支援装置42と、車内ネットワーク44とを備える。
振動検出部30a、30bは、例えば、圧電素子等を含み振動を検出する加速度センサである。振動検出部30a、30bは、例えば、シート12b等の運転手の周辺であって、運転手が接触する箇所等に設置される。振動検出部30a、30bは、運転手の周辺の振動であって運転手に伝わる振動を検出する。振動検出部30a、30bは、車内ネットワーク44を介して、検出した振動を示す振動情報を周辺情報の一部として覚醒支援装置42へ出力する。振動情報は、振動の強度の情報を含む。振動の強度は、例えば、振動の振幅である。振動検出部30a、30bを区別する必要がない場合、振動検出部30と記載する。
温度検出部32a、32bは、例えば、熱電対及びサーミスタ等によって温度を検出する接触型温度センサ、または、熱放射に基づいて温度を検出する非接触型温度センサ等である。温度検出部32a、32bは、シート12bの内部または近傍であって、運転手の周辺に設置される。温度検出部32a、32bは、運転手の周辺の温度を検出し、車内ネットワーク44を介して、検出した温度を示す温度情報を周辺情報の一部として覚醒支援装置42へ出力する。温度検出部32a、32bを区別する必要がない場合、温度検出部32と記載する。
操舵部センサ34は、例えば、ホール素子等を含む角度センサであって、操舵部14の回転角である操舵角を検出する。操舵部センサ34は、検出した操舵部14の操舵角を、操舵部14の操作情報として、車内ネットワーク44を介して覚醒支援装置42へ出力する。
加速部センサ36は、例えば、位置センサであって、加速操作部15がアクセルペダルの場合、加速操作部15の位置を検出する。加速部センサ36は、検出した加速操作部15の位置を、加速操作部15の操作情報として、車内ネットワーク44を介して覚醒支援装置42へ出力する。
制動部センサ38は、例えば、位置センサであって、制動操作部16がブレーキペダルの場合、制動操作部16の位置を検出する。制動部センサ38は、検出した制動操作部16の位置を、制動操作部16の操作情報として、車内ネットワーク44を介して覚醒支援装置42へ出力する。
変速部センサ40は、例えば、位置センサであって、変速操作部18がシフトレバーの場合、変速操作部18の位置を検出する。変速部センサ40は、検出した変速操作部18の位置を、変速操作部18の操作情報として、車内ネットワーク44を介して覚醒支援装置42へ出力する。
覚醒支援装置42は、例えば、ECU(Electronic Control Unit)等のコンピュータである。覚醒支援装置42は、ハードウェアプロセッサの一例であるCPU(Central Processing Unit)42aと、ROM(Read Only Memory)42bと、RAM(Random Access Memory)42cと、表示制御部42dと、音声制御部42eと、SSD(Solid State Drive)42fとを備える。CPU42a、ROM42b及びRAM42cは、同一パッケージ内に集積されていてもよい。
CPU42aは、ROM42b等の不揮発性の記憶装置に記憶されたプログラムを読み出し、当該プログラムにしたがって各種の演算処理および制御を実行する。ROM42bは、各プログラム及びプログラムの実行に必要なパラメータ等を記憶する。RAM42cは、CPU42aでの演算で用いられる各種のデータを一時的に記憶する。表示制御部42dは、覚醒支援装置42での演算処理のうち、主として、表示装置22に表示させる表示用の画像のデータ変換等を実行する。音声制御部42eは、覚醒支援装置42での演算処理のうち、主として、音声出力装置24に出力させる音声の処理を実行する。SSD42fは、書き換え可能な不揮発性の記憶部であって、覚醒支援装置42の電源がオフにされた場合にあってもデータを維持する。
本実施形態では、覚醒支援装置42は、ハードウェアとソフトウェア(即ち、プログラム)が協働することにより、覚醒支援システム28の制御全般を司る。例えば、覚醒支援装置42は、振動検出部30の振動情報、及び、温度検出部32の温度情報を周辺情報として取得する。覚醒支援装置42は、センサ34、36、38から操作情報を取得する。覚醒支援装置42は、周辺情報及び操作情報に基づいて、未来において運転手に生じる眠気のレベルを示す眠気誘発レベルを判定して、当該判定結果に基づいて、運転手の眠気誘発の可能性を低くするための覚醒支援を実行する。覚醒支援装置42は、例えば、覚醒支援としての画像または音声のデータをモニタ装置20へ送信して、覚醒支援を実行する。覚醒支援装置42は、例えば、空調制御情報を空調装置27へ送信して、覚醒支援を実行する。
車内ネットワーク44は、例えば、CAN(Controller Area Network)またはLIN(Local Interconnect Network)である。車内ネットワーク44は、操作入力部26と、空調装置27と、振動検出部30a、30bと、温度検出部32a、32bと、操舵部センサ34と、加速部センサ36と、制動部センサ38と、変速部センサ40と、覚醒支援装置42とを互いに信号及び情報を送受信可能に電気的に接続する。
図3は、振動検出部30a、30b及び温度検出部32a、32bの配置を説明するためのシート12bの斜視図である。図3に示すように、振動検出部30a、30bは、運転手のシート12bの背凭れに設けられている。
振動検出部30aは、例えば、シート12bの背凭れの上部に設けられている。例えば、振動検出部30aは、運転手の肩甲骨(例えば、肩甲骨の下角)の周辺部が接触する領域または当該領域の周辺部に設けられている。従って、振動検出部30aは、運転手の肩甲骨(例えば、肩甲骨の下角)に伝わる振動を主に検出する。
振動検出部30bは、例えば、シート12bの背凭れの下部に設けられている。例えば、振動検出部30bは、運転手の仙骨が接触する領域または当該領域の周辺部に設けられている。従って、振動検出部30bは、運転手の仙骨に伝わる振動を主に検出する。
温度検出部32aは、例えば、シート12bのヘッドレストに設けられている。温度検出部32aは、運転手の上部周辺(例えば、頭部周辺)の温度を主に検出する。尚、温度検出部32aは、運転手の上部周辺の温度を検出できればよく、設置場所は特に限定されない。例えば、温度検出部32aが、非接触型の温度センサの場合、運転手の頭部の上方であって、車両10の天井に設置されていてもよい。
温度検出部32bは、例えば、シート12bのシートクッション(または、座面)の前端部に設けられている。温度検出部32bは、運転手の下部周辺(例えば、足部周辺)の温度を主に検出する。即ち、温度検出部32bは、温度検出部32aよりも運転手の下方周辺の温度を検出する。尚、温度検出部32bは、運転手の下部周辺の温度を検出できればよく、設置場所は特に限定されない。例えば、温度検出部32bが、非接触型の温度センサの場合、運転手の足部の下方であって、車両10の床面に設置されていてもよい。
図4は、振動が検出される運転手DRの部位を説明するための運転手DRの背中の斜視図である。図4に示すように、振動検出部30aは、肩甲骨(例えば、肩甲骨の下角)の周辺部の領域ARaに伝わる振動を検出する。振動検出部30bは、仙骨の周辺部の領域ARbに伝わる振動を検出する。
次に、運転手DR等の人の体からの熱放散と、振動との関係を示す実験結果について説明する。
図5は、肩甲骨の下角に振動を付与した場合の熱放散活動変化量の実験結果を示す図である。図5の横軸は時刻を示し、縦軸は熱放散活動変化量の大きさを示す。尚、熱放散活動変化量は、増減する人の熱放散の変化量であり、熱放散活動変化量が大きいほど、人の熱放散が亢進される。また、熱放散活動変化量の増加は、眠気を誘発することが知られている。図5の点線の四角は、肩甲骨の下角に振動を付与している時間を示す。本実験では、人の肩甲骨の下角に時刻0から30秒間、50Hzの振動を付与した。50Hzの振動は、通常の車両10の走行中に起こり得る振動である。各時刻の丸は振動を付与された人の熱放散活動変化量を示し、三角は振動を付与されていない人の熱放散活動変化量を示す。図5に示すように、肩甲骨の下角に振動が付与された人の熱放散活動変化量は、肩甲骨の下角に振動が付与されなかった人の熱放散活動変化量に比べて大きいことがわかる。即ち、肩甲骨の下角に振動が付与された人は、熱放散が増え、眠気を誘発する可能性が高い。従って、運転手DRの肩甲骨の下角に付与される振動に基づいて、運転手DRに生じる未来の眠気を判定できることがわかる。
図6は、仙骨に振動を付与した場合の熱放散活動変化量の実験結果を示す図である。図6の横軸は時刻を示し、縦軸は熱放散活動変化量の大きさを示す。図6の点線の四角は、仙骨に振動を付与している時間を示す。各時刻の丸は振動を付与された人の熱放散活動変化量を示し、三角は振動を付与されていない人の熱放散活動変化量を示す。本実験では、人の仙骨に時刻0から30秒間、50Hzの振動を付与した。図6に示すように、仙骨に振動が付与された人の熱放散活動変化量は、仙骨に振動が付与されなかった人の熱放散活動変化量に比べて大きいことがわかる。即ち、仙骨に振動が付与された人は、熱放散が増え、眠気を誘発する可能性が高い。従って、運転手DRの仙骨に付与される振動に基づいて、運転手DRに生じる未来の眠気を判定できることがわかる。
図7は、覚醒支援装置42の機能を説明する機能ブロック図である。図7に示すように、覚醒支援装置42は、処理部50と、記憶部52とを有する。
処理部50は、例えば、CPU42aの機能として実現される。処理部50は、取得部54と、判定部56と、実行部58とを有する。処理部50は、例えば、記憶部52に格納された覚醒支援プログラム60を読み込むことによって、取得部54、判定部56及び実行部58の機能を有してもよい。取得部54、判定部56及び実行部58の一部または全部は、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)を含む回路等のハードウェアによって構成してもよい。
取得部54は、車内ネットワーク44を介して、温度検出部32a、32bから運転手DRの周辺の温度を示す温度情報を含む周辺情報を取得する。具体的には、取得部54は、温度検出部32aから運転手DRの上部周辺の温度(以下、第1温度)を示す温度情報、及び、温度検出部32bから運転手DRの下部周辺の温度(以下、第2温度)を示す温度情報を含む周辺情報を取得する。取得部54は、車内ネットワーク44を介して、振動検出部30a、30bから運転手DRの周辺の振動を示す振動情報を含む周辺情報を取得する。具体的には、取得部54は、振動検出部30aから運転手DRの肩甲骨周辺の振動を示す振動情報、及び、振動検出部30bから運転手DRの仙骨周辺の振動を示す振動情報を含む周辺情報を取得する。振動情報及び温度情報を区別する必要がない場合、振動情報及び温度情報を周辺情報と記載する。取得部54は、車内ネットワーク44を介して、センサ34、36、38のそれぞれから、運転手DRによる車両10の操作に関する情報である操作情報を取得する。取得部54は、取得した振動情報及び温度情報を含む周辺情報と、操作情報とを判定部56へ出力する。
判定部56は、運転手DRの眠気誘発レベルを判定する。判定部56が判定する眠気誘発レベルは、運転手DRに生じる未来の眠気を誘発するレベルを含む。換言すれば、眠気誘発レベルは、眠気が発生しやすい環境下にあるか否か、即ち、眠気が発生する可能性が高いか低いかを推定するレベルである。従って、判定部56は、運転手DRの眠気誘発レベルによって未来の眠気を推定(または予測)する。
判定部56は、例えば、周辺情報に基づいて、運転手DRの眠気誘発レベルを判定してよい。具体的には、判定部56は、周辺情報から算出した熱放散の亢進環境指数HIに基づいて、運転手DRの眠気誘発レベルを判定してよい。熱放散の亢進環境指数HIは、人の熱放散を亢進させる環境を指数化した値であって、人の体温調節反応の特性に着目し、生理的に誘導される眠気を判定するための値である。体温調節反応は、身体内部の体温(例えば、深部体温)の恒常性を維持するための生理的活動である。
ここで、車両特有の温熱環境として、頭部周辺温度が足部周辺温度よりも高い状態が挙げられる。従って、人の熱放散が亢進した状態、即ち、手及び足等の末梢部への血液配分が増加すると、身体外部への熱の放散量が増加して、深部体温が低下する。尚、末梢血流配分の増加及び深部体温の低下が、眠気を誘発することは知られている。ここで、人の頭部(顔面)は、温度刺激に対して敏感な部位であり、深部体温の上昇/低下を抑制するため、フィードフォワード性の体温調節反応として熱放散の亢進/抑制を引き起こす。そのため、頭部周辺温度を基準に快適と感じる温熱環境が調整された場合、末梢部(手、足)への血流配分は増加した状態になりやすい。足部周辺温度は低いため、身体外部への熱放散量が増加しやすく、深部体温の低下につながる。即ち、頭部周辺温度と足部周辺温度の差は、眠気誘発レベルの指標として有効である。
従って、人の熱放散を亢進させて深部体温を低下させて眠気を誘発する要因として、人の上部(例えば、頭部)周辺と下部(例えば、足部)周辺の温度差、及び、上述した人の特定部位(例えば、肩甲骨及び仙骨)への振動を挙げることができる。
従って、本実施形態の判定部56は、取得部54から取得した周辺情報に含まれる運転手DRの上部の温度である第1温度と下部の温度である第2温度との差である温度差に基づいて、眠気誘発レベルを判定する。また、判定部56は、取得部54から取得した周辺情報に含まれる運転手DRの肩甲骨及び仙骨の周辺の振動に基づいて、眠気誘発レベルを判定する。判定部56は、温度差及び周辺の振動を含む次の式(1)に基づいて、熱放散の亢進環境指数HIを算出してよい。尚、熱放散の亢進環境指数HIは、運転手DRの熱放散の程度を、運転手DRの周辺の状況(例えば、温度及び振動)に基づいて数値化したものである。
HI=α1×ΔT+α2×VI1+α3×VI2 ・・・(1)
α1,α2,α3:重み
ΔT:温度差(=Tu−Td)
Tu:第1温度(温度検出部32aが検出した運転手DRの上部(例えば、頭部)周辺の温度)
Td:第2温度(温度検出部32bが検出した運転手DRの下部(例えば、足部)周辺の温度)
VI1:第1振動指数(振動検出部30aが検出した肩甲骨(例えば、肩甲骨の下角)の周辺の振動強度の平均値)
VI2:第2振動指数(振動検出部30bが検出した仙骨の周辺の振動強度の平均値)
尚、α1,α2,α3は、予め適宜設定してよい。
また、判定部56は、周辺情報とともに、取得部54から取得した車両10の操作に関する操作情報に基づいて、運転手DRの眠気誘発レベルを判定してよい。判定部56は、操作情報から操作の頻度を算出し、当該操作の頻度から算出した単調化指数SIに基づいて、運転手DRの眠気誘発レベルを判定してよい。単調化指数SIは、人の操作の時間間隔の単調化を指数化した値であって、運転に求められる操作の時間間隔の変動によって眠気を判定するための値である。本実施形態の単調化指数SIは、運転手DRによる操舵部14、加速操作部15、及び、制動操作部16の操作の単調化を数値化したものである。単調化指数SIは、例えば、高速道路走行時及び渋滞時等のように運転操作が単調化すると大きくなり、眠気誘発レベルを大きくする。判定部56は、例えば、単調化指数SIを次の式(2)に基づいて、算出してよい。
SI=β1×WF+β2×AF+β3×BF ・・・(2)
β1,β2,β3:重み
WF:操舵操作頻度(操舵部14の各操作の時間間隔のばらつきの逆数)
AF:加速操作頻度(加速操作部15の各操作の時間間隔のばらつきの逆数)
BF:制動操作頻度(制動操作部16の各操作の時間間隔のばらつきの逆数)
尚、β1,β2,β3は、予め適宜設定してよい。
次に、判定部56による操舵操作頻度WF、加速操作頻度AF、及び、制動操作頻度BFの算出方法について説明する。
判定部56は、例えば、取得部54から取得した操舵部センサ34が検出した操舵部14の操作情報に基づいて、運転手DRが操舵部14を操作したか否かを判定する。判定部56は、運転手DRが操舵部14を操作したと判定すると、操舵部14が操作された時刻(以下、操舵操作時刻)を記憶部52に格納する。判定部56は、複数の操舵操作時刻を記憶部52に格納すると、各操舵操作時刻の間隔(以下、操舵操作時間間隔)を算出する。判定部56は、操舵操作時間間隔のばらつきを標準偏差等に基づいて統計学的に算出し、当該ばらつきの逆数を操舵操作頻度WFとして算出する。
判定部56は、取得部54から取得した加速部センサ36が検出した加速操作部15の操作情報に基づいて、加速操作部15が操作された時刻(以下、加速操作時刻)を記憶部52に格納する。判定部56は、複数の加速操作時刻のそれぞれの間隔(以下、加速操作時間間隔)を算出する。判定部56は、加速操作時間間隔のばらつきを標準偏差等に基づいて統計学的に算出し、当該ばらつきの逆数を加速操作頻度AFとして算出する。
判定部56は、取得部54から取得した制動部センサ38が検出した制動操作部16の操作情報に基づいて、制動操作部16が操作された時刻(以下、制動操作時刻)を記憶部52に格納する。判定部56は、複数の制動操作時刻のそれぞれの間隔(以下、制動操作時間間隔)を算出する。判定部56は、制動操作時間間隔のばらつきを標準偏差等に基づいて統計学的に算出し、当該ばらつきの逆数を制動操作頻度BFとして算出する。
判定部56は、熱放散の亢進環境指数HI及び単調化指数SIに基づいて、運転手DRの眠気誘発レベルを判定する。判定部56は、判定した運転手DRの眠気誘発レベルを判定結果として実行部58に出力する。
実行部58は、判定部56による眠気誘発レベルの判定結果に基づいて、運転手DRの眠気誘発の可能性を低くするための覚醒支援を実行する。例えば、実行部58は、覚醒支援としての画像を表示装置22に出力させてよい。実行部58は、覚醒支援としての音声を音声出力装置24に出力させてもよい。実行部58は、覚醒支援として空調装置27による車室12a内の温度制御を実行してよい。実行部58は、運転手DRの眠気誘発レベルのそれぞれに対応付けられた覚醒支援を実行してよい。例えば、実行部58は、運転手DRの眠気誘発レベルに関連付けられた覚醒支援を、記憶部52に格納された覚醒支援テーブル62から抽出して実行してよい。
記憶部52は、ROM42b、RAM42c及びSSD42fの少なくともいずれかの機能として実現してよい。記憶部52は、ネットワーク上の記憶装置の機能として実現してもよい。記憶部52は、処理部50が実行するプログラム、プログラムの実行に必要なデータ、及び、プログラムの実行によって生成されたデータ等を格納する。例えば、記憶部52は、処理部50が実行する覚醒支援プログラム60を格納する。記憶部52は、覚醒支援プログラム60の実行に必要な覚醒支援テーブル62を格納する。記憶部52は、覚醒支援プログラム60の実行に必要な判定用の閾値等を含む数値データ64を格納する。記憶部52は、覚醒支援プログラム60の実行によって算出された値を一時的に格納する。
図8は、運転手DRの眠気誘発レベルの判定を説明する図である。図8に示す横軸は熱放散の亢進環境指数HIを示し、縦軸は単調化指数SIを示す。
図8に示すように、判定部56は、周辺用閾値Th1及び操作用閾値Th2に基づいて、運転手DRの眠気誘発レベルを判定する。周辺用閾値Th1及び操作用閾値Th2は、予め設定されて、数値データ64の一部として記憶部52に格納されていてよい。
判定部56は、熱放散の亢進環境指数HIと周辺用閾値Th1とを比較して運転手DRの第1眠気誘発レベルを判定する。例えば、判定部56は、熱放散の亢進環境指数HIが周辺用閾値Th1未満の場合、第1眠気誘発レベルが低レベルであると判定し、熱放散の亢進環境指数HIが周辺用閾値Th1以上の場合、第1眠気誘発レベルが中レベルであると判定してよい。
判定部56は、単調化指数SIと操作用閾値Th2とを比較して運転手DRの第2眠気誘発レベルを判定する。例えば、判定部56は、単調化指数SIが操作用閾値Th2未満の場合、第2眠気誘発レベルが低レベルであると判定し、単調化指数SIが操作用閾値Th2以上の場合、第2眠気誘発レベルが中レベルであると判定してよい。
判定部56は、第1眠気誘発レベル及び第2眠気誘発レベルがともに低レベルであれば、運転手DRの眠気誘発レベルが低レベルであると判定してよい。判定部56は、第1眠気誘発レベルが中レベルであり、かつ、第2眠気誘発レベルが低レベルである場合、運転手DRの眠気誘発レベルが第1中レベルであると判定してよい。判定部56は、第2眠気誘発レベルが中レベルであり、かつ、第1眠気誘発レベルが低レベルである場合、運転手DRの眠気誘発レベルが第2中レベルであると判定してよい。判定部56は、第1眠気誘発レベル及び第2眠気誘発レベルがともに中レベルであれば、運転手DRの眠気誘発レベルが高レベルであると判定してよい。
図9は、眠気誘発レベルと覚醒支援とを関連付ける覚醒支援テーブル62の一例である。図9に示すように、覚醒支援テーブル62は、記憶部52に格納され、判定部56が判定した運転手DRの眠気誘発レベルと、物理的な覚醒刺激及び注意メッセージを含む覚醒支援とを関連付けている。実行部58は、眠気誘発レベルに関連付けられた覚醒刺激または注意メッセージの少なくとも一方を覚醒支援として覚醒支援テーブル62から抽出して実行してよい。
具体的には、実行部58は、眠気誘発レベルが第2中レベルである旨の判定結果を判定部56から取得すると、第2中レベル用の覚醒支援を実行してよい。第2中レベル用の覚醒支援の一例は、音声出力装置24からの走行音、走行振動等を模擬した刺激等を含む単調化用覚醒刺激の付与である。実行部58は、熱放散の亢進環境指数HI及び単調化指数SIの値に応じて、走行音の大きさ及び走行振動の強度を調整してもよい。また、第2中レベル用の覚醒支援の他の例は、“単調な運転操作状況にあります。運転への集中力低下に気を付けて下さい。”等の注意メッセージの画像または音声の出力である。
実行部58は、眠気誘発レベルが第1中レベルである旨の判定結果を判定部56から取得すると、第1中レベル用の覚醒支援を実行してよい。第1中レベル用の覚醒支援の一例は、空調装置27を制御して運転手DRの頭部付近への気流等を含む熱放散用覚醒刺激の付与である。実行部58は、熱放散の亢進環境指数HI及び単調化指数SIの値に応じて、頭部付近への気流の強度を調整してもよい。また、第1中レベル用の覚醒支援の他の例は、“体温が低下しやすい状況にあります。空気の入替えを行いましょう。”等の注意メッセージの画像または音声の出力である。
実行部58は、眠気誘発レベルが高レベルである旨の判定結果を判定部56から取得すると、高レベル用の覚醒支援を実行してよい。高レベル用の覚醒支援の一例は、単調化用覚醒刺激及び熱放散用覚醒刺激の付与とともに、車室12a内の低温化である。また、高レベル用の覚醒支援の他の例は、“眠気が起こりやすい状況にあります。適時、休憩を取りましょう。”等の注意メッセージの画像または音声の出力である。
尚、実行部58は、眠気誘発レベルが低レベルの場合、覚醒支援を実行しなくてよい。
図10は、処理部50が実行する第1実施形態の覚醒支援処理のフローチャートである。処理部50は、覚醒支援プログラム60を読み込むことによって、覚醒支援処理を実行する。覚醒支援処理は、覚醒支援方法の一例である。
図10に示すように、覚醒支援処理では、取得部54は、車両10が走行中か否かを判定する(S102)。取得部54は、車両10が走行中でないと判定すると(S102:No)、覚醒支援処理を終了する。
取得部54は、車両10が走行中であると判定すると(S102:Yes)、周辺情報及び操作情報を取得する(S104)。取得部54は、基準時刻(例えば、最初に走行中と判定した時刻)から規定時間以上、経過したか否かを判定する(S106)。規定時間は、例えば、眠気誘発レベルを判定できる程度の熱放散の亢進環境指数HI及び単調化指数SIを算出するための周辺情報及び操作情報を、十分に取得できる時間である。規定時間は、予め定められて数値データ64に含められていてよい。取得部54は、規定時間が経過するまで(S106:No)、ステップS102以降を繰り返す。
取得部54は、規定時間が経過したと判定すると(S106:Yes)、周辺情報及び操作情報を判定部56へ出力する。
判定部56は、周辺情報及び操作情報を取得すると、式(1)に基づいて熱放散の亢進環境指数HIを算出するとともに(S108)、式(2)に基づいて単調化指数SIを算出する(S110)。判定部56は、算出した熱放散の亢進環境指数HI及び単調化指数SIに基づいて、運転手DRの眠気誘発レベルを判定する(S112)。
判定部56は、眠気誘発レベルが低レベルであると判定すると(S114:Yes)、実行部58に覚醒支援を出力させることなく、ステップS102以降を繰り返す。
判定部56は、眠気誘発レベルが低レベルでなく(S114:No)、第2中レベルであると判定すると(S116:Yes)、第2中レベルである旨の判定結果を実行部58へ出力する。実行部58は、当該判定結果を取得すると、第2中レベル用の覚醒支援を実行する(S118)。
判定部56は、眠気誘発レベルが第2中レベルではなく(S116:No)、第1中レベルであると判定すると(S120:Yes)、第1中レベルである旨の判定結果を実行部58へ出力する。実行部58は、当該判定結果を取得すると、第1中レベル用の覚醒支援を実行する(S122)。
判定部56は、眠気誘発レベルが第1中レベルではないと判定すると(S120:No)、即ち、高レベルであると判定すると、高レベルである旨の判定結果を実行部58へ出力する。実行部58は、当該判定結果を取得すると、高レベル用の覚醒支援を実行する(S124)。
ステップS118、S122、S124の後、処理部50は、走行中の間、ステップS102以降を繰り返す。
上述したように、第1実施形態の覚醒支援装置42では、運転手DRに生じる眠気と関係のある運転手DRの周辺の温度及び振動に基づいて、運転手DRの眠気誘発レベルを判定し、覚醒支援を実行している。これにより、覚醒支援装置42は、運転手DRの眠気を未然に精度よく判定できるとともに、眠気及び脳の覚醒低下が生じて運転手DRの生体反応が衰弱する前に覚醒支援を実行できるので、眠気の発生自体を抑制できる。例えば、覚醒支援装置42は、眠気が生じやすい自動運転中においても、運転手DRに生じる眠気を未然に抑制することができる。
覚醒支援装置42は、運転手DRに生じる眠気との関係が大きい運転手DRの上部(例えば、頭部)と下部(例えば、足部)の温度差ΔTに基づいて、眠気誘発レベルを判定しているので、眠気の発生を未然に精度よく判定できる。
覚醒支援装置42は、運転手DRに作用する振動のうち、眠気発生と関連の強い熱放散活動の亢進が起こる部位である肩甲骨と仙骨の振動状態を利用して眠気誘発レベルを判定するため、当該振動状態は眠気の発生の可能性の高さを判定するための情報として最適(有効)である。
覚醒支援装置42は、運転手DRの操作の時間間隔のばらつき(例えば、標準偏差)から算出した単調化指数SIに基づいて、眠気誘発レベルを判定している。このように、覚醒支援装置42は、眠気を生じさせやすい単調な操作を数値化した単調化指数SIに基づいて、眠気誘発レベルを判定しているので、走路状況及び運転操作の癖等の個人差の影響を抑えて、眠気の判定精度をより向上させることができる。
また、覚醒支援装置42は、運転手DRの周辺の温度及び振動に関する周辺情報から算出した熱放散の亢進環境指数HI、及び、運転手DRの操作情報から算出した単調化指数SIの両面から、運転手DRの眠気誘発レベルを判定している。このように、覚醒支援装置42は、2つの異なる指数で眠気誘発レベルを判定することによって、眠気の発生の判定精度をより向上させることができる。
更に、運転手の体温等の生理情報及び操作量は周囲の天候及び走行速度等の影響を受けるので、生理情報及び操作量は眠気の判定精度を安定化させることが難しかった。しかし、覚醒支援装置42は、運転手DRの眠気の誘発と関連が強い熱放散の亢進環境指数HI及び単調化指数SIによって眠気誘発レベルを判定しているので、眠気の発生の判定精度の安定化を実現することができる。
<第2実施形態>
上述の覚醒支援処理の一部を変更した第2実施形態について説明する。
図11は、処理部50が実行する第2実施形態の覚醒支援処理のフローチャートである。第1実施形態と同様の処理については、同じステップ番号を付与して、説明を簡略化する。
図11に示すように、処理部50は、ステップS102からステップS112まで実行した後、判定部56は、眠気誘発レベルが低レベルであると判定すると(S114:Yes)、運転手DRの現在の眠気を判定する眠気判定を実行する(S202)。同様に、実行部58が、第2中レベル用の覚醒支援を実行(S118)、第1中レベル用の覚醒支援を実行(S122)、または、高レベル用の覚醒支援を実行すると(S124)、判定部56は、眠気判定を実行する(S202)。
判定部56は、例えば、運転手DRを撮影した画像に基づいて、運転手DRの瞼の動きを検出し、まばたきの回数等から運転手DRの現在の眠気を判定してよい。判定部56は、運転手DRに眠気が生じていないと判定すると(S204:No)、ステップS102以降を実行する。判定部56は、運転手DRに眠気が生じていると判定すると(S206)、実行部58は、眠気覚醒支援を実行する(S206)。例えば、実行部58は、高レベル用の覚醒支援を眠気覚醒支援として実行してよい。更に、実行部58は、強度を上げた高レベル用の覚醒支援(例えば、走行音の出力を上げる、または、頭部周辺への気流を強める等)を眠気覚醒支援として実行してよい。この後、処理部50は、ステップS102以降を実行してよい。
上述したように、第2実施形態の覚醒支援装置42は、運転手DRの現在の眠気を判定し、当該判定結果に基づいて覚醒支援を実行している。これにより、第2実施形態の覚醒支援装置42は、運転手DRに眠気が生じた場合でも、運転手DRを覚醒することができる。
<第3実施形態>
上述の実施形態では、判定部56が、熱放散の亢進環境指数HI及び単調化指数SIに基づいて、運転手DRの眠気誘発レベルを判定する例を挙げたが、判定部56は、熱放散の亢進環境指数HIに基づいて、運転手DRの眠気誘発レベルを判定してもよい。
図12は、処理部50が実行する第3実施形態の覚醒支援処理のフローチャートである。第1実施形態と同様の処理については、同じステップ番号を付与して、説明を簡略化する。
図12に示すように、第3実施形態の覚醒支援処理では、取得部54は、車両10が走行中と判定すると(S102:Yes)、検出部30a、30b、32a、32bから周辺情報を取得する(S304)。取得部54は、規定時間が経過したと判定すると(S106:Yes)、取得した周辺情報を判定部56へ出力する。判定部56は、取得した周辺情報に基づいて、熱放散の亢進環境指数HIを算出する(S108)。判定部56は、当該熱放散の亢進環境指数HIに基づいて、眠気誘発レベルを判定する(S312)。
判定部56は、熱放散の亢進環境指数HIに基づいて眠気誘発レベルが低レベルであると判定すると(S314:Yes)、処理部50は、ステップS102以降を繰り返す。
判定部56が、熱放散の亢進環境指数HIに基づいて眠気誘発レベルが第1中レベルであると判定すると(S320:Yes)、実行部58は、第1中レベル用の覚醒支援を実行する。この後、処理部50は、ステップS102以降を繰り返す。
判定部56が、第1中レベルでないと判定すると(S320:No)、実行部58は、高レベル用の覚醒支援を実行する(S324)。この後、処理部50は、ステップS102以降を繰り返す。
次に、第3実施形態における判定部56の眠気誘発レベルの判定方法について説明する。
図13は、第3実施形態における判定部56の眠気誘発レベルの第1の判定方法を説明する図である。図13の横軸は温度差ΔTを示し、縦軸は振動指数を示す。尚、縦軸の振動指数は、第1振動指数VI1、第2振動指数VI2、及び、第1振動指数と第2振動指数の平均値(=(VI1+VI2)/2)のいずれかであってよい。以下の説明において、第1振動指数VI1、第2振動指数VI2、及び、第1振動指数と第2振動指数の平均値を区別する必要がない場合、振動指数VIと記載する。
図13に示すように、温度差ΔTが温度差用閾値Th1a未満、かつ、振動指数VIが振動用閾値Th1b未満である場合、判定部56は、運転手DRの眠気誘発レベルを低レベルと判定する。温度差ΔTが温度差用閾値Th1a以上、または、振動指数VIが振動用閾値Th1b以上である場合、判定部56は、運転手DRの眠気誘発レベルを第1中レベルと判定する。温度差ΔTが温度差用閾値Th1a以上、かつ、振動指数VIが振動用閾値Th1b以上である場合、判定部56は、運転手DRの眠気誘発レベルを高レベルと判定する。
図14は、第3実施形態における判定部56の眠気誘発レベルの第2の判定方法を説明する図である。図14の横軸は、温度差ΔTを示す。図14に示すように、判定部56は、振動指数VIを用いずに、温度差ΔTに基づいて、眠気誘発レベルを判定してもよい。具体的には、温度差ΔTが第1温度差用閾値Th1c未満である場合、判定部56は、運転手DRの眠気誘発レベルを低レベルと判定する。温度差ΔTが第1温度差用閾値Th1c以上、かつ、温度差ΔTが第2温度差用閾値Th1d未満である場合、判定部56は、運転手DRの眠気誘発レベルを第1中レベルと判定する。尚、第2温度差用閾値Th1dは、第1温度差用閾値Th1cよりも大きい。温度差ΔTが第2温度差用閾値Th1d以上である場合、判定部56は、運転手DRの眠気誘発レベルを高レベルと判定する。
図15は、第3実施形態における判定部56の眠気誘発レベルの第3の判定方法を説明する図である。図15の横軸は、振動指数VIを示す。図15に示すように、判定部56は、温度差ΔTを用いずに、振動指数VIに基づいて、眠気誘発レベルを判定してもよい。ここでいう、振動指数VIは、第1振動指数VI1、第2振動指数VI2、及び、第1振動指数と第2振動指数の平均値(=(VI1+VI2)/2)のいずれかであってよい。具体的には、振動指数VIが第1振動用閾値Th1e未満である場合、判定部56は、運転手DRの眠気誘発レベルを低レベルと判定する。振動指数VIが第1振動用閾値Th1e以上、かつ、振動指数VIが第2振動用閾値Th1f未満である場合、判定部56は、運転手DRの眠気誘発レベルを第1中レベルと判定する。第2振動用閾値Th1fは、第1振動用閾値Th1eよりも大きい。振動指数VIが第2振動用閾値Th1f以上である場合、判定部56は、運転手DRの眠気誘発レベルを高レベルと判定する。
上述した各実施形態の構成の機能、接続関係、個数、配置等は、発明の範囲及び発明の範囲と均等の範囲内で適宜変更、削除等してよい。各実施形態を適宜組み合わせてもよい。各実施形態の各ステップの順序を適宜変更してよい。
例えば、上述の実施形態では、移動体が車両10である例を挙げたが、移動体は、内燃機関または電動機等の駆動源を有し、自身で移動可能であればよい。移動体は、例えば、飛行機及び船舶等であってもよい。
上述の実施形態では、操作情報として、操舵部14、加速操作部15及び制動操作部16の操作に関する情報を例に挙げたがこれに限定されない。例えば、操作情報が、変速操作部18の操作に関する情報を含んでもよい。
10…車両、28…覚醒支援システム、30a…振動検出部、30b…振動検出部、32a…温度検出部、32b…温度検出部、34…操舵部センサ、36…加速部センサ、38…制動部センサ、40…変速部センサ、42…覚醒支援装置、54…取得部、56…判定部、58…実行部、60…覚醒支援プログラム、DR…運転手、HI…熱放散の亢進環境指数、SI…単調化指数。

Claims (6)

  1. 移動体の運転手の周辺の温度または振動の情報を示す周辺情報を取得する取得部と、
    前記周辺情報に基づいて前記運転手の眠気誘発レベルを判定する判定部と、
    前記眠気誘発レベルの判定結果に基づいて前記運転手の眠気誘発の可能性を低くするための覚醒支援を実行する実行部と、
    を備える覚醒支援装置。
  2. 前記取得部は、前記運転手の上部周辺の第1温度及び前記運転手の下部周辺の第2温度を示す前記周辺情報を取得し、
    前記判定部は、前記第1温度と前記第2温度との差である温度差に基づいて、前記眠気誘発レベルを判定する、
    請求項1に記載の覚醒支援装置。
  3. 前記取得部は、前記運転手の肩甲骨及び仙骨の周辺の前記振動を示す前記周辺情報を取得し、
    前記判定部は、前記振動に基づいて、前記眠気誘発レベルを判定する、
    請求項1または2に記載の覚醒支援装置。
  4. 前記取得部は、前記運転手による前記移動体の操作に関する操作情報を取得し、
    前記判定部は、前記運転手の操作の時間間隔のばらつきから算出した単調化指数に基づいて、前記眠気誘発レベルを判定する、
    請求項1から3のいずれか1項に記載の覚醒支援装置。
  5. 移動体の運転手の周辺の温度または振動の情報を示す周辺情報を取得し、
    前記周辺情報に基づいて前記運転手の眠気誘発レベルを判定し、
    前記眠気誘発レベルの判定結果に基づいて前記運転手の眠気誘発の可能性を低くするための覚醒支援を実行する、
    覚醒支援方法。
  6. コンピュータを、
    移動体の運転手の周辺の温度または振動の情報を示す周辺情報を取得する取得部と、
    前記周辺情報に基づいて前記運転手の眠気誘発レベルを判定する判定部と、
    前記眠気誘発レベルの判定結果に基づいて前記運転手の眠気誘発の可能性を低くするための覚醒支援を実行する実行部と、
    して機能させる覚醒支援プログラム。
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