JP2019175062A - 車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】運転者の異常状態の程度に応じて、運転支援の緊急度を判断するとともに、運転者の異常状態の程度によっては、早急に危険回避させる。【解決手段】車両の制御装置１０は、運転者１３が異常状態のときに車両の運転を支援する運転支援モードを備え、運転者の運転姿勢を測定する姿勢測定部４３と、該姿勢測定部４３によって測定された運転姿勢に基づいて、該運転姿勢の異常および異常レベルを判定する異常判定部４４および異常レベル判定部４７と、異常判定部４４が異常ありと判定した時から運転支援モードに移行するまでの待機時間ｔにおいて、運転者１３に対して警報を出力する警報発生部３１と、異常レベル判定部４７によって判定された異常レベルが高いほど、待機時間ｔを短くする。【選択図】図７

Description

本発明は、車両を運転する運転者の異常状態を検出したときに運転を支援する車両の制御装置に関し、自動車等の車両の安全技術の分野に属する。

車両の安全技術の一環として、運転者の異常状態を検出した場合に、自動運転制御等を実施する運転を支援する技術が知られている。

このような運転支援装置によれば、運転者が異常状態に陥ったと一旦判定されると、その異常状態に応じた運転支援が継続されるので、仮に、運転者が異常状態から回復した際に運転支援が解除できず、運転者による運転操作が阻害されてしまう可能性があるという問題があった。

これに対して、特許文献１には、運転者が異常状態に陥っていると判定がなされた後においても、その判定を解除してよい状態が検出された場合には、運転者による運転操作を許容することができる車両の制御装置が開示されている。

一方、特許文献２の車両の制御装置では、運転者の異常状態の誤判定を防止するために、運転支援モードを実施する前に、警報音や車内ハザードランプの点灯による警報を実行して、運転者が異常状態であるか否かを再確認している。これにより、運転者が正常状態であるにもかかわらず異常状態であると誤って判定されて自動運転制御が実行されることを防止している。

具体的には、制御装置は、警報実行中に運転者が警報を停止した場合、正常状態であると判定して自動運転制御の実行を禁止している。一方、制御装置は、警報を実行してから所定時間が経過するまで運転者が警報を停止しない場合、異常状態であると判定して車外ハザードランプを点滅させる。

その際、制御装置は、運転者の異常状態として、例えば、瞬きの回数から眠気を感じている程度の状態、あるいは、姿勢の崩れや白目等によって例えば居眠り状態や意識消失状態等の運転不能状態を区別して判定する。

そして、制御装置は、判定に基づいて、車内警報から所定時間後に車外ハザードランプを点滅させてから、所定時間が経過するまで運転者が警報を停止しない場合、自動運転制御を実行する。

このように、異常判定から自動運転制御に至るまでに、確認時間を設けることで、異常判定の誤判定が防止されるとともに、異常の程度の高い運転不能状態と判定された場合は、車外ハザードランプ点滅から自動運転に移行する時間を長くすることができる。

その結果、当該車両の運転者の異常状態を車外への警告を早期から自動運転に移行する直前までの長い時間確保できるので、当該車両の異常を効果的に周辺の他車両等に知らせることができる。

特開２０１７−１４４８０８号公報 特開２０１６−８５５６３号公報

ところで、運転者の異常状態の程度によっては、例えば、意識消失状態に突然陥ってしまった場合等、車外への警告よりも自車両の挙動の安全を確保する必要がある場合がある。この場合、自車両の挙動の安全確保ために、早急に自動運転制御等の運転支援を実行して安全確保するべき場合もある。

そこで、本発明は、運転者の異常状態の程度に応じて、運転支援の緊急度を判断するとともに、運転者の異常状態の程度によっては、早急に危険回避させることを課題とする。

ところで、本願発明者は、運転者の姿勢と異常状態の程度との関係について検討を重ねた結果、運転者の姿勢の変化速度、および、運転者の姿勢の変化量が、運転者の運転不能状態の異常の程度によって変化するという新たな知見を見出した。

前記課題を解決するため、前述の知見に基づき、本発明に係る車両の制御装置は、次のように構成したことを特徴とする。

まず、請求項１に記載の発明は、
運転者が異常状態のときに車両の運転を支援する運転支援モードを備えた車両の制御装置であって、
運転者の運転姿勢を測定する姿勢測定部と、
該姿勢測定部よって測定された運転姿勢に基づいて、該運転姿勢の異常および異常レベルを判定する異常判定部および異常レベル判定部と、
前記異常判定部が異常と判定した時から前記運転支援モードに移行するまでの待機時間において、前記運転者に対して警報を出力する警報発生部とを備え、
前記待機時間は、前記異常レベル判定部によって判定された異常レベルが高い場合、そうでない場合に比べて短く設定されることを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、
前記異常レベル判定部は、前記運転姿勢の変化速度に基づいて、前記異常レベルを判定することを特徴とする。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、
前記異常レベル判定部は、前記運転姿勢の変化量に基づいて、前記異常レベルを判定することを特徴とする。

また、請求項４に記載の発明は、前記請求項３に記載の発明において、
前記姿勢測定部は、前記運転姿勢として、トルソー角の初期姿勢からの変化角であるトルソー変化角、および、頭部ピッチ角の初期姿勢からの変化角である頭部ピッチ変化角を測定し、
前記異常レベル判定部は、前記トルソー変化角によってのみ異常と判定された場合、前記トルソー変化角に加えて前記頭部ピッチ変化角が異常と判定された場合よりも異常レベルが低いと判定することを特徴とする。

ここで、請求項４におけるトルソー角は、腰部と首の付け根とを結ぶ直線の鉛直方向からの傾斜角であり、頭部ピッチ角は、首の付け根と頭頂部とを結ぶ直線の鉛直方向からの傾斜角である。

まず、請求項１に記載の発明によれば、車両の制御装置は、運転者の異常状態および異常レベルを運転姿勢検出手段によって検出された運転姿勢に基づいて判定するとともに、前記異常判定時から前記運転支援モードに移行するまでに運転者に対して警報を出力する待機時間を異常レベルが高い場合、そうでない場合に比べて短くする。

これにより、運転者の異常レベルが高い場合は、異常があると判定された時から運転支援モードに移行するまでの警報を出力する待機時間を短くすることができるので、例えば、運転者が急な意識消失状態に陥った場合等に、所定時間警報を出力する場合に比して、早急に運転支援モードに移行することができる。

そして、請求項２に記載の発明によれば、前述のように、運転者の異常レベルを運転姿勢の変化速度によって判定することで、確実に運転者の異常状態を判定できるとともに、異常レベルに応じて運転支援モードへの移行を適切なタイミングで行うことができる。

例えば、異常レベル判定部は、運転者の意識消失前後における首の付け根と頭頂部とを結ぶ直線の鉛直方向に対する傾斜角である頭部ピッチ角の変化速度と、運転者の意識消失前後における腰部と首の付け根とを結ぶ直線の鉛直方向に対する傾斜角であるトルソー角の変化速度とのうちの少なくとも一方の変化速度が速いときは該変化速度が遅いときよりも異常レベルが高いと判定する。

そして、請求項３に記載の発明によれば、前述のように、運転者の異常レベルを運転姿勢の変化量によって判定することで、確実に運転者の異常状態を判定できるとともに、異常レベルに応じて運転支援モードへの移行を適切なタイミングで行うことができる。

例えば、異常レベル判定部は、運転者の意識消失前後における首の付け根と頭頂部とを結ぶ線分の鉛直方向に対する傾斜角である頭部ピッチ変化角と、運転者の意識消失前後における腰部と首の付け根とを結ぶ線分の鉛直方向に対する傾斜角であるトルソー角の変化量とのうちの少なくとも一方の変化量が大きいときは、該変化量が小さいときよりも異常レベルが高いと判定する。

また、請求項４に記載の発明によれば、姿勢測定部は、運転姿勢として、トルソー角の初期姿勢からの変化角であるトルソー変化角、および、頭部ピッチ角の初期姿勢からの変化角である頭部ピッチ変化角を測定し、異常レベル判定部は、トルソー変化角によってのみ異常と判定された場合、トルソー変化角に加えて頭部ピッチ変化角が異常と判定された場合よりも異常レベルが低いと判定する。

例えば、運転姿勢の変化のうち、トルソー変化角が所定値以上となるシーンは、安全確認による前傾姿勢等の異常レベルの低いものが考えられる。一方、トルソー変化角および頭部ピッチ変化角の両方がそれぞれの所定値以上となるシーンは、運転者が意識消失状態に陥っている等の異常レベルの高いものが考えられる。

したがって、トルソー変化角のみによって異常状態と判定された場合は、トルソー変化角および頭部ピッチ変化角の両方が異常状態と判定された場合よりも異常レベルを低いと判定することで、例えば、運転支援モードへの移行を適切なタイミングで実施することができる。

本発明の実施形態に係る車両の制御装置の制御システム図である。 トルソー角を説明する図である。 ピッチ角を説明する図である。 運転者の初期トルソー角に対する意識消失後のトルソー変化角および頭部ピッチ変化角を示すグラフである。 運転者の初期トルソー角が所定分岐角度未満の場合における（ａ）意識消失前（ｂ）意識消失後の運転姿勢、および、運転者の初期トルソー角が所定分岐角度以上の場合における（ｃ）意識消失前（ｄ）意識消失後の運転姿勢を示す図である。 （ａ）前後加速度に対するトルソー変化角および（ｂ）前後加速度に対する頭部ピッチ変化角を示したグラフである。 第１実施形態における運転者の異常レベル判定動作を示すフローチャートである。 時間に対するトルソー角を示すグラフである。 異常レベルに対する運転姿勢の変化時間および運転支援モード移行までの待機時間を示す表である。 運転姿勢の変化量に対する異常レベルを示すマップである。 第２実施形態における運転者の異常レベル判定動作を示すフローチャートである。

以下、本発明の車両の制御装置の実施形態について説明する。

まず、図１は、本実施形態に係る車両の制御装置１０が搭載された車両１の構成を概略的に示す制御システム図である。車両１は、車内カメラ２１、加速度センサ２２、操作スイッチ２３、アクセルペダル２４、ブレーキペダル２５、ステアリングセンサ２６、警報音発生器３１、ハザードフラッシャー３２、運転支援装置３３、コントロールユニット４０を備える。

撮像部および後傾角検出部としての車内カメラ２１は、車両１の車室内の例えば助手席側のフロントピラーに、車内カメラ２１の光軸が車両１の運転者用シートを向くように取り付けられる。車内カメラ２１は、車両１の運転者を側方から撮像する。車内カメラ２１は、撮像した画像データをコントロールユニット４０に出力する。

なお、車内カメラ２１は、車両１の車室内の運転者用シートの側方の天井に、車内カメラ２１の光軸が車両１の運転者用シートを向くように取り付けられてもよい。また、複数のカメラが助手席側のフロントピラー、車両１の室内の天井等に、各々の光軸が車両１の運転者用シートを向くように取り付けられてもよい。

加速度センサ２２は、車両の加速度を検出する。加速度センサ２２は、検出した車両の加速度をコントロールユニット４０に出力する。操作スイッチ２３は、作動している警報音発生器３１を停止させるためのもので、運転者により操作される。アクセルペダル２４は、アクセル開度を調整するもので、運転者の足により操作される。ブレーキペダル２５は、ブレーキを作動させるためのもので、運転者の足により操作される。ステアリングセンサ２６は、ステアリングホイールに配置され、運転者によりステアリングホイールに加えられるトルクを検出する。

車外カメラ２７は、例えば、車両１のウィンドシールドに取り付けられ、自車両の走行路における白線、先行車両、および、障害物等を撮像する。車外カメラ２７は、撮像した画像データをコントロールユニット４０に出力する。

警報音発生器３１は、例えばブザーやベルを含み、運転者に対する警報音を発生する。ハザードフラッシャー３２は、橙色の全ての方向指示灯を一斉に点滅させる。運転支援装置３３は、運転者による車両の運転を支援する。運転支援装置３３は、自動的にブレーキを作動させて車両１を減速または停止させる機能を有してもよい。運転支援装置３３は、ステアリングホイールを制御することにより車両に車線を維持させる機能を有してもよい。

コントロールユニット４０は、車両の全体の動作を制御する。コントロールユニット４０は、ＣＰＵ４１、記憶部４２その他の周辺回路を含む。記憶部４２は、例えばフラッシュメモリなどの半導体メモリ、ハードディスク、または他の記憶素子で構成される。記憶部４２は、プログラムを保持するメモリデータを一時的に保存するメモリ等を含む。なお、記憶部４２は、プログラムを保存する領域、データを一時的に保存する領域を備えた単一のメモリで構成されていてもよい。

また、記憶部４２は、後述する所定分岐角度θ０、第２の所定頭部ピッチ変化角θ１、所定後傾変化角としての所定トルソー変化角θ２、および、所定頭部ピッチ変化角θ３をプログラムの一部として保存している。

所定分岐角度θ０は、意識消失後に前傾あるいは後傾となる境である初期トルソー角θｔの分岐角となる角度である。

第２の所定頭部ピッチ変化角θ１は、初期トルソー角が所定分岐角度θ０未満の場合（意識消失後に前傾となる場合）における、意識消失前後の運転者の運転姿勢の変化量の異常状態を判定するための閾値となる角度である。

所定トルソー変化角θ２は、初期トルソー角が所定分岐角度θ０未満の場合（意識消失後に前傾となる場合）における、意識消失前後の運転者の運転姿勢の変化量の異常状態を判定するための閾値となる角度である。

所定頭部ピッチ変化角θ３は、初期トルソー角が所定分岐角度θ０以上の場合（意識消失後に後傾となる場合）における、意識消失前後の運転者の運転姿勢の変化量の異常状態を判定するための閾値となる角度である。

なお、本実施形態において、所定分岐角度θ０、第２の所定頭部ピッチ変化角θ１、所定トルソー変化角θ２、および、所定頭部ピッチ変化角θ３は、後述するシミュレーションによって算出した。

ＣＰＵ４１は、記憶部４２に保存されているプログラムにしたがって動作することにより、姿勢測定部４３、異常判定部４４、計時部４５、車両挙動判定部４６、異常レベル判定部４７、運転制御部４８として機能する。

姿勢測定部４３は、車内カメラ２１によって撮像された画像データから、運転者の初期トルソー角θｔと、初期姿勢からのトルソー角の変化量であるトルソー変化角Δθｔ、および、初期姿勢からの頭部ピッチ角の変化量である頭部ピッチ変化角Δθｐを計測する。

ここで、トルソー角θｔおよび頭部ピッチ角θｐについて図２、図３を用いて説明する。図２、図３では、運転者用シート１１に着座し、ステアリングホイール１２を握って車両を運転している運転者１３を側方から見た状態が示されている。

図２に示すように、トルソー角θｔは、胴体の鉛直方向に対する傾斜角である。具体的には、トルソー角θｔは、腰の下端１４と首の付け根１５とを結んだ直線１６の鉛直線１７に対する傾斜角である。

図３に示すように、ピッチ角θｐは、首の付け根１５と頭頂部１８とを結んだ直線１９の鉛直線２０に対する傾斜角である。

姿勢測定部４３は、テンプレートマッチング等によって抽出した運転者の腰の下端１４と、首の付け根１５とを検出して、トルソー角θｔおよびピッチ角θｐを測定する。

本実施形態では、図２に示されるように腰の下端１４に対して首の付け根１５が前方に水平な場合に（−９０度）とし、腰の下端１４に対して首の付け根１５が後方に水平な場合に（＋９０度）としている。すなわち、本実施形態では、運転者が前傾姿勢の場合にトルソー角θｔを負の値に設定し、後傾姿勢の場合に正の値に設定している。運転者が正常に運転しているときは、通常、図２に示されるように、トルソー角θｔは正の値になっている。

また、図３に示されるように首の付け根１５に対して頭頂部１８が前方に水平な場合に（−９０度）とし、首の付け根１５に対して頭頂部１８が後方に水平な場合に（＋９０度）としている。すなわち、本実施形態では、頭頂部１８が首の付け根１５に対して前倒れの場合に頭部ピッチ角θｐを負の値に設定し、後倒れの場合に正の値に設定している。運転者が正常に運転しているときは、通常、図３に示されるように、頭部ピッチ角θｐは負の値になっている。

図１にもどって、異常判定部４４は、姿勢測定部４３により測定された運転者の初期トルソー角θｔと、記憶部４２に保存されている所定分岐角度θ０を用いて、運転者が意識消失後に前方側に倒れるのか、後方側に倒れるのかを判定する。

異常判定部４４は、初期トルソー角θｔが、所定分岐角度θ０未満であれば、頭部ピッチ変化角Δθｐが第２の所定頭部ピッチ変化角θ１（例えば、５５ｄｅｇ）以上か否かを判定する。異常判定部４４は、頭部ピッチ変化角Δθｐが第２の所定頭部ピッチ変化角θ１以上であれば、トルソー変化角Δθｔが所定トルソー変化角θ２（例えば、１５ｄｅｇ）以上かを判定する。トルソー変化角Δθｔが所定トルソー変化角θ２以上の状態が所定時間Ｔ（本実施形態では、例えばＴ＝１秒）以上継続すると、異常判定部４４は、運転者が異常状態になっていると確定する。なお、計時部４５は、ピッチ変化角Δθｐが第２の所定頭部ピッチ変化角θ１以上、かつ、トルソー変化角Δθｔが所定トルソー変化角θ２以上と判定された時点から継続時間をカウントする。

異常判定部４４は、計時部４５によって所定時間が経過するまでに、運転者の反応がない場合は、異常レベル判定部４７によって運転者の異常レベルを判定する。運転制御部４８は、異常レベル判定部４７によって判定された異常レベルに応じて、運転支援モードに移行するまでの待機時間ｔを設定するとともに、該待機時間ｔが経過するまでに、運転者の反応がない場合は、運転支援モードに移行する。

一方、異常判定部４４は、初期トルソー角θｔが所定分岐角度θ０未満かつ、頭部ピッチ変化角Δθｐが第２の所定頭部ピッチ変化角θ１以上で、トルソー変化角Δθｔが所定トルソー変化角θ２未満であれば、車両挙動判定部４６によって車両挙動に異常がないかを判定する。

なお、車両挙動の異常状態を判定するパラメータとして、例えば、急加減速度、車線逸脱度、衝突余裕時間を用いる。ここで、車両の異常判定方法について簡単に説明する。

急加減速をパラメータとした場合において、車両挙動判定部４６は、加速度センサにより、自車両の加速度を取得し、急加速や急減速等が発生していないかを判定する。あるいは、予め記憶部４２に記憶されたペダル操作モデルから、アクセルペダルおよびブレーキペダル操作が逸脱していないかを判定する。

車線逸脱度をパラメータとした場合、車両挙動判定部４６は、車線逸脱判定において、車外カメラ２７等によって撮像される車線から、自車両が車線を逸脱していないかを判定する。例えば、車両の車外カメラ２７の画像に基づいて、自車両の中心から車線までの距離と、自車両の中心から車体側部までの距離との差が、０ｍ以下かどうかを判定する。また、自車両の走行路が曲線である場合においては、車外カメラ２７等によって撮像される車線の曲率と、自車両のステアリングの操舵角および車速から算出される自車両の将来走行軌跡とに基づいて、自車両が車線を逸脱しないかを判定する。

衝突余裕時間をパラメータとした場合、車両挙動判定部４６は、車外カメラ２７等によって撮像される自車両周辺の環境の画像から、自車両と自車両周辺の先行車両や障害物とが急接近していないかを判定する。例えば、車外カメラ２７の画像に基づいて、自車両から先行車両までの距離を先行車両に対する自車両の相対速度によって除算した時間である衝突余裕時間が、所定の閾値（例えば２．０秒）以下となるタイミングかどうかを判定する。この所定の閾値には、自車両が先行車両に衝突する可能性があるような衝突余裕時間が適用される。なお、本実施形態においては、自車両と先行車量との距離および相対速度を車外カメラ２７の画像に基づいて判定しているが、車外カメラ２７に代えてミリ波レーダ等を用いてもよい。

そして、上述の車両挙動判定部４６によって判定される車両挙動の異常のうち、少なくとも１つに該当する場合、車両挙動が異常と判定され、その旨を運転者に車両挙動の異常を警報等で注意喚起する。

そして、頭部ピッチ変化角Δθｐが第２の所定頭部ピッチ変化角θ１以上、かつ、車両挙動の異常状態が所定時間Ｔ（本実施形態では、例えばＴ＝１秒）以上継続すると、異常判定部４４は、運転者が異常状態になっていると確定する。なお、計時部４５は、ピッチ変化角Δθｐが前第２の所定頭部ピッチ変化角θ１以上、かつ、車両挙動が異常状態と判定された時点から継続時間をカウントする。

異常判定部４４は、計時部４５によって所定時間が経過するまでに、運転者の反応がない場合は、異常レベル判定部４７によって運転者の異常レベルを判定する。運転制御部４８は、異常レベル判定部４７によって判定された異常レベルに応じて、運転支援モードに移行するまでの待機時間ｔを設定するとともに、該待機時間ｔが経過するまでに、運転者の反応がない場合は、運転支援モードに移行する。

一方、異常判定部４４は、初期トルソー角θｔが、所定分岐角度θ０以上であれば、頭部ピッチ変化角Δθｐが所定頭部ピッチ変化角θ３（例えば、４５ｄｅｇ）以上か否かを判定する。異常判定部４４は、頭部ピッチ変化角Δθｐが所定頭部ピッチ変化角θ３未満であれば、異常ではないと判定する。

また、頭部ピッチ変化角Δθｐが所定頭部ピッチ変化角θ３以上であれば、異常判定部４４は、頭部ピッチ角Δθｐが所定頭部ピッチ変化角θ３以上の状態が所定時間Ｔ（本実施形態では、例えばＴ＝１秒）以上継続すると、運転者が異常状態と確定する。なお、計時部４５は、頭部ピッチ変化角Δθｐが所定頭部ピッチ変化角θ３以上と判定された時点から継続時間をカウントする。

異常判定部４４は、計時部４５によって所定時間が経過するまでに、運転者の反応がない場合は、異常レベル判定部４７によって運転者の異常レベルを判定する。運転制御部４８は、異常レベル判定部４７によって判定された異常レベルに応じて、運転支援モードに移行するまでの待機時間ｔを設定するとともに、該待機時間ｔが経過するまでに、運転者の反応がない場合は、運転支援モードに移行する。

ここで、前述の所定分岐角θ０、第２の所定頭部ピッチ変化角θ１、所定トルソー変化角θ２、および、所定頭部ピッチ変化角θ３のシミュレーションによる算出方法を説明する。

まず、本件出願人は、運転者の運転姿勢は、意識消失状態において、前方側に倒れ込む場合と、後方側に倒れ込む場合があることに着目し、シミュレーションを行った。

まず、図４を参照しながら、所定分岐角度θ０について説明する。図４には、初期トルソー角θｔに対する、意識消失直後のトルソー角および頭部ピッチ角の初期姿勢からの変化角であるトルソー変化角Δθｔおよび頭部ピッチ変化角Δθｐが示されている。なお、シミュレーションでは、各変化角Δθｔ、Δθｐとして、初期姿勢から姿勢変化が始まって５００ｍｓ後の変化角度を用いた。

シミュレーション結果によれば、初期トルソー角θｔが後傾側になるにつれて、トルソー変化角Δθｔが小さくなる傾向にあることがわかる。特に、初期トルソー角θｔが２５ｄｅｇと４０ｄｅｇとの間では、トルソー変化角Δθｔが２０ｄｅｇから５ｄｅｇへと大きく変化している。

上述のシミュレーション結果より、運転者が前方側に倒れ込むか、後方側に倒れ込むかの倒れ込み方向の分岐角となる初期トルソー角（初期後傾角）が、所定分岐角度θ０（例えば、３５ｄｅｇ〜４０ｄｅｇの間の所定角）であること算出した。

さらに、本願出願人は、上述の算出された所定分岐角度θ０を境に、前方側に倒れ込む場合と、後方側に倒れ込む場合とにおいて、意識消失後の運転者の姿勢における特徴が異なるものであるのではないかと考え、仮説の下、シミュレーションを行った。

図５は、そのシミュレーション結果を示すもので、（a）（ｂ）初期トルソー角θｔが所定分岐角度θ０未満と、（ｃ）（ｄ）初期トルソー角θｔが所定分岐角度θ０以上の場合とにおける、運転者の正常時と意識消失後の状態の運転姿勢を比較したものである。

これによると、意識消失後の状態において前方側に倒れ込む場合（初期トルソー角θｔが所定分岐角度θ０未満の場合）、トルソー角および頭部ピッチ角は、共に初期姿勢から大きく前傾し、トルソー変化角Δθｔ１および頭部ピッチ変化角Δθｐ１がそれぞれ所定角以上であった。

一方、意識消失後の状態において後方側に倒れ込む場合（初期トルソー角θｔが所定分岐角度θ０以上の場合）、トルソー変化角Δθｔ２が明確に取れなくなること、および、頭部ピッチ変化角Δθｐが、初期トルソー角θｔが所定分岐角θ０未満の場合に比して前傾度合いが小さくなるという第２の知見を得た。

具体的には、初期トルソー角θｔが所定分岐角度θ０未満の場合、図５（ａ）および（ｂ）に示すように、意識消失前（ａ）のトルソー角θｔ１１は、鉛直方向から後傾側となるのに対し、意識消失後（ｂ）のトルソー角θｔ１２は、鉛直方向から前方側に変化する。トルソー変化角Δθｔ１＝θｔ１１＋θｔ１２で変化している。

また、意識消失前（ａ）の頭部ピッチ角θｐ１１は、鉛直方向から前傾側になり、意識消失後（ｂ）の頭部ピッチ角θｐ１２は、意識消失前の頭部ピッチ角θｐ１１よりもさらに前傾側に変化する。頭部ピッチ変化角Δθｐ１＝θＰ１２−θｐ１１で変化している。

一方、初期トルソー角θｔが所定分岐角度θ０以上の場合、図５（ｃ）および（ｄ）に示すように、意識消失前（ａ）のトルソー角θｔ２１は、鉛直方向から後傾側であり、意識消失後（ｂ）のトルソー角θｔ２２も、鉛直方向から後傾側に変化する。その結果、トルソー変化角Δθｔ２＝θｔ２２−θｔ２１で変化するため、図５（ｄ）のΔθｔ２に示すように、トルソー変化角Δθｔ２が明確に取れていない。

また、意識消失前（ａ）の頭部ピッチ角θｐ２１は、鉛直方向から前傾側になり、意識消失後（ｂ）の頭部ピッチ角θｐ２２は、意識消失前の頭部ピッチ角θｐ２１よりもさらに前傾側に変化する。したがって、頭部ピッチ変化角Δθｐ２＝θＰ２２−θｐ２１で変化するが、トルソー変化角Δθｔ２が小さいことに伴って、初期トルソー角θｔが所定分岐角度θ０未満の場合に比して、頭部ピッチ変化角Δθｐが小さくなっている。

なお、上述の知見は、トルソー角を用いたが、シートバック等の運転者のトルソー角に反映される運転者の胴体の後傾角を用いても、同様な傾向が得られる。

次に、図６を参照しながら、第２の所定頭部ピッチ変化角θ１、所定トルソー変化角θ２、および、所定頭部ピッチ変化角θ３の設定方法について説明する。

本願出願人は、周知の通り、前方側の加速度が発生する場合、運転者は後方側（シートバック側）に押し付けられるため、意識消失前後の姿勢変化においても前傾側の変化が抑制されると考え、前述の所定変化角θ１、θ２、θ３に前後加速度の影響を加味した閾値とすることとした。そのため、前後加速度を与えた場合の意識消失前後における運転者の姿勢変化をシミュレーションによって算出したので説明する。なお、本実施形態では、以下のシミュレーション結果で得られた値を記憶部４２に予め記憶される所定の変化角θ１、θ２、θ３として用いている。

シミュレーションのモデルとして、運転者を標準トルソー角（例えば、２５ｄｅｇ）で座らせ、前後加速度を与えた場合における、運転者の意識消失前後の姿勢変化のパラメータとしてトルソー変化角および頭部ピッチ変化角を算出した。

このシミュレーションによると、図６（ａ）に示すように、前後加速度０Ｇにおけるトルソー変化角Δθｔは、２５ｄｅｇであるのに対し、前後加速度＋０．１Ｇにおけるトルソー変化角Δθｔは、２０ｄｅｇを下回り、図６（ｂ）に示すように、前後加速度０Ｇにおける頭部ピッチ変化角Δθｐは、７５ｄｅｇであるのに対し、前後加速度＋０．１Ｇにおける頭部ピッチ変化角Δθｐは、６０ｄｅｇであることを確認した。

以上の結果から、異常状態を判定するための閾値としての所定変化角θ１、θ２に、前後加速度０Ｇのトルソー変化角（２５ｄｅｇ）および頭部ピッチ変化角（７５ｄｅｇ）を用いた場合、前後加速度＋０．１Ｇにおける異常状態を正常であると誤判定する可能性があることがわかる。

したがって、本実施形態では、前後加速度０．０Ｇの場合の閾値よりも小さい値となる、前後加速度０．１Ｇにおける異常状態のトルソー変化角および頭部ピッチ変化角を加味するために、第２の所定頭部ピッチ変化角θ１を５５ｄｅｇとし、所定トルソー変化角θ２を１５ｄｅｇに設定することとした。

また、前述のように、初期トルソー角θｔが所定分岐角度θ０以上の場合（意識消失後に後方側に倒れ込む場合）においては、意識消失前後のトルソー角の変化が見られず、これに伴いピッチ角の変化も小さくなる。したがって、所定頭部ピッチ変化角θ３は、前述の第２の所定頭部ピッチ変化角θ１（５５ｄｅｇ）よりも小さい所定角度（例えば４５ｄｅｇ）とした。

次に、コントロールユニット４０による運転者の異常レベル判定動作を図７のフローチャートを用いて説明する。

まず、図７のフローチャートのステップＳ１０１で、車内カメラ２１からの運転者の画像から運転者のトルソー角θｔを検出し、トルソー角θｔを判定する。

ステップＳ１０２において、姿勢測定部４３は、初期トルソー角θｔが所定分岐角度θ０（例えば、３５ｄｅｇ〜４０ｄｅｇの間の所定角度）以上か否かを判定する。

異常判定部４４は、初期トルソー角θｔが所定分岐角度θ０未満であれば、処理をステップＳ１０３に進める。一方、初期トルソー角θｔが所定分岐角度θ０以上であれば、処理をステップＳ１０４に進める。

ステップＳ１０３において、頭部ピッチ変化角Δθｐが第２の所定頭部ピッチ変化角θ１（例えば５５ｄｅｇ）以上かどうかを判定する。頭部ピッチ変化角Δθｐが第２の所定頭部ピッチ変化角θ１未満の場合は、異常判定部４４は、運転者が異常状態ではないと判定し、処理を終了する。

一方、頭部ピッチ変化角Δθｐが第２の所定頭部ピッチ変化角θ１以上の場合は、ステップＳ１０５に進み、トルソー変化角Δθｔが所定トルソー変化角θ２以上かどうかを判定する。トルソー変化角Δθｔが所定トルソー変化角θ２未満の場合は、ステップＳＳ１０６に進める。

ステップＳ１０６では、車両挙動判定部４６によって、上述した車両挙動判定方法（急加減速度、車線逸脱度、衝突余裕時間）に基づいて運転者の車両挙動が異常かどうかを判定する。車両挙動が異常状態でない場合は、異常判定部４４は、運転者が異常状態ではないと判定し、処理を終了する。一方、車両挙動が異常状態である場合は、異常判定部４４は、運転者が異常状態であると判定し、ステップＳ１０７に進める。

また、ステップＳ１０５で、トルソー変化角Δθｔが所定トルソー変化角θ２以上の場合は、異常判定部４４は、運転者が異常状態であると判定し、ステップＳ１０７に進める。

ステップＳ１０２において、初期トルソー角θｔが所定分岐角度θ０以上である場合は、ステップＳ１０４に進める。ステップＳ１０４において、異常判定部４４は、頭部ピッチ変化角Δθｐが所定頭部ピッチ変化角θ３以上であるか否かを判定する。頭部ピッチ変化角Δθｐが所定頭部ピッチ変化角θ３以上であれば、異常判定部４４は、処理をステップＳ１０７に進める。一方、頭部ピッチ変化角Δθｐが所定頭部ピッチ変化角θ３未満であれば、異常判定部４４は、運転者が異常状態ではないと判定し、処理を終了する。

ステップＳ１０７において、計時部４５は、経過時間をカウントする。この経過時間は、異常判定部４４が運転者が異常状態であると判定された時点からの経過時間である。具体的には、ステップＳ１０５でトルソー変化角Δθｔが所定トルソー変化角θ２以上であると判定された時点、ステップＳ１０６で車両挙動が異常状態であると判定された時点、および、ステップＳ１０４で頭部ピッチ変化角Δθｐが所定頭部ピッチ変化角θ３以上であると判定された時点からの経過時間である。

ステップＳ１０７において、計時部４５は、カウントしてる経過時間が所定時間Ｔ（例えば、１秒）に達したか否かを判定する。経過時間が所定時間に達していれば、計時部４５は、処理をステップＳ１０８に進める。一方、経過時間が所定時間に達していなければ、計時部４５は、処理をステップＳ１０９に戻す。

ステップＳ１０８において、異常判定部４４は、運転者が異常状態であると確定するし、処理をステップＳ１０９に進める。

ステップＳ１０９において、異常レベル判定部４７は、運転者の姿勢の変化速度に基づいて、異常レベルを判定する。

ここで、異常レベルを判定するための姿勢の変化速度について、シミュレーションを行ったので説明する。

図８に示すように、本願出願人は、上述の運転者の異常状態の程度によって、運転者の運転姿勢が変化する変化速度が変化することに着目し、シミュレーションを実施した。

なお、シミュレーションでは、意識消失状態ではないときの運転者のトルソー角の変化と、緊急度が高い急な意識消失が発生したときの運転者のトルソー角の変化を算出した。運転姿勢の変化速度として、運転者のトルソー角が、通常の運転姿勢のトルソー角の範囲から逸脱し、所定のトルソー角に至るまでの時間を変化時間として算出した。

図８（ａ）には、意識消失状態ではない場合において、運転者の運転姿勢が、通常姿勢のトルソー角の範囲θｔ０から逸脱した時点ｔ１と、所定のトルソー角θｔ１に至った時点ｔ２とから、運転者の運転姿勢の変化速度として、変化時間Δｔ１を算出した結果が示されている。

一方、図８（ｂ）には、緊急度が高い急な意識消失が発生した場合において、運転者の運転姿勢が、通常姿勢のトルソー角の範囲θｔ０から逸脱した時点ｔ１１と、異常状態と判定されるトルソー角θｔ１に至った時点ｔ１２とから、運転者の運転姿勢の変化速度として、変化時間Δｔ２を算出した結果が示されている。

図８の（ａ）、（ｂ）におけるトルソー角の変化時間Δｔ１、Δｔ２を比較すると、緊急度の高い急な意識消失状態が発生した場合の方が、変化時間が短く、通常姿勢から１秒以内に運転姿勢が所定のトルソー角θｔ１まで変化していることがシミュレーションにより確認された。なお、シミュレーション結果は、トルソー角を用いているが、頭部ピッチ角においても同様の結果が得られる。

図７のフローチャートにもどって、上述のシミュレーション結果に基づいて、ステップＳ１０９において、変化時間Δｔが２秒よりも小さい場合は、異常レベル判定部４７は、処理をステップＳ１１０に進めるとともに異常レベルをレベル１と判定し、運転支援モードに移行するまでの待機時間ｔを３秒とする。

ステップＳ１０９において、変化時間Δｔが１秒以上２秒未満の場合は、異常レベル判定部４７は、処理をステップＳ１１１に進めるとともに異常レベルをレベル２と判定し、運転支援モードに移行するまでの待機時間ｔを２秒とする。

ステップＳ１０９において、変化時間Δｔが１秒未満の場合は、異常レベル判定部４７は、処理をステップＳ１１２に進めるとともに異常レベルをレベル３と判定し、運転支援モードに移行するまでの待機時間ｔを０秒とする。

なお、この待機時間の間、警報音発生器３１およびハザードフラッシャー３２によって、運転者および車外へ注意喚起を促す。

図９には、異常レベルに対するトルソー角の変化時間と、頭部ピッチ角の変化時間と、運転支援モード移行までの待機時間の一例を示している。

続くステップＳ１１３において、運転者の反応の有無を確認する。具体的には、異常レベルに応じた待機時間ｔが経過するまでの間に、運転者の反応があり、例えば、警報音を解除するための操作スイッチ２３の操作があった場合は、異常判定を解除するとともに、処理を終了する。

一方、ステップＳ１１３において、異常レベルに応じた待機時間ｔが経過するまでの間に運転者の反応がない場合は、異常判定部４４は処理をステップＳ１１４に進める。ステップＳ１１４において、運転制御部４８は、運転支援装置３３を作動させる。その後動作は終了する。

本実施形態では、運転者の後傾角度として、トルソー角を用いたが、トルソー角に代えてシートバック角度を用いてもよい。例えば、シートバックに対して、ヒップポイントは前へ出るため、後傾角度は、シートバック角度よりもトルソー角の方が大きな値となる。

（第２実施形態）
次に、図１、図１０、および、図１１を参照しながら第２実施形態における車両の制御装置について説明する。なお、図１に示す第１実施形態と同様の構成については、図１０および図１１において同一の符号を用いるとともに、説明を省略する。

この実施形態では、異常レベル判定動作が、第１実施形態と異なる。具体的には、第１実施形態の異常レベルを判定するための運転姿勢の変化速度に代えて、運転姿勢の変化量を用いている。なお、その他の部分は、上述の実施形態と同様の構成であり、第１実施形態同様の効果が得られる。

ここで、第２実施形態の異常レベルを判定するための運転姿勢の変化量について、シミュレーションを行ったので説明する。

本願出願人は、上述の運転姿勢の異常状態の程度によって、運転者の運転姿勢の変化量が変化することに着目し、シミュレーションを実施した。なお、シミュレーションでは、運転者の運転姿勢の変化量として、頭部ピッチ変化角およびトルソー変化角を用いて計測した。

図１０には、（ａ）運転者の前傾側の姿勢変化、および、（ｂ）運転者の後傾側の姿勢変化におけるシミュレーション結果が示されている。

図１０（ａ）では、異常レベルの比較的低い安全確認による前傾姿勢では、トルソー変化角が１５ｄｅｇ以上となることが確認された（異常レベル１）。また、前述の安全確認の姿勢（異常レベル１）よりも異常レベルの高い状態である眠気やスマホ操作による運転姿勢では、頭部ピッチ変化角が５５ｄｅｇ以上となることが確認された（異常レベル２）。そして、意識消失に至るさらに異常レベルの高い状態では、頭部ピッチ変化角が５５ｄｅｇ以上であるとともに、トルソー変化角が１５ｄｅｇ以上であることが確認された（異常レベル３）。

図１０（ｂ）では、異常レベルの比較的低い後部座席やセンターコンソールの物入れ等から物を取るような動作では、トルソー変化角が２０ｄｅｇ以上となることが確認された（異常レベル１）。また、前述の異常レベル１よりも異常レベルの高い状態である眠気やスマホ操作による運転姿勢では、頭部ピッチ変化角が４５ｄｅｇ以上となることが確認された（異常レベル２）。そして、意識消失に至るさらに異常レベルの高い状態では、頭部ピッチ変化角が４５ｄｅｇ以上であるとともに、トルソー変化角が２０ｄｅｇ以上であることが確認された（異常レベル３）。

第２実施形態においては、上述のシミュレーション結果に基づいて、異常レベルが設定されている。

コントロールユニット４０による運転者の異常レベル判定動作を図１１のフローチャートを用いて説明する。

まず、図１１のフローチャートのステップＳ２０１で、車内カメラ２１からの運転者の画像から運転者のトルソー角を検出し、トルソー角を判定する。

ステップＳ２０２において、姿勢測定部４３は、トルソー角θｔが所定分岐角度θ０（例えば、３５ｄｅｇ〜４０ｄｅｇの間の所定角度）以上か否かを判定する。

異常判定部４４は、トルソー角θｔが所定分岐角度θ０未満であれば、処理をステップＳ２０３に進める。一方、トルソー角θｔが所定分岐角度θ０以上であれば、処理をステップＳ２０４に進める。

ステップＳ２０３において、頭部ピッチ変化角Δθｐが前側所定頭部ピッチ変化角θ１（例えば５５ｄｅｇ）以上かどうかを判定する。頭部ピッチ変化角Δθｐが前側所定頭部ピッチ変化角θ１未満の場合は、異常判定部４４は、ステップＳ２０５に進み、トルソー変化角Δθｔが所定トルソー変化角θ２以上かどうかを判定する。ステップＳ２０５においてトルソー変化角Δθｔが所定トルソー変化角θ２未満である場合は、運転者が異常状態ではないと判定し、処理を終了する。一方、トルソー変化角Δθｔが所定トルソー変化角θ２以上である場合は、上述のシミュレーション結果に基づいて、ステップＳ２０６に進み、異常レベル１と判定されるとともに運転支援モードへの移行の待機時間ｔを３秒に設定される。

一方、ステップＳ２０３において、頭部ピッチ変化角Δθｐが前側所定頭部ピッチ変化角θ１以上の場合は、ステップＳ２０７に進み、トルソー変化角Δθｔが所定トルソー変化角θ２（例えば１５ｄｅｇ）以上かどうかを判定する。トルソー変化角Δθｔが所定トルソー変化角θ２未満の場合は、ステップＳ２０８に進める。

ステップＳ２０８では、車両挙動判定部４６によって、上述した車両挙動判定方法（急加減速度、車線逸脱度、衝突余裕時間）に基づいて運転者の車両挙動が異常かどうかを判定する。車両挙動が異常状態でない場合は、異常判定部４４は、運転者が異常状態ではないと判定し、処理を終了する。一方、車両挙動が異常状態である場合は、異常判定部４４は、運転者が異常状態であると判定し、ステップＳ２０９に進める。

また、ステップＳ２０７で、トルソー変化角Δθｔが所定トルソー変化角θ２以上の場合は、異常判定部４４は、運転者が異常状態であると判定し、ステップＳ２０９に進める。

ステップＳ２０２において、初期トルソー角θｔが所定分岐角度θ０以上である場合は、ステップＳ２０４に進める。ステップＳ２０４において、異常判定部４４は、頭部ピッチ変化角Δθｐが所定頭部ピッチ変化角θ３（例えば４５ｄｅｇ）以上であるか否かを判定する。頭部ピッチ変化角Δθｐが所定頭部ピッチ変化角θ３以上であれば、異常判定部４４は、処理をステップＳ２０９に進める。一方、頭部ピッチ変化角Δθｐが所定頭部ピッチ変化角θ３未満であれば、異常判定部４４は、ステップＳ２１０に進み、トルソー変化角Δθｔが所定トルソー変化角θ４（例えば、２０ｄｅｇ）以上かどうかを判定する。ステップＳ２１０においてトルソー変化角Δθｔが所定トルソー変化角θ４未満である場合は、運転者が異常状態ではないと判定し、処理を終了する。一方、トルソー変化角Δθｔが所定トルソー変化角θ４以上である場合は、上述のシミュレーション結果に基づいて、ステップＳ２１１に進み、異常レベル１と判定されるとともに運転支援モードへの移行の待機時間ｔを３秒に設定される。

ステップＳ２０９において、計時部４５は、経過時間をカウントする。この経過時間は、異常判定部４４が運転者が異常状態であると判定された時点からの経過時間である。具体的には、ステップＳ２０７でトルソー変化角Δθｔが所定トルソー変化角θ２以上であると判定された時点、ステップＳ２０８で車両挙動が異常状態であると判定された時点、および、ステップＳ２０４で頭部ピッチ変化角Δθｐが所定頭部ピッチ変化角θ３以上であると判定された時点からの経過時間である。

ステップＳ２０９において、計時部４５は、カウントしている経過時間が所定時間Ｔ（例えば、１秒）に達したか否かを判定する。経過時間が所定時間に達していれば、計時部４５は、処理をステップＳ２１２に進める。一方、経過時間が所定時間に達していなければ、計時部４５は、処理をステップＳ２０１に戻す。

ステップＳ２１２において、異常判定部４４は、運転者が異常状態であると確定し、処理をステップＳ２１３に進める。

ステップＳ２１３において、異常レベル判定部４７は、上述のシミュレーション結果に基づいて、頭部ピッチ変化角Δθｐが第２の所定頭部ピッチ変化角θ１、θ３以上かどうか、および、トルソー変化角Δθｔが所定トルソー変化角θ２以上かどうかを判定する。

ステップＳ２１３において、頭部ピッチ変化角Δθｐが第２の所定頭部ピッチ変化角θ１、θ３以上、かつ、トルソー変化角Δθｔが所定トルソー変化角θ２未満である場合は、ステップＳ２１４に進み、異常レベルをレベル２と判定し、運転支援モードに移行する迄の待機時間ｔを２秒とする。

ステップＳ２１３において、頭部ピッチ変化角Δθｐが第２の所定頭部ピッチ変化角θ１、θ３以上、かつ、トルソー変化角Δθｔが所定トルソー変化角θ２以上である場合は、ステップＳ２１５に進み、異常レベルをレベル３と判定し、運転支援モードに移行する迄の待機時間ｔを０秒とする。

なお、ステップＳ２０６、Ｓ２１１、Ｓ２１４、Ｓ２１５で設定された待機時間の間、警報音発生器３１およびハザードフラッシャー３２によって、運転者および車外へ注意喚起を促す。

続くステップＳ２１６において、運転者の反応の有無を確認する。具体的には、異常レベルに応じた待機時間ｔが経過するまでの間に、運転者の反応があり、例えば、警報音を解除するための操作スイッチ２３の操作があった場合は、異常判定を解除するとともに、処理を終了する。

一方、ステップＳ２１６において、異常レベルに応じた待機時間ｔが経過するまでの間に運転者の反応がない場合は、異常判定部４４は処理をステップＳ２１７に進める。ステップＳ２１７において、運転制御部４８は、運転支援装置３３を作動させる。その後動作は終了する。

以上のように、本発明によれば、運転者の異常状態の程度に応じて、運転支援を適切なタイミングで実施できるので、本発明は、車両の安全技術の分野に好適に利用することが出来る。

１０ 制御装置
１３ 運転者
３１ 警報音発生器（警報発生部）
４３ 姿勢測定部
４４ 異常判定部
４７ 異常レベル判定部
ｔ 待機時間
Δθｔ トルソー変化角
Δθｐ 頭部ピッチ変化角

Claims (4)

1. 運転者が異常状態のときに車両の運転を支援する運転支援モードを備えた車両の制御装置であって、
   運転者の運転姿勢を測定する姿勢測定部と、
   該姿勢測定部によって測定された運転姿勢に基づいて、該運転姿勢の異常および異常レベルを判定する異常判定部および異常レベル判定部と、
   前記異常判定部が異常と判定した時から前記運転支援モードに移行するまでの待機時間において、前記運転者に対して警報を出力する警報発生部とを備え、
   前記待機時間は、前記異常レベル判定部によって判定された異常レベルが高い場合、そうでない場合に比べて短く設定されることを特徴とする車両の制御装置。
2. 前記異常レベル判定部は、前記運転姿勢の変化速度に基づいて、前記異常レベルを判定することを特徴とする請求項１に記載の車両の制御装置。
3. 前記異常レベル判定部は、前記運転姿勢の変化量に基づいて、前記異常レベルを判定することを特徴とする請求項１に記載の車両の制御装置。
4. 前記姿勢測定部は、前記運転姿勢として、トルソー角の初期姿勢からの変化角であるトルソー変化角、および、頭部ピッチ角の初期姿勢からの変化角である頭部ピッチ変化角を測定し、
   前記異常レベル判定部は、前記トルソー変化角によってのみ異常と判定された場合、前記トルソー変化角に加えて前記頭部ピッチ変化角が異常と判定された場合よりも異常レベルが低いと判定することを特徴とする請求項３に記載の車両の制御装置。

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