JP4307833B2 - ドライバ能力向上のためのシステム及び方法 - Google Patents

Description

【０００１】
（発明の分野）
本発明は一般に、車両運転の分野に関する。より詳細には、車両運転手の運転能力を評価し改善するための方法及び装置に関する。
【０００２】
（発明の背景）
ドライバに到達する情報の氾濫、即ちテレマティーク、インフォテイメント、衝突警報などには運転手と車とのインターフェースに対する新しい取り組みが必要とされている。現在、情報（ナビゲーション指示、セル電話メッセージ及びe-mailメッセージ、交通警報、インフォテイメントオプション、車両状態監視など）は、所定の時間にどのような運転作業が必要とされているかに関わらず突然、車両運転手に提示されている。例えば、ドライバがステレオ装置にＣＤを挿入しているときに「エンジンチェック」表示灯が計器間に点灯したり、車両内でセル電話が鳴りしかもドライバが一人又はそれ以上の乗員と話し中であるときに、ナビゲーションシステムの画面が、近づいてくる曲り角を表示し及びその曲り角について音声指示を与えることがある。
【０００３】
人間が環境を知覚し、環境要素に注意し、入ってきた刺激を認知的に処理し、知覚から適切な意味を引き出し、その知覚された意味に対して適切に行動する能力には限界がある。更に、ドライバの中では生来の運転能力や養成された運転能力において大きな差がある。従って車両運転手は、混乱、注意力散漫、及び無頓着になることがあり、このことは車を運転している間に受けやすい刺激の集中によって一層顕著となる。訓練、経験、及び技術によって混乱、注意散漫、無頓着を緩和し得る。不幸にも、米国では、最初に運転免許を取得する期間以外は、運転に必要な技術の公式又は非公式な訓練がほとんどなされていない。ドライバ訓練計画は特に有効であるとは証明されておらず、運転の生涯期間に亘って続けられる訓練ともなっていない。事実、米国においては、特に大多数の人が運転を特権というよりも当然の権利と考えている。また、調査によれば、ほとんどの人が自分自身は良いドライバであって、「他人」が問題を起こすと考えている。ドライバに運転技術を改善したいと思わせる文化的又は法的な変化が生じない限り、かつ生じるまでは、混乱、注意散漫、及び無頓着を最少化すべく設計された技術的解決策が高速道路輸送システムの安全性を改善できる可能性が最も高い。高速道路輸送システムは、渋滞が益々悪化すると思われ、しかも高速道路インフラストラクチャがほとんど或いは全く拡張されないために将来益々危険となると思われる、これら及びその他の安全上の懸念に対処するために、状態遷移モデルに基づく総合安全システムが提案されている。その基礎的な概念は、それぞれが外部物体検出器と車載センサとからの情報に基づいて切迫する衝突の危険性についての評価を表す一連の状態を通って進んでいく「兆候階層」モデルである。これらの状態は、「正常運転状態」、「警告状態」、「衝突回避可能状態」、「衝突回避不可状態」、「衝突後状態」である。センサとデータの融合アルゴリズムは、センサからの情報を組み合わせることによって、衝突の危険度を判定する。システムは、衝突の危険性を検出すると、ドライバに警告を行うか、状況によっては、自動ブレーキ、自動車線変更、又はその他の車両制御を開始する。このシステムは、以前に関係のなかったセンサ情報を統合状態にし、この状態から衝突の危険性についての有用な推論を行い、ドライバへの警告又は車の実際の制御を行って、衝突による損傷を完全に回避、或いは緩和するために使用し得る。
【０００４】
車と交通状況の広範囲な監視を行ってドライバへの情報の提示に優先順位をつけるシステムも提案されている。このシステムの目的は、運転作業、状態、ドライバの身体能力、知覚能力、及び認知能力を考慮しながら、ドライバへの情報の流れを管理することである。提供される支援は、ドライバの集中度を改善すると共に、注意散漫なドライバが車のナビゲーション、操縦、及び制御をしようとするときに、そのドライバの注意を再度集中させるようになっている。全体システム構成は、センサからの入力を受け入れる分析・計画手段を備え、蓄積された運転状況項目を含み、ドライバについての情報を記録する。更に、本システムは、ドライバとの通信を管理するための対話制御装置を有する。本システムはまた、ドライバを監視し、ドライバの状態を、警告システムと制御システムとによってなされる決定の中に統合する。
【０００５】
既存システムはいずれも、センサデータの変動範囲の監視を行うこともなく、ドライバの認知負荷の評価も行わない。このようなシステムは更に、窓の開閉、ラジオの選局などのドライバの運転に直接関係のない運転室内でのドライバの動作を考慮していない。例えば、既存のシステムは、全くドライバを監視しないか、実際の動的ドライバ能力や癖に反するような静的「モデル」行動に関してドライバを監視する。従って、これらのシステムは、ドライバの運転と同期して情報を提供することもなく、注意散漫を最小限にすることや、注意散漫になっているドライバの注意を危急の事変に向けることをしようとすることもない。
【０００６】
更に、ドライバの能力を評価しようとした以前のシステムは、車線追随能力に限界があった。即ち、ドライバの車線追随能力を表すパラメータを生成するために、ドライバが車線端に対する車の位置をどれだけうまく保てるかを評価することに限界があった。このパラメータは周期的に決定され、それが一定のレベル以下になるとブザー又は可視表示などの警告がドライバに与えられる。このシステムは、車線追随評価を提供するだけであって、危険を避けるなどの慎重な車線離脱を行わないことに限界があり、広範囲のセンサ入力を受信するように統合されておらず、ドライバの状態及びドライバの動作データを含んでいない。そのような手段は、品質低下した車両制御を識別するけれども、認知的な注意散漫か心的な注意散漫かを識別し得るか否かは不明である。
【０００７】
また、これらのシステムのいずれも、その全体的な性能に関してドライバへにフィードバックすることもなく、ドライバの能力改善に関してフィードバックすることもない。
【０００８】
従って、車両運転手の集中度を改善するように運転作業と同期して車両運転手に情報を提供し、注意散漫を最少にし、確実に運転手がその情報に同化し、かつ使用することができるようにすることが必要である。更に、注意散漫になっている運転手の注意を、任務でない危急活動から、優先順位が付けられた情報や、車の安全操作を維持するために必要な作業に再び向けることが必要である。また、能力に関して車両運転手にフィードバックを行うことと、運転手の能力改善を助けるように更なるフィードバックを行うことが更に必要である。
【０００９】
本発明をいくつかの実施態様について添付図を参照して説明する。これらの図面において同一番号は同一品目を表す。
（好適な実施態様の詳細な説明）
本システムは、車両運転手へ入ってくる情報を評価し、その情報に、車の運転、運転環境、車両運転手の動作、及びオペレータの身体状態に関する多数の条件に基づいて優先順位をつけ、任意の一組の条件に対して最適な情報をオペレータに提供することに適合している。本明細書を通して、用語「車両運転手」及び「ドライバ」は交換可能に使用されており、共に、車が運転されようとしている方法で車を運転する人をいう。
【００１０】
本発明のもう一つの実施態様においては、本システムは、車の運転、運転環境、オペレータの動作、及びオペレータの状態を含む種々のデータソースを監視し、オペレータの能力の評価を行う。そうすることにおいて、本システムは更に特定の車両運転手を識別可能であるので、運転手の好み、過去の運転能力、及び癖に関する評価を行い得る。
【００１１】
本システムは更に、オペレータの能力改善を補助するように適合可能である。本システムは、運転期間中を通して、車の運転、運転環境、運転手の動作と状態を含む種々のデータソースを監視し、運転手の能力を記録する。この能力は一般に認容された良好な作業と比較可能であり、運転手の能力が認容されている良好な作業と合致する程度や、運転手の能力が運転手の以前の運転能力や癖となっている行動と合致する程度を示す報告を運転手に提供し得る。本システムは、多数の運転期間中を通じて運転能力を記録可能であり、期間から期間までの運転手の能力を比較可能である。
【００１２】
本システムは更に、車の運転、運転環境、運転手の動作、及び運転手の状態の評価に応答して働いて、車の運転についての問題のある状況を回避又は緩和すべく適合可能である。
【００１３】
図１において、システム１００は、センサ融合モジュール１０２、応答選択モジュール１０４、及び動作発生器１０６を有している。センサ融合モジュール１０２、応答選択モジュール１０４、及び動作発生器１０６は、わかり易くするためと説明のために別々の部品として図１に示されている。これらのモジュレータを単一モジュールに統合できることは明らかである。また、これらのモジュールの各々、又は統合モジュールは、マイクロプロセッサ、ディジタル信号処理装置などの適当な処理装置と、適当に構成されたデータ構造を有する一つ又はそれ以上のメモリ装置と、システム１００を種々の車両センサに接続するためのインターフェースと、ドライバ１０８とのインターフェースを有し得ることが明白である。
【００１４】
センサ融合モジュール１０２は、車内と車の周りの多数のデータソースからデータを受信する。図１に示すように、センサ融合モジュール１０２は車両運転データ１１２、車両環境データ１１４、ドライバ状態データ１１６、及びドライバ動作データ１１８を受信する。
【００１５】
車両運転データ１１２は種々の車両センサによって生成されたデータを含む。車両状態監視センサは自動車の中に設けられている。これらのセンサは、エンジン運転パラメータ、車両速度、変速機と車輪の速度、車両３軸加速度、シャーシ機能、排出制御機能などの多数のパラメータを監視する。これらのセンサは車両診断に関するデータを提供することも可能である。
【００１６】
車両環境データ１１４は、車が動作している環境、例えば、道路状態、交通状態、天候などに関するデータを含む。車両環境データ１１４は、車両運転データ１１２をも提供するセンサによって提供することができる。例えば、道路表面と摩擦の評価は、アンチロック・ブレーキ・センサ、摩擦制御センサ、及びシャーシ制御システムセンサによって提供することができる。車両位置は、全地球測位システム（ＧＰＳ）技術を利用した車載ナビゲーションシステムによって提供することができるか、無線通信装置（例えば、セルラー電話）及び関連する無線通信ネットワークによって提供することができる。レーダシステム、レーザシステム、超音波システム、及び映像システムは、車の近くの物体の地図と、車に対するそれらの物体の動きを提供することができる。天候と時刻も、直接監視するか、報告されたソースから得ることができる。
【００１７】
ドライバ状態データ１１６とドライバ活動データ１１８は種々の運転室監視システムによって提供可能である。座席センサや赤外線センサは車内の乗員の数と位置を検出可能である。床センサとハンドルセンサはドライバの足と手の位置を示し得る。映像センサは、ドライバの顔、体、手、及び足の動きと、運転状態とを監視することができ、インフォテイメントシステムとテレマティークシステムをドライバが使っているのも監視し得る。
【００１８】
多数のデータソースが車両環境の中と周りに存在し、それらはシステム１００によって利用可能であることが認識されよう。いくつかのデータの種類が上記に述べられており、他の種類のデータはシステム１００の動作に関連して記載される。この中で特に参照されていないその他の種類のデータは、本発明の範囲と精神から逸脱しない範囲で使用することができる。新しい技術が新しい種類のデータと新しいデータソースと新しい情報ソースを車にもたらすので、システム１００は、これらの追加データソースを利用して、既存の情報ソースと新しいデータソースをどのようにドライバに提示するかを管理するように適合可能である。
【００１９】
換言すると、システム１００は、ドライバが任意の瞬間に何をしているかについてできるだけ多く知るために、ドライバが車の運転室内で接触又は使用しているであろう全ての技術的なものを監視する。また、運転室内で映像技術、座席センサ、及びマイクロフォンを使用することによって、システム１００は、ドライバの場所と位置、騒音レベル、及び乗員とその他の可能な注意散漫源の存在を判定することができる。車の周辺に配備されたレーダセンサ、レーザセンサ、映像センサ、及び赤外線センサは、交通状態、天候状態、障害物、車線標示などを監視する。ドライバの現在の状態と運転能力とは、映像などの直接測定からと、現在の能力を過去の能力及び既知の良い能力慣習と比較することから推論される。
【００２０】
種々のソースからデータを得る他に、システム１００は車両運転手／ドライバ１０８と連携する。車を運転している間、ドライバ１０８は、アクセル又はブレーキを踏んだり、ハンドルを回したり、死角をチェックしたり、ラジオを調節したり、セルラー電話の呼び出しを受けたり、ナビゲーション情報を得たり、乗員との会話を続けたり、後部座席の子供を静かにさせたりといった、しかし、もちろんそれらに限定されず、多くの異なる行動を行っている。説明のために図１内のボックス１１０として示されているドライバの動作のそれぞれは、諸センサを介してセンサ融合モジュール１０２にフィードバックされる。更に、以下に詳細に記載するように、システム１００は動作発生器１０６を介してドライバ１０８に情報と活動と作業を提示する。この「閉鎖」ループ動作は任意の状況に対してその状況が解決されるまで続けることができる。この概念を示すための一つの限定された例においては、オイル交換即時指示を車上の動力伝達系管理システムによって生成し得る。これまでは、この指示は、動力伝達系管理システムがこの指示を生成するとすぐに、「エンジン点検」灯、又は「エンジンオイル交換」灯を車両計器パネル上で点灯させていた。計器間で突然点灯するこの表示灯はドライバを一時的に注意散漫にさせる。もし、この表示灯が点灯すると同時に、ドライバが、交通を処理しているか、さもなければ運転作業に最大の注意を必要とする状況にあるならば、この注意散漫は危険となる。本発明の実施態様によれば、エンジンオイルの交換に関する非危急データは、危険状況をほとんど生成しないような時点でドライバにその情報を示してもよい状態になるまで保存することができる。この点に関して、システム１００はデータを連続して取り入れ、ドライバへの提示のタイミングを再度計る。また、システム１００は、ドライバへ提供すべき情報を連続的に評価して、ドライバへそれをいつどのようにして提供するのが最善であるかを判定する。システム１００のこの動作は別の例によって示すことができる。低燃料警報は現在の運転状態に関しては一つの非危急情報であるが、システム１００が車上ナビゲーションシステムによって知らされたときに、もしドライバが、車の残りの範囲内で、最後のガソリンスタンドを通過しようとしているならば、一つの危急情報となる。
【００２１】
図２において、多数のインターフェースがドライバ１０８と車、従ってシステム１００との間に存在する。種々のインターフェースが以下に説明されており、ドライバ識別インターフェース２０２、計器と警報インターフェース２０４、車両制御インターフェース２０６、ドライバ状態センサインターフェース２０８、及びドライバ動作センサインターフェース２１０を含むことができる。
【００２２】
人間の技術レベル、身体サイズ、及び個人的な好みと嗜好における差が大きいために、誰が車に入ろうとしているのかとか、誰が車を運転しようとしているのかを、システム１００が「認識」することが有用である多くの状況がある。この点に関して、ドライバ識別インターフェース２０２は、携帯型パーソナル・ユーザ・インターフェース（ＰＰＵＩ）として構成することができる。ＰＰＵＩは多くの態様で存在可能であるが、本質的には、特定のドライバについての好み、能力、及び癖データを取り込む。ＰＰＵＩはスマートカード上に符号化されるか車内に埋め込まれて、指紋読取器、音声認識システム、光学式認識システム、又はその他の同様の手段によって作動することができる。
【００２３】
各種実施態様において、ＰＰＵＩは、車又は車の点火システムへのアクセスを許可したり制限したりする安全システムとして機能し、無許可の人のアクセスを防止するか、無許可の人がその車を運転しようとするときにその車を使用不能にする。ＰＰＵＩはまた、それが多数の積極的安全性機能に関係しているので、ドライバの好みを取り入れることができる。ＰＰＵＩ（ドライバ識別インターフェース２０２）によって、システム１００はドライバの好みを知らされる。例えば、ドライバは、どんな種類の警報が、どんな条件で、どのように知らされるかを選択することができる。例えば、ドライバは、システム１００が進行速度に比べて前方距離が短すぎることを検出するたびごとに、警報を受けるようにすることができる。別のドライバにとっては、高レベル警報は不快と感じられて、警報が無視されたりシステム１００が無効にされるかもしれない。同様に、ドライバは全ての入ってくるセル電話の呼び出しにすぐに出たいと思うかもしれないし、別のドライバは一定の呼び出しだけがつながるようにしたいと思うかもしれない。ドライバ識別インターフェース２０２の一部としてのＰＰＵＩは、その車の各オペレータが前もって選択を確立できるようにする。
【００２４】
ＰＰＵＩはまた、ドライバ能力改善ツールや運転制限実行ツールとして機能することもできる。ＰＰＵＩを使用して、運転能力を監視し、交通取締機関に報告することができる。このことは常習の交通違反者に、裁判所に監視されたような状態で、運転の権利を保持させることになる。運転能力は次の再調査のために記録することができ、運転能力改善方法がここに述べられている。更に、ＰＰＵＩは車の使用についての管理を実行するためにも用いることができる。例えば、親が、車が移動する距離と場所を制限したり、新しく運転免許を取得したドライバが運転する１日の時間を制限したりすることができる。雇用主はスピードを出すドライバの運転癖を監視することができる。
【００２５】
運転においては、システム１００は、車の運転中に発生する「状況」と「状態」を、受信したデータに基づいて認識するようにプログラムが作られている。システム１００は、情報の提供のための優先度と、警戒、警告、及び警報のレベルのための閾値に関して、動作するように構成することができる。ＰＰＵＩを有するドライバ識別インターフェース２０２は、ドライバに優先度と閾値とインターフェースに関する選択を、その選択を適切なドライバと同期させるように動作する。
【００２６】
計器・警報インターフェース２０４はシステム１００によって使用されて、ドライバ１０８に通知し、忠告し、適切な状況において警報と警告を行う。計器・警報インターフェース２０４は、視覚型、聴覚型、触覚型、又は他の適当な指示器を有することができる。視覚型指示器には、計器、照明指示器、グラフィック式表示器、及び英数字式表示器がある。これらの視覚型指示器は、車の計器盤の中央に置くか、車の周囲に分散させるか、ヘッドアップ表示装置内に配置するか、バックミラー及びサイドミラーと一体にするか、又はドライバ１０８に有利に情報を伝えるその他の方法で装備することができる。聴覚型指示器は、ブザー、警報装置、又は音声か他の可聴警報装置とすることができる。触覚型警報装置は、シャーシ制御システムを用いて、擬似ランブルストライプか、ペダル又はハンドルのフィードバック圧か、座席運動などを生じることができる。一つ又はそれ以上の指示器又は警報装置の動作は、情報がドライバに提供されるときに、その情報のタイミングと同期させるために、システム１００によって制御される。
【００２７】
車両制御インターフェース２０６は、車を運転するためにドライバによって使用される主要制御装置を含んでいる。これらの制御装置には、ハンドル、アクセルペダル、ブレーキペダル、クラッチ（もしあれば）、ギア選択装置などがある。これらの制御装置は、適当な位置センサや駆動センサを含むことができ、更に、少なくともアクセルペダルとブレーキペダルとハンドルについて、入力された速度のセンサや入力された力のセンサを含むことができる。その他のセンサとしては、車の揺れ速度センサ、車の速度と摩擦を示す車輪速度センサ、タイヤ圧センサ、ワイパ動作・速度センサ、フロントガラスと後部ガラス又はそのいずれかの曇り取り動作センサ、オーディオシステム音量制御センサ、及びシートベルト使用センサがある。
【００２８】
ドライバ状態インターフェース２０８はドライバの状態を推論するための種々のセンサを使用している。例えば、用心深いドライバは絶えずハンドル修正を行って車を車線内に維持する。システム１００は、ハンドルセンサを監視することによって、修正の周波数と振幅についてのデータを集めて、ドライバの調子が悪くなったかどうかを推論する。速度センサも同様に調べられる。映像センサは、ドライバの瞬きの速度と視線といった条件を監視することによって、ドライバの状態の直接測定を行う。
【００２９】
ドライバ動作インターフェース２１０は、種々のセンサと画像技術を用いて、ドライバの動作を判定する。即ち、ドライバが、車の運転の他に、ラジオを調整したり、暖房・換気・空調（ＨＶＡＣ）制御装置を調節したり、無線通信を開始又は受信したり、ナビゲーション情報を受信したりしているかどうかを判定する。これらのセンサには、車内の乗員の数と乗員の動きを判定するための座席圧センサと、ドライバの動きを観察するための映像技術が含まれる。
【００３０】
図１に戻って、前に述べたとおり、センサ融合モジュール１０２は、車両状態、ドライバ状態、ドライバの動作、及び運転環境（例えば、天候、道路状態、及び交通状態）を測定するセンサ入力を含む種々のセンサ入力の全てを受信し、一組の状態又はマスター状態リストを生成する。これらの状態は、センサ融合モジュール１０２が監視している各事柄の現在の離散状態を表す。例えば、速度状態はある時間点における状態、即ち、「停止」、「低速」、「通常」、「高速」、及び「加速」のうちの一つである。これらの状態は、状態間の学問的な閾値に基づくと共に、歴史的習慣と既知の良い習慣とに基づいて決定される。センサ融合モジュール１０２は、マスタ状態リストが与えられて、ラジオを選局するとか、e-mailを傾聴するとか、その他の注意散漫を引き起こす作業といった現在のドライバの作業と動作を評価して、推定されるドライバ認知負荷を生成する。各状態作業の認知負荷は、一組のテスト課題を持った管理された実験によって外部的に決定することができる（例えば、ラジオの選局はドライバの注意の１５．４パーセントを使う）。全認知負荷は個別作業の各々の重み付き総和である。重み付けは一定であってもよく、同時作業の数が与えられて、例えば指数関数的に変化してもよい。
【００３１】
マスタ状態リストと推定ドライバ認知負荷はそれから応答選択モジュール１０４に与えられる。応答選択モジュールは、その状態と、現在の運転状況と、認知負荷とを見て、問題が存在するかどうかを判定し、その問題の厳しさを評価する。応答選択モジュール１０４は更に、ドライバの好みを考慮して、ドライバの現在の作業に適した応答を選択し、ドライバへの警告、警報、及びその他の情報の提示を優先させる。応答選択モジュール１０４は、デシジョンツリーとルックアップテーブルを使って状態を望ましい行動と合致させる反射エージェントを含むことができる。或いは、適応性即ち学習性目標探索エージェントを使用することもできる。従って、応答選択モジュール１０４は、全ての任意の状態変化に対する正しい応答を生成するセンサデータを統合及び集計する。
【００３２】
一つの可能な実行においては、応答選択モジュール１０４は、状態変化が、ａ）問題を生じるか、ｂ）問題を解決するか、ｃ）問題を拡大するか、ｄ）ドライバ作業を開始するのか、ｅ）エージェント作業を開始するのか、ｆ）ドライバ又はエージェント作業を完了するのか、ｇ）状況を変化させるのか、ｈ）無害であるのか、を判定するために使用されるプログラマ入力パラメータを含むことができる。推定される認知負荷を使用して、識別された問題の緊急性を判定するか、問題に対する応答がドライバによって開始されるべきかエージェントによって開始されるべきかを判定することができる。例えば、入ってくるセルラー電話の呼は、ドライバの推定認知負荷がセルラー電話の呼を受けるための閾値以下であるならば、ドライバへ向けることができる。もしドライバの認知負荷がセルラー電話の呼を受けるための閾値以上であるならば、セルラー電話の呼は音声メール（即ち、エージェント装置）へ転送することができる。
【００３３】
応答選択モジュール１０４は選択された応答を生じるために動作発生器１０６を動作させる。動作発生器１０６は、上述の例におけるようにセルラー電話の呼を音声メールへ転送するといったことを行うためのシステムを装備した動作のライブラリである。このライブラリは動作と命令を一緒に含むことができ、この命令は、関連するプロセッサを作動させる、即ち、ドライバに与える可能性があり得る全ての可能な警告と警報を作動させるためのソフトウェア命令であることができる。
【００３４】
ドライバの状態と動作に関するデータを含めるセンサデータの融合は、システム１００を動作させてドライバ能力を評価することができる。すでに示されたように、システム１００はドライバ識別インターフェース２０２を介してドライバを識別するように働くことができる。ドライバによる車の運転中、システム１００はドライバ能力のいくつかの面を監視して、ドライバ能力評価値に到達することができる。
【００３５】
一つの実施態様においては、システム１００はドライバの車線追従能力を監視することができる。車線越えについての情報は、車線変更が意図的であったのか意図的でなかったのかを判定するために、方向指示灯の使用とそれに続く車の動きとの相関をもって記録される。更に、システム１００は、視線の方向、瞬きの速度、チラッと見る頻度と時間を監視して、車線を変更するときのミラーと「ヘッドチェック」の使用を含むドライバの視覚的走査行動を判定する。情報は、能力を評価するために既知の「良習慣」との比較において使用することができ、同時に、ドライバの正常なパターンを反映した測定基準を開発するために使用することができ、この測定基準は運転行動における変化を比較するためのみならず運転技術の低下又は改善を監視するための基準として用いることができる。
【００３６】
ドライバ能力を評価するために考慮することができるその他の情報としてはアクセルとブレーキの適用がある。ドライバのアクセルとブレーキの使用は記録され数値が与えられる。再度、既知の「良習慣」に対する比較アルゴリズムと過去の能力に対する比較アルゴリズムを使って、パニック停止の回数と厳しさのほかに、ドライバがどれほどスムーズにブレーキやアクセルを踏んだかの評価を行うことができる。アクセルとブレーキペダルのデータは、システム１００によって監視されるとき、前方距離を保つ基準と共に用いることができる。そうすることによって、システム１００は、ドライバが車の前方にある障害物に関してブレーキを踏むまで長く待ちすぎているかどうかを判定すると共に、ドライバが車速制御装置を用いるときに安全な前進をしない癖があるかどうかを判定することさえもできる。
【００３７】
システム１００は、ドライバ能力を評価する他に、ドライバ能力の改善を援助するように適合可能である。ドライバ評価のドライバへの伝達は、ドライバの能力改善に役立つ。システム１００はドライバの能力改善に関して具体的な助言を与えることもできる。例えば、ドライバ能力の監視を、一時的に（ある時間にわたってドライバの能力を記録し比較して）、かつ場所的に（よく知っている頻繁に通る道での能力変動を考慮して）延長して、特定のドライバがそれが装備された車を運転してきた全ての時間を含むようにすることができる。改善された能力のための警告、警報、及び提言を含む、ドライバ評価、即ちドライバ能力は、それから、ドライバへの通知のための計器・警報モジュール２０４へ提供される。ドライバへの予め録音されたメッセージのライブラリはシステム１００によってアクセスすることができ、報告と提言を構成する適当なメッセージが選択される。例えば、システム１００は、ドライバが車線を変更する前にヘッドチェックをしなかったことを検出して、ドライバの注意をその事実に引き付け、単にミラーをちらっと見ることがヘッドチェックの良い代わりではないという理由を述べることができる。その他のメッセージは燃費を改善することについての助言を含むか、ドライブのコースを通して低下した運転能力の領域を具体的に示すことができる。
【００３８】
能力改善情報の通知はリアルタイムに行うことができるが、ドライバが更に注意散漫にならないように、その情報を格納して、運転動作のあとでドライバに通知することができる。事象ヤ閾値を駆動することによって能力改善メッセージを出力することができる。或いは、ドライバはインターフェースを作動させることを任意に選択することができる。格納された能力情報はまた、車からダウンロードされて、教室又はシミュレータベースの連続訓練プログラム、ドライバ技能評価プログラム、又は交通実施プログラムの一部として用いることができる。
【００３９】
システム１００の使用を援助して運転能力を改善するために、フィードバックを特定の範疇のドライバの気に入るように構成することができる。例えば、若いドライバ向けには、自動車レースの著名人の声と似顔を用いた予め録音されたメッセージを情報を伝えるために用いることができる一方、その他のドライバ向けには、よく知られた信頼されている著名人を用いた予め録音されたメッセージを使用することができる。或いは、システム１００は話し言葉の合成を用いたメッセージを生成することができる。
【００４０】
特にドライバが注意散漫になる可能性のある例としてはセルラー電話の使用に関するものがある。すでに述べたように、システム１００はセルラー電話の呼を含む全ての入力情報を合成し優先付けをする。例えば、システム１００は、セルラー電話の呼の二つの可能な切断を、呼を完全に禁止することなく行うことができる。第１の例は、呼出元が、予め録音されたメッセージによって、呼が現在車を運転している人に対して完了しようとしていることが知らされる。呼出元はそれから、その呼をボイスメールに直接送るか、その呼をドライバにつなぐかのオプションを与えられる。呼がドライバに対して完了するまえに、システム１００は状況、状態、及びドライバの認知負荷を評価して、呼を届ける応答が適当かどうかを判定する。もしシステム１００が、ドライバの気が散る可能性が一定の要求限度を超えている、例えば、要求されるドライバ認知負荷が閾値を越えるであろうと判断するならば、入ってきた呼を保持したり、適当な予め録音されたメッセージと共にボイスメールへ自動転送したりすることができる。
【００４１】
システム１００はドライバに着信呼の回数を実質的に制限するように構成することができる。多くの回数、呼出元は呼び出そうとしている人が運転していることを知らないが、もし知ったならば呼び出すことはない。上述したように、システム１００は、呼出元がドライバを呼び出していることを呼出元に知らせるためのメカニズムを提供すると共に、呼をボイスメールに転換するためのオプションを提供する。或いは、システム１００は、呼出元にもわかる呼受け入れオプションをドライバに与えるように構成することができる。その場合、着信呼はハンドフリー音声インターフェースを介してドライバに示される。ドライバはそれから呼を受け取り、呼をボイスメールと参照し、呼を転送番号と参照し、或いは、呼を終らせるために、呼出元に知らせずにその全てを終了することができる。或いは、呼の完了を少し遅らして、適切なメッセージを呼出元に提供することができる。システム１００はそれから、ドライバの認知負荷が受容可能レベルにあると判断するとすぐに少しの遅れのあとに呼を完了することができる。
【００４２】
システム１００はまた、進行している呼が運転能力の低下につながる場合に、「修正」行動をとるように適合可能である。もしセルラー電話の呼を受け取った後に、システム１００が、ドライバの認知負荷が閾値レベルを超えて増加したと判断したり、もし閾値以下の運転能力の低下があるならば、システム１００がセルラー電話の呼を自動的に停止することができる。そのような場合、呼が一時的に保留されていることを呼出元に知らせるメッセージが与えられる。システム１００はまた、呼出元にボイスメールメッセージを残すためのオプションを提供することもできる。更に、ドライバが呼の中断に気づくために、呼が保留されていることを示す適当なメッセージをドライバに与えることができる。ドライバは更に呼出元をボイスメールへ向けることもできる。
【００４３】
システム１００の動作の他の面と同様に、セルラー電話の使用に関するドライバの好みがドライバ識別インターフェース２０２を介してシステム１００に与えられる。システム１００はまた、e-mail、テキストメッセージ、及びデータメッセージを受信するためのパーソナル・ディジタル・アシスタント（ＰＤＡ）と携帯無線呼出器（ページャ）を含む他の無線通信装置と共に動作することもできる。
【００４４】
入ってくるセルラー電話の呼をドライバに提示される他の情報に優先させるためのシステム１００の能力を利用することは、システム１００に通信可能に接続され、しかもシステム１００によって制御可能なセルラー電話を必要とする。システム１００に適合可能でない独立型のセルラー電話は、状況認識方法において動作するように適合可能である。
【００４５】
図３は、プロセッサ３０２、メモリ３０４、センサ融合モジュール３０６、及び一つがセンサ３０８として示されている複数のセンサを有する携帯式セルラー電話３００を示す。セルラー電話のこれらの部品は別々の部品として示されているが、単一ユニット又はモジュールに統合できることは明らかである。また、適当な処理能力を有するセンサ融合モジュールは、既存のセルラー電話への増設（アド・オン）装置として設けることができる。センサ３０８は周囲の光、温度、動きと速度、日時、及び場所などのデータを取り入れることができる。もちろん、セルラー電話３００が無線通信ネットワーク内で動作する場合は、場所、速度、日時などの環境情報はネットワークによって供給することができる。しかし、センサ３０８は、ＧＰＳ衛星システムを用いて場所、速度、及び日時を判定することができるＧＰＳ装置であることができる。
【００４６】
センサ融合モジュール３０６は、種々のセンサからのデータを受信し、マスタ状態リストを作成し、このマスタ状態リストはセルラー電話の動作を制御するプロセッサ３０２に通知される。プロセッサ３０２は、メモリ３０４に格納されマスタ状態リストを使用する制御プログラムに従って動作して、セルラー電話３００の状況認識動作を提供する。セルラー電話３００の状況認識動作は以下の例によって示すことができる。
【００４７】
状況認識動作の一例においては、セルラー電話は６０キロメータ／時間（ｋｐｈ）の速度で動いていると判定される。この状態は、マスタ状態リストの一部としてセンサ融合モジュール３０６によってプロセッサ３０２に報告される。プロセッサ３０２は、この速度状態から、セルラー電話が車のドライバと一緒にあり、従って着信呼が遮断されるサービス状態に入ると推論する。遮断の一つの形態は上述されており、呼出元は着信呼がドライバを呼んでいることを最初に知らされ、ボイスメッセージを残すオプションを提供される。
【００４８】
状況認識動作のもう一つの例においては、セルラー電話の温度は略人間の体温と同じと判定される。この状態は、マスタ状態の一部としてセンサ融合モジュール３０６によってプロセッサ３０２に報告される。プロセッサ３０２は制御プログラムに従って動作し、マスタ状態リストを用いて、セルラー電話がユーザの身体近くに置かれているようだと判定する。セルラー電話は、呼出音を鳴らすサービス状態で動作する代わりに、着信呼を知らせるための振動サービス状態で動作するようになっている。
【００４９】
以下の表１は種々のセンサメカニズム、状況推定、及び動作サービス状態を記載したものである。
表１ 状況認識無線装置サービス状態
【表１】

【００５０】
本発明の好適な実施態様に従って、車両運転手能力を評価する方法と、オペレータの能力を改善することを車両運転手に知らせる方法と、ドライバ援助システムにおける応答合成方法と、能力フィードバックによってドライバ能力を改善する方法と、状況認識装置の動作とを図４〜図８との関連で説明する。
【００５１】
図４において、車両運転手の能力を評価する方法４００は工程４０２で始まり、この工程４０２では、車両運転状態に関する車両運転データを車両から受信する。工程４０２は、センサ融合モジュール１０２において、車の運転に関する車両データの中の、種々のセンサ、システム、及び装置からのデータを受信する。このデータは、車両速度と車両加速度、スロットル操作、ブレーキ操作、ハンドル入力、スロットル位置、スロットル位置の変化速度、追加有効スロットル入力とスロットル操作圧、ブレーキ位置、ブレーキ位置の変化速度、追加有効ブレーキ入力とブレーキ操作圧、ハンドル位置、ハンドルの変化速度、ハンドルにかかるオペレータ圧、追加有効ハンドル入力、及びオイル温度、オイル圧、冷却液温度、タイヤ圧、ブレーキ流体温度、変速装置温度、不点火、フロントガラスワイパー動作、前部／後部曇り取り操作、自己診断システムなどの車の他の運転パラメータを含むことができる。
【００５２】
工程４０４において、車の内部を監視し、ドライバの動作に関するデータをセンサ融合モジュール１０２に提供する。監視動作は、運転制御装置、テレマティークシステム、インフォテイメントシステム、ＨＶＡＣを含む乗員快適制御装置、座席位置、ハンドル位置、ペダル位置、窓の位置、日よけ板、サンルーフと窓の日よけ、通信制御装置などのドライバによって制御される車両システムの使用を監視することを含むことができる。監視動作はまた乗員動作監視を含むことができる。
【００５３】
工程４０６において、車の外部の車両環境を監視し、車の運転環境に関するデータをセンサ融合モジュール１０２に提供する。運転環境データは道路状態、車線、前進データ、交通制御データ、及び交通状態データを含むことができる。
【００５４】
工程４０８において、車両運転手を監視し、ドライバの状態に関するデータを融合モジュール１０２に提供する。ドライバ身体状態は、ドライバの疲労、酩酊、又は心理状態を含むことができる。更に、ドライバの注意散漫のレベルも監視することができる。
【００５５】
工程４１０において、ドライバ能力を評価する。ドライバの能力は、車両運転データ、オペレータ動作データ、環境データ、及びオペレータ状態データからドライバ能力を推論することによって評価できる。そのような推論は、推論エンジン又は規則に基づく決定エンジンを用いて引き出すことができる。或いは、ファジー論理又は適応目標探索を用いることができる。
【００５６】
図５において、ドライバ能力を改善するためのドライバに知らせる方法５００は工程５０２で始まり、この工程５０２では、車両運転状態に関する車両運転データを車両から受信する。工程５０２は、センサ融合モジュール１０２において、車の運転に関する車両データの中の、種々のセンサ、システム、及び装置からデータを受信する。このデータは、車両速度と車両加速度、スロットル操作、ブレーキ操作、ハンドル入力、スロットル位置、スロットル位置の変化速度、追加有効スロットル入力とスロットルアプリケータ圧、ブレーキ位置、ブレーキ位置の変化速度、追加有効ブレーキ入力とブレーキ操作圧、ハンドル位置、ハンドルの変化速度、ハンドルにかかるオペレータ圧、追加有効ハンドル入力、及びオイル温度、オイル圧、冷却液温度、タイヤ圧、ブレーキ流体温度、変速装置温度、不点火、フロントガラスワイパー動作、前部／後部曇り取り操作、自己診断システムなどの車の他の運転パラメータを含むことができる。
【００５７】
工程５０４において、車の内部を監視し、ドライバの動作に関するデータをセンサ融合モジュール１０２に提供する。監視動作は、運転制御装置、テレマティークシステム、インフォテイメントシステム、ＨＶＡＣを含む乗員快適制御装置、座席位置、ハンドル位置、ペダル位置、窓の位置、日よけ板、サンルーフと窓の日よけ、通信制御装置などのドライバによって制御される車両システムの使用を監視することを含むことができる。監視動作はまた乗員動作監視を含むことができる。
【００５８】
工程５０６において、車の外部の車両環境を監視し、車の運転環境に関するデータをセンサ融合モジュール１０２に提供する。運転環境データは道路状態、車線、前進データ、交通制御データ、及び交通状態データを含むことができる。
【００５９】
工程５０８において、車両運転手を監視し、ドライバの状態に関するデータを融合モジュール１０２に提供する。ドライバ身体状態は、ドライバの疲労、酩酊、又は心理状態を含むことができる。更に、ドライバの注意散漫のレベルも監視することができる。
【００６０】
工程５１０において、ドライバの認知負荷を推定する。ドライバの認知負荷は、ドライバの好み、過去の能力、及び習慣を考慮することができる。それから、工程５１２において、車両情報をドライバへの通知のためにドライバの認知負荷に基づいて優先付けする。
【００６１】
図６において、応答を車の運転状況に統合する方法６００は工程６０２で始まり、その工程６０２でマスタ状態リストを生成する。マスター状態リストはセンサ融合モジュール１０２によって生成され、車内で取得可能な種々のセンサデータの融合である。センサデータは、車両運転データ、ドライバ動作データ、環境データ、ドライバ状態データ、ドライバ好みデータ、ドライバ行動フィードバックデータを含む車内の全ての可能なデータとすることができる。
【００６２】
工程６０４において、マスタ状態リストから運転状況を判定する。運転状態は、問題状態の存在、問題訂正の存在、問題拡大の存在、オペレータ作業要求の存在、エージェント作業要求の存在、オペレータ作業完了の存在、エージェント作業完了の存在とすることができる。更に、工程６０６において、オペレータ認知負荷を決定する。
【００６３】
工程６０８において、オペレータ状況に対する応答をオペレータ認知負荷に基づいて判定する。この応答は、情報の流れをドライバに同期させることと、ドライバに警報を出すことと、聴覚警報、視覚警報、及び触覚警報を含む警報を行うこと、車内の選択されたサービスの動作を中止するか終了することとすることができる。
【００６４】
図７において、能力フィードバックによってドライバ能力を改善する方法７００は工程７０２で始まり、この工程７０２では、車両運転状態に関する車両運転データを車両から受信する。工程７０２は、センサ融合モジュール１０２において、車の運転に関する車両データの中の、種々のセンサ、システム、及び装置からデータを受信する。このデータは、車両速度と車両加速度、スロットル操作、ブレーキ操作、ハンドル入力、スロットル位置、スロットル位置の変化速度、追加有効スロットル入力とスロットルアプリケータ圧、ブレーキ位置、ブレーキ位置の変化速度、追加有効ブレーキ入力とブレーキ操作圧、ハンドル位置、ハンドルの変化速度、ハンドルにかかるオペレータ圧、追加有効ハンドル入力、及びオイル温度、オイル圧、冷却液温度、タイヤ圧、ブレーキ流体温度、変速装置温度、不点火、フロントガラスワイパー動作、前部／後部曇り取り操作、自己診断システムなどの車の他の運転パラメータを含むことができる。
【００６５】
工程７０４において、車の内部を監視し、ドライバの動作に関するデータをセンサ融合モジュール１０２に提供する。監視動作は、運転制御装置、テレマティークシステム、インフォテイメントシステム、ＨＶＡＣを含む乗員快適制御装置、座席位置、ハンドル位置、ペダル位置、窓の位置、日よけ板、サンルーフと窓の日よけ、通信制御装置などのドライバによって制御される車両システムの使用を監視することを含むことができる。監視動作はまた乗員動作監視を含むことができる。
【００６６】
工程７０６において、車の外部の車両環境を監視し、車の運転環境に関するデータをセンサ融合モジュール１０２に提供する。運転環境データは道路状態、車線、前進データ、交通制御データ、及び交通状態データを含むことができる。
【００６７】
工程７０８において、車両運転手を監視し、ドライバの状態に関するデータを融合モジュール１０２に提供する。ドライバ身体状態は、ドライバの疲労、酩酊、又は心理状態を含むことができる。更に、ドライバの注意散漫のレベルも監視することができる。
【００６８】
工程７１０において、ドライバ能力評価を判定し記録するので、工程７１２においてドライバ能力評価をドライバへ報告することができる。工程７１２は、車両運転の結果についてのドライバ能力評価を報告すること、又は車両運転中のドライバ能力評価を報告することを含む。また、ドライバ能力評価は、車両運転の第１期間と第２の期間記録され、かつ、この二つの評価の比較を含むことができる。
【００６９】
この方法は更に、ドライバ好みデータを受信し、ドライバ好みデータに基づいてドライバ能力評価を行う工程を含むことができる。更に、ドライバ能力評価は車両運転の複数面のそれぞれに対する得点を含むことができる。ドライバ能力評価の報告は視覚指示、聴覚指示、又は触覚指示によって行うことができる。
【００７０】
図８において、無線通信装置のサービス状態を構成する方法８００は工程８０２で始まり、この工程８０２において、デバイス操作者のための無線通信装置の好適なサービス状態を定義する一組のデバイス操作パラメータを受信する。工程８０４において、状況データを少なくとも一つの状況データソースから受信する。デバイス操作パラメータは少なくとも一つの状況パラメータを含む。状況パラメータと状況データはそれぞれ、無線通信装置の速度、無線通信装置の場所、時間、デバイス操作者の動作、デバイス操作者の認知負荷、車両運転データと環境データを含む車の運転、周囲の照明、標高、及び周囲の音と関係することができる。受信したデータは、無線通信装置が車に通信可能に接続されているその車の中からというような、いろいろなソースからのデータの融合であることができる。デバイス操作パラメータは、車両識別インターフェース２０２などの携帯型パーソナル・ユーザインターフェースを介して提供することができる。
【００７１】
工程８０６において、無線通信装置のサービス状態を設定する。サービス状態は、呼の転送、ボイスメールへの呼の転送、音声の作動、鳴動モード、呼完了遅延、呼出元識別などである。無線通信装置は、セルラー電話、ページャ、パーソナル・ディジタル・アシスタント、又はパーソナルコンピュータとウェブブラウザを含むその他のコンピューティング装置とすることができる。
【００７２】
本発明はいくつかの好適な実施態様、特に、情報を統合し集約するためとドライバへの情報の提示のためのシステムと方法について述べられている。本発明の変更と別の実施態様は前の記述から当業者にとって明らかである。この記述は説明だけのためと解釈されるべきであって、本発明を実施する最善の態様を当業者に教えるためである。構成と方法の詳細は本発明の精神から逸脱することなしに実質的に変更可能であり、添付請求の範囲に入る、全ての変更の排他的使用が留保されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の好適な実施態様におけるオペレータ能力評価システムを示すブロック図。
【図２】 本発明の好適な実施態様におけるドライバと車のインターフェースを示すブロック図。
【図３】 本発明の好適な実施態様における無線通信装置を示すブロック図。
【図４】 本発明の好適な実施態様における車両運転手能力評価方法の諸工程を示すフローチャート。
【図５】 本発明の好適な実施態様における車両運転手能力改善方法の諸工程を示すフローチャート。
【図６】 本発明の好適な実施態様における、応答を車両運転状態に統合する方法の諸工程を示すフローチャート。
【図７】 本発明の好適な実施態様における車両運転手にフィードバックを行う方法の諸工程を示すフローチャート。
【図８】 本発明の好適な実施態様における無線通信装置のサービス状態を構成する方法の諸工程を示すフローチャート。

Claims (9)

1. 車両の運転状態に関する車両運転データを同車両から受信する工程と、
   前記車両の内部を監視し、同車両内部から同内部内の運転手の動作に関する運転手動作データを受信する工程と、
   前記車両の外部環境から車両外部環境データを受信する工程と、
   前記車両運転手を監視し、同車両運転手の状態に関する運転手状態データを受信する工程と、
   前記車両運転データ、前記運転手動作データ、前記環境データ及び前記運転手状態データを合成し、及び要約することによって、運転手認知負荷を推定する工程と、
   車両情報を前記運転手に選択的に通知するために前記運転手認知負荷に基づいて前記車両情報を優先付けする工程とからなる、運転手の能力を向上させるために車両運転手に通知するための方法。
2. 前記合成及び要約工程は、前記車両内にセンサ融合装置を設ける工程からなる請求項１に記載の方法。
3. 前記合成及び要約工程は、問題状態の存在、問題訂正の存在、問題拡大の存在、運転手作業要求の存在、エージェント作業要求の存在、運転手作業完了の存在、エージェント作業完了の存在、及び状況変化の存在のうちの少なくとも１つを判定する工程からなる請求項１に記載の方法。
4. 前記車両情報に優先度をつける工程は、運転手作業の存在を判定する工程と、前記運転手作業に対して運転手の応答を要求する工程とからなる請求項１に記載の方法。
5. 前記車両情報は警告及び警報のいずれか一方からなる請求項１に記載の方法。
6. 運転手の経歴データを受信する工程をさらに有し、前記運転手認知負荷推定工程は部分的に前記運転手経歴データに基づいている運転手認知負荷を推定する工程からなる請求項１に記載の方法。
7. 運転手好みデータを受信する工程をさらに有し、前記運転手認知負荷推定工程は部分的に前記運転手好みデータに基づいている運転手認知負荷を推定する工程からなる請求項１に記載の方法。
8. センサ融合モジュールと、同センサ融合モジュールはそれぞれ車両状態データ、車両環境データ、運転手状態データ及び運転手動作データを前記センサ融合モジュールに提供する車両状態センサ、車両外部センサ、運転手状態センサ、及び運転手動作センサに接続されていることと、前記センサ融合モジュールは同センサ融合モジュールによって受信されたデータに基づきマスタ状態リストを提供すべく動作可能であることと、
   前記センサ融合モジュールに結合された応答セレクタと、同応答セレクタは、前記マスタ状態リストに基づいた現在の運転状態を判定し、及び前記マスタ状態リスト及び前記運転手の動作に基づいた運転手能力評価値を提供すべく前記現在の運転状態に応じて運転手の動作を評価するために動作可能であることと、
   指示を生成するために前記応答セレクタに接続されている動作生成器と、
   前記運転手に前記指示を伝達するために前記動作生成器に接続されている運転手インターフェースとからなる、車両の運転手に情報を提供するための装置。
9. 前記車両状態データは、車両速度、車両加速度、スロットル操作、ブレーキ操作、ハンドル入力、スロットル位置、スロットル位置の変化速度、追加の有効スロットル入力、スロットル操作圧、ブレーキ位置、ブレーキ位置の変化速度、追加の有効ブレーキ入力、ブレーキ操作圧、ハンドル位置、ハンドルの変化速度、ハンドルにかかるオペレータ圧、及び追加の有効ハンドル入力のうちの少なくとも１つからなる請求項８に記載の装置。

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