JP7426277B2 - 準備行動判定装置、運転支援システム、及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、準備行動判定装置、運転支援システム、及びプログラムに関する。

従来、車両には危険を回避するための種々の安全システムが導入されている。先行車両に追突する虞がある、車線を逸脱している等の場面では、運転者の状態を検知して、運転者自ら危険回避行動を取りそうにない場合は、システムが介入して車両側で自動ブレーキを作動させる等の危険回避動作を行う。

上述した安全システムでは、運転者の状態を確実に判定する技術が重要となる。特許文献１には、顔向きと視線のずれから運転者の集中度合が増加したことを判定する技術が開示されている。また、特許文献２には、サッケード回数から漫然状態等を判別する技術が開示されている。

また、運転者が姿勢を変える場合に運転者の重心位置が移動することが知られている。特許文献３に記載の技術では、この知見を利用し、シートに備えられた複数の荷重センサから運転者の重心位置を算出し、重心位置の変化から運転者の安全確認の有無を判定している。

特開２０１７－１０４１８号公報 特開２０１７－１９９２１２号公報 特開２０１８－２０６０３７号公報

特許文献１に記載の技術では、運転に必要な走行環境に応じて発生する危険に対処するための分散的注意が必要な場面で、適切に集中度合いを判定することができないという課題がある。

特許文献２に記載の技術では、統計的に有意となるだけのデータ量が必要となることから、判定に長時間を要したり、運転者の急な状態変化に対応できないという課題がある。

本発明の目的は、運転者が運転操作の直前に行う準備行動の有無を精度よく判定することができる、準備行動判定装置及びプログラムを提供することにある。

本発明の他の目的は、眠気や集中力低下度合いの推定値に基づく場合に比べて、運転者自ら危険回避行動を取るか否かを確度よく判定でき、確実に危険回避動作を行うことできる、運転支援システムを提供することにある。

本発明の一態様に係る準備行動判定装置は、車両を運転する運転者の能動的体動を検出する検出部と、運転操作を行う準備として運転操作前に行われる準備行動の特徴を乗員毎に記憶する記憶部に記憶された前記運転者の準備行動の特徴に基づいて、検出された前記能動的体動が運転操作前に行われる準備行動か否かを判定する判定部と、を備えている。

本発明の他の一態様に係る準備行動判定装置は、環境検出部で検出された車両周囲の環境情報から危険を検知し、危険発生までの猶予時間を算出する算出部と、車両を運転する運転者の能動的体動を検出する検出部と、運転操作を行う準備として運転操作前に行われる準備行動の特徴を乗員毎に記憶する記憶部に記憶された前記運転者の準備行動の特徴に基づいて、検出された前記能動的体動が運転操作前に行われる準備行動か否かを判定する判定部と、前記猶予時間が予め定めた時間以下になる前に、準備行動である能動的体動が検出されない場合に、準備行動なしとの結果を出力する出力部と、を備えている。

本発明の運転支援システムは、請求項６に記載の準備行動判定装置と、準備行動なしとの結果に応じて、車両制御により危険を回避する動作を行う安全対策を実行する安全装置と、を備えている。

本発明のプログラムは、コンピュータを、車両を運転する運転者の能動的体動を検出する検出部、運転操作を行う準備として運転操作前に行われる準備行動の特徴を乗員毎に記憶する記憶部に記憶された前記運転者の準備行動の特徴に基づいて、検出された前記能動的体動が運転操作前に行われる準備行動か否かを判定する判定部、として機能させるためのプログラムである。

本発明の準備行動判定装置及びプログラムによれば、運転者が運転操作の直前に行う準備行動の有無を精度よく判定することができる。

また、本発明の運転支援システムによれば、眠気や集中力低下度合いの推定値に基づく場合に比べて、運転者自ら危険回避行動を取るか否かを確度よく判定でき、車両側で危険回避動作を確実に且つ早い段階で行うことができる。

準備行動を説明するための模式図である。 運転支援システムの電気的構成の一例を示すブロック図である。 シート振動検出のセンサ配置の一例を示す図である。 準備行動判定装置の機能的構成の一例を示すブロック図である。 バネ‐マス‐質点系の模式図である。 車両加速度からシート振動までのボード線図である。 能動的体動の一例を示すグラフである。 準備行動による能動的体動の一例を示す図である。 準備行動パターンの一例を示す図である。 準備行動判定プログラムの流れの一例を示すフローチャートである。 準備行動記憶処理の流れの一例を示すフローチャートである。 準備行動の時間帯とＴＴＣを説明するための模式図である。 ＴＴＣの範囲を記憶するテーブルの一例である。 ＴＴＣの範囲を記憶するテーブルの他の例である。 準備行動判定処理の流れの一例を示すフローチャートである。 安全対策プログラムの処理の流れの一例を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。

＜運転支援システム＞
本発明の実施の形態に係る運転支援システムは、運転者による車両の走行中に、運転者が運転操作の前に行う準備行動をリアルタイムで検出している。そして、危険な状況において運転者が準備行動を行わない場合に、運転者が危険を回避する行動を取らないものと判断して、車両側で危険回避動作を行う。

（準備行動）
まず、準備行動について説明する。
図１は準備行動を説明するための模式図である。図１に示すように、車両の走行状態には、車両が一定速度で直線走行する定常走行と、定常走行ではない通常走行とがある。定常走行で車両を走行させている運転者が、ブレーキを踏む、ステアリングを切る等の運転操作を行って、車両の走行状態を定常走行から通常走行に移行させる。即ち、通常走行は、運転操作を伴う走行状態である。

運転者は、例えば、左にハンドルを切る場合に身体を少し右側に傾けるなど、運転操作を行う準備として自ら無意識に体重移動を行っている。この体重移動を伴う能動的体動を「準備行動」という。危険を検知した運転者は、危険が発生する前に運転操作を行って危険を回避する。運転者は運転操作の前に準備行動を行うので、準備行動の有無から運転者が運転操作を行うか否かを確度よく判定できる。

（運転支援システムの構成）
次に、運転支援システムの電気的構成について説明する。
図２は運転支援システムの電気的構成の一例を示すブロック図である。図２に示すように、運転支援システム１００は、危険な状況を検知した場合に準備行動の有無を判定する準備行動判定装置１０と、準備行動判定装置１０から取得した判定結果に基づいて安全対策を行う安全装置５０とを備えている。安全装置５０は、車両制御による自動ブレーキなどの安全対策を実施する。準備行動判定装置１０と安全装置５０とは、有線又は無線により通信可能に接続されている。

準備行動判定装置１０は、情報処理部１２、操作情報検出部１８、シート振動検出部２０、車両振動検出部２２、環境検出部２４、記憶部２６、及び通信部２８を備えている。情報処理部１２は、操作情報検出部１８、シート振動検出部２０、車両振動検出部２２、及び環境検出部２４の各々が検出した情報を取得する。また、情報処理部１２は、記憶部２６及び通信部２８の各々を制御する。

情報処理部１２は、コンピュータにより構成されており、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１４とメモリ１６とを備えている。メモリ１６は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、不揮発性メモリ等により構成されている。ＣＰＵ１４とメモリ１６とは、互いにバスで接続されている。

操作情報検出部１８は、運転者による運転操作に関わる操作情報を検出するセンサ群で構成されている。操作情報を検出するセンサとしては、車速を検出する車速センサ、車両の旋回方向への角速度を検出するヨーレートセンサ、ハンドルの操舵角を検出する操舵角センサ等が挙げられる。

シート振動検出部２０は、シートの振動を検出する複数のシート振動センサで構成されている。シート振動センサとしては、例えば、加速度センサを用いることができる。具体例を挙げると、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＦ）フィルムを使った圧電フィルムセンサなどの加速度センサが、シート振動センサとして使用される。複数のシート振動センサの各々は、例えば、運転席のシートの表面又は内部など、運転者の体動を検出可能な位置に設けられる。

図３はシート振動センサの配置の一例を示す図である。図３に示すように、複数のシート振動センサ（以下、「センサＡ～Ｄ」という。）は、シート７０の内部に設けられている。図示した例では、センサＡは背もたれ部であるバックレスト７２の右側に、センサＢはバックレスト７２の左側に、センサＣは着座部であるクッション７４の右側に、センサＤはクッション７４の左側に、各々設けられている。

車両振動検出部２２は、車両の振動を検出する車両振動センサで構成されている。車両の振動とは、エンジンの振動や路面振動などの車体振動に由来する振動成分のことである。車両振動センサとしては、例えば、加速度センサを用いることができる。車両振動センサは、例えば、車体内のシートの取り付け点付近など、車体振動に由来する振動成分を検出可能な位置に設けられる。

環境検出部２４は、車両周囲の環境を表す環境情報を検出するセンサ群で構成されている。環境情報を検出するセンサ群は、車載カメラとレーダを含む。

記憶部２６は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）等が用いられる。記憶部２６には、準備行動の有無を判定するための「準備行動判定プログラム」が記憶されている。通信部２８は、外部と通信を行うための通信インターフェースである。

安全装置５０は、制御部５２、警報装置５８、ブレーキ装置６０、操舵装置６２、記憶部６４、及び通信部６６を備えている。制御部５２は、警報装置５８、ブレーキ装置６０、操舵装置６２、記憶部６４、及び通信部６６の各部を制御する。

制御部５２は、コンピュータにより構成されており、ＣＰＵ５４とメモリ５６とを備えている。これらは互いにバスで接続されている。メモリ５６は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性メモリ等により構成されている。

警報装置５８は、例えば、自車両の車室内に設置されたスピーカやディスプレイである。ブレーキ装置６０は、運転者によるブレーキペダルが踏まれていないときも、制御部５２からの制御信号に応じて車輪に制動力を付与する制動装置である。操舵装置６２は、運転者によるステアリング操作が行われていないときも、制御部５２からの制御信号に応じて車輪を操舵する操舵装置である。

記憶部６４には、ＨＤＤ等が用いられる。記憶部６４には、安全対策を実施するための「安全対策プログラム」が記憶されている。通信部６６は、外部と通信を行うための通信インターフェースである。

（準備行動判定装置）
次に、準備行動判定装置の機能的構成について説明する。
図４は準備行動判定装置の機能的構成の一例を示すブロック図である。準備行動判定装置１０の情報処理部１２は、走行状態判定部３０、伝達関数算出部３２、伝達関数記憶部３４、受動的体動算出部３６、能動的体動算出部３８、準備行動記憶部４０、危険予測部４２、準備行動判定部４４、及び判定結果出力部４６を備えている。

情報処理部１２のＣＰＵ１４が、記憶部２６に記憶された「準備行動判定プログラム」を読み出してメモリ１６をワークエリアとしてプログラムを実行することにより、コンピュータが情報処理部１２の各機能部として機能する（図２参照）。

なお、シート振動、車両振動、受動的体動、及び能動的体動の各々の大きさは、それらを表す加速度の大きさである。

－準備行動情報の収集・記憶－
準備行動判定装置は、準備行動判定の準備として、運転者の運転中に準備行動情報を収集して、得られた運転者に固有の準備行動パターンを記憶する準備行動記憶処理を行う。準備行動パターンは、「準備行動の特徴」の一例である。まず、この準備行動記憶処理に関連する各機能部について説明する。

走行状態判定部３０は、操作情報検出部１８から取得した操作情報から、走行状態が定常走行か通常走行かを判定する。例えば、ステアリング角度とアクセル開度の変動が所定の範囲内に入るときは、走行状態が定常走行であると判定する。走行状態が定常走行ではない場合は、走行状態が通常走行であると判定する。

伝達関数算出部３２は、走行状態が定常走行の間に、シート振動検出部２０から取得したシート振動と、車両振動検出部２２から取得された車両振動とから、伝達関数を算出する。伝達関数算出部３２は、伝達関数算出部３２で算出された伝達関数を、伝達関数記憶部３４に記憶する。

車両振動からシート振動への伝達関数を算出するために、車両の車体、車両内に設置されたシート、及びシート上の乗員の関係を図５に示すバネ‐マス‐質点系で近似して得られる、車両振動から２次分の１次の伝達関数によってシート振動を推定する。

具体的には、シート振動のうち路面振動など車両振動由来の振動成分は、シート取り付け点などに取り付けられた加速度センサ出力から、下記式（１）に基づいて推定することができる。

上記式（１）の伝達関数は、ラプラス変換を用いた伝達関数であり、ｓは、ラプラス演算子である。また、ａ_１は、シート振動を表す加速度、ａ_２は、シート取り付け点での車両振動を表す加速度である。ｍは、シートに着座した運転者の質量である。

また、上記式（１）は、図５に示したシート上の運転者をバネ‐マス‐質点系で近似した時の車両加速度からシート加速度の伝達関数を示すものであり、シートの剛性をバネ定数ｋで表し、シートの粘性をダンピング定数ｃで表している。

運転者の体動には、車両振動により身体が揺さぶられて生じる受動的体動と、運転者自ら動く能動的体動があり、これらが混在している。定常走行で得られる運転者の体動は受動的体動と見なすことができる。

受動的体動算出部３６は、伝達関数記憶部３４に記憶しておいた伝達関数を用いて、車両振動検出部２２から取得された車両振動から運転者の受動的体動を算出する。具体的には、受動的体動算出部３６は、記憶しておいた伝達関数を用いて、定常走行の間に取得された車両振動からシート振動を推定する。そして、受動的体動算出部３６は、推定したシート振動を、運転者の受動的体動とする。図６は車両加速度からシート振動までのボード線図である。図６に示すように、定常走行において推定した受動的体動（モデル、破線）は、実際に検出したシート振動（実験結果、実線）とよく一致することが実験的に確認されている。

能動的体動算出部３８は、シート振動検出部２０から取得したシート振動から、受動的体動算出部３６で算出された受動的体動を差し引いて、能動的体動を算出する。定常走行時には、運転者の能動的体動は小さく、検出されたシート振動と推定された受動的体動は略等しい。一方、運転者が定常走行から運転操作をしようとするとき、運転操作の直前に体重移動を伴う準備行動を行うので、能動的体動が大きくなる。

能動的体動算出部３８は、操作情報から走行状態が定常走行から通常走行に遷移したと判定されたときに、すなわち、運転者がステアリング操作やアクセル操作を開始したときに、運転操作の直前に行われた能動的体動を検出して、検出された能動的体動準備行動として準備行動記憶部４０に記憶させる。能動的体動算出部３８は、運転者の運転中に行われた準備行動の情報を、次々と準備行動記憶部４０に蓄積して行く。こうして、運転者に固有の準備行動パターンが取得される。

－準備行動の判定－
準備行動判定装置は、定常走行時に能動的体動をリアルタイムで検出し、予め記憶しておいた運転者に固有の準備行動パターンに基づいて、算出された能動的体動が準備行動に該当するか否かを判定する準備行動判定処理を行う。次に、この準備行動判定処理に関連する各機能部について説明する。なお、既に説明した機能部についても果たすべき機能が追加される。

伝達関数算出部３２は、走行状態が定常走行の間に、シート振動と車両振動とから伝達関数を算出する。受動的体動算出部３６は、伝達関数を用いて車両振動から運転者の受動的体動を算出する。能動的体動算出部３８は、シート振動から受動的体動を差し引いて、能動的体動を算出する。こうして、車両の走行中に、シート振動と車両振動とから能動的体動が繰り返し算出される。

危険予測部４２は、環境検出部２４で検出した車両周囲の環境情報から、先行車両への追突や走行レーンからの逸脱などの危険を検知し、危険が発生すると予想される時間、準備行動が発生すると予測される時間帯（以下、「準備行動の時間帯」という。）等を算出する。能動的体動算出部３８は、危険予測部４２が求めた準備行動の時間帯に行われた能動的体動を検出する。

準備行動判定部４４は、準備行動記憶部４０に記憶された準備行動パターンを参照して、能動的体動算出部３８で検出された能動的体動が準備行動に該当するか否かを判定する。判定結果出力部４６は、準備行動判定部４４による判定結果を、安全装置５０に出力する。

検出された能動的体動が準備行動に該当すると判定された場合は、判定結果出力部４６は「準備行動あり」との判定結果を出力する。一方、検出された能動的体動が準備行動に該当しないと判定された場合は、判定結果出力部４６は「準備行動なし」との判定結果を出力する。

安全装置５０は、「準備行動あり」との判定結果を得た場合は、運転者による運転操作が行われると判断して動作しない。一方、「準備行動なし」との判定結果を得た場合は、安全装置５０は、運転者による運転操作が行われないと判断して、車両制御による自動ブレーキや車線キープなどの安全対策を実施する。安全装置５０は、安全対策として、システム介入を予告する警報等の情報呈示などを行ってもよい。

－準備行動パターン－
ここで、準備行動パターンについて説明する。
図７に示すグラフは、図２に示すセンサＡ～Ｄの各々について、定常走行及び左旋回直前における能動的体動の大きさを示している。上記の通り、センサＡはバックレスト右側、センサＢはバックレスト左側、センサＣはクッション右側、センサＤはクッション左側に、各々設けられている。以下では、センサＡ～Ｄの各々に対応する位置をＡ～Ｄで表す。

図８は準備行動に該当する能動的体動の一例を示す図である。図８は、シートの左右方向を横軸、シートのバックレスト-クッション方向を縦軸とするシート内の位置を表す二次元空間に対して、図７に示すセンサＡ～Ｄの位置毎の能動的体動を表す加速度データＡ～Ｄを用いて、次の値を二次元プロットしたものである。
横軸：（データＡ＋データＣ）－（データＢ＋データＤ）
縦軸：（データＡ＋データＢ）－（データＣ＋データＤ）

図７、図８によれば、能動的体動がシートのどの位置で顕著であるかが分かる。図８におけるプロット点の移動は、運転者の重心位置の移動を表している。

定常走行では、図８に示すように、能動的体動を表すプロット点（◆）は破線で囲まれた定常走行の範囲１０４内に分布する。これに対して、左旋回直前では、バックレスト左側（Ｂ）とクッション右側（Ｃ）の能動的体動が大きくなる。特に、クッション右側（Ｃ）の能動的体動が顕著となるため、プロット点は定常走行の範囲１０４から離れて右下へシフトする。このように、準備行動が行われた場合は、能動的体動を表すプロット点（■）は、定常走行の範囲１０４の外側に移動する。

図９は準備行動パターンの一例を示す図である。準備行動パターンは、準備行動のカテゴリー毎に、準備行動を行う場合の運転者の重心位置の移動範囲を表すものである。準備行動記憶処理では、準備行動の時間帯に行われた能動的体動を表す点を、二次元空間にプロットして行き、運転者に固有の準備行動パターンを取得する。

ブレーキ操作の準備行動では、左のバックレスト側への重心移動がある。ブレーキ操作の準備行動が行われたときのプロット点（△）は、図９の左上の破線で囲まれたブレーキ操作の準備行動の範囲１０８内に分布する。

ステアリング操作で回避する場合も考えられる。右旋回するステアリング操作の準備行動が行われたときのプロット点（○）は、図９の左下の破線で囲まれた右旋回操作の準備行動の範囲１１０内に分布する。左旋回するステアリング操作の準備行動が行われたときのプロット点（□）は、図９の右下の破線で囲まれた左旋回操作の準備行動の範囲１１２内に分布する。

準備行動判定部４４は、検出された能動的体動を表すプロット点が、ブレーキ操作の準備行動の範囲１０８内に移動すれば、ブレーキ操作の準備行動があったと判定する。同様に、プロット点が、右旋回操作の準備行動の範囲１１０内に移動すれば、右旋回操作の準備行動があったと判定する。同様に、プロット点が、左旋回操作の準備行動の範囲１１２内に移動すれば、左旋回操作の準備行動があったと判定する。

一方、検出された能動的体動を表すプロット点が、準備行動の範囲１０８、１１０、１１２の何れにも含まれない場合は、大きな重心移動があっても準備行動なしと判定する。例えば、運転席の左側にある助手席の荷物を取る行動では、左のクッション側への重心移動があるが、右旋回操作の準備行動の範囲１１０を超える大きな重心移動であるために準備行動とは判定されない。

また、準備行動判定部４４は、プロット点が、危険予測部４２で予測された危険を回避するのに必要な操作に対応する準備行動の範囲に含まれない場合は、対応する準備行動なしと判定してもよい。例えば、走行レーンからの逸脱の場合は、ブレーキ操作ではなくステアリング操作が必要とされる。この場合は、プロット点が準備行動の範囲１１０または１１２内に移動した場合には、ステアリング操作の準備行動があったと判定するが、プロット点が準備行動の範囲１０８内に移動した場合には、準備行動なしと判定する。

図９に示す準備行動の範囲は典型的な代表例である。準備行動パターンは、運転姿勢や運転操作のスタイルによって個人毎に異なる。また、準備行動パターンを、高速道路と一般道などの道路種別に用意してもよく、雨天時とそれ以外など天候別に用意してもよい。また、所定の期間の最新データのみを用いて、準備行動パターンを作成してもよい。周囲の環境や状況に適した準備行動パターンを選択することにより、判定の精度を向上させることができる。

準備行動が行われているのに準備行動と判定されない場合（未検知）は、運転者の操作の前にシステムが介入することになり、運転の邪魔だと感じるなど、運転者は違和感を感じることになる。反対に、準備行動が行われていないのに準備行動と判定された場合（誤検知）は、システムが介入しないので衝突リスクが高まることになる。

未検知を少なくするか、誤検知を少なくするかは、図９に示す準備行動の範囲の境界設定により調整することができる。準備行動の範囲が広くなると、未検知は減少するが誤検知が増加する。準備行動の範囲が狭くなると、未検知は増加するが誤検知が減少する。

＜準備行動判定プログラム＞
次に、準備行動判定プログラムについて説明する。
準備行動判定プログラムは、準備行動判定装置１０のＣＰＵ１４により、運転者が運転を開始したときに、または、運転者からの指示に応じて実行される。ここでは、先行車両への追突シーンを危険な状況の例として説明する。

図１０は準備行動判定プログラムの処理の流れの一例を示すフローチャートである。
ステップＳ１００で、ＣＰＵ１４は、運転者に対応する準備行動パターンが予め取得されているか否かを判断する。

準備行動パターンが取得されていない場合は、ステップＳ１０２に進む。ステップＳ１０２で、ＣＰＵ１４は、運転者に固有の準備行動パターンを作成するための「準備行動記憶処理」を実行して、プログラムを終了する。

一方、準備行動パターンが予め取得されている場合は、ステップＳ１０４に進む。ステップＳ１０４で、ＣＰＵ１４は、運転者に固有の準備行動パターンに基づいて、検出された能動的体動が準備行動に該当するか否かを判定する「準備行動判定処理」を実行して、プログラムを終了する。

（準備行動記憶処理）
次に、図１０のステップ１０２で実行される準備行動記憶処理について説明する。
図１１は準備行動記憶処理の流れの一例を示すフローチャートである。
まず、ステップＳ２００で、ＣＰＵ１４は、操作情報に基づいて走行状態が定常走行か否かを判断する。走行状態が定常走行である場合は、ステップＳ２０２に進む。走行状態が通常走行である場合は、ステップＳ２００で判断を繰り返す。

次に、ステップＳ２０２で、ＣＰＵ１４は、シート振動と車両振動とを取得する。次に、ステップＳ２０４で、ＣＰＵ１４は、シート振動と車両振動とから伝達関数を算出して、メモリに記憶する。

次に、ステップＳ２０６で、ＣＰＵ１４は、シート振動と車両振動を再び取得する。次に、ステップＳ２０８で、ＣＰＵ１４は、ステップＳ２０４で求めた伝達関数を用いて、車両振動から受動的体動を算出する。次に、ステップＳ２１０で、ＣＰＵ１４は、シート振動から受動的体動を差し引いて能動的体動を算出して、メモリに記憶する。

次に、ステップＳ２１２で、ＣＰＵ１４は、走行状態が定常走行から通常走行に移行したかを操作情報に基づいて判断する。通常走行に移行していない場合は、ステップＳ２０６に戻って能動態体動の算出を繰り返し行う。運転操作により通常走行に移行した場合は、ステップＳ２１４に進む。

次に、ステップＳ２１４で、ＣＰＵ１４は、運転操作の直前に検出した能動的体動を準備行動として記憶する。次に、ステップＳ２１６で、ＣＰＵ１４は、次に説明する衝突猶予時間（ＴＴＣ：Time-To-Collision）を求めて、得られたＴＴＣを運転者の準備行動情報として記憶部に記憶しておく。

上記の通り、ここでは先行車両への追突シーンを想定しているので、判定タイミングの基準として、ＴＴＣを用いる。ＴＴＣとは、自車両と先行車両との車間距離（Ｌ）を、自車両の速度（Ｖｆ）と先行車両の速度（Ｖｐ）との差である相対速度で除算した値である。すなわち、ＴＴＣ＝Ｌ／（Ｖｆ－Ｖｐ）で表される。ＴＴＣは、現在の相対速度が維持された場合にあと何秒で衝突するかを示す指標として用いられる。

なお、自車両と先行車両との車間距離は自車両にあるレーダ等で測定する。また、国土交通省が定めた技術指針では、衝突被害を軽減する自動ブレーキが作動するタイミングは、乗用車においてＴＴＣが１．４秒以下と定められている。

図１２は準備行動の時間帯とＴＴＣを説明するための模式図である。図１２に示すように、ブレーキ操作が開始されたと判断されると、その直前（一定時間前）の能動的体動を準備行動として記憶させる。

具体的には、ブレーキ操作前のアクセルオフの時点より一定時間前（例えば、５秒前）までを「準備行動の時間帯」とする。この準備行動の時間帯に検出される能動的体動を図８、図９に示す二次元空間にプロットして、重心移動の最大値、すなわち、原点から最も離れた点を、その時点のＴＴＣと共に準備行動を表す点として記憶しておく。

このようにして、ブレーキ操作前の準備行動情報を蓄積することにより、ブレーキ操作の準備行動の範囲とＴＴＣの範囲とを特定する。ここで重要なのは、重心移動を伴うアクセルオフという準備行動が、ブレーキ操作という行動に繋がる点である。なお、準備行動の対象とする時間帯の設定は、例えば５秒のように固定した時間としてもよいし、検出される準備行動情報を反映させて、個人毎に異なる時間帯としてもよい。

次に、ステップＳ２１８で、ＣＰＵ１４は、操作情報に基づいて走行状態が定常走行か否かを判断する。定常走行に戻った場合は、ステップＳ２０６に戻る。通常走行のままの場合は、ステップ２２０に進む。次に、ステップＳ２２０で、ＣＰＵ１４は、運転終了か否かを判断する。

運転が終了した場合はプログラムを終了する。運転が終了していない場合は、ステップＳ２１８に戻って、走行状態が定常走行か否かを判断する。運転が終了するまでは、定常走行になればステップＳ２０６に戻って、準備行動とＴＴＣの検出と記憶を繰り返し行う。これにより、運転者の準備行動パターン（図９参照）と、運転操作の種類毎のＴＴＣの範囲とが取得される。ＴＴＣの範囲、即ち、準備行動の時間帯は「準備行動の特徴」の一例である。

図１３、図１４は、運転者ＡのＴＴＣの範囲を示すテーブルの一例である。図１３に示すように、得られたＴＴＣの最小値から最大値の範囲を、操作の種類毎にテーブル２００で記憶しておいてもよい。図１４に示すテーブル２００Ａのように、得られたＴＴＣの範囲を、車間時間（ＴＨＷ：Time Head Way）毎に分けて記憶しておくこともできる。また、ＴＴＣの平均値を記憶しておいてもよい。また、この例では、運転者の運転操作から得られたＴＴＣを記憶するが、ＴＴＣの範囲はシステム側で設定してもよい。

ＴＨＷは、自車両と先行車両との車間距離（Ｌ）を自車両の速度（Ｖｆ）で割ったものである。すなわち、ＴＨＷ＝＝Ｌ／Ｖｆで表される。個人の運転スタイルによる違いもあるが、ＴＨＷの値は、同じドライバでも交通状況によって異なってくる。混み合った交通状況では、十分なＴＨＷを確保しない状態（ＴＨＷが小さい状態）で運転することがある。そのときには、ブレーキ操作の準備行動におけるＴＴＣの範囲も短い方にシフトする傾向がある。例えば、大、中、小といったＴＨＷのレベル毎にＴＴＣ範囲を設定することにより、運転者に違和感のないシステムを提供できる。

（準備行動判定処理）
次に、図１０のステップ１０４で実行される準備行動判定処理について説明する。
図１５は準備行動判定処理の流れの一例を示すフローチャートである。
まず、ステップＳ３００で、ＣＰＵ１４は、操作情報に基づいて走行状態が定常走行か否かを判断する。走行状態が定常走行である場合は、ステップＳ３０２に進む。走行状態が通常走行である場合は、ステップＳ３００で判断を繰り返す。

次に、ステップＳ３０２で、ＣＰＵ１４は、シート振動と車両振動とを取得する。次に、ステップＳ３０４で、ＣＰＵ１４は、シート振動と車両振動とから伝達関数を算出して、メモリに記憶する。

次に、ステップＳ３０６で、ＣＰＵ１４は、シート振動と車両振動を再び取得する。次に、ステップＳ３０８で、ＣＰＵ１４は、ステップＳ３０４で求めた伝達関数を用いて、車両振動から受動的体動を算出する。次に、ステップＳ３１０で、ＣＰＵ１４は、シート振動から受動的体動を差し引いて能動的体動を算出して、メモリに記憶する。

次に、ステップＳ３１２で、ＣＰＵ１４は、車両周囲の環境情報から危険を検知したか否かを判断する。危険を検知した場合は、ステップＳ３１４に進む。危険を検知していない場合は、ステップＳ３０６に戻って能動態体動の算出を繰り返し行う。ここでは、障害物である先行車両への追突の可能性を検知する。

次に、ステップＳ３１４では、ＣＰＵ１４は、衝突猶予時間であるＴＴＣを算出する。ここで算出されるのは現在のＴＴＣである。また、運転者について予め記憶しておいたＴＴＣの最小値から最大値の範囲を、準備行動の時間帯とする。

次に、ステップＳ３１６で、ＣＰＵ１４は、予め記憶された運転者のＴＴＣの最大値（以下、「ＴＴＣmax」と略称する。）を記憶部から読み出し、現在のＴＴＣがＴＴＣmax以下か否かを判断する。現在のＴＴＣがＴＴＣmax以下の場合は、準備行動の時間帯に入ったものとして、ステップＳ３１８に進む。現在のＴＴＣがＴＴＣmaxより大きい場合は、ステップＳ３０６に戻って能動態体動の算出を繰り返し行う。

次に、ステップＳ３１８では、ＣＰＵ１４は、ステップＳ３１０で得られた能動的体動が、危険（先行車両への追突）を回避するのに必要な準備行動に該当するか否かを判定する。能動的体動が準備行動に該当しない場合は、準備行動なしとして、ステップＳ３２０に進む。一方、能動的体動が準備行動に該当する場合は、準備行動ありとして、ステップＳ３２８に進む。

上述した通り、得られた能動的体動を、図８、図９に示す二次元空間にプロットして、プロット点がブレーキ操作の準備行動の範囲１０８に含まれる場合は、得られた能動的体動は準備行動に該当すると判定する。一方、プロット点が準備行動の範囲１０８に含まれない場合は、得られた能動的体動は準備行動に該当しないと判定する。

準備行動あり、すなわち、準備行動の時間帯に準備行動が行われた場合は、ステップＳ３２８で、ＣＰＵ１４は、「準備行動あり」との判定結果を安全装置に出力して、プログラムを終了する。

一方、準備行動なしの場合は、次のステップＳ３２０で、ＣＰＵ１４は、予め記憶された運転者のＴＴＣの平均値（以下、「ＴＴＣave」と略称する。）を記憶部から読み出し、現在のＴＴＣがＴＴＣave以下か否かを判断する。

現在のＴＴＣがＴＴＣave以下の場合は、ステップＳ３２２に進む。ステップＳ３２２で、ＣＰＵ１４は、警報出力指示を安全装置に出力して、ステップＳ３２４に進む。現在のＴＴＣがＴＴＣaveより大きい場合は、ステップＳ３０６に戻る。

次に、ステップＳ３２４で、予め記憶された運転者のＴＴＣの最小値（以下、「ＴＴＣmin」と略称する。）を記憶部から読み出し、現在のＴＴＣがＴＴＣmin以下か否かを判断する。現在のＴＴＣがＴＴＣminより大きい場合は、まだ準備行動の時間帯であるため、ステップＳ３０６に戻る。一方、現在のＴＴＣがＴＴＣmin以下の場合は、準備行動の時間帯に準備行動が行われなかったものとして、ステップＳ３２６に進む。

準備行動の時間帯に準備行動が行われなかった場合は、ステップＳ３２６で、ＣＰＵ１４は、「準備行動なし」との判定結果を安全装置に出力して、プログラムを終了する。「準備行動なし」との判定結果の場合は、危険を回避するのに必要な運転操作の種類と共に判定結果を安全装置に出力する。

＜安全対策プログラム＞
次に、安全装置側での処理について説明する。
図１６は安全対策プログラムの処理の流れの一例を示すフローチャートである。
安全装置５０の制御部５２のＣＰＵ５４が、記憶部６４に記憶された「安全対策プログラム」を読み出してメモリ５６をワークエリアとしてプログラムを実行する（図２参照）。「安全対策プログラム」は、安全装置５０が準備行動判定装置１０から判定結果または警報出力指示を受信したときに実行される。

まず、ステップＳ４００で、ＣＰＵ４１は、受信した情報が「準備行動なし」との判定結果か否かを判断する。「準備行動なし」との判定結果の場合は、ステップＳ４０２に進む。次のステップＳ４０２で、必要な運転操作がブレーキ操作か否かを判断する。ブレーキ操作である場合は、ステップＳ４０４に進む。ステップＳ４０４で、ＣＰＵ５４は、自動ブレーキ制御を行ってプログラムを終了する。

ブレーキ操作ではない場合は、必要な運転操作がステアリング操作であるものとして、ステップＳ４０６に進む。ステップＳ４０６で、ＣＰＵ５４は、必要な運転操作に応じた自動操舵制御を行ってプログラムを終了する。

一方、ステップＳ４００で「準備行動なし」との判定結果ではない場合は、ステップＳ４０８に進む。ステップＳ４０８で、ＣＰＵ４１は、受信した情報が警報出力指示か否かを判断する。警報出力指示である場合は、ステップＳ４１０に進む。ステップＳ４１０で、ＣＰＵ５４は、警報装置を作動させてプログラムを終了する。警報装置によりシステムの介入を予告する警報が鳴らされる等、運転者に対する注意喚起が行われる。

受信した情報が「準備行動あり」との判定結果の場合は、ステップＳ４０８で否定判定される。この場合は、安全対策は不要であるためプログラムを終了する。

＜変形例＞
以上、準備行動判定装置、運転支援システム、及びプログラムの例示的な実施の形態について説明したが、本発明は実施の形態に記載の範囲には限定されない。本発明の主旨を逸脱しない範囲で実施の形態に多様な変更または改良を加えることができ、当該変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

例えば、上記実施の形態で説明したプログラムの処理の流れも一例であり、主旨を逸脱しない範囲内において不要なステップを削除したり、新たなステップを追加したり、処理順序を入れ替えたりしてもよい。

また、上記実施の形態では、プログラムを実行することにより、実施形態に係る処理がコンピュータを利用してソフトウェア構成により実現される場合について説明したが、これに限らない。例えば、ハードウェア構成や、ハードウェア構成とソフトウェア構成との組み合わせによって処理を実現してもよい。

１０ 準備行動判定装置
１２ 情報処理部
１４ ＣＰＵ
１６ メモリ
１８ 操作情報検出部
２０ シート振動検出部
２２ 車両振動検出部
２４ 環境検出部
２６ 記憶部
２８ 通信部
３０ 走行状態判定部
３２ 伝達関数算出部
３４ 伝達関数記憶部
３６ 受動的体動算出部
３８ 能動的体動算出部
４０ 準備行動記憶部
４２ 危険予測部
４４ 準備行動判定部
４６ 判定結果出力部
５０ 安全装置
５２ 制御部
５４ ＣＰＵ
５６ メモリ
５８ 警報装置
６０ ブレーキ装置
６２ 操舵装置
６４ 記憶部
６６ 通信部
７０ シート
７２ バックレスト
７４ クッション
１００ 運転支援システム
２００ テーブル
２００Ａ テーブル

Claims (7)

1. 車両を運転する運転者の能動的体動を検出する検出部と、
   運転操作を行う準備として運転操作前に行われる準備行動の特徴を乗員毎に記憶する記憶部に記憶された前記運転者の準備行動の特徴に基づいて、検出された前記能動的体動が運転操作前に行われる準備行動か否かを判定する判定部と、
   を備え、
   前記判定部は、
   前記検出された能動的体動による運転者の重心位置の移動先が、準備行動を行う場合の運転者の重心位置の移動範囲内であり、かつ、前記検出された能動的体動が発生した時間が、前記準備行動が発生すると予測される時間帯である場合に、検出された前記能動的体動が運転操作前に行われる準備行動であると判定する、
   準備行動判定装置。
2. 前記検出部は、
   車両振動検出部で検出された車両の振動とシート振動検出部で検出されたシートの振動とを取得し、前記車両の振動により生じる運転者の受動的体動による振動成分を前記シートの振動から差し引いた残りの振動成分を、運転者の能動的体動として検出する、
   請求項１に記載の準備行動判定装置。
3. 前記検出部は、
   前記車両の車体、前記車両内に設置されたシート、及び前記シート上の乗員の関係をバネ‐マス‐質点系で近似して、車両の振動とシートの振動とから伝達関数を取得し、得られた伝達関数を用いて、車両の振動から運転者の受動的体動を推定する、
   請求項１または請求項２に記載の準備行動判定装置。
4. 前記判定部は、
   前記検出された能動的体動による運転者の重心位置の移動先が、準備行動を行う場合の運転者の重心位置の移動範囲内である場合に、検出された前記能動的体動が運転操作前に行われる準備行動であると判定する、
   請求項１から請求項３までの何れか１項に記載の準備行動判定装置。
5. 環境検出部で検出された車両周囲の環境情報から危険を検知し、危険発生までの猶予時間を算出する算出部と、
   前記猶予時間が予め定めた時間以下になる前に、準備行動である能動的体動が検出されない場合に、準備行動なしとの判定結果を出力する出力部と、
   をさらに備える、請求項１から請求項４までの何れか１項に記載の準備行動判定装置。
6. 請求項１から請求項５までの何れか１項に記載の準備行動判定装置と、
   準備行動なしとの判定結果に応じて、車両制御により危険を回避する動作を行う安全対策を実行する安全装置と、
   を備える運転支援システム。
7. コンピュータを、
   車両を運転する運転者の能動的体動を検出する検出部、
   運転操作を行う準備として運転操作前に行われる準備行動の特徴を乗員毎に記憶する記憶部に記憶された前記運転者の準備行動の特徴に基づいて、検出された前記能動的体動が運転操作前に行われる準備行動か否かを判定する判定部、
   として機能させるためのプログラムであって、
   前記判定部は、
   前記検出された能動的体動による運転者の重心位置の移動先が、準備行動を行う場合の運転者の重心位置の移動範囲内であり、かつ、前記検出された能動的体動が発生した時間が、前記準備行動が発生すると予測される時間帯である場合に、検出された前記能動的体動が運転操作前に行われる準備行動であると判定する、
   プログラム。