JP5720462B2 - 運転者疲労度推定装置 - Google Patents
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Description
そして、特許文献1では、これらの検出結果に基づいて、運転者の疲労度・覚醒度・集中度を総合的に判定している。さらに、特許文献1では、この判定結果に基づいて、運転者の反応度を検出し、その検出結果に応じて運転者への警報タイミングを制御している。
本発明の目的は、疲労度推定の精度を高めることのできる運転者疲労度推定装置を提供することである。
(第1の実施形態)
(構成)
図1は本発明の運転者疲労度推定装置の一構成例を示す機能ブロック図である。図1において、本例の運転者疲労度推定装置は、メインユニット1と、心電図センサ2と、脈波センサ3と、車両信号センサ4とを備えている。
心電図センサ2は、運転者の心電図信号を出力する。
脈波センサ3は、運転者の脈波信号を出力する。
車両信号センサ4は、運転者が運転する車両が出力する車両信号を検出する。
踏力センサ41は、図示せぬブレーキペダルへの運転者による踏力を検出する。
車両状態判定装置42は、例えば、顔画像撮影カメラ、操舵角センサ、横Gセンサ、走行路撮影カメラ、の少なくとも1つを備えている。顔画像撮影カメラは、運転者の顔面を撮影する。操舵角センサは、ステアリングの操舵角を検出する。横Gセンサは、車両の横方向の加速度を検出する。走行路撮影カメラは、車両前方の走行路を撮影する。そして、車両状態判定装置42は、例えば、顔画像撮影カメラが撮影する運転者の顔面画像に基づいて運転状態を判定する。この顔面画像に基づく運転状態の判定には、例えば、特開平10−143669号公報に記載の技術を用いる。
さらに、車両状態判定装置42は、例えば、横Gセンサが検出する車両の横方向の加速度に基づいて居眠り運転状態を判定する。この車両の横方向の加速度に基づく居眠り運転状態の判定は、例えば、特開平10−143669号公報に記載の技術と特開平5−58192号公報に記載の技術とを組み合わせることによって実現する。すなわち、操舵角の変化を横Gに換算したり、車両と走行区分帯との距離変化を横Gに換算したりすることにより、居眠り運転状態を判定する。
メインユニット1は、計算部11と、車両信号処理部12と、疲労度推定部13と、を備えている。計算部11は、運転者の心電図信号および脈波信号に基づいて血圧値などの計算を行う。車両信号処理部12は、車両信号センサ4が出力する車両信号に基づいて車両の挙動を検出する。疲労度推定部13は、車両の減速開始から停車するまでの期間である減速期間内において上昇した血圧値が安定化するまでの時間である安定化時間に基づき、該運転者の疲労度を推定する。計算部11、車両信号処理部12および疲労度推定部13は、図示せぬCPU(Central Processing Unit)が、図示せぬ記憶部に記憶されているプログラムを実行することによって実現できる。
計算部11は、心電図センサおよび脈波センサが出力する信号を利用し、脈波伝搬時間法により、以下のような処理によって血圧値の計算を行う。ここで、心電図信号による心電波形のR波ピーク値を示す時刻Taは、心臓の拍出時点に対応し、脈波形の立上り点を示す時刻Tbは指先に脈波が到達した時点に対応する。このとき、Tb−Taは、脈波伝播時間TPATである。そして、計算部11は、血圧値BPと脈波伝播時間TPATとの関係式である式(1)から、血圧値BPを計算する。
BP=α1・TPAT+β1 …(1)
なお、上記の式(1)において、α1およびβ1は、運転者に特有の補正値である。α1およびβ1は、例えば、実験その他で予め設定しておく。
車両信号処理部12は、車両信号センサ4の踏力センサ41が踏力を検出した場合に、車両状態判定装置42の判定結果に基づき、減速度を判定する。
(疲労度推定部)
本例では、疲労度推定部13は、計算部11が計算した血圧値と車両信号処理部12によって判定された減速度に基づき、安定化時間を算出する。安定化時間を算出する場合、疲労度推定部13は、血圧値の変化量を常に監視しておき、車両が減速し車速が零になった時点からタイマ動作を開始し、上記変化量が予め設定された変化量以下になった時点(すなわち安定状態期間に入った時点)でタイマ動作を停止することにより、安定化時間を算出する。
なお、図2において、血圧値BPのピーク点を検出できれば、そのピーク点に達した時刻から安定状態期間TBに入るまでの時間を安定化時間としてもよい。
次に、車両信号処理部12は、制動操作が行われたか判定する制動操作検出処理を行う(ステップS12)。制動操作が行われないと判定した場合、上記のステップS11に戻り、上記の処理を繰返す(ステップS13→S11)。
その後、ステップS11に戻り、メインユニット1は、上記の処理を繰返す。
本実施形態による運転者疲労度推定装置を備えた車両を運転者が運転する場合、心電図センサ2は運転者の心電図信号を出力する。また、脈波センサ3は運転者の脈波信号を出力する。メインユニット1の計算部11は、心電図センサ2が出力する心電図信号および脈波センサ3が出力する脈波信号を入力する。計算部11は、これら心電図信号および脈波信号に基づいて、運転者の生体情報である血圧値を取得する。
以上の処理によって、疲労度を高精度に推定することができる。
ところで、図4のように、上記の図1の構成に警報部5を追加した運転者疲労度推定装置としてもよい。この警報部5は、推定した疲労度が、予め設定したしきい値を超えた場合に、運転者に対して警報を出力する。警報部5が出力する警報は、スピーカから音声出力して運転者の聴覚を刺激するもの、ランプを点灯または点滅させて運転者の視覚を刺激するもの、バイブレータを振動させて運転者の触覚を刺激するもの、のいずれであっても良い。
ステップS17の判定の結果、予め設定したしきい値を超えていない場合、ステップS11に戻り、メインユニット1は、上記の処理を繰返す。
脈波伝播速度VPAT[m/s]も、血圧値BPと同様に変化する。このため、上記の血圧値BPの代わりに、脈波伝播速度VPATを用いることができる。血圧値BPと同様に、脈波伝播速度VPATは、時刻t3以降は安定状態期間TBとなる。そして、車速Vが零になった時刻t2から、脈波伝播速度VPATが安定状態期間TBに入るまでの間が安定化時間TAである。この安定化時間TAは、上昇した脈波伝播速度VPATが正常値に戻るまでの時間である。
BP=α2・VPAT+β2 …(2)
なお、上記の式(2)において、α2およびβ2は、運転者に特有の補正値である。α2およびβ2は、例えば、実験その他で予め設定しておく。
ところで、脈波伝播速度VPATではなく、脈波伝播時間を用いて運転者の疲労度を推定してもよい。すなわち、脈波伝播時間が短縮化し、この短縮化した脈波伝播時間が正常に戻るまでの安定化時間に基づき、運転者の疲労度を推定することができる。
ところで、上記の血圧値BPの代わりに、脈圧を用いることができる。すなわち、運転者から取得する脈圧が縮小化した後、正常な値に戻るまでの安定化時間に基づき、運転者の疲労度を推定することができる。本例では、指尖脈圧を用いる。脈圧(指尖脈圧)は血圧値と一定の相関があり、血圧値に比べて簡易に測定することができるので、運転者への負担が少ない疲労度推定が可能となる。
上記の血圧値BPの代わりに、心拍数を用いることができる。すなわち、運転者から取得する心拍数が増大した後、正常な値に戻るまでの安定化時間に基づき、運転者の疲労度を推定することができる。心拍数は血圧値と一定の相関があり、血圧値に比べて簡易に測定することができるので、運転者への負担が少ない疲労度推定が可能となる。
なお、本実施形態において、心電図センサ2および脈波センサ3並びに計算部11が生体情報取得部に対応し、車両信号センサ4および車両信号処理部12が車両挙動検出部に対応し、疲労度推定部13が疲労度推定部に対応する。
(1)運転者疲労度推定装置は、車両の減速開始から停車するまでの制動期間内に、生体情報取得部によって取得した運転者の生体情報が変化し、変化した生体情報が制動期間以降に安定化するまでの安定化時間に基づき、該運転者の疲労度を推定する。この安定化時間内において疲労度を推定すれば、道路環境、交通環境、それらによる運転負荷の変化などによって推定値が影響されることはなく、疲労度を高い精度で推定することができる。
(3)運転者疲労度推定装置は、脈波伝播速度(または脈波伝播時間)に基づいて疲労度を推定する。このことにより、運転者への負担が少ない疲労度推定が可能となる。疲労度推定精度の向上が可能となる。すなわち、脈波伝播速度(または脈波伝播時間)は血圧値と高い相関があり、かつ、カフ無しで計測が可能なので、運転者への負担が少ない疲労度推定が可能となる。
(6)運転者疲労度推定装置は、基準安定化時間に対して安定化時間がどのくらい長くなったかで運転者の疲労度の大きさを推定する。このことにより、車両減速度にあった基準で判定するので、疲労度推定の精度がより向上する。
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。
(構成)
本実施形態の基本的な構成および処理内容は、第1の実施形態と同様である。
本実施形態の場合の処理例について図6を参照して説明する。図6において、最初に、メインユニット1の計算部11は、心電図センサ2および脈波センサ3の出力信号に基づいて血圧値などの計算処理を行う(ステップS11)。
次に、車両信号処理部12は、制動操作が行われたか判定する制動操作検出処理を行う(ステップS12)。制動操作が行われないと判定した場合、上記のステップS11に戻り、上記の処理を繰返す(ステップS13→S11)。
以上の処理によって、疲労度推定精度を高め、運転者疲労度の誤認を防止することができ、運転者が実際には疲労していないにも関わらず警報が早期化するなどの煩わしさが減少する。
ステップS17の判定の結果、予め設定したしきい値を超えていない場合、ステップS11に戻り、メインユニット1は、上記の処理を繰返す。
なお、上記の他の構成は、第1の実施形態の場合と同様である。
本実施形態の動作は、基本的に第1の実施形態の場合と同様である。ただし、本実施形態の運転者疲労度推定装置は、第1の実施形態の場合と異なり、車両信号処理部12において、減速度を分類する。すなわち、車両信号センサ4は、車両状態判定装置42の判定結果により踏力センサ41からの入力それぞれに対して減速度を判定し、踏力センサ41の入力を分類する。そして、疲労度推定部13は、分類した減速度によって安定化時間を弁別し、減速度が一定値以下の制動操作のみから運転者の疲労度を推定する。これにより、一般的な信号などによる制動時の疲労度を推定し、緊急制動など疲労度変化以外の安定化時間の伸長要因が多い制動を除外することができる。このことで疲労度推定精度を高め、運転者疲労度の誤認を防止し、運転者が実際には疲労していないにも関わらず警報が早期化するなどの煩わしさを減少させることができる。
本実施形態は、第1の実施形態の効果に加えて以下の効果を有する。
(1)運転者疲労度推定装置は、減速度が一定値以下の制動操作のみから運転者疲労度を推定する。このことにより、制動による運転者負荷を除いた疲労度推定が可能となり、さらに疲労度推定精度を向上させることができる。したがって、一般的な信号などによる制動時の疲労度を推定し、緊急制動など疲労度変化以外の安定化時間の伸長要因が多い制動を除外することができる。このことで疲労度推定精度を高め、運転者疲労度の誤認を防止し、運転者が実際には疲労していないにも関わらず警報が早期化するなどの煩わしさを減少させることができる。
2 心電図センサ
3 脈波センサ
4 車両信号センサ
5 警報部
11 計算部
12 車両信号処理部
13 疲労度推定部
41 踏力センサ
42 車両状態判定装置
Claims (7)
- 車両の運転者の生体情報を取得する生体情報取得部と、
前記車両の減速状態を検出する車両挙動検出部と、
前記生体情報取得部が取得した生体情報と、前記車両挙動検出部が検出した前記車両の減速状態とに基づき、前記車両の減速開始から停車するまでの期間である制動期間内に変化した前記生体情報が安定化するまでの時間である安定化時間に基づいて、該運転者の疲労度を推定する疲労度推定部とを備えたことを特徴とする運転者疲労度推定装置。 - 請求項1において、
前記生体情報取得部は、前記生体情報として、前記運転者の血圧値を取得し、
前記疲労度推定部は、前記制動期間内に上昇した血圧値が、正常な値に戻るまでの安定化時間に基づき、前記運転者の疲労度を推定することを特徴とする運転者疲労度推定装置。 - 請求項1において、
前記生体情報取得部は、前記生体情報として、前記運転者の脈波伝播速度を取得し、
前記疲労度推定部は、前記制動期間内に高速化した脈波伝播速度が、正常な値に戻るまでの安定化時間に基づき、前記運転者の疲労度を推定することを特徴とする運転者疲労度推定装置。 - 請求項1において、
前記生体情報取得部は、前記生体情報として、前記運転者の脈圧を取得し、
前記疲労度推定部は、前記制動期間内に縮小化した脈圧が、正常な値に戻るまでの安定化時間に基づき、前記運転者の疲労度を推定することを特徴とする運転者疲労度推定装置。 - 請求項1において、
前記生体情報取得部は、前記生体情報として、前記運転者の心拍数を取得し、
前記疲労度推定部は、前記制動期間内に増大した心拍数が、正常な値に戻るまでの安定化時間に基づき、前記運転者の疲労度を推定することを特徴とする運転者疲労度推定装置。 - 請求項1から請求項5までのいずれか1項において、
前記車両挙動検出部は、前記車両の減速度が予め設定されている一定値以下となる制動操作を検出し、
前記疲労度推定部は、前記車両挙動検出部が、前記車両の減速度が予め設定されている一定値以下となる制動操作を検出した場合に、前記運転者の疲労度を推定することを特徴とする運転者疲労度推定装置。 - 請求項1から請求項6までのいずれか1項において、
前記疲労度推定部は、前記制動期間に対応して設定された基準安定化時間に対して、前記安定化時間が長い程、疲労度が大きくなると推定することを特徴とする運転者疲労度推定装置。
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