JP5985295B2 - 車室内状況観察装置及び車室内事故予防装置 - Google Patents

Description

本発明は、ワンマンバスなどにおいて車室内における乗客の動きを観察するための車室内状況観察装置（システム）及び該装置を利用した車室内事故予防装置（システム）に関する。

これまでは、この種の車室内状況観察装置（システム）の一例として、例えば、ワンマンバスなどの車室内の乗客等の状況確認を行い易くするため、反射ミラーを車室内に設置したり、見え難い箇所にはＣＣＤカメラ等を利用したモニタ装置など車室内に設置し、運転席にいる運転者は、反射ミラーやモニタ装置を介して乗客等の動きなどを確認し、車両停止前の乗客の立ち上がりや走行中の通路移動などに注意を払ったり、乗客の着座前の車両発進操作などを回避して、安全な運行に務めるようにすることが行われている。

しかし、反射ミラーやモニタ装置を運転者が観察するには、見間違い、見落としなども想定され、相応の熟練が必要となるなど、更に安全性を高めていくためには更なる改善の余地が残されているものと考えられる。

また、例えばＣＣＤカメラから取得された画像情報に対して画像処理することで、移動体の動きを検出する移動体検出技術も種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１−３４４５８号公報

しかしながら、車室内の状況観察装置（システム）として車両に搭載するためには、処理負荷が大きいプログラムを実装する必要があり、乗客の動きに対して応答性良く比較的高速に処理するために、ＣＰＵの演算速度やメモリの読み書き速度を高速化したり記憶領域を大容量化することなどが要求されるため、コストアップに繋がり費用対効果が良くないとった実情がある。

本発明は、かかる実情に鑑みなされたものであり、比較的簡単かつ低コストな構成でありながら、ワンマンバスなどの車室内における乗客の動きを応答性良く正確に観察することができ、以って乗客の危険な動きを見落とすことなく迅速に察知して注意を促したり、乗客の動きを考慮しない危険な車両発進操作などを回避して、安全な運行を実現することができる車室内状況観察装置（システム）延いては車室内事故予防装置（システム）を提供することを目的とする。

このため、本発明に係る車室内状況観察装置は、
車室内の測定対象の動きを観察する車室内状況観察装置であって、
ＣＷドップラセンサを備え、ドップラ効果を利用して測定対象の移動速度を検出することにより、車室内の測定対象の動きを観察可能に構成する一方、
ＣＷドップラセンサにより取得される情報に対して、測定対象の移動速度の取り得る値以外の帯域を一定時間積分し、その積分値に基づいて、測定対象の動きを判定する閾値を設定すると共に、
一定時間経過する毎に、前記積分値を更新することで、前記積分値に基づく前記閾値を車両走行条件の変化に追従させて変更する
ことを特徴とする。

また、本発明に係る車室内状況観察装置は、
車室内の測定対象の動きを観察する車室内状況観察装置であって、
２出力ＣＷドップラセンサを備え、ドップラ効果を利用して測定対象の移動速度を検出すると共に、２つの出力の位相差から測定対象の動きの方向を区別して、車室内の測定対象の動きを観察可能に構成する一方、
２出力ＣＷドップラセンサにより取得される情報に対して、測定対象の移動速度の取り得る値以外の帯域を一定時間積分し、その積分値に基づいて、測定対象の動きを判定する閾値を設定すると共に、
一定時間経過する毎に、前記積分値を更新することで、前記積分値に基づく前記閾値を車両走行条件の変化に追従させて変更する
ことを特徴とする。

本発明において、２出力ＣＷドップラセンサにより取得される測定対象の移動速度及び位相差を積算することで、車両走行に起因する揺れを除去しつつ、測定対象の動きを観察することを特徴とすることができる。

また、本発明に係る車室内事故予防装置は、上述した本発明に係る車室内状況観察装置を含んで構成され、該車室内状況観察装置による測定対象の動きの観察結果が車室内事故を招くおそれがある場合に、車両運転者若しくは乗客の少なくとも一方へ報知することを特徴とする。

本発明によれば、比較的簡単かつ低コストな構成でありながら、ワンマンバスなどの車室内における乗客の動きを応答性良く正確に観察することができ、以って乗客の危険な動きを見落とすことなく迅速に察知して注意を促したり、乗客の動きを考慮しない危険な車両発進操作などを回避して、安全な運行を実現することに貢献可能な車室内状況観察装置（システム）延いては車室内事故予防装置（システム）を提供することができる。

本発明の一実施の形態に係る車室内状況観察装置（システム）及び車室内事故予防装置（システム）を概略的に説明するシステム図である。 同上実施の形態に係る２出力ＣＷドップラセンサ（２周波数ＣＷドップラレーダ）の内部回路の一例を示すブロック図である。 同上実施の形態に係る２出力ＣＷドップラセンサ（２周波数ＣＷドップラレーダ）の出力波形の一例を示すタイムチャートである。 同上実施の形態に係る車室内状況観察装置（システム）及び車室内事故予防装置（システム）における移動体の動静判定ロジック（車両走行中の揺れによる振動と区別して、歩行者等の移動体（測定対象）の動きを検出する場合）の一例を説明するブロック図である。 同上実施の形態に係る車室内状況観察装置（システム）における波形データの一例を示すタイムチャートであり、（Ａ）は閾値、（Ｂ）は座席からの立ち上がり波形の特徴（図中矢印が波形の特徴的変化の開始周波数）、（Ｃ）は座席から歩行開始一歩の波形の特徴（図中矢印が波形の特徴的変化の開始周波数）を示す図である。 同上実施の形態に係る車室内状況観察装置（システム）及び車室内事故予防装置（システム）における移動体の動静判定ロジック（動静判定の閾値を車両走行状態に応じて可変に設定する場合）の一例を説明するブロック図である。

以下、本発明に係る一実施の形態を、添付の図面を参照しつつ説明する。なお、以下で説明する実施の形態により、本発明が限定されるものではない。

本発明の一実施の形態に係る車室内事故予防装置（システム）１は、図１に示すように、車両２００の車室内に設けられる車室内状況観察（検出）装置（システム）１００を含んで構成され、乗客等の動きを検出するセンサ（レーダ）から取得される情報に対して、電子制御装置（ＥＣＵ）３００内の動静判定ロジックなどに基づいて各種の演算処理を実行して、車室内状況を観察（検出）し、危険度合いなどの状況に応じて、その結果を、運転席付近に設けた支援装置４００を介して、運転者に報知したり、乗客等に知らせるなどすることで、車室内での乗客の転倒などの事故発生を予防することができるように構成されている。

本実施の形態において利用される車室内状況観察装置（システム）１００は、比較的低コストな２出力ＣＷドップラセンサ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｗａｖｅ Ｄｏｐｐｌｅｒ Ｓｅｎｓｏｒ）１１０を含んで構成されている。なお、２出力ＣＷドップラセンサは、２出力ＣＷドップラレーダとも称する。

ＣＷドップラセンサ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｗａｖｅ Ｄｏｐｐｌｅｒ Ｓｅｎｓｏｒ）は、ドップラ効果を利用して、対象物との相対速度を検出することができるセンサで、２出力ＣＷドップラセンサ１１０では、２つの出力（例えば、２４．１５ＧＨｚと２４．５５ＧＨｚの２周波の出力）の位相差から対象物の動きの方向（接近或いは離隔（離脱、遠退く））を区別することができるようになっている。なお、ＣＷドップラセンサによる移動体の測距方法などについては、例えば、特開２００５−２０１７７４号公報などを参照することができる。

２出力ＣＷドップラセンサ１１０の内部回路は、一例であるが、図２に示すような構成となっている。
ここで、ＩＦ１及びＩＦ２の出力波形の一例を、図３に示す。
測定対象（移動体）の動きとの関係：
移動速度：ＩＦ１、ＩＦ２の周波数と比例関係にある。
移動方向：ＩＦ１とＩＦ２の位相差に基づいて区別可能。
センサに対して移動体が接近している時：ＩＦ１の位相がＩＦ２より早い
センサに対して移動体が遠退いていく時：ＩＦ２の位相がＩＦ１より早い

本実施の形態では、このような２出力ＣＷドップラセンサ１１０を、図１に示したように、ワンマンバス等の車両２００の車室内の前方付近に後方を向いて設置した構成としている。

２出力ＣＷドップラセンサ１１０により取得される情報は、ＣＰＵ、ＲＯＭ，ＲＡＭ、各種Ｉ／Ｆなどを含んで構成される電子制御装置（ＥＣＵ）３００に入力され、ここで各種のプログラム処理が施されるようになっている。

図１に示したように、例えば、乗客Ａ、Ｂなどの動き、具体的には、例えば、車両停止前に席から立ち上がったり、走行中に通路２１０を移動すると、２出力ＣＷドップラセンサ１１０を備えた車室内状況観察装置（システム）１００は、電子制御装置（ＥＣＵ）３００にて動静判定ロジックなどに基づいて各種の演算処理を実行して、これを検出し、車室内事故予防装置（システム）１は、運転席付近に設けた支援装置４００を介して、その旨をランプ等を点灯させたり警報音を鳴らすなどして、運転者に報知することができるように構成されている。

このような場合、運転者は、乗客が転倒等しないように、できるだけブレーキを強く掛けないようにすることで、安全な運行の実現が可能となる。

また、車室内状況観察装置（システム）１００延いては車室内事故予防装置（システム）１では、例えば乗客Ａ、Ｂの動きの危険度合い（例えば激しさ）に応じて、危険度合いの高い（激しい）動きを検出した場合には、例えば、支援装置４００を介して、自動放送装置などを自動的に起動して、音声等により、乗客に対して危険な立ち歩きなどをしないように注意を喚起するように構成することも可能である。

更に、例えば、乗客がバス停などにおいて乗車した後、まだ車室内を移動中である場合には、２出力ＣＷドップラセンサ１１０を備えた車室内状況観察装置（システム）１００延いては車室内事故予防装置（システム）１は、電子制御装置（ＥＣＵ）３００によりこれを検出して、運転席付近に設けた支援装置４００を介して、運転者に、その旨をランプ等を点灯させたり警報音を鳴らすなどして報知するような構成とすることができる。

これにより、運転者は、乗客が着座したり手摺りや吊革等を掴んで停止するまで、車両の発進を行わないようにするなど、乗客が転倒等しないような安全な運行の実現が可能となる。

このように、本実施の形態に係る車室内状況観察装置（システム）１００によれば、比較的簡単かつ低コストな構成でありながら、ワンマンバスなどの車室内における乗客の動きを応答性良く正確に観察することができ、以って乗客の危険な動きを見落とすことなく迅速に察知して注意を促したり、乗客の動きを考慮しない危険な車両発進操作などを回避して、安全な運行を実現することに貢献可能な車室内状況観察装置（システム）延いては車室内事故予防装置（システム）を提供することができる。

なお、上述した実施の形態においては、２出力ＣＷドップラセンサ１１０を備え、測定対象（移動体）の移動速度と移動方向を検出して、測定対象の動きを観察する構成として説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、１出力ＣＷドップラセンサ（例えば２４ＧＨｚ帯の出力波ＩＦ１のみを出力）を備え、この１出力ＣＷドップラセンサによりドップラ効果を利用して測定対象（移動体）の移動速度を検出して、車室内の測定対象の動きを観察可能に構成することも可能である。

ここで、上述した本実施の形態のように、２出力ＣＷドップラセンサ１１０をバスなどの車両に搭載した場合、車両走行中の揺れによる振動と、歩行者等の移動体（測定対象）の動きと、の区別（分離）して歩行者等の移動体（測定対象）の動きを検出することができれば、歩行者等の移動体（測定対象）の動きの検出精度を高めることができる。

このため、本実施の形態では、２出力ＣＷドップラセンサ１１０により取得される位相差の情報から移動体の動きの方向の符号（接近或は離脱（離隔）の情報）を得て、相対速度を積分し、車両走行に起因する規則的な振動を除去するような処理を行うようになっている。

図４に、動静判定ロジックの一例として示したように、本実施の形態では、
ブロック（Ｂと記す）３０１にて、２出力ＣＷドップラセンサ１１０により取得されるＩＦ１、ＩＦ２に対してＦＦＴ処理（高速フーリエ変換処理）を施す。

Ｂ３０２では、Ｂ３０１を通過したＩＦ１，ＩＦ２に対してクラッタ処理を施すことで、閾値を求める（図５（Ａ）参照）。

Ｂ３０３では、ピーク周波数を検出する。すなわち、図５（Ｂ）、図５（Ｃ）から理解されるように、ピーク周波数に応じて、移動体の動きの種類を区別することができる。

Ｂ３０４では、ＬＦ１とＬＦ２の相対速度を検出する。
すなわち、２出力ＣＷドップラセンサ１１０延いては車両２００に対する移動体の移動速度を検出する。

Ｂ３０５では、ＬＦ１とＬＦ２の位相差を検出する。
すなわち、２出力ＣＷドップラセンサ１１０延いては車両２００に対する移動体の移動方向を検出する。

続いて、Ｂ３０６では、Ｂ３０４及びＢ３０５からの出力に対して積算処理（積分処理）を実行する。積算処理（積分処理）を実行することで、その場で揺れているような物体或は人間の動きは、移動方向が交互に対向するため相殺（キャンセル）されて、積算処理を行っても、その値が増加或は減少する傾向を持たない。

よって、乗客等の移動体（測定対象）が、２出力ＣＷドップラセンサ１１０に対して接近している場合や離脱していく（遠退いていく）場合と、その場で何かが振動しているような場合と、を区別して、高精度に、乗客等の移動体（測定対象）が、２出力ＣＷドップラセンサ１１０に対して接近している場合や離脱していく（遠退いていく）場合を検出することができる。

続いて、Ｂ３０７では、Ｂ３０２で設定した閾値（或いは予め実験等により求めた閾値など）と比較して、乗客等の移動体（測定対象）の動静判定を行う。

なお、この判定結果（閾値との偏差の大きさなど）に応じて、上述したように、運転席付近に設けた支援装置４００を介して、自動放送装置などを介して乗客に注意を喚起したり、運転者に、ランプ等を点灯させたり警報音を鳴らすなどして報知するようにして、乗客が転倒等しないような安全な運行の実現を可能としている。

ところで、上述したＢ３０７で用いる閾値が一定値であると、車両走行条件（路面の状態や車速変化などの車両走行状態）や車室内の混雑度合いなどの車室内の状況により、閾値が不適合となり、判定精度が低下して、誤判定を招いてしまうことも想定される。

このため、本実施の形態では、測定対象である移動体の移動速度（乗客の歩行速度）の取り得る値以外の帯域を一定時間（例えば、１分間）、積分する。この一定時間は、適宜に変更することができる。

なお、一定時間経過する毎に、積分値を更新する構成とすることができる。これにより、取得される積分値を、車両走行条件（路面の状態や車速変化などの車両走行状態）の変化に追従させて変更することができる。

具体的には、図６に示すように、
Ｂ３０８にて、Ｂ３０１、Ｂ３０２を通過してＦＦＴ処理されたＩＦ１、ＩＦ２に対して、ノイズ成分を除去し、その後、Ｂ３０９にて積算処理を実行する。
Ｂ３０８の帯域消去フィルタの周波数特性は、人間の歩行速度に相当するドップラ周波数範囲を減衰するように設定する。
想定歩行速度：例えば、０．８〜１．３ｍ／ｓ
対応するドップラ周波数：１３０〜２１０Ｈｚ（２４ＧＨｚセンサの場合）

そして、Ｂ３０９にて得られる積分値は、測定対象である移動体の移動（乗客の歩行）以外の要因により発生したノイズ（すなわち、乗客の歩行といった特異な変化以外の動きを、車両走行条件（路面の状態や車速変化などの車両走行状態）によって生じる乗客や車室内の物体などの周期的な揺れ）とみなし、この値を基準に判定のための閾値を設定する。

すなわち、Ｂ３０９にて、予め定められている定数（初期閾値）に対して、Ｂ３０８で得られた積分値を乗算することで、実際の車両走行条件（路面の状態や車速変化などの車両走行状態）によって生じる乗客や車室内の物体などの周期的な揺れを排除可能な新たな閾値を設定し、これを、Ｂ３０７で用いる閾値として利用するようになっている。

従って、本実施の形態によれば、測定対象である移動体の移動速度（乗客の歩行速度）の取り得る値以外の帯域情報をノイズと考え、このノイズを考慮した値を閾値として利用するようにしたので、乗客等の移動体（測定対象）の動静判定を、より一層高精度に行うことができる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、比較的簡単かつ低コストな構成でありながら、ワンマンバスなどの車室内における乗客の動きを応答性良く正確に観察することができ、以って乗客の危険な動きを見落とすことなく迅速に察知して注意を促したり、乗客の動きを考慮しない危険な車両発進操作などを回避して、安全な運行を実現することに貢献可能な車室内状況観察装置（システム）延いては車室内事故予防装置（システム）を提供することができる。

本発明は、上述した発明の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々変更を加え得ることは可能である。

１ 車室内事故予防装置（システム）
１００ 車室内状況観察装置（システム）
１１０ ２出力ＣＷドップラセンサ（２出力ＣＷドップラレーダ）
２００ 車両（バスなど）
３００ 電子制御装置（ＥＣＵ）
４００ 支援装置（警報ランプ、自動放送装置など）

Claims (4)

1. 車室内の測定対象の動きを観察する車室内状況観察装置であって、
   ＣＷドップラセンサを備え、ドップラ効果を利用して測定対象の移動速度を検出することにより、車室内の測定対象の動きを観察可能に構成する一方、
   ＣＷドップラセンサにより取得される情報に対して、測定対象の移動速度の取り得る値以外の帯域を一定時間積分し、その積分値に基づいて、測定対象の動きを判定する閾値を設定すると共に、
   一定時間経過する毎に、前記積分値を更新することで、前記積分値に基づく前記閾値を車両走行条件の変化に追従させて変更する
   ことを特徴とする車室内状況観察装置。
2. 車室内の測定対象の動きを観察する車室内状況観察装置であって、
   ２出力ＣＷドップラセンサを備え、ドップラ効果を利用して測定対象の移動速度を検出すると共に、２つの出力の位相差から測定対象の動きの方向を区別して、車室内の測定対象の動きを観察可能に構成する一方、
   ２出力ＣＷドップラセンサにより取得される情報に対して、測定対象の移動速度の取り得る値以外の帯域を一定時間積分し、その積分値に基づいて、測定対象の動きを判定する閾値を設定すると共に、
   一定時間経過する毎に、前記積分値を更新することで、前記積分値に基づく前記閾値を車両走行条件の変化に追従させて変更する
   ことを特徴とする車室内状況観察装置。
3. ２出力ＣＷドップラセンサにより取得される測定対象の移動速度及び位相差を積算することで、車両走行に起因する揺れを除去しつつ、測定対象の動きを観察することを特徴とする請求項２に記載の車室内状況観察装置。
4. 請求項１〜請求項３の何れか１つに記載の車室内状況観察装置を含んで構成され、該車室内状況観察装置による測定対象の動きの観察結果が車室内事故を招くおそれがある場合に、車両運転者若しくは乗客の少なくとも一方へ報知することを特徴とする車室内事故予防装置。