JP4814779B2

JP4814779B2 - 車両用注意力監視装置

Info

Publication number: JP4814779B2
Application number: JP2006342995A
Authority: JP
Inventors: 徹伊原; アンドレアス・ヴィンゲルト
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2006-12-20
Filing date: 2006-12-20
Publication date: 2011-11-16
Anticipated expiration: 2026-12-20
Also published as: JP2008152735A; DE102007062511A1

Description

本発明は車両用注意力監視装置に関し、特に車両運転者の注意力の低下を監視して、車両の安全運転の維持に有用な車両用注意力監視装置に関する。

車両運転者が有する注意力の度合いを推定し、推定した注意力の度合いをインストゥルメント・パネルの液晶画面などに表示すると共に、注意力が低下したと判定したときには運転者に対して警告を行うようにした装置が開発され、特許文献１によって提案されている。
上記特許文献１の装置においては、車両走行時の蛇行率や、車両に対する運転操作状況などに対応した運転状態量に基づいて運転者の覚醒度を推定し、この覚醒度を運転者の注意力の度合いとして用いる。

より具体的には、車両の蛇行率及び車両に対する運転操作状況に基づき運転者の覚醒度を１分ごとに繰り返し推定してメモリに記憶し、最新の１０分間にわたる１０サンプルの覚醒度を、新たな覚醒度を推定する度に更新しながら時系列的に表示するようになっている。また、このようにして求めた覚醒度が判定レベルより低下した場合には、表示色や表示形態を変化させて運転者の注意力が低下していることを警告する。
特開平９−２６７６６０号公報

このような装置では、覚醒度の更新間隔が１分となっているが、出願人が行った研究によれば、覚醒度の変動周期は約２５秒〜２５１秒であり、覚醒度が１分未満の短い期間に低下したような場合には、覚醒度の低下を速やかに警告することができないという問題がある。
このような問題を解決するためには、覚醒度の推定間隔及び表示間隔を短縮することが考えられるが、この場合には推定される覚醒度の情報量が増大し、表示が細かくなりすぎるという問題が生じる。また、この場合には、警告によって運転者の覚醒度が一時的に回復した場合に、その後の実際の覚醒度は徐々に回復するにもかかわらず、覚醒度の表示が回復した覚醒度によって直ちに更新されてしまうため、運転者が安心して再び覚醒度が低下してしまう可能性がある。

そこで、このような問題を解決するため、運転者の覚醒度を推定する上で必要となる車両の運転状態量を所定の検出タイミングで繰り返し検出し、最新の検出タイミングを含むように所定時間間隔で所定検出期間を更新して設定しながら、この所定検出期間にわたって検出された運転状態量の平均値に基づき運転者の覚醒度を推定することが考えられる。
このようにした場合には、所定の検出タイミングの間隔を覚醒度の最少変動周期である２５秒よりも短くすることにより、覚醒度の急激な低下にも対応することが可能となる。また、所定検出期間における運転状態量の平均値を用いて覚醒度を推定することにより、一時的な覚醒度の回復があった場合であっても、覚醒度が低下した履歴が平均値に反映されるので、その後の実際の覚醒度の回復に合わせて覚醒度の表示を変化させることができる。

更に、所定検出期間を更新する時間間隔については、覚醒度の変動に応じて覚醒度の最少変動周期よりも短い時間間隔から上記特許文献１の装置と同程度の時間間隔まで変化させることにより、運転者が認識しやすい適切な表示を行うようにすることが考えられる。
しかしながら、このように所定検出期間において繰り返し検出された運転状態量の平均値を用いるようにした場合、所定検出期間内における古い運転状態量ほど、現状の運転状態量からかけ離れたものとなっている可能性が高い。このため、所定検出期間において検出された運転状態量を単に積算して平均値を求めた場合には、このような現状の運転状態量からかけ離れた運転状態量の影響を過度に受け、覚醒度を精度よく推定することができなくなるおそれがある。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、運転者の注意力の変動に適切に対応しながら精度よく注意力の監視を行うことが可能な車両用注意力監視装置を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明の車両用注意力監視装置は、車両の運転状態に対応する運転状態量を所定の検出タイミングで繰り返し検出する運転状態量検出手段と、最新の上記検出タイミングを含む所定の長さの第１検出期間を所定時間間隔で更新して設定し、上記第１検出期間にわたり上記運転状態検出手段によって検出された複数の上記運転状態量のうち、上記第１検出期間内の少なくとも、最先となる第１検出タイミングから上記第１検出タイミングより所定期間後の第２検出タイミングまでの上記運転状態量に対し、古い運転状態量ほど重み付けが小さくなるように、且つ上記第１検出タイミングから上記第２検出タイミングまでの期間を除く上記第１検出期間内の期間における運転状態量よりも重み付けが小さくなるように重み付けを行った上で、上記第１検出期間毎に上記運転状態量を積算して運転状態量積算値を繰り返し求める積算手段と、上記積算手段によって積算された上記運転状態量積算値に基づき、上記第１検出期間毎に上記運転状態量の平均値を求める平均値演算手段と、上記平均値演算手段によって算出された上記運転状態量の平均値に基づき、上記車両の運転者が有する注意力の度合いを示す注意力指標を演算する注意力演算手段と、上記注意力演算手段によって算出された上記注意力指標に基づき上記注意力の低下を監視する監視手段とを備えたことを特徴とする（請求項１）。

このように構成された車両用注意力監視装置によれば、運転状態量検出手段が車両の運転状態を表す運転状態量を所定の検出タイミングで繰り返し検出する。
積算手段は、最新の検出タイミングを含む所定の長さの第１検出期間を所定時間間隔で更新して設定し、第１検出期間にわたり検出された複数の運転状態量のうち、第１検出期間内の少なくとも、最先となる第１検出タイミングから第１検出タイミングより所定期間後の第２検出タイミングまでの運転状態量に対し、古い運転状態量ほど重み付けが小さくなるように、且つ上記第１検出タイミングから上記第２検出タイミングまでの期間を除く上記第１検出期間内の期間における運転状態量よりも重み付けが小さくなるように重み付けを行った上で、第１検出期間毎に運転状態量を積算して運転状態量積算値を繰り返し求める。

平均値演算手段は、このようにして繰り返し求められた運転状態量積算値に基づき、第１検出期間毎に運転状態量の平均値を求める。
そして、注意力演算手段は、平均値演算手段によって算出された運転状態量の平均値に基づき、運転者の注意力の度合いを示す注意力指標を演算し、演算された注意力指標に基づき、監視手段が注意力の低下を監視する。

また、上記車両用注意力監視装置において、上記積算手段は、上記車両の運転者に応じて上記第２検出タイミングが変更可能であって、上記第２検出タイミングの変更に伴って上記重み付けを変更することを特徴とする（請求項２）。
このように構成された車両用注意力監視装置によれば、運転状態量の積算を行う際に重み付けの対象となる最新の運転状態量が検出される第２検出タイミングを可変とすることにより、重み付けの対象となる運転状態量が検出される期間が可変となる。従って、重み付けの対象となる運転状態量の個数が可変となり、これに伴ってこれらの運転状態量に対する重み付けが変更される。

また具体的には、上記車両用注意力監視装置において、上記積算手段は、１未満の値を有した重み付け係数を上記運転状態量に乗算することによって上記重み付けを行い、上記平均値演算手段は、上記第１検出期間より短い第２検出期間内における上記検出タイミングの数により上記運転状態量積算値を除することによって上記運転状態量の平均値を求めるものであって、上記第１検出期間における上記第１検出タイミングから上記第２検出タイミングまでの各運転状態量に乗算された上記重み付け係数の合計値と、上記重み付けを行わない運転状態量の個数との和が、上記第２検出期間における上記検出タイミングの個数と等しいことを特徴とする（請求項３）。

このように構成された車両用注意力監視装置によれば、積算手段による運転状態量の重み付けは、１未満の値を有した重み付け係数を運転状態量に乗算することによって行われる。
また、平均値演算手段は、第１検出期間より短い第２検出期間内における検出タイミングの数により運転状態量積算値を除することによって運転状態量の平均値を求める。このとき、第１検出タイミングから第２検出タイミングまでの各運転状態量に乗算された重み付け係数の合計値と、重み付けを行わない運転状態量の個数との和が、第２検出期間における検出タイミングの個数と等しくなっている。

従って、平均値演算手段によって算出される運転状態量の平均値は、１回の検出タイミングで検出される運転状態量に相当するものとなる。
また具体的には、上記車両用注意力監視装置において、上記監視手段は、上記注意力演算手段によって繰り返し演算された複数の上記注意力指標の中から選抜された所定個数の注意力指標を、時系列的に表示する表示手段を備えることを特徴とする（請求項４）。

このように構成された車両用注意力監視装置によれば、注意力演算手段によって演算された複数の上記注意力指標の中から選抜された所定個数の注意力指標が、監視手段の表示手段によって時系列的に表示される。
また具体的には、上記車両用注意力監視装置において、上記監視手段は、上記注意力演算手段によって算出された上記注意力指標が所定の判定値より低くなると警報を行う警報手段を備えることを特徴とする（請求項５）。

このように構成された車両用注意力監視装置によれば、注意力演算手段によって算出された注意力指標が所定の判定値より低くなると、監視手段の警報手段によって警報が行われる。

本発明の車両用注意力監視装置によれば、注意力指標を求めるために必要な運転状態量積算値を求める際に、第１検出期間内の少なくとも、最先となる第１検出タイミングから第１検出タイミングより所定期間後の第２検出タイミングまでの運転状態量に対し、古い運転状態量ほど重み付けが小さくなるように、且つ上記第１検出タイミングから上記第２検出タイミングまでの期間を除く上記第１検出期間内の期間における運転状態量よりも重み付けが小さくなるように重み付けを行うようにしたので、第１検出期間内において現状の運転状態量からかけ離れている可能性が高い古い運転状態量の影響を少なくし、注意力指標を精度よく推定することが可能となる。

また、請求項２の車両用注意力監視装置によれば、重み付けの対象となる運転状態量が検出される期間が可変となることによって、重み付けの対象となる運転状態量の個数が可変となる。従って、第１検出期間内において比較的古い運転状態量による注意力指標への影響の度合いを変更することが可能となり、注意力の変動周期の個人差に応じて注意力指標を適正に演算し、精度よく注意力の監視を行うことが可能となる。

また、このとき運転状態量に対する重み付けも変更するようにしたので、重み付けの対象となる運転状態量が検出される期間を変更した場合にも各運転状態量に対する重み付けを適正に行うことが可能となり、注意力指標を適正に演算することが可能となる。
更に、請求項３の車両用注意力監視装置によれば、平均値演算手段によって算出される運転状態量の平均値は、１回の検出タイミングで検出される運転状態量に相当するものとなる。

従って、重み付けの対象となる運転状態量の検出期間を変更したり、運転状態量に対する重み付けを変更したりするような場合などでも、これらの変更にかかわらず精度よく運転状態量の平均値に基づく注意力指標の演算を行うことが可能となる。更に、運転状態量の平均値に基づく注意力指標の演算は、これらの変更にかかわらず同様に行うことができるので、演算処理を簡素化することが可能となる。

また、請求項４の車両用注意力監視装置によれば、注意力演算手段によって演算された複数の上記注意力指標の中から選抜された所定個数の注意力指標が表示手段によって時系列的に表示される。従って、運転者は注意力の変化を時系列的に認識することが可能となり、注意力の変化に応じて適切な処置をとることができる。
更に、請求項５の車両用注意力監視装置によれば、注意力演算手段によって算出された注意力指標が所定の判定値より低くなると警報手段によって警報が行われる。従って、注力の低下を運転者に強く認識させることが可能となり、注意力の低下に応じて適切な処置をとることができる。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態に係る車両用注意力監視装置について説明する。
図１は、車両用注意力監視装置のシステム構成図である。図１に示すように、車両用注意力監視装置は電子制御ユニット（以下ＥＣＵという）１、表示装置２及び警報装置３によって構成されている。

ＥＣＵ１には、車両に設けられた各種センサやスイッチなどから、ＥＣＵ１が行う制御に必要な情報が入力され、ＥＣＵ１は入力された情報に基づき運転者の注意力の度合いを示す注意力指標として運転者の覚醒度を演算する。そして、算出された覚醒度に基づき、ＥＣＵ１が表示装置２及び警報装置３を制御することにより、運転者の注意力の度合いが表示装置２によって表示され、必要に応じて警報装置３から警報が行われる。

ＥＣＵ１に入力される情報には、車両に対する運転操作情報として、車両のウィンカスイッチの操作状態を示すウィンカ信号（Ｓｗ）、排気ブレーキの操作状態を示す排気ブレーキ信号（Ｓｅ）、及びクラッチペダルの操作状態を示すクラッチ信号（Ｓｃ）などが含まれ、車両の操舵情報としてステアリングホイールに組み込まれた操舵角センサが検出した操舵角に対応する操舵パルス（Ｐｓ）、及び操舵中立位置を示す操舵中立パルス（Ｐｎ）が含まれる。更に、車両の走行状態を示す情報として、例えばフロントガラス中央上部に配設されたカメラによって撮像された車両前方画像（Ｉｍｇ）、及び車速センサによって検出された車両の走行速度に対応する車速信号（Ｖ）などが入力される。

ＥＣＵ１は、ＥＣＵ１が行う制御に対応した制御プログラムを実行するＣＰＵ４、プログラム命令やデータなどを格納するＲＯＭ５及びＲＡＭ６などのメモリ、上述した各種情報をＥＣＵ１内に取り込むための入力インタフェース７、ＥＣＵ１による制御信号を表示装置２や警報装置３に出力するための出力インタフェース８、及びＣＰＵ４が実行する演算処理において必要となる時間カウントを行うタイマ９などから構成されている。

このように構成された車両用注意力監視装置によって実行される制御に対応した機能構成図を図２に示す。
ＥＣＵ１は、図２に示すように、入力された情報に基づき、車両の運転状態に対応する運転状態量を、所定の検出タイミングで繰り返し演算して検出する運転状態量検出部（運転状態量検出手段）１０を備えており、運転状態量として、車両に対する運転操作の単調度、車両の進行方向に対する修正操舵量、及び車両の蛇行率が用いられる。

これらの運転状態量を求めるため、運転状態量検出部１０は単調度演算部１０ａ、修正操舵量演算部１０ｂ、及び蛇行率演算部１０ｃを備えている。
単調度演算部１０ａは、ウィンカ信号Ｓｗ、排気ブレーキ信号Ｓｅ及びクラッチ信号Ｓｃなどに基づく車両に対する運転操作の頻度から、運転者による運転操作の単調度を演算する。また、修正操舵量演算部１０ｂは、操舵パルスＰｓ及び操舵中立パルスＰｎに基づき、車両の進行方向に対する修正操舵量を演算する。更に、蛇行率演算部１０ｃは、車両前方画像Ｉｍｇを用いて認識処理された道路上の白線の水平方向の位置変化及び車速信号Ｖなどから、車両の蛇行率を求める。

これらの運転状態量の検出は、ＥＣＵ１が有するタイマ９の時間カウントに基づき、所定の検出タイミングで繰り返し行われ、例えば１秒あたり１５個の検出タイミングが等間隔で設定されるようになっている。従って、単調度、修正操舵量及び蛇行率がそれぞれ毎秒１５個ずつ演算されることになる。
このようにして運転状態量検出部１０で繰り返し検出された単調度、修正操舵量及び蛇行率は積算部（積算手段）１１に送られ、予め定められた第１検出期間にわたって検出された単調度、修正操舵量及び蛇行率がそれぞれ積算される。運転者の覚醒度は、前述したように２５秒〜２５１秒の周期で変動するため、本実施形態では第１検出期間を、最も長い変動周期よりも長い６分に設定している。

また、第１検出期間は所定時間間隔で更新されるようになっており、本実施形態では第１検出期間を１５秒毎に更新するようにしている。従って、単調度、修正操舵量及び蛇行率は、最新のデータを含む過去６分間分のデータが積算されてそれぞれの積算値が求められ、このような積算が行われる単調度、修正操舵量及び蛇行率の各ユニット（以下積算ユニットという）が１５秒毎に更新されて設定される。

こうして求められる積算ユニットの構成は図３に示すようになっており、図３には単調度、修正操舵量及び蛇行率のうちの１種類の運転状態量についての積算ユニットが代表的に示されている。
図３に示すように、時間ｔ０で求められる積算値に対応した積算ユニットＵ１は、第１検出期間Ｔ１（６分）における各検出タイミングで検出された運転状態量を積算するように設定されるものであり、時間ｔ０以降においても、同様の積算ユニットが図中のＵ２乃至Ｕ５のように所定時間間隔Δｔ（１５秒）毎に順次設定されていく。

ここで、各積算ユニットは１分間毎のセグメントに区分されており、図３に示すように最新のデータ側からそれぞれセグメントＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５及びＳ６となっている。
前述したように、単調度、修正操舵量及び蛇行率はそれぞれ１秒間に１５回検出されるようになっており、これら単調度、修正操舵量及び蛇行率のいずれか１つの運転状態量に対応した１つのセグメントには当該運転状態量のデータが９００個含まれ、１つの積算ユニットにはその６倍となる５４００個の運転状態量のデータが含まれていることになる。

本実施形態では、１つの積算ユニット内に含まれる運転状態量を単に積算するのではなく、図３に示される積算ユニットＵ１を例に説明すると、第１検出期間Ｔ１において最先の第１検出タイミングｔ１が含まれるセグメントＳ６とその１つ後のセグメント５に含まれる運転状態量に対しては、１より小さい重み付け係数を乗算することにより、各運転状態量に対して重み付けを行っている。

従って、セグメントＳ５における最新の検出タイミングｔ２が本発明の第２検出タイミングに相当し、第２検出タイミングｔ２は第１検出タイミングｔ１から１７９９個の検出タイミング分（本発明における所定期間）だけ後となる。
より具体的に説明すると、セグメントＳ６における全ての運転状態量には、０．３３の値が設定された重み付け係数Ｋ６が乗算され、セグメントＳ５における全ての運転状態量には、０．６７の値が設定された重み付け係数Ｋ５が乗算される。一方、セグメントＳ１乃至Ｓ４における全ての運転状態量は、値が１の重み付け係数Ｋ１乃至Ｋ４がそれぞれ乗算され積算される。従って、セグメントＳ１乃至Ｓ４における全ての運転状態量は、重み付けを行わずにそのまま積算されることになる。

積算部１１では、積算ユニットＵ２乃至Ｕ５など、他の積算ユニットについても積算ユニットＵ１と同様にして積算を行い、単調度、修正操舵量及び蛇行率を、各積算ユニット毎に積算し、単調度積算値、修正操舵量積算値及び蛇行率積算値として平均値演算部（平均値演算手段）１２に出力する。
平均値演算部１２では、これら単調度積算値、修正操舵量積算値及び蛇行率積算値を、第１検出期間Ｔ１より短い第２検出期間Ｔ２内における検出タイミングの数により除することによって単調度、修正操舵量及び蛇行率のそれぞれの平均値を積算ユニット毎に求める。

この第２検出期間Ｔ２は、図３に示すように最新のセグメントＳ１からセグメントＳ５までの５つのセグメントに相当する長さとなっている。このような第２検出期間Ｔ２の長さは、積算部１１で重み付けに使用された重み付け係数Ｋ５及びＫ６の値と関連して設定されるものである。
即ち、積算部１１で運転状態量の重み付けに使用された重み付け係数Ｋ５及びＫ６の値はそれぞれ０．３３及び０．６７となっている。両者を加えると１となることから、セグメントＳ５及びＳ６で１種類の運転状態量に乗算された重み付け係数の合計値は、１つのセグメントにおける１種類の運転状態量の個数に一致するようになっている。言い換えれば、セグメントＳ５及びＳ６の運転状態量に重み付けを行って積算した値は、１つのセグメントにおける１種類の運転状態量を、重み付けを行わずに積算した値に相当するものとなる。

つまり、このような重み付け係数の合計値と、重み付けを行わないセグメントＳ１乃至Ｓ４における１種類の運転状態量の個数との和は、５つのセグメントにおける１種類の運転状態量の個数に等しくなる。
従って、積算部１１で求められた単調度積算値、修正操舵量積算値及び蛇行率積算値のそれぞれを、５つのセグメントに相当する第２検出期間Ｔ２内の検出タイミングの数で除することによって、１回の検出タイミングにおける単調度、修正操舵量及び蛇行率に相当するそれぞれの平均値が求められる。

このようにして求められた単調度、修正操舵量及び蛇行率の各平均値を求める際には、１つの積算ユニット内の最も古いセグメント及び次に古いセグメントに含まれる単調度、修正操舵量及び蛇行率のそれぞれに対して重み付けが行われる。そして、最も古いセグメントの方が次に古いセグメントよりも重み付けが小さくなるようにしたので、現状の単調度、修正操舵量及び蛇行率からかけ離れている可能性が高い古い情報ほど、その影響を少なくし、単調度、修正操舵量及び蛇行率の各平均値を精度よく求めることが可能となる。

前述したように、積算ユニットは１５秒毎に更新されていくため、平均値演算部１２では単調度、修正操舵量及び蛇行率の各平均値が１５秒毎に求められ、順次注意力演算部（注意力演算手段）１３に送られる。
注意力演算部１３は、このようにして求められた単調度、修正操舵量及び蛇行率の各平均値を用い、予め定められたメンバシップ関数に基づくファジィ推論によって、運転者の注意力の度合いを示す注意力指標として覚醒度を求め、求められた覚醒度を本発明の監視手段に相当する表示制御部１４及び警報制御部１５に出力する。従って、表示制御部１４及び警報制御部１５への覚醒度の出力も１５秒毎に行われる。

表示制御部１４は、注意力演算部１３から１５秒毎に出力される覚醒度に基づき、図４に示すように現時点までの覚醒度の経時変化を１０要素（１０時点）の棒グラフで時系列的に示すと共に、覚醒度の低下の状況に応じて表示を切り換えるように表示装置２を制御する。
また、警報制御部１５は、注意力演算部１３から１５秒毎に出力される覚醒度の低下の度合いに応じ、表示装置２による表示に合わせて音声により運転者に注意力の低下を警告する。

表示装置２では、表示制御部１４が行う制御により、覚醒度の大きさが棒グラフの高さで表示されるようになっており、運転者の覚醒度が十分に高く、運転者に注意力の低下を認識させる必要がない通常の場合には、図４中にＡとして示すように各棒グラフを緑色によって表示する。
また、覚醒度がある程度の範囲で低下した場合には、図４中にＢとして示すように各棒グラフを橙色によって表示する。

更に、覚醒度が大幅に低下した場合には、図４中にＣとして示すように棒グラフによる覚醒度の表示を中止し、注意力の文字を拡大表示すると共に表示色を赤色とし、運転者に注意力の低下を強く認識させるようにしている。
棒グラフによって覚醒度を時系列的に表示している場合には、最新の覚醒度を右端にして新しいものから１０個の覚醒度を１０個の棒グラフによって表示するように表示制御部１４が表示装置２を制御する。

覚醒度は注意力演算部１３から１５秒毎に出力されるが、覚醒度が十分に高く図４のＡによる表示を行っている場合には、棒グラフによる表示の更新が１分毎に行われるようになっている。従って、運転者は表示された棒グラフから最大１０分間の覚醒度の推移を視認することができ、棒グラフによる覚醒度の推移に基づき自身の注意力の変化を認識して必要な処置を講ずることが可能となる。

そして、１分が経過する毎に、右端の棒グラフの高さを最新の覚醒度に対応した高さに変更し、それまで表示されていた１０個の覚醒度のうち、最も古い覚醒度を除く９個の覚醒度を、それまでの表示位置からそれぞれ１つずつ左にずらした上で、残る９個の棒グラフによって表示するように、表示の更新が行われる。
一方、注意力演算部１３から出力される覚醒度が低下して第１判定値を下回ると、直ちに上述した表示の更新を行うと共に、表示色を図４中のＢのように橙色に切り換える。覚醒度は１５秒毎に注意力演算部１３から出力されるので、覚醒度が低下した場合には通常の表示更新時間間隔である１分よりも短い時間間隔で表示の更新が行われ、運転者に速やかに注意力の低下を認識させることが可能となる。

覚醒度が第１判定値より低下した後、ほぼ同じレベルにある間は、上述した表示の更新を１分毎に行うと共に、表示色を橙色のままとする。
そして、覚醒度が更に低下して第１判定値より低い第２判定値を下回ると、表示制御部１４は直ちに上述した表示の更新を行い、表示色は橙色のままとする。このとき警報制御部１５は、このような覚醒度の低下に対応して警報装置３を制御し、警報装置３から第１の警報として、例えば「疲れていませんか？」或いは「注意力が落ちていませんか？」などの音声を出力させる。このような表示装置２の表示及び警報装置３の第１の警報によって、運転者は直ちに更なる注意力の低下を認識することができる。

次に、覚醒度が第２判定値より低下した後、ほぼ同じレベルにある間は、上述した表示の更新を１分毎に行うと共に、表示色を橙色のままとする。また、警報装置３による第１の警報は行わない。
更に、覚醒度が低下して第２判定値より低い第３判定値を下回ると、表示制御部１４は直ちに表示装置２の表示を図４のＣに切り換え、注意力の文字を拡大表示すると共に表示色を赤色とする。また、警報制御部１５は、このような覚醒度の低下に対応して警報装置３を制御し、警報装置３から第２の警報として、例えば「注意力が低下しています。休んでください。」などの音声を出力させる。

そして、覚醒度が第３判定値より低下した後、ほぼ同じレベルにある間は、表示装置２による図４のＣの表示を１分毎に更新して行うよう、表示制御部１４が表示装置２を制御すると共に、１分毎に警報装置３から第２の警報が行われるよう、警報制御部１４が警報装置を制御する。
運転者の覚醒度か徐々に低下していく場合の、本実施形態に係る車両用注意力監視装置の動作は以上の通りであるが、運転者の覚醒度が徐々に回復する場合には以下のように車両用注意力監視装置が作動する。

運転者の覚醒度が回復傾向にある場合には、表示装置２の表示の更新は常に１分毎に行われ、警報装置３による警報は行われないようになっている。
即ち、覚醒度が第３判定値以上で第２判定値未満のレベルまで回復しても、前回の表示の更新から１分が経過するまでは表示装置２が図４のＣの表示を継続するように表示制御部１４が表示装置２を制御する。そして、前回の表示の更新から１分が経過した時点で依然として覚醒度が第３判定値以上で第２判定値未満のレベルにあれば、表示制御部１４は表示装置２の表示を図４のＢに切り換え、最新の覚醒度を右端にして新しいものから１０個の覚醒度を棒グラフで表示すると共に、表示色を橙色とする。

覚醒度が第３判定値以上で第２判定値未満のレベルを維持している間は、表示色を橙色に維持すると共に、１分が経過する毎に、右端の棒グラフの高さを最新の覚醒度に対応した高さに変更し、それまで表示されていた１０個の覚醒度のうち、最も古い覚醒度を除く９個の覚醒度を、それまでの表示位置からそれぞれ１つずつ左にずらした上で、残る９個の棒グラフによって表示するように、表示制御部１４によって表示の更新が行われる。

覚醒度が更に回復して第２判定値以上で第１判定値未満のレベルになった場合にも、このような表示の更新が継続され、覚醒度が第１判定値以上のレベルに回復すると、前回の表示の更新から１分が経過した時点で表示を図４のＡに切り換えるように、表示制御部１４が表示装置２を制御する。即ち、表示装置２の表示色が緑色に切り換えられると共に、上述した棒グラフによる覚醒度表示の更新を１分毎に行う。

以上のようにして覚醒度の変動に応じて運転者の注意力の低下を監視することにより、覚醒度が所定の判定値を越えて大きく低下した場合には、覚醒度の変動周期よりも短い時間間隔で直ちに表示を更新すると共に、警報を行うことにより速やかに運転者に注意力の低下を認識させることができる。
また、運転者は警報などによって一時的に覚醒度を回復させることがあるが、このような覚醒度の回復に対応して直ちに表示を更新すると、運転者が安心してしまうことにより再び覚醒度が低下するおそれがある。しかし、上述したように、覚醒度が回復傾向にある場合には、覚醒度の演算周期である１５秒より長い１分間隔で表示の更新が行われることにより、このような問題を回避することが可能となる。

更に、覚醒度を演算する際に必要となる単調度、修正操舵量及び蛇行率の各平均値を求める際、前述したように１つの積算ユニット内の最も古いセグメント及び次に古いセグメントに含まれる単調度、修正操舵量及び蛇行率のそれぞれに対して重み付けが行われ、最も古いセグメントの方が次に古いセグメントよりも重み付けが小さくなるようにすることで、古い運転状態量ほど重み付けが小さくなるように重み付けが行われる。

この結果、現状の単調度、修正操舵量及び蛇行率からかけ離れている可能性が高い古い情報の影響を少なくし、単調度、修正操舵量及び蛇行率の各平均値を精度よく求めることが可能となる。従って、このような単調度、修正操舵量及び蛇行率の各平均値に基づき、運転者の覚醒度も精度よく推定することが可能となる。
例えば、運転者の覚醒度は比較的ゆっくりと回復していくものであるが、所定期間にわたる運転状態量に対して全く重み付けを行わずに運転状態量の平均値を求めるようにした場合には、このような覚醒度の回復に対応した適正な注意力の監視を行うことができないおそれがある。

即ち、所定期間が何度か更新されて覚醒度が低下したときの運転状態量が所定期間から外れるまでは、この運転状態量が運転状態量の平均値に対して同様に寄与し続けることになる。そして、この運転状態量が所定期間から外れると、直ちにこの運転状態量が運転状態量の平均値に寄与しなくなるため、覚醒度はあたかも急激に回復したように推定されることになる。

しかしながら、本実施形態のようにして古い運転状態量に対して重み付けを行うことにより、覚醒度が低下したときの運転状態量が運転状態量の平均値に寄与する度合いが徐々に減少するので、実際の覚醒度の回復に対応した適切な注意力の監視を行うことが可能となる。
なお、上記実施形態では、１つの積算ユニットを１分毎の６つのセグメントＳ１乃至Ｓ６で構成するようにして、最も古いセグメントＳ６及び次に古いセグメントＳ５における運転状態量に重み付けを行うようにしたが、１つの積算ユニットに含まれるセグメントの数及び重み付けの対象となるセグメントはこれに限られるものではない。

上記実施形態では、重み付けの対象とならないセグメントをＳ１乃至Ｓ４の４つとしている。これは、運転者の覚醒度の変動周期が２５〜２５１秒であり、最も長い変動周期でも適正に覚醒度を推定できるようにするためであって、４つのセグメント、即ち４分間（２４０秒間）分の運転状態量に対しては重み付けを行わないようにしているのである。
しかし、このような実施形態の重み付けに代えて、覚醒度の変動周期に関する運転者の個人差を考慮し、運転者に応じて１つの積算ユニットに含まれるセグメントの数を変更すると共に、重み付けの対象となるセグメントの数、即ち第２検出タイミングを変更するようにしてもよい。そこで、このような変形例について以下に説明する。

この変形例となる車両用注意力監視装置は、積算部１１で行われる運転状態量の積算のみが上記実施形態と相違しており、その他の構成は上記実施形態を同一である。従って、以下では積算部１１における運転状態量の積算を中心に説明し、それ以外の部分については説明を省略する。
図５は、積算部１１で用いられる重み付けのパターン毎に、１つの積算ユニットに含まれるセグメントに適用される重み付け係数の値を示すものであり、セグメントは番号の少ないものほど新しく、セグメントＳ１が最新のものである。

図５に示すように、積算部１１では、運転者に応じて重み付けのパターンをＰ１乃至Ｐ３のいずれかに変更すると共に、採用したパターンに応じて１つの積算ユニットに含まれるセグメントの数を変更するようになっている。
パターンＰ１では、上記実施形態と同様に１つの積算ユニットに６つのセグメントＳ１乃至Ｓ６が含まれ、上記実施形態と同一の重み付けが行われるようになっている。

即ち、最も新しいセグメントＳ１からセグメントＳ４までの運転状態量には、値が１の重み付け係数Ｋ１乃至Ｋ４が用いられることにより重み付けが行われない。また、最も古いセグメントＳ６の運転状態量には、値が０．３３の重み付け係数Ｋ６が乗算され、次に古いセグメントＳ５の運転状態量には、値が０．６７の重み付け係数Ｋ５が乗算される。
このようにして重み付けを行った後、１つの積算ユニット内の運転状態量を積算することにより、上記実施形態と同様に実質５個のセグメントに含まれる運転状態量の積算値に相当する積算値が得られる。

従って、平均値演算部１２では、上記実施形態と同様に積算部１１で求められた運転状態量の積算値を、５つのセグメントに相当する第２検出期間Ｔ２内の検出タイミングの数で除することにより、１回の検出タイミングにおける運転状態量に相当する平均値が求められる。
また、パターンＰ２では、１つの積算ユニットに７つのセグメントＳ１乃至Ｓ７が含まれ、セグメントＳ４乃至Ｓ７の運転状態量に対し、古いものほど重み付けが小さくなるように重み付けが行われる。

即ち、最も新しいセグメントＳ１からセグメントＳ３までの運転状態量には、値が１の重み付け係数Ｋ１乃至Ｋ３が用いられることにより重み付けが行われない。また、最も古いセグメントＳ７の運転状態量には、値が０．２の重み付け係数Ｋ７が乗算され、以下セグメントＳ６の運転状態量には、値が０．４の重み付け係数Ｋ６、セグメントＳ５の運転状態量には、値が０．６の重み付け係数Ｋ５、セグメントＳ４の運転状態量には、値が０．８の重み付け係数Ｋ４がそれぞれ乗算される。

セグメントＳ４乃至Ｓ７の運転状態量に適用される重み付け係数Ｋ４乃至Ｋ７の合計値は２となることから、セグメントＳ４乃至Ｓ７で１つの運転状態量に乗算された重み付け係数の合計値は２つのセグメントにおける１種類の運転状態量の個数に一致する。言い換えれば、セグメントＳ４乃至Ｓ７の運転状態量に重み付けを行って積算した値は、２つのセグメントにおける１種類の運転状態量を、重み付けを行わずに積算した値に相当するものとなる。

つまり、このような重み付け係数Ｋ４乃至Ｋ７の合計値と、重み付けを行わないセグメントＳ１乃至Ｓ３における１種類の運転状態量の個数との和は、パターンＰ１の場合と同様に、５つのセグメントにおける１種類の運転状態量の個数に等しくなる。
従って、平均値演算部１２では、パターンＰ１の場合と同様の演算処理を行って、積算部１１で求められた運転状態量の積算値を、５つのセグメントに相当する第２検出期間Ｔ２内の検出タイミングの数で除することにより、１回の検出タイミングにおける運転状態量に相当する平均値が求められる。

更に、パターンＰ３では、１つの積算ユニットに８つのセグメントＳ１乃至Ｓ８が含まれ、セグメントＳ３乃至Ｓ８の運転状態量に対し、古いものほど重み付けが小さくなるように重み付けが行われる。
即ち、最も新しいセグメントＳ１とセグメントＳ２の運転状態量には、値が１の重み付け係数Ｋ１及びＫ２が用いられることにより重み付けが行われない。また、最も古いセグメントＳ８の運転状態量には、値が０．１４の重み付け係数Ｋ８が乗算され、以下セグメントＳ７の運転状態量には、値が０．２９の重み付け係数Ｋ７、セグメントＳ６の運転状態量には、値が０．４３の重み付け係数Ｋ６、セグメントＳ５の運転状態量には、値が０．５７の重み付け係数Ｋ５、セグメントＳ４の運転状態量には、値が０．７１の重み付け係数Ｋ４、セグメントＳ３の運転状態量には、値が０．８６の重み付け係数Ｋ３がそれぞれ乗算される。

セグメントＳ３乃至Ｓ８の運転状態量に適用される重み付け係数Ｋ３乃至Ｋ８の合計値は３となることから、セグメントＳ３乃至Ｓ８で１つの運転状態量に乗算された重み付け係数の合計値は３つのセグメントにおける１種類の運転状態量の個数に一致する。言い換えれば、セグメントＳ３乃至Ｓ８の運転状態量に重み付けを行って積算した値は、３つのセグメントにおける１種類の運転状態量を、重み付けを行わずに積算した値に相当するものとなる。

つまり、このような重み付け係数Ｋ３乃至Ｋ８の合計値と、重み付けを行わないセグメントＳ１及びＳ２における１種類の運転状態量の個数との和は、パターンＰ１及びＰ２の場合と同様に、５つのセグメントにおける１種類の運転状態量の個数に等しくなる。
従って、平均値演算部１２では、パターンＰ１及びＰ２の場合と同様の演算処理を行って、積算部１１で求められた運転状態量の積算値を、５つのセグメントに相当する第２検出期間Ｔ２内の検出タイミングの数で除することにより、１回の検出タイミングにおける運転状態量に相当する平均値が求められる。

このようにして重み付けのパターンを運転者に応じて変更することにより、パターンＰ１に比べて、パターンＰ２では重み付けの対象となるセグメントの個数が増大し、運転状態量の平均値に対して古い運転状態量が寄与する度合いが減少する。従って、パターンＰ１が適用される運転者に比べて覚醒度の変動周期が短い運転者に対して覚醒度を適正に推定することが可能となる。

また、パターンＰ３ではパターンＰ２よりも重み付けの対象となるセグメントの個数が増大するので、運転状態量の平均値に対して古い運転状態量が寄与する度合いが更に減少する。従って、パターンＰ２が適用される運転者に比べて更に覚醒度の変動周期が短い運転者に対して覚醒度を適正に推定することが可能となる。
このように、運転状態量に対する重み付けのパターンを運転者に応じて変更することにより、覚醒度の変動周期が比較的長い運転者から比較的長い運転者まで、幅広く対応して適正に覚醒度を推定し、運転者の注意力を良好に監視することが可能となる。

また、このようにして運転状態量に対する重み付けのパターンを変更する際に、積算部１１が積算して得られる運転状態量の積算値は、重み付け係数を適正に配分することにより、上述したようにいずれのパターンにおいても５つのセグメントに含まれる運転状態量を重み付けせずに積算した積算値に相当するものとなる。
従って、平均値演算部１２はいずれのパターンに対しても同じ演算を行うことによって運転状態量の平均値を算出することが可能となる。このため、重み付けのパターンが切り換えられる度に平均値演算部１２の演算処理を変更する必要がなくなり、平均値演算部１２の演算処理を簡素化することが可能となる。

更に、平均値演算部１２が算出する運転状態量の平均値は、運転状態量に対する重み付けのパターンの変更にかかわらず、常に１回の検出タイミングにおける運転状態量に相当する平均値となる。従って、重み付けのパターンの変更にかかわらず、常に精度よく覚醒度の推定を行うことができ、運転者の注意力を良好に監視することが可能となる。
なお、運転者に応じた重み付けのパターンの切り換えは、運転者自身がスイッチ操作などによって手動で行うようにしてもよいし、運転状態量から運転者の年齢などを推定し、推定結果に応じて自動的に行うようにしてもよい。

以上で本発明の一実施形態及びその変形例に係る車両用注意力監視装置についての説明を終えるが、本発明は上記実施形態及びその変形例に限定されるものではない。
例えば、１つの積算ユニットに含まれるセグメントの個数や重み付けの対象となるセグメントの個数は、上記実施形態及び変形例で示したものに限定されるものではなく、車両用注意力監視装置の仕様に応じて適宜変更が可能である。

また、上記実施形態では、積算ユニットを更新する時間間隔を１５秒としたが、この時間間隔もこれに限定されるものではなく、適宜変更が可能である。
更に、上記実施形態及び上記変形例では、１つのセグメントに対して共通の大きさの重み付け係数を適用して重み付けを行うようにしたが、１つのセグメントに適用される重み付け係数の大きさを変化させるようにしてもよい。この場合、そのセグメントで適用される重み付け係数の変動範囲は、そのセグメントの１つ前のセグメントで適用される重み付け係数の変動範囲より大きく、１つ後のセグメントで適用される重み付け係数の変動範囲より小さくなるようにするのが望ましい。

また、上記実施形態及び上記変形例では、運転状態量として、単調度、修正操舵量及び蛇行率の３つを用いるようにしたが、運転状態量はこれに限られるものではなく、運転者の注意力の変化の関連を持って変動するものであればよい。
更に、これら単調度、修正操舵量及び蛇行率の検出に用いる情報についても、上記実施形態で用いたものに限定されるものではない。

また、求められた覚醒度に基づき、運転者の注意力を監視する形態についても、上記実施形態のような表示や警報に限定されるものではなく、注意力の低下に応じて車両の駆動装置や制動装置の作動状態を変更するなど、様々な形態が可能である。

本発明の一実施形態に係る車両用注意力監視装置のシステム構成図である。図１の車両用注意力監視装置によって実行される制御に対応した機能構成図である。図１の車両用注意力監視装置で用いられる積算ユニットの概念図である。表示装置による表示状態を示す図である。図１の車両用注意力監視装置の変形例における、重み付けのパターンと重み付け係数との関係を示す図である。

符号の説明

１０運転状態検出部（運転状態検出手段）
１１積算部（積算手段）
１２平均値演算部（平均値演算手段）
１３注意力演算部（注意力演算手段）
１４表示制御部（監視手段）
１５警報制御部（監視手段）

Claims

車両の運転状態に対応する運転状態量を所定の検出タイミングで繰り返し検出する運転状態量検出手段と、
最新の上記検出タイミングを含む所定の長さの第１検出期間を所定時間間隔で更新して設定し、上記第１検出期間にわたり上記運転状態検出手段によって検出された複数の上記運転状態量のうち、上記第１検出期間内の少なくとも、最先となる第１検出タイミングから上記第１検出タイミングより所定期間後の第２検出タイミングまでの上記運転状態量に対し、古い運転状態量ほど重み付けが小さくなるように、且つ上記第１検出タイミングから上記第２検出タイミングまでの期間を除く上記第１検出期間内の期間における運転状態量よりも重み付けが小さくなるように重み付けを行った上で、上記第１検出期間毎に上記運転状態量を積算して運転状態量積算値を繰り返し求める積算手段と、
上記積算手段によって積算された上記運転状態量積算値に基づき、上記第１検出期間毎に上記運転状態量の平均値を求める平均値演算手段と、
上記平均値演算手段によって算出された上記運転状態量の平均値に基づき、上記車両の運転者が有する注意力の度合いを示す注意力指標を演算する注意力演算手段と、
上記注意力演算手段によって算出された上記注意力指標に基づき上記注意力の低下を監視する監視手段と
を備えたことを特徴とする車両用注意力監視装置。
上記積算手段は、上記車両の運転者に応じて上記第２検出タイミングが変更可能であって、上記第２検出タイミングの変更に伴って上記重み付けを変更することを特徴とする請求項１に記載の車両用注意力監視装置。
上記積算手段は、１未満の値を有した重み付け係数を上記運転状態量に乗算することによって上記重み付けを行い、
上記平均値演算手段は、上記第１検出期間より短い第２検出期間内における上記検出タイミングの数により上記運転状態量積算値を除することによって上記運転状態量の平均値を求めるものであって、
上記第１検出期間における上記第１検出タイミングから上記第２検出タイミングまでの各運転状態量に乗算された上記重み付け係数の合計値と、上記重み付けを行わない運転状態量の個数との和が、上記第２検出期間における上記検出タイミングの個数と等しいことを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用注意力監視装置。
上記監視手段は、上記注意力演算手段によって繰り返し演算された複数の上記注意力指標の中から選抜された所定個数の注意力指標を、時系列的に表示する表示手段を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の車両用注意力監視装置。
上記監視手段は、上記注意力演算手段によって算出された上記注意力指標が所定の判定値より低くなると警報を行う警報手段を備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の車両用注意力監視装置。