(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハンドルの操舵角検出手段と、該操舵角の検出信号における所定の居眠り運転で変化する人間周波数成分を抽出する手段と、警報手段と、該人間周波数成分の絶対値を加算して行き、この加算値が所定値に達するまでの時間が所定の上限−下限範囲内であるとき該警報手段を付勢する居眠り運転判定手段と、を備えたことを特徴とする居眠り警告装置。
【請求項２】
ハンドルの操舵角検出手段と、該操舵角の検出信号における居眠り運転で変化する人間周波数成分を抽出する手段と、警報手段と、該人間周波数成分の絶対値を加算して行き、この加算値が所定値に達するまでの時間が所定の上限−下限範囲内であるときに該加算値をリセットするとともにこのリセット毎に居眠り運転回数としてカウントし該カウント値が所定値になったとき該警報手段を付勢する居眠り運転判定手段と、を備えたことを特徴とする居眠り警告装置。
【発明の詳細な説明】
【産業上の利用分野】
本発明は居眠り警告装置に関し、特に車両における居眠り運転の防止等のために使用することの出来る居眠り警告装置に関するものである。
【０００１】
【従来の技術】
近年、交通事故の増大に伴って各ドライバーには安全運転の必要性が益々高まっているが、居眠り運転も交通事故の大きな原因の一つに挙げられていることからその防止手段が種々講じられている。
【０００２】
従来より知られている居眠り警告装置としては、ハンドルの操舵パターンの特徴を検出する方式（１）や、心拍数、皮膚電位の変化を検出する方式（２）等が挙げられる。
【０００３】
このうち、方式（１）としては例えば特開昭５２−２５３３６号公報に示された居眠り警告装置がある。この居眠り警告装置では、覚醒度の低い状態になると、運転者のハンドル操作が減少して雑になり、微小な修正操舵が行われなくなる傾向があることを利用している。つまり、所定の検出角度に対するハンドル操舵角の逸脱頻度を検出し、これを正常時に期待される頻度と比較することで正常運転か居眠り運転かを判断して警報を発するものである。
【０００４】
また、上記の方式（２）としては例えば特開平１−２５０２２１号公報に示された居眠り警告装置があり、この居眠り警告装置では、居眠り運転時には覚醒時に比べて心拍数や皮膚電位が低下することを利用している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の居眠り警告装置では以下のような問題がある。
【０００６】
まず、方式（１）の場合には、操舵角の検出精度が充分に細かく（例えば０．１度以下の精度）なければならず、制作コストの上昇を招いてしまう他、カーブ路ではハンドル操作による操舵角検出情報中に居眠り運転情報が埋もれてしまうため、居眠り運転の適切な検出が困難であった。
【０００７】
さらに、この方式（１）で一番の問題とされるのは、警報タイミングの遅れであり、居眠り運転特有の操舵パターンが観察されるのはかなり覚醒度が低下した状態でなければならないということであった。
【０００８】
また、上記の方式（２）においては、運転者の体調や個人差により大幅に状況が異なってしまうため、やはり覚醒度の低下を的確に判断することが難しいという問題があった。
【０００９】
したがって本発明は、上記の問題点に鑑み、高精度な操舵角センサを必要とすることなく、運転者の個人差や体調にあまり影響を受けず、道路形状にも影響を受けず、そしてタイミング良く居眠り運転を検知し警報できる装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
〔１〕上記の目的を達成するため、本発明に係る居眠り運転警告装置は、図１に示すように、ハンドルの操舵角検出手段１と、該操舵角の検出信号における所定の居眠り運転で変化する人間周波数成分を抽出する手段２と、警報手段４と、該人間周波数成分の絶対値を加算して行き、この加算値が所定値に達するまでの時間が所定の上限−下限範囲内であるとき該警報手段４を付勢する居眠り運転判定手段３と、を備えている。
【００１１】
〔２〕また本発明に係る居眠り運転警告装置では、同様に図１に示すように、ハンドルの操舵角検出手段１と、該操舵角の検出信号における居眠り運転で変化する人間周波数成分を抽出する手段２と、警報手段４と、該人間周波数成分の絶対値を加算して行き、この加算値が所定値に達するまでの時間が所定の上限−下限範囲内であるときに該加算値をリセットするとともにこのリセット毎に居眠り運転回数としてカウントし該カウント値が所定値になったとき該警報手段４を付勢する居眠り運転判定手段３と、を備えることができる。
【００１２】
【作用】
〔１〕操舵角検出手段１による操舵角検出信号（実際に高速道路を走行したときの実測データを示す図２（１）を参照）から居眠り運転を検出するためには、その検出信号の中でも特に居眠り運転の影響が表れている部分に注目することが必要である。即ち、操舵角検出信号はいろいろな要因の影響を受けて変化しているので、本発明者はまずどのような要因があるのかを調べてみたところ、大きく分けて３つの信号成分があることが分かった。
【００１３】
まず第１には、道路がカーブしているために必然的に操舵しなければならない比較的周波数の低い成分が含まれている（同図（２）及び図３（１）参照）。
【００１４】
第２には、人間が車両と道路との関係を把握し絶えず修正を行うことによって発生する比較的中程度の周波数成分も含まれている（図２（３）及び図３（２）参照）。
【００１５】
そして第３には、路面の凸凹等の影響でハンドルが細かく動くとき、比較的周波数の高い外乱成分も含まれ得る（同図（３）及び図８の点線部分▲３▼参照）。
【００１６】
なお、図２に示すように同図（１）の操舵角検出信号に対して同図（２）に示す低周波成分や同図（３）に示す中周波成分（以下、人間周波数成分と称する）に識別するためには、操舵角検出信号に対してフィルタを通したり、平均化処理を行えばよい。
【００１７】
このような同図に示した各信号成分波形のうち、同図（１）に示す操舵角検出信号や同図（２）に示した低周波成分信号を見ただけではどこが正常でどこが居眠り運転なのかを判定することはできない。
【００１８】
しかしながら、同図（３）に示す人間周波数成分の信号に着目すると、正常運転時は的確な操舵で必要最小限の修正操舵しか行われてないのでその振幅は小さいが、居眠り運転時には点線で囲んだ部分を拡大して示すように、修正操舵が遅れがちになったり雑になるのでこのときの振幅成分が増大することが分かる。
【００１９】
そこで本発明では、同図（３）に示した人間周波数成分の変化に着目し、操舵角検出手段１から検出された操舵角検出信号の中から図３に示した居眠り運転時に変化する人間周波数成分（２）（図３（２）参照）のみを抽出手段２によって抽出し、居眠り運転判定手段３に送る。
【００２０】
居眠り運転判定手段３においては、抽出手段２からの人間周波数成分の絶対値Ｇ(n)（図４（１）参照）を加算（積分）する。
【００２１】
そして、このようにして得られた加算値（積分値）ｓ（＝Ｇ(1)＋Ｇ(2)＋Ｇ(3)・・・）が所定値Ｓに達するまでの時間ｔ(1)，ｔ(2)・・・（同図（２）参照）が所定の上限−下限範囲内であるとき、判定手段３は居眠り状態であるとして警報手段４を付勢して運転者に警告を与える。
【００２２】
なお、所定値Ｓに達するまでの時間が所定の上限−下限範囲内であるか否かを判定するのは、通常走行時は或る値より大きくなるので上限値を定めてそれ以下になったら警報を発すればよいが、上記のリセット時間が極端に速くなり過ぎた結果、下限値を下回る場合は居眠り以外の要因、例えば落下物を避けるとか轍に取られるなど（図８参照）による可能性が高いとしてこれを除外するためである。
【００２３】
〔２〕また本発明では、上記のように居眠り運転状態の検出時に即座に警報手段４を作動させる他、上記のような居眠り運転状態の回数を計測し、この回数が所定回数に達したとき警報手段４を作動させるようにしてもよい。
【００２４】
このようにして、異常操舵の発生回数が少ない場合は警報手段４が作動しなくなるので誤動作を抑制することができる。
【００２５】
【実施例】
図５は本発明に係る居眠り警告装置に用いる操舵角検出手段としての操舵角センサの実施例を示したもので、同図（１）はロータリーエンコーダ式の操舵角センサを示しており、ハンドル１１のステアリングシャフト１２の一部にスリット入りの円板１３を設け、この円板１３を挟むようにしてエンコーダ１４が設けられており、このエンコーダ１４から接続線１５を介して図１に示した人間周波数成分抽出手段２に操舵角検出信号を与えるようにしている。なお、このようなロータリーエンコーダ式の操舵角センサは例えば特開平５−１５５２６９号公報に示されている。
【００２６】
そして、動作においては、運転者がハンドル１１を操舵することによりステアリングシャフト１２が円板１３と一緒に回転するが、このときエンコーダ１４がその操舵角を電気信号に変換して接続線１５に出力するようにしている。
【００２７】
同図（２）はポテンショメータ式の操舵角センサを示したもので、ステアリングシャフト１２の一部にギア１６を設け、このギア１６と係合するようにギア１７を設け、ステアリングシャフト１２の回転がギア１６及び７４を介して伝えられるとき、その回転をポテンショメータ１８により電気信号に変換して接続線１９から出力し、人間周波数成分抽出手段２に与えるようにしている。
【００２８】
また、図１に示した人間周波数成分抽出手段２としては、図３に示すような減衰特性を有するバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）を用いることができ、この場合の人間周波数成分としては、例えば０．２〜０．８Hzである。
【００２９】
さらに、警報手段４としては、ブザー等の音響警報器の他、警告ランプ等の光学的手段でも良く、さらには非常点滅灯やクラクションを駆動して他車へ警告を与え同時に燃料噴射装置に燃料カット信号を送って減速させる警報装置と減速手段との組み合わせでもよい。
【００３０】
また、空調装置で冷風や温風刺激を行ったり座席やステアリングホイールに振動を加える等の警報手段を用いてもよい。
【００３１】
図６は図１に示した居眠り運転警告装置の動作を示すもので、主に居眠り運転判定手段３で実行される制御プログラムのフローチャートを示したものである。以下、このフローチャートを参照して図１に示した本発明に係る居眠り警告装置の動作を具体的に説明する。
【００３２】
まず、操舵角センサ１から発生したオリジナル生データである操舵角検出信号のデータＦ(t)（図７（１）参照）がバンドパスフィルタ２に送られ（ステップＳ１）、バンドパスフィルタ２において居眠り運転で変化する周波数成分Ｇ(t)のみが抽出されて居眠り運転判定手段３に送られる（ステップＳ２）。
【００３３】
居眠り運転判定手段３においてはまずタイマｔをスタートさせ（ステップＳ３）、ステップＳ２で入力した人間周波数成分Ｇ(t)の絶対値（図４（１）参照）を取って順次加算（積分）を行う（ステップＳ４）。
【００３４】
そして、この加算値ｓが所定値（上限値）Ｓ（図４（２）参照）を越えたか否かを判定し（ステップＳ５）、越えていないときには上記のステップＳ１〜ステップＳ５を繰り返し、加算値ｓが所定値Ｓを越えた時点でタイマｔをストップさせる（ステップＳ６）。
【００３５】
この状態を図７で見てみると、同図（１）に示した生データである操舵角データではカーブＡの区間で操舵角が大きく、直線路Ｂの区間では操舵角が小さいが、この生データをバンドパスフィルタ２を通すことにより同図（２）に示すように、操舵角データにおいて点線で囲んだ部分▲１▼では右コーナーを曲がるため大きく（約１０°）ハンドルを切っているが、人間周波数成分における対応した点線部分▲１▼を見ると殆ど０である。
【００３６】
これは、右コーナーを曲がるための最小限の操舵が的確に行われていることを示している。
【００３７】
したがって、同図（３）に示すように、この人間周波数成分を加算した場合の上限値（３００°）に達するまでの時間は長くなることがわかる。
【００３８】
逆に、同図（１）及び（２）において点線で囲った部分▲２▼で示すように、覚醒度が低く居眠り運転により的確な操舵がなされていないときには、操舵角データにおける点線部分▲２▼に対応して人間周波数成分の点線部分▲２▼においても修正操舵（人間成分）が多く出ていることがわかる。
【００３９】
この結果、点線部分▲２▼においては同図（３）に示す加算値が上限値（３００°）に達するまでの時間（図４（２）に示す時間ｔ(1),ｔ(2),・・・）が点線部分▲１▼より短くなっていることが認められる。
【００４０】
図６に戻って、ステップＳ６でストップされたタイマｔは、所定の範囲内にあるか否かが判定される（ステップＳ７）。
【００４１】
この場合の所定の範囲とは、例えばＴ1＝５秒からＴ2＝２０秒である。このように所定の範囲Ｔ1〜Ｔ2を設けたのは通常走行時は殆ど上記の加算値ｓがリセットされるのに要する時間が２０秒前後であるから、例えばこの２０秒を上限値Ｔ2としてこの時間Ｔ2以内にリセットされたものを居眠り運転と判定すれば問題はないのであるが、リセット時間が次第に早くなってそれが極端になり過ぎた場合は居眠り以外の要因による可能性が高いと判断されるためである。
【００４２】
即ち、これを、図７（１）〜（３）にそれぞれ対応した図８（１）〜（３）で見てみると、操舵角データ（１）において点線部分▲３▼は例えば轍にハンドルを取られた状態を示しており、この場合には人間周波数成分（２）においても点線部分▲３▼で示すような形となるため、加算値（３）においてはリセット時間が極端に短くなっていることが示されている。このようなリセット時間が短い居眠り運転以外の要因を除くため下限値Ｔ1として５秒を設定することが必要となる。
【００４３】
図６のステップＳ７に戻って、タイマｔが所定範囲Ｔ1〜Ｔ2内にないときには上記のステップＳ１〜Ｓ７を繰り返すが、この所定範囲Ｔ1〜Ｔ2内であることが判ったときには、居眠り運転判定手段３は警報手段４を作動して警告を発し（ステップＳ８）、上記の加算値ｓを０に戻すとともに（ステップＳ９）、タイマｔをリセットする（ステップＳ１０）。
【００４４】
図９は図６に示した本発明に係る居眠り警告装置の動作を示すフローチャートの変形例を示したもので、この実施例ではステップＳ７においてタイマｔが所定範囲Ｔ1〜Ｔ2内にあることが確認されたとき、警報手段４を作動させる前に、まず加算値ｓを０に戻し（ステップＳ９）、タイマｔをリセットした後（ステップＳ１０）、このようにリセットした回数Ｎを記憶し且つインクリメントして行く（ステップＳ１１）。
【００４５】
この結果、リセットした回数Ｎが所定値Ｎｓ（例えば５回）を越えているか否かを比較し（ステップＳ１２）、この所定値Ｎｓを越えていないときには、上記のステップを繰り返すが、Ｎが所定値を越えていることが判ったときには、ここで初めて警報手段４を作動し、上記のリセット回数Ｎをリセットする（ステップＳ１３）。
【００４６】
このようにして、予め設定した時間が経過するときには異常操舵の発生回数Ｎを０に戻すようにすれば異常操舵の発生回数が少ない場合は警報手段が作動しなくなるので誤動作を抑制することが可能となる。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る居眠り警告装置によれば、操舵角検出信号における所定の居眠り運転で変化する人間周波数成分を抽出し、この抽出した人間周波数成分の絶対値を加算（積分）してその加算値が所定値に達するまでの時間が所定の上限−下限範囲内であるときに警報を発生するように構成したので、高精度なハンドル角センサを要することなく、運転者の個人差や体調にあまり影響を受けず、道路の形状にも影響を受けず、そしてタイミング良く居眠り運転を検出し速く警報することが可能となる。
【００４８】
また、上記の加算値が所定値に達するまでの時間が所定の上限−下限範囲内であっても上記の加算値をリセットするとともにこのリセット毎に居眠り運転回数としてカウントしておきこのカウント値が所定値になったとき警報を発するように構成すれば、より安定した誤動作のない居眠り警告を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る居眠り警告装置の構成を示したブロック図である。
【図２】本発明に係る居眠り警告装置の作用原理を説明するためのグラフ図である。
【図３】本発明に係る居眠り警告装置に用いられる人間周波数成分抽出手段のフィルタ減衰特性を示したグラフ図である。
【図４】本発明に係る居眠り警告装置における人間周波数成分の絶対値とその加算値とを説明するためのグラフ図である。
【図５】本発明に係る居眠り警告装置に用いられる操舵角検出手段としての操舵角センサの実施例を示した概略斜視図である。
【図６】本発明に係る居眠り警告装置の動作を説明するためのフローチャート図である。
【図７】本発明に係る居眠り警告装置で実際に得られる各データを示したグラフ図である。
【図８】本発明に係る居眠り警告装置において特に居眠り以外の要因によるデータの変化を説明するための図である。
【図９】図６に示したフローチャート図の変形例を示したフローチャート図である。
【符号の説明】
１  操舵角検出手段
２  人間周波数抽出手段（バンドパスフィルタ）
３  居眠り運転判定手段
４  警報手段
１１  ハンドル
１２  ステアリングシャフト
１３  円板
１４  エンコーダ
１６，１７  ギヤ
１８  ポテンショメータ
図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
【図１】
0003658791.tif 000002
【図２】
0003658791.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0003658791.tif 000007
【図７】
0003658791.tif 000008
【図８】
0003658791.tif 000009
【図９】
0003658791.tif 000010