(57)【要約】  疲労や居眠り等の運転者の状態を精度良く検知する運転者状態検知装置を提供する。本発明の運転者状態検知装置は、車両に取り付けられた加速度センサと、車両を構成する部品に取り付けられ、車両に搭乗している運転者の体の重心移動量を検出する重心移動量検出部と、加速度センサで得られた車両の加速度と重心移動量検出部で検出された運転者の体の重心移動量とのずれ量の大きさに基づいて、運転者の状態を判定する運転者状態判定部と、を備える。
2018180331.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に取り付けられた加速度センサと、
前記車両を構成する部品に取り付けられ、前記車両に搭乗している運転者の体の重心移動量を検出する重心移動量検出部と、
前記加速度センサで得られた前記車両の加速度と、前記重心移動量検出部で検出された前記運転者の体の重心移動量とのずれ量の大きさに基づいて、前記運転者の状態を判定する運転者状態判定部と、を備える
運転者状態検知装置。
【請求項２】
前記重心移動量検出部は、
前記車両の運転席の座面に設けられて、前記運転者が前記運転席に着座することにより加わる圧力に応じた電圧を出力する姿勢センサと、
前記姿勢センサの出力値から、前記運転者の前記重心移動量を算出する重心移動量算出部と、を有する
請求項１に記載の運転者状態検知装置。
【請求項３】
前記姿勢センサは、
前記運転席の座面の座標平面を４つに分割した各領域に配置される４つのフィルム型の圧電センサであり、前記座標平面におけるＸ軸は前記車両の車幅方向に対応し、前記座標平面におけるＹ軸は前記車両の長さ方向に対応し、
前記重心移動量算出部は、前記圧電センサの前記座標平面における配置位置の情報及び前記圧電センサの出力値を用いて、前記運転者の重心移動量を算出する
請求項２に記載の運転者状態検知装置。
【請求項４】
前記重心移動量検出部で検出された前記運転者の重心移動量とフィルタ係数との畳み込みにより得られるフィルタ出力と、前記加速度センサで得られた前記車両の加速度との差分を示す誤差信号の値が小さくなるようにフィルタ係数を更新する適応フィルタを含んだ誤差信号生成部をさらに備え、
前記車両の加速度と前記運転者の重心移動量とのずれ量は、前記適応フィルタのフィルタ出力又は前記誤差信号の値によって示される
請求項１〜３のいずれか一項に記載の運転者状態検知装置。
【請求項５】
前記重心移動量検出部は、
前記運転者が着用するシートベルトに設けられ、前記運転者の体の動きをドプラーセンシングによって検出する電波センサを備える
請求項１に記載の運転者状態検知装置。
【請求項６】
前記重心移動量検出部は、
前記運転者が着用するシートベルトに設けられ、前記運転者の体により加わる圧力の増加に伴い電気的抵抗値が減少する特性を有する高分子厚膜センサを備える
請求項１に記載の運転者状態検知装置。
【請求項７】
前記重心移動量検出部は、
前記運転者が着用するシートベルトに設けられ、前記運転者の体の動きを振動の大きさとして検出する微小振動検出マイクを備える
請求項１に記載の運転者状態検知装置。
【請求項８】
前記重心移動量検出部は、
前記運転者の体に装着される加速度センサを備える
請求項１に記載の運転者状態検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、運転者状態検知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、心拍数を規定するＲＲ間隔の脈波データを周波数解析することにより脈波に含まれるゆらぎ成分を抽出し、抽出したゆらぎ成分を解析することにより、被験者の疲労や居眠り（入眠タイミング）等を検知する手法が知られている。例えば、特許文献１には、被験者の体動の有無の情報、並びに、被験者の心拍のゆらぎ成分に占める交感神経成分の割合及び副交感神経成分の割合の情報に基づいて、被験者の入眠タイミングを検知する技術が開示されている。このような被験者の疲労や居眠り等を検知する技術は、自動車や電車等の車両を運転する運転者の安全運転支援の技術分野においても、その活用が期待されている。【０００３】
しかしながら、車両の運転中等の、人体に常に振動が発生している状況下においては、脈波の波形に崩れが生じ易く、それゆえ、脈波データからゆらぎ成分を検出することが難しくなる。つまり、特許文献１に記載の技術等を用いた、脈波データを周波数解析することにより被験者の状態を検知する従来の手法により、車両を運転する運転者の疲労度や居眠り等状態を精度良く検知することは、決して易しくはなかった。【０００４】
この課題を解決する技術として、例えば特許文献２には、ドライバが着席するシートに圧力センサを配置し、この圧力センサの出力信号から得たドライバの体圧分布の時間変化の情報に基づいて、ドライバの覚醒度や疲労度を検出する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平２０１２−０２０１１７号公報
【特許文献２】特開平１０−１２９０１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献２に記載の技術は、ドライバの体圧分布の重心点を求め、重心点の移動量からドライバの体動を検知している。そして、体動の検知時から第１の所定時間以上体動の変化が検出されない場合に、ドライバの疲労が蓄積されていると判定する。また、体動が、第１の所定時間より短い第２の所定時間以内に所定の回数検知された場合には、ドライバの覚醒度が低いと判定する。しかしながら、上記特許文献２に記載の技術では、例えば、ドライバが覚醒度の高い状態で同一の姿勢を保ちながら長時間運転をしている場合であっても、居眠り運転をしていると誤判定される可能性がある。したがって、運転者の安全運転支援の技術分野においては、疲労や居眠り等の運転者の状態を精度良く検知する技術の提供が求められていた。【０００７】
本発明は、上記状況を鑑みなされたものであり、本発明の目的は、疲労や居眠り等の運転者の状態を精度良く検知する運転者状態検知装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の運転者状態検知装置は、車両に取り付けられた加速度センサと、重心移動量検出部と、運転者状態判定部とを備える。重心移動量検出部は、車両を構成する部品に取り付けられ、車両に搭乗している運転者の体の重心移動量を検出する。運転者状態判定部は、加速度センサで得られた車両の加速度と、重心移動量検出部で検出された運転者の体の重心移動量とのずれ量の大きさに基づいて、運転者の状態を判定する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の運転者状態検知装置によれば、疲労や居眠り等の運転者の状態を精度良く検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係る運転者状態検知装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る加速度センサ及び姿勢センサの車両への実装例を示す車両内部の上面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る姿勢センサの構成例を示す概略図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るＸ方向誤差信号生成部の構成例を示すブロック図である。
【図５】本発明の一実施形態に係るドライバ状態判定部の構成例を示すブロック図である。
【図６】変形例に係るドプラーセンサを、ドライバが着用するシートベルトに取り付けた状態を示す説明図である。
【図７】変形例に係る高分子厚膜センサ又は微小振動検出マイクを、ドライバが着用するシートベルトに取り付けた状態を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施形態に係る運転者状態検知装置の内容について、図面を参照して具体的に説明する。
【００１２】
［運転者状態検知装置の概要構成］
まず、図１を参照して、本実施形態に係る運転者状態検知装置の概略構成について説明する。図１は、本実施形態の運転者状態検知装置１００の概略構成を示すブロック図である。運転者状態検知装置１００は、図１に示すように、加速度センサ１、姿勢センサ２（重心移動量検出部の一例）、重心移動量算出部３（重心移動量検出部の一例）、誤差信号生成部４及びドライバ状態判定部５（運転者状態判定部の一例）を備える。
【００１３】
加速度センサ１は、車両Ｖ（図２参照）に取り付けられ、測定して得た車両Ｖの加速度Ｇｘ及びＧｙを誤差信号生成部４に出力する。加速度Ｇｘは、車両Ｖの車幅方向であるＸ方向にかかる加速度であり、加速度Ｇｙは、車両Ｖの長さ方向であるＹ方向にかかる加速度である。加速度センサ１は、例えば６軸加速度センサで構成することができるが、３軸加速度センサで構成してもよい。なお、以下の説明において、Ｘ方向の加速度ＧｘとＹ方向の加速度Ｇｙとを個別に区別する必要がない場合には、単に加速度Ｇと称する。
【００１４】
姿勢センサ２は、車両Ｖを運転するドライバ（運転者の一例）が着席するシートＳｔ１（運転席の一例、図２参照）の上面に配置されるセンサであり、内部にフィルム型の圧電センサ（図３参照）を有する。姿勢センサ２は、ドライバがシートＳｔ１に着座することにより加えられる圧力の強さに応じた出力信号を生成して、重心移動量算出部３に出力する。姿勢センサ２については、後述の図３を参照して詳述する。
【００１５】
重心移動量算出部３は、姿勢センサ２からの出力信号に基づいて、ドライバの重心移動に伴い発生する体の動き量（以下、重心移動量と称する）を算出する。重心移動量算出部３は、重心移動量として、Ｘ方向における重心移動量ｇｘ及びＹ方向における重心移動量ｇｙを算出する。重心移動量算出部３については、姿勢センサ２の構成例を示した図３を参照して詳述する。なお、以下の説明において、Ｘ方向の重心移動量ｇｘとＹ方向の重心移動量ｇｙとを個別に区別する必要が無い場合には、単に重心移動量ｇと称する。
【００１６】
誤差信号生成部４は、Ｘ方向誤差信号生成部４０ｘ及びＹ方向誤差信号生成部４０ｙを備える。Ｘ方向誤差信号生成部４０ｘは、加速度センサ１から入力される加速度Ｇｘと、重心移動量算出部３から入力されるドライバの重心移動量ｇｘとに基づいて、Ｘ方向誤差信号Ｏｘを生成する。Ｙ方向誤差信号生成部４０ｙは、加速度センサ１から入力される加速度Ｇｙと、重心移動量算出部３から入力されるドライバの重心移動量ｇｙとに基づいて、Ｙ方向誤差信号Ｏｙを生成する。誤差信号生成部４については、後述の図４を参照して詳述する。
【００１７】
ドライバ状態判定部５は、Ｘ方向誤差信号Ｏｘ及びＹ方向誤差信号Ｏｙを加算して誤差信号Ｏを生成し、生成した誤差信号Ｏと予め設定された閾値とを比較した結果に基づいて、ドライバの状態を判定する。ドライバ状態判定部５については、後述の図５を参照して詳述する。
【００１８】
［加速度センサ及び姿勢センサの実装例］
次に、図２を参照して、加速度センサ１及び姿勢センサ２の車両Ｖへの実装例について説明する。図２は、加速度センサ１及び姿勢センサ２の車両Ｖへの実装例を示す車両内部の上面図である。図２に示すように、車両Ｖには、ハンドルＳｗを操作するドライバＤが着席するシートＳｔ１、助手席のシートＳｔ２及び後部座席のシートＳｔ３が設けられる。
【００１９】
シートＳｔ１及びシートＳｔ２の、車両Ｖの長さ方向（Ｙ方向）における前方の位置には、車両Ｖの加速度Ｇを検出するための加速度センサ１が設置される。なお、図２に示した加速度センサ１の設置位置は一例であり、加速度センサ１は、車両Ｖ内部の他の位置に設置されてもよい。
【００２０】
ドライバＤが着座するシートＳｔ１の座面には、姿勢センサ２が配置される。姿勢センサ２は、座布団のような平板状の形状に形成され、その上面には、シートＳｔ１に着座したドライバＤの臀部が配置される。
【００２１】
［姿勢センサの構成例］
次に、図３を参照して、姿勢センサ２の構成例について説明する。図３は、姿勢センサ２の構成例を示す概略図である。姿勢センサ２は、フィルム型の４つの圧電センサ２ａ〜２ｄで構成される。４つの圧電センサ２ａ〜２ｄは、それぞれ、ドライバＤが着座するシートＳｔ１（車両を構成する部品の一例）の座面の座標平面を４つに分割して得られる各領域に配置される。
【００２２】
４つの圧電センサ２ａ〜２ｄによって囲まれた中心の位置が、座標平面における原点であり、図中の縦方向がＸ軸（車両Ｖの車幅方向）に対応し、横方向がＹ軸（車両Ｖの長さ方向）に対応する。この座標平面の第１象限に対応する位置に圧電センサ２ａが配置され、第２象限に対応する位置に圧電センサ２ｂが配置され、第３象限に対応する位置に圧電センサ２ｃが配置され、第４象限に対応する位置に圧電センサ４ｄが配置される。図中のＸ軸のプラス方向（圧電センサ２ａ及び２ｄが配置された方向）がドライバＤにとっての右方向に対応し、マイナス方向（圧電センサ２ｂ及び２ｃが配置された方向）が左方向に対応する。また、図中のＹ軸のプラス方向（圧電センサ２ａ及び２ｂが配置された方向）がドライバＤにとっての前方向（ハンドルＳｗの位置する方向）に対応し、マイナス方向（圧電センサ２ｃ及び２ｄが配置された方向）がドライバＤにとっての後ろ方向に対応する。
【００２３】
重心移動量算出部３は、圧電センサ４ａ〜４ｄの座標平面における配置位置の情報と、圧電センサ４ａ〜４ｄからの出力信号の値とを用いて、重心移動量ｇを算出する。具体的には、重心移動量算出部３は、Ｘ軸のプラス側の領域に配置された圧電センサ２ａ及び２ｄからの出力信号と、Ｘ軸のマイナス側の領域に配置された圧電センサ２ｂ及び２ｃからの出力信号との差分を、ドライバＤのＸ方向の重心移動量ｇｘとして算出する。このように算出される重心移動量ｇｘは、ドライバＤの横（左右）方向の体の揺れの大きさ及び揺れの方向を示す波形として、重心移動量算出部３から出力される。
【００２４】
また、重心移動量算出部３は、Ｙ軸のプラス側の領域に配置された圧電センサ２ａ及び２ｂからの出力信号と、Ｙ軸のマイナス側の領域に配置された圧電センサ２ｃ及び２ｄからの出力信号との差分を、ドライバＤのＹ方向の重心移動量ｇｙとして算出する。このように算出される重心移動量ｇｙは、ドライバＤの縦（前後）方向の体の揺れの大きさ及び揺れの方向を示す波形として、重心移動量算出部３から出力される。
【００２５】
図３に示す例では、姿勢センサ２が配置されたシートＳｔ１に着座したドライバＤの臀部が、姿勢センサ２の中央近辺の位置Ｃｐに配置されている。この場合、姿勢センサ２を構成する４つの圧電センサ２ａ〜２ｄのそれぞれに対して、ドライバＤの体による圧力が均一に加わる。この状態で、車両Ｖに加速度Ｇがかからなければ、ドライバＤの体の揺れは殆ど発生しないため、重心移動量算出部３で算出される重心移動量ｇｘ及び重心移動量ｇｙは“０”に近い値となる。
【００２６】
これに対して、例えば車両Ｖに横（Ｘ）方向の加速度Ｇｘがかかった状態においては、ドライバＤの体は、加速度Ｇｘがかかっている方向に追従するように左右に揺れる。つまり、重心移動量ｇｙの出力値よりも重心移動量ｇｘの出力値の方が大きくなる。このとき、ドライバＤが居眠り等を行っていない通常の（覚醒した）状態であれば、人間が有する平衡感覚に基づく位置制御に基づいて、ドライバＤは加速度Ｇｘが加わっている方向とは逆の方向に無意識に体を移動させる（体を踏ん張る）。したがって、例えば、重心移動量ｇｘ及び車両Ｖの加速度Ｇｘを、縦軸が車両ＶのＸ方向で横軸が時間を示すグラフにプロットした場合、重心移動量ｇｘを示す波形と、車両Ｖの加速度Ｇｘを示す波形との上記グラフの縦軸方向における差は小さくなる。
【００２７】
一方、ドライバＤに疲労が蓄積している状態や、居眠りをしている状態等においては、このような位置制御が効かず、車両Ｖに横方向の加速度Ｇｘがかかった場合には、ドライバＤの体は加速度Ｇｘがかかった方向に大きく振れてしまう。したがって、重心移動量ｇｘを示す波形は、車両Ｖの加速度Ｇｘを示す波形に対して、上記グラフの縦軸方向において大きくずれたものとなる。つまり、ドライバＤの重心移動量ｇと車両Ｖの加速度Ｖとのずれ量は、人間の平衡感覚に基づいて行われる位置制御の伝達特性を表したものであると考えることができる。
【００２８】
本実施形態の運転者状態検知装置１００は、ドライバＤの重心移動量ｇと車両Ｖの加速度Ｖとのずれ量の大きさに基づいて、疲労度又は居眠り等のドライバＤの状態を検知することを行う。具体的には、誤差信号生成部４がドライバＤの重心移動量ｇと車両Ｖの加速度Ｖとのずれ量に応じた誤差信号を生成し、ドライバ状態判定部５が、誤差信号の値と、ドライバＤの状態と予め対応づけられた閾値とを比較することにより、ドライバＤの状態を判定する。
【００２９】
［誤差信号生成部の構成例］
次に、誤差信号生成部４の構成例について説明する。誤差信号生成部４は、Ｘ方向誤差信号生成部４０ｘ及びＹ方向誤差信号生成部４０ｙを有するが、いずれも構成は同じであるため、ここではＸ方向誤差信号生成部４０ｘを例に挙げて説明する。図４は、Ｘ方向誤差信号生成部４０ｘの構成例を示すブロック図である。図４に示すように、Ｘ方向誤差信号生成部４０ｘは、適応フィルタ４１ｘ、遅延回路部４２ｘ、減算器４３ｘ、ピークホールド回路部４４ｘ及び平均値算出部４５ｘを備える。
【００３０】
適応フィルタ４１ｘの２つの入力端子は、それぞれ加速度センサ１（図１参照）の出力端子（図示略）及び減算器４３ｘの出力端子に接続される。適応フィルタ４１ｘの出力端子は、減算器４３ｘの「−」入力端子に接続される。遅延回路部４２ｘの入力端子は、重心移動量算出部３（図１参照）に接続され、遅延回路部４２ｘの出力端子は、減算器４３ｘの「＋」入力端子に接続される。減算器４３ｘの出力端子は、適応フィルタ４１ｘの一方の入力端子及びピークホールド回路部４４ｘの入力端子に接続される。ピークホールド回路部４４ｘの出力端子は、平均値算出部４５ｘの入力端子に接続される。
【００３１】
適応フィルタ４１ｘは、例えばＬＭＳ（最小平均二乗）フィルタで構成される。適応フィルタ４１ｘは、自フィルタからの出力（以下、「フィルタ出力」と称する）と、加速度センサ１から入力される車両Ｖの加速度Ｇｘとの差分を示す誤差信号ｇｘの値が最小になるように、フィルタ係数を更新する。そして、更新後のフィルタ係数と、重心移動量算出部３から入力される重心移動量ｇｘとの畳み込み演算を行い、演算の結果をフィルタ出力として出力する。適応フィルタ４１ｘからのフィルタ出力は、減算器４３ｘの「−」入力端子に入力される。
【００３２】
遅延回路部４２ｘは、加速度センサ１から入力される加速度Ｇｘに対して、適応フィルタ４１ｘでの演算時間に相当する時間分の遅延を加える。遅延が加えられた加速度Ｇｘは、減算器４３ｘの「＋」入力端子に入力される。
【００３３】
減算器４３ｘは、遅延回路部４２ｘから入力される加速度Ｇｘから、適応フィルタ４１ｘから入力されるフィルタ出力を減算して誤差信号ｅｘを生成する。この誤差信号ｅｘは、遅延回路部４２ｘから入力される加速度Ｇｘと、適応フィルタ４１ｘでフィルタ係数との畳み込み演算が行われた重心移動量ｇｘとの差分を示す信号である。したがって、誤差信号ｅｘの値は、重心移動量ｇｘと加速度Ｇｘとの差分が大きいほど大きな値となる。
【００３４】
減算器４３ｘで生成された誤差信号ｅｘは、適応フィルタ４１ｘの入力端子及びピークホールド回路部４４ｘの入力端子に入力される。ピークホールド回路部４４ｘは、減算器４３ｘから出力された誤差信号ｅｘのピーク値を保持する処理を行い、保持したピーク値を平均値算出部４５ｘに出力する。平均値算出部４５ｘは、ピークホールド回路部４４ｘから出力されたピーク値を、例えば１秒間等の所定の時間分保持してその平均値を算出し、算出した平均値を誤差信号Ｏｘとして出力する。つまり、本実施形態におけるピークホールド回路部４４ｘ及び平均値算出部４５ｘは、誤差信号ｅｘに含まれる雑音成分を除去するＬＰＦ（Low Pass Fileter）としての機能を有する。
【００３５】
誤差信号生成部４から出力される誤差信号Ｏｘ（又は誤差信号Ｏｙ）の値は、ドライバＤが覚醒していて位置制御が働いている状態においては小さくなり、ドライバＤに疲労が蓄積していたり居眠りしたりしている状態においては大きくなる。
【００３６】
なお、本実施形態では、減算器４３から出力される誤差信号ｅｘから誤差信号Ｏｘ（誤差信号ｅｙから誤差信号Ｏｙ）を生成する例を挙げたが、本発明はこれに限定されない。適応フィルタ４１ｘ（又は４１ｙ（図示略））のフィルタ出力をピークホールド回路部４４ｘ（又は４４ｙ（図示略））に入力することにより、誤差信号Ｏｘ（又はＯｙ）を生成するようにしてもよい。
【００３７】
［ドライバ状態判定部の構成例］
次に、図５を参照して、ドライバ状態判定部５の構成例について説明する。図５は、ドライバ状態判定部５の構成例を示すブロック図である。ドライバ状態判定部５は、図５に示すように、Ｘ方向ゲイン調整部５１ｘ、Ｙ方向ゲイン調整部５１ｙ、加算器５２及び閾値比較部５３を備える。
【００３８】
Ｘ方向ゲイン調整部５１ｘの入力端子は、Ｘ方向誤差信号生成部４０ｘ（図１参照）の平均値算出部４５ｘの出力端子に接続され、Ｘ方向ゲイン調整部５１ｘの出力端子は、加算器５２の一方の入力端子に接続される。Ｙ方向ゲイン調整部５１ｙの入力端子は、Ｙ方向誤差信号生成部４０ｙ（図１参照）の平均値算出部（図示略）の出力端子に接続され、Ｙ方向ゲイン調整部５１ｙの出力端子は、加算器５２の他方の入力端子に接続される。加算器５２の出力端子は、閾値比較部５３の入力端子に接続される。
【００３９】
Ｘ方向ゲイン調整部５１ｘは、Ｘ方向誤差信号生成部４０ｘの平均値算出部４５ｘから出力される誤差信号Ｏｘに対して、予め定められたゲインを加えて出力する。Ｙ方向ゲイン調整部５１ｙは、Ｙ方向誤差信号生成部４０ｙ（の平均値算出部）から出力される誤差信号Ｏｙに対して、予め定められたゲインを加えて出力する。Ｘ方向ゲイン調整部５１ｘ及びＹ方向ゲイン調整部５１ｙに設定される各ゲインは、運転者状態検知装置１００を使用するユーザーによって任意の値に設定される。ユーザーは、Ｘ方向又はＹ方向のうちの、ドライバＤの状態に関する情報をより重点的に判定したい方向対応するゲイン調整部５１に対して、より多くのゲインを設定することができる。
【００４０】
加算器５２は、Ｘ方向ゲイン調整部５１ｘでゲインが調整された誤差信号Ｏｘと、Ｘ方向ゲイン調整部５１ｘでゲインが調整された誤差信号Ｏｙとを加算し、加算して得た誤差信号Ｏを閾値比較部５３に出力する。
【００４１】
閾値比較部５３は、加算器５２から出力された誤差信号Ｏと、予めドライバＤの状態と対応付けて設定された閾値とを比較し、該比較の結果に基づいてドライバＤの状態を判定する。例えば、誤差信号Ｏの値が、ドライバＤの疲労が蓄積していると判定可能な閾値を超えていた場合、閾値比較部５３は、ドライバＤの疲労が蓄積していると判定する。また、誤差信号Ｏの値が、ドライバＤが居眠り状態にあると判定可能な閾値を超えていた場合、閾値比較部５３は、ドライバＤが居眠り状態にあると判定する。閾値比較部５３に設定する閾値は、実験等によって求まる最適な値を設定できるものとする。
【００４２】
［各種効果］
上記実施形態では、加速度センサ１で得られた車両Ｖの加速度Ｇと、姿勢センサ２及び重心移動量算出部３で検出されたドライバＤの重心移動量ｇとのずれ量の大きさを、ドライバ状態判定部５が閾値と比較することによって、ドライバＤの状態を判定する。車両Ｖの加速度Ｇと、ドライバＤの体の重心の移動量ｇとのずれ量を示す誤差信号Ｏは、上述したように、人間の平衡感覚に基づいて行われる位置制御の伝達特性を表す値であると考えられる。つまり、上記実施形態によれば、人間の位置制御の伝達特性を示す誤差信号Ｏの値の大きさに基づいて、疲労や居眠り等のドライバＤの状態を精度良く検知することができる。
【００４３】
また、上記実施形態によれば、位置制御の伝達特性から判断できるドライバＤの状態であれば、例えば、病気等にかかっている状態等、他の状態も判定することができる。位置制御の効き方は、ドライバＤの運転の熟練度によっても変わるものであるため、上記実施形態によれば、ドライバＤの運転の熟練度（上手さ）も判定することができる。
【００４４】
また、上記実施形態では、誤差信号生成部４は適応フィルタ４１を含んで構成される。適応フィルタ４１は、ドライバＤの重心移動量ｇとフィルタ係数との畳み込みにより得られるフィルタ出力と、車両Ｖの加速度Ｇとの差分を示す誤差信号ｅの値を最小とするためにフィルタ係数を更新する。そして、適応フィルタ４１のフィルタ出力と、車両Ｖの加速度Ｇとの差分を示す誤差信号ｅから雑音成分を除去した信号である誤差信号Ｏの値に基づいて、ドライバ状態判定部５によってドライバＤの状態が判定される。それゆえ、上記実施形態によれば、疲労や居眠り等のドライバＤの状態を、容易な構成で精度良く検知することができる。
【００４５】
また、ドライバＤが覚醒していて、平衡感覚に基づく位置制御が効いている状態であっても、車両Ｖに加速度Ｇがかかってから（脳が加速度を検知してから）実際にドライバＤの体の位置が制御されるまでの間には、所定のディレイが生ずる。上記実施形態では、適応フィルタ４１がこのディレイを吸収できるため、ドライバＤの状態を精度よく検知することができる。
【００４６】
また、上記実施形態では、車両Ｖの運転席であるシートＳｔ１の座面に設けられた、圧電センサ２ａ〜２ｄを有する姿勢センサ２の出力値に基づいて、ドライバＤの重心移動量ｇが算出される。そして、重心移動量ｇと車両Ｖの加速度Ｇとのずれ量の大きさに基づいて、ドライバＤの状態が判定される。それゆえ、上記実施形態によれば、ドライバＤの体にセンサ等を貼り付けたりすることなく非接触で、かつ、精度良くドライバＤの状態を検知することができる。
【００４７】
［各種変形例］
上記実施形態では、誤差信号生成部４がＸ方向誤差信号生成部４０Ｘ及びＹ方向誤差信号生成部４０Ｙを備え、それぞれがＸ方向における誤差信号ＯｘとＹ方向における誤差信号Ｏｙとを別々に生成する例を挙げたが、本発明はこれに限定されない。例えば、重心移動量算出部３において、重心移動量ｇｘ及び重心移動量ｇｙを加算して重心移動量ｇ′を生成し、この重心移動量ｇ′に基づいて誤差信号生成部４が誤差信号Ｏを生成するように構成してもよい。重心移動量ｇ′は、例えば下記の式１により算出することができる。
【００４８】
重心移動量ｇ′＝Ａ・Ｓｉｎ（θ）…式１
【００４９】
上記式１における“Ａ”は、極座標における“ｒ”（動径）を示し、“θ”は偏角を示す。上記式１における“Ａ”は、下記の式２によって求めることができ、“θ”は、下記の式３によって求めることができる。
【００５０】
【数１】
2018180331.tif 000003
【００５１】
【数２】
2018180331.tif 000004
【００５２】
重心移動量算出部が重心移動量ｇ′を算出する手法によれば、適応フィルタ４１を重心移動量ｇ′に対応して一つだけ設ければよいため、上記実施形態と比較して演算量を削減することができる。
【００５３】
また、上記実施形態では、加速度センサ１が検知した車両Ｖの加速度Ｇと、姿勢センサ２及び重心移動量算出部３が検出したドライバＤの重心移動量ｇとのずれ量の情報に基づいて、ドライバ状態判定部５がドライバＤの状態を検知する例を挙げた。しかしながら、本発明はこの例に限定されない。加速度センサ１が検知した車両Ｖの加速度Ｇと比較するドライバＤの体の重心移動量ｇを検出するための姿勢センサは、他のセンサで構成してもよい。
【００５４】
例えば、姿勢センサを、ドプラーセンサ等の電波センサで構成してもよい。姿勢センサをドプラーセンサで構成した場合の例を、図６を参照して説明する。図６は、ドプラーセンサ６を、ドライバＤが着用するシートベルトＳｂに取り付けた状態を示す説明図である。
【００５５】
図６に示す例では、ドプラーセンサ６は、ドライバＤが着用するシートベルトＳｂにおけるドライバＤの胸部と対応する位置に取り付けられる。ドプラーセンサ６は、ドライバＤの体の方向に向けて電波（マイクロ波）を発射し、ドライバＤの体に反射して戻ってきた電波の周波数と、発射した電波の周波数とを比較することにより（ドプラーセンシングにより）、ドライバＤの体の動きを検出する。
【００５６】
例えば、ドライバＤの体がハンドルＳｗ（図２及び図３参照）の方向に傾く等によって、ドプラーセンサ６とドライバＤの体との間の距離が短くなると、ドプラーセンサ６によって検出されるドライバＤの体の移動速度の極性はプラスになる。そして、ドプラーセンサ６によって検出される、ドライバＤの体に反射して戻ってきた電波の周波数は高くなる。一方、ドライバＤの体がハンドルＳｗから離れる方向に移動して、ドプラーセンサ６とドライバＤの体との距離が遠くなると、ドプラーセンサ６によって検出されるドライバＤの体の移動速度の極性はマイナスになる。そして、ドプラーセンサ６によって検出される、ドライバＤの体に反射して戻ってきた電波の周波数は低くなる。
【００５７】
つまり、図６に示すドプラーセンサ６の出力値には、ドプラーセンサ６が取り付けられたシートベルトＳｂとドライバＤの体との距離、及びドライバＤの体の前後方向（Ｙ方向）における移動方向及び移動速度の情報が含まれる。
【００５８】
ドプラーセンサ６の出力値は、Ｙ方向誤差信号生成部４０ｙ（図１参照）に入力することができる。これにより、Ｙ方向誤差信号生成部４０ｙによって、ドプラーセンサ６の出力値と、加速度センサ１で得られた車両ＶのＹ方向の加速度Ｇｙとが比較される。そして、Ｙ方向誤差信号生成部４０ｙからドライバ状態判定部５（図１参照）に対して、両値の誤差の大きさを示す誤差信号ｅｙ（図示略）が出力される。ドライバ状態判定部５では、誤差信号ｅｙから雑音成分が取り除かれた誤差信号Ｏｙと閾値とが比較されることにより、ドライバＤの状態が判定される。
【００５９】
また、姿勢センサを、高分子厚膜センサ等の圧力センサや、微小振動検出マイク等で構成してもよい。姿勢センサを、高分子厚膜センサ又は微小振動検出マイクで構成した場合の例を、図７を参照して説明する。図７は、高分子厚膜センサ７又は微小振動検出マイク８を、ドライバＤが着用するシートベルトＳｂに取り付けた状態を示す説明図である。
【００６０】
図７に示す例では、高分子厚膜センサ７又は微小振動検出マイク８が、ドライバＤが着用するシートベルトＳｂにおけるドライバＤの腹部と対応する位置に取り付けられる。まず、シートベルトＳｂに高分子厚膜センサ７を取り付けた場合の例について説明する。高分子厚膜センサ７は、自センサに加わる圧力の増加に伴って、電気的抵抗値が減少する特性を有するセンサである。したがって、例えば、ドライバＤの体がハンドルＳｗの方向に傾く等によって、シートベルトＳｂ上の高分子厚膜センサ７にドライバＤの体による圧力が加わると、高分子厚膜センサ７の抵抗値は減少する。一方、ドライバＤの体がハンドルＳｗから離れる方向に移動して、シートベルトＳｂに加わるドライバＤの体による圧力が減少すると、高分子厚膜センサ７の抵抗値もその分高くなる。つまり、図７に示す高分子厚膜センサ７の出力値には、ドライバＤの体の前後方向（Ｙ方向）における移動方向及び移動量の情報が含まれる。
【００６１】
次に、シートベルトＳｂに微小振動検出マイク８を取り付けた場合の例について説明する。微小振動検出マイク８は、集音した音の音圧の大きさを振動の大きさとして検出するセンサである。例えば、ドライバＤの体がハンドルＳｗの方向に傾く等によって、シートベルトＳｂにドライバＤの体が押しつけられると、微小振動検出マイク８により検出される振動のレベルは大きくなる。一方、ドライバＤの体がハンドルＳｗから離れる方向に移動して、ドライバＤの体がシートベルトＳｂから離れると、微小振動検出マイク８により検出される振動のレベルは小さくなる。つまり、図７に示す微小振動検出マイク８の出力値にも、ドライバＤの体の前後方向（Ｙ方向）における移動方向及び移動量の情報が含まれる。
【００６２】
また、上述した実施形態及び変形例では、ドライバＤの体の動きに関する情報を取得するセンサを、車両ＶのシートＳｔ１又はシートベルトＳｂ等の車両Ｖの部品に取り付けた例を挙げたが、本発明はこれに限定されない。例えば、ドライバＤの体に直接加速度センサを装着し、該加速度センサからの出力値と、車両Ｖに取り付けられた加速度センサ１からの出力値とを比較するように運転者状態検知装置を構成してもよい。
【００６３】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲に記載した本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、他の変形例、応用例を含む。例えば、上記した実施形態は本発明をわかりやすく説明するために装置（運転者状態検知装置）の構成を詳細かつ具体的に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
【符号の説明】
【００６４】
１…加速度センサ、２…姿勢センサ、２ａ〜２ｄ…圧電センサ、３…重心移動量算出部、４…誤差信号生成部、５…ドライバ状態判定部、６…ドプラーセンサ、７…高分子厚膜センサ、８…微小振動検出マイク、４０ｘ…Ｘ方向誤差信号生成部４０ｙ…Ｙ方向誤差信号生成部４１，４１ｘ…適応フィルタ、４２ｘ…遅延回路部、４３ｘ…減算器、４４ｘ…ピークホールド回路部、４５ｘ…平均値算出部、５１ｘ…Ｘ方向ゲイン調整部、５１ｙ…Ｙ方向ゲイン調整部、５２…加算器、５３…閾値比較部、１００…運転者状態検知装置
【図１】
2018180331.tif 000005
【図２】
2018180331.tif 000006
【図３】
2018180331.tif 000007
【図４】
2018180331.tif 000008
【図５】
2018180331.tif 000009
【図６】
2018180331.tif 000010
【図７】
2018180331.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成30年7月17日(2018.7.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に取り付けられた加速度センサと、
前記車両を構成する部品に取り付けられ、前記車両に搭乗している運転者の体の重心移動量を検出する重心移動量検出部と、
前記加速度センサで得られた前記車両の加速度と、前記重心移動量検出部で検出された前記運転者の体の重心移動量とのずれ量の大きさに基づいて、前記運転者の状態を判定する運転者状態判定部と、
前記重心移動量検出部で検出された前記運転者の重心移動量とフィルタ係数との畳み込みにより得られるフィルタ出力と、前記加速度センサで得られた前記車両の加速度との差分を示す誤差信号の値が小さくなるようにフィルタ係数を更新する適応フィルタを含んだ誤差信号生成部と、を備え、
前記車両の加速度と前記運転者の重心移動量とのずれ量は、前記適応フィルタのフィルタ出力又は前記誤差信号の値によって示される
運転者状態検知装置。
【請求項２】
前記重心移動量検出部は、
前記車両の運転席の座面に設けられて、前記運転者が前記運転席に着座することにより加わる圧力に応じた電圧を出力する姿勢センサと、
前記姿勢センサの出力値から、前記運転者の前記重心移動量を算出する重心移動量算出部と、を有する
請求項１に記載の運転者状態検知装置。
【請求項３】
前記姿勢センサは、
前記運転席の座面の座標平面を４つに分割した各領域に配置される４つのフィルム型の圧電センサであり、前記座標平面におけるＸ軸は前記車両の車幅方向に対応し、前記座標平面におけるＹ軸は前記車両の長さ方向に対応し、
前記重心移動量算出部は、前記圧電センサの前記座標平面における配置位置の情報及び前記圧電センサの出力値を用いて、前記運転者の重心移動量を算出する
請求項２に記載の運転者状態検知装置。
【請求項４】
（削除）
【請求項５】
前記重心移動量検出部は、
前記運転者が着用するシートベルトに設けられ、前記運転者の体の動きをドプラーセンシングによって検出する電波センサを備える
請求項１に記載の運転者状態検知装置。
【請求項６】
前記重心移動量検出部は、
前記運転者が着用するシートベルトに設けられ、前記運転者の体により加わる圧力の増加に伴い電気的抵抗値が減少する特性を有する高分子厚膜センサを備える
請求項１に記載の運転者状態検知装置。
【請求項７】
前記重心移動量検出部は、
前記運転者が着用するシートベルトに設けられ、前記運転者の体の動きを振動の大きさとして検出する微小振動検出マイクを備える
請求項１に記載の運転者状態検知装置。
【請求項８】
前記重心移動量検出部は、
前記運転者の体に装着される加速度センサを備える
請求項１に記載の運転者状態検知装置。
【国際調査報告】
2018180331.tif 000012
2018180331.tif 000013
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