(57)【要約】【課題】二輪車の運転者が受ける負荷を正確に測定できる運転者負荷測定方法、装置およびプログラムならびにその記憶媒体を提供する。【解決手段】二輪車のヨーレートyを検知するヨーレート検知部１０１と、ヨーレートｙの検知結果を記憶する記憶部１０２と、n時点のヨーレートy[n]を、[n-1]時点のヨーレートy[n-1]、[n-2]時点のヨーレートy[n-2]および[n-3]時点のヨーレートy[n-3]に基づいて予測する予測部１０３と、このn時点のヨーレートに関する予測結果yp[n]とn時点の実際のヨーレートy[n]との誤差eを計算する誤差計算部１０４と、誤差eの度数分布を登録する度数分布登録部１０５と、前記度数分布に基づいて％タイル値αを求め、この％タイル値αから所定の割合で離散した複数の範囲（セル）を設定するセル設定部１０６と、各誤差eをいずれかのセルに分類する誤差分類部１０７と、分類結果に基づいてヨーレートエントロピーHpを計算する計算部１０８とを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
二輪車の運転者が受ける負荷を測定する運転者負荷測定装置において、
負荷を受けた運転者が操縦する車体の角速度を周期的に検知する角速度検知手段と、
前記検知された角速度の時系列データに基づいて、各n時点の角速度を各n時点以前の角速度から予測する角速度予測手段と、
前記各角速度の予測結果と各実測値との誤差を求める手段と、
前記誤差の分布に基づいて前記負荷を計算する負荷計算手段とを含むことを特徴とする二輪車の運転者負荷測定装置。
【請求項２】
前記負荷計算手段は、
前記誤差の所定確率における％タイル値αを求める手段と、
前記％タイル値αに基づいて、当該％タイル値αから所定の割合で離散した複数の範囲（セル）を設定する手段と、
前記各誤差をいずれかのセルに分類する手段と、
前記誤差の各セルへの分類結果に基づいて前記角速度のエントロピーを求める手段とを含み、
前記角速度のエントロピーで運転者の負荷を代表することを特徴とする請求項１に記載の二輪車の運転者負荷測定装置。
【請求項３】
運転者に第１の負荷を与えて検知された角速度の第１誤差から％タイル値αを求め、当該％タイル値αに基づいて基準セルを設定する手段と、
前記第１誤差を前記各基準セルに分類する手段と、
前記第１誤差の各基準セルへの分類結果に基づいて角速度の第１エントロピーを計算する手段と、
運転者に第２の負荷を与えて検知された角速度の第２誤差を前記各基準セルに分類する手段と、
前記第２誤差の前記各基準セルへの分類結果に基づいて角速度の第２エントロピーを再計算する手段と、                                                         
前記第１エントロピーと第２エントロピーとの相対関係を計算する手段とを含むことを特徴とする請求項２に記載の二輪車の運転者負荷測定装置。
【請求項４】
二輪車の運転者が受ける負荷を測定する運転者負荷測定方法において、
負荷を受けた運転者が操縦する車体の角速度を周期的に検知する手順と、
前記検知された角速度の時系列データに基づいて、各n時点の角速度を各n時点以前の角速度から予測する手順と、
前記各角速度の予測結果と各実測値との誤差を求める手順と、
前記誤差の分布に基づいて前記負荷を計算する手順とを含むことを特徴とする二輪車の運転者負荷測定方法。
【請求項５】
前記負荷計算手順は、
前記誤差の所定確率における％タイル値αを求める手順と、
前記％タイル値αに基づいて、当該％タイル値αから所定の割合で離散した複数の範囲（セル）を設定する手順と、
前記各誤差をいずれかのセルに分類する手順と、
前記誤差の各セルへの分類結果に基づいて前記角速度のエントロピーを求める手順とを含み、
前記角速度のエントロピーで運転者の負荷を代表することを特徴とする請求項４に記載の二輪車の運転者負荷測定方法。
【請求項６】
運転者に第１の負荷を与えて検知された角速度の第１誤差から％タイル値αを求め、当該％タイル値αに基づいて基準セルを設定する手順と、
前記第１誤差を前記各基準セルに分類する手順と、
前記第１誤差の各基準セルへの分類結果に基づいて角速度の第１エントロピーを計算する手順と、
運転者に第２の負荷を与えて検知された角速度の第２誤差を前記各基準セルに分類する手順と、
前記第２誤差の前記各基準セルへの分類結果に基づいて角速度の第２エントロピーを再計算する手順と、                                                         
前記第１エントロピーと第２エントロピーとの相対関係を計算する手順とを含むことを特徴とする請求項５に記載の二輪車の運転者負荷測定方法。
【請求項７】
請求項４ないし６のいずれかに記載の運転者負荷測定方法をコンピュータに実行させるための二輪車の運転者負荷測定プログラム。
【請求項８】
請求項７に記載の二輪車の運転者負荷測定プログラムをコンピュータによる読み出し可能に記憶した二輪車の運転者負荷測定プログラムの記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、運転者の負荷を測定する運転者負荷測定方法、装置およびプログラムならびにその記憶媒体に係り、特に、二輪車の運転者が受ける負荷を定量的に測定する運転者負荷測定方法、装置およびプログラムならびにその記憶媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
運転者が受ける負荷を定量的に測定する装置として、特許文献１および非特許文献１には、ステアリングエントロピー法により四輪車の運転者負荷を測定する技術が開示されてる。ステアリングエントロピー法は、ハンドル操作（操舵角）の滑らかさに基づいて負荷を測定する手法であり、運転者の注意力が負荷によって散漫になると、操舵が行われない時間が無負荷時よりも長くなり、その結果、大きな舵角誤差が蓄積されるので、注意が戻ったときの修正操舵量が大きくなって操舵角の時系列データから滑らかさが失われる。すなわち、エントロピーが高くなる。
【０００３】
特許文献１のステアリングエントロピー法では、上記したように、運転者が受ける負荷の有無や大小によって操舵の滑らかさが変化することに着目し、四輪車のハンドル舵角を時系列データとして取得し、これを無負荷時の時系列データと比較して両者の誤差を求め、この誤差を統計学的に解析して負荷が求められる。
【特許文献１】特開平１１−２２７４９１号公報
【非特許文献１】社団法人  学術講演会前刷集No.45-99，p5-8「ステアリングエントロピー法」の開発
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
四輪車では、その進路制御が実質的にハンドル舵角のみに依存するので、運転者の負荷を操舵角の変化として検出できる。しかしながら、二輪車では進路制御がハンドル操舵のみならず乗員の体重移動やスロットル操作によっても行われる。したがって、二輪車では上記した従来技術のように操舵角を検出しても運転者負荷を検出することができない。
【０００５】
本発明の目的は、上記した従来技術の課題を解決し、二輪車の運転者が受ける負荷を正確に測定できる運転者負荷測定方法、装置およびプログラムならびにその記憶媒体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記した目的を達成するために、本発明は、二輪車の運転者が受ける負荷を測定する運転者負荷測定装置において、負荷を受けた運転者が操縦する車体の角速度を周期的に検知する角速度検知手段と、前記検知された角速度の時系列データに基づいて、各n時点の角速度を各n時点以前の角速度から予測する角速度予測手段と、前記各角速度の予測結果と各実測値との誤差を求める手段と、前記誤差の分布に基づいて前記負荷を計算する負荷計算手段とを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、以下のような効果が達成される。
(1)車体の滑らかでない挙動変化を角速度の変化として検出するようにしたので、二輪車の運転者が受ける負荷を正確かつ定量的に計算できるようになる。
(2)車体の挙動変化を角速度の変化として検出するようにしたので、二輪車の運転者が受ける負荷を簡便かつ安価な構成で検知できるようになる。
(3)負荷を異ならせて取得したデータを簡単に比較できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。図１は、本発明に係る運転者負荷測定装置の主要部の構成を示したブロック図であり、二輪車の角速度を代表するヨーレートyを所定の周期で検知するヨーレート検知部１０１と、前記ヨーレートｙの検知結果を時系列データとして記憶するヨーレート記憶部１０２と、n回目のサンプリング周期で検知されるヨーレート（以下、n時点のヨーレートと表現する）を、[n-1]時点のヨーレートy[n-1]、[n-2]時点のヨーレートy[n-2]および[n-3]時点のヨーレートy[n-3]に基づいて予測するヨーレート予測部１０３と、このn時点のヨーレートに関する予測結果yp[n]とn時点の実際のヨーレートy[n]との誤差eを計算する誤差計算部１０４と、前記nを変化させて求めた多数の誤差eの度数分布を登録する度数分布登録部１０５と、前記度数分布に基づいて％タイル値（本実施形態では、９０％タイル値）αを求め、この％タイル値αから所定の割合で離散した複数の範囲（セル）を設定するセル設定部１０６と、各誤差eをいずれかのセルに分類する誤差分類部１０７と、前記分類結果に基づいてヨーレートのエントロピーを計算するヨーレートエントロピー計算部１０８と、前記ヨーレートエントロピーの計算結果等を表示する表示部１０９とを含む。
【０００９】
図２は、ヨーレートエントロピーの計算手順を示したフローチャートであり、ここでは、所定の負荷が与えられた条件下で走行シミュレーションが既に実施され、ヨーレートyの検知結果が時系列データとしてヨーレート記憶部１０２に登録済みであるものとする。
【００１０】
ステップＳ１では、評価範囲としてサンプリングタイミングの始点「i」および終点「j」が適宜に設定され、今回の注目タイミングnに始点「i」が設定される。ステップＳ２では、n時点のヨーレートを予測するために、過去の連続する３つのサンプリングタイミングにおけるヨーレートとして、[n-1]時点のヨーレートy[n-1]、[n-2]時点のヨーレートy[n-2]および[n-3]時点のヨーレートy[n-3]が、前記ヨーレート予測部１０３によってヨーレート記憶部１０２から抽出される。ステップＳ３では、前記連続する３つのヨーレートy[n-1]、y[n-2]およびy[n-3]に基づいて、「n-1」時点を中心とする２次テイラー展開により、n時点でのヨーレート予測値yp[n]が次式(1)に基づいて計算される。
【００１１】
【数１】
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【００１２】
ステップＳ４では、n時点のヨーレートy[n]の実測値が前記ヨーレート記憶部１０２から抽出され、この実測値y[n]と前記予測値yp[n]との誤差eが計算される。ステップＳ５では、誤差eが度数分布に登録される。ステップＳ６では、評価対象の終点「j」に達したか否かが判定され、終点「j」に達するまで注目タイミングnをインクリメントさせながら上記した各処理が繰り返され、各時点におけるヨーレートの誤差eが度数分布に登録される。
【００１３】
その後、評価対象範囲に関して前記誤差eの度数分布登録が完了すると、ステップＳ７では、前記誤差eの度数分布に基づいて９０％タイル値αが計算される。ステップＳ８では、図３に一例を示したように、この９０％タイル値αに基づいて９つのセル（第１セル〜第９セル）が設定される。ステップＳ９では、図４に一例を示したように、前記全ての誤差eが９つのセルのいずれかに分類され、誤差eが第１ないし第９の各セルに分類される確率P1，P2…P9が求められる。ステップＳ１０では、次式(2)に基づいてヨーレートエントロピーHpが計算される。
【００１４】
【数２】
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【００１５】
次いで、上記した運転者負荷測定装置を適用した走行シミュレータの一実施形態について説明する。
【００１６】
図５は、本実施形態の動作を示したフローチャートであり、ステップＳ３０において、走行シュミレータが負荷測定モードで起動されたことが検知されると、ステップＳ３１では、％タイル値αおよび後述するセル数Nを指定する入力画面が表示される。図６は、前記％タイル値αおよびセル数Nの入力画面の一例を示した図であり、「標準」ボタンをクリックすると、％タイル値αおよびセル数Nに、標準値として例えば「９０」および「９」が登録される。オペレータが標準値以外の登録を望む場合は、所望の数値を入力後に「変更」ボタンをクリックする。なお、入力画面上で操作が所定時間行われない場合も前記標準値が自動的に登録される。
【００１７】
前記％タイル値αおよびセル数Nの登録が完了すると、図７に一例を示したセル範囲設定画面が表示される。ここで、オペレータが各セル範囲に関して上限値（「セル範囲」欄の右側）を数値入力すると、これに基づいて下限値（「セル範囲」欄の左側）が自動的に設定される。
【００１８】
ステップＳ３２では、既登録の走行データごとに、予め計算・保存されているヨーレートエントロピーが一覧表示される。図８は、ヨーレートエントロピーHpの表示例を示した図であり、走行データの識別子[a001]，[b001]，[c003]，[a002]ごとにヨーレートエントロピーHpの計算結果が一覧表示されている。このとき、％タイル値αおよびセル数Nが走行データごとに異なっていれば、前記ステップＳ３１の入力画面上で％タイル値αおよびセル数Nが再登録されてヨーレートエントロピーHpが再計算される。
【００１９】
ステップＳ３３では、既登録の走行データの削除が指示されたか否かが判定される。オペレータが、図８に一例を示した画面上でいずれかの走行データを指定し、さらに「Unload」ボタンをクリックすると、ステップＳ５１において、当該走行データおよびそのエントロピーに関する情報が削除される。ステップＳ３４では、走行データの新たな取得が指示されたか否かが判定される。オペレータが図８の画面上で「Load」ボタンをクリックすると、走行データの新たな取得が指示されたと判定されてステップＳ５２へ進む。
【００２０】
ステップＳ５２では、走行データ識別子が設定される。ステップＳ５３では、走行データの取り込みが開始され、所定の負荷を運転者に加えながら、前記ヨーレート検知部１０１によりヨーレートyが周期的にサンプリングされる。サンプリング結果は、前記走行データ識別子で管理されて前記ヨーレート記憶部１０２に蓄積される。ステップＳ５４において走行データの取り込みが完了すると、ステップＳ５５では、前記図２のフローチャートを参照して説明したヨーレートエントロピー計算処理が実行され、ヨーレートエントロピーHpが計算される。ステップＳ５６では、今回の走行データおよびそのヨーレートエントロピーHpが登録される。
【００２１】
一方、前記ステップＳ３４において、走行データの新たな取得が指示されていなければステップＳ３５へ進み、相対エントロピーの計算がオペレータにより指示されたか否かが判定される。ここで、オペレータが図８の画面上で「計算」ボタンをクリックすると、これが相対エントロピーの計算指示と判定されてステップＳ３６へ進む。ステップＳ３６では、ヨーレートエントロピーが最小値を示している走行データとして、本実施形態であれば、ヨーレートエントロピーが最小値の「０．６」である、識別子[c003]の走行データが基準走行データとして自動的に選択され、その表示が反転されると共に確認メッセージが表示される。ここで、オペレータが確認メッセージに対して許可応答すれば、識別子[c003]の走行データが基準走行データとして確定する。これに対して、オペレータが基準走行データを変更するために、図８の画面上で他の走行データをクリックすると、これがステップＳ３８で検知されて基準走行データが変更される。ステップＳ３９では、選択された基準走行データのヨーレートｙの誤差eに基づいて基準セルが設定され、さらに、この基準セルに基づいて他の走行データのヨーレートエントロピーが再計算される。
【００２２】
図１１は、ヨーレートエントロピーの再計算手順を示したフローチャートであり、ステップＳ６０では、基準走行データ（ここでは、識別子[c003]の走行データ）に関して、前記図２に関して説明したヨーレートエントロピー計算処理のステップＳ１〜Ｓ８の各手順が実行され、９つのセルが基準セルとして設定される。ステップＳ６１〜Ｓ６６では、他の走行データ（ここでは、識別子[a001]，[b001]，[a002]の各走行データ）に関して、前記図２に関して説明したヨーレートエントロピー計算処理のステップＳ１〜Ｓ６の手順が実行されて誤差eの度数分布が登録される。ステップＳ６７では、走行データごとに誤差eが９つの基準セルのいずれかに分類される。ステップＳ６８では、前記式(2)に基づいて、走行データごとにヨーレートエントロピーHpが再計算される。
【００２３】
図５へ戻り、ステップＳ４０では、前記ヨーレートエントロピーの再計算結果と前記基準走行データのヨーレートエントロピーとの差分が相対エントロピーとして求められる。ステップＳ４１では、前記ヨーレートエントロピーの再計算結果および相対エントロピーが、図９に示したように、相対エントロピーの昇べき順にソートされて一覧表示される。
【００２４】
ステップＳ４２では、相対エントロピーの平均値計算が指示されたか否かが判定される。ここで、オペレータが図９の画面上で複数の走行データを指定して「組分」ボタンをクリックすると、これが平均値計算の指示と判定されてステップＳ４３へ進む。ステップＳ４３では、前記指定された走行データに関して、その再計算エントロピーおよび相対エントロピーの平均値が計算される。
【００２５】
図１２は、再計算エントロピーおよび相対エントロピーの平均値の計算手順を示した図であり、ステップＳ７１では、選択された走行データの各欄（行）が一まとまりに並べ直して色付けされる。ステップＳ７２では、選択された走行データに関して、そのエントロピーの再計算結果および相対エントロピーの平均値がそれぞれ計算される。ステップＳ７３では、計算結果が相対エントロピーの昇べき順にソートされる。
【００２６】
図５へ戻り、ステップＳ４４では、図１０に一例を示したように、前記エントロピーの再計算結果および相対エントロピーの平均値が一覧表示される。ステップＳ４５では、処理の終了が指示されたか否かが判定され、終了指示があるまでステップＳ３３へ戻って上記した各処理が繰り返される。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係る運転者負荷測定装置の主要部の構成を示したブロック図である。
【図２】ヨーレートエントロピーの計算手順を示したフローチャートである。
【図３】セルの設定範囲の一例を示した図である。
【図４】ヨーレートエントロピーの計算方法を示した図である。
【図５】走行シミュレータの一実施形態の動作を示したフローチャートである。
【図６】％タイル値αおよびセル数Nを指定する入力画面の一例を示した図である。
【図７】セル範囲設定画面の一例を示した図である。
【図８】ヨーレートエントロピーの表示例を示した図である。
【図９】相対エントロピーの表示例を示した図である。
【図１０】エントロピーの平均値の表示例を示した図である。
【図１１】ヨーレートエントロピーの再計算手順を示したフローチャートである。
【図１２】再計算エントロピーおよび相対エントロピーの平均値の計算手順を示した図である。
【符号の説明】
【００２８】
１０１…ヨーレート検知部，１０２…ヨーレート記憶部，１０３…ヨーレート予測部，１０４…誤差計算部，１０５…度数分布登録部，１０６…セル設定部，１０７…セル分類部，１０８…ヨーレートエントロピー計算部，１０９…表示部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2006096292.tif 000014
【図１１】
2006096292.tif 000015
【図１２】
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