(57)【要約】【課題】運転者の多様な運転状態変化を推定することができる運転状態推定装置及び運転状態推定方法を提供する。【解決手段】運転負荷推定部１５は、運転者が操作子を操作したときの運転操作情報及び自車両の走行状態情報に基づいて、運転者の運転操作負荷を定量的に示した作業負荷ＯＰを推定する。また、ドライバ生理状態推定部１４は、運転者の生体状態に基づいて、運転者の心理負担を定量的に示した心理負担ＤＰを推定する。そして、運転状態推定部１６は、作業負荷ＯＰの一定時間内における変化パターンと、心理負担ＤＰの一定時間内の変化パターンとを比較し、運転者の運転状態を推定する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転者が操作子を操作したときの運転操作情報及び自車両の走行状態情報のうち少なくとも１つを検出する車両情報検出部と、
運転者の生体情報を検出する生体情報検出部と、
前記車両情報検出部で検出した情報に基づいて、運転者の運転操作負荷を定量的に推定する運転操作負荷推定部と、
前記生体情報検出部で検出した情報に基づいて、運転者の心理負担を定量的に推定する心理負担推定部と、
前記運転操作負荷推定部で推定した運転操作負荷の一定時間内における変化パターンである運転操作負荷パターンと、前記心理負担推定部で推定した心理負担の上記一定時間内の変化パターンである心理負担パターンとを比較し、運転者の運転状態を推定する運転状態推定部と、を備えることを特徴とする運転状態推定装置。
【請求項２】
前記運転状態推定部は、
前記運転操作負荷パターンの傾向と前記心理負担パターンの傾向とが同期しているとき、運転者の運転状態が通常状態であると推定する通常状態推定部と、
前記運転操作負荷パターンの傾向と前記心理負担パターンの傾向とが非同期であるとき、運転者の運転状態が非通常状態であると推定する非通常状態推定部と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の運転状態推定装置。
【請求項３】
前記非通常状態推定部は、
前記運転操作負荷パターンが増加傾向にあり、且つ前記心理負担パターンが変化無しであるとき、運転者の運転状態が漫然状態であると推定する漫然状態推定部と、
前記漫然状態推定部で運転者の運転状態が漫然状態であると推定した直後に、前記心理負担パターンが増加傾向を示したとき、運転者の運転状態が漫然解消状態であると推定する漫然解消状態推定部と、を備えることを特徴とする請求項２に記載の運転状態推定装置。
【請求項４】
前記非通常状態推定部は、
前記運転操作負荷パターンが減少傾向又は変化無しであり、且つ前記心理負担パターンが増加傾向にあるとき、運転者の運転状態が過覚醒状態であると推定する過覚醒状態推定部と、
前記過覚醒状態推定部で運転者の運転状態が過覚醒状態であると推定した直後に、前記心理負担パターンが減少傾向を示したとき、運転者の運転状態が抑制状態であると推定する抑制状態推定部と、を備えることを特徴とする請求項２又は３に記載の運転状態推定装置。
【請求項５】
前記非通常状態推定部は、
前記運転操作負荷パターンが増加傾向又は変化無しであり、且つ前記心理負担パターンが減少傾向にあるとき、運転者の運転状態が覚醒低下状態であると推定する覚醒低下状態推定部と、
前記覚醒低下状態推定部で運転者の運転状態が覚醒低下状態であると推定した直後に、前記心理負担パターンが増加傾向を示したとき、運転者の運転状態が覚醒努力状態であると推定する覚醒努力状態推定部と、を備えることを特徴とする請求項２〜４の何れか１項に記載の運転状態推定装置。
【請求項６】
前記車両情報検出部は、運転者による運転操作情報及び自車両の走行状態情報のうち複数の情報を検出し、
前記運転操作負荷推定部は、前記車両情報検出部で検出した複数の情報を、それぞれの重み係数に応じて加算することで、運転者の運転操作負荷を定量的に算出することを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の運転状態推定装置。
【請求項７】
前記生体情報検出部は、運転者の生体情報を複数検出し、
前記心理負担推定部は、前記生体情報検出部で検出した複数の生体情報を、それぞれの重み係数に応じて加算することで、運転者の心理負担を定量的に算出することを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の運転状態推定装置。
【請求項８】
運転者が操作子を操作したときの運転操作情報及び自車両の走行状態情報のうち少なくとも１つに基づいて、運転者の運転操作負荷を定量的に推定すると共に、運転者の生体情報に基づいて運転者の心理負担を定量的に推定し、推定した運転操作負荷の一定時間内における変化パターンである運転操作負荷パターンと、推定した心理負担の上記一定時間内の変化パターンである心理負担パターンとを比較し、運転者の運転状態を推定することを特徴とする運転状態推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、運転者の運転状態を推定する運転状態推定装置及び運転状態推定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の運転支援装置としては、例えば特許文献１に記載の技術がある。この技術は、運転者の運転に対する生体状態を検出し、警告などの報知や車両の動作の制御を行うようにしたものである。ここでは、生体センサで検出した運転者の生理信号に基づいて、運転者の運転状態が覚醒状態であるかを判定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２０３９１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、運転者の運転状態としては、覚醒状態だけでなく、漫然状態や覚醒低下状態、過覚醒状態といった状態がある。ところが、上記特許文献１に記載の技術にあっては、運転者の運転状態として覚醒状態のみを推定するものであり、上記のような運転者の多様な運転状態を推定することはできない。
そこで、本発明は、運転者の多様な運転状態を推定することができる運転状態推定装置及び運転状態推定方法を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明の一態様は、車両情報検出部で、運転者が操作子を操作したときの運転操作情報及び自車両の走行状態情報のうち少なくとも１つを検出し、生体情報検出部で、運転者の生体情報を検出する。また、運転操作負荷推定部で、車両情報検出部で検出した情報に基づいて運転者の運転操作負荷を定量的に推定し、心理負担推定部で、生体情報検出部で検出した情報に基づいて運転者の心理負担を定量的に推定する。そして、運転状態推定部で、運転操作負荷の一定時間内における変化パターンである運転操作負荷パターンと、心理負担の上記一定時間内の変化パターンである心理負担パターンとを比較し、運転者の運転状態を推定する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、運転に関わる運転操作負荷と、その負荷を受ける運転者の心理負担とをそれぞれ定量的に推定し、両者の一定時間内における変化パターンを比較する。そのため、運転操作負荷がかかっているときに、運転者が心理負担として正しく反応しているかどうかなど、その組み合わせパターンによって多様な運転状態を推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本実施形態に係る運転状態推定装置の構成を示す概念図である。
【図２】運転状態推定の概念を示す図である。
【図３】第１の実施形態の運転状態推定処理手順を示すフローチャートである。
【図４】状態推定パターンを示す図である。
【図５】第２の実施形態の運転状態推定処理手順を示すフローチャートである。
【図６】正規化の説明図である。
【図７】乖離値の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
（第１の実施の形態）
（構成）
図１は、本実施形態に係る運転状態推定装置の構成を示す概念図である。
図中、符号１が運転者の運転状態を推定する運転状態推定装置である。この運転状態推定装置１は、推定した運転者の運転状態を警報装置２、情報制御装置３及び運転支援装置４に入力する。これにより、運転者の運転状態に応じた警報出力や運転支援制御等を行う。
【０００９】
運転状態推定装置１は、ステアリング型心電計１１と、ステアリング型発汗計１２と、シート型心電計１３とを備える。また、運転状態推定装置１は、この他にドライバ生理状態推定部１４と、運転負荷推定部１５と、運転状態推定部１６とを備える。
ステアリング型心電計１１は、ステアリングホイールのグリップ部に取り付けた電極を有し、運転者が当該電極に当接するようにステアリングホイールを把持しているとき、運転者の身体電位を検出する。そして、ステアリング型心電計１１は、検出した運転者の身体電位に基づいて、運転者の心拍数ＨＲ１を計測する。計測した心拍数ＨＲ１はドライバ生理状態推定部１４に出力する。
【００１０】
ステアリング型発汗計１２は、ステアリングホイールのグリップ部に取り付けた、例えば半導体式のセンサであり、運転者が当該センサに当接するようにステアリングホイールを把持しているとき、運転者の掌の汗の量を計測する。そして、ステアリング型発汗計１２は、計測した汗の量を発汗量ＳＣＬとしてドライバ生理状態推定部１４に出力する。
シート型心電計１３は、運転席シートに取り付けた電極を有し、非接触で運転者の身体電位を検出する。そして、ステアリング型心電計１１は、検出した運転者の身体電位に基づいて、運転者の心拍数ＨＲ２を計測する。計測した心拍数ＨＲ２はドライバ生理状態推定部１４に出力する。
ドライバ生理状態推定部１４は、心拍数ＨＲ１，ＨＲ２、及び発汗量ＳＣＬといった生理信号を入力し、これらに基づいて運転者の心理負担を定量的に推定する。以下、これを、単に心理負担ＤＰという。
【００１１】
先ず、ドライバ生理状態推定部１４は、ステアリング型心電計１１で計測した心拍数ＨＲ１とシート型心電計１３で計測した心拍数ＨＲ２とのうち、何れか一方を心理負担ＤＰの推定に用いる心拍数ＨＲとして選択する。ここでは、運転者がステアリングホイールを把持しており、ステアリング型心電計１１で心拍数ＨＲ１を計測可能である場合には、その心拍数ＨＲ１を心拍数ＨＲとして選択する。一方、運転者がステアリングホイールを把持しておらず、ステアリング型心電計１１で心拍数ＨＲ１を計測不可能である場合には、シート型心電計１３で計測した心拍数ＨＲ２を心拍数ＨＲとして選択する。
次に、ドライバ生理状態推定部１４は、次式をもとに心理負担ＤＰを計算し、これを運転状態推定部１６に出力する。
ＤＰ＝（ｄ1×ＨＲ＋ｄ2×ＳＣＬ）  ………（１）
ここで、ｄ1，ｄ2は重み係数である。これら重み係数は、オフラインで予め求めておき、データを格納しておく。
【００１２】
また、運転負荷推定部１５は、ＣＡＮ／ＢＵＳ２１から、運転者の運転操作負荷に関係する車両信号を入力する。ここで、車両信号とは、運転者が操作子を操作したときの運転操作情報である操舵角θ、アクセルペダル操作量Ｐａ及びブレーキペダル操作量Ｐｂや、自車両の走行状態情報である車速Ｖ、横加速度Ｇｙ及び前後加速度Ｇｔである。
そして、運転負荷推定部１５は、これら車両信号に基づいて運転者の運転操作負荷を定量的に推定する。以下、これを、単に作業負荷ＯＰという。そして、これを運転状態推定部１６に出力する。
ＯＰ＝（ｃ1×Ｖ＋ｃ2×θ＋ｃ3×Ｇｙ＋ｃ4×Ｇｔ＋ｃ5×Ｐａ＋ｃ6×Ｐｂ）
………（２）
ここで、ｃ1，ｃ2，ｃ3，ｃ4，ｃ5，ｃ6は重み係数であり、シーンごとの主観的負担感と合わせ最小二乗法により最適化を行い求めておく。これら重み係数は、オフラインで予め求めておき、データを格納しておく。
【００１３】
運転状態推定部１６は、後述する運転状態推定処理を実行し、運転者の運転状態を推定する。ここでは、ドライバ生理状態推定部１４で推定した心理負担ＤＰの変化パターンと、運転負荷推定部１５で推定した作業負荷ＯＰの変化パターンとを比較し、運転者の運転状態を推定する。
運転状態推定部１６は、図２に示すように、作業負荷ＯＰと心理負担ＤＰとを比較処理し、その結果をもとに運転状態を判定する。本実施形態では、運転状態として、通常状態、漫然状態、漫然解消状態、過覚醒状態、抑制状態、覚醒低下（低覚醒）状態、覚醒努力状態を検出するものとする。
【００１４】
図３は、運転状態推定部１６で実行する運転状態推定処理手順を示すフローチャートである。
先ずステップＳ１で、運転状態推定部１６は、ドライバ生理状態推定部１４で推定した作業負荷ＯＰと心理負担ＤＰとを読み込み、ステップＳ２に移行する。
ステップＳ２では、運転状態推定部１６は、前記ステップＳ１で読み込んだ作業負荷ＯＰと心理負担ＤＰとの一定時間の相関係数ｃｏｅｆを演算し、ステップＳ３に移行する。
【００１５】
ステップＳ３では、運転状態推定部１６は、前記ステップＳ２で演算した相関係数ｃｏｅｆが予め設定した相関係数閾値ＴＨｃｏｅｆよりも大きいか否かを判定する。ここで、相関係数閾値ＴＨｃｏｅｆは、作業負荷ＯＰと心理負担ＤＰとが正の相関があるか否かを判定するための閾値であり、例えば０．８に設定する。
そして、ｃｏｅｆ＞ＴＨｃｏｅｆであると判定した場合には、作業負荷ＯＰと心理負担ＤＰとが同期して増加減少している状態であると判断して、ステップＳ４に移行する。ステップＳ４では、運転状態推定部１６は、運転者の運転状態が通常状態であると判断して、運転状態推定処理を終了する。
【００１６】
一方、前記ステップＳ３でｃｏｅｆ≦ＴＨｃｏｅｆであると判定した場合には、作業負荷ＯＰと心理負担ＤＰとが同期していない状態であると推定して、ステップＳ５に移行する。ステップＳ５では、運転状態推定部１６は、運転者の運転状態が非通常状態であると判断し、ステップＳ６に移行する。そして、以降の処理では、運転者の運転状態が、非通常状態のうち漫然状態、漫然解消状態、過覚醒状態、抑制状態、覚醒低下状態、覚醒努力状態の何れの状態であるかを推定する。
【００１７】
ステップＳ６では、運転状態推定部１６は、作業負荷ＯＰの一定時間の変化量である増加率ｓ１、及び心理負担ＤＰの一定時間の変化量である増加率ｓ２を演算し、ステップＳ７に移行する。
ステップＳ７では、運転状態推定部１６は、作業負荷ＯＰの増加率ｓ１が予め設定した閾値ＴＨ１よりも大きいか否かを判定する。ここでは、作業負荷ＯＰが増加傾向にあるか否かを判定する。そして、ｓ１＞ＴＨ１であると判定した場合にはステップＳ８に移行し、ｓ１≦ＴＨ１、即ち作業負荷ＯＰが減少傾向にあるか変化無し（変化が少ない）である場合には、後述するステップＳ１５に移行する。
【００１８】
ステップＳ８では、運転状態推定部１６は、心理負担ＤＰの増加率ｓ２が０以上で、且つ予め設定した閾値ＴＨ２よりも小さいか否かを判定する。ここでは、心理負担ＤＰが変化無し、又は変化が少ない状態であるか否かを判定する。そして、０≦ｓ２＜ＴＨ２であると判定した場合には、心理負担ＤＰが変化無し、又は変化が少ない状態であると判断してステップＳ９に移行する。一方、このステップＳ８で、０≦ｓ２＜ＴＨ２でないと判定した場合には、作業負荷ＯＰが増加傾向にあり、心理負担ＤＰが減少傾向にあると判断して、後述するステップＳ１２に移行する。
【００１９】
ステップＳ９では、運転状態推定部１６は、運転者の運転状態が漫然状態であると推定する。また、このステップＳ９では、例えば警報装置２を作動し、運転者に対して警報を発する処理を行う。
次にステップＳ１０では、運転状態推定部１６は、心理負担ＤＰの増加率ｓ２が予め設定した閾値ＴＨ３よりも大きいか否かを判定する。ここでは、漫然状態であると推定した直後に心理負担ＤＰが増加傾向となったか否かを判定する。そして、ｓ２≦ＴＨ３であると判定した場合には、運転者の運転状態が漫然状態のままであると判断して前記ステップＳ９に移行し、ｓ２＞ＴＨ３であると判定した場合にはステップＳ１１に移行する。
【００２０】
ステップＳ１１では、運転状態推定部１６は、運転者の運転状態が漫然解消状態であると推定して、運転状態推定処理を終了する。
また、ステップＳ１２では、運転状態推定部１６は、運転者の運転状態が覚醒低下状態であると推定する。また、このステップＳ１２では、例えば警報装置２を作動し、運転者に対して警報を発する処理を行う。
次にステップＳ１３では、運転状態推定部１６は、心理負担ＤＰの増加率ｓ２が予め設定した閾値ＴＨ４よりも大きいか否かを判定する。ここでは、覚醒低下状態であると推定した直後に心理負担ＤＰが増加傾向となったか否かを判定する。そして、ｓ２≦ＴＨ４であると判定した場合には、運転者の運転状態が覚醒低下状態のままであると判断して前記ステップＳ１２に移行し、ｓ２＞ＴＨ４であると判定した場合にはステップＳ１４に移行する。
【００２１】
ステップＳ１４では、運転状態推定部１６は、運転者の運転状態が覚醒努力状態であると推定して、運転状態推定処理を終了する。
また、ステップＳ１５では、運転状態推定部１６は、心理負担ＤＰの増加率ｓ２が予め設定した閾値ＴＨ５よりも大きいか否かを判定する。ここでは、心理負担ＤＰが増加傾向にあるか否かを判定する。そして、ｓ２＞ＴＨ５であると判定した場合には、心理負担ＤＰが増加傾向にあると判断してステップＳ１６に移行する。一方、ｓ２≦ＴＨ５であると判定した場合には、作業負荷ＯＰの変化が無く、心理負担ＤＰが減少傾向にあると判断して前記ステップＳ１２に移行する。
【００２２】
ステップＳ１６では、運転状態推定部１６は、運転者の運転状態が過覚醒状態であると推定する。また、このステップＳ１６では、例えば警報装置２を作動し、運転者に対してリラックス若しくはリフレッシュのための音を発する。
ステップＳ１７では、運転状態推定部１６は、心理負担ＤＰの増加率ｓ２が予め設定した閾値ＴＨ６よりも小さいか否かを判定する。すなわち、過覚醒状態であると推定した直後に心理負担ＤＰが減少傾向となったか否かを判定する。そして、ｓ２≧ＴＨ６であると判定した場合には、運転者の運転状態が過覚醒状態のままであると判断して前記ステップＳ１６に移行し、ｓ２＜ＴＨ６であると判定した場合にはステップＳ１８に移行する。
ステップＳ１８では、運転状態推定部１６は、運転者の運転状態が抑制状態であると推定して、運転状態推定処理を終了する。
【００２３】
（動作）
次に、第１の実施形態の動作について説明する。
運転者が操作子を頻繁に操作しなければならない状況である等、運転者の運転操作負荷が徐々に高くなると、各種車両信号に基づいて推定した作業負荷ＯＰは増加傾向となる。通常、車の運転では、運転操作の負荷が高くなれば、それを受ける運転者側の心理負担も増加し、逆に運転操作の負荷が低くなれば運転者側の心理負担も減少する。つまり、通常状態では、図４（ａ）に示すように、作業負荷ＯＰと心理負担ＤＰとは同期して増加減少することになる。
このとき、運転者の心拍数ＨＲや発汗量ＳＣＬなどの生理信号に基づいて推定した心理負担ＤＰが増加傾向にある場合には、作業負荷ＯＰと心理負担ＤＰとが同期しており、これらの相関係数ｃｏｅｆが閾値ＴＨｃｏｅｆよりも大きくなる（図３のステップＳ３でＹｅｓ）。したがって、この場合には、運転状態推定装置１は、運転者の運転状態が通常状態であると推定する（ステップＳ４）。
【００２４】
この通常状態から、運転者の身体状態が、無意識に運転に必要な情報だけを効率よく選択的に収集して身体的負担を軽減している状態となると、心理負担ＤＰの増加が抑えられ、心理負担ＤＰが安定した状態となる。すなわち、作業負荷ＯＰの変化パターンと心理負担ＤＰの変化パターンは、図４（ｂ）に示すように、作業負荷ＯＰが増加傾向となり、心理負担ＤＰが変化無しとなる。このように、作業負荷ＯＰと心理負担ＤＰとが同期していない場合、作業負荷ＯＰと心理負担ＤＰとの相関係数ｃｏｅｆは閾値ＴＨｃｏｅｆ以下となる（ステップＳ３でＮｏ）。そのため、運転状態推定装置１は、このときの運転者の運転状態が非通常状態であると推定する（ステップＳ５）。
【００２５】
さらに、運転状態推定装置１は、作業負荷ＯＰが増加傾向であり（ステップＳ７でＹｅｓ）、心理負担ＤＰが変化無しである（ステップＳ８でＹｅｓ）と判定するため、このときの運転者の運転状態を、非通常状態のうちの漫然状態であると推定する（ステップＳ９）。すると、運転状態推定装置１は、運転者に対して注意喚起のための警報を発する。
そして、これにより運転者の注意集中力が向上すると、図４（ｃ）に示すように、心理負担ＤＰが増加傾向に変化する（ステップＳ１０でＹｅｓ）。そのため、運転状態推定装置１は、運転者の運転状態が漫然状態から漫然解消状態に移行したと推定する（ステップＳ１１）。
【００２６】
その後、例えば渋滞などにより自車両が略停滞した状態となると、運転者の運転操作負荷が低くなるため作業負荷ＯＰが低い値で一定となり、心理負担ＤＰもこれに同期して低い値で一定となる。この通常状態から、運転者が渋滞に対してイライラした状態となると、心理負担ＤＰが増加傾向となる。つまり、作業負荷ＯＰの変化パターンと心理負担ＤＰの変化パターンは、図４（ｄ）に示すように、作業負荷ＯＰが変化無しとなり（ステップＳ７でＮｏ）、心理負担ＤＰが増加傾向となる（ステップＳ１５でＹｅｓ）。
そのため、運転状態推定装置１は、このときの運転者の運転状態は、非通常状態のうちの過覚醒状態であると推定する（ステップＳ１６）。すると、運転状態推定装置１は、運転者に対してリラックスするための音を発する。
【００２７】
これにより、運転者の心理状態が徐々に安定してくると、図４（ｅ）に示すように、心理負担ＤＰが減少傾向に変化する（ステップＳ１７でＹｅｓ）。そのため、運転状態推定装置１は、運転者の運転状態が過覚醒状態から抑制状態に移行したと推定する（ステップＳ１８）。そして、そのまま運転者の心理状態が安定すると、心理負担ＤＰは作業負荷ＯＰに同期して安定するため（ステップＳ３でＹｅｓ）、運転状態推定装置１は、運転者の運転状態が通常状態であると推定する（ステップＳ４）。
【００２８】
この通常状態から、単調な運転により運転者の眠気が高まると、心理負担ＤＰが安定状態よりも減少傾向となる。つまり、運転状態推定装置１は、作業負荷ＯＰが変化無しであり（ステップＳ７でＮｏ）、心理負担ＤＰが減少傾向である（ステップＳ１５でＮｏ）と判定するため、このときの運転者の運転状態を、非通常状態のうちの覚醒低下状態であると推定する（ステップＳ１２）。すると、運転状態推定装置１は、運転者に対して注意喚起のための警報を発する。
そして、これにより運転者が覚醒を始めると、図４（ｇ）に示すように、心理負担ＤＰが増加傾向に変化する（ステップＳ１３でＹｅｓ）。そのため、運転状態推定装置１は、運転者の運転状態が覚醒低下状態から覚醒努力状態に移行した推定する（ステップＳ１４）。
【００２９】
以上のように、本実施形態では、作業負荷ＯＰの一定時間内の変化パターンと、心理負担ＤＰの一定時間内の変化パターンとを比較することで、運転者の運転状態を推定する。
ここで、作業負荷ＯＰは、ステアリング操作やペダル操作などの運転者の行動量と、車速や前後加速度、横加速度などの車両の状態とに基づいて定量的に求める。また、心理負担ＤＰは、運転者の心拍数や発汗量などの生体状態に基づいて定量的に求める。したがって、運転者の作業負荷の変化に対して心理負担がどのように変化しているか否かを適切に判断することができる。そのため、運転者の多様な運転状態を適切に推定することができる。
【００３０】
具体的には、作業負荷ＯＰの変化パターンと心理負担ＤＰの変化パターンとが同期しているとき、通常状態であると推定し、作業負荷ＯＰの変化パターンと心理負担ＤＰの変化パターンとが非同期であるとき、非通常状態であると推定する。
また、非通常状態であると推定した場合には、さらに細かく運転状態を推定する。ここでは、作業負荷ＯＰが増加傾向にあり、且つ心理負担ＤＰの変化が無いとき、漫然状態であると推定する。そして、漫然状態であると推定した直後に心理負担ＤＰが増加傾向を示すと、漫然解消状態であると推定する。
【００３１】
また、非通常状態であると推定したとき、作業負荷ＯＰが減少傾向又は変化無しであり、且つ心理負担ＤＰが安定状態よりも増加傾向にあるとき、過覚醒状態であると推定する。そして、過覚醒状態であると推定した直後に心理負担ＤＰが減少傾向を示すと、抑制状態であると推定する。
さらに、非通常状態であると推定したとき、作業負荷ＯＰが増加傾向又は変化無しであり、且つ心理負担ＤＰが安定状態よりも減少傾向にあるとき、覚醒低下状態であると推定する。そして、覚醒低下状態であると推定した直後に心理負担ＤＰが増加傾向を示すと、覚醒努力状態であると推定する。
【００３２】
このように、複数の運転状態を適切に推定することができる。
なお、図１において、ステアリング型心電計１１、ステアリング型発汗計１２及びシート型心電計１３が生体情報検出部に対応している。また、ドライバ生理状態推定部１４が心理負担推定部に対応し、運転負荷推定部１５が運転操作負荷推定部に対応し、運転状態推定部１６が運転状態推定部に対応している。さらに、ＣＡＮ／ＢＵＳ２１が車両情報検出部に対応している。
【００３３】
また、図３において、ステップＳ２〜Ｓ４が通常状態推定部に対応し、ステップＳ２、Ｓ３及びＳ５〜Ｓ１８が非通常状態推定部に対応している。このうち、ステップＳ７〜Ｓ９が漫然状態推定部に対応し、ステップＳ１０及びＳ１１が漫然解消状態推定部に対応している。さらに、ステップＳ７、Ｓ８及びＳ１２が覚醒低下状態推定部に対応し、ステップＳ１３及びＳ１４が覚醒努力状態推定部に対応している。また、ステップＳ７、Ｓ１５及びＳ１６が過覚醒状態推定部に対応し、ステップＳ１７及びＳ１８が抑制状態推定部に対応している。
【００３４】
（効果）
第１の実施形態では、以下の効果が得られる。
（１）運転負荷推定部１５は、運転者が操作子を操作したときの運転操作情報及び自車両の走行状態情報に基づいて、運転者の運転操作負荷を定量的に示した作業負荷ＯＰを推定する。また、ドライバ生理状態推定部１４は、運転者の生体状態に基づいて、運転者の心理負担を定量的に示した心理負担ＤＰを推定する。そして、運転状態推定部１６は、作業負荷ＯＰの一定時間内における変化パターンと、心理負担ＤＰの一定時間内の変化パターンとを比較し、運転者の運転状態を推定する。
このように、運転に関わる作業負荷と、その負荷を受ける運転者の心理負担とをそれぞれ推定し、それらの変化パターンを比較する。したがって、一要因による変化だけでなく、その組み合わせパターンによって複数の運転状態を推定することができる。
【００３５】
（２）運転状態推定部１６は、作業負荷ＯＰの変化パターンと心理負担ＤＰの変化パターンとの傾向が同期しているとき、運転者の運転状態が通常状態であると推定する。また、作業負荷ＯＰの変化パターンと心理負担ＤＰの変化パターンとの傾向が非同期であるとき、運転者の運転状態が非通常状態であると推定する。
このように、外的変化に対する作業負荷の変化に対応して、随時、心理負担もこれに追従して変化している場合には、通常の運転状態であると推定する。一方、作業負荷の変化に対応して心理負担が変化しない場合には、通常の運転状態ではないと推定する。すなわち、作業負荷の変化と心理負担の変化とを比較することで、適切な対応ができているかどうかを判断し、運転状態が通常状態であるか非通常状態であるかを判定することができる。
【００３６】
（３）運転状態推定部１６は、作業負荷ＯＰの変化パターンが増加傾向にあり、且つ心理負担ＤＰの変化パターンが変化無しであるとき、運転者の運転状態が漫然状態であると推定する。そして、運転状態推定部１６は、漫然状態であると推定した直後に、心理負担ＤＰの変化パターンが増加傾向を示したとき、運転者の運転状態が漫然解消状態であると推定する。
このように、増加する作業負荷に対応して、運転者が心理状態を変えていない場合を検出することで、漫然とした状態であることが判断できる。また、漫然状態からの心理負担の変化率から、漫然が解消したかどうかを判断することができる。
【００３７】
（４）運転状態推定部１６は、作業負荷ＯＰの変化パターンが減少傾向又は変化無しであり、且つ心理負担ＤＰの変化パターンが増加傾向にあるとき、運転者の運転状態が過覚醒状態であると推定する。そして、運転状態推定部１６は、過覚醒状態であると推定した直後に、心理負担ＤＰの変化パターンが減少傾向を示したとき、運転者の運転状態が抑制状態であると推定する。
このように、変化の少ない作業負荷に対して、運転者が心理状態を変えている場合を検出することで、運転に関係しない心理負担が増加している状態、即ち過覚醒状態であることが判断できる。また、過覚醒状態からの心理負担の変化率から、過覚醒が抑制されたかどうかを判断することができる。
【００３８】
（５）運転状態推定部１６は、作業負荷ＯＰの変化パターンが増加傾向又は変化無しであり、且つ心理負担ＤＰの変化パターンが減少傾向にあるとき、運転者の運転状態が覚醒低下状態であると推定する。そして、運転状態推定部１６は、覚醒低下状態であると推定した直後に、心理負担ＤＰの変化パターンが増加傾向を示したとき、運転者の運転状態が覚醒努力状態であると推定する。
このように、作業負荷に対して運転者の心理活動が低下している場合を検出することで、覚醒度が低下しているかどうかが判断できる。また、覚醒低下状態からの心理負担の変化率から、覚醒か低下するのを我慢しようとする覚醒努力をしているかどうかも判断することができる。
【００３９】
（６）ドライバ生理状態推定部１４は、複数の車両信号（運転操作情報、走行状態情報）をそれぞれの重み係数に応じて加算することで、作業負荷ＯＰを算出する。
このように、ステアリング操作やアクセルペダル操作、ブレーキペダル操作などの運転操作情報や、車速や前後加速度、横加速度などの走行状態情報に重みを付けて作業負荷ＯＰを算出する。そのため、運転に関わる作用負荷ＯＰを適切に算出することができる。
【００４０】
（７）運転負荷推定部１５は、複数の生体情報をそれぞれの重み係数に応じて加算することで、心理負担ＤＰを算出する。
このように、運転者の生体情報に重みを付けて統合するので、適切に運転者の心理負担ＤＰを算出することができる。
（８）運転者の作業負荷ＯＰを推定すると共に運転者の心理負担ＤＰを推定し、推定した作業負荷ＯＰの変化パターンと、推定した心理負担ＤＰの変化パターンとに基づいて、運転者の運転状態を推定する。
このように、運転に関わる作業負荷とその負荷を受ける運転者の心理負担とを推定して比較するので、一要因による変化だけでなく、その組み合わせパターンによって複数の運転状態を推定することができる。
【００４１】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
この第２の実施形態は、上述した第１の実施形態において、通常状態と非通常状態との判別に際し、作業負荷ＯＰと心理負担ＤＰとの正規化を行い、両者を比較するようにしたものである。
図５は、運転状態推定部１６で実行する運転状態推定処理手順を示すフローチャートである。この運転状態推定処理は、図３におけるステップＳ２及びＳ３の処理を、ステップＳ２１〜Ｓ２３の処理に置換したことを除いては、図３と同様の処理を行う。したがって、ここでは処理の異なる部分を中心に説明する。
【００４２】
ステップＳ２１では、運転状態推定部１６は、前記ステップＳ１で読み込んだ作業負荷ＯＰ及び心理負担ＤＰに対して正規化処理を行う。作業負荷ＯＰの正規化した値は（ＯＰ−μ1）／σ1で求まり、心理負担ＤＰの正規化した値は（ＤＰ−μ2）／σ2で求まる。ここで、（μ1，μ2）は作業負荷ＯＰの平均値と心理負担ＤＰの平均値であり、（σ1，σ2）は作業負荷ＯＰの標準偏差と心理負担ＤＰの標準偏差である。
これら平均値（μ1，μ2）及び標準偏差（σ1，σ2）は、運転開始直後や、高速道路などの単独直線路の走行時など、作業負荷ＯＰ及び心理負担ＤＰが安定しているときの一定時間内の作業負荷ＯＰ及び心理負担ＤＰに基づいて算出しておく。
【００４３】
次にステップＳ２２では、運転状態推定部１６は、前記ステップＳ２１で正規化した作業負荷ＯＰ及び心理負担ＤＰに対して、それぞれ一定時刻ごとの平均値ＯＰ（ｔ）、ＤＰ（ｔ）を求める。そして、作業負荷ＯＰと心理負担ＤＰとの乖離値｜ＯＰ（ｔ）−ＤＰ（ｔ）｜を演算し、ステップＳ２３に移行する。
ステップＳ２３では、運転状態推定部１６は、前記ステップＳ２２で演算した乖離値｜ＯＰ（ｔ）−ＤＰ（ｔ）｜が予め設定した閾値ＴＨ以下であるか否かを判定する。そして、｜ＯＰ（ｔ）−ＤＰ（ｔ）｜≦ＴＨである場合には前記ステップＳ４に移行し、｜ＯＰ（ｔ）−ＤＰ（ｔ）｜＞ＴＨである場合には前記ステップＳ５に移行する。
【００４４】
すなわち、乖離値｜ＯＰ（ｔ）−ＤＰ（ｔ）｜が閾値ＴＨ以下である場合は、運転者の運転状態が通常状態であると推定し、乖離値｜ＯＰ（ｔ）−ＤＰ（ｔ）｜が閾値ＴＨよりも大きい場合には、運転者の運転状態が非通常状態であると推定する。
このように、本実施形態では、通常状態と非通常状態との判別に際し、作業負荷ＯＰと心理負担ＤＰとの正規化を行い、両者を比較する。つまり、作業負荷ＯＰ若しくは心理負担ＤＰの生データが図６（ａ）に示すように推移する場合、先ず、安定域αでのデータをもとに平均値μと標準偏差σとを求めておく。そして、求めた平均値μと標準偏差σとを用いてデータの正規化を行う。その結果、図６（ｂ）に示すように、安定域αの平均値μで０リセットしたデータが得られる。
【００４５】
したがって、図７に示すように、作業負荷ＯＰと心理負担ＤＰとを、それぞれの基準を揃えて比較できるようになる。そして、作業負荷ＯＰと心理負担ＤＰとの乖離値｜ＯＰ（ｔ）−ＤＰ（ｔ）｜が閾値ＴＨ以下（乖離：小）である場合には、両者が同期しており、運転者の運転状態が通常状態であると推定することができる。一方、作業負荷ＯＰと心理負担ＤＰとの乖離値｜ＯＰ（ｔ）−ＤＰ（ｔ）｜が閾値ＴＨより大きい（乖離：大）である場合には、両者が同期しておらず、運転者の運転状態が非通常状態であると推定することができる。
【００４６】
（効果）
第２の実施形態では、以下の効果が得られる。
（１）運転状態推定部１６は、作業負荷ＯＰと心理負担ＤＰとをそれぞれ正規化する。そして、正規化を行った作業負荷ＯＰと心理負担ＤＰとの一定時刻ごと平均値を比較し、これらの乖離値｜ＯＰ（ｔ）−ＤＰ（ｔ）｜が閾値ＴＨ以下であるか否かに応じて、運転状態が通常状態であるか非通常状態であるかを判定する。
このように、作業負荷ＯＰと心理負担ＤＰの正規化を行い、それぞれの基準を揃えるので、容易且つ適切に作業負荷ＯＰと心理負担ＤＰとの比較を行うことができる。
【００４７】
（変形例）
（１）上記実施形態においては、生理信号として心拍数ＨＲと発汗量ＳＣＬとを検出し、これらに基づいて心理負担ＤＰを推定する場合について説明したが、生理信号として運転者の顔の表情や呼吸、体温を検出することもできる。この場合、運転者の顔の表情を検出するためのＣＣＤカメラや、呼吸数、体温を検出するための生体センサを設置する。このとき、ＣＣＤカメラで撮像した画像をもとに運転者の表情判定を行い、例えば運転者の心理状態（非安定状態）を定量的に示した表情判定値を算出する。そして、算出した表情判定値や、生体センサで検出した呼吸数、体温を、それぞれの重み係数に加算することで心理負担ＤＰを算出する。
【符号の説明】
【００４８】
１…運転状態推定装置、２…警報装置、３…情報制御装置、４…運転支援装置、１１…ステアリング型心電計、１２…ステアリング型発汗計、１３…シート型心電計、１４…ドライバ生理状態推定部、１５…運転負荷推定部、１６…運転状態推定部、２１…ＣＡＮ／ＢＵＳ
【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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