(57)【要約】【課題】  遊び分を除外した真の操舵量を検出することのできる操舵量検出方法およびその装置を提供する。【解決手段】  ステアリングホイール１の操舵量を検出する方法であって、所定時間刻みでステアリングホイール１が回転された角度を検出すると共にステアリングホイール１が中立域内に位置するかどうか検出し、検出された角度のうちステアリングホイール１が中立域内に位置するときに検出された角度分から所定角度をキャンセルする補正演算を行って、その補正された角度を操舵量とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングホイールの操舵量を検出する方法であって、所定時間刻みでステアリングホイールが回転された角度を検出すると共にステアリングホイールが中立域内に位置するかどうか検出し、検出された角度のうちステアリングホイールが中立域内に位置するときに検出された角度分から所定角度をキャンセルする補正演算を行って、その補正された角度を操舵量とすることを特徴とする操舵量検出方法。
【請求項２】
上記補正演算は、ステアリングホイールが中立域内に位置するときに検出された角度分が上記所定角度よりも小さいときに該角度分をゼロにする演算であることを特徴とする請求項１記載の操舵量検出方法。
【請求項３】
上記補正演算は、ステアリングホイールが中立域内に位置するときに検出された角度分が上記所定角度よりも大きいときに該角度分から前記所定角度を引き算する演算であることを特徴とする請求項１又は２記載の操舵量検出方法。
【請求項４】
ステアリングホイールが回転された角度を検出する回転角度センサと、その回転角度センサが所定時間刻みで検出した角度を算出する角度算出部と、前記ステアリングホイールが中立域内に位置するか否かを検出する中立域センサと、前記角度算出部が算出した角度のうちステアリングホイールが中立域内に位置するときに算出された角度分から所定角度をキャンセルする補正演算を行って、その補正された角度を操舵量とする補正部とを備えたことを特徴とする操舵量検出装置。
【請求項５】
前記補正部は、ステアリングホイールが中立域内に位置するときに検出された角度分が上記所定角度よりも小さいときに該角度分をゼロにする補正演算を行うことを特徴とする請求項４記載の操舵量検出装置。
【請求項６】
前記補正部は、ステアリングホイールが中立域内に位置するときに検出された角度分が上記所定角度よりも大きいときに該角度分から前記所定角度を引き算する補正演算を行うことを特徴とする請求項４又は５記載の操舵量検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、運転集中の判定に用いるためにステアリングホイールの操舵量を検出する方法およびその装置に係り、遊び分を含まない運転者の意図的な操舵量を検出することのできる操舵量検出方法およびその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
運転者が運転に集中していないことを察知して警告するための技術がいくつか知られている。センサで測定可能な車両の挙動もしくは運転者の操作量のうちで、運転集中が無い状態と、運転集中が有る状態とを判定することができる量としては、ステアリングホイール又はステアリングシャフトの操舵角、操舵輪の舵角、車両のヨー角、横加速度、走行軌跡などがあるが、操舵角を用いるのが一般的である。
【０００３】
図３に示されるように、運転者が覚醒しているときは、操舵角が小刻みに変化し、走行軌跡もわずかながら左右に振れるが大きな振れはない。運転者の覚醒が低下してきた初期では、操舵角が大きく変化するようになり、走行軌跡の振れも大きくなる。覚醒の低下が進んだ末期では、操舵角の小刻みな変化が減り、走行軌跡が一方に偏って変化してもそれを元へ戻す操舵の動きが無くなる。
【０００４】
図３のような特性が現れるのは、運転集中が有る状態では、カーブ走行や危険回避などにおける反応操作が俊敏であるため、一時に極端に大きな角度で操舵がなされることはないが、運転集中が無い状態では反応操作が鈍く遅れがちとなるため、一時に大きな角度で操舵がなされる傾向が出てくるからである。そこで、一定時間内の操舵角を測定し、その測定信号を適宜な判定基準値と比較して測定信号が判定基準値を超えれば運転集中が無いと判定することが考えられる。なお、居眠り運転に入ってしまうと操舵が止まってしまう。運転集中が無い状態とは、操舵が止まってしまう前の状態、運転者の動作が鈍化した状態を表している。従って、このような運転集中が無い状態を判定して運転者に警告を与えることで居眠り運転を未然に防止することが望まれる。
【０００５】
しかし、一般に操舵角センサは、ステアリングホイールの回転角度を測定するべく、ステアリングシャフトに取り付けられる。ステアリングホイールには中立域において遊びがあるため、実際には操舵輪の舵角変化には寄与しなくても、ある程度の回転角度が測定されることがある。また、操舵角センサの測定信号をデジタルサンプリングすると、サンプリングインターバルと操舵の速さとの兼ね合いにもよるが、一時的に非常に大きな変化を持つデータがサンプリングされる場合がある。
【０００６】
本出願人は、操舵角センサの測定信号をそのまま運転集中の有無の判定に供するのではなく、操舵角センサの測定信号を加工し、運転集中の有無が特徴的に現れる信号を抽出して判定に供することを提案している（特許文献１，２）。このように抽出した信号を判定用信号と呼ぶことにする。センサが操舵角センサでなくとも、例えばヨー角センサでも、適宜な抽出方法で判定用信号を抽出することが可能と思われる。
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−１００７３４号公報
【特許文献２】特開平１１−２２７４８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、図３で説明したような原理は、高速道路などで高速走行している場合に成り立つものである。低速では、ステアリングホイールを大きく回す操作は通常の事柄であるから、操舵角の測定信号が判定基準値を超えたからといって運転集中が無いと判定することはできない。高速では、逆にステアリングホイールを大きく回す操作はあり得ず、ステアリングホイールは中立状態（左旋回でも右旋回でもない状態）かそれに近い状態を推移する。そうした中で、操舵角の測定信号が判定基準値を超えたとき運転集中が無いと判定するのである。
【０００９】
しかしながら、ステアリングホイールがほぼ中立状態にあるとき、ステアリングホイールの動きには遊びが含まれている。遊びは、ステアリングホイールから操舵輪に至るまでの伝達機構である操舵リンク系がもたらすものである。ここで、車両が高速道路で緩いカーブを曲がるときには緩い曲率とは言え旋回中は操舵リンク系の遊びを使い切った先で実際の操舵輪に舵角が現れる操舵操作を行っている。このとき検出される操舵角に基づいて図３のような「覚醒時」「覚醒低下初期」等の判定（運転集中の有無の判定）が可能である。しかし、車両が全く直線の道路を走行している場合、運転者は、十分に覚醒している状態でありながら、無意識のうちに小刻みに遊びの範囲でステアリングホイールを操作し、文字通りステアリングホイールを遊ばせている。このため、このときに検出される操舵角をそのまま運転集中の有無の判定に適用すると、操舵角の変化が激しいために、運転者は十分覚醒しているのに「覚醒低下初期」と判定されるような誤判定がなされてしまうことがある。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、遊び分を含まない運転者の意図的な操舵量を検出することのできる操舵量検出方法およびその装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために本発明の方法は、ステアリングホイールの操舵量を検出する方法であって、所定時間刻みでステアリングホイールが回転された角度を検出すると共にステアリングホイールが中立域内に位置するかどうか検出し、検出された角度のうちステアリングホイールが中立域内に位置するときに検出された角度分から所定角度をキャンセルする補正演算を行って、その補正された角度を操舵量とするものである。
【００１２】
上記補正演算は、ステアリングホイールが中立域内に位置するときに検出された角度分が上記所定角度よりも小さいときに該角度分をゼロにする演算であってもよい。
【００１３】
上記補正演算は、ステアリングホイールが中立域内に位置するときに検出された角度分が上記所定角度よりも大きいときに該角度分から前記所定角度を引き算する演算であってもよい。
【００１４】
また、本発明の装置は、ステアリングホイールが回転された角度を検出する回転角度センサと、その回転角度センサが所定時間刻みで検出した角度を算出する角度算出部と、前記ステアリングホイールが中立域内に位置するか否かを検出する中立域センサと、前記角度算出部が算出した角度のうちステアリングホイールが中立域内に位置するときに算出された角度分から所定角度をキャンセルする補正演算を行って、その補正された角度を操舵量とする補正部とを備えたものである。
【００１５】
前記補正部は、ステアリングホイールが中立域内に位置するときに検出された角度分が上記所定角度よりも小さいときに該角度分をゼロにする補正演算を行ってもよい。
【００１６】
前記補正部は、ステアリングホイールが中立域内に位置するときに検出された角度分が上記所定角度よりも大きいときに該角度分から前記所定角度を引き算する補正演算を行ってもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は次の如き優れた効果を発揮する。
【００１８】
（１）遊び分を含まない運転者の意図的な操舵量を検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００２０】
図１に示されるように、本発明に係る操舵量検出装置は、ステアリングホイール１の回転角度を検出するべくステアリングコラム２内でステアリングホイール１の回転に連動して回転することで回転角度を検出する回転角度センサ３と、その回転角度センサ３が所定時間刻み（タイムインターバル）で検出した角度を算出する操舵量算出部４と、前記ステアリングホイール１が中立域内に位置するか否かを検出する中立域センサ５と、角度算出部４が算出した角度のうちステアリングホイール１が中立域内に位置するときに算出された角度分から所定角度をキャンセルする補正演算を行って、その補正された角度を、例えば、運転集中の判定に用いるための操舵量とする補正部６とを備えたものである。
【００２１】
ここでは、回転角度センサ３として、インクリメントタイプの光学式ロータリエンコーダを使用する。すなわち回転する円盤の円周上に多数のスリットが一定微小角度間隔で配置され、発光器受光器間の光路をスリットが横切るたびにパルスが得られるものを使用する（図２（ｂ）参照）。このため、１タイムインターバル内に計数されたパルスの個数にスリットの形成ピッチ角度を掛ければ回転した角度が演算できることになる。
【００２２】
従って、操舵量算出部４は、１タイムインターバルごとにパルスの個数を計数することによって角度を算出することになる。円盤が正回転するときと逆回転するときとでは、計数をアップかダウンに逆転させることは言うまでもない。
【００２３】
タイムインターバルは、例えば、０．１ｓｅｃである。
【００２４】
中立域センサ５は、ステアリングホイール１が図２（ａ）に示した中立域内に位置するか否かを検出するものである。中立域とは、ステアリングホイール１が左旋回でも右旋回でもない中立状態かそれに近い状態である角度範囲のことである。中立域の中では、ステアリングホイール１の動きに遊びが存在する。中立域の大きさは車種によって様々であり、１０°や８°となる。ここでは、中立域の大きさを１０°とする。
【００２５】
中立域センサ５は、例えば、図２（ｂ）に示されるように、回転する円盤２１の所定角度位置に中立域の角度範囲と同じ角度範囲に広がるスリット２２を形成したものである。このスリット２２がステアリングホイール１の中立域と一致するように円盤２１をステアリングシャフト２３に取り付ければ、発光器受光器間の光路がこのスリット２２を通過するとき、ステアリングホイール１が中立域内に位置することを検出することができるようになる。組立精度を考慮してスリット２２の角度範囲を中立域より広めにとってもよい。
【００２６】
なお、図２（ｂ）の円盤２１には、回転角度センサ３用のスリット群２４も形成されている。つまり、１つの円盤２１を中立域センサ５と回転角度センサ３に兼用することができる。
【００２７】
補正部６は、中立域センサ５の検出値が中立域内を示している期間だけ作動するものである。そうでない期間は作動しない。補正部６は、操舵量算出部４が算出した角度から不感帯分を除外する補正演算を行うものである。不感帯分は、あらかじめ実験と統計によって定めた所定角度であり、運転者が高速道路などを巡航速度で直線走行しているときにステアリングホイールの遊びを無意識のうちに利用して操舵している角度と考えてよい。補正演算は、操舵量算出部４が算出した角度が所定角度よりも小さいときにはその角度をゼロにする演算とする。また、補正演算は、操舵量算出部４が算出した角度が所定角度よりも大きいときにきその角度から所定角度を引き算する演算とする。所定角度として、ここでは５°を採用している。よって、算出した角度が５°以上ならば所定角度５°を引いたものを操舵量とし、算出した角度が５°未満ならば操舵量は０°とする。
【００２８】
以下、操舵量検出の動作を説明する。
【００２９】
回転角度センサ３は、ステアリングホイール１が操作されている角度の大きさに関係なく所定回転角度に対して所定個数のパルスを発生し、操舵量算出部４は１タイムインターバルごとにこのパルスを計数して操舵量を求める。図２（ｃ）には、さまざまなケースによる１タイムインターバル分の操舵量（補正前）が示されている。操舵量は、ステアリングホイール１が左旋回でも右旋回でも同じに扱う。つまり、操舵量は、回転角度の１時間刻み分の差分の絶対値ということである。
【００３０】
ケース＃１では、１タイムインターバルにおいて、ステアリングホイール１が回転した角度は、中立域の端から内側へ変化して５°となっている。しかし、このケース＃１では、タイムインターバルの間、中立域センサ５の検出結果に従い補正部６が作動するため、回転角度５°から所定角度５°がキャンセルされて操舵量は０°である。
【００３１】
ケース＃２も１タイムインターバルにおいて回転角度が中立域の中で変化しているので、ケース＃１と同様に回転角度５°から所定角度５°がキャンセルされて操舵量は０°である。
【００３２】
ケース＃３は、１タイムインターバルにおいて回転角度が中立域の中で変化しており、かつ回転角度６°であるから、所定角度５°がキャンセルされて操舵量は１°である。
【００３３】
ケース＃４は、１タイムインターバルにおいて、回転角度が中立域の外から中へ入って変化している。回転角度が中立域の外にある期間は、補正部６が作動しないので、中立域の外における角度３°は保存される。回転角度が中立域の中にある期間は、補正部６が作動するので、角度２°はキャンセルされて０°とみなされる。よって、このタイムインターバルにおける操舵量は、３°となる。
【００３４】
ケース＃５は、１タイムインターバルにおいて、回転角度が中立域の中から外へ出て変化している。中立域の中における角度３°はキャンセルされて０°となり、中立域の外における角度２°は保存されるから、このタイムインターバルにおける操舵量は、２°となる。
【００３５】
以上のような動作により、ステアリングホイール１が中立域内で操作されているとき、遊びの動きによる回転成分（不感帯分）が除外された操舵量が得られるので、従来のように回転角度センサ３の出力をサンプリングして得られる角度変化をそのまま採用したのに比べて、運転集中の有無の判定に利用するのに好適である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施形態を示す操舵量検出装置のブロック構成図である。
【図２】（ａ）は中立域を説明するステアリングホイールの正面図、（ｂ）は中立域センサに用いる円盤の正面図、（ｃ）は補正演算の諸ケースを例示した図である。
【図３】車両の走行軌跡と操舵角と運転者の覚醒状態の関係を示す図である。
【符号の説明】
【００３７】
１  ステアリングホイール
３  回転角度センサ
４  操舵量算出部
５  中立域センサ
６  補正部
【図１】
2007024757.tif 000003
【図２】
2007024757.tif 000004
【図３】
2007024757.tif 000005