JPH06197888A - 車両用居眠り警報装置 - Google Patents

車両用居眠り警報装置

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JPH06197888A
JPH06197888A JP5000783A JP78393A JPH06197888A JP H06197888 A JPH06197888 A JP H06197888A JP 5000783 A JP5000783 A JP 5000783A JP 78393 A JP78393 A JP 78393A JP H06197888 A JPH06197888 A JP H06197888A
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JP
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heart rate
heartbeat
driver
alarm
steering
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JP5000783A
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English (en)
Inventor
Yoshio Kawakami
祥央 川上
Zenji Takigawa
善治 滝川
Arihiro Isomura
有宏 磯村
Koichi Kamiya
公一 神谷
Katsunori Hamaya
克則 濱谷
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Mitsubishi Motors Corp
Original Assignee
Mitsubishi Motors Corp
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Publication date
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    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
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    • A61B5/02—Detecting, measuring or recording for evaluating the cardiovascular system, e.g. pulse, heart rate, blood pressure or blood flow
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
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    • A61B5/16—Devices for psychotechnics; Testing reaction times ; Devices for evaluating the psychological state
    • A61B5/18—Devices for psychotechnics; Testing reaction times ; Devices for evaluating the psychological state for vehicle drivers or machine operators
    • G—PHYSICS
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 覚醒度の低下に応じた居眠り防止の警報を段
階的に発することができる信頼性の高い車両用居眠り警
報装置を提供する。 【構成】 心拍処理手段13,14,17にて算出される
運転者の心拍数に基づいて運転者の基準心拍数を設定す
る心拍データ処理手段18と、この基準心拍数と心拍処
理手段13,14,17からの心拍数とを比較して運転者
の覚醒度を判定する心拍覚醒度判定手段19と、操舵角
データに基づいて覚醒状態における運転者の操舵成分パ
ラメータの標準値を設定する操舵角データ処理手段22
と、この標準値と操舵角データに基づいて算出される操
舵成分パラメータとを比較して運転者の覚醒度を判定す
る操舵覚醒度判定手段23と、居眠り警報をそれぞれ発
する複数の警報手段26,28,29の作動を心拍覚醒度
判定手段19及び操舵覚醒度判定手段23により判定さ
れた運転者の覚醒度に応じて段階的に制御する警報制御
手段30とを具えたものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、居眠り運転を防止する
ために運転者の覚醒度の低下に伴って覚醒を促すように
した車両用居眠り警報装置に関する。
【0002】
【従来の技術】自動車の居眠り運転はしばしば重大な事
故を招くことは周知の通りであり、このような観点から
運転者の心拍数や操舵ハンドルに対する操作の状態に基
づいて運転者の覚醒度を推定し、この運転者の覚醒度が
危険な状態に低下した場合には何らかの警報手段にて運
転者の覚醒を促すようにした種々の車両用居眠り警報装
置が提案されている。
【0003】運転者の心拍数に基づいて覚醒度を推定す
る従来の車両用居眠り警報装置は、運転者の心拍数と覚
醒度との関連が強いことを利用したものであり、運転者
の心拍数が長時間に亙ってほぼ一定の値となる覚醒度の
安定した状態を基準とし、この基準心拍数に対する現在
の心拍数の変動状態に基づいて運転者の覚醒度を推定す
るようにしている。
【0004】又、操舵ハンドルに対する運転者の操舵状
態に基づいて覚醒度を推定する従来の車両用居眠り警報
装置は、操舵ハンドルの細かな操舵周期が運転者の覚醒
度の高い状態にて発生し、運転者の覚醒度の低下に伴っ
て操舵ハンドルの操舵周期が次第に大きな値となる傾向
を有することを利用したものであり、操舵ハンドルを左
右に回動する際の周期から、覚醒度の低下に伴って発生
する特有の操舵周期を検出し、これによって運転者の覚
醒度を推定している。
【0005】このような従来の車両用居眠り警報装置の
うち、例えば特開昭56−2227号公報等に開示され
たものは、単調な運転状態の検出に伴って発せられる予
備警報に対し、運転者が反応する時間が予め設定した時
間を越えた場合には、本警報が発せられるようにしてお
り、運転者の覚醒状態を2段階に分けてそれぞれ判定し
ている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述した特開昭56−
2227号公報等に開示されている従来の車両用居眠り
警報装置では、運転者の覚醒状態を二段階に判別してい
るが、それぞれの覚醒段階での判定が独立して行われて
おり、運転者の覚醒度の低下が時間の経過に伴って変化
するという事実が全く考慮されていない。
【0007】このため、例えば予備警報が発せられる
等、覚醒度の低下予兆後も車両の運転が継続されるよう
な場合、きめ細かな覚醒度の判定ができず、運転者の覚
醒度に応じた適切なレベルでの警報を発することができ
ない虞があった。
【0008】
【発明の目的】本発明は、運転者の個人差等に影響を受
けることなく、覚醒度の低下に応じた居眠り防止の警報
を段階的に発することができる信頼性の高い車両用居眠
り警報装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明による車両用居眠
り警報装置は、運転者の心拍パルス情報を検出する心拍
センサと、この心拍センサからの検出信号に基づいて心
拍数を算出する心拍処理手段と、この心拍処理手段によ
って算出された心拍数データに基づいて運転者の基準心
拍数を設定する心拍データ処理手段と、この心拍データ
処理手段によって設定された前記基準心拍数と前記心拍
処理手段によって算出される心拍数とを比較して運転者
の覚醒度を判定する心拍覚醒度判定手段と、車両の操舵
角を検出する操舵角センサと、この操舵角センサからの
検出信号に基づいて覚醒状態における運転者の操舵成分
パラメータの標準値を設定する操舵角データ処理手段
と、この操舵角データ処理手段によって設定された前記
標準値と当該操舵角データ処理手段からの操舵角データ
に基づいて算出される前記操舵成分パラメータとを比較
して運転者の覚醒度を判定する操舵覚醒度判定手段と、
居眠り警報をそれぞれ発する複数の警報手段と、前記心
拍覚醒度判定手段及び前記操舵覚醒度判定手段により判
定された運転者の覚醒度に応じて前記複数の警報手段の
作動を段階的に制御する警報制御手段とを具えたもので
ある。
【0010】
【作用】心拍処理手段は、心拍センサによって検出され
る心拍パルス情報に基づいて心拍数を算出し、この心拍
数データに基づいて心拍データ処理手段が運転者の基準
心拍数を設定する。そして、心拍覚醒度判定手段はこの
基準心拍数と心拍処理手段にて算出される心拍数とを比
較して運転者の覚醒度を判定する。同様に、操舵角デー
タ処理手段は、操舵角センサによって検出される操舵角
データに基づいて覚醒状態における運転者の操舵成分パ
ラメータの標準値を設定し、更に操舵覚醒度判定手段
は、この標準値と操舵角データ処理手段からの操舵角デ
ータに基づいて算出される操舵成分パラメータとを比較
して運転者の覚醒度を判定する。
【0011】一方、警報制御手段は心拍覚醒度判定手段
及び操舵覚醒度判定手段による判定結果に基づき、複数
の警報手段の作動を運転者の反応に応じて段階的に制御
することにより、運転者の覚醒度の向上を促す。
【0012】
【実施例】本発明による覚醒度判定装置を車両用居眠り
警報装置に応用した一実施例の概略構造を図1に示し、
本実施例における車室内の外観を図2に示す。即ち、図
示しない運転者の心拍パルスをそれぞれ検出する左右一
対の赤外線式心拍センサ11,12には、これら赤外線
式心拍センサ11,12からの検出信号を受けて運転者
の心拍数を算出する心拍処理手段13,14が接続して
おり、これら心拍処理手段13,14には当該心拍処理
手段13,14からの出力信号のうち、より好ましい出
力信号の方を採用する信号選択手段15が接続してい
る。又、上述した心拍センサ11,12とは異なる電位
式心拍センサ16には、この電位式心拍センサ16から
の検出信号を受けて運転者の心拍数を算出する心拍処理
手段17が接続しており、前記信号選択手段15及び心
拍処理手段17には、これら信号選択手段15及び心拍
処理手段17からの出力信号に基づいて心拍数の平均値
やその変化状態を算出する心拍データ処理手段18が接
続し、更にこの心拍データ処理手段18には当該心拍デ
ータ処理手段18からの演算結果に基づいて運転者の覚
醒度を判定する心拍覚醒度判定手段19が接続してい
る。
【0013】一方、操舵軸20の中立位置からのずれ
(以下、これを操舵角と呼称する)を検出する操舵角セ
ンサ21には、この操舵角センサ21からの検出信号を
受けて周波数解析した操舵成分のパラメータを算出する
操舵角データ処理手段22が接続しており、この操舵角
データ処理手段22には当該操舵角データ処理手段22
からの演算結果に基づいて運転者の覚醒度を判定する操
舵覚醒度判定手段23が接続している。又、本実施例に
おける操舵角データ処理手段22には、車両の走行速度
(以下、これを車速と呼称する)を検出する車速センサ
24も接続し、この車速センサ24からの検出信号も操
舵角データ処理手段22に取り込まれるようになってい
る。
【0014】又、本実施例の車両には居眠り警報を運転
席25の変形によって発する触覚警報手段26と、居眠
り警報を車両のフロントウィンドゥ27に透過表示する
視覚警報手段28と、居眠り警報音を発する聴覚警報手
段29とが設けられており、これら三つの警報手段2
6,28,29の作動を制御する警報制御手段30には、
前記心拍覚醒度判定手段19及び操舵覚醒度判定手段2
3が接続し、これら心拍覚醒度判定手段19及び操舵覚
醒度判定手段23によって選択された警報レベルや運転
者の覚醒度に関するデータ等が警報制御手段30に出力
され、この警報制御手段30は心拍覚醒度判定手段19
及び操舵覚醒度判定手段23にて選択された警報レベル
に基づき、上記三つの警報手段26,28,29の作動を
それぞれ制御するようになっている。
【0015】更に、車室内には上述した三つの警報手段
26,28,29の作動による警報を運転者が解除するた
めの警報解除スイッチ31が設けられており、この警報
解除スイッチ31には前記警報制御手段30と基準値補
正部32とが接続している。そして、この基準値補正部
32には前記心拍覚醒度判定手段19及び操舵覚醒度判
定手段23がそれぞれ接続し、当該基準値補正部32に
よって算出されたデータがこれら心拍覚醒度判定手段1
9及び操舵覚醒度判定手段23に取り込まれるようにな
っている。
【0016】なお、本実施例では上述した二種類の心拍
センサ11,12,16を操舵ハンドル33の所定箇所に
それぞれ取り付けており、従って運転者がこの操舵ハン
ドル33の所定箇所を両手で正しく握らないと、特に電
位式心拍センサ16では心拍パルスの検出ができなくな
るため、運転者に対して操舵ハンドル33を正しく握る
ように促すための機構も組み込まれている。
【0017】即ち、本実施例の車両には警報制御手段3
0によって作動を制御されるハンドル握り不良警報手段
34が設けられており、このハンドル握り不良警報手段
34として本実施例では上述した三つのうちの二つの警
報手段26,29を兼用させるようにしている。又、警
報制御手段30内には前記心拍処理手段13,14,17
からの出力信号をそのまま受けるハンドル握り不良警報
処理部35が組み込まれており、このハンドル握り不良
警報処理部35は心拍処理手段13,14,17からの出
力信号に基づいて運転者が操舵ハンドル33を正しく握
っているか否かを判定し、運転者が操舵ハンドル33を
正しく握っていないと判断した場合には、ハンドル握り
不良警報手段34を作動させる一方、運転者が操舵ハン
ドル33を正しく握っていると判断した場合には、ハン
ドル握り不良警報手段34の作動を自動的に停止させる
ようになっている。
【0018】ところで、運転者の覚醒度は一般的に乗車
直後から次第に低下する傾向にあることは周知の通りで
あるが、混雑のない郊外での単調な道路や自動車専用道
路等を長時間走行している場合に顕著な低下をみること
が多い。このような運転者の覚醒度の経時的変化の一例
を図3にグラフ化して表す。即ち、の領域は歩行等に
より車両に乗り込むまでを表し、は運転席25への着
座による覚醒度の低下領域を表し、は走行開始直後及
び市街地走行等での緊張による覚醒度の上昇領域を表
し、の領域は混雑していない単調な道路や自動車専用
道路等を走行中の覚醒度が安定した領域を表し、の領
域は運転者の覚醒度が上下して睡魔との葛藤領域を表
し、は覚醒度が低下して居眠り状態に入った領域を表
す。
【0019】この図3から明らかなように、通常、運転
者が居眠り状態に入るの領域の前には、覚醒度が上下
して睡魔との葛藤が起こるの領域があり、更にこの睡
魔との葛藤状態の前に運転者の覚醒度が安定するの領
域が存在するのが一般的である。つまり、運転者の覚醒
度を連続的にモニタして覚醒度の安定領域を推定し、こ
の覚醒度の安定領域から運転者の覚醒度が比較的大きく
上下する睡魔との葛藤領域を予想し、ここで警報を発す
ることにより、運転者の居眠りを防止することが可能と
なる。
【0020】このような知見に基づき、図3に示す覚醒
度の変化を上述した二種類の心拍センサ11,12,16
から検出信号に基づいて推定するようにしており、本実
施例におけるこれら二種類の心拍センサ11,12,16
は、何れも操舵ハンドル33の所定箇所に組み込まれて
いる。
【0021】それぞれ独立して機能する赤外線式心拍セ
ンサ11,12は、心拍に伴って血管内を脈動する血液
中のヘモグロビンによる赤外線の反射を利用したもので
あり、心拍に対応して周期的に変化する赤外線の反射光
量を検出するため、赤外線を投射する投光部11a,1
2aとこの赤外線を受ける受光部11b,12bとで主
要部が構成されており、操舵ハンドル33の左右両側に
それぞれ組み付けられているが、その構造等については
特開昭59−22537号公報等で既に周知の通りであ
るので、これ以上の具体的な説明は省略する。
【0022】又、電位式心拍センサ16は、心筋収縮時
に発生するパルス状の電圧を運転者の両手間に発生する
パルス状の電位差として操舵ハンドル33に組み付けら
れた一対の電極16a,16bにて検出するものであ
り、その構造等については特開昭59−25729号公
報等で既に周知の通りであるので、これ以上の具体的な
説明は省略する。
【0023】なお、上述した赤外線式心拍センサ11,
12は、強い太陽光等が操舵ハンドル33に当たった場
合には誤動作する虞があり、又、電位式心拍センサ16
は運転者が操舵ハンドル33を両手で正しく握っていな
い場合には、心拍数の検出ができなくなるため、本実施
例ではこれら二種類の心拍センサ11,12,16を以下
に説明するように有機的に組み合わせて確実に運転者の
心拍数を検出できるように配慮している。
【0024】前記心拍処理手段13,14は、赤外線式
心拍センサ11,12からの検出信号に基づいて運転者
の心拍数を算出するものであり、同様に、前記心拍処理
手段17は、電位式心拍センサ16からの検出信号に基
づいて運転者の心拍数を算出するものである。これら心
拍処理手段13,14,17の演算内容は基本的に全く同
じであり、異常な検出信号に対する補正を適切に行って
心拍パルスの間隔(以下、これをパルス間隔と呼称す
る)とこのパルス間隔に対応する心拍数とを算出するよ
うにしている。
【0025】これら心拍処理手段13,14,17により
算出される心拍数データと心拍センサにより検出される
心拍パルスとの関係の一例を表す図4に示すように、例
えばパルス間隔がそれまで計測されたパルス間隔よりも
急に短くなった場合には、この時のパルス間隔に基づく
心拍数の演算操作を一時的に保留し、次に計測されるパ
ルス間隔と前回のパルス間隔との和がそれまでのパルス
間隔とほぼ同じ場合には、前回の心拍パルス情報がノイ
ズによるものであると判断して前回の心拍数データをキ
ャンセルする。例えば、時刻tP(n-4)及びこれに続く時
刻tP(n-3)でのパルス間隔IP(n-4),IP(n-3)がそれ以
前までのパルス間隔IPよりも異常に短い場合、時刻t
P(n-4)にて算出される心拍数を保留し、これら二つのパ
ルス間隔I P(n-4),IP(n-3)を加算した値がそれまでの
パルス間隔IPとほぼ等しい場合には、時刻tP(n-4)で
の心拍パルスがノイズによるものであったと判断し、こ
の時刻tP(n-4)での心拍数データをキャンセルする。
又、急にパルス間隔が長くなった場合には、次に計測さ
れるパルス間隔がそれまでのパルス間隔とほぼ同じ場合
には、前回のパルス間隔の半分の時間を前々回のパルス
間隔を算出した時刻に加算し、この時点での心拍数デー
タを補間する。例えば、時刻tP(n-1)でのパルス間隔I
P(n-1)がそれ以前までのパルス間隔IPよりも異常に長
い場合、次の心拍パルスが検出される時刻tP(n)でのパ
ルス間隔IP(n)が以前のパルス間隔IPとほぼ同じ時、
前々回と前回との間で正常な心拍パルスの検出ができな
かったと判断し、前回のパルス間隔IP(n-1)の半分の時
間を前々回の心拍パルスを検出した時刻tP(n-2)に加算
し、この時点での心拍数を算出する。
【0026】このような心拍処理手段13,14,17に
おける処理の流れを図5〜図7に示す。即ち、本実施例
における心拍処理手段13,14,17の処理は所定周
期、例えば15ミリ秒毎の割り込み信号の度に行われる
が、まずa1のステップにて心拍センサ11,12,16
からの検出信号である心拍パルスの検出時刻tPを読み
込み、a2のステップにて今回のパルスの検出時刻t
P(n)から前回のパルスの検出時刻tP(n-1)を減算して現
在のパルス間隔IP(n)を下式に基づいて算出する。 IP(n)=tP(n)−tP(n-1)
【0027】そして、a3のステップにてパルス間隔基
準値IPBが設定されているか否かを判定するが、最初は
パルス間隔基準値IPBが設定されていないので、a4の
ステップに移行してパルス間隔IP(n)が予め設定した最
小パルス間隔IMN、例えば600ミリ秒と最大パルス間
隔IMX、例えば1200ミリ秒との間にあるか否かを判
定する。
【0028】このa4のステップにてパルス間隔IP(n)
が最小パルス間隔IMNと最大パルス間隔IMXとの間にな
い、即ちa2のステップにて算出されたパルス間隔I
P(n)が異常であると判断した場合には、前述した所定周
期の割り込み信号の後に再びa1のステップに移行す
る。又、このa4のステップにてパルス間隔IP(n)が最
小パルス間隔IMNと最大パルス間隔IMXとの間にある、
即ちa2のステップにて算出されたパルス間隔IP(n)は
正常な値であると判断した場合には、a2のステップに
て算出されたパルス間隔IP(n)をa5のステップにて基
準パルス間隔IPBとして採用し、a6のステップにてこ
の基準パルス間隔IPBと予め設定した加算時間TA、例
えば250ミリ秒との和よりも今回のパルス間隔IP(n)
が長いか否かを判定する。なお、前記a3のステップに
て基準パルス間隔IPBが設定されていると判断した場合
にもこのa6のステップに移行する。
【0029】このa6のステップにて基準パルス間隔I
PBと予め設定した加算時間TAとの和よりも今回のパル
ス間隔IP(n)が短い、即ち今回算出されたパルス間隔I
P(n)の値が異常ではないと判断した場合には、a7のス
テップにて今度は基準パルス間隔IPBから予め設定した
減算時間TS、例えば250ミリ秒を減算した値よりも
パルス間隔IP(n)が短いか否かを判定し、このa7のス
テップにてパルス間隔IP(n)が基準パルス間隔IPB か
ら予め設定した減算時間TSを減算した値以下である、
今回算出されたパルス間隔IP(n)の値に異常の可能性が
あると判断した場合には、a8のステップにて後述する
心拍数データ保留フラグFRが設定されているか否かを
判定する。
【0030】このa8のステップにて後述する心拍数デ
ータ保留フラグFRが設定されている、即ち前回算出さ
れたパルス間隔IP(n-1)の値に異常の可能性があるので
前回の判定が保留されたと判断した場合には、a9のス
テップに移行し、今回のパルス間隔IP(n)として今回の
パルス間隔IP(n)と前回のパルス間隔IP(n-1)とを加算
した値に修正した後、この修正されたパルス間隔IP(n)
が基準パルス間隔IPBから前記減算時間TSを減算した
値以上且つ基準パルス間隔IPBと前記加算時間TAとの
和以下であるか否かをa10のステップにて再度判定す
る。又、前記a8のステップにて心拍数データ保留フラ
グFRが設定されていない、即ち前回算出されたパルス
間隔IP(n-1)の値が正常であって今回のパルス間隔I
P(n)の値が異常であると判断した場合には、a11のス
テップに移行して心拍数データ保留フラグFRをセット
し、更にa12のステップにて後述する第一入力不良判
定フラグFU1及び第二入力不良判定フラグFU2及び入力
正常判定フラグFNIをそれぞれリセットし、次の割り込
み信号に続いて前記a1のステップ以降の処理を繰り返
す。
【0031】前記a9のステップにて設定されたパルス
間隔IP(n)が基準パルス間隔IPBから予め設定した減算
時間TSを減算した値以上且つ基準パルス間隔IPBと予
め設定した加算時間TAとの和以下である、即ち前回の
パルス間隔IP(n-1)が異常であったとa10のステップ
にて判断した場合には、a13のステップに移行して心
拍数データ保留フラグFRをリセットする。そして、前
記a9のステップにて修正されたパルス間隔IP(n)に基
づいて現在の心拍数RH(n)を下式(1)によりa14のス
テップにて算出し、a15のステップにて心拍数データ
タイマのカウントアップが開始されているか否かを判定
する。 RH(n)=60/IP(n)
【0032】このa15のステップにて心拍数データタ
イマがカウントアップを開始していないと判断した場合
には、a16のステップにて心拍数データタイマのカウ
ントアップを開始し、更にa17のステップにて心拍数
データ数NDを一つ繰り上げた後、a9のステップにて
設定されたパルス間隔IP(n)をa18のステップにて新
たな基準パルス間隔IPBとして採用し、前述した所定周
期の割り込み信号の後に再びa1のステップに移行す
る。
【0033】一方、前記a6のステップにてパルス間隔
IP(n)が基準パルス間隔IPBと予め設定した加算時間T
Aとの和以上である、即ち前回と今回との間に心拍パル
スの欠落が予想されると判断した場合には、a19のス
テップに移行して第一入力不良判定フラグFU1をセット
し、a20のステップにて後述する入力正常判定フラグ
FNIがセットされているか否かを判定し、このa20の
ステップにて後述する入力正常判定フラグFNIがセット
されている、即ち前回の入力が正常であったと判断した
場合には、a21のステップに移行して入力不良積算タ
イマの初期時間として既に設定されたパルス間隔IP(n)
をセットし、ここからカウントアップを開始し、更にa
22のステップにてこの入力不良積算タイマによるカウ
ント値T CIが予め設定された時間TRI、例えば3秒より
も長いか否かを判定する。
【0034】このa22のステップにて入力不良積算タ
イマによるカウント値TCIが上記設定時間TRI以下であ
ると判断した場合には、前述した所定周期の割り込み信
号の後に前記a1のステップに移行する。又、a22の
ステップにて入力不良積算タイマによるカウント値TCI
が設定時間TRIを越えている、即ちa1のステップにて
読み込まれる心拍パルスデータが継続的なノイズによる
ものであると判断した場合には、a23のステップにて
心拍数データ数NDを0に設定し、更にa24のステッ
プにて心拍数データタイマのカウント値TCRを0にリセ
ットすると共にa25のステップにて入力不良積算タイ
マのカウントアップをリセットした後、前述した所定周
期の割り込み信号に続いて再びa1のステップに移行す
る。
【0035】又、前記a20のステップにて入力正常判
定フラグFNIがセットされていない、即ち前回の入力が
異常であったと判断した場合には、a26のステップに
移行して入力不良積算タイマのカウントアップを開始し
ているか否かを判定し、このa26のステップにて入力
不良積算タイマのカウントアップが開始されていると判
断した場合には、前述したa22のステップに移行す
る。逆に、このa26のステップにて入力不良積算タイ
マのカウントアップが開始されていないと判断した場合
には、a27のステップにて入力不良積算タイマのカウ
ントアップを開始した後、前述した所定周期の割り込み
信号に続いて再びa1のステップに移行する。
【0036】前記a9のステップにて設定されたパルス
間隔IP(n)が基準パルス間隔IPBから減算時間TSを減
算した値よりも短いか、或いはこのパルス間隔IP(n)が
基準パルス間隔IPBと加算時間TAとの和よりも長い、
即ち今回修正したパルス間隔IP(n)も異常であるとa1
0のステップにて判断した場合には、a28のステップ
に移行して第二入力不良判定フラグFU2をセットし、
又、a29のステップにて第一入力不良判定フラグFU1
及び入力正常判定フラグFNI及び心拍数データ保留フラ
グFRをそれぞれリセットし、更にa30のステップに
て入力不良積算タイマのカウントアップを開始した後、
前述した所定周期の割り込み信号に続いて再びa1のス
テップに移行する。
【0037】更に、前記a7のステップにて基準パルス
間隔IPBから減算時間TSを減算した値よりもパルス間
隔IP(n)が長い、即ち今回算出されたパルス間隔IP(n)
は正常であると判断した場合には、a31のステップに
移行して前記a20の判断ステップにて用いられる正常
入力判定フラグFNIをセットし、a32のステップにて
第二入力不良判定フラグFU2がセットされているか否か
を判定する。そして、このa32のステップにして第二
入力不良判定フラグFU2がセットされている、即ち2回
続けて異常な心拍パルスが検出されたと判断した場合に
は、a33のステップに移行して入力不良積算タイマの
カウント値TCIを0にリセットし、又、a34のステッ
プにて心拍数データ数NDを0にリセットし、更にa3
5のステップにて心拍数データタイマのカウント値TCR
を0にリセットした後、前記a14のステップに移行す
る。
【0038】一方、前記a32のステップにして第二入
力不良判定フラグFU2がセットされていない場合には、
a36のステップに移行して今度は第一入力不良判定フ
ラグFU1がセットされているか否かを判定し、このa3
6のステップにて第一入力不良判定フラグFU1がセット
されている、即ち前回算出されたパルス間隔IP(n-1)が
今までよりも長すぎると判断した場合には、a37のス
テップに移行して今度は入力不良積算タイマのカウント
値TCIが前記設定時間TRIよりも大きいか否かを判定す
る。又、a36のステップにて第一入力不良判定フラグ
FU1がセットされていないと判断した場合には、前記a
14のステップに移行する。
【0039】そして、a37のステップにて入力不良積
算タイマのカウント値TCIが前記設定時間TRI以下であ
る、即ち前回と前々回との間に未検出の心拍パルスがあ
ったと推定される場合には、a38のステップにて前回
と前々回との間で算出されなかった心拍パルスの心拍デ
ータ補間の処理を行い、更にa39のステップにて第一
入力不良判定フラグFU1をリセットして前記a17のス
テップに移行する。
【0040】又、前記a37のステップにて入力不良積
算タイマのカウント値TCIが前記設定時間TRIよりも長
い、即ち前回算出されたパルス間隔IP(n-1)が異常に長
すぎると判断した場合には、正常な心拍パルスではない
ことからa40のステップに移行して心拍数データ数N
Dを0にリセットし、更にa41のステップにて心拍数
データタイマのカウント値TCRを0にリセットすると共
にa42のステップにて入力不良積算タイマのカウント
値TCIを0にリセットした後、前述した所定周期の割り
込み信号に続いて再びa1のステップに移行する。
【0041】これら心拍処理手段13,14にて算出さ
れる心拍数データは、基本的に同一となるはずである
が、何らかの原因でこれら心拍数データが相違した場合
には、制御の安全性を考慮して信号選択手段15は二つ
の心拍処理手段13,14のうちの大きな心拍数を出力
している方を採用し、これを心拍処理手段18に出力す
るようにしている。なお、本実施例では二つの赤外線式
心拍センサ11,12を採用しているため、左右何れか
片手で操舵ハンドル33を握っている場合でも正確な心
拍数を算出することができる。この場合には、正常な心
拍数データを出力している方の心拍処理手段からの出力
が採用されることは当然である。
【0042】前記心拍データ処理手段18は、運転者の
呼吸動作に伴う心拍数の周期的な変動を考慮し、安静時
における一回の呼吸動作の間に心拍が3から5前後とな
ることから、本実施例では過去4回の心拍数データの平
均値(以下、これを4点移動平均心拍数と呼称する)を
算出し、運転者の呼吸による心拍数の変動をならす。
又、今回と前回と前々回とでの4点移動平均心拍数か
ら、前回の4点移動平均心拍数が上昇傾向から下降傾向
へ、或いは下降傾向から上昇傾向へ変化する極点心拍数
であるか否かを算出する。そして、隣接する極点心拍数
の偏差をこれらの時間間隔で除算して得られる隣接極点
心拍数の間の傾きを算出し、更に過去10回の心拍数デ
ータの平均値(以下、これを10点移動平均心拍数と呼
称する)と過去30秒間の心拍数の単純平均値(以下、
これを30秒平均心拍数と呼称する)とを算出する。
【0043】このような本実施例における心拍データ処
理手段18における処理の流れを図8に示す。即ち、b
1のステップにて信号選択手段15からの心拍数データ
数N DIが電位式心拍センサ16からの心拍数データ数N
DE以上あるか否かを判定し、このb1のステップにて信
号選択手段15からの心拍数データ数NDIが電位式心拍
センサ16からの心拍数データ数NDE以上あると判断し
た場合には、b2のステップに移行して有効心拍数デー
タ数NDAとして信号選択手段15を介した赤外線心拍セ
ンサ11,12のうちの一方からの心拍数データ数NDI
を採用し、b3のステップにて今度はこの有効心拍数デ
ータ数NDAが4点移動平均心拍数RA4を算出するのに必
要なデータ数である4以上あるか否かを判定する。又、
前記b1のステップにて信号選択手段15からの心拍数
データ数NDIが電位式心拍センサ16からの心拍数デー
タ数NDEよりも少ないと判断した場合には、b4のステ
ップに移行して有効心拍数データ数NDAとして電位式心
拍センサ16からの心拍数データ数NDEを採用し、前記
b3のステップに移行する。
【0044】b3のステップにて有効心拍数データ数N
DAが4以上あると判断した場合には、b5のステップに
て4点移動平均心拍数RA4(n)を算出し、更にb6のス
テップにてこの4点移動平均心拍数RA4の極点指標MAI
を下式に基づいて算出した後、この極点指標MAIが0以
下であるか否かをb7のステップにて判定する。なお、
b3のステップにて有効心拍数データ数NDAが4未満し
かないと判断した場合には、次のb5のステップでの4
点移動平均心拍数RA4(n)の算出処理ができないので、
再びb1のステップに戻る。 MAI={RA4(n)−RA4(n-1)}・{RA4(n-1)−R
A4(n-2)}
【0045】前記b7のステップにて極点指標MAIが0
以下である、即ち今回及び前回のみ同じ値か、前回及び
前々回のみ同じ値か、今回よりも前回の4点移動平均心
拍数RA4(n-1)の方が大きくしかも前回の方が前々回の
4点移動平均心拍数RA4(n-2)よりも大きいか、或いは
今回の方が前回の4点移動平均心拍数RA4(n-1)よりも
大きくしかも前回よりも前々回の4点移動平均心拍数R
A4(n-2)の方が大きいと判断した場合には、b8のステ
ップに移行して極点心拍数RHP(n)として取り敢えず前
回の4点移動平均心拍数RA4(n-1)を採用し、b9のス
テップにて今度は極点心拍数RHPの極点指標MPIを下式
に基づいて算出した後、この極点指標MPIが0より小さ
いか否かをb10のステップにて判定する。 MPI={RHP(n)−RHP(n-1)}・{RHP(n-1)−R
HP(n-2)}
【0046】そして、b10のステップにて極点指標M
PIが0より小さい、即ち今回の極点心拍数RHP(n)及び
前々回の極点心拍数RHP(n-2)よりも前回の極点心拍数
RHP(n -1)の方が大きいか或いは逆に小さいと判断した
場合には、b11のステップに移行して前回の極点心拍
数RHP(n-1)を登録し、更にb12のステップにて前回
登録された極点心拍数RHP(n-2)と今回登録した極点心
拍数RHP(n-1)との差をこれらの時間で除算して得られ
る傾きDRHを算出した後、b13のステップにて有効心
拍数データ数NDAが10点移動平均心拍数RA10を算出
するのに必要なデータ数である10以上あるか否かを判
定する。なお、前記b10のステップにて極点指標MPI
が0以上である、即ち前回の極点心拍数RHP(n-1)が今
回或いは前々回と同じか、又は極点心拍数RHPの大きさ
が今回,前回,前々回の順に並んでいると判断した場合に
は、b13のステップに移行して前回の極点心拍数R
HP(n-1)を登録せずにリセットした後、b14のステッ
プに移行する。又、前記b7のステップにて極点指標M
AIが0を越えている、即ち4点移動平均心拍数RA4の大
きさが今回,前回,前々回の順に並んでいるので、前回の
4点移動平均心拍数RA4(n -1)は極点心拍数ではないと
判断した場合にも、b14のステップに移行する。
【0047】b14のステップにて有効心拍数データ数
NDAが10以上あると判断した場合には、b15のステ
ップに移行して10点移動平均心拍数RA10(n)を算出
し、b16のステップにて心拍数データタイマのカウン
ト値TCRが30秒以上であるか否かを判定する。上記b
13のステップにて有効心拍数データ数NDAが10未満
であると判断した場合には、次のb15のステップでの
10点移動平均心拍数R A10(n)を算出できないので、上
述したb1のステップに戻る。
【0048】前記b16のステップにて心拍数データタ
イマのカウント値TCRが30秒以上であると判断した場
合には、b17のステップにて30秒平均心拍数R
A30(n)を算出し、上述したb1のステップに戻る。又、
b16のステップにて心拍数データタイマのカウント値
TCRが30秒未満である、即ち30秒平均心拍数R
A30(n)を算出することができないと判断した場合には、
再びb1のステップに戻る。
【0049】前記心拍覚醒度判定手段19は、心拍デー
タ処理手段18によって算出された心拍数の変動が安定
した状態、つまり所定時間、例えば30秒内での4点移
動平均心拍数の変動幅が所定値、例えば2以内に収まっ
ている状態を図3のに示した運転者の覚醒安定領域と
判定し、この覚醒判定領域における30秒平均心拍数R
A30を基準心拍数として算出する一方、運転者が覚醒安
定領域にあると判断した後に前記心拍データ処理手段1
8にて算出される極点心拍数RHPが基準心拍数よりも僅
かに小さい状態が表れた時、運転者が図3のの葛藤領
域にあると判断し、その後に基準心拍数と現在の運転者
の心拍数データとを比較して運転者の覚醒度を判定し、
この覚醒度に対応した警報レベルを設定するものであ
る。
【0050】このような本実施例における心拍覚醒度判
定手段19における処理の流れを図9〜図11に示す。
即ち、本実施例における心拍覚醒度判定手段19の処理
は所定周期、例えば15ミリ秒毎の割り込み信号の度に
行われるが、まずc1のステップにて葛藤状態経験済み
フラグFSTがセットされているか否かを判定するが、最
初はこの葛藤状態経験済みフラグFSTがセットされてい
ないのでc2のステップに移行し、心拍数データタイマ
のカウント値TCRが30秒以上であるか否かを判定し、
このc2のステップにて心拍数データタイマのカウント
値TCRが30秒以上である、即ち心拍数データが30秒
以上に亙って正常であると判断した場合には、c3のス
テップに移行し、前記心拍データ処理手段18にて算出
される30秒平均心拍数RA30(n)から10点移動平均心
拍数RA10(n)を減算した値の絶対値が2以下か否かを判
定する。なお、前記c2のステップにて心拍数データタ
イマのカウント値TCRが30秒よりも短い、即ち上述し
た30秒平均心拍数RA30( n)を算出することができない
と判断した場合には、次の割り込み信号に基づいて再度
c1以降のステップを繰り返す。
【0051】c3のステップにて30秒平均心拍数R
A30(n)から10点移動平均心拍数RA1 0(n)を減算した値
の絶対値が2以下である、即ち運転者の心拍数の変動状
態がほとんどないと判断した場合には、c4のステップ
にて今回の極点心拍数RHP(n)から前回の極点心拍数R
HP(n-1)を減算した値の絶対値が2未満であるか否かを
判定し、このc4のステップにて現在の極点心拍数R
HP(n)から前回の極点心拍数RHP(n-1)を減算した値の絶
対値が2未満である、即ち極点心拍数RHPの変動状態が
比較的ゆるやかであると判断した場合には、c5のステ
ップにて極点心拍数タイマのカウントアップが開始され
ているか否かを判定する。この場合、最初は極点心拍数
タイマのカウントアップを開始していないので、c6の
ステップに移行して極点心拍数タイマのカウントアップ
を開始した後、c7のステップにて今回の極点心拍数R
HP(n)と前回の極点心拍数RHP(n-1)との傾きDRHの絶対
値が1未満であるか否かを判定する。又、上記c5のス
テップにて極点心拍数タイマがカウントアップを開始し
ていると判断した場合にも、c7のステップに移行す
る。
【0052】そして、このc7のステップにて隣接する
極点心拍数RHPの傾きDRHの絶対値が1未満である、即
ち極点心拍数RHPが非常に緩やかに上昇或いは下降して
いると判断した場合には、c8のステップに移行して極
点心拍数傾きタイマのカウントアップが開始されている
か否かを判定する。この場合、最初は極点心拍数傾きタ
イマのカウントアップを開始していないので、c9のス
テップに移行して極点心拍数タイマのカウントアップを
開始した後、c10のステップにて極点心拍数タイマの
カウント値TCPが予め設定した時間TRP、例えば30秒
以上であるか否かを判定する。又、上記c8のステップ
にて極点心拍数傾きタイマがカウントアップを開始して
いると判断した場合にも、c10のステップに移行す
る。
【0053】このc10のステップにて極点心拍数タイ
マのカウント値TCPが上記設定時間TRP以上である、即
ち極点心拍数の変動幅の非常に少ない状態が長く続いた
と判断した場合には、今度はc11のステップにて極点
心拍数傾きタイマのカウント値TCDが予め設定した時間
TRD、例えば30秒以上であるか否かを判定する。
【0054】c11のステップにて極点心拍数傾きタイ
マのカウント値TCDが上記設定時間TRD以上となってい
る、即ち極点心拍数が極めて緩やかに上昇或いは下降し
ている状態が長く続いたと判断した場合には、c12の
ステップにて覚醒度安定状態経験済みフラグFWSをセッ
トし、次いでc13のステップにて基準心拍数RHBとし
て30秒平均心拍数RA30(n)を採用した後、c14のス
テップにて極点心拍数タイマのカウント値TCP及び極点
心拍数傾きタイマのカウント値TCDをそれぞれ0にリセ
ットし、次の割り込み信号に基づいて再度c1以降のス
テップが繰り返される。
【0055】又、前記c3のステップにて30秒平均心
拍数RA30(n)から10点移動平均心拍数RA10(n)を減算
した値の絶対値が2を越えている、即ち運転者の心拍数
の変動が比較的大きいと判断するか、c4のステップに
て現在の極点心拍数RHP(n)から前回の極点心拍数R
HP(n-1)を減算した値の絶対値が2以上である、即ち極
点心拍数RHPが比較的大きく変動していると判断する
か、c7のステップにて極点心拍数RHPの傾きDRHの絶
対値が1以上である、即ち極点心拍数RHPが比較的急に
上昇或いは下降していると判断するか、c10のステッ
プにて極点心拍数タイマのカウント値TCPが設定時間T
RPに達していない、即ち極点心拍数の変動幅の少ない状
態が長く継続していないと判断するか、c11のステッ
プにて極点心拍数傾きタイマのカウント値TCDが設定時
間TRDに達していない、即ち極点心拍数が極めて緩やか
に上昇或いは下降している状態が長く続かないと判断し
た場合には、c15のステップに移行して過去20秒以
内に基準心拍数RHBから3を減算した値以上且つ基準心
拍数RHBから2を減算した値以下の極点心拍数RHPが存
在したか否かを判定する。
【0056】このc15のステップにて過去20秒以内
に基準心拍数RHBから3を減算した値以上且つ基準心拍
数RHBから2を減算した値以下の極点心拍数RHPが存在
した、即ち運転者の覚醒度の低下による葛藤状態が発生
したと判断した場合には、c16のステップに移行して
葛藤状態経験済みフラグFSTをセットし、c17のステ
ップにて覚醒度安定状態経験済みフラグFWSがセットさ
れているか否かを判定する。又、c15のステップにて
過去20秒以内に基準心拍数RHBから3を減算した値以
上且つ基準心拍数RHBから2を減算した値以下の極点心
拍数RHPが存在しなかった、即ち運転者の覚醒度の低下
による葛藤状態が発生していないと判断した場合や、基
準心拍数RHBが設定されていない場合には、c17のス
テップに移行し、このc17のステップにて覚醒度安定
状態経験済みフラグFWSがセットされていないと判断し
た場合には、次の割り込み信号に基づいてc1のステッ
プに戻る。。
【0057】一方、前記c1のステップにて葛藤状態経
験済みフラグFSTがセットされていると判断した場合
や、c17のステップにて覚醒度安定状態経験済みフラ
グFWSがセットされていると判断した場合には、c18
のステップにて後述する警報準備フラグFPRがセットさ
れているか否かを判定する。最初はこの警報準備フラグ
FPRがセットされていないので、c19のステップに移
行して基準心拍数RHBから現在の4点移動平均心拍数R
A4(n)を減算した値が0を越えて5以下であるか否かを
判定し、このc19のステップにて基準心拍数RHBから
現在の4点移動平均心拍数RA4(n)を減算した値が0を
越えて5以下である、即ち運転者の覚醒度が低下傾向に
あると判断した場合には、c20のステップにて警報準
備フラグF PRをセットした後、次の割り込み信号に基づ
いてc1以降のステップを繰り返す。
【0058】又、c18のステップにて警報準備フラグ
FPRがセットされている、即ち運転者の覚醒度が低下傾
向にあると判断した場合には、c21のステップに移行
して今度は基準心拍数RHBから現在の心拍数RH(n)を減
算した値が5よりも小さいか否かを判定し、このc21
のステップにて基準心拍数RHBから現在の心拍数RH( n)
を減算した値が5よりも小さい、即ち心拍数の落ち込み
具合は比較的少ないと判断した場合には、c22のステ
ップに移行して警報レベルLWを第1レベルにセットし
た後、次の割り込み信号に基づいてc1のステップに戻
る。又、c21のステップにて基準心拍数RHBから現在
の心拍数RH(n)を減算した値が5以上である、即ち心拍
数の落ち込み具合が比較的多いと判断した場合には、前
記c19のステップに移行する。そして、このc19の
ステップにて基準心拍数RHBから現在の4点移動平均心
拍数RA4(n)を減算した値が5よりも大きい、即ち運転
者の心拍数の落ち込みがかなり大きいと判断した場合に
は、c23のステップに移行して現在の極点心拍数R
HP(n)から前回の極点心拍数RHP(n-1)を減算した値の絶
対値が4よりも大きいか否かを判定する。
【0059】このc23のステップにて現在の極点心拍
数RHP(n)から前回の極点心拍数RH P(n-1)を減算した値
の絶対値が4よりも大きい、即ち運転者には大きな葛藤
状態が発生していると判断した場合には、c24のステ
ップに移行して隣接極点心拍数タイマのカウントアップ
を開始しているか否かを判定し、この隣接極点心拍数タ
イマがカウントアップを開始していないと判断した場合
には、c25のステップにて隣接極点心拍数タイマのカ
ウントアップを開始し、c26のステップにて隣接極点
心拍数データ数NDBに1を加算した後、c27のステッ
プにて隣接極点心拍数タイマのカウント値TCBが予め設
定された時間TRB、例えば20秒を越えているか否かを
判定する。又、前記c24のステップにて隣接極点心拍
数タイマがカウントアップを開始していると判断した場
合には、c26のステップに移行する。
【0060】前記c27のステップにて隣接極点心拍数
タイマのカウント値TCBが上記設定時間TRBを越えてい
る、即ち心拍数が比較的大きく変動する大きな葛藤状態
が継続していると判断した場合には、c28のステップ
に移行して隣接極点心拍数タイマのカウント値TCBを0
にリセットすると共にc29のステップにて隣接極点心
拍数データ数NDBも0にリセットし、次いでc30のス
テップにて警報レベルLWを第2レベルにセットした
後、次の割り込み信号に基づいてc1のステップに戻
る。又、前記c23のステップにて現在の極点心拍数R
HP(n)から前回の極点心拍数RHP(n-1)を減算した値の絶
対値が4以下である、即ち葛藤状態が繰り返し発生して
いると判断した場合にもc30のステップに移行して警
報レベルL Wを第2レベルにセットする。
【0061】更に、前記c27のステップにて隣接極点
心拍数タイマのカウント値TCBが設定時間TRB以下であ
る、即ち心拍数が比較的大きく変動する大きな葛藤状態
が長く続いていないと判断した場合には、c31のステ
ップに移行して隣接極点心拍数データ数NDBが3よりも
多いか否かを判定し、この隣接極点心拍数データ数N DB
が3以上である、即ち眠気が周期的に起こっていること
による葛藤状態が繰り返されていると判断した場合に
は、c32のステップに移行して警報レベルLWを第3
レベルにセットし、次の割り込み信号に基づいてc1の
ステップに戻る。又、上記c31のステップにて隣接極
点心拍数データ数NDBが3よりも少ない、即ち葛藤状態
の繰り返しがないと判断した場合には、c30のステッ
プに移行する。
【0062】ところで、車両が道路形状に合わせて正確
に走行しようとする場合、運転者は操舵ハンドル33を
走行する道路の曲がりに合わせて大きく操舵すると共
に、路面状況に合わせて細かく操舵する。即ち、運転者
が現在いる位置から目標とする位置までの道路を走行す
る際には、操舵ハンドル33をその道路形状に沿って大
きく操舵制御し、運転者が路面状況に合わせて道路を走
行する際には、操舵ハンドル33を瞬時の道路に対する
車の位置を細かく操舵制御する。そして、この操舵ハン
ドル33の細かい操舵を検出することで、運転者の覚醒
度を判定することができる。
【0063】操舵角センサ21が取り付けられた操舵軸
20の部分の抽出拡大断面構造を表す図12に示すよう
に、操舵ハンドル33が一体に固定された操舵軸20は
操舵コラム36に回動自在に装着されており、この操舵
軸20には歯車筒37が同軸一体に嵌着され、歯車筒3
7には駆動歯車38が一体形成されている。又、操舵コ
ラム36には操舵軸20に隣接してポテンションメータ
である操舵角センサ21が装着されており、この操舵角
センサ21の回転軸39には従動歯車40が一体に嵌着
されていると共にこの従動歯車40と相対回転可能なバ
ックラッシュ除去用歯車41が嵌合されている。そし
て、歯車筒37の駆動歯車38には従動歯車40及びバ
ックラッシュ除去用歯車41が噛み合っている。
【0064】従って、操舵ハンドル33を操作すると操
舵軸20が連動回転し、予め従動歯車40との位相が調
整されたバックラッシュ除去用歯車41によって従動歯
車40が遊びなく回転する。そして、操舵軸20の旋回
量に対して正確に対応した回転が操舵角センサ21の回
転軸39に伝達され、この操舵角センサ21によって操
舵軸20の旋回状態を極めて正確に検出し、電気信号と
して出力することができるようになっている。
【0065】又、前記車速センサ24は本実施例では図
示しない変速機の出力軸の回転を検出する形式のもので
あるが、他の周知の車速センサ、例えば従動輪の回転速
度に基づいて検出する形式のもの等を採用することも当
然可能である。
【0066】前記操舵角データ処理手段22は、操舵角
センサ21及び車速センサ24からの検出信号に基づい
て運転者の覚醒状態における周波数解析した操舵成分の
パラメータの標準値を算出するものであって、この操舵
角センサ21の検出信号の絶対値によって移動平均とい
う計算式から構成されるバンドパスフィルタをかけて操
舵角データを処理する。即ち、サンプリング周波数を1
0Hzとして0.1秒間隔毎の操舵角データを順次取り込
んで行く。そして、この操舵角データをFFT解析(Fa
st Fourier Transform:高速フーリエ解析)して各周波
数帯に対する成分の大きさ(パワースペクトル)を求め
る。
【0067】図13はこのようにして求めた操舵ハンド
ル33の操舵角信号の周波数分布に対する運転者の運動
特性を表すグラフであって、実線で示すものが通常の運
転者の覚醒度が高い走行時のものであり、破線で示すも
のが運転者の覚醒度が低下した走行時のものである。
又、このグラフにおいて、1Hzというのは1秒間に1
回操舵ハンドル33を操舵し、一方、0.1Hzというの
は10秒間に1回操舵ハンドル33を操舵することであ
り、又、0.5Hzというのは2秒間に1回操舵ハンドル
33を操舵することである。このグラフより、運転者の
覚醒度が高ければ操舵ハンドル33を細かく操舵する回
数が多くなり、覚醒度が低下していればこの細かい操舵
が減少することがわかる。従って、この操舵ハンドル3
3の細かい操舵成分域のみを検出し、予め設定された基
準値と比較することで運転者の覚醒度を判定することが
できると考えられる。
【0068】即ち、所定周波数以下のローパスフィルタ
により現在から過去に至るサンプリング周期毎の複数点
の平均値を求める、いわゆる移動平均の計算をもって検
出データを処理することで所定の周波数帯に区切ること
ができる。具体的には、図13に示すグラフより、操舵
ハンドル33の細かい0.3〜1.0Hz成分を視覚操舵
成分の領域(以下、これを視覚操舵成分域と呼称する)
Sと設定し、0.3Hz以下は操舵ハンドル33を道路形
状に沿って大きく操舵する操舵量を表すパラメータであ
るためにカットし、又、1.0Hz以上もカットする。な
お、上述した視覚操舵成分については後で詳細に説明す
る。
【0069】そして、この周波数帯を区切るには移動平
均の計算をもって行う。一般的に、標本間隔をIS秒、
遮断周波数をfとすると、平均すべき標本の数Mは以下
に示す計算式によって求めることができる。 M=0.443/(IS・f)
【0070】従って、1.0Hz以下の操舵成分域SHを
求めるために、遮断周波数fが1.0Hzの時の標本の数
MHを算出する。 MH=0.443/(0.1×・1.0)=4.43 又、0.3Hz以下の操舵成分域SLを求めるために、遮
断周波数fが0.3HZの時の標本の数MLを算出する。 ML=0.443/(0.1×・0.3)=14.8 このように視覚操舵成分域Sを区切るための標本の数M
H=4、ML=15と算出される。
【0071】従って、現在から過去に至るサンプリング
周期毎の4点移動平均操舵角PA4及び15点移動平均操
舵角PA15を算出し、更に、これらの1秒間及び7秒
間、即ち、サンプリング周期が0.1秒であることか
ら、4点移動平均操舵角PA4 の10点移動平均値(以
下、これを10×4点移動平均操舵角と呼称する)P
A4-1 0及び70点移動平均値(以下、これを70×4点
移動平均操舵角と呼称する)PA4-70と、15点移動平
均操舵角PA15の10点移動平均値(以下、これを10
×15点移動平均操舵角と呼称する)PA15-10及び70
点移動平均値(以下、これを70×15点移動平均操舵
角と呼称する)PA15-70とをそれぞれ算出する。そし
て、これらの差を求めることで、視覚操舵成分域Sでの
パラメータPS10,PS70を算出することができる。
【0072】ところで、本実施例では、図13に示す操
舵ハンドル33の操舵角信号の周波数分布に対する運転
者の視覚操舵成分を表すグラフを求める場合、所定の走
行試験を行って覚醒度が高い通常走行時の運転者の視覚
操舵成分(実線で示すグラフ)と覚醒度が低下した居眠
り走行時の運転者の走行時の視覚操舵成分(破線で示す
グラフ)を求めている。
【0073】一般的に、運転者は「前方の道路形状」と
「現時点の道路内の自車の位置」の視覚情報をベースに
走行速度を考慮して道路の走行区分帯或いは自分が描い
た目標コースをトレースするように操舵ハンドル33を
操作しているものと考えられている。そこで、本発明者
は視覚情報の一部を制限することで、この視覚制限が操
舵ハンドル33の操作特性にどのように影響するかを調
査した。即ち、「運転者の視覚情報の制限」を主体に
「走行速度」や「個人差」等が及ぼす操舵ハンドル33
の操作角周波数特性への影響から、視覚操舵の存在を確
認した。このことは、既に平成4年7月7日及び8日に
機械学会の「 Dynamic and Design Conference 1992 」
にて発表されているものであり、以下にその試験内容の
概略を説明する。
【0074】運転者による操舵ハンドル33の操作特性
に関する試験研究において、所定の屈曲道路を用い、所
定の走行速度で走行し、この時に運転者の眼鏡の一部を
マスキングして視界制限を与えた。即ち、図15に示す
ように、車両42の所定距離前方の視界を制限して走行
試験を行い、この時の操舵ハンドル33の操舵角データ
を周波数分析してその特性を調べた。その結果、運転者
による通常走行した場合と上方の視界を制限して走行し
た場合について、両者を周波数分析すると、図14に示
す通り、0.3〜1.0Hzの範囲で両者に顕著な差が表
れた。この分析結果から推定できることは、0.3〜1.
0Hzの領域のデータが操舵ハンドル33の操作におけ
る視覚情報による車両42とこの車両42の直前の道路
との位置関係を制御している細かいフィードバック的な
修正操舵、即ち、視覚操舵成分であると言うことであ
る。本試験では上方視界を制限したので、視覚操舵成分
が通常走行時よりも顕著に現れたと判断できよう。
【0075】従って、操舵ハンドル33の操舵角データ
を周波数分析し、得られた結果から0.3〜1.0Hzの
領域のデータを抽出することで、操舵ハンドル33の細
かい操舵成分、即ち視覚操舵成分を検出することができ
る。又、これが図13に示したグラフの傾向と一致する
ことからも明らかなように、この視覚操舵成分領域のデ
ータに基づいて運転者の覚醒度を判定することができ
る。
【0076】このような本実施例における操舵角データ
処理手段22における処理の流れを図16及び図17に
示す。即ち、本実施例における操舵角データ処理手段2
2の処理は所定周期、例えば、15ミリ秒毎の割り込み
信号の度に行われるが、まず、d1のステップにてサン
プリング周期0.1秒毎に、操舵角センサ21からの操
舵角θ及び車速センサ24からの車速Vを読み込む。そ
して、読み込んだ操舵角θの絶対値が10°未満である
か否かをd2のステップにて判定し、操舵角θの絶対値
が10°未満であると判断した場合にはd3のステップ
に移行するが、操舵角θの絶対値が10°以上であると
判断した場合にはd4のステップに移行し、今までの有
効操舵角データ数NSを0にリセットした後、再びd1
のステップに戻る。この操舵角θが10°以上で走行す
る場合には、運転者が操舵ハンドル33を大きく操作し
ている時であり、この時には運転者の覚醒度の判定する
ために必要な視覚操舵成分を求めるためのデータとして
は適正ではない。
【0077】前記d3のステップにて読み込んだ車速V
が30km/h以上であるか否かを判定し、車速Vが30km
/h以上であると判断した場合にはd5のステップに移行
するが、車速Vが30km/h未満であると判断した場合に
はd4のステップに移行し、前述したように、操舵角デ
ータ数NSを0にリセットして再びd1のステップに戻
る。この車速Vが30km/h未満の場合には、例えば、渋
滞中の道路を低速度で走行している時も含み、この時に
は運転者が無意味な操舵ハンドル33を操作することも
あって運転者の覚醒度の判定するために必要なデータと
しては適正でないものも取り入れてしまう虞がある。従
って、前述したように操舵角θの絶対値が10°以上の
場合や車速Vが30km/h未満の場合には、d4のステッ
プにおいて読み込んだ操舵角θを採用しないようになっ
ている。
【0078】前記d5のステップでは、d2及びd3の
ステップにて採用された有効操舵角データ数NSを1つ
繰り上げる。そして、d6のステップにて有効操舵角デ
ータ数NSが4つ以上あるか否かを判定し、4つ以上あ
ると判断した場合にはd7のステップに移行する。そし
て、このd7のステップにて4点移動平均操舵角PA4を
算出してd8のステップに移行し、d7のステップにて
算出した4点移動平均操舵角PA4の4点移動平均操舵角
データ数NP4を1つ繰り上げる。なお、d6のステップ
にて有効操舵角データ数NSが4つ以上ないと判断した
場合には、d7のステップにて4点移動平均操舵角PA4
の算出処理ができないので、再びd1のステップに戻
る。
【0079】d8のステップに続くd9のステップにて
有効操舵角データ数NSが15以上あるか否かを判定
し、これが15以上あると判断した場合にはd10のス
テップに移行する。そして、このd10のステップにて
15点移動平均操舵角PA15を算出してd11のステッ
プにて移行し、15点移動平均操舵角データ数NP15を
1つ繰り上げる。なお、d9のステップにて15点移動
平均操舵角データ数NSが15以上ないと判断した場合
には、d10のステップにて15点移動平均操舵角P
A15の算出処理ができないので、再びd1のステップに
戻る。
【0080】d12のステップでは、4点移動平均操舵
角データ数NP4が10以上あるか否かを判定し、これが
10以上あると判断した場合にはd13のステップに移
行して前述した10×4点移動平均操舵角PA4-10を算
出し、d14のステップに移行する。そして、このd1
4のステップでは15点移動平均操舵角データ数NP1 5
が10以上あるか否かを判定し、これが10以上あると
判断した場合にはd15のステップに移行して前述した
10×15点移動平均操舵角PA15-10を算出し、d16
のステップに移行する。なお、d12及びd14のステ
ップにて4点移動平均操舵角データ数NP4或いは15点
移動平均操舵角データ数NP15が10以上ないと判断し
た場合には、d13及びd15のステップにて10×4
点移動平均操舵角PA4-10及び10×15点移動平均操
舵角PA15-10の算出処理ができないので、再びd1のス
テップに戻る。
【0081】d16のステップでは、4点移動平均操舵
角データ数NP4が70以上あるか否かを判定し、これが
70以上あると判断した場合にはd17のステップに移
行して前述した70×4点移動平均操舵角PA4-70を算
出し、d18のステップに移行する。そして、d18の
ステップでは15点移動平均操舵角データ数NP15が7
0以上あるか否かを判定し、70以上あると判断した場
合にはd19のステップに移行して前述した70×15
点移動平均操舵角PA15-70を算出する。なお、d16及
びd18のステップにて4点移動平均操舵角データ数N
P4或いは15点移動平均操舵角データ数NP15がそれぞ
れ70以上ないと判断した場合には、d17及びd19
のステップにて70×4点移動平均操舵角PA4-70及び
70×15点移動平均操舵角PA15-70の算出処理ができ
ないので、再びd1のステップに戻る。
【0082】前記操舵覚醒度判定手段23は操舵角デー
タ処理手段22にて算出された運転者の覚醒状態におけ
る周波数解析した操舵成分パラメータの基準値(以下、
これを基準パラメータと呼称する)に基づいて現在の運
転者の覚醒度を判定し、この覚醒度に対応した警報レベ
ルを設定するものである。即ち、操舵角データ処理手段
22において算出された10×4点移動平均操舵角P
A4-10及び70×4点移動平均操舵角PA4-70と、10×
15点移動平均操舵角PA15-10及び70×15点移動平
均操舵角PA15-70とから下式に基づいて視覚操舵成分域
SのパラメータPS10,PS70をそれぞれ下式に基づいて
算出する。 PS10=|PA4-10−PA15-10| PS70=|PA4-70−PA15-70| そして、この視覚操舵成分域SのパラメータPS10,P
S70を、予め設定された基準パラメータと比較すること
で運転者の覚醒度の度合いを判定する。
【0083】このような本実施例における操舵覚醒度判
定手段23における処理の流れを図18及び図19に示
す。即ち、本実施例における操舵覚醒度判定手段23の
処理は所定周期、例えば15ミリ秒毎の割り込み信号の
度に行われるが、まず、e1のステップにて70×4点
移動平均操舵角PA4-70と、70×15点移動平均操舵
角PA15-70との差の絶対値から、視覚操舵成分域Sのパ
ラメータPS70を算出する。そして、e2のステップに
て算出された視覚操舵成分域SのパラメータP S70が基
準パラメータPSS70以上であるか否かを判定し、視覚操
舵成分域SのパラメータPS70が基準パラメータPSS70
未満であると判断した場合にはe3のステップに移行す
る。
【0084】このe3のステップにて10×4点移動平
均操舵角PA4-10と、10×15点移動平均操舵角P
A15-10との差の絶対値から視覚操舵成分域Sのパラメー
タPS1 0を算出する。そして、この視覚操舵成分域Sの
パラメータPS10が基準パラメータPSS10以下であるか
否かをe4のステップにて判定し、視覚操舵成分域Sの
パラメータPS10が基準パラメータPSS10以下であると
判断した場合には、e5のステップに移行する。
【0085】上述した基準パラメータは、運転者の覚醒
度の度合いに対応して設定されるものであり、本実施例
では視覚操舵成分パラメータPS70と対応する基準パラ
メータPSS70として0.21を設定し、視覚操舵成分パ
ラメータPS10と対応する基準パラメータPSS10として
0.17を設定している。そして、算出された視覚操舵
成分域SのパラメータPS10,PS70をこの基準パラメー
タPSS70,PSS10と比較して覚醒度に対応した警報レベ
ルLWを設定する。なお、これら基準パラメータPS S70,
PSS10は、前述したように周波数分布に対する運転者の
覚醒度が低下した走行時のものと覚醒度が高い走行時の
ものとの視覚操舵成分を表した図13に示すグラフに基
づいて設定したものであり、これらの数値は上述した実
施例の値に限定されるわけではなく、種々の条件に基づ
いて適宜設定すれば良い。
【0086】なお、e2のステップにて算出された視覚
操舵成分域SのパラメータPS70が基準パラメータP
SS70よりも大きいと判断した場合には、e6のステップ
に移行し、又、e4のステップにて算出された視覚操舵
成分域SのパラメータPS10が基準パラメータPSS10よ
りも大きいと判断した場合にはe6のステップに移行す
る。このe6のステップでは、運転者の覚醒度が高いと
判定されたことで覚醒度低下タイマのカウント値TCUを
0にリセットし、次の割込み信号に基づいて再びe1以
降のステップを繰り返す。
【0087】前記e5のステップでは覚醒度低下タイマ
がカウントアップを開始しているか否かを判定し、これ
がカウントアップを開始していないと判断した場合に
は、e7のステップにて覚醒度低下タイマのカウントア
ップを開始し、e8のステップにてこの覚醒度低下タイ
マのカウント値TCUが予め設定した時間TRU、例えば3
秒以下であるか否か、即ち、PS70≧PSS70及びPS10≦
PSS10の状態が上記設定時間TRU以上継続しているか否
かを判定し、これが設定時間TRU以下であると判断した
場合には前述したe6のステップに移行して覚醒度低下
タイマのカウント値TCUを0にリセットするが、そうで
ないと判断した場合にはe9のステップに移行する。
【0088】このe9のステップにて警報切換タイマが
カウントアップを開始しているか否かを判定し、これが
カウントアップを開始していないと判断した場合には、
e10のステップにて警報切換タイマのカウントアップ
を開始し、e11のステップにて警報切換タイマのカウ
ント値TCWが予め設定した基準警報切換時間TBWに予め
設定した第一の加算時間TAL、例えば4秒を加算した時
間より長いか否かを判定する。そして、この警報切換タ
イマのカウント値TCWが基準警報切換時間TBWと第一の
加算時間TALとの和よりも長い、即ち運転者の覚醒度が
最も低下していると判断した場合には、e12のステッ
プに移行して警報レベルLWを第3レベルにセットした
後、後述するe17のステップに移行する。
【0089】又、前記e11のステップにて警報切換タ
イマのカウント値TCWが基準警報切換時間TBWと前記第
一の加算時間TALとの和よりも長くないと判断した場合
には、e13のステップに移行して警報切換タイマのカ
ウント値TCWが基準警報切換時間TBWに予め設定した第
二の加算時間TAS、例えば3秒を加算した時間より長い
か否かを判定する。そして、この警報切換タイマのカウ
ント値TCWが基準警報切換時間TBWと上記第二の加算時
間TASとの和よりも長いと判断した場合には、e14の
ステップに移行して警報レベルLWを第2レベルにセッ
トする。
【0090】更に、e13のステップにて警報切換タイ
マのカウント値TCWが基準警報切換時間TBWと上記第二
の加算時間TASとの和よりも長くないと判断した場合に
は、e15のステップに移行して警報切換タイマのカウ
ント値TCWが基準警報切換時間TBWよりも長いか否かを
判定する。そして、この警報切換タイマのカウント値T
CWが基準警報切換時間TBWよりも長いと判断した場合に
は、e16のステップに移行して警報レベルLWを第1
レベルにセットした後、後述するe17のステップに移
行する。
【0091】前記e14のステップにて警報切換タイマ
のカウント値TCWが基準警報切換時間TBW以下であると
判断した場合には、e17のステップに移行して覚醒度
低下タイマのカウント値TCU及び警報切換タイマのカウ
ント値TCWをそれぞれ0にリセットした後、次の割込み
信号に基づいてe1以降ののステップを繰り返す。
【0092】前記触覚警報手段26は、運転席25のシ
ートバック43に設けられた左右一対のサイドサポート
44を図2中、矢印方向に回動できるようにし、運転席
25に着座した運転者の脇腹を両側から締め付けたり、
逆に脇腹からサイドサポート44を引き離したりする動
作を反復することで、運転者の覚醒度の向上を触覚によ
り促すようにしたものであり、操舵ハンドル33に対す
る運転者の握り具合が正しくない場合や、上述した第1
レベルの警報レベルLWに対応して作動するようになっ
ている。
【0093】又、前記視覚警報手段28は運転席25の
正面のフロントウィンドゥ27に居眠り警報を透過表示
するためのディスプレイ45を埋設し、非通電状態では
透明となって視界を遮るような不具合を発生せず、通電
状態では例えば図2に示すような居眠り警報マーク46
が透過状態で点滅し、運転者の覚醒度の向上を視覚によ
り促すようにしたものであり、上述した第2レベルの警
報レベルLWに対応して作動するようになっている。
【0094】更に、前記聴覚警報手段29はインストゥ
ルメントパネル47内に組み込まれた警報ブザー48を
吹き鳴らすことにより、運転者の覚醒度の向上を聴覚に
より促すようにしたものであり、操舵ハンドル33に対
する運転者の握り具合が正しくない場合や、上述した第
3レベルの警報レベルLWに対応して作動するようにな
っている。
【0095】なお、本実施例におけるハンドル握り不良
警報手段34は、先にも述べたように二つの警報手段2
6,29を援用するようにしている。そして、サイドサ
ポート44の動きや警報ブザー48の鳴り方を覚醒度向
上のための場合と変えることにより、運転者が容易に操
舵ハンドル33の握り方が良くないか、或いは居眠り運
転の警報なのかを区別することができるように配慮して
いる。
【0096】前記警報制御手段30は、心拍覚醒度判定
手段19及び操舵覚醒度判定手段23にてそれぞれ判定
された警報レベルLWに基づき、上述した三つの警報手
段26,28,29の作動を制御するものであり、運転者
による警報解除スイッチ31のオン操作の信号が入力さ
れると、警報レベルLWに基づく三つの警報手段26,2
8,29の作動を停止するようになっている。しかし、
ハンドル握り不良警報手段34として警報手段26,2
9を作動させている場合には、運転者が警報解除スイッ
チ31をオン操作してもこれらの作動を停止させないよ
うになっている。
【0097】このような警報制御手段30による警報処
理の流れを図20及び図21に示す。即ち、本実施例に
おける警報処理は所定周期、例えば15ミリ秒毎の割り
込み信号の度に行われるが、まずf1のステップにて警
報レベルLWが第1レベルであるか否かを判定し、この
警報レベルLWが第1レベルであると判断した場合に
は、f2のステップに移行して警報発生フラグFWGがセ
ットされているか否かを判定する。そして、このf2の
ステップにて警報発生フラグFWGがセットされていない
と判断した場合には、f3のステップにて警報発生フラ
グFWGをセットすると共に警報切換タイマのカウントア
ップを開始し、f4のステップにて警報切換タイマのカ
ウント値TCWが第一の予め設定した時間TWL、例えば1
0秒を越えているか否かを判定する。
【0098】このf4のステップにて警報切換タイマの
カウント値TCWが前記第一の設定時間TWL以下であると
判断した場合には、f5のステップに移行して触覚警報
手段26を作動させ、運転者の脇腹に対してサイドサポ
ート44を引き離したり押し付けたりして触覚による運
転者の覚醒を促した後、次の割り込み信号に基づいてf
1のステップに戻る。
【0099】なお、前記f2のステップにて警報発生フ
ラグFWGがセットされていると判断した場合には、f4
のステップに移行して警報切換タイマのカウント値TCW
が第一の設定時間TWLを越えているか否かを再度判定す
る。
【0100】又、このf4のステップにて警報切換タイ
マのカウント値TCWが第一の設定時間TWLを越えてい
る、即ち触覚警報手段26の作動だけでは運転者の覚醒
度が戻らないと判断した場合には、f6のステップに移
行して警報レベルLWを2レベルにセットし、更にf7
のステップにて警報発生フラグFWGをリセットすると共
にf8のステップにて警報切換タイマのカウント値TCW
を0にリセットした後、f9のステップにて視覚警報手
段28を作動させ、フロントウィンドゥ27に警報マー
ク46を表示し、視覚による運転者の覚醒を促した後、
次の割り込み信号に基づいてf1のステップに戻る。
【0101】前記f1のステップにて警報レベルLWが
第1レベルではないと判断した場合には、f10のステ
ップに移行して警報レベルLWが第2レベルであるか否
かを判定する。そして、このf10のステップにて警報
レベルLWが第2レベルであると判断した場合には、f
11のステップに移行して警報発生フラグFWGがセット
されているか否かを判定し、このf11のステップにて
警報発生フラグFWGがセットされていないと判断した場
合には、f12のステップにて警報発生フラグFWGをセ
ットすると共に警報切換タイマのカウントアップを開始
し、f13のステップにて警報切換タイマのカウント値
TCWが前記第一の設定時間TWLを越えているか否かを判
定する。
【0102】このf13のステップにて警報切換タイマ
のカウント値TCWが第一の設定時間TWL以下でしかない
と判断した場合には、前記f9のステップに移行して視
覚警報手段28を作動させ、フロントウィンドゥ27に
警報マーク46を表示して運転者の覚醒を促す。なお、
前記f11のステップにて警報発生フラグFWGがセット
されていると判断した場合には、f13のステップに移
行して警報切換タイマのカウント値TCWが第一の設定時
間TWLを越えているか否かを再度判定する。
【0103】前記f13のステップにて警報切換タイマ
のカウント値TCWが第一の設定時間TWLを越えている、
即ち視覚警報手段28の作動では運転者の覚醒度が戻ら
ないと判断した場合には、f14のステップに移行して
警報レベルLWを第3レベルにセットし、更にf15の
ステップにて警報発生フラグFWGをリセットすると共に
f16のステップにて警報切換タイマのカウント値TCW
を0にリセットした後、f17のステップにて聴覚警報
手段29を作動させ、警報ブザー48を吹き鳴らして聴
覚による運転者の覚醒を促した後、次の割り込み信号に
基づいてf1のステップに戻る。
【0104】前記f10のステップにて警報レベルLW
が第2レベルではないと判断した場合には、f18のス
テップに移行して警報レベルLWが第3レベルであるか
否かを判定し、このf18のステップにて警報レベルL
Wが第3レベルであると判断した場合には、f19のス
テップに移行して警報発生フラグFWGがセットされてい
るか否かを判定する。そして、このf19のステップに
て警報発生フラグFWGがセットされていると判断した場
合には、前記f17のステップに移行して聴覚警報手段
29を作動させ、警報ブザー48を吹き鳴らして運転者
の覚醒を促す。又、f19のステップに移行して警報発
生フラグFWGがセットされていないと判断した場合に
は、f20のステップに移行して警報発生フラグFWGを
セットすると共にf21のステップにて警報切換タイマ
のカウントアップを開始した後、前記f17のステップ
に移行する。
【0105】一方、f18のステップに移行して警報レ
ベルLWが第3レベルではないと判断した場合には、f
22のステップに移行して葛藤状態経験済みフラグFST
がセットされているか否かを判定し、この葛藤状態経験
済みフラグFSTがセットされていると判断した場合に
は、f23のステップにて三つの警報手段26,28,2
9の作動を全て停止させ、更にf24のステップにて葛
藤状態経験済みフラグF STをリセットする。又、前記f
22のステップに移行して葛藤状態経験済みフラグFST
がセットされていないと判断した場合には、そのまま次
の割り込み信号に基づいてf1のステップに戻る。
【0106】この警報制御手段30に組み込まれたハン
ドル握り不良警報処理部35は、心拍処理手段13,1
4,17での演算処理の過程でセットされる入力正常判
定フラグFNIの情報に基づき、運転者による操舵ハンド
ル33の握り具合を推定し、上述したハンドル握り不良
警報手段34の作動を制御するものであり、この入力正
常判定フラグFNIのセットされない状態が一定時間継続
した場合には、最初に触覚警報手段26を作動して運転
者の注意を喚起し、これでもだめな場合には聴覚警報手
段29を更に作動させるようにしている。
【0107】このような本実施例のハンドル握り不良警
報処理部35における心拍処理手段17からの情報に基
づく処理の流れを図22に示す。即ち、本実施例におけ
るハンドル握り不良警報処理部35の処理は所定周期、
例えば15ミリ秒毎の割り込み信号の度に行われるが、
まず心拍処理手段13,14,17にて行われる入力正常
判定フラグFNIのセットが行われているか否かをg1の
ステップにて判定し、この入力正常判定フラグFNIがセ
ットされていない、即ち操舵ハンドル33に対する運転
者の握り具合が正しくない虞があると判断した場合に
は、g2のステップに移行して入力不良積算タイマのカ
ウント値TCIが設定時間TRI以上であるか否かを判定す
る。
【0108】このg2のステップにて入力不良積算タイ
マのカウント値TCIが前記設定時間TRI以上であると判
断した場合には、g3のステップにてハンドル握り不良
警報準備タイマのカウントアップが開始されているか否
かを判定し、このハンドル握り不良警報準備タイマのカ
ウントアップが開始されていないと判断した場合には、
g4のステップにてハンドル握り不良警報準備タイマの
カウントアップを開始し、g5のステップにてこのハン
ドル握り不良警報準備タイマのカウント値TCSが予め設
定した時間TRS、例えば2秒を越えているか否かを判定
する。又、g3のステップにてハンドル握り不良警報準
備タイマのカウントアップが開始されていると判断した
場合には、このg5のステップに移行してハンドル握り
不良警報準備タイマのカウント値TCSが上記設定時間T
RSを越えているか否かを判定する。
【0109】前記g5のステップに移行してハンドル握
り不良警報準備タイマのカウント値TCSが設定時間TRS
を越えていると判断した場合には、g6のステップに移
行してハンドル握り不良警報切換タイマのカウントアッ
プが開始されているか否かを判定し、このハンドル握り
不良警報切換タイマのカウントアップが開始されていな
いと判断した場合には、g7のステップに移行してハン
ドル握り不良警報切換タイマのカウントアップを開始
し、g8のステップにてハンドル握り不良警報切換タイ
マのカウント値TCHが予め設定された時間TRH、例えば
3秒を越えているか否かを判定する。又、g6のステッ
プに移行してハンドル握り不良警報切換タイマがカウン
トアップを開始していると判断した場合には、このg8
のステップに移行してハンドル握り不良警報切換タイマ
のカウント値TCHが上記設定時間T RHを越えているか否
かを判定する。
【0110】そして、g8のステップにてハンドル握り
不良警報切換タイマのカウント値T CHが設定時間TRH以
下である、即ち操舵ハンドル33を正しく握っていない
状態の継続時間が短いと判断した場合には、g9のステ
ップに移行して触覚警報手段26を作動させ、運転者の
脇腹に対してサイドサポート44を引き離したり押し付
けたりし、運転者が操舵ハンドル33を正しく握るよう
に触覚による注意を喚起した後、次の割り込み信号に基
づいてg1のステップに戻る。
【0111】又、前記g8のステップにてハンドル握り
不良警報切換タイマのカウント値T CHが設定時間TRHを
越えている、即ち触覚警報手段26の作動だけでは運転
者の注意を喚起できないと判断した場合には、g10の
ステップに移行して聴覚警報手段28を更に作動させ、
運転者の脇腹に対してサイドサポート44を引き離した
り押し付けたりすると共に警報ブザーを吹き鳴らし、運
転者が操舵ハンドル33を正しく握るように触覚及び聴
覚による注意を喚起した後、次の割り込み信号に基づい
てg1のステップに戻る。
【0112】なお、前記g5のステップにてハンドル握
り不良警報準備タイマのカウント値TCSが設定時間TRS
以下であると判断した場合には、そのまま次の割り込み
信号に基づいてg1のステップに戻る。又、前記g1の
ステップにて入力正常判定フラグFNIがセットされてい
る、即ち運転者は操舵ハンドル33を正しく握っている
と判断した場合や、g2のステップにて入力不良積算タ
イマのカウント値TCIが設定時間TRI未満であると判断
した場合には、g13のステップに移行してハンドル握
り不良警報準備タイマのカウント値TCSを0にリセット
すると共にハンドル握り不良警報手段34の作動を停止
した後、次の割り込み信号に基づいてg1のステップに
戻る。
【0113】なお、図22では電位式心拍センサ16に
対応する心拍処理手段17からの情報に基づくハンドル
握り不良警報処理部35の処理の流れについて説明した
が、赤外線式心拍センサ11,12に対応する心拍処理
手段13,14からの情報に基づいて同様な警報処理が
ハンドル握り不良警報処理部35にてなされることは言
うまでもない。
【0114】前記基準値補正部32は、警報手段26,
28,29が作動してから運転者が警報解除スイッチ3
1を操作するまでの時間に基づき、この時間が短い場合
には運転者の覚醒度が比較的高いと判断して警報手段2
6,28,29がより作動しにくくなるように、前記基準
心拍数RHB及び基準警報切換時間TBWを高めに補正する
一方、警報手段26,28,29が作動してから運転者が
警報解除スイッチ31を操作するまでの時間が長くかか
る場合には、運転者の覚醒度が予想以上に低下している
と判断して警報手段26,28,29が比較的早めに作動
するように、基準心拍数RHB及び基準警報切換時間TBW
を低めに補正し、このように補正された基準心拍数RHB
及び基準警報切換時間TBWを心拍覚醒度判定手段19及
び操舵覚醒度判定手段23にそれぞれ出力するものであ
る。
【0115】このような本実施例における基準値補正部
32における処理の流れを図23に示す。即ち、本実施
例における基準値補正部32の処理は警報解除スイッチ
31のオン操作によって開始されるが、まずh1のステ
ップにて警報解除フラグFSTをセットし、次にh2のス
テップにて警報切換タイマのカウント値TCWが第二の予
め設定した時間TWM、例えば6秒を越えているか否かを
判定する。
【0116】このh2のステップにて警報切換タイマの
カウント値TCWが上記第二の設定時間TWMを越えてい
る、即ち運転者の反応が余り早くないと判断した場合に
は、h3のステップに移行して今回の警報が操舵覚醒度
判定手段23からの情報に基づく警報か否かを判定し、
この警報が操舵覚醒度判定手段23からの情報に基づく
警報であると判断した場合には、h4のステップに移行
して基準警報切換時間T BWを1秒少なく設定し直し、警
報手段26,28,29が前よりも遅く作動するようにす
る。更に、h5のステップにて警報切換タイマのカウン
ト値TCWを0にリセットした後、次の割り込み信号に基
づいてh1のステップに戻る。又、前記h3のステップ
にて今回の警報が操舵覚醒度判定手段23からの情報に
基づく警報ではない、即ち心拍覚醒度判定手段19から
の情報に基づく警報であると判断した場合には、h6の
ステップに移行して基準心拍数RHBを1つ少なく設定し
直し、警報手段26,28,29が前よりも遅く作動する
ようにした後、前記h5のステップにて警報切換タイマ
のカウント値TCWを0にリセットする。
【0117】一方、前記h2のステップにて警報切換タ
イマのカウント値TCWが第二の設定時間TWM以下である
と判断した場合には、h7のステップに移行して今度は
警報切換タイマのカウント値TCWが第三の予め設定した
時間TWS、例えば2秒より短いか否かを判定し、このカ
ウント値TCWが第三の設定時間TWSより短い、即ち運転
者の反応が非常に早いと判断した場合には、h8のステ
ップに移行して今回の警報が操舵覚醒度判定手段23か
らの情報に基づく警報か否かを判定する。そして、この
h8のステップにて今回の警報が操舵覚醒度判定手段2
3からの情報に基づく警報であると判断した場合には、
h9のステップに移行して基準警報切換時間TBWを1秒
多く設定し直し、警報手段26,28,29が前よりも遅
く作動するようにした後、更に前記h5のステップに移
行する。又、h8のステップにて今回の警報が操舵覚醒
度判定手段23からの情報に基づく警報ではない、即ち
心拍覚醒度判定手段19からの情報に基づく警報である
判断した場合には、h10のステップに移行して基準心
拍数RHBを1つ多く設定し直し、警報手段26,28,2
9がより遅く作動するようにした後、前記h5のステッ
プに移行する。
【0118】なお、前記h7のステップにて警報切換タ
イマのカウント値TCWが第三の設定時間TWS以上である
と判断した場合には、現在の基準心拍数RHB及び基準警
報切換時間TBWを変えることなく、h5のステップに移
行して警報切換タイマのカウント値TCWを0にリセット
する。
【0119】このように、上述した本実施例では二種類
の心拍センサ11,12,16を操舵ハンドル33に組み
込んだが、何らかの手段にて運転者の心拍数データを正
確に採取できさえすれば良く、本実施例に限定されるわ
けではない。又、本実施例では三種類の警報手段26,
28,29を搭載したが、少なくとも二種類の警報手段
を採用すれば良く、これらの警報手段としては上述した
構造以外のものを採用することも当然可能である。
【0120】
【発明の効果】本発明の車両用居眠り警報装置による
と、運転者の覚醒度の低下が時間の経過に伴って変化す
る事実に基づき、心拍数データによる運転者の覚醒状態
の判定と操舵角データによる運転者の覚醒度の判定とを
相互に関連付けて行うようにしたので、覚醒度の低下予
兆後も車両の運転が継続されるような場合でも、きめ細
かな覚醒度の判定を行うことができ、運転者の覚醒度に
応じた適切なレベルでの警報を発することができる。
【0121】この結果、運転者の個人差等に影響を受け
ることなく、覚醒度の低下に応じた居眠り防止の警報を
段階的に発することができる信頼性の高い車両用居眠り
警報装置を提供することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による車両用居眠り警報装置の一実施例
の概略構造を表すブロック図である。
【図2】本実施例における車室内の外観を表す斜視図で
ある。
【図3】運転者の覚醒度の経時的変化を表すグラフであ
る。
【図4】心拍センサからの心拍パルスと心拍処理手段に
て算出される心拍数データとの関係を表す概念図である
【図5】図6及び図7と共に本実施例の心拍処理手段に
よる処理の流れを表すフローチャートである。
【図6】図5及び図7と共に本実施例の心拍処理手段に
よる処理の流れを表すフローチャートである。
【図7】図5及び図6と共に本実施例の心拍処理手段に
よる処理の流れを表すフローチャートである。
【図8】本実施例の心拍データ処理手段による処理の流
れを表すフローチャートである。
【図9】図10及び図11と共に本実施例の心拍覚醒度
判定手段による処理の流れを表すフローチャートであ
る。
【図10】図9及び図11と共に本実施例の心拍覚醒度
判定手段による処理の流れを表すフローチャートであ
る。
【図11】図9及び図10と共に本実施例の心拍覚醒度
判定手段による処理の流れを表すフローチャートであ
る。
【図12】操舵角センサが取り付けられた操舵軸の部分
の抽出拡大断面図である。
【図13】操舵ハンドルの操舵角の周波数分布に対する
運転者の視覚操舵成分を表すグラフである。
【図14】運転者に対して上方視界制限を行った場合の
操舵ハンドルの操舵角の周波数分布を表すグラフであ
る。
【図15】運転者に対して上方視界制限を行った場合の
状態を表す概念図である。
【図16】図17と共に本実施例の操舵角データ処理手
段による処理の流れを表すフローチャートである。
【図17】図16と共に本実施例の操舵角データ処理手
段による処理の流れを表すフローチャートである。
【図18】図19と共に本実施例の操舵覚醒度判定手段
による処理の流れを表すフローチャートである。
【図19】図18と共に本実施例の操舵覚醒度判定手段
による処理の流れを表すフローチャートである。
【図20】図21と共に本実施例の警報制御手段による
警報処理の流れを表すフローチャートである。
【図21】図20と共に本実施例の警報制御手段による
警報処理の流れを表すフローチャートである。
【図22】本実施例のハンドル握り不良警報処理部によ
る処理の流れを表すフローチャートである。
【図23】本実施例の基準値補正部による処理の流れを
表すフローチャートである。
【符号の説明】
11,12は赤外線式心拍センサ、11a,12aは投光
部、11b,12bは受光部、13,14,17は心拍処
理手段、15は信号選択手段、16は電位式心拍セン
サ、16a,16bは電極、18は心拍データ処理手
段、19は心拍覚醒度判定手段、20は操舵軸、21は
操舵角センサ、22は操舵角データ処理手段、23は操
舵覚醒度判定手段、24は車速センサ、25は運転席、
26は警報手段、27はフロントウィンドゥ、28,2
9は警報手段、30は警報制御手段、31は警報解除ス
イッチ、32は基準値補正部、33は操舵ハンドル、3
4はハンドル握り不良警報手段、35はハンドル握り不
良警報処理部、36は操舵コラム、37は歯車筒、38
は駆動歯車、39は回転軸、40は従動歯車、41はバ
ックラッシュ除去用歯車、42は車両、43はシートバ
ック、44はサイドサポート、45はディスプレイ、4
6は居眠り警報マーク、47はインストゥルメントパネ
ル、48は警報ブザーである。又、DRHは隣接する極点
心拍数の間の傾き、FNIは正常入力判定フラグ、FPRは
警報準備フラグ、FRは心拍数データ保留フラグ、FST
は葛藤状態経験済みフラグ、FU1は第一入力不良判定フ
ラグ、FU2は第二入力不良判定フラグ、FWGは警報発生
フラグ、FWSは覚醒度安定状態経験済みフラグ、fは遮
断周波数、IMNは最小パルス間隔、IMXは最大パルス間
隔、IPはパルス間隔、IPBは基準パルス間隔、ISは標
本間隔、LWは警報レベル、Mは平均すべき標本の数、
MAIは4点移動平均心拍数の極点指標、MHは標本の
数、MLは標本の数、MPIは極点心拍数の極点指標、ND
は心拍数データ数、NDAは有効心拍数データ数、NDBは
隣接極点心拍数データ数、NDEは電位式心拍センサによ
る心拍数データ数、NDIは赤外線式心拍センサによる心
拍数データ数、NP4は4点移動平均操舵角データ数、N
P15は15点移動平均操舵角データ数、NSは有効操舵角
データ数、PA4は4点移動平均操舵角、PA4-10は10
×4点移動平均操舵角、PA4-70は70×4点移動平均
操舵角、PA15(n)は15点移動平均操舵角、PA15-10は
10×15点移動平均操舵角、PA15-70は70×15点
移動平均操舵角、PS10は視覚操舵成分域のパラメー
タ、PS70も視覚操舵成分域のパラメータ、PSS10は基
準パラメータ、PSS70も基準パラメータ、RA4は4点移
動平均心拍数、RA10は10点移動平均心拍数、RA30は
30秒平均心拍数、RHは心拍数、RHBは基準心拍数、
RHPは極点心拍数、Sは視覚操舵成分域、SHは視覚操
舵成分域、SLは視覚操舵成分域、TAは加算時間、TAL
は第一の加算時間、TASは第二の加算時間、TBWは基準
警報切換時間、TCBは隣接極点心拍数タイマのカウント
値、TCDは極点心拍数傾きタイマのカウント値、TCHは
ハンドル握り警報切換タイマのカウント値、TCIは入力
不良積算タイマのカウント値、TCPは極点心拍数タイマ
のカウント値、T CRは心拍数データタイマのカウント
値、TCSはハンドル握り不良警報準備タイマのカウント
値、TCWは警報切換タイマのカウント値、TCUは覚醒度
低下タイマのカウント値、THLは基準警報準備時間、T
RBは隣接極点心拍数タイマの設定時間、TRDは極点心拍
数傾きタイマの設定時間、TRHはハンドル握り警報切換
タイマの設定時間、TRIは入力不良積算タイマの設定時
間、TRPは極点心拍数タイマの設定時間、TRSはハンド
ル握り不良警報準備タイマの設定時間、TRUは覚醒度低
下タイマの設定時間、TSは減算時間、TWLは警報発生
タイマの第一の設定時間、TWMは警報発生タイマの第二
の設定時間、TWSは警報発生タイマの第三の設定時間、
tPは心拍パルスの検出時刻、Vは車速である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 神谷 公一 東京都港区芝五丁目33番8号 三菱自動車 工業株式会社内 (72)発明者 濱谷 克則 東京都港区芝五丁目33番8号 三菱自動車 工業株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 運転者の心拍パルス情報を検出する心拍
    センサと、この心拍センサからの検出信号に基づいて心
    拍数を算出する心拍処理手段と、この心拍処理手段によ
    って算出された心拍数データに基づいて運転者の基準心
    拍数を設定する心拍データ処理手段と、この心拍データ
    処理手段によって設定された前記基準心拍数と前記心拍
    処理手段によって算出される心拍数とを比較して運転者
    の覚醒度を判定する心拍覚醒度判定手段と、車両の操舵
    角を検出する操舵角センサと、この操舵角センサからの
    検出信号に基づいて覚醒状態における運転者の操舵成分
    パラメータの標準値を設定する操舵角データ処理手段
    と、この操舵角データ処理手段によって設定された前記
    標準値と当該操舵角データ処理手段からの操舵角データ
    に基づいて算出される前記操舵成分パラメータとを比較
    して運転者の覚醒度を判定する操舵覚醒度判定手段と、
    居眠り警報をそれぞれ発する複数の警報手段と、前記心
    拍覚醒度判定手段及び前記操舵覚醒度判定手段により判
    定された運転者の覚醒度に応じて前記複数の警報手段の
    作動を段階的に制御する警報制御手段とを具えた車両用
    居眠り警報装置。
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