JPH10329574A - 居眠り運転検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 眠気が深まって生体信号が正常状態に概ね戻
っても、正確に居眠り状態を判定できるようにする。 【解決手段】 眠気が深まると生体変化が生じ、その後
さらに眠気が深まると生体変化は正常状態と略同等に戻
る。このため、生体信号として血圧性変動が基準値Ｈｂ
を超えたと生体変化検出手段が検出すると、その時から
カウンターで所定時間をカウントし、その所定時間内に
車両挙動信号としての低周波成分が基準値Ｈｓを超えた
場合には居眠り状態であると判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、運転者の居眠り運
転を検出する居眠り運転検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動車運転中の居眠りを防止する
ために、運転者の居眠り検出を行う装置として、特開平
５−９６９７１号公報に示されるものがある。この居眠
り運転検出装置は、車両挙動信号が所定の居眠り判定基
準値に達したときに居眠り状態と判定を行うようにして
いるものであるが、車両挙動信号と共に、運転者の体
温、又は運転者の脳波等の運転者の生体信号も検出し、
この生体信号の変化に応じて前記居眠り判定基準値を変
化させ、これにより居眠り運転検出の精度を向上させて
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、運転者
の体温や脳波等の変化は、運転者の眠気が深まると共に
１度大きく変化し、さらに眠気が深まるとその変化は運
転者が眠気を感じていない状態（以下、正常状態とい
う）と略同等の変化に戻ってしまうため、上述したよう
な運転者の生体信号に基づいて居眠り判定基準値を変化
させると、居眠り状態にもかかわらず正常状態における
居眠り判定基準で居眠り状態を判定することになってし
まい、居眠り状態を正確に判定することができないとい
う問題がある。

【０００４】本発明は上記問題に鑑みたもので、眠気が
深まって生体信号が正常状態に概ね戻っても、正確に居
眠り状態を判定することができる居眠り検出装置を提供
することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、以下の技術的手段を採用する。請求項１に記載の発
明においては、判定手段（３０１〜３０５）は、生体変
化検出手段（１０５、１０７）からの検出信号が第１基
準値（Ｈｂ）を超えた時から、所定時間をカウントし、
その所定時間内にに車両挙動変化検出手段（１０１、１
０３）からの検出信号が第２基準値（Ｈｓ）を超えた場
合に居眠り状態であると判定することを特徴としてい
る。

【０００６】運転者が居眠り状態となるときには、生体
変化が生じた後、所定時間内に車両挙動変化が生じると
いう関係になる。このため、生体変化検出手段（１０
５、１０７）からの検出信号が第１基準値（Ｈｂ）を超
えたのち、所定時間以内に車両挙動変化検出手段（１０
１、１０３）からの検出信号が第２基準値（Ｈｓ）を超
えた場合に居眠り状態であると判定することにより、生
体変化が第１基準値（Ｈｂ）を超えてから所定時間内に
第１基準値（Ｈｂ）以内に戻ったとしても、正確に居眠
り運転を検出することができる。

【０００７】請求項２に記載の発明においては、第１基
準値（Ｈｂ）は、前記生体変化検出手段（１０５、１０
７）が検出した生体変化における運転開始から所定時間
経過するまでの平均値に基づき設定し、、第２基準値
（Ｈｂ）は、舵角変化検出手段（１０１、１０３）が検
出した車両挙動変化における運転開始から所定時間経過
するまでの平均値に基づき設定していることを特徴とし
ている。

【０００８】運転開始から所定時間の間は通常運転者が
眠気を感じていないときであるため、第１、第２の基準
値（Ｈｂ、Ｈｓ）を運転開始から所定時間における生体
変化や車両挙動変化の平均値に基づいて設定すれば、運
転者が眠気を感じていない正常運転時における生体変化
や車両挙動変化を基準値にすることができる。これによ
り、運転者の状態に相応して適切な基準値を設定するこ
とができ、より正確に居眠り運転検出を行うことができ
る。

【０００９】なお、請求項３に示すように、第１基準値
（Ｈｂ）を、運転開始から所定時間経過するまでの間に
前記生体変化検出手段（１０５、１０７）が検出した生
体変化の最大値と最小値の平均値に基づいてき設定し、
第２基準値（Ｈｂ）を、運転開始から所定時間経過する
までの間に舵角変化検出手段（１０１、１０３）が検出
した舵角変化の最大値と最小値の平均値に基づいて設定
しても、請求項２と同様の効果を得ることができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示す実施形態
について説明する。図１に、本実施形態における居眠り
運転検出装置の構成図を示す。居眠り運転検出装置は、
操舵角センサ１、心電計２、入力ポート３、マイクロコ
ンピュータ４及び警報器５によって構成されている。

【００１１】舵角センサ１は、車両挙動に関わる操舵量
に応じた検出信号を発生するものであって、この舵角セ
ンサ１によって操舵角変化を検出している。この舵角セ
ンサ１は、車両のステアリングシャフトに取り付けられ
ており、例えばステアリングシャフトに圧入されたスリ
ット板と、コラムチューブに取り付けられ２組のホトイ
ンターラプタを舵角センサ１として用いることができ
る。この場合には、ステアリングシャフトの回転に伴い
ホトインターラプタがスリット板により遮光されたりさ
れなかったりすることでオン・オフするのを用いて回転
方向と回転速度を検出することができ、これら回転方向
や回転速度を操舵角変化として用いている。

【００１２】心電計２は、運転者の生体信号である心拍
に応じた検出信号を発生するものであり、この心電計２
によって心拍間隔を検出している。心電計２は運転者の
心拍間隔を何らかの手段で検出できればよく、例えば運
転者の腕に巻く腕時計式の心電計２を用いることができ
る。そして、舵角センサ１や心電図が検出した操舵角変
化や心拍間隔に応じた検出データ（出力信号）が入力ポ
ート３を介してマイクロコンピュータ４に入力される。
マイクロコンピュータ４内にはＣＰＵ、ＲＡＭ、カウン
ター（時間計測手段）が内蔵されており、ＣＰＵでの演
算により運転者の居眠り状態判定を行う。

【００１３】また、マイクロコンピュータ４によって運
転者が居眠り状態であると判定されると、警報器５によ
って運転者の覚醒を促すようになっている。なお、警報
器５は音、振動や匂いなど何らかの形で運転者の覚醒を
促すものである。次に、居眠り状態判定におけるフロー
チャートを図２〜図４に示し、これらの図に基づいき居
眠り状態判定について説明する。なお、図２は処理デー
タ演算におけるフローチャートであり、図３は居眠り状
態検出の全体のフローチャートであり、図４は居眠り運
転判定のフローチャートである。

【００１４】まず、図２に示す処理データ演算について
説明する。この処理データ演算では、居眠り運転検出に
用いる各処理データの演算を行う。まず、ステップ１０
１では、操舵量検出を行う。操舵量検出は舵角センサ１
によって行われる。舵角センサ１は操舵量に応じた出力
信号を発生し、この出力信号がマイクロコンピュータ４
に入力される。

【００１５】そして、ステップ１０３で、マイクロコン
ピュータ４が舵角センサ１からの出力信号をＦＦＴ処理
して、出力信号の低周波成分計算を行い前記出力信号の
低周波成分を抽出する。この低周波成分が操舵角変化に
関するデータとなる。なお、このように操舵量について
ＦＦＴ処理を行って低周波成分を抽出しているのは、所
定時間内における操舵角変化は運転者の眠気が深まるに
つれて緩慢になるため、ＦＦＴ処理による低周波成分の
抽出によって操舵角変化が顕著になるからである。な
お、本実施形態では、操舵角変化の０．４〜０．５Ｈｚ
の周波数成分を算出している。

【００１６】次に、ステップ１０５では、心拍間隔検出
を行う。心拍間隔検出は心電計２で行われ、心電計２は
心拍に応じた出力信号を発生し、この出力信号がマイク
ロコンピュータ４に入力される。そして、ステップ１０
７で、マイクロコンピュータ４が心電計２からの出力信
号から血圧性変動を計算し、ステップ１０１に戻る。こ
の血圧性変動が心拍間隔に関するデータとなる。本実施
形態では、この血圧性変動として心拍間隔の８拍毎の分
散を算出している。

【００１７】次に、図３に示される居眠り運転検出の全
体のフローチャートについて説明する。まず、ステップ
２０１では、上記ステップ１０３で求められた低周波成
分を積算する。さらに、続くステップ２０３では、上記
ステップ１０７で求められた血圧性変動を積算する。ス
テップ２０５では、運転開始から所定時間が経過したか
否かを判別する。この所定時間は任意に設定することが
でき、例えば１０分間とすることができる。そして、Ｙ
ｅｓであれば、ステップ２０７に進み、Ｎｏであればス
テップ２０１に戻り、各データの積算を続ける。

【００１８】ステップ２０７では、ステップ２０１で求
めた低周波成分の積算値やステップ２０３で求めた血圧
性変動の積算値から、所定時間内におけるそれらの平均
値を求める。そして、ステップ２０９に進み、ステップ
２０７で計算した各データの平均値から、低周波成分の
基準値Ｈｓと血圧性変動の基準値Ｈｂを計算し、それら
をＲＡＭに記憶しておく。なお、基準値Ｈｓ、Ｈｂは各
平均値に定数を乗じたものが設定されており、ここでは
基準値Ｈｓ、Ｈｂを各平均値の２倍に設定している。

【００１９】このように、運転開始から所定時間経過す
るまでの間の操舵角変化や血圧性変動の平均値に基づい
て居眠り状態判定の基準値Ｈｓ、Ｈｂを設定しているの
は、運転開始から所定時間の間は通常運転者が眠気を感
じていない正常運転をしてるときだからである。これに
より、その時の運転者の状態に相応した基準値を適宜設
定することができる。なお、ここでは各データの積算値
からの平均値に基づいて基準値Ｈｓ、Ｈｂを算出してい
るが、各データの最大値と最小値の平均値に定数を乗じ
たものを採用してもよい。

【００２０】この後は、ステップ２１１に進み、居眠り
運転状態検出を行う。続いて、図４に示す居眠り状態判
定のフローチャートについて説明する。なお、この図４
に示す居眠り状態判定は、ステップ２１１に対応してい
る。まず、ステップ３０１では、血圧性変動が血圧性変
動の基準値Ｈｂを超えたか否かを判定する。そして、Ｙ
ｅｓであれば、ステップ３０３に進み、Ｎｏであれば、
ステップ３０１における処理を再度行う。ステップ３０
３では、血圧性変動が基準値Ｈｂを超えたときの時間Ｔ
を記憶しておき、ステップ３０５に進む。なお、この時
間記憶は、マイクロコンピュータ４内に設けられたカウ
ンターによって数えられた時間をＲＡＭに記憶させてお
くことによって行っている。

【００２１】そして、ステップ３０５では、血圧性変動
が基準値Ｈｂを超えたときから、カウンターで所定時間
Ｔ（例えば、１０分間）を数え、この所定時間以内に低
周波成分が基準値Ｈｓを超えたか否かを判定する。そし
て、Ｙｅｓであれば、ステップ３０７に進み、運転者が
居眠り状態であるとして警報器５によって運転者の覚醒
を促す。また、Ｎｏであれば、運転者は居眠り状態でな
いため、ステップ３０１に戻る。

【００２２】次に、居眠り運転検出装置による居眠り判
定の結果例を図５に示す。図５は、シミュレーションで
居眠り運転を行った時のものであって、運転開始から所
定時間経過するまでの間の心拍間隔、血圧性変動及び低
周波成分をプロットした処理データ及び居眠り運転検出
装置による実験と共に、運転者にも眠気を感じた時を自
己申告させた時のタイムチャートである。また、運転開
始から１０分間における血圧性変動の平均値及び低周波
成分の平均値から計算したそれぞれの基準値、Ｈｂ、Ｈ
ｓを図中の一点鎖線で示す。

【００２３】この図に示すように、血圧性変動が基準値
Ｈｂを超えた際には運転者が眠気を感じており、血圧性
変動が基準値Ｈｂを超えてから所定時間以内に低周波成
分が基準値Ｈｓを超えていることが分かる。そして、上
述したように、心拍間隔に関する血圧性変動が所定の基
準値Ｈｂを超えてから、所定時間経過するまでに操舵角
変化に関する低周波成分が所定の基準値Ｈｓを超えた場
合には、運転者が居眠り運転であるとして検出してい
る。そして、それ以外の場合、例えば、血圧性変動が所
定の基準値Ｈｂを超える前に、低周波成分が所定の基準
値Ｈｓを超えた場合においては居眠り検出を行わない。

【００２４】このように、心拍間隔に基づき生体信号を
検出しているため、生体信号の検出が比較的簡素なもの
で行うことができ、また生体信号と車両挙動信号を共に
用い、かつ生体信号の変動があってから所定時間以内に
車両挙動信号の変動が生じると居眠り運転状態となると
いう判定を行っているため、眠気が深まって所定時間以
内に生体信号が正常状態に戻っても正確に居眠り運転状
態を判定することができる。

【００２５】なお、本実施形態においては、生体信号と
して心拍間隔を基にして居眠り運転検出を行ったが、生
体信号として皮膚の表面温度、皮膚電位若しくは脳波等
を採用しても上記実施形態と同様の効果を得ることがで
きる。また、心拍間隔や皮膚の表面温度等という比較的
簡素な構成で生体信号を得ているため、居眠り運転検出
装置としての構成を簡素にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態における居眠り運転検出装置の全体
構成を示す図である。

【図２】図１に示す居眠り運転検出装置の処理データ演
算におけるフローチャートである。

【図３】図１に示す居眠り運転検出装置が行う居眠り運
転検出の全体のフローチャートである。

【図４】図２に示す居眠り状態判定における処理のフロ
ーチャートである。

【図５】図１における居眠り運転検出装置を用いた実験
結果を示す図である。

【符号の説明】

１…舵角センサ、２…心電計、３…入力ポート、４…マ
イクロコンピュータ、５…警報器。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 運転者の生体変化を検出する生体変化検
   出手段（１０５、１０７）と、 前記運転者の操舵による車両挙動変化を検出する車両挙
   動変化検出手段（１０１、１０３）と、 時間をカウントする時間計測手段と、 前記生体変化検出手段（１０５、１０７）からの検出信
   号と前記車両挙動変化検出手段（１０１、１０３）から
   の検出信号に基づき、前記運転者の居眠り状態を判定す
   る判定手段（３０１〜３０５）と、 前記判定手段（３０１〜３０５）によって前記運転者の
   居眠り運転が検出されたときに前記運転者の覚醒を促す
   手段（３０７）とを備えた居眠り運転検出装置であっ
   て、 前記判定手段（３０１〜３０５）は、前記生体変化検出
   手段（１０５、１０７）からの検出信号が第１基準値
   （Ｈｂ）を超えた時から、前記時間計測手段によって所
   定時間のカウントを行い、この所定時間内に前記車両挙
   動変化検出手段（１０１、１０３）からの検出信号が第
   ２基準値（Ｈｓ）を超えた場合に前記居眠り状態である
   と判定するものであることを特徴とする居眠り運転検出
   装置。
2. 【請求項２】 前記第１基準値（Ｈｂ）は、前記生体変
   化検出手段（１０５、１０７）が検出した生体変化にお
   ける運転開始から所定時間経過するまでの平均値に基づ
   き設定されており、前記第２基準値（Ｈｂ）は、前記車
   両挙動変化検出手段（１０１、１０３）が検出した車両
   挙動変化における運転開始から所定時間経過するまでの
   平均値に基づき設定されいることを特徴とする請求項１
   に記載の居眠り運転検出装置。
3. 【請求項３】 前記第１基準値（Ｈｂ）は、運転開始か
   ら所定時間経過するまでの間に前記生体変化検出手段
   （１０５、１０７）が検出した生体変化の最大値と最小
   値の平均値に基づき設定されており、前記第２基準値
   （Ｈｂ）は、運転開始から所定時間経過するまでの間に
   前記車両挙動変化検出手段（１０１、１０３）が検出し
   た車両挙動変化の最大値と最小値の平均値に基づき設定
   されていることを特徴とする請求項１に記載の居眠り運
   転検出装置。