JP2006343904A - 運転支援装置 - Google Patents

Abstract

【課題】安全運転上問題があることを精度良く運転者に通知する技術を提供することである。
【解決手段】運転者の挙動情報の分布と基準となる分布との差に基づいて安全運転かどうかを判定する。また，走行状況毎に運転者の挙動情報を履歴として記憶し，類似した状況における履歴中の挙動情報が安全運転を行っていない傾向にある場合に，運転者に注意を促す。
【選択図】図４

Description

本発明は，運転者が安全運転を行っているかどうかを判定し，安全運転を行っていないと判定された場合に安全運転を行うよう運転者に通知を行う車両用安全運転支援方法に関する。

運転操作あるいはそれに関連する情報に基づいて運転者が安全運転を行っているかどうかを判定し，安全運転を行っていないと判定された場合に運転者への通知や運転制御を行う安全運転支援に関する技術がある。
具体例として，あらかじめ定めれらた時間間隔において，ステアリングの回転角度の分布を求め，分布を表すパラメータがあらかじめ定められた基準を超える場合を居眠り等の意識低下状態と判定するもの（例えば、特許文献１）。
車間距離が縮まったことが判定されたときに、アクセルペダルやブレーキペダル等が操作されたか否かを調べ，操作されていない場合は警報音や警報ランプによって警告を発するもの（例えば、特許文献２）。
定めされた時間間隔における運転者の視線方向の分布を取得し，その分布と基準となる分布との差が大きい場合に，安全上問題がある状態であると判定するもの（例えば、特許文献３）。

特開平６−１０７０２９号公報

特開平１０−１８８２００号公報 特開２００３−３２７００９号公報

上記の従来技術は，運転操作や走行状況に関する情報を入力し，入力された情報から運転者が安全運転を行っているかどうかを判定する技術である。
特許文献１では，あらかじめ定められた時間間隔毎に取得された運転操作に関する情報から安全性を判定しており、安全運転上問題があるかどうかの判定が注意を行う箇所の直前になる可能性があるという問題がある。交通事故を未然に防ぐためには，安全上問題があることを事前に予測し，事前に余裕を持った注意を運転者に促す必要がある。
また，特許文献２では，前方車両への追突防止のみを対象としているが，さまざまな状況において運転の安全性を判定するためには，運転操作が行われたかどうかのみでは十分ではなく，どのように運転操作が行われたかも含めて判定を行う必要がある。例えば，交差点やカーブの手前では十分な減速操作を行い，また，急なステアリング操作は避ける必要がある。この場合，交差点に近付くにつれてブレーキ操作の時間が長くなり，ハンドルがある程度の範囲内の変化率で変化しているかどうかによって，運転の安全性を判定する必要がある。

一方，特許文献３では，運転者の視線方向の分布によって安全性を判定しており，この点では，危険に陥るより以前に運転者に注意を与えることは可能であると考えられる。しかしながら，運転者が周囲に注意を払っているかどうかのみを判定しているだけであり，どのような運転が行われているかは判定対象となっていない。周囲に注意を払うことは安全上重要な運転者の挙動であるが，それだけでは上記の交差点のような状況において，直前に十分な減速が行われているかどうかを判断することはできない。例えば車の速度を用いることもできるが，個人々々によって最適な減速は異なるため，安全を確保向上が図れる一報で快適な運転を妨げる原因になる可能性がある。

上記目的を達成するために，本発明では，ステアリングやアクセル，ブレーキ，ウィンカー等の部位に対する運転操作に関する情報を検出し，検出された情報の分布を運転者の挙動情報として算出する。また，車両の位置および地図データとから，車両周辺の道路の種類や幅，形状，交差点の位置等の道路に関する情報および，信号や道路標識の位置と種類，横断歩道や一時停止線等の道路上に描かれているマーク等を走行状況として抽出する。抽出された走行状況に基づいて，運転者が安全運転を行っているかどうかを判定するための基準となる分布を選択し，挙動情報と基準となる分布との差に基づいて，運転者が安全運転を行っているかどうかを判定する。
また，個々の走行状況毎に運転者の挙動情報を履歴として記憶し，進行方向の走行状況と類似している状況における挙動情報を履歴より検索し，検索された挙動情報が安全運転を行っていないと判定されていた場合や安全運転を行っていた頻度が少ない場合に，運転者に安全運転を行うよう通知する。

本発明によれば，運転操作に関する情報の分布と基準となる分布の差に基づいて安全運転を行っているかどうかを判定することにより，運転者に適した基準を元に危険可能性がある運転状態を精度良く検出し，運転者に通知することが可能となる。
また，個々の走行状況毎に運転者の挙動情報を履歴として記憶し，進行方向の走行状況と類似している状況における挙動情報を履歴より検索し，検索された挙動情報が安全運転を行っていないと判定されていた場合や安全運転を行っていると判定された頻度が少ない場合に運転者に通知を行うことにより，余裕をもった通知を効果的に行うことが可能となる。

本発明の第一の実施例を図１から図６を用いて説明する。
図１は，本発明における車両用安全運転支援方法適用した第一の実施例における概念ブロック図である。図１における運転操作検出手段１０１は，運転者の挙動情報として運転者のステアリングやアクセル，ブレーキ，ウィンカー等の車の部位に対する運転操作に関する情報を検出する手段である。ステアリングの操作は，良く知られている回転角センサを用いることにより検出することが可能である。また，アクセルやブレーキ，ウィンカーの操作は，それぞれの操作器具にスイッチを設置することにより検出することができる。挙動情報抽出手段１０２では，運転操作検出手段１０１から検出された運転操作に関する情報が，あらかじめ決められた時間内でどのように分布しているかを求める。

車両位置検出手段１０３では，車両が現在走行している絶対位置として，車両位置を表す経度および緯度を検出する。この方法としては，よく知られている技術であるＧＰＳ(Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ)を用いることができる。また，地図データ１０４には，車両が走行している位置周辺の道路の種類や幅，形状，交差点の位置等の道路に関する情報の他，信号の有無や道路標識の位置と種類，横断歩道や一時停止線等の道路上に描かれているマーク等，安全運転を行う上で注意すべき情報を格納する。安全運転を行う上で注意すべき情報は，例えば，それぞれの位置を表す緯度および経度の値と共に格納しておくことにより，車両が走行している位置周辺の情報を容易に検索することができるようになる。また，安全運転を行う上で特に重要で無い地物等の情報との区別を行うため，安全運転を行う上で重要であるかどうかを示すフラグを付加しても良い。車両位置検出手段１０３および地図データ１０４としては，これらを統合されたシステムとして良く知られているカーナビゲーション・システムをそのまま利用することができる。

図１における走行状況抽出手段１０５では，車両位置検出手段１０３によって検出された車両位置に基づいて，危険報知が要求される箇所に車が位置することを検出する。具体的には、走行中の道路の種類や幅，形状，進行方向上の交差点やカーブ，横断歩道，一時停止線等の注意すべき箇所までの距離，周囲の道路標識の種類等を地図データ１０４から検索する。また，運転者の挙動情報を抽出するためのタイミングを挙動情報抽出手段１０３に通知する。具体的には，走行中の道路の種類や幅，形状，進行方向上の交差点やカーブ，横断歩道，一時停止線等の安全運転を行う上で注意すべき箇所までの距離があらかじめ定められた閾値以下の場合，挙動情報を抽出すべき状況であることを挙動情報抽出手段１０３に通知する。通知を受けた挙動情報抽出手段１０３では，現在の車両位置と安全運転を行う上で注意すべき箇所までの間を複数の領域に分割し，それぞれの領域毎に運転操作に関する情報を集計し，分布を求める。例えば，安全運転を行う上で注意すべき箇所が交差点であり，現在の車両位置と交差点の位置がそれぞれ図２における２０１と２０２であるとする。この場合，車両と交差点の位置との間を例えば，図２におけるＡ（２０３），Ｂ（２０４），Ｃ（２０５），Ｄ（２０６）のような領域に分割し，それぞれの領域における運転操作に関する情報の分布を求める。
運転操作に関する情報がステアリングの場合は，ステアリングの角度が変化した頻度やステアリングの変化角度の累積，ステアリングの平均変化角度等を運転操作に関する情報として用いることができる。また，アクセルやブレーキ，ウィンカー等については，それぞれが操作された頻度や操作時間の累計を運転操作に関する情報として用いることができる。この結果，図２に示す位置関係の場合，ブレーキの操作時間については，例えば，図３に示すような頻度分布を求めることができる。図３では，Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄそれぞれの領域におけるブレーキの操作時間３０１，３０２，３０３，３０４は，交差点に近付くにつれて次第に長くなるという運転状態を表す分布となっている。

図１における基準挙動データ１０６は，運転者が安全運転を行っているかどうかを判定するための基準となるデータであり，顔や視線の方向の分布が挙動情報抽出手段１０２で作成される運転操作に関する情報の分布と同様の形式で，安全運転を行っている際の運転操作に関する情報の分布が格納されている。但し，運転操作に関する情報の分布は周辺状況や進行方向上の状況によって変わるため，状況毎に基準となる運転操作に関する情報の分布データを用意し，各分布データは状況に関する情報を添付した形式で格納しても良い。状況に関する情報としては，運転者に安全確認等の挙動が求められる箇所として走行状況抽出手段１０５で検索される走行中の道路の種類や幅，形状，進行方向上の交差点やカーブ，横断歩道，一時停止線等の注意すべき箇所までの距離，周囲の道路標識の種類等を利用することができる。また，安全上問題がある運転操作の状況は，運転者によって異なるため，運転者毎に基準挙動データを格納するようにしても良い。

運転状態判定手段１０７では，挙動情報抽出手段１０２，走行状況抽出手段１０５において抽出された情報および，基準挙動データ１０６中のデータに基づいて，運転者が安全運転を行っているかどうかを判定する。図４に運転状態判定手段１０７における処理の流れを示す。図４のステップ４０１において，走行状況抽出手段１０５において抽出された情報を条件として，条件にマッチする運転操作に関する情報の分布データを基準挙動データ１０６から選択する。条件としては，例えば，危険報知が要求される箇所であることを示す道路の種類や幅，形状，交差点，カーブ，横断歩道，一時停止線，周囲の道路標識の種類等の組み合わせを用いれば良い。選択する方法としては，条件としている情報の内，一致する情報が最も多いデータを選択すれば良い。また，一致する情報の数が同じ場合があるため，情報の種類に重み付けを行い，重み付けを行って一致する条件の数を求め，最も一致する数が多いデータを選択するようにしても良い。各情報に対する重みは，各情報固有の値としてあらかじめ定めておけばよい。ステップ４０２では，挙動情報抽出手段１０２によって抽出された運転操作に関する情報の分布とステップ４０１で選択された基準挙動データとの差を求める。今，運転操作に関する情報の分布が図５に示すような分布であり，基準挙動データが図３に示すような分布であるとする。この場合，両者の差は図６における破線の矢印６０１から６０４に示すようになる。ステップ４０２では，６０１から６０４に示す差の絶対値の合計を運転操作に関する情報の分布と基準挙動データとの差として求める。あるいは，差の二乗の和を求めても良い。さらには，領域毎に重みを設定し，差の絶対値や差の二乗の重み付け和を求めても良い。また，差を求める際，分布の傾向は同じであっても頻度数が大きく異なる場合もあり得るため，分布を正規化した後，差を求めるようにしても良い。正規化は，例えば，分布中の最大頻度や平均頻度によって各頻度の値を除算することにより行うことができる。ステップ４０３では，ステップ４０２で求めた差があらかじめ定められている閾値より大きいかどうかを判定する。大きい場合はステップ４０４に進み，運転者に安全運転を行っていないことを示す通知を行う。差が閾値より小さい場合は，処理を終了する。上記の例では，運転操作に関する情報の分布と基準挙動データとの差に基づいて運転者が安全運転を行っているどうかのみを判定しているが，さらに，分布の偏りに基づいて安全運転ではない理由を運転者に通知することもできる。例えば，図６に示した運転操作に関する情報の分布と基準挙動データとの差では，ＣおよびＤにおいて，６０３および６０４に示すように基準挙動データよりブレーキの操作時間が大幅に低くなっている。これは，図２に示す領域より，交差点手前で十分な減速が行われていないことを示している。よって，交差点進入時の運転操作に問題があることを運転者に通知することができる。

上記の様な通知を行うには，領域毎の差に閾値を設定し，各領域における差の大きさがあらかじめ定められた値より大きい場合は，その領域における運転操作に問題があると判定し，運転者に通知を行えば良い。運転者への通知を行う方法としては，運転操作に関する情報の分布と基準挙動データとの差の大きさに基づいて，通知を行う内容を変更することもできる。例えば通知を音声や音で行う場合，差が大きければ通知を行うための音量を大きくし，差が小さければ音量を小さくする。また，一度通知を行った後，さらに運転操作に関する情報の分布と基準挙動データとの比較を継続し，運転者の注意が改善されないと判定した場合，再度通知を行うようにしても良い。再度通知を行う場合は，以前に行った通知の内容と異なる内容で通知を行うようにすることもできる。
図１における出力手段１０８は，運転状態判定手段１０７によって決定された運転者への通知を音声や音によって提示，あるいは文字や記号によって表示する。出力手段としては，一般に使用されている装置であるスピーカやモニタ，あるいはフロントガラス上に表示を行うヘッド・アップ・ディスプレイ等を使用することができる。

以上のように第一の実施例によれば，運転操作に関する情報の分布と基準となる分布の差に基づいて安全運転を行っているかどうかを判定することにより，運転者に適した基準を元に危険可能性がある運転状態を精度良く検出し，運転者に通知することが可能となる。

第二の実施例を図７を用いて説明する。
図７における運転操作履歴７０１は，運転操作に関する情報の分布，運転操作に関する情報の分布と基準挙動データとの差，およびその差に基づいて安全運転を行っているかどうかを判定した結果を走行状況毎に履歴として記憶する手段である。運転操作履歴７０１は図７に示すように，運転状態判定手段７０２と出力手段７０３の間に設けられ，出力手段７０３は，取得された運転操作に関する情報の分布に基づく判定結果と履歴中の情報に基づいて，運転者に注意を行うかどうかを決定する。例えば，その時点における走行状況と類似した走行状況における判定結果を運転操作履歴７０１より検索した情報中に安全運転ではないと判定されている割合があらかじめ定めされた割合より高い場合には運転者が危険回避を怠っている可能性が高い。よってこの情報と基準挙動データに基づいた判定結果とを組み合わせて判定を行うことができる。又，安全運転かどうかの判定結果ではなく，運転操作に関する情報の分布と基準挙動データとの差の大きさを利用することもできる。これにより，分布と基準挙動データとの差が安全運転と判定される範囲内であっても，差が比較的大きい状態が継続しているような場合も注意すべき状態と判定し，運転者に通知を行うことが可能となる。さらに，履歴にある全ての判定結果や運転操作に関する情報の分布と基準挙動データとの差ではなく，直前のみや，直前からあらかじめ定められた回数前までの情報のみを利用するようにしても良い。

以上のように第二の実施例によれば，個々の走行状況毎に運転者の挙動情報の判定結果を履歴として記憶し，進行方向の走行状況と類似している状況における挙動情報の判定結果を履歴中より検索し，安全運転を行っていないと判定されていた場合や安全運転を行っていると判定された頻度が少ない場合に運転者に通知を行うことにより，余裕をもった通知を効果的に行うことが可能となる。

第三の実施例を図８から図１１を用いて説明する。
図８は第三の実施例における概念ブロック図である。図８では，図１に示す第一の実施例に顔・目検出手段８０１を追加した構成となっている。
顔・目方向検出手段８０１は，運転者の挙動情報として運転者の顔の位置と方向あるいは目の位置と視線の方向の内のいずれか一方，あるいは両方をあらかじめ決められた時間間隔で検出する。顔の位置や方向を検出する方法としては，例えば「車両運転者監視装置（特開平１１−１６１７９８）」にある技術を，また，目の位置や視線の方向を検出する方法としては，例えば「前方注視度検知装置（特開平７−９６７６８）」にある技術を利用することにより実現することができる。

図８における挙動情報抽出手段８０２では，運転操作に関する情報の分布に加え，顔・目方向検出手段８０１から検出された顔の方向あるいは視線の方向が，あらかじめ決められた時間内で運転者の視野領域中においてどのように分布しているかを求める。これを実現する方法を以下に説明する。
説明のため，運転者の視野領域における車内の装備を図９に示すように想定する。図９において９０１はフロント・ウィンドウ，９０２は後方確認用のルームミラー，９０３はステアリング，９０４は速度計等の計器類，９０５はカーナビゲーション・システムやオーディオ・システムの画面や操作パネル，９０６は右側のバックミラー，９０７は左側のバックミラーを示す。顔の方向や視線の方向の分布を求めるためには，まず，図９で示した運転者の視野領域を適当な領域に分割する。分割方法としては，例えば，図１０に示すように，視野領域を均等に四角形の領域に分割すれば良い。あるいは視野領域の重要度や注視の仕方に応じて分割方法を変えることもできる。例えば，ルームミラーや左右のバックミラーを注視しているかどうかは重要であるため，それぞれを一つの領域とすることもできる。また，計器類の確認も安全運転には必要であるため，それらも一つの領域とすることができる。また，その他の室内装備についてはどこを注視していても安全上問題が生じるため，計器類以外の下方の室内装備に対応する領域については一つの領域としても良い。図１０に示した分割方法の例では各領域は他の領域とは重なりが無い形であるが，他の領域と重なる部分があるような領域とすることもできる。さらに，四角や直線による分割ではなく，円や曲線等の任意の形状によって分割を行っても良い。挙動情報抽出手段８０２では，分割した視野領域に基づいて顔や視線の方向の分布を求める。車内の装備は車両毎に固有であるため，分割した領域の位置も車両毎に固有となる。よって，顔や目の位置と各領域の位置との関係から，顔や視線の方向がどの領域の方向を向いているかを判定することが可能となる。顔や視線の方向が向いている領域の判定結果に基づいて，あらかじめ決められた時間内において顔や視線が向けられた頻度を各領域について求める。これにより，例えば図１０における「Ｄ」で示した行の各領域について図１１のような頻度分布を求めることができる。図１１では，前方への注意（１１０１，１１０２および１１０３）と共に左右への注意（１１０４，１１０５，１１０６および１１０７）も払いつつ運転を行っている状態を示している。

顔・目検出手段８０１および運転操作検出手段８０３により検出される挙動情報から安全運転を行っているかどうかを判定する方法は，第一の実施例で説明した方法をそのまま使用することができる。また，安全運転を行っていないと判定された場合の運転者への通知方法も同様に第一の実施例で説明した方法を使用することができる。さらに，顔・目検出手段８０１から生成される挙動情報の分布と基準挙動データとの差および，運転操作検出手段８０３から生成される挙動情報の分布と基準挙動データとの差の両方があらかじめ定められた閾値より大きい場合に，運転者が安全運転を行っていないと判定し，運転者に注意喚起するための通知を行うようにすることもできる。また，基準挙動データの選択方法としては，走行状況の他，運転操作に関する情報を条件として選択することもできる。

以上のように第三の実施例によれば，運転操作に関する情報の分布に加え，顔や目の動きの分布に基づいて安全運転を行っているかどうかを判定することにより，運転操作に関する情報のみを用いた場合に比べて精度の高い通知を運転者に行うことが可能となる。

本発明の第一の実施例を示す概念ブロック図。 運転操作に関する情報の分布を求める際の領域の分割例。 運転操作に関する情報の分布の一例。 運転者が安全運転を行っているかどうかを判定する処理を示す流れ図。 運転操作に関する情報の分布の第二の例。 図３に示す分布と図５に示す分布の差を示す図。 本発明の第二の実施例を示す概念ブロック図。 本発明の第三の実施例を示す概念ブロック図。 車両内の装備の一例を示す図。 車両内における運転者の視野領域を等間隔に分割した例。 顔や視線の方向の分布の一例。

符号の説明

１０１，８０３ 運転操作検出手段
１０２，８０２ 挙動情報抽出手段
１０３ 車両位置検出手段
１０４ 地図データ
１０５ 走行状況抽出手段
１０６ 基準挙動データ
１０７，７０２ 運転状態判定手段
１０８，７０３ 出力手段
７０１ 履歴データベース
８０１ 顔・目検出手段。

Claims (8)

1. 車両における運転操作に関する情報を検出する運転操作検出手段と，
   上記車両の位置を検出する車両位置検出手段と，
   地図データを格納する格納部と，
   上記車両位置と上記地図データに基づいて連続する複数の該地図上の区間において上記運転操作に関する情報の分布を運転者の挙動情報として抽出する挙動情報抽出手段と，
   運転者が安全運転を行っているかどうかを判定するための基準データを格納する基準挙動データと，
   上記基準挙動データと上記運転者の挙動情報とから安全運転が行われているかどうかを判定する運転状態判定手段と，
   運転操作検出手段において運転者が安全運転を行っていないと判定された場合にその旨を通知する出力手段とを有することを特徴とする運転支援装置。
2. 上記車両位置と上記地図データとに基づいて、上記地図データ中で危険報知の要求される箇所に該車両が位置することを検出する走行状況抽出手段と，
   上記走行状況抽出手段で危険報知箇所が検出された場合に上記挙動情報抽出手段が挙動情報の抽出を行うことを特徴とする請求項１記載の運転支援装置。
3. 上記挙動情報抽出手段は，あらかじめ定められた区間にわたって運転操作に関する情報の分布を取得することを特徴とする請求項１又２に記載のは運転支援装置。
4. 上記運転状態判定手段は，上記挙動情報と基準データとの比較を行い，それらの差が所定値より大きい場合に，運転者が安全運転を行っていないと判定することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の運転支援装置。
5. 上記出力手段は，上記差の大きさに基づいて，運転者に安全運転を行っていないことを通知する方法を変更することを特徴とする請求項４記載の運転支援装置。
6. 上記基準データは、上記危険報知の要求される箇所の種類毎に格納され、上記走行状況抽出手段の情報に基づいて上記基準データは選択されることを特徴とする請求項２乃至５の何れかに記載の運転支援装置。
7. 過去の上記挙動情報を蓄積する履歴データベースを有し、
   上記走行状況手段によって検出された走行状況に対応づけられた履歴データも用いて上記安全運転が行われているかどうかを判定することを特徴とする請求項２乃至６の何れかに記載の運転支援装置。
8. 上記運転操作検出手段は運転者の顔や目の位置や方向も検出し，
   上記挙動情報抽出手段は上記運転者の顔や目の位置や方向の分布も運転者の挙動情報として抽出し，該顔や目の位置や方向に関する情報も用いて上記安全に運転が行なわれているかどうかを判定することを特徴とする請求項２乃至７の何れかに記載の安全運転支援装置。

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