JPH01115344A

JPH01115344A - 車両乗員の状態検出装置

Info

Publication number: JPH01115344A
Application number: JP62274412A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Tabata; 洋田畑; Masaaki Katsumata; 勝亦　正晃; Tsutomu Suzuki; 務鈴木
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1987-10-29
Filing date: 1987-10-29
Publication date: 1989-05-08
Anticipated expiration: 2009-09-07
Also published as: JPH0669444B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、車両乗員、特に車両の運転者の身体状態を検
出するのに好適な車両乗員の状態検出装置に関する。

（従来の技術）従来、車両の安全運転のために、運転者の身体の状態を
把握する手段として、居眠り運転状態等による異常なス
テアリングの操作パターンを記憶させてあき、実際の操
舵角変化を上記パターンと対比させて、一致もしくは類
似したときに居眠り等の異常状態と判別して警報を発す
るようにした運転者の異常状態検出装置が提案されてい
る。

更に、運転者のステアリングホイールに握り圧検出素子
を設けておき、握り圧低下が所定時間経過したときに、
運転者に警報を発するようにした装置も提案されている
。

また、運転者の親指等に心拍状態を検出する指尖圧検出
計を装着して、心拍状態から運転者の身体の状態を把握
し警告を発するようにすることがでさる装置も提案され
ている（特開昭６０−７６４２８号公報）。

（発明が解決しようとする問題点）ところで、上記従来技術のように直接的に身体の状態を
測定する場合においては、検出素子を直接身体に取付け
なければならないという不便と、検出素子を身体に取付
けるという精神的な圧迫感ないし違和感のため、正確な
呼吸数、または心拍数が測定できないという不都合があ
った。

更に、ステアリング操作状態を検出して運転者の状態を
把握する方式においては、居眠りによるステアリング操
作のパターンは複雑、かつ多種多様でおり、必ずしも記
憶手段に予め設定したパターンと一致するとは限らず、
検出精度が余り良くないという問題点がおった。

また、ステアリングホイールの握り圧の検出による運転
者の状態の把握の仕方においては、特に直線路線の高速
運転や渋滞運転時は、自ずとステアリングの握り圧が変
ってくるため正確な運転者の状態を把握できず、更に人
によってステアリングホイールの握り方が千差万別でお
るため、適切な運転者の状態を把握できないという欠点
があった。

更に、指尖圧検出針を装着する装置においては、運転者
に違和感を与えるという不都合と、このため運転者がこ
の検出計を取り外してしにえば、全く検出できないとい
う問題点を有していた。

（発明の目的）本発明は、上記問題点を解決すべくなされたらので必っ
て、その目的とするところは、身体にセンサを直接接触
さＵることなく、間接的に身体の状態を検知することが
できる車両乗員の状態検出装置を（足イ共することにお
る。

（問題点を解決するための手段）本発明は、上記問題点を解決するために、車両乗員の胸
部もしくは腹部に照射されたマイクロ波の反射波を受信
するマイクロ波送受信センサと、該マイクロ波送受信セ
ンサが受信した検波信号から胸部もしくは腹部の変位状
態を表わす信号を演算する変位但演咋手段と、該変位量演算手段で演算された信号の周期、振幅または
所定期間における前記演算された信号の最大値または最
小値の少なくとも１つの値を検出する変位状態検出手段
と、該変位状態検出手段で検出された値に基づく値と予め定
められた値を比較する呼吸状態比較手段と、からなることを特徴とするものである。

（作用）本発明は、上記の構成により、車両乗員、特に運転者の
胸部に向けて発射したマイクロ波の反射波を受信して胸
部の変位状態を表わす信号を検知し、εの信号の周期ま
たはピーク値から検知される呼吸状態に基づき身体状態
を検出する。

（実施例）以下、本発明に係る一実施例として、車両運転者の身体
の異常状態を検出する実施例を図面に基づいて説明する
。

なお、図面に基づく説明の前に、本発明の理解を容易に
するために、運転者の身体の状態と呼吸状態、更にステ
アリングの操舵角の関係を説明する。

まず、運転者が市街地等を走行中に車線変更。

右左折するようなときは、運転者は緊張状態にあるので
居眠りすることはないでおろうとする前提から、操舵角
が大きいときは居眠り状態でないとし、運転者が居眠り
状態になるときは、操舵角か所定値より小さいときであ
り、また呼吸の周期は脳細胞が安静になるため、酸素の
必要量が減り正常時よりも遅くなり、いわゆる呼吸のゆ
らぎが遅くなる傾向を示し、更に呼吸の振幅に基づいた
後述する処理した変位量信号の吸気の最大値（正ピーク
値）と呼気の最大値（負ピーク値）は、正常時に対し正
ピーク値は小さくなるが負ピーク値は大きくなる傾向に
おる。

また、運転者が疲労状態になると、自律性が増すため呼
吸の周期に規則性が出てくる傾向を示し、呼吸の振幅は
浅くなる傾向におるため、正、負ピーク値は正常時に対
して小さくなる。

更に、運転者が極度の緊張状態必るいは心臓系の異常状
態のときは、呼吸の振幅が小さくなったリ（呼吸が浅く
なる）、また呼吸の周期が速くなったり、遅くなったり
して呼吸の周期が乱れ、その傾向は一定でなく乱れる状
態を示すようになる。

したがって、上記の傾向を的確に検知できれば、運転者
の身体状態を正確に把握でき、異常状態がわかれば運転
者ないし同乗者に適切な措置を講じることができる。

さて、第１図は本発明の第１の実施例の構成を示すブロ
ック図であって、１は車両運転シートであり、このシー
ト１に運転者２が座っている。

３は、マイクロ波送受信センサとしてのマイクロ波ドツ
プラレーダセンサ（以下「センサ」という）で必って、
運転者２の胸部に１０Ｇｔ−１２帯域のマイクロ波を照
割するとともに、その反射波を受信できるようになって
いる。

４は、センサ３か受信した信号を演算する検波信号演算
手段であって、呼吸及び血管の動きによる胸部表皮面の
変位に応じた変位量を演算するものでおる。すなわち、
センサ３から発射されたマイクロ波が呼吸または心臓の
動きに伴う血管の収縮、膨張により、センサと身体まで
の距離が変化する弓を演算するものである。

図中５はぜ口・クロスディテクタで市って、反射波が基
準線と交差する点を検出し、この交差点位置間とＭ準周
波数発振器７からの基準周波数との対比、すなわら交差
点位置間に基準周波数が何回発振されたかによりゼロ・
クロス周期カウンタ６で呼吸の周期が検出される。

８及び９は呼吸の振幅を検出するための手段であって、
正ピークホールド回路及び負ピークホールド回路からな
り、それぞれの最大値の信号を所定時間保持するように
なっているとともに、これら信号はアナログ−デジタル
（Ａ／Ｄ＞変換器９を介してマイクロコンピュータ（Ｃ
ＰＵ）１１に送られる。

図中１５は、ステアリングホイールで必って、この操舵
角は操舵角センサ１２で検出され、この検出信号は、走
行中の操舵角と予め定めた所定値とを比較する操舵比較
回路１３に送られた後、所定値以下の操舵角のときに出
力信号が上記ＣＰＵ１１に入力される。

ＣＰＵ１１は、内蔵するシステムＲＯＭにより駆動され
るとともに、運転者の正常時、すなわちエンジン始動直
後等のリラックスした状態のときくここでは操舵角が所
定値以下のときとしている。

）の呼吸の正、負ピーク値及び周期をＲＡＭに予め記憶
されていて、更に運転中の操舵角が所定値以下のときの
ゼロ・クロス周期カウンタ６から入力された呼吸周期と
Ａ／Ｄ変換器１０から入力された正、負ピーク値とを比
較演算するようになっている。

なお、図中１４は比較演算の結果に基づいてＣＰｕ１１
が運転者の異常状【尿を検知したときにその旨を警告す
るための警報回路である。

第２図には、検波信号演算手段４の詳細ブロック図か示
しである。すなわち、この検波信号演算手段４は、２位
相変位検出方式を採用したものであって、２０ａ及び２
０ｂは、π／２位相差を有する１０ＧＩ−ｆｚ帯の２種
類のマイクロ波を発生させるマイクロ波発振器２１ａと
ホーンアンテナ２１ｂとの導波路上に所定間隔保って設
けられた検波器でおる。これら検波器２０ａ、２０ｂで
検波した信号は、それぞれバイパスフィルタ２２，２３
により、身体の背景の静止物体の反射波による直流成分
を除去した後、第１及び第２の絶対値回路２４．２５に
入力させるとともに、３相発振回路２６のｓｉｎωｔの
基準発振周波数により作動する第」の乗算回路２７及び
３相発振回路２６のＣＯ３ωｔの基準発振周波数より作
動する第２の乗算回路２８に入力される。

また、バイパスフィルタ２２．２３の出力信号は、第３
の乗算回路２９により乗算された接、３相発振回路２６
からのｓｉｎωｔと一５ｉｎωｔの基準発振周波数を切
替える発振信号切苔器３０を介した後、上記第１の絶対
値回路２４の出力信号と第３の乗算回路３１で乗算され
る。

更に、第２の絶対値回路２５の出力信号は、３相発振回
路２６のＣＯＳωｔの基準発振周波数により作動する第
４の乗算回路３２を介した１卦、上記第３の乗算回路３
１の出力信号を第１の加算回路３３で加算処理する。

一方、第１の乗算回路２７と第２の乗算回路２８との出
力信号は第２の加算回路３４ぞ加算された後、サンプル
・ホールド回路３５に送られる。

ここでは、上記絶対値回路２４．２５と乗算回路２７．
２８．２９，３１．３２と３相発振回路２６、発振信号
切替回路３０とにより、センサ３から胸部までの正弦波
等による関数により決定される距離を求めるための近似
式計算を２系統に分けて行なっている。また加算回路３
３．３４により２つの位相の違う信号を合成している。

上記第１の加算回路３３の出力信号は波形整形回路３６
．フェーズド・ロックド・ループ回路３７及び遅延回路
３８により、上記の第２の加算回路３４の出力信号と同
期になるようにｆｆｉ理されて、サンプル・ホールド回
路３５に送られる。

サンプル・ホールド回路３５では同期検波された波形を
取り出し、これを後述の呼吸周期検出及び呼吸深度検出
のための手段に送るようになっている。

第３図は、上記検波演算手段４における検波状態を示す
もので、同図（ａ）は、検波器２０ａが受信した信号を
処理して得られた波形を示し、同図（ｂ）は、π／２位
相差のおる信号を検波器２ｏｂで受信して処理した信号
を示している。

上記の（ａ）、（ｂ＞の波形を合成することにより、同
図（Ｃ）の左側部分の波形が得られる。

すなわら、２位相変位方式によると、１相のみのマイク
ロ波を照射したときに検波器特有の感度特性により生ず
る基準位置近くの低感度領域を生ずることなく、変位量
を検出することができ、例えば同図（Ｃ）の波形の上に
現れたヒゲ状で示される心臓の鼓動に伴う血管の動きの
変位量も精度よく検出することができる。なお、同図（
Ｃ）の右側の部分は、呼吸を意識的に止めたときの波形
を示すものであって、このときにおいても、血管の動き
、すなわち心拍状態を明瞭に検出することができる。

上記構成からなる本実施例において、センサ３から運転
者２の胸部に向けて１０ＧＨｚ帯のマイクロ波を照射す
ると、マイクロ波は運転者の被服を透過し、胸部表面に
達して反射し、再びセンサ３により受信される。

受信波は検波演算回路４により処理され、胸部の変位量
に応じた波形信号が得られる。

検波演算回路４からの波形信号は、ゼロ・クロス・ディ
テクタ５において、正常時の正、負ピーク間のほぼ中間
に設定される基準位置との交点が求められ、その交点位
置間からゼロ・クロス周期カウンタ６により、呼吸周期
が検出される。また、検波信号演算回路４からの検波信
号は、正ピークホールド回路８及び負ピークホールド回
路９において検出され、Ａ／Ｄ変換器１０を介してＣＰ
Ｕ１１に入力され正ピーク値と負ピーク値が検出される
。

ＣＰＵＩＩには、予め運転者の正常時、例えばエンジン
始動直後のリラックスした状態の呼吸周期及び正ピーク
値、負ピーク値のデータが記憶されているので、これと
上記ゼロ・クロス・周期カウンタ５及びＡ／Ｄ変換５１
０から入力された呼吸周期と正、負ピーク値を比較判断
し、例えば呼吸周期が正常時よりも大きくなったり、お
るいは正常時と比べて正ピーク値は小さくなり、負ピー
ク値は大きくなる傾向を示したら、運転者が居眠り状態
にあると判定し、警報回路１４から運転者ないし同乗者
に警報を発するようにする。

一方、呼吸周期が速くなったり、あるいは正。

負ピーク値が小さくなったときは、運転者が疲労状態に
あると判断し、警報回路１４から警告を発するようにす
る。

また正負ピーク値が小さくなったり（呼吸が浅くなった
り）呼吸の周期が速くなったりｄくなったりして呼吸の
周期が乱れ、その傾向が一定でなく乱れる状態になった
ときは、運転者が極度の緊張状態おるいは心臓系の異常
状態におると判断し、警報回路から警報を発するように
する。なお、このような状態が数秒で正常レベルに戻る
傾向を示ゼば問題ないので警報は発しないようにする。

したがって、本実施例によれば運転者の身体の呼吸状態
を装置を直接接触させず間接的に呼吸の周期や正負ピー
ク１直により検出し、その状態が正常時と比較判断され
て異常状態か否かを判断し、異常状態のときはその旨が
警告される。

第４図は本発明の第２の実施例を示すものであって、前
述の第１の実施例と相違する点は、検波演算回路４の出
力をローパスフィルタ１６を介した後、上述した第１の
実施例に示した処理が行なわれることにより、呼吸のみ
による変位の周期や正負ピーク値が検出されるとともに
、バイパスフィルタ１７を介して前記した検波演算回路
１４の出力信号は、ゼロ・クロス・ディテクタ５′で基
準位置との交点を検出し、この交点を基準周波数発撮器
７″から入力される基準周波数との比較によりゼロ・ク
ロス周期カウンタ６−により心拍変位量の周期を検出す
る。

この心拍変位量の周期の検出は、検波演算回路４の出力
波形のうち、大きな波がバイパスフィルタにより除去さ
れ、急激な波、すなわち高周波の波のみが検出される。

すなわち呼吸による胸部の大きな変化は除去され、血管
の動きでおる心臓の動きによる心拍を検出することがで
きる。つまり、第３図（Ｃ）のヒゲ状の信号のみを取り
出すことかできる。

すなわち、極度の緊張状態や心臓系の異常時は、呼吸の
周期が速くなるので心拍周期ら速くなり心拍数も多くな
る。そして、正常時の所定時間内の心拍数と比較するこ
とで異常状態か否かを判断し警報を行なうことができる
。

従って、第２の実施例では第１の実施例の構成に更に心
拍状態を検出する構成を有しているため、予めＣＰＵに
運転者の正常時の呼吸の周期、正負ピーク値及び心拍数
や周期を記憶してあくことにより、運転者の呼吸状態や
心拍状態を比較判断して異常か否かを判断できるので、
より安全性の優れた運転者の身体状態を検出することが
できる。

特に極度の緊張状態や心臓系の異常の場合は、呼吸の周
期、振幅による判断と心拍数や心拍変位の周期による判
断とにより二重の安全策を講することができる。

なお、上述の第１．第２実施例では正常時に対する正負
ピーク値の大小に基づいて身体状態を検出しているが、
正常時の振幅を記憶しておき正負ピーク値の差の偏位を
見て疲労状態かどうかを検出するようにしてもよい。ま
た、正常時の正負ピーク間の基準位置を記憶しておき正
負ピーク値の半分の位置の変化を児て居眠り状態か否か
を検出するようにしてもよい。

（発明の効果）本発明は、以上のように構成したので、重両束０、特に
運転者の身体に直接センサを取付けることがないので、
被検出者に無用な違和感ないし圧迫感を与えることがな
く、正確な呼吸状態を検出することにより身体状態が検
出できる。

【図面の簡単な説明】

第１及び第２図は本発明の第１の実施例を示すものであ
って、第１図は本発明の構成を示すブロック図、第２図
はマイクロ波送受信センサ信号演篩手段の構成を示すブ
ロック図、第３図はマイクロ波送受信センサの信号演算
手段の検波波形図及び第４図は本発明の第２の実施例を
示すブロック図でおる。２・・・運転者（身体）３・・・マイクロ波ドツプラレーダセンサ（マイクロ波
送受信センサ）４・・・検波信号演算手段５・・・Ｕ口・クロス・ディテクタ６・・・ゼロ・クロス周期カウンタ７・・・基準周波数発振器８・・・正ピークホールド回路９・・・負ピークホールド回路゛１０・・・アナログ−デジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）
１１・・・マイクロコンピュータ（ＣＰＵ）１４・・・
警報回路特許出願人　　日産自動虫株式会社鈴　　木　　　　務代理人　弁理士　　和　１）成　則

Claims

【特許請求の範囲】

（１）車両乗員の胸部もしくは腹部に照射されたマイク
ロ波の反射波を受信するマイクロ波送受信センサと、該マイクロ波送受信センサが受信した検波信号から胸部
もしくは腹部の変位状態を表わす信号を演算する変位量
演算手段と、該変位量演算手段で演算された信号の周期、振幅または
所定期間における前記演算された信号の最大値または最
小値の少なくとも１つの値を検出する変位状態検出手段
と、該変位状態検出手段で検出された値に基づく値と予め定
められた値を比較する呼吸状態比較手段と、からなることを特徴とする車両乗員の状態検出装置。