JP3719112B2

JP3719112B2 - Operating load judgment device

Info

Publication number: JP3719112B2
Application number: JP2000196912A
Authority: JP
Inventors: 裕史高田
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2000-06-29
Filing date: 2000-06-29
Publication date: 2005-11-24
Anticipated expiration: 2020-06-29
Also published as: JP2002010995A

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To accurately judge a driving load. SOLUTION: This device is provided with a judgment rule storage device 10 holding the biological signal tendency of a driver and the load state of the driver in relation as load judgment rules 11, 12, 13 and 14, driver state detectors 20A, 20B, 20C and 20D for measuring one kind of the biological signals of the driver and outputting driver load data based on the biological signals and the load judgment rules 11, 12, 13 and 14 held in the judgment rule storage device 10 and a general driving load judgment means 30 for judging the load state of the driver based on the plural driver load data outputted by the driver state detectors 20A, 20B, 20C and 20D.

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、運転負荷判定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、心拍信号から算出される心拍変動ＲＲＶ（R-R Variance）の変化の傾向や、心拍間隔ＲＲＩ（R-R Interval）を周波数解析して得る２つのピーク成分の変化の傾向から運転者の精神的負荷状態を判定する装置や、これら装置の判定結果に応じて警報の提示や車両制御に制限を与える装置が開発されている。
【０００３】
例えば、特開平８−１３１４２４号公報に記載の疲労蓄積判定方法及びシステム及び輸送機器は、運転者の心拍状態を検出し、時系列的に離れた２時点の拍動間隔の変動または分散または標準偏差を比較することによって、運転者の疲労蓄積を判定する方法であり、また運転者の疲労蓄積が大と判定された場合には、車両の速度を低下したり、進行方向を制限したりする装置、及び輸送機器である。
【０００４】
また、特開平８−２８０６３７号公報に記載の精神活動判定装置は、運転者の心拍間隔を検出し、検出した心拍間隔に対して周波数解析を行った上で、抽出した２つの周波数成分を２次元平面状に展開して、その座標上の変化パターンから精神活動の状態を判定する精神活動判定装置である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した前者の運転者の負荷判定装置では、車両運転中の運転者の精神的負荷の判定を心拍信号の揺らぎＲＲＶのみによって行なっている。しかし、車室内に装備されたモータなど、電気的なノイズを発生する機器が起動した際には、心拍信号に、これら電気的なノイズが混入する可能性があり、一元的な情報源による精神的負荷の判定と、更にはその判定に基づく車両の制御や情報提供は、必ずしも正確に行われる保証はない。
【０００６】
また、上述した後者の運転者の負荷判定装置では、拍動間隔ＲＲＩを周波数解析して得る２つのピーク成分、つまり血圧変動性成分と呼吸変動性成分との描く軌跡より精神的負荷の判定を行っている。しかし、この方法は、前記のように呼吸変動性成分を含んでいる為、高速道路の走行時など、運転者に対する負荷が一定状態に保たれて、ほぼ一定周期の呼吸が実施できる場合にのみ有効な判定手法である。例えば、街中の走行やカーブが連続し、アクセル、ブレーキ、ステアリングの操作が連続するような、いわゆる身体的な負荷が課せられている場合には、通常、運転者は呼吸を一定のリズムで行うことが困難であるため、この方法による精神的負荷の判定結果には、身体的負荷の影響がノイズとして混入している可能性がある。
【０００７】
本発明は、運転者の負荷判定をより正確に行うことのできる運転負荷判定装置の提供を課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、運転者の生体信号傾向と運転者の負荷状態とを関連づけて負荷判定法則として保持した判定法則記憶装置と、運転者の複数種類の生体信号を計測し、それぞれの生体信号及び前記判定法則記憶装置に保持されたそれぞれの前記負荷判定法則に基づいて複数の運転者負荷データを出力する運転者状態検出装置と、前記運転者状態検出装置が出力した複数の運転者負荷データに基づいて運転者の負荷状態を判定する総合運転負荷判定手段と、前記複数の運転者負荷データに基づき、運転者の運転負荷状態を精神的負荷と身体的負荷とに区分する総合運転負荷判定法則を保持した総合運転負荷判定法則記憶装置とを有し、前記総合運転負荷判定手段は、前記複数の運転負荷データ及び前記総合運転負荷判定法則に基づいて、運転負荷状態の判定を精神的負荷と身体的負荷とに区分して行う負荷分別手段を有することを特徴とする。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１記載の運転負荷判定装置であって、前記運転者状態検出装置は、運転者の拍動間隔を検出する拍動間隔検出手段と、前記拍動間隔検出手段によって検出された拍動間隔とに基づいて所定時間ごとの拍動間隔の分散値を算出する拍動間隔分散値算出手段を有し、前記判定法則記憶装置に保持された負荷判定法則は、運転者の拍動間隔分散値に基づき、運転者の運転負荷状態をその度合いに応じて区分する拍動間隔分散値負荷判定法則であり、前記拍動間隔分散値算出手段によって算出された拍動間隔の分散値及び前記拍動間隔分散値負荷判定法則に基づいて、運転者の負荷状態を判定する拍動間隔分散値負荷判定手段を有することを特徴とする。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１又は２記載の運転負荷判定装置であって、前記運転者状態検出装置は、運転者の拍動間隔を検出する拍動間隔検出手段と、前記拍動間隔検出手段によって検出された拍動間隔に基づいて所定時間ごとの拍動間隔を周波数解析する拍動周波数解析手段と、前記拍動周波数解析手段による周波数解析の結果から所定周波数を上回る高周波成分と所定周波数を下回る低周波成分との比を算出する拍動周波数比算出手段とを有し、前記判定法則記憶装置に保持された負荷判定法則は、運転者の拍動周波数比に基づき、運転者の運転負荷状態をその度合いに応じて区分する拍動周波数比負荷判定法則であり、前記拍動周波数比算出手段によって算出された拍動周波数比及び前記拍動周波数比負荷判定法則に基づいて、運転者の負荷状態を判定する拍動周波数負荷判定手段を有することを特徴とする。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３記載の運転負荷判定装置であって、前記運転者状態検出装置は、運転者の呼吸周波数を検出する呼吸周波数検出手段を有し、前記判定法則記憶装置に保持された負荷判定法則は、運転者の呼吸周波数に基づき運転者の運転負荷状態をその度合いに応じて区分するための呼吸周波数負荷判定法則であり、前記呼吸周波数検出手段によって検出した呼吸周波数及び前記呼吸周波数負荷判定法則に基づいて、運転者の負荷状態を判定する呼吸周波数平均値負荷判定手段を有することを特徴とする。
【００１３】
請求項５の発明は、請求項１乃至請求項４記載の運転負荷判定装置であって、前記運転者状態検出装置は、運転者の呼吸周波数を検出する呼吸周波数検出手段と、前記呼吸周波数検出手段によって検出した呼吸周波数に基づいて所定時間ごとの呼吸周波数の分散値を算出する呼吸周波数分散値算出手段とを有し、前記判定法則記憶装置に保持された負荷判定法則は、運転者の呼吸周波数分散値に基づいた運転者の運転負荷状態を区分するための呼吸周波数分散値負荷判定法則であり、前記呼吸周波数分散値算出手段によって算出した呼吸周波数分散値及び前記呼吸周波数分散値負荷判定法則に基づいて、運転者の負荷状態を判定する呼吸周波数分散値負荷判定手段を有することを特徴とする。
【００１４】
請求項６の発明は、請求項１乃至請求項５記載の運転負荷判定装置であって、前記総合運転負荷判定法則記憶装置は、予め複数の運転者にそれぞれ精神的負荷、身体的負荷及び通常状態からなる運転負荷状態を加えた場合の複数種類の運転者負荷データをそれぞれ、精神的負荷データの典型値、身体的負荷データの典型値及び通常負荷データの典型値として記憶し、前記負荷分別手段は、運転者状態検出装置が出力した複数種類の運転者負荷データを入力値として、該入力値から、前記精神的負荷データの典型値、身体的負荷データの典型値及び通常負荷データの典型値までのそれぞれの距離を算出し、これらの距離のうち最も短い典型値に対応する前記精神的負荷、前記身体的負荷及び前記通常状態の何れかを運転者がおかれている負荷状態と判定することを特徴とする。
【００１５】
請求項７の発明は、請求項１乃至請求項６記載の運転負荷判定装置であって、車両運転に必要な行動の全部もしくは一部を行う運転支援装置と、精神的又は身体的な運転負荷状態に応じた運転支援法則を保持する運転支援法則記憶装置と、前記総合運転負荷判定手段の判定及び前記運転支援法則記憶装置に保持された運転支援法則に基づいて前記運転支援装置の起動と停止及び動作状態を決定する運転支援装置制御手段とを有することを特徴とする。
【００１６】
請求項８の発明は、請求項７記載の運転負荷判定装置であって、前記運転支援装置は、前記運転支援装置制御手段に基づいて車両運転に必要な動作の全部もしくは一部を自動的に行う車両の自動走行制御手段と、前記運転支援装置制御手段に基づいて舵角比の変更が可能である舵角比可変操舵手段と、前記運転支援装置制御手段に基づいてアクセル操作量に対するスロットルゲインの変更が可能である駆動力特性可変駆動制御手段と、前記運転支援装置制御手段に基づいてブレーキ操作量に対する制動力が変更可能である制動特性可変制動制御手段と、前記運転支援装置制御手段に基づいて警報情報を提供する情報提供手段との少なくとも１つ以上を有することを特徴とする。
【００１７】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、運転者状態検出装置によって、運転者の複数種類の生体信号を計測させ、計測した生体信号の傾向と運転者の負荷状態とを関連づけた負荷判定法則を参照することで、運転者の負荷状態を示す運転負荷データを得ることが可能になる。更に、複数の運転者負荷データに基づいて運転者の負荷状態の判定を行う総合運転負荷判定手段を設けることによって、複数の運転者状態検出装置が出力した複数の運転者負荷データに基づく運転者の負荷状態、すなわち複数の生体信号に基づく運転者の負荷状態の判定が可能になる。
また、複数の運転者負荷データを運転者の精神的負荷と身体的負荷とに関連付けた総合運転負荷判定法則を総合運転負荷判定法則記憶装置の内部に保持させることによって、総合運転負荷判定手段においては、複数の運転負荷データの入力に対して、精神的負荷と身体的負荷とに区分した運転負荷の判定を行うことが可能になる。
【００１９】
請求項２記載の発明によれば、請求項１の発明の効果に加え、運転者の拍動間隔を拍動間隔検出手段によって検出させ、拍動間隔分散値算出手段では、所定時間分の拍動間隔を収集させることで、拍動間隔の分散値を算出することが可能になる。更に、判定法則記憶装置に、拍動間隔の分散値と運転負荷の関係を区分して示す拍動間隔分散値負荷判定法則とを保持させることによって、拍動間隔分散値負荷判定手段では、適宜、判定法則規則装置を参照することで、運転者の拍動信号の入力に対する運転負荷の判定が可能になる。
【００２０】
請求項３記載の発明によれば、請求項１又は２の発明の効果に加え、運転者の拍動間隔を拍動間隔検出手段によって検出させ、拍動周波数解析手段では、所定時間分の拍動間隔を収集することで拍動間隔の周波数解析を行うことが可能になる。周波数解析によって抽出される低周波成分と高周波成分との比は、拍動周波数比算出手段を設けることによって算出することが可能になる。更に、判定法則記憶装置に、拍動周波数比と運転負荷の関係とを区分して示す拍動周波数比負荷判定法則を保持させることによって、拍動周波数比負荷判定手段では、適宜、判定法則記憶装置を参照することで、運転者の拍動信号の入力に対する運転負荷の判定が可能になる。
【００２１】
請求項４記載の発明によれば、請求項１乃至３の発明の効果に加え、運転者の呼吸周波数を呼吸周波数検出手段によって検出させ、判定法則記憶装置に、呼吸周波数と運転負荷との関係を区分して示す呼吸周波数負荷判定法則を保持させることによって、呼吸周波数負荷判定手段では、適宜、判定法則記憶装置を参照することで、運転者の呼吸信号の入力に対する運転負荷の判定が可能になる。
【００２２】
請求項５記載の発明によれば、請求項１乃至４の発明の効果に加え、運転者の呼吸周波数を呼吸周波数検出手段によって検出させ、呼吸周波数分散値算出手段では、所定時間分の呼吸周波数を収集させることで呼吸周波数の分散値を算出することが可能になる。更に、判定法則記憶装置に、呼吸周波数の分散値と運転負荷との関係を区分して示す呼吸周波数分散値負荷判定法則を保持させることによって、呼吸周波数分散値負荷判定手段では、適宜、判定法則記憶装置を参照することで、運転者の呼吸信号の入力に対する運転負荷の判定が可能になる。
【００２３】
また、請求項６記載の発明によれば、請求項１乃至５の発明の効果に加え、負荷分別手段において、運転者負荷データから、精神的負荷データ等の典型値までの距離を算出することによって、運転負荷の精神的負荷と身体的負荷との区分を実現することが可能になる。
【００２４】
請求項７記載の発明によれば、請求項１乃至６の発明の効果に加え、運転支援法則記憶装置に精神的又は身体的な運転負荷状態に適した運転支援を示す運転支援法則を保持させることによって、運転支援装置制御装置では、適宜、総合運転負荷判定手段の判定に基づいて、車両運転に必要な行動の全部もしくは一部を行う運転支援装置の起動と停止及び動作状態を決定することが可能になる。
【００２５】
請求項８記載の発明によれば、請求項７の発明の効果に加え、運転支援装置に、自動走行制御手段と、舵角比可変操舵手段と、駆動力特性可変駆動制御手段と、制動特性可変制動制御手段と、情報提供手段との少なくとも１つ以上の手段を保持させ、これらを運転者の精神的・身体的な負荷状況とその程度に応じて駆動することによって運転者の運転負荷を軽減することが可能になる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の構成を示すブロック図である。この図１のように、本発明の運転負荷判定装置は、運転者状態検出装置２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄの何れかを備えている。又、判定法則記憶装置１０、総合運転負荷判定手段３０、総合運転負荷判定法則記憶装置８０、運転支援装置制御手段５０、運転支援法則記憶装置６０、運転支援装置７０を備えている。
【００２７】
前記判定法則記憶装置１０は、運転者の生体信号傾向と、運転者の負荷状態に関連付けて負荷判定法則すなわち拍動間隔分散値負荷判定法則１１又は拍動周波数比負荷判定法則１２又は呼吸周波数負荷判定法則１３又は呼吸周波数分散値負荷判定法則１４を保持したものである。
【００２８】
前記運転者状態検出装置２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄは、運転者の２種類の生体信号を記憶し、該生体信号及び前記判定法則記憶装置１０に保持された負荷判定法則１１，１２，１３，１４に基づいて運転者負荷データを出力するものである。
【００２９】
又、前記運転者状態検出装置２０Ａは、拍動間隔検出手段２１１、拍動間隔分散値算出手段２１２、拍動間隔分散値負荷判定手段２１３を備えている。前記拍動間隔検出手段２１１は、運転者の拍動間隔を検出するものである。前記拍動間隔分散値算出手段２１２は、拍動間隔検出手段２１１によって検出された拍動間隔に基づいて所定時間毎の拍動間隔の分散値を算出するものである。前記拍動間隔分散値負荷判定手段２１３は、前記拍動間隔分散値算出手段２１２によって算出された拍動間隔の分散値及び前記判定法則記憶装置１０に保持された負荷判定法則としての拍動間隔分散値負荷判定法則１１に基づいて運転者の負荷状態を判定するものである。
【００３０】
前記運転者状態検出装置２０Ｂは、拍動間隔検出手段２２１、拍動周波数解析手段２２２、拍動周波数比算出手段２２３、拍動周波数比負荷判定手段２２４を備えている。前記拍動間隔検出手段２１１は、運転者の拍動間隔を検出するものである。前記拍動周波数解析手段２２２は、拍動間隔検出手段２２１によって検出された拍動間隔に基づいて所定時間毎の拍動間隔を周波数解析するものである。前記拍動周波数比算出手段２２３は、前記拍動周波数解析手段２２２による周波数解析の結果から所定周波数を上回る高周波成分と所定周波数を下回る低周波成分との比を算出するものである。前記拍動周波数比負荷判定手段２２４は、前記拍動周波数比算出手段２２３によって算出された拍動周波数比及び前記判定法則記憶装置に保持された判定負荷法則としての拍動周波数比負荷判定法則１２に基づいて運転者の負荷状態を判定するものである。
【００３１】
前記運転者状態検出装置２０Ｃは、呼吸周波数検出手段２３１、呼吸周波数平均値負荷判定手段２３２を備えている。前記呼吸周波数検出手段２３１は、運転者の呼吸周波数を検出するものである。前記呼吸周波数平均値負荷判定手段２３２は、前記呼吸周波数検出手段２３１によって検出した呼吸周波数及び前記判定法則記憶装置１０に保持された負荷判定法則としての呼吸周波数負荷判定法則１３に基づいて運転者の負荷状態を判定するものである。
【００３２】
前記運転者状態検出装置２０Ｄは、呼吸周波数検出手段２４１、呼吸周波数分散値算出手段２４２、呼吸周波数分散値負荷判定手段２４３を備えている。前記呼吸周波数検出手段２４１は、運転者の呼吸周波数を検出するものである。前記呼吸周波数分散値算出手段２４２は、前記呼吸周波数検出手段２４１によって検出した呼吸周波数に基づいて所定時間毎の呼吸周波数の分散値を算出するものである。前記呼吸周波数分散値負荷判定手段２４３は、前記呼吸周波数分散値算出手段２４２によって算出した呼吸周波数分散値及び前記判定法則記憶装置１０に保持された負荷判定法則としての呼吸周波数分散値負荷判定法則１４に基づいて運転者の負荷状態を判定するものである。
【００３３】
前記総合運転負荷判定手段３０は、負荷分別手段４０を備えている。負荷分別手段４０は、前記呼吸周波数平均値負荷判定手段２３２と、呼吸周波数分散値負荷判定手段２４３とによる運転負荷判定の結果に基づき、運転負荷が高いと判定された場合には運転者の運転負荷状態を身体的負荷に区分し、運転負荷が低いと判定された場合には運転者の運転負荷状態を精神的負荷に区分するものである。
【００３４】
前記総合運転負荷判定法則記憶装置８０は、総合運転負荷判定法則８１を備えている。前記総合運転負荷判定法則８１は、複数の運転者負荷データに基づき運転者の運転負荷状態を精神的負荷と身体的負荷とに区分する法則を記述したものである。前記運転支援装置７０は、車両運転に必要な行動の全部もしくは一部を行うものである。前記運転支援法則記憶装置６０は精神的又は身体的な運転負荷状態に応じた運転支援法則６１を保持している。
【００３５】
前記運転支援装置制御手段５０は、総合運転負荷判定手段３０及び運転支援法則記憶装置６０に保持された運転支援法則６１に基づいて、前記運転支援装置７０の起動と停止及び動作状態を決定するものである。
【００３６】
前記運転支援装置７０は、自動走行制御手段７１、舵角比可変操舵手段７２、駆動力特性可変駆動制御手段７３、制動特性可変制動制御手段７４、情報提供手段７５を備えている。前記自動走行制御手段７１は、運転支援装置制御手段５０に基づいて車両運転に必要な動作の全部もしくは一部を自動的に行うものである。前記舵角比可変操舵手段７２は、運転支援装置制御手段５０に基づいて舵角比の変更を行うものである。前記駆動力特性可変駆動制御手段７３は、前記運転支援装置制御手段５０に基づいてアクセル操作量に対するスロットルゲインの変更を行うものである。前記制動特性可変制動制御手段７４は、前記運転支援装置制御手段５０に基づいてブレーキ操作量に対する制動力を変更するものである。前記情報提供手段７５は、前記運転支援装置制御手段に基づいて警報情報を提供するものである。
【００３７】
（第１実施形態）
図２は、本発明の第１実施形態に係るブロック図を示している。この図２のように、第１実施形態の運転負荷判定装置は、心拍信号検出装置１００、拍動間隔分散値算出回路１０１、拍動間隔分散値負荷判定回路１０２、拍動周波数解析回路１０３、拍動周波数比負荷判定回路１０４を備えている。又、呼吸信号検出装置１０５、呼吸周波数平均値算出回路１０６、呼吸周波数平均値負荷判定回路１０７、呼吸周波数分散値算出回路１０８、呼吸周波数分散値負荷判定回路１０９を備えている。更に、総合運転負荷判定回路１１０、運転支援装置制御回路１１１、自動走行制御装置１１２、情報提供装置１１３、負荷判定法則記憶装置１１４、運転支援法則記憶装置１１５を備えている。
【００３８】
前記心拍信号検出装置１００は、前記拍動間隔検出手段２１１を構成し、運転者の心拍信号を検出するものである。前記拍動間隔分散値算出回路１０１は、前記拍動間隔分散値算出手段２１２を構成するもので、検出した心拍信号から拍動間隔を求めて分散値を算出するものである。前記拍動間隔分散値負荷判定回路１０２は、前記拍動間隔分散値負荷判定手段２１３を構成するもので、算出した拍動間隔分散値を負荷判定法則記憶装置１１４に記憶された判定法則に照らし合わすことで運転者の運転負荷を判定するものである。前記拍動周波数解析回路１０３は、前記拍動周波数解析手段２２２を構成するもので、検出した心拍信号から拍動間隔を求めて、これを一定サンプリング周波数のデータに補正した後に周波数解析を行うものである。
【００３９】
前記拍動周波数比負荷判定回路１０４は、前記拍動周波数比算出手段２２３及び拍動周波数比負荷判定手段２２４を構成するもので、周波数解析の結果として得た高周波成分と低周波成分との比を求め、算出した比を負荷判定法則記憶装置１１４に記憶された判定法則に照らし合わすことで運転者の運転負荷を判定するものである。
【００４０】
前記呼吸信号検出装置１０５は、前記呼吸周波数検出手段２３１を構成するもので、運転者の呼吸信号を検出するものである。前記呼吸周波数平均値算出回路１０６は、前記呼吸周波数検出手段２３１を構成するもので、検出した呼吸信号から呼吸周波数を求めてその平均値を算出するものである。
【００４１】
前記呼吸周波数平均値負荷判定回路１０７は、前記呼吸周波数平均値負荷判定手段２３２を構成するもので、算出した呼吸周波数平均値を負荷判定法則記憶装置１１４に記憶された判定法則に照らし合わすことで運転者の運転負荷を判定するものである。
【００４２】
前記呼吸周波数分散値算出回路１０８は、前記呼吸周波数分散値算出手段２４２を構成するもので、検出した呼吸信号から呼吸周波数を求めてその分散値を算出するものである。前記呼吸周波数分散値負荷判定回路１０９は、前記呼吸周波数分散値負荷判定手段２４３を構成するもので、算出した呼吸周波数分散値を負荷判定法則記憶装置１１４に記憶された判定法則に照らし合わすことで運転者の運転負荷を判定するものである。
【００４３】
前記総合運転負荷判定回路１１０は、前記総合運転負荷判定手段３０を構成するもので、各判定回路１０２，１０４，１０７，１０９の判定結果を負荷判定法則記憶装置１１４に記憶された判定法則に照らし合わすことで運転者の運転負荷の種類と程度とを判定するものである。
【００４４】
前記運転支援装置制御回路１１１は、前記運転支援装置制御手段５０を構成するもので、判定された運転負荷の種類と程度とを運転支援法則記憶装置１１５に記憶された支援法則に照らし合わすことで運転者の運転支援の必要性判断、支援方法を決定するものである。
【００４５】
前記自動走行制御装置１１２は、前記自動走行制御手段７１を構成するもので、操舵制御、アクセル制御、ブレーキ制御のそれぞれを自動的に行うものである。前記情報提供装置１１３は、前記情報提供手段７５を構成するもので、警報情報を音声、画像で運転者に提示するものである。
【００４６】
前記心拍信号検出装置１００は、超音波センサによって心臓の拍動を検出するものであり、検出する心拍信号は心電の正確な波形診断が目的ではないため、図３に示すように、本超音波センサ９１をシート９２に内蔵することで心拍信号の検出が可能である。また、前記呼吸信号検出装置１０５は、胸部に配置した歪みゲージの伸縮で呼吸運動を波形として検出するものであり、図３に示すように、呼吸センサ９３をシートベルト９０に内蔵することで呼吸信号の検出が可能である。
【００４７】
前記拍動間隔分散値算出回路１０１で行われる処理には実時間で行われるＲＲＶ算出手法を用いることができるが、算出方法の一例を図４に示すフローチャートを用いて説明する。ステップＳ１１で、心拍信号検出装置１００によって検出された心拍信号が入力される。ステップＳ１２では、あらかじめ与えられた閾値によって心拍信号のＲ波を検出する。ステップＳ１３では、Ｒ波検知の時間間隔ＲＲＩ（R-R Interval）を算出する。ステップＳ１４では、ステップＳ１３で算出したＲＲＩデータを新たに加えた例えば過去３０秒分のＲＲＩデータを回路内のデータ蓄積手段に蓄積する。ステップＳ１５では、蓄積された３０秒分のＲＲＩデータについて、正規化分散ＲＲＶを算出する。この方法によれば、計測開始から３０秒間については正確なＲＲＶを算出できないが、３０秒経過以降はＲ波が検出されるタイミングで３０秒分の心拍信号を基にしたＲＲＶが算出されることになる。ステップＳ１６では、求めたＲＲＶを出力する。
【００４８】
前記拍動間隔分散値負荷判定回路１０２で行われる処理の流れを図５に示すフローチャートを用いて説明する。ステップＳ１７で拍動間隔分散値算出回路１０１によって算出された拍動間隔分散値ｒｒｖが入力される。ステップＳ１８では、負荷判定法則記憶装置１１４を参照して、運転負荷の程度を算出する。負荷判定法則記憶装置１１４には、拍動間隔分散値と運転負荷の関係を示す、図６に示すテーブルが記憶されており、例えば、ステップＳ１７で入力された拍動間隔分散値がｒｒｖ＝２×１０-4であった場合、運転負荷段階ＷＬｒｒｖ＝４を得る。なお、本テーブルに示される拍動間隔分散値と運転負荷の関係は、実験的に複数の被験者（運転者）に対して負荷を与えたときに示される拍動間隔分散値と、その負荷の程度を被験者の主観で、例えば５段階で評価した結果を統計的に解析したものを用いることが可能である。ステップＳ１９では、求めた運転負荷を運転者負荷データＷＬｒｒｖとして出力する。
【００４９】
前記拍動周波数解析回路１０３で行われる処理の流れを図７に示すフローチャートを用いて説明する。ステップＳ２１で、心拍信号検出装置１００によって検出された心拍信号が入力される。ステップＳ２２では、あらかじめ与えられた閾値によって心拍信号のＲ波を検出する。ステップＳ２３では、Ｒ波検知の時間間隔ＲＲＩ（R-R Interval）を算出する。ステップＳ２４では、算出したＲＲＩを新たに加えた、例えば３２秒分のＲＲＩデータを蓄積する。ステップＳ２５では、蓄積された３２秒分のＲＲＩデータについて、例えば４Ｈｚで補間する。これはＲＲＩデータが時系列的に不規則なサンプリングになるためである。ステップＳ２６では、補完されたデータに基づき高速周波数解析ＦＦＴを行う。この方法に依れば、初めの３２秒間については正確な周波数解析を行えないが、３２秒経過以降はＲ波が検知されるタイミングで１２８点のＦＦＴを実施することができる。ステップＳ２７では、周波数解析の結果を出力する。
【００５０】
前記拍動周波数比判定回路１０４で行われる処理の流れを図８に示すフローチャートを用いて説明する。ステップＳ２８で拍動周波数解析回路１０３によって算出された周波数解析結果が入力される。ステップＳ２９では、解析結果の低周波成分ＬＦと高周波成分ＨＦとを求める。低周波成分ＬＦは血圧変動性の成分であり、０．１Ｈｚ前後に現れることがわかっているので、０．１Ｈｚ前後のピーク点をＬＦとすればよい。高周波成分ＨＦは呼吸変動性の成分であり、車両の運転中であれば、０．２Ｈｚ以降に現れることがわかっている。したがって、０．２Ｈｚ以降のピーク点をＨＦとすればよい。ステップＳ３０では、検出した低周波成分ＬＦと高周波成分ＨＦの比ＬＨ＝ＬＦ／ＨＦを算出する。ステップＳ３１では、負荷判定法則記憶装置１１４を参照して運転負荷の程度を算出する。負荷判定法則記憶装置１１４には、周波数成分比ＬＨと運転負荷の関係を示す図９に示すテーブルが記憶されており、例えば、算出されたＬＨがｌｈ＝２．９であった場合、運転負荷段階ＷＬｌｈ＝３を得る。なお、本テーブルに示される周波数成分比ＬＨと運転負荷の関係は、実験的に複数の被験者（運転者）に対して負荷を与えたときに示される周波数成分比ＬＨと、その負荷の程度を被験者の主観で、例えば５段階で評価した結果を統計的に解析したものを用いることが可能である。ステップＳ３２では、求めた運転負荷を運転者負荷データＷＬｌｈとして出力する。
【００５１】
前記呼吸周波数平均値算出回路１０６で行われる処理の流れを図１０に示すフローチャートを用いて説明する。ステップＳ４１で、呼吸信号検出装置１０５によって検出された呼吸信号が入力される。ステップＳ４２では、例えば３２秒分の呼吸信号を蓄積する。ステップＳ４３では、ステップＳ４２で蓄積した３２秒分の呼吸信号を新たに加えた、３２０秒分の呼吸信号を蓄積する。ステップＳ４３で蓄積された呼吸信号に基づき高速周波数解析ＦＦＴを行う。この方法によれば、初めの３２０秒間については正確な周波数解析を行えないが、３２０秒経過以降はステップＳ４２で設定した時間間隔、本例では３２秒間隔で周波数解析を実施することができる。本周波数解析の結果、呼吸周波数が抽出される。ステップＳ４５では、求めた呼吸周波数を出力する。
【００５２】
前記呼吸周波数平均値負荷判定回路１０７で行われる処理の流れを図１１に示すフローチャートを用いて説明する。ステップＳ４６で呼吸周波数算回路１０５によって算出された呼吸周波数が入力される。ステップＳ４７では、負荷判定法則記憶装置１１４を参照して、運転負荷の程度を算出する。負荷判定法則記憶装置１１４には、呼吸周波数と運転負荷の関係を示す。図１２に示すテーブルが記憶されており、例えば、ステップＳ４６で入力された呼吸周波数がｒ＝０．３３［Ｈｚ］であった場合、運転負荷段階ＷＬｒ＝３を得る。なお、本テーブルに示される呼吸周波数と運転負荷の関係は、実験的に複数の被験者（運転者）に対して負荷を与えたときに示される呼吸周波数と、その負荷の程度を被験者の主観で、例えば５段階で評価した結果を統計的に解析したものを用いることが可能である。ステップＳ４８では、求めた運転負荷を運転者負荷データＷＬｒとして出力する。
【００５３】
前記呼吸周波数分散値算出回路１０８で行われる処理の流れを図１３に示すフローチャートを用いて説明する。ステップＳ５１で、呼吸信号検出装置１０５によって検出された呼吸信号が入力される。ステップＳ５２では、例えば３２秒分の呼吸信号を蓄積する。ステップＳ５３では、蓄積された呼吸信号に基づき高速周波数解析ＦＦＴを行う。本周波数解析の結果、呼吸周波数が抽出される。ステップＳ５４では、算出した呼吸周波数を新たに加えた、３２０秒分の呼吸周波数を蓄積する。ステップＳ５５では、蓄積した呼吸周波数の分散値を求める。この方法によれば、初めの３２０秒間については正確な呼吸周波数の分散値を求めることはできないが、３２０秒経過以降はステップＳ２６で設定した時間間隔、３２秒間隔で呼吸周波数の分散値を求めることが可能である。ステップＳ５６では、求めた呼吸周波数分散値を出力する。
【００５４】
前記呼吸周波数分散値負荷判定回路１０９で行われる処理の流れを図１４に示すフローチャートを用いて説明する。ステップＳ５７で呼吸周波数分散値算出回路１０８によって算出された呼吸周波数分散値が入力される。ステップＳ５８では、負荷判定法則記憶装置１１４を参照して、運転負荷の程度を算出する。負荷判定法則記憶装置１１４には、呼吸周波数分散値と運転負荷との関係を示す図１５のテーブルが記憶されており、例えば、ステップＳ５７で入力された呼吸周波数分散値がｒｖ＝０．０１２であった場合、運転負荷段階ＷＬｒｖ＝２を得る。
なお、本テーブルに示される呼吸周波数分散値と運転負荷の関係は、実験的に複数の被験者（運転者）に対して負荷を与えたときに示される呼吸周波数分散値と、その負荷の程度を被験者の主観で、例えば５段階で評価した結果を統計的に解析したものを用いることが可能である。ステップＳ５９では、求めた運転負荷段階を運転者負荷データＷＬｒｖとして出力する。
【００５５】
前記総合負荷判定回路１１０で行われる処理の流れを図１６に示すフローチャートを用いて説明する。ステップＳ６１で拍動間隔分散値負荷判定回路１０２、拍動周波数比負荷判定回路１０４、呼吸周波数平均値負荷判定回路１０７、呼吸周波数分散値負荷判定回路１０９の各々で判定された運転者負荷データ（ＷＬｒｒｖ，ＷＬｌｈ，ＷＬｒ，ＷＬｒｖ）が入力される。ステップＳ６２では、入力された各運転者負荷データを負荷判定法則記憶装置１１４を参照して、「精神的負荷」、「身体的負荷」、「通常」の３種のどの運転負荷種別に属するものであるかを判定する。負荷判定法則記憶装置１１４には、拍動間隔分散値と拍動周波数比と呼吸周波数と呼吸周波数分散値との各運転者負荷データが「精神的負荷」、「身体的負荷」、「通常」のそれぞれが与えられた時に示す典型的な値を図１７に示すテーブルのように記憶されている。そして、運転者負荷データから精神的負荷データの典型値までの距離ＷＬｍは
【数１】

で決定する。同様に運転者負荷データから身体的負荷データまでの距離ＷＬｂは
【数２】

で決定し、運転者負荷データから通常負荷データの典型値までの距離ＷＬｎは
【数３】

で決定する。例えば、ステップＳ６１で入力された運転負荷データが（ＷＬｒｒｖ，ＷＬｌｈ，ＷＬｒ，ＷＬｒｖ）＝（４，３，３，２）であり、テーブルが図１８で与えられた場合、
【数４】

を得る。本手法によれば、算出された各負荷値で最も小さい値を示すものが運転者がおかれている負荷の状態（運転負荷種別）に近い。すなわち、本例の場合、運転負荷種別ＷＬｋは「精神的負荷」と判定される。なお、本テーブルは、複数の被験者（運転者）に対して実験的に「精神的負荷」、「身体的負荷」、「通常」の３種の負荷を与え、この時に示される各運転者負荷データを平均することによって作成できる。ステップＳ６３では、ステップＳ６２の判定結果に基づき運転負荷レベルＷＬｌを算出する。判定結果が「精神的負荷」であれば、その傾向を実験的に最も反映すると認められている拍動周波数比負荷判定による運転負荷データＷＬｌｈの値を運転負荷レベルＷＬｌとする。一方、判定結果が「身体的負荷」であれば、その傾向を実験的に最も反映すると認められている呼吸周波数分散値判定による運転負荷データＷＬｒｒｖの値を運転負荷レベルＷＬｌとする。
判定結果が「通常」であれば、運転負荷レベルの項目は空白でよい。ステップＳ６４では、運転負荷種別ＷＬｋと運転負荷レベルＷＬｌとの組合わせを総合運転負荷値（ＷＬｋ，ＷＬｌ）として出力する。
【００５６】
前記自動走行制御手段１１２は、車両運転に係わる動作に全部または一部を自動的に行うものであり、例えば、車間距離センサ、速度センサ、アクセル、ブレーキを駆動するアクチュエータを搭載し、自動的に先行車両との車間距離を維持したり、車速を維持して走行することを可能とする所謂オートマチッククルーズコントロール（ＡＣＣ）や、カメラ、操舵アクチュエータに搭載して、カメラで検出した走行車線を維持すべく操舵アクチュエータによって自動的に操舵輪を転蛇して走行するレーン追従制御装置などもこれに相当する。なお、本実施形態では、オートマチッククルーズコントロールとレーン追従制御装置を搭載している。
【００５７】
前記情報提供装置１１３は、本実施形態では、図１９に示すように、特定周波数の音を指定した時間で提示する車室内の任意の位置に設置されたブザー９５と任意の画像の提示が可能であるモニタ９６となっている。
【００５８】
前記運転支援制御装置制御回路１１１で行われる処理の流れを図２０に示すフローチャートを用いて説明する。ステップＳ７１では、前記総合負荷判定回路１１０から出力された運転負荷種別と運転負荷値レベルの組合わせである総合運転負荷値が入力される。ステップＳ７２では、運転支援法則記憶装置１１５を参照して、駆動する運転支援装置の種類と、駆動方法を決定する。運転支援法則記憶装置１１５には、運転負荷種別、運転負荷レベルに対応させて駆動する運転支援装置の関係を示す図２１のテーブルが記憶されており、本テーブルによれば、例えば、ステップＳ７１で入力された運転負荷種別が「精神的負荷」であり、運転負荷レベルＷＬｌ＝３であった場合、自動走行制御装置１１２のオートマチッククルーズコントロールに対して駆動命令を出すことを示している。この時、情報提供装置のモニタにオートマチッククルーズコントロールが起動することを伝える情報を表示することと、情報提示装置のブザーを０．５秒間鳴らすことを示している。また、運転負荷レベルＷＬｌ≧４であった場合には、オートマチッククルーズコントロールに加えてレーン追従制御装置を駆動し、レーン追従装置が起動したことを伝える情報を情報提供装置のモニタに表示すること、情報提供装置のブザーを１秒間鳴らすことを示している。また、運転負荷種別が「身体的負荷」と「通常」である場合には、運転支援装置を駆動しないことを示している。本テーブルに示される運転負荷種別と運転負荷レベルと駆動する運転支援装置の関係は、実験的に複数の被験者（運転者）に対して精神的負荷および身体的負荷を与えたときの被験者の主観で起動したい支援手段をアンケート調査することによって求められ、さらに運転支援装置を駆動した時の運転負荷種別と運転負荷レベルを計測し、運転支援装置を駆動する前の負荷レベルと比較することによって、その効果を確認することができる。ステップＳ７３ではステップＳ７２で決定された運転支援の方策を実施する。
【００５９】
以上説明したように本実施形態によれば、心拍信号から得る心拍間隔の分散値による負荷判断と、拍動間隔の周波数解析による負荷判断と、呼吸信号から得る呼吸周波数による負荷判断と、呼吸周波数の分散値による負荷判断の、計４種の多元的な負荷判断を行ない、各判断値の出現パターンを記憶装置に記憶されたパターンと比較することによって、多元的な生体信号からの運転負荷の判定ができ、更に、この運転負荷を精神的負荷と身体的負荷に分離することができる。従って、正確な負荷判定を行い、運転支援装置の的確な制御等を行うことができる。
【００６０】
（第２実施形態）
図２２は、運転者の運転負荷を判定する運転負荷判定装置へ適用した本発明の第２実施形態の構成図である。この実施形態は運転支援を行う上で制御する装置として、舵角比可変操舵装置１１６と駆動特性可変駆動制御装置１１７と制動特性可変制動制御装置１１８を増やした例であり、これにともなって、運転支援装置制御回路１１１’が参照する運転支援法則記憶装置１１５’に記憶されている運転支援法則の内容を変更した例であり、他の構成及び各構成要素における処理の流れは第１実施形態と同じである。
【００６１】
前記舵角比可変操舵制御装置１１６は、運転者の操舵に対する操舵輪の操舵量を決定するステアリングギヤ比を変更可能である操舵制御装置である。
【００６２】
前記駆動特性可変駆動制御装置１１７は、運転者のアクセル操作量に対するスロットルバルブの開度のゲイン、すなわちスロットルゲインを変更可能である駆動制御装置である。
【００６３】
前記制動特性可変制動制御装置１１８は、運転者のブレーキ踏力もしくはブレーキ踏込み量に対して発生させる制動力の変更が可能である制動制御装置であり、いわゆるブレーキアシスト装置である。
【００６４】
前記運転支援制御装置制御回路１１１’で行われる処理の流れを図２３に示すフローチャートを用いて説明する。ステップＳ８１では、総合負荷判定回路１１０から出力された運転負荷種別と運転負荷値レベルの組合わせである総合運転負荷値が入力される。ステップＳ８２では、運転支援法則記憶装置１１５’を参照して、駆動する運転支援装置の種類と、駆動方法を決定する。運転支援法則記憶装置１１５’には、運転負荷種別、運転負荷レベルに対応させて駆動する運転支援装置の関係を示す、図２４に示すテーブルが記憶されており、本テーブルによれば、例えば、ステップＳ７１で入力された運転負荷種別が「精神的負荷」であり、運転負荷レベルＷＬｌ＝４であった場合、自動走行制御装置１１２のオートマチッククルーズコントロールに対して駆動命令を出すことを示している。この時、情報提供装置のモニタにオートマチッククルーズコントロールが起動することを伝える情報を表示することと、情報提供装置のブザーを０．５秒間鳴らすことを示している。また、ステアリングギア比を通常時の０．９倍、スロットルゲインを通常時の０．９５倍、ブレーキアシスト量を通常の１．０５倍に設定している。なお、本設定は、精神的な負荷が課せられている時の運転者の心理状態として、急激な挙動の車両特性は煩わしく感じること、通常時と比較して制動動作に遅れが生じることに起因している。
【００６５】
また、例えば、ステップＳ７１で入力された運転負荷種別が「身体的負荷」であり、運転負荷レベルＷＬｌ＝５であった場合、ステアリングギア比を通常時の１．５倍、スロットルゲインを通常時の１．１倍、ブレーキアシスト量を通常の１．１５倍に設定している。なお、本設定は、身体的な負荷が課せられている時の運転者の審理状態として、通常時と比較して各種操作を急いで行いたいこと、操作量を減少させたいことに起因している。更に、通常時である場合には、運転支援装置を駆動しないことを示している。
【００６６】
本テーブルに示される運転負荷種別と運転負荷レベルと駆動する運転支援装置の関係は、実験的に複数の被験者（運転者）に対して精神的負荷および身体的負荷を与えたときの被験者の主観で起動したい支援手段をアンケート調査することによって求められ、さらに運転支援装置を駆動した時の運転負荷種別と運転負荷レベルを計測し、運転支援装置を駆動する前の負荷レベルと比較することによって、その効果を確認することができる。ステップＳ８３ではステップＳ８２で決定された運転支援の方策を実施する。
【００６７】
以上説明したように本実施形態によれば、心拍信号から得る拍動間隔の分散値による負荷判断と、拍動間隔の周波数解析による負荷判断と、呼吸信号から得る呼吸周波数の分散値による負荷判断の計４種の負荷判断に基づき総合的に判断した結果、運転負荷を精神的負荷と身体的負荷に区別がなされ、更にそれぞれの負荷レベルを算出することで、運転者の負荷状態に適した運転支援手段を選択し、実施することができる。
【００６８】
なお、上記実施形態では、心拍、呼吸の双方により判定したが、心拍、呼吸、いずれか一方のみを用いて判定することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１実施形態の構成を示すブロック図である。
【図３】第１実施形態に係り、超音波センサと呼吸センサの取付例を示す説明図である。
【図４】第１実施形態に係り、拍動間隔分散値算出回路における演算処理手順を示すフローチャートである。
【図５】第１実施形態に係り、拍動間隔分散値負荷判定回路における演算処理手順を示すフローチャートである。
【図６】第１実施形態に係り、負荷判定法則記憶装置に収められた情報の説明図である。
【図７】第１実施形態に係り、拍動周波数解析回路における演算処理手順を示すフローチャートである。
【図８】第１実施形態に係り、拍動間周波数比負荷判定回路における演算処理手順を示すフローチャートである。
【図９】第１実施形態に係り、負荷判定法則記憶装置に収められた情報の説明図である。
【図１０】第１実施形態に係り、呼吸周波数算出回路における演算処理手順を示すフローチャートである。
【図１１】第１実施形態に係り、呼吸周波数比負荷判定回路における演算処理手順を示すフローチャートである。
【図１２】第１実施形態に係り、負荷判定法則記憶装置に収められた情報の説明図である。
【図１３】第１実施形態に係り、呼吸周波数分散値算出回路における演算処理手順を示すフローチャートである。
【図１４】第１実施形態に係り、呼吸周波数分散値負荷判定回路における演算処理手順を示すフローチャートである。
【図１５】第１実施形態に係り、負荷判定法則記憶装置に収められた情報の説明図である。
【図１６】第１実施形態に係り、総合負荷判定回路における演算処理手順を示すフローチャートである。
【図１７】第１実施形態に係り、負荷判定法則記憶装置に収められた情報の説明図である。
【図１８】第１実施形態に係り、負荷判定法則記憶装置に収められた情報の説明図である。
【図１９】第１実施形態に係り、情報提供装置の設置例を示す図である。
【図２０】第１実施形態に係り、運転支援制御装置制御回路における演算処理手順を示すフローチャートである。
【図２１】第１実施形態に係り、運転支援法則記憶装置に収められた情報の説明図である。
【図２２】本発明の第２実施形態の構成を示すブロック図である。
【図２３】第２実施形態に係り、運転支援制御装置制御回路における演算処理手順を示すフローチャートである。
【図２４】第２実施形態に係り、運転支援法則記憶装置に収められた情報の説明図である。
【符号の説明】
１０判定法則記憶装置
２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ運転者状態検出装置
３０総合運転負荷判定手段
４０負荷分別手段
５０運転支援装置制御手段
６０運転支援法則記憶装置
６１運転支援法則
７０運転支援装置
７１自動走行制御手段
７２舵角比可変操舵手段
７３駆動力特性可変駆動制御手段
７４制動特性可変制動制御手段
７５情報提供手段
８０総合運転負荷判定法則記憶装置
８１総合運転負荷判定法則[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a driving load determination device.
[0002]
[Prior art]
In recent years, a driver's mental load state is determined from a tendency of a change in heart rate variability RRV (RR Variance) calculated from a heartbeat signal and a tendency of changes in two peak components obtained by frequency analysis of a heartbeat interval RRI (RR Interval). And devices that limit the presentation of alarms and vehicle control according to the determination results of these devices have been developed.
[0003]
For example, a method and system for determining fatigue accumulation and a transport device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-131424 detect a driver's heartbeat state, and fluctuation or dispersion or standard of pulsation intervals at two time points separated in time series. It is a method to determine the driver's fatigue accumulation by comparing the deviation, and when the driver's fatigue accumulation is determined to be large, the vehicle speed is reduced or the traveling direction is limited. Equipment and transport equipment.
[0004]
In addition, the mental activity determination device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-280637 detects a driver's heartbeat interval, performs frequency analysis on the detected heartbeat interval, and then extracts two extracted frequency components. It is a mental activity determination device that expands in a two-dimensional plane and determines the state of mental activity from the change pattern on the coordinates.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the former driver load determination device described above, the determination of the driver's mental load while driving the vehicle is performed based only on the heartbeat signal fluctuation RRV. However, when a device that generates electrical noise, such as a motor installed in the passenger compartment, is activated, there is a possibility that these electrical noises may be mixed into the heart rate signal. There is no guarantee that the determination of the dynamic load and the control of the vehicle and the provision of information based on the determination will be performed accurately.
[0006]
In the latter driver's load determination device described above, determination of mental load is made based on the trajectory drawn by two peak components obtained by frequency analysis of the pulsation interval RRI, that is, the blood pressure variability component and the respiratory variability component. Is going. However, since this method includes a breathing variability component as described above, only when the load on the driver is kept constant and breathing in a substantially constant cycle can be performed, such as when driving on an expressway. This is an effective determination method. For example, when a so-called physical load is imposed such as continuous driving and curves in the city, and continuous accelerator, brake, and steering operations, the driver normally performs breathing at a constant rhythm. Therefore, there is a possibility that the influence of the physical load is mixed as noise in the determination result of the mental load by this method.
[0007]
This invention makes it a subject to provide the driving load determination apparatus which can perform a driver | operator's load determination more correctly.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
  According to the first aspect of the present invention, there is provided a determination law storage device which holds a driver's biological signal tendency and a driver's load state in association with each other as a load determination law,Multiple typesMeasure the biological signal ofeachBiological signal and stored in the judgment law storage deviceeachBased on the load judgment lawpluralA driver state detection device that outputs driver load data; and a total driving load determination unit that determines a driver's load state based on a plurality of driver load data output by the driver state detection device;A comprehensive driving load determination law storage device holding a comprehensive driving load determination law for classifying the driving load state of the driver into mental load and physical load based on the plurality of driver load data, and Comprehensive driving load determination means, load classification means for performing determination of driving load state divided into mental load and physical load based on the plurality of driving load data and the general driving load determination lawIt is characterized by having.
[0010]
  Claim 2The invention ofClaim 1The driving load determination device according to claim 1, wherein the driver state detection device is based on a pulsation interval detection unit that detects a pulsation interval of the driver and a pulsation interval detected by the pulsation interval detection unit. A pulse interval dispersion value calculating means for calculating a dispersion value of the beat interval for each predetermined time, and the load determination law held in the determination law storage device is based on the driver's beat interval dispersion value, It is a pulse interval dispersion value load determination rule that classifies the driving load state of the driver according to the degree thereof, and the dispersion value of the beat interval calculated by the beat interval dispersion value calculating means and the beat interval dispersion value It has a pulsation interval dispersion value load determination means for determining a driver's load state based on a load determination law.
[0011]
  Claim 3

The invention ofClaim

1 or 2The driving load determination device according to claim 1, wherein the driver state detection device is based on a pulsation interval detection unit that detects a pulsation interval of the driver and a pulsation interval detected by the pulsation interval detection unit. The ratio of the high frequency component exceeding the predetermined frequency and the low frequency component below the predetermined frequency is calculated from the result of the frequency analysis by the pulsation frequency analyzing unit, and the pulsating frequency analyzing unit for analyzing the frequency of the pulsation interval for each predetermined time. The load judgment law stored in the judgment law storage device includes a pulsation frequency ratio calculating means, and the load judgment law is a beat that classifies the driving load state of the driver according to the degree based on the pulsation frequency ratio of the driver. A pulsation frequency ratio load determination rule, which is a pulsation frequency negative determination for determining a driver's load state based on the pulsation frequency ratio calculated by the pulsation frequency ratio calculation means and the pulsation frequency ratio load determination rule. It characterized by having a determining means.
[0012]
  Claim 4The invention of claim 1 to claim 1Claim 3The driving load determination device according to claim 1, wherein the driver state detection device includes a respiration frequency detection unit that detects a respiration frequency of the driver, and the load determination law held in the determination law storage device is a driver Is a respiratory frequency load determination law for classifying the driver's driving load state according to the degree of the respiratory frequency, based on the respiratory frequency detected by the respiratory frequency detection means and the respiratory frequency load determination law, It has a breathing frequency average value load determining means for determining the load state of the driver.
[0013]
  Claim 5The invention of claim 1 to claim 1Claim 4The driving load determination device according to claim 1, wherein the driver state detection device includes a respiration frequency detection unit that detects a respiration frequency of the driver, and a respiration every predetermined time based on the respiration frequency detected by the respiration frequency detection unit. A load frequency dispersion value calculating means for calculating a frequency dispersion value, and the load determination law stored in the determination law storage device classifies the driver's driving load state based on the driver's respiratory frequency dispersion value. A respiratory frequency dispersion value load determination rule for determining the load condition of the driver based on the respiratory frequency dispersion value calculated by the respiratory frequency dispersion value calculation means and the respiratory frequency dispersion value load determination law It has a distributed value load determination means.
[0014]
  Claim 6The invention of claim 1 to claim 1Claim 5The driving load determination device according to claim 1,The comprehensive driving load judgment law storage device stores a plurality of types of driver load data when a driving load state consisting of a mental load, a physical load, and a normal state is added to a plurality of drivers in advance. Store as typical value of data, typical value of physical load data and typical value of normal load data,The load separating means includesUsing a plurality of types of driver load data output by the driver state detection device as input values, from the input value to a typical value of the mental load data, a typical value of physical load data, and a typical value of normal load data Each distance is calculated, and the mental load, the physical load and the normal state corresponding to the shortest typical value among these distances are determined as the load state where the driver is placed.It is characterized by doing.
[0015]
  Claim 7The invention of claim 1 to claim 1Claim 6The driving load determination device according to claim 1, wherein the driving support device performs all or part of an action necessary for driving the vehicle, and a driving support law memory that holds a driving support law according to a mental or physical driving load state And a driving support device control unit that determines the start, stop, and operation state of the driving support device based on the determination of the total driving load determination unit and the driving support law held in the driving support law storage device. It is characterized by that.
[0016]
  Claim 8The invention ofClaim 7The driving load determination device according to claim 1, wherein the driving support device includes a vehicle automatic travel control unit that automatically performs all or a part of an operation necessary for driving the vehicle based on the driving support device control unit, Based on driving support device control meansRudder angle ratioCan be changedRudderVariable angle ratiosteeringAnd a driving force characteristic variable drive control means capable of changing a throttle gain with respect to an accelerator operation amount based on the driving support device control means, and a braking force with respect to a brake operation amount is changed based on the driving support device control means. It is characterized by having at least one or more of a braking characteristic variable braking control means that is possible and an information providing means that provides alarm information based on the driving support device control means.
[0017]
【The invention's effect】
  According to the first aspect of the present invention, the driver's state detection device allows the driver's state.MultipleDriving load data indicating the driver's load state can be obtained by measuring various types of biological signals and referring to a load judgment law that correlates the tendency of the measured biological signal and the driver's load state. . Furthermore, the driver based on the plurality of driver load data output by the plurality of driver state detection devices is provided by providing comprehensive driving load determination means for determining the load state of the driver based on the plurality of driver load data. Thus, it is possible to determine the load state of the driver based on a plurality of biological signals.
  Further, in the comprehensive driving load determination means, by holding a comprehensive driving load determination law that associates a plurality of driver load data with the driver's mental load and physical load in the total driving load determination law storage device, Makes it possible to determine driving loads divided into mental loads and physical loads with respect to the input of a plurality of driving load data.
[0019]
  Claim 2According to the described invention,Claim 1In addition to the effects of the invention of the present invention, the beat interval of the driver is detected by the beat interval detecting means, and the beat interval dispersion value calculating means collects the beat intervals for a predetermined time, thereby dispersing the beat intervals. The value can be calculated. Further, the pulsation interval dispersion value load determining means appropriately stores the pulsation interval dispersion value load judgment law by indicating the relationship between the dispersion value of the pulsation interval and the driving load in the judgment law storage device. By referring to the determination rule device, it is possible to determine the driving load with respect to the input of the driver's pulsation signal.
[0020]
  Claim 3According to the described invention,Claim 1 or 2In addition to the effect of the invention, the beat interval of the driver is detected by the beat interval detecting means, and the beat frequency analyzing means performs the frequency analysis of the beat interval by collecting the beat intervals for a predetermined time. It becomes possible. The ratio between the low frequency component and the high frequency component extracted by the frequency analysis can be calculated by providing a pulsation frequency ratio calculation means. Furthermore, the pulsation frequency ratio load determination means appropriately stores the determination law memory by holding the pulsation frequency ratio load determination law separately indicating the relationship between the pulsation frequency ratio and the driving load in the determination law storage device. By referring to the device, it is possible to determine the driving load with respect to the input of the driver's pulsation signal.
[0021]
  Claim 4According to the described invention,Claims 1 to 3In addition to the effect of the present invention, the breathing frequency of the driver is detected by the breathing frequency detection means, and the judgment rule storage device holds the breathing frequency load judgment law indicating the relationship between the breathing frequency and the driving load. In the respiratory frequency load determining means, the driving load with respect to the input of the driver's respiratory signal can be determined by referring to the determination law storage device as appropriate.
[0022]
  Claim 5According to the described invention,Claims 1 to 4In addition to the effects of the present invention, the breathing frequency of the driver is detected by the breathing frequency detecting means, and the breathing frequency dispersion value calculating means can calculate the dispersion value of the breathing frequency by collecting the breathing frequencies for a predetermined time. It becomes possible. Further, the respiratory frequency dispersion value load judgment means appropriately stores the judgment frequency law by causing the judgment law storage device to hold a respiratory frequency dispersion value load judgment law indicating the relationship between the dispersion value of the respiratory frequency and the driving load. By referring to the storage device, it is possible to determine the driving load with respect to the input of the driver's breathing signal.
[0023]
  Also,Claim 6According to the described invention,Claims 1 to 5In addition to the effects of the invention, in the load separation means,Calculate distance from driver load data to typical values such as mental load dataBy doing so, it becomes possible to realize the classification of the mental load and the physical load of the driving load.
[0024]
  Claim 7According to the described invention,Claims 1 to 6In addition to the effects of the invention of the present invention, the driving support device control apparatus appropriately stores the total driving load by causing the driving support law storage device to hold the driving support law indicating the driving support suitable for the mental or physical driving load state. Based on the determination by the determination means, it is possible to determine the start, stop, and operation state of the driving support device that performs all or part of the behavior required for driving the vehicle.
[0025]
  Claim 8According to the described invention,Claim 7In addition to the effects of the invention, the driving support device includes an automatic travel control means,Rudder angleAt least one of a ratio variable steering means, a driving force characteristic variable drive control means, a braking characteristic variable brake control means, and an information providing means is held, and these are loaded with the driver's mental and physical loads. It is possible to reduce the driving load on the driver by driving according to the situation and the degree.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the present invention. As shown in FIG. 1, the driving load determination device of the present invention includes any one of driver state detection devices 20A, 20B, 20C, and 20D. Further, a judgment law storage device 10, a comprehensive driving load judgment means 30, a total driving load judgment law storage device 80, a driving support device control means 50, a driving support law storage device 60, and a driving support device 70 are provided.
[0027]
The determination rule storage device 10 is associated with the driver's biological signal tendency and the driver's load state, the load determination rule, that is, the pulsation interval dispersion value load determination rule 11 or the pulsation frequency ratio load determination rule 12 or the respiratory frequency load. The determination rule 13 or the respiratory frequency dispersion value load determination rule 14 is retained.
[0028]
  The driver state detection devices 20A, 20B, 20C, 20D2 typesIs stored, and driver load data is output based on the biological signal and load

determination laws

11, 12, 13, and 14 held in the determination law storage device 10.
[0029]
The driver state detection apparatus 20A includes a pulsation interval detection unit 211, a pulsation interval variance value calculation unit 212, and a pulsation interval variance value load determination unit 213. The pulsation interval detection means 211 detects the pulsation interval of the driver. The pulsation interval variance value calculation means 212 calculates a pulsation interval variance value for each predetermined time based on the pulsation interval detected by the pulsation interval detection means 211. The pulsation interval variance value load determination means 213 is a pulsation interval variance value calculated by the pulsation interval variance value calculation means 212 and a pulsation interval as a load determination law held in the determination law storage device 10. The driver's load state is determined based on the dispersion value load determination law 11.
[0030]
  The driver state detection device 20B includes pulsation interval detection means.221, Beat frequency analysis means222, A pulsation frequency ratio calculation means 223 and a pulsation frequency ratio load determination means 224 are provided. The pulsation interval detection means 211 detects the pulsation interval of the driver. The pulsation frequency analyzing means222Is a frequency analysis of pulsation intervals at predetermined intervals based on the pulsation intervals detected by the pulsation interval detection means 221. The pulsation frequency ratio calculation means 223 calculates a ratio between a high frequency component exceeding a predetermined frequency and a low frequency component lower than the predetermined frequency from the result of the frequency analysis by the pulsation frequency analysis means 222. The pulsation frequency ratio load determination means 224 is a pulsation frequency ratio load determination law 12 as a pulsation frequency ratio calculated by the pulsation frequency ratio calculation means 223 and a determination load law held in the determination law storage device. The driver's load state is determined based on the above.
[0031]
The driver state detection device 20 </ b> C includes a respiration frequency detection unit 231 and a respiration frequency average value load determination unit 232. The breathing frequency detecting means 231 detects the breathing frequency of the driver. The respiration frequency average value load determination means 232 is based on the respiration frequency detected by the respiration frequency detection means 231 and the respiration frequency load determination law 13 as a load determination law held in the determination law storage device 10. The load state is determined.
[0032]
The driver state detection device 20D includes a respiratory frequency detection unit 241, a respiratory frequency dispersion value calculation unit 242, and a respiratory frequency dispersion value load determination unit 243. The breathing frequency detection means 241 detects the breathing frequency of the driver. The respiration frequency variance value calculation means 242 calculates a respiration frequency dispersion value for each predetermined time based on the respiration frequency detected by the respiration frequency detection means 241. The respiration frequency dispersion value load determination means 243 is the respiration frequency dispersion value load determination law 14 as the respiration frequency dispersion value calculated by the respiration frequency dispersion value calculation means 242 and the load determination law held in the determination law storage device 10. The driver's load state is determined based on the above.
[0033]
The total operation load determination unit 30 includes a load classification unit 40. The load classification means 40 determines the driver's driving when it is determined that the driving load is high based on the result of the driving load determination by the respiratory frequency average value load determining means 232 and the respiratory frequency dispersion value load determining means 243. The load state is classified into physical load, and when it is determined that the driving load is low, the driving load state of the driver is classified into mental load.
[0034]
The total driving load determination law storage device 80 includes a total driving load determination law 81. The comprehensive driving load determination law 81 describes a law for classifying a driving load state of a driver into a mental load and a physical load based on a plurality of driver load data. The driving support device 70 performs all or part of the actions necessary for driving the vehicle. The driving support law storage device 60 holds a driving support law 61 corresponding to a mental or physical driving load state.
[0035]
The driving support device control means 50 determines the start, stop, and operating state of the driving support device 70 based on the driving support law 61 held in the total driving load determination means 30 and the driving support law storage device 60. It is.
[0036]
  The driving support device 70 includes an automatic travel control means 71,Rudder angleA variable ratio steering means 72, a driving force characteristic variable drive control means 73, a braking characteristic variable braking control means 74, and an information providing means 75 are provided. The automatic travel control means 71 automatically performs all or part of the operations necessary for driving the vehicle based on the driving support device control means 50. SaidRudder angleThe variable ratio steering means 72 is based on the driving support device control means 50.Rudder angleThe ratio is changed. The driving force characteristic variable drive control means 73 changes the throttle gain with respect to the accelerator operation amount based on the driving support device control means 50. The braking characteristic variable braking control means 74 changes the braking force with respect to the brake operation amount based on the driving support device control means 50. The information providing means 75 provides alarm information based on the driving support device control means.
[0037]
(First embodiment)
  FIG. 2 shows a block diagram according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the driving load determination device of the first embodiment isHeartbeatA signal detection device 100, a beat interval dispersion value calculation circuit 101, a beat interval dispersion value load determination circuit 102, a beat frequency analysis circuit 103, and a beat frequency ratio load determination circuit 104 are provided. In addition, a respiration signal detection device 105, a respiration frequency average value calculation circuit 106, a respiration frequency average value load determination circuit 107, a respiration frequency dispersion value calculation circuit 108, and a respiration frequency dispersion value load determination circuit 109 are provided. Furthermore, a comprehensive driving load determination circuit 110, a driving support device control circuit 111, an automatic travel control device 112, an information providing device 113, a load determination law storage device 114, and a driving support law storage device 115 are provided.
[0038]
  SaidHeartbeatThe signal detection device 100 constitutes the pulsation interval detection means 211 and detects a driver's heartbeat signal. The pulsation interval dispersion value calculation circuit 101 constitutes the pulsation interval dispersion value calculation means 212, and obtains a pulsation interval from the detected heartbeat signal to calculate a dispersion value. The pulsation interval variance value load determination circuit 102 constitutes the pulsation interval variance value load determination means 213, and compares the calculated pulsation interval variance value with the determination law stored in the load determination law storage device 114. Together, the driving load of the driver is determined. The pulsation frequency analysis circuit 103 includes the pulsation frequency analysis means.222The pulse interval is obtained from the detected heartbeat signal, and is corrected to data of a constant sampling frequency, and then frequency analysis is performed.
[0039]
The pulsation frequency ratio load determination circuit 104 constitutes the pulsation frequency ratio calculation means 223 and the pulsation frequency ratio load determination means 224. The ratio between the high frequency component and the low frequency component obtained as a result of frequency analysis. The driver's driving load is determined by comparing the calculated ratio with the determination law stored in the load determination law storage device 114.
[0040]
The respiration signal detection device 105 constitutes the respiration frequency detection means 231 and detects a respiration signal of the driver. The respiration frequency average value calculation circuit 106 constitutes the respiration frequency detection means 231, and obtains a respiration frequency from the detected respiration signal and calculates its average value.
[0041]
  The respiration frequency average value load determination circuit 107 constitutes the respiration frequency average value load determination means 232, and stores the calculated respiration frequency average value as a load determination law.apparatusThe driving load of the driver is determined by checking the determination law stored in 114.
[0042]
  The respiration frequency dispersion value calculation circuit 108 constitutes the respiration frequency dispersion value calculation means 242, and obtains a respiration frequency from the detected respiration signal and calculates its dispersion value. The respiration frequency dispersion value load determination circuit 109 constitutes the respiration frequency dispersion value load determination means 243, and stores the calculated respiration frequency dispersion value as a load determination law.apparatusThe driving load of the driver is determined by checking the determination law stored in 114.
[0043]
  The total operation load determination circuit 110 constitutes the total operation load determination means 30, and each determination circuit102, 104,The type and degree of the driving load of the driver are determined by comparing the determination results 107 and 109 with the determination law stored in the load determination law storage device 114.
[0044]
The driving support device control circuit 111 constitutes the driving support device control means 50, and compares the type and degree of the determined driving load with the support law stored in the driving support law storage device 115. It determines the necessity of driving assistance for the driver and determines the assistance method.
[0045]
The automatic travel control device 112 constitutes the automatic travel control means 71 and automatically performs steering control, accelerator control, and brake control. The information providing device 113 constitutes the information providing means 75, and presents alarm information to the driver by sound and image.
[0046]
The heartbeat signal detecting device 100 detects a heart beat with an ultrasonic sensor, and the heartbeat signal to be detected is not intended for accurate electrocardiographic waveform diagnosis. Therefore, as shown in FIG. By incorporating the acoustic wave sensor 91 in the seat 92, it is possible to detect a heartbeat signal. The respiratory signal detection device 105 detects respiratory motion as a waveform by expanding and contracting a strain gauge arranged on the chest. As shown in FIG. Signal detection is possible.
[0047]
An RRV calculation method performed in real time can be used for the processing performed by the beat interval variance value calculation circuit 101. An example of the calculation method will be described with reference to the flowchart shown in FIG. In step S11, a heartbeat signal detected by the heartbeat signal detection device 100 is input. In step S12, the R wave of the heartbeat signal is detected based on a predetermined threshold value. In step S13, an R wave detection time interval RRI (R-R Interval) is calculated. In step S14, for example, RRI data for the past 30 seconds, to which the RRI data calculated in step S13 is newly added, is stored in the data storage means in the circuit. In step S15, a normalized variance RRV is calculated for the accumulated RRI data for 30 seconds. According to this method, accurate RRV cannot be calculated for 30 seconds from the start of measurement, but after 30 seconds, RRV is calculated based on the heartbeat signal for 30 seconds at the timing when the R wave is detected. become. In step S16, the obtained RRV is output.
[0048]
  The beat interval variance valueloadThe flow of processing performed by the determination circuit 102 will be described with reference to the flowchart shown in FIG. The beat interval dispersion value calculated by the beat interval dispersion value calculation circuit 101 in step S17.rrvIs entered. In step S18, the load determination law storage device 114 is referenced to calculate the operating load level. The load determination law storage device 114 stores a table shown in FIG. 6 indicating the relationship between the pulsation interval dispersion value and the driving load. For example, the pulsation interval dispersion value input in step S17 is rrv = 2. If it is × 10 −4, the operation load stage WLrrv = 4 is obtained. Note that the relationship between the pulsation interval dispersion value and the driving load shown in this table is that the pulsation interval dispersion value shown when a load is experimentally applied to a plurality of subjects (drivers) and the load. It is possible to use a result obtained by statistically analyzing the degree of the subject's subjectivity, for example, the result of evaluation in five stages. In step S19, the obtained driving load is output as driver load data WLrrv.
[0049]
The flow of processing performed by the pulsation frequency analysis circuit 103 will be described with reference to the flowchart shown in FIG. In step S21, a heartbeat signal detected by the heartbeat signal detection device 100 is input. In step S22, the R wave of the heartbeat signal is detected based on a predetermined threshold value. In step S23, an R wave detection time interval RRI (R-R Interval) is calculated. In step S24, for example, RRI data for 32 seconds is newly added to the calculated RRI. In step S25, the accumulated RRI data for 32 seconds is interpolated at 4 Hz, for example. This is because RRI data becomes irregular sampling in time series. In step S26, fast frequency analysis FFT is performed based on the complemented data. According to this method, accurate frequency analysis cannot be performed for the first 32 seconds. However, after 32 seconds, 128-point FFT can be performed at the timing when the R wave is detected. In step S27, the result of frequency analysis is output.
[0050]
The flow of processing performed by the pulsation frequency ratio determination circuit 104 will be described with reference to the flowchart shown in FIG. In step S28, the frequency analysis result calculated by the pulsation frequency analysis circuit 103 is input. In step S29, the low frequency component LF and the high frequency component HF of the analysis result are obtained. Since the low frequency component LF is a blood pressure variability component and appears to appear around 0.1 Hz, the peak point around 0.1 Hz may be set to LF. It is known that the high frequency component HF is a respiratory variability component and appears after 0.2 Hz when the vehicle is in operation. Therefore, the peak point after 0.2 Hz may be HF. In step S30, a ratio LH = LF / HF between the detected low frequency component LF and high frequency component HF is calculated. In step S31, the load determination law storage device 114 is referred to calculate the degree of operating load. The load determination law storage device 114 stores a table shown in FIG. 9 showing the relationship between the frequency component ratio LH and the operating load. For example, when the calculated LH is lh = 2.9, the operating load Stage WLlh = 3 is obtained. The relationship between the frequency component ratio LH and the driving load shown in this table indicates the frequency component ratio LH shown when a load is experimentally applied to a plurality of subjects (drivers) and the degree of the load. It is possible to use the subjectivity of the test subject, for example, a statistical analysis of the results evaluated in five stages. In step S32, the obtained driving load is output as driver load data WLlh.
[0051]
  The breathing frequencyAverage valueThe flow of processing performed by the calculation circuit 106 will be described with reference to the flowchart shown in FIG. In step S41, the respiratory signal detected by the respiratory signal detection device 105 is input. In step S42, for example, a respiration signal for 32 seconds is accumulated. In step S43, the respiration signal for 320 seconds is newly added by adding the respiration signal for 32 seconds accumulated in step S42. A fast frequency analysis FFT is performed based on the respiratory signal accumulated in step S43. According to this method, accurate frequency analysis cannot be performed for the first 320 seconds, but after 320 seconds, frequency analysis can be performed at the time interval set in step S42, in this example, at 32 second intervals. As a result of this frequency analysis, a respiratory frequency is extracted. In step S45, the obtained respiratory frequency is output.
[0052]
  The breathing frequencyAverage valueThe flow of processing performed by the load determination circuit 107 will be described with reference to the flowchart shown in FIG. In step S46, the respiratory frequency calculated by the respiratory frequency calculation circuit 105 is input. In step S47, the load determination law storage device 114 is referenced to calculate the operating load level. The load determination law storage device 114 shows the relationship between the respiratory frequency and the driving load. The table shown in FIG. 12 is stored. For example, when the respiration frequency input in step S46 is r = 0.33 [Hz], the driving load stage WLr = 3 is obtained. It should be noted that the relationship between the respiratory frequency and the driving load shown in this table is that the respiratory frequency shown when a load is experimentally applied to a plurality of subjects (drivers) and the degree of the load are determined by the subject's subjectivity. For example, it is possible to use what statistically analyzed the result evaluated in five stages. In step S48, the obtained driving load is output as driver load data WLr.
[0053]
The flow of processing performed by the respiratory frequency dispersion value calculation circuit 108 will be described with reference to the flowchart shown in FIG. In step S51, the respiratory signal detected by the respiratory signal detection device 105 is input. In step S52, for example, a respiration signal for 32 seconds is accumulated. In step S53, fast frequency analysis FFT is performed based on the accumulated respiratory signal. As a result of this frequency analysis, a respiratory frequency is extracted. In step S54, the calculated respiration frequency is newly added and the respiration frequency for 320 seconds is accumulated. In step S55, the dispersion value of the accumulated respiratory frequency is obtained. According to this method, the accurate dispersion value of the respiration frequency cannot be obtained for the first 320 seconds. However, after the elapse of 320 seconds, the dispersion value of the respiration frequency is obtained at the time interval set in step S26 and 32 seconds. It is possible. In step S56, the obtained respiratory frequency dispersion value is output.
[0054]
  The flow of processing performed by the respiratory frequency dispersion value load determination circuit 109 will be described with reference to the flowchart shown in FIG. In step S57, the respiratory frequency dispersion value calculated by the respiratory frequency dispersion value calculation circuit 108 is input. In step S58, the load determination law storage device 114 is referenced to calculate the degree of operating load. The load determination law storage device 114 stores the table of FIG. 15 showing the relationship between the respiratory frequency dispersion value and the driving load. For example, the respiratory frequency dispersion value input in step S57 is rv = 0.012. If there is a driving load stage WLrv= 2 is obtained.
The relationship between the respiratory frequency dispersion value and the driving load shown in this table is based on the respiratory frequency dispersion value shown when a load is experimentally applied to a plurality of subjects (drivers) and the degree of the load. It is possible to use the subjectivity of the test subject, for example, a statistical analysis of the results evaluated in five stages. In step S59, the obtained driving load stage is output as driver load data WLrv.
[0055]
  The flow of processing performed by the total load determination circuit 110 will be described with reference to the flowchart shown in FIG. In step S61, the pulse interval dispersion value load determination circuit 102, the pulse frequency ratio load determination circuit 104, and the respiratory frequencyAverage valueLoad determination circuit 107, respiratory frequency dispersionValue loadDriver load data (WL) determined by each of the determination circuits 109rrv, WLlh, WLr, WLrv). In step S62, the inputted driver load data refers to the load determination law storage device 114, and belongs to any of the three types of driving load types of “mental load”, “physical load”, and “normal”. It is determined whether it is. In the load determination law storage device 114, the driver load data of the pulsation interval dispersion value, the pulsation frequency ratio, the respiration frequency, and the respiration frequency dispersion value are “mental load”, “physical load”, and “normal”. A typical value shown when each of the above is given is stored as a table shown in FIG. AndFrom driver load dataMental loadDistance to typical value of dataWLm is
[Expression 1]

To decide. As wellFrom driver load dataPhysical loadDistance to dataWLb
[Expression 2]

Determined byFrom driver load dataNormal loadDistance to typical value of dataWLn is
[Equation 3]

To decide. For example, the driving load data input in step S61 is (WLrrv, WLlh, WLr, WLrv) = (4, 3, 3, 2) and the table is given in FIG.
[Expression 4]

Get. According to this method, the calculated load value showing the smallest value is close to the load state (driving load type) where the driver is placed. That is, in this example, the driving load type WLk is determined as “mental load”. This table experimentally gives a plurality of loads (“mental load”, “physical load”, and “normal”) to a plurality of subjects (drivers). Can be created by averaging the data. In step S63, the operating load level WLl is calculated based on the determination result in step S62. If the determination result is “mental load”, the value of the driving load data WLlh based on the pulsation frequency ratio load determination, which is recognized to reflect the tendency most experimentally, is set as the driving load level WL1. On the other hand, if the determination result is “physical load”, the driving load data based on the determination of the respiratory frequency dispersion value, which is recognized to reflect the tendency most experimentally.WLrrvIs the operating load level WLl.
If the determination result is “normal”, the operation load level item may be blank. In step S64, the combination of the driving load type WLk and the driving load level WLl is output as the total driving load value (WLk, WLl).
[0056]
The automatic travel control means 112 automatically performs all or part of the operation related to vehicle driving. For example, the automatic travel control means 112 is equipped with an inter-vehicle distance sensor, a speed sensor, an accelerator, and an actuator for driving a brake, and automatically It is installed in the so-called automatic cruise control (ACC), which enables the vehicle to travel while maintaining the distance between the preceding vehicle and the vehicle, and to maintain the travel lane detected by the camera. Accordingly, a lane follow-up control device or the like that automatically turns the steering wheel by a steering actuator corresponds to this. In this embodiment, an automatic cruise control and a lane tracking control device are installed.
[0057]
In the present embodiment, as shown in FIG. 19, the information providing device 113 can present a buzzer 95 installed at an arbitrary position in a vehicle interior that presents a sound of a specific frequency at a specified time and an arbitrary image. The monitor 96 is.
[0058]
The flow of processing performed by the driving support control device control circuit 111 will be described with reference to the flowchart shown in FIG. In step S71, the total operating load value that is a combination of the operating load type and the operating load value level output from the total load determining circuit 110 is input. In step S72, with reference to the driving support law storage device 115, the type of driving support device to be driven and the driving method are determined. The driving support law storage device 115 stores the table of FIG. 21 showing the relationship of the driving support device that is driven corresponding to the driving load type and the driving load level. According to this table, for example, in step S71 When the input driving load type is “mental load” and the driving load level WLl = 3, it indicates that a driving command is issued to the automatic cruise control of the automatic travel control device 112. At this time, information indicating that the automatic cruise control is activated is displayed on the monitor of the information providing device, and the buzzer of the information presenting device is sounded for 0.5 seconds. If the driving load level WLl ≧ 4, in addition to the automatic cruise control, the lane tracking control device is driven, and information indicating that the lane tracking device is activated is displayed on the monitor of the information providing device. It shows that the buzzer of the information providing device is sounded for 1 second. Further, when the driving load types are “physical load” and “normal”, this indicates that the driving support device is not driven. The relationship between the driving load type and the driving load level shown in this table and the driving support device to be driven is based on the subjectivity of the subjects when mental and physical loads are experimentally given to a plurality of subjects (drivers). By measuring the driving load type and driving load level when driving the driving support device, and comparing with the load level before driving the driving support device, The effect can be confirmed. In step S73, the driving support policy determined in step S72 is implemented.
[0059]
As described above, according to the present embodiment, the load determination based on the dispersion value of the heartbeat interval obtained from the heartbeat signal, the load determination based on the frequency analysis of the beat interval, the load determination based on the respiration frequency obtained from the respiration signal, and the respiration frequency A total of four types of load determinations of load determination based on the variance value of each of these are performed, and by comparing the appearance pattern of each determination value with the pattern stored in the storage device, the driving load from the multiple biological signals is determined. In addition, the driving load can be separated into a mental load and a physical load. Therefore, accurate load determination can be performed and accurate control of the driving support device can be performed.
[0060]
(Second Embodiment)
  FIG. 22 is a configuration diagram of a second embodiment of the present invention applied to a driving load determination device that determines a driving load of a driver. This embodiment is an apparatus for controlling driving assistance.Rudder angleThis is an example in which the ratio variable steering device 116, the drive characteristic variable drive control device 117, and the braking characteristic variable brake control device 118 are increased, and accordingly, the driving support law storage device 115 ′ referred to by the driving support device control circuit 111 ′. This is an example in which the content of the driving support law stored in is changed, and the flow of processing in other components and each component is the same as in the first embodiment.
[0061]
  SaidSteering angle ratio variable steering control device116 is a steering control device capable of changing the steering gear ratio that determines the steering amount of the steered wheels with respect to the steering of the driver.
[0062]
The drive characteristic variable drive control device 117 is a drive control device that can change the gain of the throttle valve opening relative to the accelerator operation amount of the driver, that is, the throttle gain.
[0063]
The braking characteristic variable braking control device 118 is a braking control device capable of changing a braking force generated with respect to a driver's brake depression force or brake depression amount, and is a so-called brake assist device.
[0064]
The flow of processing performed by the driving support control device control circuit 111 'will be described with reference to the flowchart shown in FIG. In step S81, the total operating load value that is a combination of the operating load type and the operating load value level output from the total load determining circuit 110 is input. In step S82, the type of driving support device to be driven and the driving method are determined with reference to the driving support law storage device 115 '. The driving support law storage device 115 ′ stores a table shown in FIG. 24 indicating the relationship of the driving support device that is driven according to the driving load type and the driving load level. According to this table, for example, When the driving load type input in step S71 is “mental load” and the driving load level WLl = 4, it indicates that a driving command is issued to the automatic cruise control of the automatic cruise control device 112. . At this time, information indicating that the automatic cruise control is activated is displayed on the monitor of the information providing apparatus, and the buzzer of the information providing apparatus is sounded for 0.5 seconds. Further, the steering gear ratio is set to 0.9 times normal, the throttle gain is set to 0.95 times normal, and the brake assist amount is set to 1.05 times normal. This setting is due to the fact that the driver's psychological state when a mental load is imposed makes the vehicle characteristics of sudden behavior feel bothersome, and that the braking operation is delayed compared to normal times. are doing.
[0065]
Further, for example, when the driving load type input in step S71 is “physical load” and the driving load level WLl = 5, the steering gear ratio is 1.5 times normal and the throttle gain is normal. The brake assist amount is set to 1.15 times the normal value and 1.15 times the normal brake assist amount. This setting is based on the fact that the driver's trial state when a physical load is imposed is that the user wants to perform various operations quickly compared to the normal state and that the operation amount is reduced. Yes. Further, in the normal time, the driving support device is not driven.
[0066]
The relationship between the driving load type and the driving load level shown in this table and the driving support device to be driven is based on the subjectivity of the subjects when mental and physical loads are experimentally given to a plurality of subjects (drivers). By measuring the driving load type and driving load level when driving the driving support device, and comparing with the load level before driving the driving support device, The effect can be confirmed. In step S83, the driving assistance policy determined in step S82 is implemented.
[0067]
As described above, according to the present embodiment, load determination based on the dispersion value of the pulsation interval obtained from the heartbeat signal, load determination based on frequency analysis of the pulsation interval, and load determination based on the dispersion value of the respiration frequency obtained from the respiration signal. As a result of comprehensive judgment based on a total of four types of load judgment, the driving load is classified into mental load and physical load, and by calculating each load level, it is suitable for the driver's load condition Driving support means can be selected and implemented.
[0068]
In the above-described embodiment, the determination is made based on both the heartbeat and the respiration, but the determination can be made using only one of the heartbeat and the respiration.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the first exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating an attachment example of an ultrasonic sensor and a respiration sensor according to the first embodiment.
FIG. 4 is a flowchart showing a calculation processing procedure in the pulsation interval dispersion value calculation circuit according to the first embodiment.
FIG. 5 is a flowchart showing a calculation processing procedure in a pulsation interval dispersion value load determination circuit according to the first embodiment;
FIG. 6 is an explanatory diagram of information stored in a load determination law storage device according to the first embodiment;
FIG. 7 is a flowchart showing a calculation processing procedure in the pulsation frequency analysis circuit according to the first embodiment.
FIG. 8 is a flowchart showing a calculation processing procedure in the frequency ratio load determination circuit between beats according to the first embodiment.
FIG. 9 is an explanatory diagram of information stored in a load determination law storage device according to the first embodiment;
FIG. 10 is a flowchart showing a calculation processing procedure in the respiratory frequency calculation circuit according to the first embodiment.
FIG. 11 is a flowchart illustrating a calculation processing procedure in the respiratory frequency ratio load determination circuit according to the first embodiment.
FIG. 12 is an explanatory diagram of information stored in a load determination law storage device according to the first embodiment;
FIG. 13 is a flowchart illustrating a calculation processing procedure in the respiratory frequency dispersion value calculation circuit according to the first embodiment.
FIG. 14 is a flowchart showing a calculation processing procedure in the respiratory frequency dispersion value load determination circuit according to the first embodiment.
FIG. 15 is an explanatory diagram of information stored in a load determination law storage device according to the first embodiment;
FIG. 16 is a flowchart illustrating a calculation processing procedure in the total load determination circuit according to the first embodiment.
FIG. 17 is an explanatory diagram of information stored in a load determination law storage device according to the first embodiment;
FIG. 18 is an explanatory diagram of information stored in a load determination law storage device according to the first embodiment.
FIG. 19 is a diagram illustrating an installation example of the information providing apparatus according to the first embodiment.
FIG. 20 is a flowchart illustrating a calculation processing procedure in the driving support control device control circuit according to the first embodiment.
FIG. 21 is an explanatory diagram of information stored in the driving support law storage device according to the first embodiment;
FIG. 22 is a block diagram showing a configuration of a second exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 23 is a flowchart illustrating a calculation processing procedure in the driving support control device control circuit according to the second embodiment.
FIG. 24 is an explanatory diagram of information stored in a driving support law storage device according to the second embodiment.
[Explanation of symbols]
  10. Judgment law storage device
  20A, 20B, 20C, 20D Driver state detection device
  30 Total operation load judgment means
  40 Load separation means
  50 Driving support device control means
  60 Driving support law storage device
  61 Driving support law
  70 Driving support device
  71 Automatic travel control means
  72Rudder angleVariable ratio steering means
  73 Driving force characteristic variable drive control means
  74 Braking characteristic variable braking control means
  75 Information provision means
  80 Total driving load judgment law storage device
  81 Comprehensive driving load judgment law

Claims

A judgment law storage device that associates the driver's biological signal tendency with the driver's load state and holds it as a load judgment law;
A driver state detection device that measures a plurality of types of biological signals of the driver and outputs a plurality of driver load data based on the respective biological signals and the respective load determination laws held in the determination law storage device; ,
Comprehensive driving load determining means for determining a driver's load state based on a plurality of driver load data output by the driver state detecting device ;
Based on the plurality of driver load data, and having a total driving load determination law storage device holding a total driving load determination law for classifying the driving load state of the driver into mental load and physical load,
The comprehensive driving load determination means has load classification means for performing determination of the driving load state into mental loads and physical loads based on the plurality of driving load data and the comprehensive driving load determination law. A driving load determination device characterized by

The driving load determination device according to claim 1 ,
The driver state detection device is a pulse interval detection means for detecting a driver's pulse interval;
Pulsation interval dispersion value calculating means for calculating a dispersion value of pulsation intervals for each predetermined time based on the pulsation interval detected by the pulsation interval detection means;
The load determination law held in the determination law storage device is a pulsation interval dispersion value load determination law that classifies the driver's driving load state according to the degree based on the pulsation interval dispersion value of the driver,
Based on the pulsation interval dispersion value calculated by the pulsation interval dispersion value calculation means and the pulsation interval dispersion value load determination rule, the pulsation interval dispersion value load determination means determines the load state of the driver. A driving load determination device characterized by that.

The driving load determination device according to claim 1 or 2 ,
The driver state detecting device includes a pulse interval detecting unit for detecting a pulse interval of the driver, and frequency analysis of the pulse interval for each predetermined time based on the pulse interval detected by the pulse interval detecting unit. And a pulsation frequency ratio calculating means for calculating a ratio between a high frequency component exceeding a predetermined frequency and a low frequency component lower than the predetermined frequency from a result of frequency analysis by the pulsation frequency analyzing means,
The load determination law held in the determination law storage device is a pulsation frequency ratio load determination law that classifies the driving load state of the driver according to the degree based on the pulsation frequency ratio of the driver,
It has a pulsation frequency ratio load determination means for determining a load state of a driver based on the pulsation frequency ratio calculated by the pulsation frequency ratio calculation means and the pulsation frequency ratio load determination law. Driving load determination device.

The driving load determination device according to claim 1 , wherein:
The driver state detection device has a respiration frequency detection means for detecting a respiration frequency of the driver,
The load determination law held in the determination law storage device is a respiratory frequency load determination law for classifying the driving load state of the driver according to the degree based on the respiratory frequency of the driver,
A driving load determination device comprising breathing frequency average value load determination means for determining a driver's load state based on the breathing frequency detected by the breathing frequency detection means and the breathing frequency load determination rule.

The driving load determination device according to claim 1 , wherein:
The driver state detection device includes a breathing frequency detecting unit that detects a breathing frequency of the driver, and a breathing frequency dispersion that calculates a dispersion value of the breathing frequency for each predetermined time based on the breathing frequency detected by the breathing frequency detecting unit. A value calculating means,
The load judgment law held in the judgment law storage device is a respiratory frequency dispersion value load judgment law for classifying the driver's driving load state based on the driver's respiratory frequency dispersion value,
Driving having a breathing frequency dispersion value load judging means for judging a driver's load state based on the breathing frequency dispersion value calculated by the breathing frequency dispersion value calculating means and the breathing frequency dispersion value load judgment rule Load judgment device.

The driving load determination device according to claim 1 , wherein:
The comprehensive driving load judgment law storage device stores a plurality of types of driver load data when a driving load state consisting of a mental load, a physical load, and a normal state is added to a plurality of drivers in advance. Store as typical value of data, typical value of physical load data and typical value of normal load data,
The load classification means uses a plurality of types of driver load data output from the driver state detection device as input values, and from the input values, typical values of the mental load data, typical values of physical load data, and normal loads The distance to the typical value of the data is calculated, and the load on which the driver puts one of the mental load, the physical load and the normal state corresponding to the shortest typical value among these distances A driving load determination device characterized in that it is determined as a state of

The driving load determination device according to any one of claims 1 to 6 ,
A driving support device that performs all or part of the actions required for driving the vehicle;
A driving support law storage device that holds a driving support law according to a mental or physical driving load state;
Driving support device control means for determining the start, stop, and operating state of the driving support device based on the determination of the comprehensive driving load determination means and the driving support law stored in the driving support law storage device. A driving load determination device.

The driving load determination device according to claim 7 ,
The driving support device includes a vehicle automatic travel control unit that automatically performs all or a part of operations necessary for vehicle driving based on the driving support device control unit, and a steering angle based on the driving support device control unit. The steering angle ratio variable steering means capable of changing the ratio , the driving force characteristic variable drive control means capable of changing the throttle gain with respect to the accelerator operation amount based on the driving assistance device control means, and the driving assistance device control At least one of a braking characteristic variable braking control unit that can change a braking force with respect to a brake operation amount based on the unit and an information providing unit that provides alarm information based on the driving support device control unit. A characteristic driving load determination device.