特許 7437904 ステアリングホイールの操作予測方法及びステアリングホイールの操作予測装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-02-15

(45)【発行日】2024-02-26

(54)【発明の名称】ステアリングホイールの操作予測方法及びステアリングホイールの操作予測装置

(51)【国際特許分類】

   B62D 1/06 20060101AFI20240216BHJP

   A61B 5/24 20210101ALI20240216BHJP

【ＦＩ】

B62D1/06

A61B5/24

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2019189998

(22)【出願日】2019-10-17

(65)【公開番号】P2021062845

(43)【公開日】2021-04-22

【審査請求日】2022-08-02

(73)【特許権者】

【識別番号】000003997

【氏名又は名称】日産自動車株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】507308902

【氏名又は名称】ルノー エス．ア．エス．

【氏名又は名称原語表記】ＲＥＮＡＵＬＴ Ｓ．Ａ．Ｓ．

【住所又は居所原語表記】１２２－１２２ ｂｉｓ， ａｖｅｎｕｅ ｄｕ Ｇｅｎｅｒａｌ Ｌｅｃｌｅｒｃ， ９２１００ Ｂｏｕｌｏｇｎｅ－Ｂｉｌｌａｎｃｏｕｒｔ， Ｆｒａｎｃｅ

(74)【代理人】

【識別番号】100083806

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 秀和

(74)【代理人】

【識別番号】100101247

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 俊一

(74)【代理人】

【識別番号】100095500

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 正和

(74)【代理人】

【識別番号】100098327

【弁理士】

【氏名又は名称】高松 俊雄

(72)【発明者】

【氏名】宝来 淳史

(72)【発明者】

【氏名】ギョルゲ ルチアン

【審査官】久保田 信也

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１０－１５５５４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１０３８５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－０９０７５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０６０７３７１２（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開平０５－３４５５６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－２４７１１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－２４５９０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１４４０７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１３０５４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－２００９８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】韓国公開特許第２０１９－００１２８６４（ＫＲ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６２Ｄ １／０６

Ａ６１Ｂ ５／３８９

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ステアリングホイールに設けられたセンサによって乗員が前記ステアリングホイールを操作する際の筋肉活動により生じる前記乗員の掌の電位信号を検出し、
前記センサによって検出された前記電位信号から前記乗員による前記ステアリングホイールの操作よりも前に発生する操作前信号を抽出し、
抽出した前記操作前信号に基づいて前記乗員による前記ステアリングホイールの操作を予測するステアリングホイールの操作予測方法であって、
前記操作前信号は、前記ステアリングホイールを操作しようとする前記乗員の筋肉動作の直前に発生する筋電位信号であり
前記センサによって検出された前記電位信号を高周波数帯２０～９０Ｈｚのバンドパスフィルタでフィルタリングし、
フィルタリング後の信号を絶対値処理することにより信号強度を全て正値化し、
絶対値処理後の信号を５Ｈｚのローパスフィルタでフィルタリングすることにより、前記乗員の筋肉動作の直前に発生する筋電位信号を抽出する
ステアリングホイールの操作予測方法。

【請求項2】

前記乗員による前記ステアリングホイールの操作と、前記電位信号との関係を示す情報が格納されたデータベースを参照して、前記センサによって検出された前記電位信号から前記筋電位信号を抽出する
ことを特徴とする請求項１に記載のステアリングホイールの操作予測方法。

【請求項3】

ステアリングホイールに設けられたセンサによって乗員が前記ステアリングホイールを操作する際の筋肉活動により生じる前記乗員の掌の電位信号を検出し、
前記センサによって検出された前記電位信号から前記乗員による前記ステアリングホイールの操作よりも前に発生する操作前信号を抽出し、
抽出した前記操作前信号に基づいて前記乗員による前記ステアリングホイールの操作を予測するステアリングホイールの操作予測方法であって、
前記操作前信号は、前記センサと前記乗員の掌との間のインピーダンス変化に起因する信号である
ステアリングホイールの操作予測方法。

【請求項4】

前記センサと前記乗員の掌との間のインピーダンス変化は、前記センサと前記乗員の掌との間の接触面圧の変化に伴うもの、又は前記センサと前記乗員の掌との間の接触面積の変化に伴うものである
ことを特徴とする請求項３に記載のステアリングホイールの操作予測方法。

【請求項5】

前記センサによって検出された前記電位信号を低周波数帯１～６Ｈｚのバンドパスフィルタでフィルタリングすることにより、前記センサと前記乗員の掌との間のインピーダンス変化に起因する信号を抽出する
ことを特徴とする請求項３または４に記載のステアリングホイールの操作予測方法。

【請求項6】

ステアリングホイールに設けられ、乗員が前記ステアリングホイールを操作する際の筋肉活動により生じる前記乗員の掌の電位信号を検出するセンサと、
前記センサによって検出された前記電位信号から前記乗員による前記ステアリングホイールの操作よりも前に発生する操作前信号を抽出し、抽出した前記操作前信号に基づいて前記乗員による前記ステアリングホイールの操作を予測するコントローラと、を備える
ステアリングホイールの操作予測装置であって、
前記操作前信号は、前記ステアリングホイールを操作しようとする前記乗員の筋肉動作の直前に発生する筋電位信号であり
前記コントローラは、
前記センサによって検出された前記電位信号を高周波数帯２０～９０Ｈｚのバンドパスフィルタでフィルタリングし、
フィルタリング後の信号を絶対値処理することにより信号強度を全て正値化し、
絶対値処理後の信号を５Ｈｚのローパスフィルタでフィルタリングすることにより、前記乗員の筋肉動作の直前に発生する筋電位信号を抽出する
ステアリングホイールの操作予測装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ステアリングホイールの操作予測方法及びステアリングホイールの操作予測装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、電極を用いてユーザの生体情報（電位信号）を取得し、取得した電位信号に基づいて機器を制御する発明が知られている（特許文献１）。特許文献１に記載された発明は、複数の電極のうち、鉛直下方にユーザの腕の一部が位置する電極を特定し、複数の電極のすべてが腕に密着していなくても電位信号を計測する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１６－２１４９０７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載された発明では、複数の電極のすべてが腕に密着していなくても電位信号を計測できるものの、少なくとも１つの電極を乗員の腕に設置する必要がある。しかしながら、乗員の体の一部に電極を設置することは難しい場合があり、この場合乗員の電位信号を取得できない。

【0005】

本発明は、上記問題に鑑みて成されたものであり、その目的は、乗員の体の一部に電極を設置することなく乗員の電位信号を取得し、取得した電位信号を用いて乗員のステアリングホイールの操作を予測するステアリングホイールの操作予測方法及びステアリングホイールの操作予測装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一態様に係るステアリングホイールの操作予測方法は、ステアリングホイールに設けられたセンサによって乗員がステアリングホイールを操作する際の筋肉活動により生じる乗員の掌の電位信号を検出し、検出した電位信号から乗員によるステアリングホイールの操作よりも前に発生する操作前信号を抽出し、抽出した操作前信号に基づいて乗員によるステアリングホイールの操作を予測する。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、乗員の体の一部に電極を設置することなく乗員の電位信号を取得し、取得した電位信号を用いて乗員のステアリングホイールの操作を予測することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、本発明の第１実施形態に係る操作予測装置のブロック図である。

【図2】図２は、本発明の第１実施形態に係るステアリングホイールを説明する図である。

【図3】図３は、本発明の第１実施形態に係る筋電位とレーンチェンジタイミングとの関係を説明するグラフである。

【図4】図４は、本発明の第１実施形態に係るレーンチェンジタイミングとＴＰＲとの関係を説明するグラフである。

【図5】図５は、障害物を回避するためのレーンチェンジを説明する図である。

【図6】図６は、本発明の第１実施形態に係る筋電位とレーンチェンジタイミングとの関係を説明する他のグラフである。

【図7】図７は、本発明の第１実施形態に係るレーンチェンジタイミングとＴＰＲとの関係を説明する他のグラフである。

【図8】図８は、本発明の第１実施形態に係る操作予測装置の一動作例を説明するフローチャートである。

【図9】図９は、本発明の第２実施形態に係る操作予測装置のブロック図である。

【図10A】図１０Ａは、本発明の第２実施形態に係る感度時間を説明する図である。

【図10B】図１０Ｂは、本発明の第２実施形態に係る感度時間を説明する図である。

【図11】図１１は、本発明の第２実施形態に係る操作予測装置の一動作例を説明するフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。図面の記載において同一部分には同一符号を付して説明を省略する。

【0010】

（第１実施形態）
（操作予測装置の構成例）

【0011】

図１～２を参照して、第１実施形態に係る操作予測装置の構成例を説明する。操作予測装置は車両に搭載される。

【0012】

図１に示すように、操作予測装置は、掌電位検出部１０と、コントローラ２０と、記憶装置３０と、周囲情報取得部４０と、自動機能装置５０とを備える。

【0013】

掌電位検出部１０は、車両に乗車している乗員（主に運転者）の掌の電位（電位信号）を検出する。掌電位検出部１０は、一例として、電極を含むセンサであり、ステアリングホイール１１（図２参照）に複数設けられる。掌電位検出部１０は、乗員がステアリングホイール１１を把持したときの乗員の掌の電位信号を検出する。換言すれば、乗員の掌がステアリングホイール１１に密着することにより、乗員の掌の電位信号が検出される。

【0014】

掌電位検出部１０は、ステアリングホイール１１の把持それ自体に係る電位信号を検出する他に、乗員がステアリングホイール１１を操作する際の筋肉活動により生じる乗員の掌の電位信号も検出する。なお、図２に示す例では、掌電位検出部１０はステアリングホイール１１の把持位置（一例として１０時１０分から９時１５分までの位置）に設けられるが、これに限定されない。掌電位検出部１０はステアリングホイール１１の外周全体に渡って設けられてもよい。

【0015】

掌電位検出部１０は、電極を含むセンサと説明したが、このようなセンサは電極の他に増幅器、ＡＤ変換器などを含んでもよい。この場合、掌電位検出部１０は、電極により検出された電位信号を増幅器で増幅した後、ＡＤ変換器で信号処理を行う。信号処理の後、掌電位検出部１０は、電位信号をコントローラ２０に送信してもよい。

【0016】

記憶装置３０は、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）などの記憶媒体である。第１実施形態では記憶装置３０にはステアリング操作データベース３１とステアリング操作タイミングデータベース３２とが記憶されるが、これに限定されない。記憶装置３０には各種のプログラム、電位解析部２１による解析結果などが記憶されてもよい。

【0017】

コントローラ２０は、ＣＰＵ（中央処理装置）、メモリ、及び入出力部を備える汎用のマイクロコンピュータである。マイクロコンピュータには、操作予測装置として機能させるためのコンピュータプログラムがインストールされている。コンピュータプログラムを実行することにより、マイクロコンピュータは、操作予測装置が備える複数の情報処理回路として機能する。なお、ここでは、ソフトウェアによって操作予測装置が備える複数の情報処理回路を実現する例を示すが、もちろん、以下に示す各情報処理を実行するための専用のハードウェアを用意して、情報処理回路を構成することも可能である。また、複数の情報処理回路を個別のハードウェアにより構成してもよい。コントローラ２０は、複数の情報処理回路として、電位解析部２１と、ステアリング操作予測部２２と、操作タイミング予測部２３と、自動機能制御部２４とを備える。

【0018】

電位解析部２１は、掌電位検出部１０により検出された電位信号を解析する。具体的には、電位解析部２１は、電位信号の周波数、波長、電圧などを解析する。解析手法の一例としてフィルタリングが挙げられる。電位解析部２１は、電位信号を所定の周波数帯のバンドパスフィルタでフィルタリングすることにより、特定の信号を抽出するなどの解析を行う。電位解析部２１は、解析結果をステアリング操作予測部２２、操作タイミング予測部２３に出力する。

【0019】

ステアリング操作予測部２２は、電位解析部２１によって解析された電位信号（電位解析部２１によって抽出された特定の信号）に基づいて、運転者がステアリングホイール１１を操作する意図があるのか否かを予測する。具体的には、ステアリング操作予測部２２は、ステアリング操作データベース３１を参照して、電位解析部２１によって抽出された特定の信号がステアリング操作データベース３１に格納されたデータと一致するか否か判定する。電位解析部２１によって抽出された特定の信号がステアリング操作データベース３１に格納されたデータと一致する場合、ステアリング操作予測部２２は運転者がステアリングホイール１１を操作する意図があると予測する。ステアリング操作予測部２２は予測結果を自動機能制御部２４に出力する。

【0020】

操作タイミング予測部２３は、ステアリング操作予測部２２によって運転者がステアリングホイール１１を操作する意図があると予測された場合、実際にステアリングホイール１１が操作されるまでの時間を予測する。換言すれば、操作タイミング予測部２３は電位解析部２１によって特定の信号が抽出されてから何秒後、あるいは何ｍｓｅｃ後に実際にステアリングホイール１１が操作されるのか予測する。この予測は、ステアリング操作タイミングデータベース３２の参照によって実現する。操作タイミング予測部２３は予測結果を自動機能制御部２４に出力する。

【0021】

自動機能制御部２４は、ステアリング操作予測部２２及び操作タイミング予測部２３による予測結果に基づいて、自動機能装置５０に指令を出力する。

【0022】

ステアリング操作データベース３１には、運転者ごとの電位信号に関するデータが累積的に格納される。具体的には、電位解析部２１によって抽出された特定の信号と、実際に運転者によりステアリングホイール１１が操作されたこととを対応させ、この対応データが累積的に格納される。

【0023】

ステアリング操作タイミングデータベース３２にもステアリング操作データベース３１と同様に運転者ごとの電位信号に関するデータが累積的に格納される。ただし、ステアリング操作タイミングデータベース３２には、ステアリング操作データベース３１とは異なり、電位解析部２１によって抽出された特定の信号と、実際に運転者によりステアリングホイール１１が操作されたタイミングとを対応させ、この対応データが累積的に格納される。つまり、ステアリング操作タイミングデータベース３２には、運転者によるステアリングホイール１１の操作意図が抽出されてから実際にステアリングホイール１１が操作されるまでの時間と、電位解析部２１によって抽出された特定の信号とが対応づけられて格納される。

【0024】

周囲情報取得部４０は、車両の周囲の情報を取得する。周囲情報取得部４０には、一例として、光波を用いて距離を測定するレーザレンジファインダ、静止画及び動画を取得するカメラ、超音波を用いて距離を測定するソナーなどが含まれる。周囲情報取得部４０は、車両の周囲に存在する物体（歩行者、自転車、二輪車、他車両など）、及び車両の周囲の情報（道路境界線、停止線、信号機、標識、横断歩道、交差点など）を取得する。周囲情報取得部４０は取得したデータを自動機能装置５０に出力する。

【0025】

自動機能装置５０は、例えば、ＡＣＣ（Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｃｒｕｉｓｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）機能を有する装置であり、車両の運転操作を補助する。ＡＣＣ機能は周知の技術であるため詳細な説明を省略する。自動機能装置５０は、自動機能制御部２４から取得した指令と、周囲情報取得部４０から取得したデータとを用いて車両の運転操作を補助する。また、自動機能装置５０は、ＡＣＣ機能の他に、レーンキープ機能、オートレーンチェンジ機能などを有してもよい。また、自動機能装置５０は、自動運転機能を有していてもよい。

【0026】

次に、図３～４を参照して、電位解析部２１による電位信号の処理の一例を説明する。上述したように電位解析部２１は電位信号の処理としてフィルタリングを用いる。

【0027】

掌電位検出部１０により検出された電位信号を低周波数帯１～６Ｈｚのバンドパスフィルタ（ローパスフィルタ）でフィルタリングした解析結果を図３に示す。図３に示す解析結果は、ある運転者（以下、運転者Ａという）の電位信号の解析結果である。図３の縦軸は、筋電位（指数）を示し、横軸は時間を示す。図３の時刻０は、運転者Ａによるレーンチェンジが行われたタイミング（以下、レーンチェンジタイミングと表現する）を示す。時刻が０より前は、レーンチェンジが行われる前を示し、時刻が０より後は、レーンチェンジが行われた後を意味する。

【0028】

図３に示すように、レーンチェンジタイミングの約５００ｍｓｅｃ前に所定の電位信号が抽出された。この電位信号は、運転者Ａによるステアリングホイール１１の操作よりも前に発生する操作前信号である。操作前信号は、ステアリングホイール１１を操作しようとする運転者Ａの筋肉動作の直前に発生する筋電位信号である。この筋電位信号は、レーンチェンジに備えた先駆け操作（筋肉動作）であると考えられる。運転者Ａは、レーンチェンジを行う際、事前にステアリングホイール１１を強く把持するなど、レーンチェンジに備えた先駆け操作を行うと考えられ、この先駆け操作に起因する筋電位信号が約５００ｍｓｅｃ前に出現したと考えられる。先駆け操作に起因する筋電位信号がレーンチェンジタイミングの約５００ｍｓｅｃ前に抽出された場合、運転者Ａは約５００ｍｓｅｃ後にレーンチェンジを行うと予測される。

【0029】

ここで、約５００ｍｓｅｃ前という発生タイミングは、あくまで運転者Ａの筋電位信号の発生タイミングである。当然ながら発生タイミングには個人差は存在する。運転者ごとの、レーンチェンジに備えた先駆け操作に起因する筋電位信号の振幅、電圧、周波数、発生タイミングなどの筋電位信号の特徴は、運転者ごとに対応付けられてステアリング操作データベース３１に格納される。ステアリング操作予測部２２は、予め運転者を特定した上で、電位解析部２１による解析結果とステアリング操作データベース３１と照らし合わせることにより、精度よく特定の信号（先駆け操作に起因する筋電位信号）を抽出することが可能となる。これにより、ステアリング操作予測部２２は運転者がステアリングホイール１１を操作する意図があるのか否かを精度よく予測することが可能となる。なお、運転者を特定する方法は、顔認識技術などの周知の技術を用いればよい。

【0030】

先駆け操作に起因する筋電位信号が抽出された場合、所定時間後（図３に示す例では約５００ｍｓｅｃ後）に実際にレーンチェンジが行われる可能性が高いことを意味するが、この有意性について発明者は検証した。検証結果を図４に示す。図４の縦軸はＴＰＲ（ｔｒｕｅ ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｒａｔｉｏ）を示し、横軸は時間を示す。ＴＰＲの数値は、レーンチェンジを行うと予測して、実際にレーンチェンジが行われた割合が高いほど、高くなる。図４から明らかな通り、レーンチェンジに備えた先駆け操作に起因する筋電位信号が抽出された場合、所定時間後に実際にレーンチェンジが行われる可能性が高いことがわかる。

【0031】

次に、図５を参照して、先駆け操作に起因する筋電位信号が抽出された場合の自動機能装置５０によるオートレーンチェンジについて説明する。オートレーンチェンジとは自動的に行われるレーンチェンジである。

【0032】

図５に示すシーンは、車両７０がバイク８０（障害物）を回避するためにレーンチェンジを行うシーンを示す。より詳しくは、図５の比較例に示すシーンは、時刻ｔ＝０において、運転者が手動でレーンチェンジを行うシーンを示す。

【0033】

図５の実施例は、図３で説明したように先駆け操作に起因する筋電位信号が時刻ｔ＝０から約５００ｍｓｅｃ前に抽出されたことを示す。図５の実施例における車両７０の運転者は、上述の運転者Ａとする。自動機能制御部２４は、先駆け操作に起因する筋電位信号が抽出されたとき、オートレーンチェンジのためのステアリングホイール１１の操作指令を自動機能装置５０に出力する。このとき、自動機能制御部２４は、オートレーンチェンジのためのステアリングホイール１１の操作タイミングを決定し、その情報も自動機能装置５０に出力する。さらに自動機能制御部２４はオートレーンチェンジに必要なステアリングホイール１１の操作量を演算し、その情報も自動機能装置５０に出力する。

【0034】

オートレーンチェンジのためのステアリングホイール１１の操作タイミングの決定方法は特に限定されないが、一例として自動機能制御部２４は先駆け操作に起因する筋電位信号が抽出されてから実際にレーンチェンジが行われるまでの間、つまり、約５００ｍｓｅｃ前から時刻ｔ＝０までの間で任意に決定することができる。図５の実施例では、一例としてオートレーンチェンジのためのステアリングホイール１１の操作タイミングは、時刻ｔ＝０から約４００ｍｓｅｃ前に決定されている。

【0035】

図５の実施例では先駆け操作に起因する筋電位信号が抽出されたため、所定時間後（図５に示す例では約５００ｍｓｅｃ後）に実際にレーンチェンジが行われる可能性が高いと予測される。そこで、自動機能制御部２４はオートレーンチェンジのためのステアリングホイール１１の操作タイミングを決定し、決定した情報を自動機能装置５０に出力する。情報を取得した自動機能装置５０は時刻ｔ＝０から約４００ｍｓｅｃ前にステアリングホイール１１の操作を制御してオートレーンチェンジを開始する。これにより、運転者Ａの操作意図に沿った早めのサポートが可能となり、運転者Ａの信頼を得ることができる。さらに比較例と比較して、早めにバイク８０の回避が可能となるため、運転者Ａは安心感も得ることができる。

【0036】

上述の図３～図４では、バンドパスフィルタとしてローパスフィルタについて説明したが、フィルタリングは、ローパスフィルタに限定されない。例えば、図６～７に示すように、バンドパスフィルタとしてハイパスフィルタが用いられてもよい。

【0037】

掌電位検出部１０により検出された筋電位信号から５Ｈｚ以下を除いた信号を高周波数帯２０～９０Ｈｚのバンドパスフィルタ（ハイパスフィルタ）でフィルタリングした解析結果を図６に示す。図６に示す解析結果は、上述の運転者Ａの筋電位信号の解析結果である。ただし、図３と図６では運転シーンは異なる。図６の縦軸は筋電位（指数）を示し、横軸は時間を示す。図６の時刻０は、運転者Ａによるレーンチェンジタイミングを示す。

【0038】

図６に示すように、レーンチェンジタイミングの約１００ｍｓｅｃ前に所定の筋電位信号が抽出されたため、運転者Ａは約１００ｍｓｅｃ後にレーンチェンジを行うと予測される。その他の説明は図３と同様であるため詳細は省略するが、ハイパスフィルタでフィルタリングした場合であっても、ローパスフィルタでフィルタリングした場合と同様の結果が得られる。

【0039】

ハイパスフィルタでフィルタリングした場合の有意性についても発明者は検証した。検証結果を図７に示す。図７の縦軸はＴＰＲを示し、横軸は時間を示す。図７から明らかな通り、レーンチェンジに備えた先駆け操作に起因する筋電位信号が抽出された場合、所定時間後に実際にレーンチェンジが行われる可能性が高いことがわかる。

【0040】

次に、図８のフローチャートを参照して、第１実施形態に係る操作予測装置の一動作例を説明する。

【0041】

ステップＳ１０１において、掌電位検出部１０は、運転者がステアリングホイール１１を把持したときの運転者の掌の電位信号を検出する。処理はステップＳ１０３に進み、電位解析部２１は、掌電位検出部１０により検出された電位信号を解析する。

【0042】

処理はステップＳ１０５に進み、ステアリング操作予測部２２は、ステアリング操作データベース３１を参照して、電位解析部２１によって抽出された特定の信号がステアリング操作データベース３１に格納されたデータと一致するか否か判定する。電位解析部２１によって抽出された特定の信号がステアリング操作データベース３１に格納されたデータと一致する場合、ステアリング操作予測部２２は運転者がステアリングホイール１１を操作する意図があると予測する。

【0043】

処理はステップＳ１０７に進み、操作タイミング予測部２３は、ステアリング操作予測部２２によって運転者がステアリングホイール１１を操作する意図があると予測された場合、実際にステアリングホイール１１が操作されるまでの時間を予測する。

【0044】

処理はステップＳ１０９に進み、自動機能制御部２４は先駆け操作に起因する筋電位信号が抽出されてから実際にレーンチェンジが行われるまでの間でオートレーンチェンジのためのステアリングホイール１１の操作タイミングを決定する。処理はステップＳ１１１に進み、自動機能制御部２４はオートレーンチェンジに必要なステアリングホイール１１の操作量を演算する。

【0045】

処理はステップＳ１１３に進み、オートレーンチェンジのためのステアリングホイール１１の操作タイミング及びオートレーンチェンジに必要なステアリングホイール１１の操作量を取得した自動機能装置５０は、指定されたタイミングでステアリングホイール１１の操作を制御してオートレーンチェンジを開始する。

【0046】

（作用効果）
以上説明したように、第１実施形態に係る操作予測装置によれば、以下の作用効果が得られる。

【0047】

掌電位検出部１０はステアリングホイール１１に設けられ、乗員がステアリングホイール１１を把持したときの乗員の掌の電位信号を検出する。電位解析部２１は掌電位検出部１０によって検出された電位信号から乗員によるステアリングホイール１１の操作よりも前に発生する操作前信号を抽出する。ステアリング操作予測部２２は電位解析部２１によって抽出された操作前信号に基づいて乗員によるステアリングホイール１１の操作を予測する。これにより、乗員の体の一部に電極を設置することなく乗員の電位信号の取得が可能となる。また、取得した電位信号を用いて乗員のステアリングホイール１１の操作を予測が可能となる。

【0048】

また、電位解析部２１は、乗員によるステアリングホイール１１の実際の操作と電位信号との関係を示す情報が格納されたステアリング操作データベース３１を参照して、掌電位検出部１０によって検出された電位信号から乗員によるステアリングホイール１１の操作よりも前に発生する操作前信号を抽出する。これにより、電位解析部２１は精度よくステアリングホイール１１の操作よりも前に発生する操作前信号を抽出することができる。

【0049】

操作前信号は、ステアリングホイール１１を操作しようとする乗員の筋肉動作の直前に発生する筋電位信号である。換言すれば、操作前信号は、運転者がステアリングホイール１１を操作する意図があることを示す信号である。

【0050】

また、電位解析部２１は掌電位検出部１０によって検出された電位信号から５Ｈｚ以下を除いた信号を高周波数帯２０～９０Ｈｚのバンドパスフィルタでフィルタリングして操作前信号を抽出する。これにより、電位解析部２１は精度よく操作前信号を抽出することができる。

【0051】

また、電位解析部２１は掌電位検出部１０によって検出された電位信号を低周波数帯１～６Ｈｚのバンドパスフィルタでフィルタリングして操作前信号を抽出する。これにより、電位解析部２１は精度よく操作前信号を抽出することができる。

【0052】

（第２実施形態）
次に、図９を参照して本発明の第２実施形態を説明する。第２実施形態が第１実施形態と異なるのは、記憶装置３０に感度時間データベース３３が記憶されていることである。第１実施形態と重複する構成については符号を引用してその説明は省略する。以下、相違点を中心に説明する。

【0053】

感度時間データベース３３には、運転者がステアリングホイール１１を操作する際の感度時間Δｔが運転者ごとに格納される。この感度時間Δｔは、運転技能レベルで運転者を分類するために用いられる。第１実施形態では、運転者を、運転技能レベルの高い上級者、運転技能レベルの低い初級者、その中間の運転技能レベルの中級者の３つに分類する。この分類により、例えば上述の図５のようにバイク８０を回避するためにステアリングホイール１１を操作してレーンチェンジを行う際、早めにレーンチェンジを行う運転者、バイク８０との間の車間距離が短くなってからレーンチェンジを行う運転者などを区別することができる。第２実施形態では一例として初級者の感度時間Δｔを８００ｍｓｅｃとし、中級者の感度時間Δｔを５００ｍｓｅｃとし、上級者の感度時間Δｔを２００ｍｓｅｃとする。

【0054】

なお、運転技能レベルは、運転者の過去の操作履歴に基づいて設定されてもよい。あるいは、運転経験が１年未満の運転者を初級者、１年以上で１０年未満の運転者を中級者、１０年以上の運転者を上級者として運転技能レベルが設定されてもよい。なお、運転技能レベルは３つに限定されず、４つ以上に分類されてもよい。

【0055】

第１実施形態では、自動機能制御部２４は先駆け操作に起因する筋電位信号が抽出されてから実際にレーンチェンジが行われるまでの間でオートレーンチェンジのためのステアリングホイール１１の操作タイミングを任意に決定してもよいと説明した。これに対して第２実施形態では、自動機能制御部２４は感度時間Δｔを考慮してオートレーンチェンジのためのステアリングホイール１１の操作タイミングを決定する。詳細について図１０Ａ及び図１０Ｂを参照して説明する。

【0056】

図１０Ａ及び図１０Ｂに示す時刻Ｔ０は、レーンチェンジに備えた先駆け操作に起因する筋電位信号が抽出された時刻である。図１０Ａ及び図１０Ｂに示す時刻Ｔ１は、実際に運転者によってレーンチェンジが行われた時刻である。あるいは、時刻Ｔ１は実際に運転者によってステアリングホイール１１が操作されると予測された時刻であってもよい。図１０Ａ及び図１０Ｂに示す時刻Ｔ２は、自動機能制御部２４によって決定されたオートレーンチェンジのためのステアリングホイール１１の操作タイミングを示す任意の時刻である。

【0057】

自動機能制御部２４は感度時間データベース３３を参照して運転者の運転技能レベルを取得する。なお、運転者を特定する方法は、上述したように顔認識技術などの周知の技術を用いればよい。そして、自動機能制御部２４は運転技能レベルごとに設定された感度時間Δｔを取得する。

【0058】

自動機能制御部２４は、時刻Ｔ１と時刻Ｔ２との差分「Ｔ１－Ｔ２」（以下この差分を時間差αという）を演算し、この時間差αと運転者の感度時間Δｔとを比較する。

【0059】

図１０Ａに示すように時間差αが感度時間Δｔより大きい場合、自動機能制御部２４はステアリングホイール１１の操作タイミングＴｒを「Ｔ１－Δｔ」に設定する。すなわち、図１０Ａに示すように、時刻Ｔ１から感度時間Δｔだけ遡ったタイミングＴ３ａをステアリングホイール１１を自動操作する際の操作タイミングＴｒとして設定する。

【0060】

一方、図１０Ｂに示すように時間差αが感度時間Δｔ以下である場合、自動機能制御部２４はステアリングホイール１１の操作タイミングＴｒを、時刻Ｔ２に設定する。すなわち、図１０Ｂに示すように、時刻Ｔ１から感度時間Δｔだけ遡ったタイミングＴ３ｂは、時刻Ｔ２よりも早いタイミングとなるため、自動機能制御部２４は時刻Ｔ２を操作タイミングＴｒとして設定する。

【0061】

このように感度時間Δｔを考慮してオートレーンチェンジのためのステアリングホイール１１の操作タイミングＴｒを決定することにより、運転者がステアリングホイール１１を操作するタイミングに合致して自動機能装置５０による自動操作が実行されることになる。その結果、あたかも運転者が自身でステアリングホイール１１を操作する感覚で、ステアリングホイール１１が自動で作動することになる。すなわち、運転者に対して自動機能が作動しているという認識を持たせることなく、ステアリングホイール１１を自動で作動させることが可能となる。

【0062】

例えば、運転者が中級者である場合には、感度時間Δｔが５００ｍｓｅｃに設定され、時刻Ｔ１よりも５００ｍｓｅｃだけ早い時点で自動機能が作動することになる。また、運転者が上級者である場合には、感度時間Δｔが２００ｍｓｅｃに設定され、時刻Ｔ１よりも２００ｍｓｅｃだけ早い時点で自動機能が作動することになる。仮に、上級者に対して感度時間Δｔを５００ｍｓｅｃに設定すると、この上級者が通常ステアリングホイール１１を操作するタイミングよりも若干早い時点でステアリングホイール１１が作動するので、自身で運転しているという感覚が阻害されてしまい、違和感を感じてしまう可能性がある。

【0063】

第２実施形態では、上級者、中級者、初級者のように運転技能レベルを区分し、それぞれに応じた感度時間Δｔを用いてステアリングホイール１１の操作タイミングＴｒが決定される。これにより運転者があたかも自身で操作している感覚となるように、ステアリングホイール１１の操作が制御可能となる。これにより、運転者の個人的な運転技能レベルに適合した違和感のないサポートが可能となる。

【0064】

次に、図１１のフローチャートを参照して、第２実施形態に係る操作予測装置の一動作例を説明する。ただし、ステップＳ２０１～２０９、２１９～２２１の処理は、図８に示すステップＳ１０１～１０９、１１１～１２１に示す処理と同様であるため、説明を省略する。

【0065】

ステップＳ２１１において、自動機能制御部２４は感度時間データベース３３を参照して運転技能レベルごとに設定された感度時間Δｔを取得する。

【0066】

時刻Ｔ１と時刻Ｔ２との差分「Ｔ１－Ｔ２」が感度時間Δｔより大きい場合（ステップＳ２１３でＹｅｓ）、処理はステップＳ２１７に進み、自動機能制御部２４はステアリングホイール１１の操作タイミングＴｒを「Ｔ１－Δｔ」に設定する（図１０Ａ参照）。一方、時刻Ｔ１と時刻Ｔ２との差分「Ｔ１－Ｔ２」が感度時間Δｔ以下の場合（ステップＳ２１３でＮｏ）、処理はステップＳ２１５に進み、自動機能制御部２４はステアリングホイール１１の操作タイミングＴｒを時刻Ｔ２に設定する（図１０Ｂ参照）。

【0067】

上述の実施形態に記載される各機能は、１または複数の処理回路により実装され得る。処理回路は、電気回路を含む処理装置等のプログラムされた処理装置を含む。処理回路は、また、記載された機能を実行するようにアレンジされた特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）や回路部品等の装置を含む。

【0068】

上記のように、本発明の実施形態を記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

【0069】

例えば、第１実施形態では、ローパスフィルタもしくはハイパスフィルタを用いた例を説明したが、両方のフィルタを用いてもよい。すなわち、電位解析部２１は掌電位検出部１０によって検出された電位信号から５Ｈｚ以下を除いた信号を高周波数帯２０～９０Ｈｚのバンドパスフィルタ（ハイパスフィルタ）でフィルタリングし、かつ、掌電位検出部１０によって検出された電位信号を低周波数帯１～６Ｈｚのバンドパスフィルタ（ローパスフィルタ）でフィルタリングして乗員によるステアリングホイール１１の操作に関係する信号を抽出してもよい。両方のフィルタを用いた場合であっても、それぞれのフィルタを用いた場合と同様の効果が得られる。

【0070】

また、操作前信号（乗員の筋肉動作の直前に発生する筋電位信号）は、以下の方法によって抽出されてもよい。掌電位検出部１０によって検出された電位信号を高周波数帯２０～９０Ｈｚのバンドパスフィルタでフィルタリングし、フィルタリング後の信号を絶対値処理することにより信号強度を全て正値化し、絶対値処理後の信号を５Ｈｚのローパスフィルタでフィルタリングすることにより、乗員の筋肉動作の直前に発生する筋電位信号が抽出されてもよい。この抽出方法を用いた場合でも上述の効果と同様の効果が得られる。

【0071】

なお、操作前信号の一例として、乗員の筋肉動作の直前に発生する筋電位信号を説明したが、操作前信号はこれに限定されない。操作前信号は掌電位検出部１０と乗員の掌との間のインピーダンス変化に起因する信号であってもよい。掌電位検出部１０と乗員の掌との間のインピーダンス変化は、掌電位検出部１０と乗員の掌との間の接触面圧の変化に伴うもの、又は掌電位検出部１０と乗員の掌との間の接触面積の変化に伴うものである。

【0072】

掌電位検出部１０と乗員の掌との間のインピーダンス変化に起因する信号の抽出方法の一例を説明する。電位解析部２１は、乗員の掌の電位信号を低周波数帯１～６Ｈｚのバンドパスフィルタでフィルタリングすることによって、掌電位検出部１０と乗員の掌との間のインピーダンス変化に起因する信号を抽出してもよい。

【符号の説明】

【0073】

１０ 掌電位検出部
１１ ステアリングホイール
２０ コントローラ
２１ 電位解析部
２２ ステアリング操作予測部
２３ 操作タイミング予測部
２４ 自動機能制御部
３０ 記憶装置
３１ ステアリング操作データベース
３２ ステアリング操作タイミングデータベース
３３ 感度時間データベース
４０ 周囲情報取得部
５０ 自動機能装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10A】

【図10B】

【図11】