JP2016103267A - 運転データ収集システム - Google Patents

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Abstract

【課題】運転全体に関する汎用的な運転データを効率良く収集する技術を提供する。
【解決手段】車載データ収集システムは、車両に搭載される車載システム10と、該車載システムとの無線通信が可能な情報センターとを備える。車載システムでは、データ収集部21が、当該車載システムを搭載する自車両の状態を表す複数の計測値を繰り返し収集する。モデル記憶部28には、予め設定された離散化規則を表す各車両に共通なモデル情報が記憶されている。データ離散化部23は、データ収集部にて収集された計測値の時系列を運転データとして、該運転データを、モデル情報を用いて複数の部分データに離散化する。一方、情報センターでは、データ蓄積部が、データ離散化部で離散化されたデータである離散化運転データをサーバに蓄積する。
【選択図】図2

Description

本発明は、大量の運転データ収集する技術に関する。
普段の自然な運転をしている時に車載センサ等によって測定される運転データを大量に収集して、ドライバ特性の解析や運転リスクの評価、運転の先読み支援などに利用する試みとして、NDS(Naturalistic Driving Study)が知られている(非特許文献1参照)。
NDSでは、特定の目的に沿った運転データのみを収集する従来のプローブカーシステムとは異なり、様々な用途に対応できるように、運転全体に関する汎用的な運転データ、すなわち、データの種類を制限することなく、様々な状況下で多くの運転データを収集する必要がある。
S. Hallmark, D. McGehee, K.M. Bauer, J.M. Hutton, G.A. Davis, J. Hourdos, I. Chatterjee, T. Victor, J. Bargman, M. Dozza, H. Rootzen, J.D. Lee, C. Ahlstrom, O. Bagdadi, J. Engstrom, D. Zholud, and M. Ljung-Aust, "Initial Analyses from the SHRP2 Naturalistic Driving Study: Addressing Driver Performance and Behavior in Traffic Safety," SHRP 2 Research Reports, SHRP 2 Safety Project S08, Transportation Research Board of the National Academies, 2013
ところで、NDSにおける従来の取り組みにおいては、データの計測・蓄積装置を計測協力者の車両に設置し、生の運転データを記録させた後、その計測・蓄積装置を回収することでデータを取得している。
しかし、将来的に一般の車両を対象として特定の状況を仮定しない自然な運転データを収集することを考えた場合、全ての車両に対して、計測・蓄積装置の設置,回収を行うことは非現実的である。
なお、計測・蓄積装置を回収する代わりに、車両の走行中に計測された運転データを無線送信して、通信網を介して接続された情報センターに蓄積することが考えられる。
しかし、収集する運転データの種類を限定しないNDSのような試みでは、一台の車両にて収集されるデータ量が膨大なものとなり、通信網の負担となるという問題があった。
本発明は、こうした問題に鑑みてなされたものであり、運転全体に関する汎用的な運転データを効率良く収集する技術を提供することを目的とする。
本発明の運転データ収集システムは、相互に無線通信が可能な車載システムと情報センターとを備える。
車載システムは、データ収集部と、モデル記憶部と、データ離散化部とを備える。データ収集部は、当該車載システムを搭載する自車両の状態を表す複数の計測値を繰り返し収集する。モデル記憶部は、データ収集部にて収集された計測値の時系列を運転データとして、この運転データを複数の部分データに離散化する際に使用する規則である離散化規則を表す、各車両に共通なモデル情報を記憶する。データ離散化部は、運転データを、モデル情報を用いて複数の部分データに離散化する。
情報センターは、データ蓄積部を備える。データ蓄積部は、データ離散化部により離散化されたデータである離散化運転データをサーバに蓄積する。
なお、前記車載システムは、通信により離散化運転データを情報センターに送信する。
つまり、本発明では、車載システムは、計測された運転データをそのままではなく、離散化運転データに変換して情報センターに送信し、情報センターはその離散化運転データをサーバに蓄積する。このため、車載システムと情報センターとの間の通信量およびサーバの記憶容量を抑制することができ、汎用的な運転データを効率良く収集することができる。
また、各車載システムは、運転データを離散化する際に、共通のモデル情報を用いているため、生成される離散化データは、同じ基準で構造化されたものとなり、データの統合や解析を容易に行うことができる。
なお、特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
第1実施形態の運転データ収集システムの構成を示すブロック図である。 第1実施形態の車載システムの構成を示すブロック図である。 離散化処理の概要を示す説明図である。 第1実施形態の情報センターの構成を示すブロック図である。 第2実施形態の運転データ収集システムの構成を示すブロック図である。 第2実施形態の車載システムの構成を示すブロック図である。 第2実施形態の情報センターの構成を示すブロック図である。 第3実施形態の運転データ収集システムの構成を示すブロック図である。 第3実施形態の分散処理装置の構成を示すブロック図である。
以下に本発明が適用された実施形態について、図面を用いて説明する。
[第1実施形態]
[構成]
図1に示す運転データ収集システム1は、各車両に搭載される車載システム10と、車載システム10との無線通信が可能な情報センター30とを備える。
[車載システム]
車載システム10は、図2に示すように、車両挙動センサ群11と、付加情報センサ群12と、運転データ生成装置13と、通信機14とを備える。
車両挙動センサ群11は、車両の挙動や車両の挙動に影響を与える運転操作等に関する情報を検出するための各種機器からなる。車両挙動センサ群11の検出対象は、例えば、アクセルペダルやブレーキペダルの操作量、操舵角、車両速度、車両加速度等がある。
付加情報センサ群12は、自車両が置かれている状況に関する情報を検出するための各種機器からなる。付加情報センサ群12の検出対象は、例えば、自車両の位置情報、自車両の周辺や車室内を撮像した画像情報、ナビゲーションや自動運転の目的地、目的地に至
る経路情報、天候や道路状況といった周囲環境情報等がある。
通信機14は、情報センター30との通信を実現するものであり、情報センター30と直接通信するように構成されていてもよいし、公衆通信網等を介して通信するように構成されていてもよい。
運転データ生成装置13は、データ収集部21、付加情報収集部22、データ離散化部23、データ付加部24、データ送信部25、モデル受信部26、モデル更新部27、離散化モデルDB(データベース)28を備える。なお、運転データ生成装置13は、CPU,ROM,RAMからなるマイクロコンピュータを中心に構成されており、離散化モデルDB28は、RAM上に設けられる。また、その他の各部21〜27は、ROMに記憶されたプログラムに従ってCPUが実行する処理により実現される。
データ収集部21は、車両挙動センサ群11の出力を繰り返し取得する。
付加情報収集部22は、付加情報センサ群12の出力である付加情報を繰り返し取得する。
データ離散化部23は、データ収集部21が取得したデータの系列を運転データとして、この運転データを、離散化モデルDB28に記憶されたモデル情報を利用して、それぞれが何等かの運転シーンを表す複数のデータ系列に離散化する。
ここでは、二重分節構造を利用した教師なし運転シーン分割法によって分節化を行う二重分節解析器(DAA:Double Articulation Analyzer)を利用する。すなわち、図3に示すように、まず、運転データ系列中に繰り返し現れる多次元の計測値パターンに対してシンボル(C1,C2,…)を順次付与することによってシンボル列を生成し、そのシンボル列を、所定の運転シーンを意味する複数の部分系列(W1,W2,…)に分節化する。この部分系列を、以下では、離散化運転データという。
具体的には、DAAでは、まず、運転データの値域を表す多次元の空間で運転データから把握される各種の車両の状態を表すクラスタと、各クラスタ間の遷移確率とを予め定義しておき、これらの情報を用いて、データ収集部21から取得した運転データが、いずれのクラスタに属するかを統計的に処理する。これにより、運転データの系列を、区分単位となる車両の状態ごと(つまり、クラスタごと)に区分けする。各クラスタにはシンボル(C1,C2,…)を予め対応づけておくことにより、運転データの時系列は、どのクラスタに属しているかを表すシンボル列に変換されることになる。なお、このようなシンボル列の生成には、例えば、隠れ状態とその状態間の確率的遷移で表現されるモデルの一つである階層ディリクレ過程隠れマルコフモデル(HDP−HMM)を利用することができる。
次に、DAAでは、生成されたシンボル列を、統計情報を利用した離散文字列の教師なしチャンク化手法の1例であるNested Pitman-Yor Language Model(NPYLM)を用いて、所定の運転シーンを意味する部分系列に分節化する。この際、部分系列の並びからなる記号列全体の生成確率が最大となるようにする。これにより、運転データの運転シーンへの分節化を行うことが可能になる。但し、部分系列間の遷移確率、および部分系列の生成確率は、学習によって予め生成されたものを使用する。
つまり、このようなDAAを利用する場合、シンボル列の生成に使用するクラスタおよびクラスタ間の遷移確率、およびシンボル列を分節化する際に使用する部分系列間の遷移確率および部分系列の生成確率が、モデル情報として用いられる。
なお、HDP−HMMやNPYLMを適用したDAAは、例えば、特開2013−250663号公報等に記載された公知のものである。また、シンボル列の生成やシンボル列の分節化に用いる手法は、HDP−HMMやNYLMに限定されるものではなく他の手法を用いてもよい。
図2に戻り、データ付加部24は、データ離散化部23にて生成されるデータ(ここでは分節化されたシンボル列の系列)を離散化運転データとして、離散化運転データを構成する個々のデータについて、そのデータと同じタイミングで付加情報収集部22にて取得された付加情報を、そのデータに付加する。具体的には、離散化運転データと同じタイミングで取得された位置情報の平均値、画像情報から取得した画像特徴量、目的地や経路情報、周囲の交通状況や運転時刻などを付加できる。
また付加されるデータは、付加情報収集部22にて取得された情報のみならず、データ収集部21にて取得された情報を付加情報として用いたものでもよい。具体的には、離散化運転データと同じタイミングで取得されたアクセルペダルやブレーキペダルの操作量、操舵角、車両速度や車両加速度の平均値やヒストグラムなどを付加できる。
データ送信部25は、データ付加部24で付加情報が付加された離散化運転データを、通信機14を介して、情報センター30に送信する。
モデル受信部26は、通信機14を介して情報センター30からモデル情報を受信する。 モデル更新部27は、モデル受信部26が受信したモデル情報によって、離散化モデルDB28の記憶内容を更新する。
[情報センター]
情報センター30は、図4に示すように、通信機31、データ蓄積処理装置32、運転情報DB33を備える。
通信機31は、車載システム10との通信を実現するものであり、車載システム10と直接通信するように構成されていてもよいし、公衆通信網等を介して通信するように構成されていてもよい。
運転情報DB33は、ハードディスク等の大容量メモリ装置からなり、付加情報が付加された離散化運転データ(以下、単に「離散化運転データ」という)を記憶する。
データ蓄積処理装置32は、データ受信部41、データ蓄積部42、モデル生成部43、モデル送信部44を備える。データ蓄積処理装置32は、CPU,ROM,RAMからなるマイクロコンピュータを中心に構成されている。データ蓄積処理装置32を構成する各部41〜44は、ROMに記憶されたプログラムに従ってCPUが実行する処理により実現される。
データ受信部41は、通信機31を介して車載システム10から離散化運転データを受信する。
データ蓄積部42は、データ受信部31が受信した離散化運転データを、運転情報DB33に蓄積する。その際に、付加情報を利用して類似した状況ごとに分類して記憶する。
モデル生成部43は、運転情報DB33に一定量の情報が蓄積されるごとに、その蓄積された情報に基づいて、データ離散化部23での処理に使用するモデル情報を生成する。
モデル送信部44は、モデル生成部43で生成されたモデル情報を、通信機31を介して車載システム10のそれぞれに配信する。これにより、各車両に記憶されるモデル情報が更新される。
[効果]
以上説明したように、運転データ収集システム1では、各車両で検出される運転データを、車載システム10にて離散化し、その離散化運転データを情報センター30に送信している。
つまり、離散化運転データは、離散化前の運転データと比較して圧縮されているため、無線通信を利用した情報センター30への送信を無理なく実現することができ、様々な情報を含む汎用的な運転データを効率良く収集することができる。
また、各車両の車載システム10は、運転データを離散化する際に、共通のモデル情報を用いている。その結果、各車両で生成される離散化運転データは、同じ基準で構造化されたものとなるため、各車両から集められる離散化運転データの統合や解析を容易に行うことができる。
また、運転データの離散化は車両の挙動や車両の挙動に影響を与える運転操作等に関する情報に基づいて行われるため、運転の内容に応じて適切な粒度で圧縮を行うことができる。例えば、車両の挙動に変化の少ない運転の区間はまとまったかたまりとして離散化され、車両の挙動に変化の多い運転の区間は細かく離散化される。
また、離散化運転データには付加情報が関連づけられているため、その付加情報を利用することによって、所望の状況に関するデータを簡単に抽出することができ、離散化運転データの利用性を向上させることができる。例えば、ある地域を特定の時間帯に走行していた離散化運転データを簡単に抽出することができる。さらに、関連付けられた付加情報を利用することで、そのような特定の条件下でよく発生する運転挙動の分布を抽出することもできる。このような情報を解析することで、特定の条件下での危険な運転やヒヤリハットを抽出し、ドライバへの注意喚起を行ったり道路設備の改善を行ったりすることができる。
[第2実施形態]
第2実施形態は、基本的な構成は第1実施形態と同様であるため、共通する構成については説明を省略し、相違点を中心に説明する。
[構成]
図5に示す運転データ収集システム1aは、各車両に搭載される車載システム10aと、車載システム10aとの通信が可能な情報センター30aとを備える。
[車載システム]
車載システム10aは、図6に示すように、車両挙動センサ群11、付加情報センサ群12、運転データ生成装置13a、通信機14を備える。つまり、運転データ生成装置13a以外は、第1実施形態の車載システム10と同様の構成を有する。
運転データ生成装置13aは、図2で説明した運転データ生成装置13と比較して、モデル受信部26およびモデル更新部27が省略されている点、データ離散化部23および離散化モデルDB28の代わりに下位離散化部23aおよび下位離散化モデルDB28aが設けられている点が異なる。
下位離散化部23aは、第1実施形態で説明したデータ離散化部23が実行する処理のうち、前半のシンボル列を生成する処理のみを行う。つまり、下位離散化部23aは、図3に示すシンボル列を、離散化運転データとしてデータ付加部24に出力する。
下位離散化モデルDB28aは、下位離散化部23aがシンボル列を生成する際に使用するクラスタおよびクラスタ間の遷移確率を、下位モデル情報として記憶する。この下位モデル情報は、主として車両挙動センサ群11の特性等により設定された固定値が用いられる。
[情報センター]
情報センター30aは、図7に示すように、通信機31、データ蓄積処理装置32a、運転情報DB33を備える。つまり、データ蓄積処理装置32a以外は、第1実施形態の情報センター30と同様の構成を有する。
データ蓄積処理装置32aは、図4で説明したデータ蓄積処理装置32と比較して、モデル送信部44が省略されている点、上位離散化部45、上位離散化モデルDB46、モデル更新部47が追加されている点が異なる。
上位離散化部45は、第1実施形態で説明したデータ離散化部23が実行する処理のうち、後半のシンボル列を分節化する処理のみを行う。つまり、車載システム10aから送信されてくる離散化運転データは、図3に示すシンボル列に相当するものであり、これを分節化することによって、第1実施形態のデータ離散化部23が出力するものと同等の離散化運転データが得られ、これをデータ蓄積部42に供給する。
上位離散化モデルDB46は、上位離散化部45がシンボル列を分節化する際に使用する部分系列間の遷移確率および部分系列の生成確率を、上位モデル情報として記憶する。
モデル更新部47は、モデル生成部43にて生成される上位モデル情報によって、上位離散化モデルDB46の記憶内容を更新する。
[効果]
以上説明したように、運転データ収集システム1aによれば、第1実施形態の運転データ収集システム1と同様の効果を得ることができるだけでなく、各車両に搭載された車載システム10aでの処理負荷を軽減することができる。また離散化モデルを、更新される上位モデルと固定値である下位モデルに分割することで、情報センター30aから車載システム10aに下位モデル情報を通信することなく第1実施形態の運転データ収集システム1と同様の効果を得ることができるため、通信量の削減および車載システムのコスト削減をすることができる。
[第3実施形態]
第3実施形態は、基本的な構成は第2実施形態と同様であるため、共通する構成については説明を省略し、相違点を中心に説明する。
[構成]
図8に示す運転データ収集システム1bは、各車両に搭載される車載システム10aと、車載システム10aとの通信が可能な分散処理装置50と、分散処理装置50との通信が可能な情報センター30とを備える。つまり、車載システム10aは第2実施形態のものと同様であり、情報センター30は第1実施形態のものと同様であり、新たに分散処理装置50が追加されている。
[分散処理装置]
分散処理装置50は、図9に示すように、通信機51、分散処理部52、通信機53を備える。
通信機51は、車載システム10aとの通信を実現するものであり、通信機53は、情報センター30との通信を実現するものである。通信機51,53は、いずれも通信相手
と直接通信するように構成されていてもよいし、公衆通信網を介して通信するように構成されていてもよい。
分散処理部52は、データ受信部61、上位離散化部62、データ送信部63、モデル受信部64、モデル更新部65、上位離散化モデルDB66を備える。分散処理部52は、CPU,ROM,RAMからなるマイクロコンピュータを中心に構成されている。上位離散化モデルDB66はRAM上に構成されている。それ以外の各部61〜65は、ROMに記憶されたプログラムに従ってCPUが実行する処理により実現される。
データ受信部61は、通信機51を介して車載システム10aから離散化運転データ(シンボル列)を受信する。
上位離散化部62はおよび上位離散化モデルDB66は、第2実施形態の上位離散化部45および上位離散化モデルDB46(図7参照)と同様のものである。
データ送信部63は、上位離散化部62から出力される離散化運転データ(シンボル列を分節化したもの)を、通信機53を介して情報センター30に送信する。
モデル受信部64は、通信機53を介して情報センター30から上位モデル情報を受信する。 モデル更新部65は、モデル受信部64が受信した上位モデル情報により、上位離散化モデルDB66の記憶内容を更新する。
なお、分散処理装置50は、情報センター30と同様に、車両外に設置してもよいし、処理能力に余裕のある一部の車両に搭載してもよい。また、その両者が混在していてもよい。
[効果]
以上説明したように、運転データ収集システム1bによれば、第1および第2実施形態の運転データ収集システム1,1aと同様の効果を得ることができる。
更に、運転データ収集システム1bによれば、分散処理装置50を設けたことにより、第2実施形態の場合と比較して、情報センター30への処理負荷の集中を抑制することができる。
[他の実施形態]
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、種々の形態を採り得る。
(1)上記実施形態では、運転データを離散化する手法としてDAAを用いているが、これに限るものではなく、離散化する際に何等かのモデル情報を利用する公知の手法を用いることができる。
(2)上記実施形態における一つの構成要素が有する機能を複数の構成要素に分散させたり、複数の構成要素が有する機能を一つの構成要素に統合させたりしてもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、同様の機能を有する公知の構成に置き換えてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加または置換等してもよい。なお、特許請求の範囲に記載した文言のみによって特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本発明の実施形態である。
(3)上述した運転データ収集システムの他、当該運転データ収集システムを構成要素とするシステム、当該運転データ収集システムを構成する車載システム、情報センター、
分散処理装置としてコンピュータを機能させるためのプログラム、このプログラムを記録した媒体、運転データ収集方法など、種々の形態で実現することもできる。
1,1a,1b…運転データ収集システム 10,10a…車載システム 11…車両挙動センサ群 12…付加情報センサ群 13,13a…運転データ生成装置 14,31,51,53…通信機 21…データ収集部 22…付加情報収集部 23…データ離散化部 23a…下位離散化部 24…データ付加部 25,63…データ送信部 26,64…モデル受信部 27,47,65…モデル更新部 28…離散化モデルDB 28a…下位離散化モデルDB 30,30a…情報センター 31,41,61…データ受信部 32,32a…データ蓄積処理装置 33…運転情報DB 42…データ蓄積部 43…モデル生成部 44…モデル送信部 45,62…上位離散化部 46,66…上位離散化モデルDB 50…分散処理装置 52…分散処理部

Claims (7)

  1. 車両に搭載される車載システム(10)と、該車載システムとの通信が可能な情報センター(30)とを備える運転データ収集システム(1)において、
    前記車載システムは、
    当該車載システムを搭載する自車両の状態を表す複数の計測値を繰り返し収集するデータ収集部(21)と、
    前記データ収集部にて収集された計測値の時系列を運転データとして、該運転データを複数の部分データに離散化する際に使用する規則である離散化規則を表す、各車両に共通なモデル情報を記憶するモデル記憶部(28)と、
    前記運転データを、前記モデル情報を用いて複数の部分データに離散化するデータ離散化部(23)と、
    を備え、
    前記情報センターは、
    前記データ離散化部で離散化されたデータである離散化運転データをサーバに蓄積するデータ蓄積部(42)
    を備え、
    前記車載システムは、通信により前記離散化運転データを前記情報センターに送信することを特徴とする運転データ収集システム。
  2. 前記情報センターは、前記サーバに蓄積されたデータに基づいて、前記モデル情報を生成するモデル生成部(43)を備え、
    前記車載システムは、前記モデル生成部が生成したモデル情報によって、前記モデル記憶部の記憶内容を更新するモデル更新部(27)を備え、
    前記情報センターは、通信により前記モデル情報を前記車載システムのそれぞれに配信することを特徴とする請求項1に記載の運転データ収集システム。
  3. 車両に搭載される車載システム(10a)と、該車載システムとの通信が可能な情報センター(30a,30/50)とを備える運転データ収集システム(1a,1b)において、
    前記車載システムは、
    当該車載システムを搭載する自車両の状態を表す複数の計測値を繰り返し収集するデータ収集部(21)と、
    前記データ収集部にて収集された計測値の時系列を運転データとして、該運転データを複数の部分データに離散化する際に使用する規則である離散化規則を表す下位モデル情報を記憶する下位モデル記憶部(28a)と、
    前記運転データを前記下位モデル情報を用いて複数の部分データに離散化する下位離散化部(23a)と、
    を備え、
    前記情報センターは、
    前記下位離散化部で離散化されたデータである離散化運転データを、統合化する際に使用する規則である統合規則を表す上位モデル情報を記憶する上位モデル記憶部(46,66)と、
    前記離散化運転データを、前記上位モデル情報に従って統合化する上位離散化部(45,62)と、
    前記上位離散化部により統合化されたデータをサーバに蓄積するデータ蓄積部(42,63)と、
    を備えることを特徴とする運転データ収集システム。
  4. 前記情報センターは、
    前記サーバに蓄積されたデータに基づいて、前記上位モデル情報を生成するモデル生成部(43)と、
    前記モデル生成部によって生成された上位モデル情報によって、前記上位モデル記憶部の記憶内容を更新するモデル更新部(47)と、
    を備えることを特徴とする請求項3に記載の運転データ収集システム。
  5. 前記情報センターは、
    前記上位モデル記憶部(66)、前記上位離散化部(62)、前記モデル更新部(65)を備えた複数の分散処理装置(50)と、
    前記データ蓄積部(42)、前記モデル生成部(43)を備えたデータ蓄積装置(30)と、
    を備え、
    前記分散処理装置が、前記車載システムおよび前記データ蓄積装置の双方と通信を行うことを特徴とする請求項4に記載の運転データ収集システム。
  6. 前記分散処理装置は、一部の車両に搭載されていることを特徴とする請求項5に記載の運転データ収集システム。
  7. 前記車載システムは、
    当該車載システムを搭載する自車両が置かれている状況に関する情報である付加情報を取得する付加情報取得部(22)と、
    前記付加情報取得部により取得された付加情報を、前記情報センターへ送信するデータに付加するデータ付加部(24)と、
    を備えることを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載の運転データ収集システム。
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