JP2017204208A - 操作モデル構築システム及び操作モデル構築プログラム - Google Patents

操作モデル構築システム及び操作モデル構築プログラム Download PDF

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昌泰 高野
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Daigo KUSANO
大悟 草野
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Abstract

【課題】分類された外部環境ごとに操作モデルを構築するようにした操作モデル構築システムを提供する。【解決手段】操作モデル構築システムのデータ取得手段は、移動体の稼働データ、及び外部環境データを取得し、関連データ蓄積手段は、前記外部環境データを複数の項目に分類し、当該複数の項目ごとに前記稼働データを関連付けた関連データを蓄積し、操作モデル構築手段は、前記関連データを基に、前記移動体を操作する複数の操作モデルを構築する。【選択図】図１

Description

本発明は、操作モデル構築システム及び操作モデル構築プログラムに関する。
特許文献１には、路面の摩擦係数が低い状況で自動ブレーキ制御が実施される場合に、自動ブレーキ制御の制御終了時間内に車両の速度を十分に下げることができるブレーキ制御装置を提供することを課題とし、ブレーキ制御装置は、車両の衝突を検出する衝突検出部と、車両の衝突が検出された場合に制御終了時間まで自動的に一定の制動力を発生させ続けるよう制御を行う制動力制御部と、制御終了時間を設定する設定部と、衝突検出部により車両の衝突が検出された場合に、制動力制御部により一定の制動力が発生していると予測できる時点における車両にかかる実減速度を検出する減速度検出部と、を備え、設定部は、減速度検出部により検出された実減速度が低い場合には、実減速度が高い場合よりも、制御終了時間を長く設定することが開示されている。
特許文献２には、車両が走行しようとする路面を分析し、車両の安全性及び制御を向上させることを課題とし、システムは、シリコン網膜のようなＡＥＲカメラを用い、このシリコン網膜を用いて、走行しようとする路面をモニタリングし、そして、処理ユニットが、そのシリコン網膜によって提供された信号に基づいて、路面を分析し、路面分析方法は、前記システムによって実行され、従来の分析方法を凌駕するものであることが開示されている。
特開２０１５−０４７９８０号公報 特開２０１３−０７９９３７号公報
車両を電子制御することが行われている。例えば、自動ブレーキは、一般的には目標までの距離を検知し、ブレーキを作動させることによって行われる。
しかし、ブレーキの制動は、晴れの日の路面と雪の日の路面では全く異なる。つまり、自動ブレーキの制御を行うためには、外部環境に合わせた制御が必要となる。一方、車両の稼働データと外部環境データを単に組み合わせて制御することは困難である。
そこで、本発明は、分類された外部環境ごとに操作モデルを構築するようにした操作モデル構築システム及び操作モデル構築プログラムを提供することを目的としている。
かかる目的を達成するための本発明の要旨とするところは、次の各項の発明に存する。
請求項１の発明は、移動体の稼働データ、及び外部環境データを取得するデータ取得手段と、前記外部環境データを複数の項目に分類し、当該複数の項目ごとに前記稼働データを関連付けた関連データを蓄積する関連データ蓄積手段と、前記関連データを基に、前記移動体を操作する複数の操作モデルを構築する操作モデル構築手段とを有する操作モデル構築システムである。
請求項２の発明は、移動体の現在の速度、対象地点における速度調整後の速度、及び対象地点までの距離に応じて操作量を算出する操作量算出手段をさらに有する請求項１に記載の操作モデル構築システムである。
請求項３の発明は、前記データ取得手段が過去の外部環境データを取得する、請求項１又は２に記載の操作モデル構築システムである。
請求項４の発明は、前記データ取得手段は、外部環境データの種類によって、異なる期間における過去の外部環境データを取得する、請求項３に記載の操作モデル構築システムである。
請求項５の発明は、前記データ取得手段は、外部環境データの種類によって、将来の予測された外部環境データを取得する、請求項３又は４に記載の操作モデル構築システムである。
請求項６の発明は、コンピュータを、移動体の稼働データ、及び外部環境データを取得するデータ取得手段と、前記外部環境データを複数の項目に分類し、当該複数の項目ごとに前記稼働データを関連付けた関連データを蓄積する関連データ蓄積手段と、前記関連データを基に、前記移動体を操作する複数の操作モデルを構築する操作モデル構築手段として機能させるための操作モデル構築プログラムである。
請求項１の操作モデル構築システムによれば、分類された外部環境ごとに操作モデルを構築することができる。
請求項２の操作モデル構築システムによれば、操作量を、移動体の現在の速度、対象地点における速度調整後の速度、及び対象地点までの距離に応じて算出することができる。
請求項３の操作モデル構築システムによれば、過去の外部環境データを用いて分類することができる。
請求項４の操作モデル構築システムによれば、外部環境データの種類によって、異なる期間における過去の外部環境データを用いて分類することができる。
請求項５の操作モデル構築システムによれば、外部環境データの種類によって、将来の予測された外部環境データを用いて分類することができる。
請求項６の操作モデル構築プログラムによれば、分類された外部環境ごとに操作モデルを構築することができる。
本実施の形態の構成例についての概念的なモジュール構成図である。 本実施の形態の構成例についての概念的なモジュール構成図である。 本実施の形態の構成例についての概念的なモジュール構成図である。 本実施の形態を利用したシステム構成例を示す説明図である。 本実施の形態による処理例を示すフローチャートである。 本実施の形態による処理例を示す説明図である。 分類テーブルのデータ構造例を示す説明図である。 関連データテーブルのデータ構造例を示す説明図である。 車体データテーブルのデータ構造例を示す説明図である。 メンテナンスデータテーブルのデータ構造例を示す説明図である。 本実施の形態による処理例を示す説明図である。 本実施の形態による処理例を示すフローチャートである。 時系列分類テーブルのデータ構造例を示す説明図である。 本実施の形態を実現するコンピュータのハードウェア構成例を示すブロック図である。
以下、図面に基づき本発明を実現するにあたっての好適な一実施の形態の例を説明する。
図１は、本実施の形態の構成例についての概念的なモジュール構成図を示している。
なお、モジュールとは、一般的に論理的に分離可能なソフトウェア（コンピュータ・プログラム）、ハードウェア等の部品を指す。したがって、本実施の形態におけるモジュールはコンピュータ・プログラムにおけるモジュールのことだけでなく、ハードウェア構成におけるモジュールも指す。それゆえ、本実施の形態は、それらのモジュールとして機能させるためのコンピュータ・プログラム（コンピュータにそれぞれの手順を実行させるためのプログラム、コンピュータをそれぞれの手段として機能させるためのプログラム、コンピュータにそれぞれの機能を実現させるためのプログラム）、システム及び方法の説明をも兼ねている。ただし、説明の都合上、「記憶する」、「記憶させる」、これらと同等の文言を用いるが、これらの文言は、実施の形態がコンピュータ・プログラムの場合は、記憶装置に記憶させる、又は記憶装置に記憶させるように制御するという意味である。また、モジュールは機能に一対一に対応していてもよいが、実装においては、１モジュールを１プログラムで構成してもよいし、複数モジュールを１プログラムで構成してもよく、逆に１モジュールを複数プログラムで構成してもよい。また、複数モジュールは１コンピュータによって実行されてもよいし、分散又は並列環境におけるコンピュータによって１モジュールが複数コンピュータで実行されてもよい。なお、１つのモジュールに他のモジュールが含まれていてもよい。また、以下、「接続」とは物理的な接続の他、論理的な接続（データの授受、指示、データ間の参照関係等）の場合にも用いる。「予め定められた」とは、対象としている処理の前に定まっていることをいい、本実施の形態による処理が始まる前はもちろんのこと、本実施の形態による処理が始まった後であっても、対象としている処理の前であれば、そのときの状況・状態にしたがって、又はそれまでの状況・状態にしたがって定まることの意を含めて用いる。「予め定められた値」が複数ある場合は、それぞれ異なった値であってもよいし、２以上の値（もちろんのことながら、全ての値も含む）が同じであってもよい。また、「Ａである場合、Ｂをする」という意味を有する記載は、「Ａであるか否かを判断し、Ａであると判断した場合はＢをする」の意味で用いる。ただし、Ａであるか否かの判断が不要である場合を除く。
また、システム又は装置とは、複数のコンピュータ、ハードウェア、装置等がネットワーク（一対一対応の通信接続を含む）等の通信手段で接続されて構成されるほか、１つのコンピュータ、ハードウェア、装置等によって実現される場合も含まれる。「装置」と「システム」とは、互いに同義の用語として用いる。もちろんのことながら、「システム」には、人為的な取り決めである社会的な「仕組み」（社会システム）にすぎないものは含まない。
また、各モジュールによる処理ごとに又はモジュール内で複数の処理を行う場合はその処理ごとに、対象となる情報を記憶装置から読み込み、その処理を行った後に、処理結果を記憶装置に書き出すものである。したがって、処理前の記憶装置からの読み込み、処理後の記憶装置への書き出しについては、説明を省略する場合がある。なお、ここでの記憶装置としては、ハードディスク、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、外部記憶媒体、通信回線を介した記憶装置、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）内のレジスタ等を含んでいてもよい。
本実施の形態であるモデル構築システム１００は、移動体を操作（自動操縦等を含めてもよい）するために用いる操作モデルを構築するものであって、図１の例に示すように、位置計測機１０５、外部環境センサー１１０、外部環境データ取得モジュール１１５、ブレーキ踏力・速度・距離を測るセンサー等１２０、稼働データ取得モジュール１２５、外部環境データ分類モジュール１３０、稼動データ蓄積モジュール１３５、稼動データＤＢ１４０、車体データＤＢ１４５、メンテナンスデータＤＢ１５０、操作モデル構築モジュール１５５、操作モデル格納モジュール１６０を有している。
ここで「移動体」とは、人又は物の移動に利用される乗り物であって、例えば、自動車、二輪車、電車、船舶、飛行機、ヘリコプター、ドローン、車いす等が該当する。この移動体は、操作モデルを生成するモデル構築システム１００を内蔵している。以下、主に自動車（自動運転車両４１０）を例示して説明する。例えば、自動運転車、コネクティッドカー等と言われる自動車が該当する。
自動運転車は、車両の稼働データの収集機能に加え、その車両を操作するための操作モデルにしたがって車両を操作することができる。具体的には、その車両が収集した稼働データを操作モデルに適用し、自動運転するための車両制御データ（具体的には、進行方向、車速、ステアリング舵角等）が生成される。その生成された車両制御データによって、自動運転車の操作が制御される。
自動車（コネクティッドカーや自動運転車に限らず）の安全性を向上させる、衝突被害軽減ブレーキやＡＣＣ（Ａｃｔｉｖｅ Ｃｒｕｉｓｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）といった運転支援システムや、ＣＡＣＣ（Ｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅ Ａｃｔｉｖｅ Ｃｒｕｉｓｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）といったＶ２Ｖ（Ｖｅｈｉｃｌｅ−ｔｏ−Ｖｅｈｉｃｌｅ）通信で行う協調型運転支援システムが開発されている。本実施の形態は、これらの技術に利用されてもよい。
位置計測機１０５は、外部環境データ取得モジュール１１５と接続されている。位置計測機１０５は、自動運転車両４１０の位置データ（例えば、緯度、経度等）を取得する。例えば、ＧＰＳ（全地球測位網、Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）、ビーコン、ＥＴＣ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｔｏｌｌ Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ）等を用いればよい。
外部環境センサー１１０は、外部環境データ取得モジュール１１５と接続されている。外部環境センサー１１０は、自動運転車両４１０の外部環境に関するデータを取得する。例えば、温度計、湿度計、気圧計、雨量計、風向風速計、距離計等を用いればよい。距離計は、例えば、自動運転車両４１０と障害物（衝突の可能性がある物）等との距離を計測する。
外部環境ＤＢ１９５は、モデル構築システム１００の外部環境データ取得モジュール１１５と通信回線（一般的には無線回線）を介して接続されている。外部環境ＤＢ１９５は、例えば、外部環境データ取得モジュール１１５から位置データを受信して、その位置の気象（天気、気候）に関する情報を外部環境データ取得モジュール１１５に送信する。現在の気象に関する情報の他に、過去の気象に関する情報、将来の予測された気象に関する情報を含めてもよい。気象に関する情報として、気象情報そのものの他に、注意報・警報、積雪量、震度・津波情報等を含めてもよい。また、外部環境データ取得モジュール１１５から位置データを受信して、その位置の道路、交通に関する情報を外部環境データ取得モジュール１１５に送信する。道路、交通に関する情報として、例えば、渋滞情報、規制情報、道路案内、駐車場情報等がある。
外部環境データ取得モジュール１１５は、位置計測機１０５、外部環境センサー１１０、外部環境データ分類モジュール１３０、稼動データ蓄積モジュール１３５、外部の外部環境ＤＢ１９５と接続されている。外部環境データ取得モジュール１１５は、位置計測機１０５、外部環境センサー１１０、外部環境ＤＢ１９５から、自動運転車両４１０の外部環境に関するデータを取得し、それらの環境データを外部環境データ分類モジュール１３０、稼動データ蓄積モジュール１３５に渡す。特に、外部環境データ取得モジュール１１５は、過去の外部環境データを取得するようにしてもよい。例えば、外部環境ＤＢ１９５から過去の気象に関する情報を取得するようにしてもよい。また、外部環境データ取得モジュール１１５は、外部環境データの種類によって、異なる期間における過去の外部環境データを取得するようにしてもよい。例えば、気象情報については１２時間おきの過去のデータであって、気温については３時間おきの過去のデータ等としてもよい。これらは外部環境ＤＢ１９５から取得すればよい。また、位置については１時間おきの過去のデータ等としてもよい。これは、位置計測機１０５の履歴情報を記憶しておき、そこから抽出すればよい。
また、外部環境データ取得モジュール１１５は、外部環境データの種類によって、将来の予測された外部環境データを取得するようにしてもよい。例えば、気象情報については、１２時間後の気象情報を含めるようにしてもよい。また、前述の過去の外部環境データと同等に、外部環境データの種類によって、異なる期間における将来の外部環境データを取得するようにしてもよい。例えば、気象情報については１２時間おきの将来のデータであって、気温については３時間おきの将来のデータ等である。これらは、外部環境ＤＢ１９５から取得すればよい。また、位置については１時間おきの将来のデータ等としてもよい。これは、現在の速度と方向等から算出すればよい。
ブレーキ踏力・速度・距離を測るセンサー等１２０は、稼働データ取得モジュール１２５と接続されている。ブレーキ踏力・速度・距離を測るセンサー等１２０は、自動運転車両４１０の稼働データを取得する。例えば、ブレーキ踏力、速度、走行距離、エンジン回転数、シフトギアポジション、アクセル開度、ステアリング角度、進行方向等を計測するセンサーを用いればよい。また、この他に、前後傾斜角、左右傾斜角等の稼働データを取得してもよい。
稼働データ取得モジュール１２５は、ブレーキ踏力・速度・距離を測るセンサー等１２０、稼動データ蓄積モジュール１３５と接続されている。稼働データ取得モジュール１２５は、ブレーキ踏力・速度・距離を測るセンサー等１２０から、自動運転車両４１０の稼働状況を示す稼働データを取得する。例えば、ある特定地点を走行中にブレーキを踏んだ際、ブレーキ踏み込み前の速度、ブレーキリリース時の速度、ブレーキ踏力、制動距離等の稼動データを収集する。つまり、ブレーキの制御データと結果データ（どのくらいの距離でどのくらい減速できたか）を稼働データとして収集する。
外部環境データ分類モジュール１３０は、外部環境データ取得モジュール１１５、稼動データ蓄積モジュール１３５と接続されている。外部環境データ分類モジュール１３０は、外部環境データ取得モジュール１１５、稼動データ蓄積モジュール１３５から外部環境データを取得し、その外部環境データを複数の項目に分類する。分類として、予め定められた条件（分類項目に入る条件）にしたがって分類してもよいし、クラスタリング手法を用いた分類を行うようにしてもよい。ここで外部環境データを分類するのは、外部環境が異なれば、操作量を決定する操作モデルも異なるものにした方が制御に適しているからある。例えば、分類条件として分類テーブル７００のように分類する。図７は、分類テーブル７００のデータ構造例を示す説明図である。分類テーブル７００は、分類ＩＤ欄７１０、天気欄７２０、気温欄７３０、位置欄７４０等を有している。分類ＩＤ欄７１０は、本実施の形態において、分類を一意に識別するための情報（分類ＩＤ：ＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ、分類項目）を記憶している。天気欄７２０は、その分類ＩＤに分類されるための天気（気象）データを記憶している。気温欄７３０は、その分類ＩＤに分類されるための気温データを記憶している。位置欄７４０は、その分類ＩＤに分類されるための位置データを記憶している。つまり、天気欄７２０、気温欄７３０、位置欄７４０等内のデータに対応する外部環境データである場合に、その行の分類ＩＤ欄７１０の分類ＩＤに分類されることになる。なお、「天気欄７２０等内のデータに対応する外部環境データ」とは、天気欄７２０等内のデータと外部環境データとが完全一致である関係としてもよいし、両者の差分が予め定められた閾値未満又は以下である関係としてもよいし、天気欄７２０等内のデータが範囲（幅）を有している場合は、外部環境データがその範囲に含まれているという関係としてもよい。また、外部環境データ分類モジュール１３０として、サポートベクタマシン等の識別器を用いるようにしてもよい。
稼動データ蓄積モジュール１３５は、外部環境データ取得モジュール１１５、稼働データ取得モジュール１２５、外部環境データ分類モジュール１３０、稼動データＤＢ１４０と接続されている。稼動データ蓄積モジュール１３５は、稼働データ取得モジュール１２５、外部環境データ取得モジュール１１５から、自動運転車両４１０の稼働データ、外部環境データを取得する。外部環境データ分類モジュール１３０によって分類された複数の項目ごとに稼働データを関連付けた関連データを、稼動データＤＢ１４０に蓄積する。具体的には、稼働データ群とその稼働データ群を取得した時点における外部環境の分類項目（分類ＩＤ）を対応付けて稼動データＤＢ１４０に記憶させる。なお、ここでの「時点」とは、外部環境データ、稼働データを取得した時点が完全一致している場合の他、予め定められた時間未満又は以内であることを含む。
稼動データ蓄積モジュール１３５によって、分類された項目に、稼働データを関連付けて蓄積することになるので、外部環境データの条件で分けた分類項目ごとに稼動データを収集することで、ある環境下において類似の稼動データを取得することができる。
稼動データＤＢ１４０は、稼動データ蓄積モジュール１３５、操作モデル構築モジュール１５５と接続されている。稼動データＤＢ１４０は、稼動データ蓄積モジュール１３５によって生成された関連データを記憶する。例えば、関連データテーブル８００を記憶する。図８は、関連データテーブル８００のデータ構造例を示す説明図である。関連データテーブル８００は、車両ＩＤ欄８１０、分類ＩＤ欄８２０、稼働データ欄８３０を有している。稼働データ欄８３０は、速度欄８３２、ブレーキ踏力欄８３４、距離欄８３６等を有している。車両ＩＤ欄８１０は、本実施の形態において、車両を一意に識別するための情報（車両ＩＤ）を記憶している。分類ＩＤ欄８２０は、分類ＩＤ（分類テーブル７００の分類ＩＤ欄７１０に対応する）を記憶している。稼働データ欄８３０は、その分類ＩＤに分類された時点における稼働データを記憶している。速度欄８３２は、速度を記憶している。ブレーキ踏力欄８３４は、ブレーキ踏力を記憶している。距離欄８３６は、距離を記憶している。
車体データＤＢ１４５は、操作モデル構築モジュール１５５と接続されている。車体データＤＢ１４５は、モデル構築システム１００を含む自動運転車両４１０に関するデータを記憶している。例えば、車体データテーブル９００を記憶している。図９は、車体データテーブル９００のデータ構造例を示す説明図である。車体データテーブル９００は、車両ＩＤ欄９１０、メーカー欄９２０、車種欄９３０、車高欄９４０、全長欄９５０、幅欄９６０等を有している。車両ＩＤ欄９１０は、車両ＩＤを記憶している。メーカー欄９２０は、その車両のメーカーを記憶している。車種欄９３０は、その車両の車種を記憶している。車高欄９４０は、その車両の車高を記憶している。全長欄９５０は、その車両の全長を記憶している。幅欄９６０は、その車両の幅を記憶している。これらは、変更する必要がないデータであることから、予め設定されている。例えば、自動運転車両４１０の製造時等に設定されている。この他に、駆動方式、ブレーキパーツ、ローターパーツ、タイヤ等を記憶してもよい。
メンテナンスデータＤＢ１５０は、操作モデル構築モジュール１５５と接続されている。メンテナンスデータＤＢ１５０は、モデル構築システム１００を含む自動運転車両４１０のメンテナンスに関するデータを記憶している。メンテナンスに関するデータとして、例えば、各パーツに対して、いつ、どんな作業を行った、といったデータがある。例えば、メンテナンスデータテーブル１０００を記憶している。図１０は、メンテナンスデータテーブル１０００のデータ構造例を示す説明図である。メンテナンスデータテーブル１０００は、車両ＩＤ欄１０１０、作業日時欄１０２０、パーツＩＤ欄１０３０、作業内容欄１０４０等を有している。車両ＩＤ欄１０１０は、車両ＩＤを記憶している。作業日時欄１０２０は、その車両についての修理等の作業の日時（年、月、日、時、分、秒、秒以下、又はこれらの組み合わせであってもよい）を記憶している。パーツＩＤ欄１０３０は、本実施の形態において、その車両内のパーツを一意に識別するための情報（パーツＩＤ）を記憶している。作業内容欄１０４０は、そのパーツに対しての作業内容を記憶している。これらは、例えば、自動運転車両４１０の修理（車検を含む）等の作業が行われる場合にデータが追加される。
操作モデル構築モジュール１５５は、稼動データＤＢ１４０、車体データＤＢ１４５、メンテナンスデータＤＢ１５０、操作モデル格納モジュール１６０と接続されている。操作モデル構築モジュール１５５は、稼動データＤＢ１４０内の関連データを基に、自動運転車両４１０を操作する複数の操作モデルを構築する。また、車体データＤＢ１４５、メンテナンスデータＤＢ１５０内のデータを加えて、自動運転車両４１０を操作する複数の操作モデルを構築するようにしてもよい。
例えば、以下のようにブレーキ踏力を算出する操作モデルを構築する。
ａｘ＋ｂｙ＋…＋ｃｚ＝ブレーキ踏力 （式１）
ここで、ａ、ｂ、ｃ等は、係数である。ｘ、ｙ、ｚ等は、稼働データであり、例えば、ブレーキ開始時の速度、制動距離等が該当する。この関数は、稼働データを説明変数、ブレーキ踏力を目的変数とした多重回帰分析によって求めることができる。なお、この関数は、分類ＩＤごとに構築されている。
もちろんのことながら、操作モデルの構築手法として、多変量解析の一手法である多重回帰分析の他に、機械学習等を用いるようにしてもよい。
操作モデル格納モジュール１６０は、操作モデル構築モジュール１５５と接続されている。操作モデル格納モジュール１６０は、操作モデル構築モジュール１５５によって構築された操作モデルを記憶する。
図２は、本実施の形態の構成例についての概念的なモジュール構成図である。
図１の例に示したモデル構築システム１００は、操作モデルを構築するものであったが、図２の例に示すモデル利用制御システム２００は、モデル構築システム１００によって構築された操作モデルを用いて、自動運転車両４１０を制御するものである。なお、図１の例に示したモデル構築システム１００と同種の部位には同一符号を付し重複した説明を省略する。
モデル利用制御システム２００は、位置計測機１０５、外部環境センサー１１０、外部環境データ取得モジュール１１５、ブレーキ踏力・速度・距離を測るセンサー等１２０、稼働データ取得モジュール１２５、外部環境データ分類モジュール１３０、稼動データ蓄積モジュール１３５、稼動データＤＢ１４０、車体データＤＢ１４５、メンテナンスデータＤＢ１５０、操作モデル格納モジュール１６０、操作量算出モジュール２６５、制御モジュール２７０を有している。
位置計測機１０５は、外部環境データ取得モジュール１１５と接続されている。
外部環境センサー１１０は、外部環境データ取得モジュール１１５と接続されている。
外部環境ＤＢ１９５は、モデル利用制御システム２００の外部環境データ取得モジュール１１５と接続されている。
外部環境データ取得モジュール１１５は、位置計測機１０５、外部環境センサー１１０、外部環境データ分類モジュール１３０、稼動データ蓄積モジュール１３５、操作量算出モジュール２６５、外部環境ＤＢ１９５と接続されている。
ブレーキ踏力・速度・距離を測るセンサー等１２０は、稼働データ取得モジュール１２５と接続されている。
稼働データ取得モジュール１２５は、ブレーキ踏力・速度・距離を測るセンサー等１２０、稼動データ蓄積モジュール１３５と接続されている。
外部環境データ分類モジュール１３０は、外部環境データ取得モジュール１１５、稼動データ蓄積モジュール１３５、操作量算出モジュール２６５と接続されている。
稼動データ蓄積モジュール１３５は、外部環境データ取得モジュール１１５、稼働データ取得モジュール１２５、外部環境データ分類モジュール１３０、稼動データＤＢ１４０と接続されている。
稼動データＤＢ１４０は、稼動データ蓄積モジュール１３５、操作量算出モジュール２６５と接続されている。
車体データＤＢ１４５は、操作量算出モジュール２６５と接続されている。
メンテナンスデータＤＢ１５０は、操作量算出モジュール２６５と接続されている。
操作モデル格納モジュール１６０は、操作量算出モジュール２６５と接続されている。
操作量算出モジュール２６５は、外部環境データ取得モジュール１１５、外部環境データ分類モジュール１３０、稼動データＤＢ１４０、車体データＤＢ１４５、メンテナンスデータＤＢ１５０、操作モデル格納モジュール１６０、制御モジュール２７０と接続されている。操作量算出モジュール２６５は、外部環境データ分類モジュール１３０による分類結果にしたがって、適用できる操作モデルを操作モデル格納モジュール１６０から抽出し、そのモデルに稼動データＤＢ１４０からの環境データ（その操作モデルに必要な稼働データ）を適用して、自動運転車両４１０の走行に関する操作量を算出する。例えば、自動運転車両４１０の現在の速度、対象地点における速度調整後の速度、対象地点までの距離に応じて操作量を算出する。具体的には、前述の（式１）を用いて、操作量としてのブレーキ踏力を算出する。また、ブレーキ踏力の操作モデルに車体データ、車体メンテナンスデータ、稼働データ（現在の速度、障害物までの距離等）を適用することで、ブレーキ踏力を算出する。
制御モジュール２７０は、操作量算出モジュール２６５と接続されている。制御モジュール２７０は、操作量算出モジュール２６５によって算出された操作量にしたがって、自動運転車両４１０内の各部品（システム）を制御する。例えば、ブレーキ踏力の操作量にしたがって、自動運転車両４１０のブレーキを制御する。
図３は、本実施の形態の構成例についての概念的なモジュール構成図である。
図１の例に示したモデル構築システム１００は、操作モデルを構築するものであり、図２の例に示したモデル利用制御システム２００は、モデル構築システム１００によって構築された操作モデルを用いて、自動運転車両４１０を制御するものであったが、図３の例に示すモデル構築・制御システム３００は、両者を組み合わせたものであり、操作モデルを構築し、その構築した操作モデルを用いて、自動運転車両４１０を制御するものである。なお、図１の例に示したモデル構築システム１００、図２の例に示したモデル利用制御システム２００と同種の部位には同一符号を付し重複した説明を省略する。
モデル構築・制御システム３００は、位置計測機１０５、外部環境センサー１１０、外部環境データ取得モジュール１１５、ブレーキ踏力・速度・距離を測るセンサー等１２０、稼働データ取得モジュール１２５、外部環境データ分類モジュール１３０、稼動データ蓄積モジュール１３５、稼動データＤＢ１４０、車体データＤＢ１４５、メンテナンスデータＤＢ１５０、操作モデル構築モジュール１５５、操作モデル格納モジュール１６０、操作量算出モジュール２６５、制御モジュール２７０を有している。
位置計測機１０５は、外部環境データ取得モジュール１１５と接続されている。
外部環境センサー１１０は、外部環境データ取得モジュール１１５と接続されている。
外部環境ＤＢ１９５は、モデル構築・制御システム３００の外部環境データ取得モジュール１１５と接続されている。
外部環境データ取得モジュール１１５は、位置計測機１０５、外部環境センサー１１０、外部環境データ分類モジュール１３０、稼動データ蓄積モジュール１３５、操作量算出モジュール２６５、外部環境ＤＢ１９５と接続されている。
ブレーキ踏力・速度・距離を測るセンサー等１２０は、稼働データ取得モジュール１２５と接続されている。
稼働データ取得モジュール１２５は、ブレーキ踏力・速度・距離を測るセンサー等１２０、稼動データ蓄積モジュール１３５と接続されている。
外部環境データ分類モジュール１３０は、外部環境データ取得モジュール１１５、稼動データ蓄積モジュール１３５、操作量算出モジュール２６５と接続されている。
稼動データ蓄積モジュール１３５は、外部環境データ取得モジュール１１５、稼働データ取得モジュール１２５、外部環境データ分類モジュール１３０、稼動データＤＢ１４０と接続されている。
稼動データＤＢ１４０は、稼動データ蓄積モジュール１３５、操作モデル構築モジュール１５５、操作量算出モジュール２６５と接続されている。
車体データＤＢ１４５は、操作モデル構築モジュール１５５、操作量算出モジュール２６５と接続されている。
メンテナンスデータＤＢ１５０は、操作モデル構築モジュール１５５、操作量算出モジュール２６５と接続されている。
操作モデル構築モジュール１５５は、稼動データＤＢ１４０、車体データＤＢ１４５、メンテナンスデータＤＢ１５０、操作モデル格納モジュール１６０と接続されている。
操作モデル格納モジュール１６０は、操作モデル構築モジュール１５５、操作量算出モジュール２６５と接続されている。
操作量算出モジュール２６５は、外部環境データ取得モジュール１１５、外部環境データ分類モジュール１３０、稼動データＤＢ１４０、車体データＤＢ１４５、メンテナンスデータＤＢ１５０、操作モデル格納モジュール１６０、制御モジュール２７０と接続されている。
制御モジュール２７０は、操作量算出モジュール２６５と接続されている。
図４は、本実施の形態を利用したシステム構成例を示す説明図である。
自動運転車両４１０Ａのモデル構築システム１００、自動運転車両４１０Ｂのモデル利用制御システム２００、自動運転車両４１０Ｃのモデル構築・制御システム３００、モデル構築・配信サーバー４５０、外部環境提供サーバー４８０は、通信回線４９０を介してそれぞれ接続されている。通信回線４９０と自動運転車両４１０との通信は無線通信であるが、通信回線４９０内は、無線、有線、これらの組み合わせであってもよく、例えば、通信インフラとしてのインターネット等であってもよい。また、モデル構築・配信サーバー４５０、外部環境提供サーバー４８０による機能は、クラウドサービスとして実現してもよい。
自動運転車両４１０Ａは、モデル構築システム１００を有している。自動運転車両４１０Ｂは、モデル利用制御システム２００を有している。自動運転車両４１０Ｃは、モデル構築・制御システム３００を有している。外部環境提供サーバー４８０は、外部環境ＤＢ１９５を有している。
モデル構築・配信サーバー４５０は、図１の例に示したモデル構築システム１００と同等の機能を有しており、操作モデルを構築し、各自動運転車両４１０に配信するものであり、モデル構築システム１００、データ収集モジュール４５５、モデル配信モジュール４６０を有している。ここでのモデル構築システム１００は、データ収集モジュール４５５、モデル配信モジュール４６０と接続されている。なお、もちろんのことながら、位置計測機１０５、外部環境センサー１１０、ブレーキ踏力・速度・距離を測るセンサー等１２０は、モデル構築・配信サーバー４５０内のモデル構築システム１００には不要である。
データ収集モジュール４５５は、モデル構築システム１００と接続されている。データ収集モジュール４５５は、各自動運転車両４１０からデータ（具体的には、位置計測機１０５、外部環境センサー１１０、ブレーキ踏力・速度・距離を測るセンサー等１２０が取得するデータと、外部環境ＤＢ１９５内のデータ）を収集する。
モデル配信モジュール４６０は、モデル構築システム１００と接続されている。モデル配信モジュール４６０は、モデル構築システム１００が構築した操作モデルを、各自動運転車両４１０に配信する。
各自動運転車両４１０は、自車で構築した操作モデル又は他の装置（自動運転車両４１０Ａ内のモデル構築システム１００、モデル構築・配信サーバー４５０）から送信されてきた操作モデルにしたがって、走行等を制御する。
図５は、本実施の形態による処理例を示すフローチャートである。
ステップＳ５０２では、稼働データ取得モジュール１２５は、ブレーキ踏力・速度・距離を測るセンサー等１２０から自動運転車両４１０の稼働データを取得する。
ステップＳ５０４では、外部環境データ取得モジュール１１５は、位置計測機１０５、外部環境センサー１１０、外部環境ＤＢ１９５から外部環境データを取得する。
ステップＳ５０６では、外部環境データ分類モジュール１３０は、外部環境データにしたがって分類する。図６に示す具体例を用いて説明する。図６は、本実施の形態による処理例を示す説明図である。木構造の分岐処理（決定木）によって分類を行う例を示している。ここで外部環境データとして、天気、気温等の例を示している。
階層６１０では、天気（気象）で分類している。具体的には、条件「天気＝晴れ」である場合は、ノード６１２に分類し、条件「天気＝雨」である場合は、ノード６１４に分類し、条件「天気＝雪」である場合は、ノード６１６に分類する。
階層６２０では、気温で分類している。ノード６１４であって、条件「気温≦２０度かつ気温＞１５度」を満たす場合は、ノード６２２に分類し、条件「気温≦２５度かつ気温＞２０度」を満たす場合は、ノード６２４に分類する。
階層６９０は、分類結果を示している。例えば、分類項目を示すノード６９４は、「天気＝雨」、「気温≦２０度かつ気温＞１５度」、「・・・」である。
ステップＳ５０８では、稼動データ蓄積モジュール１３５は、分類項目ごとに、稼働データ等を稼動データＤＢ１４０に蓄積する。
ステップＳ５１０では、操作モデル構築モジュール１５５は、分類項目ごとに、操作モデルを構築する。
ステップＳ５１２では、操作モデル格納モジュール１６０は、操作モデルを記憶する。
図１１は、本実施の形態による処理例（図５の例に示すフローチャートの処理）を示す説明図である。
外部環境データ記憶モジュール１１１０内には、外部環境データ取得モジュール１１５が取得した外部環境データ（位置データ、天気データ等）を記憶している。
外部環境データ記憶モジュール１１１０内の外部環境データで分類する。例えば、分類Ａ１１２０は、「東経：１３０〜１３１、北緯：３５〜３６、気温：１５〜２０、天気：晴れ」の条件を満たす分類項目である。分類Ｂ１１３０は、「東経：１３０〜１３１、北緯：３５〜３６、気温：２０〜２５、天気：晴れ」の条件を満たす分類項目である。分類Ｃ１１４０は、「東経：１３０〜１３１、北緯：３５〜３６、気温：１５〜２０、天気：雨」の条件を満たす分類項目である。
そして、各分類項目（分類Ａ１１２０、分類Ｂ１１３０、分類Ｃ１１４０）に対応する稼働データを用いて、操作モデルを構築する。分類項目ごとに操作モデルが構築される。具体的には、分類Ａ１１２０に対応する操作モデルＡ１１２５、分類Ｂ１１３０に対応する操作モデルＢ１１３５、分類Ｃ１１４０に対応する操作モデルＣ１１４５を構築する。なお、稼働データだけでなく、車体データＤＢ１４５内の車体データ、メンテナンスデータＤＢ１５０内のメンテナンスデータを加えて操作モデル構築してもよい。具体的には、分類ごとに適切なブレーキ踏力を予想する操作モデルを構築することになる。
図１２は、本実施の形態（モデル利用制御システム２００）による処理例を示すフローチャートである。ここでは、既に操作モデルが構築されており、その操作モデルを用いて、自動運転車両４１０の走行を制御する。
ステップＳ１２０２では、稼働データ取得モジュール１２５は、稼働データを取得する。
ステップＳ１２０４では、外部環境データ取得モジュール１１５は、外部環境データを取得する。
ステップＳ１２０６では、外部環境データ分類モジュール１３０は、外部環境データにしたがって分類する。
ステップＳ１２０８では、操作量算出モジュール２６５は、分類項目に対応する操作モデルを抽出する。
ステップＳ１２１０では、操作量算出モジュール２６５は、操作モデルに稼働データ等を適用して、操作量を算出する。
ステップＳ１２１２では、制御モジュール２７０は、操作量にしたがって、車両を操作する。
図１３は、時系列分類テーブル１３００のデータ構造例を示す説明図である。過去の環境データを用いて操作モデルを構築する場合について説明する。外部環境データ取得モジュール１１５は、時系列分類テーブル１３００を作成する。具体的には、外部環境データ取得モジュール１１５が取得した外部環境データを履歴として記憶することによって、Ｘ時間後には、Ｘ時間前の外部環境データとして取得したことになる。
時系列分類テーブル１３００は、分類ＩＤ欄１３１０、時系列天気欄１３２０、時系列気温欄１３３０、時系列位置欄１３４０等を有している。時系列天気欄１３２０は、現在欄１３２２、１２時間前欄１３２４、２４時間前欄１３２６を有している。時系列気温欄１３３０は、現在欄１３３２、３時間前欄１３３４、６時間前欄１３３６を有している。時系列位置欄１３４０は、現在欄１３４２、１時間前欄１３４４、２時間前欄１３４６を有している。図７の例で示した分類テーブル７００を時系列の外部環境を扱えるように拡張したものである。
分類ＩＤ欄１３１０は、分類ＩＤを記憶している。時系列天気欄１３２０は、その分類ＩＤに分類されるための時系列の天気を記憶している。現在欄１３２２は、現在の天気を記憶している。１２時間前欄１３２４は、１２時間前の天気を記憶している。２４時間前欄１３２６は、２４時間前の天気を記憶している。時系列気温欄１３３０は、その分類ＩＤに分類されるための時系列の気温を記憶している。現在欄１３３２は、現在の気温を記憶している。３時間前欄１３３４は、３時間前の気温を記憶している。６時間前欄１３３６は、６時間前の気温を記憶している。時系列位置欄１３４０は、その分類ＩＤに分類されるための時系列の位置を記憶している。現在欄１３４２は、現在の位置を記憶している。１時間前欄１３４４は、１時間前の位置を記憶している。２時間前欄１３４６は、２時間前の位置を記憶している。
なお、外部環境提供サーバー４８０が予測した外部環境データ（天気予報データ）を取得して、同等のデータ構造を有している（具体的には、将来の予測された外部環境データ欄を有している）時系列分類テーブルを生成してもよい。
これによって、外部環境データ分類モジュール１３０は、過去又は将来の時系列の外部環境データを用いて分類することになり、操作モデル構築モジュール１５５は、その分類ごとに操作モデルを構築する。したがって、期間を持った外部環境に適した操作モデルにしたがって、自動運転車両４１０を制御することができるようになる。具体的には、現在の天気が「晴れ」であっても、前日の天気が「雪」である場合は、単に、現在の天気が「晴れ」である場合の操作モデルよりも、その外部環境に沿った制御を行うことができるようになる。
なお、本実施の形態としてのプログラムが実行されるコンピュータのハードウェア構成は、図１４に例示するように、一般的なコンピュータであり、具体的には組み込み用コンピュータ（制御用コンピュータとも言われ、例えば、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ／Ｅｎｇｉｎｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）等）、サーバーとなり得るコンピュータ等である。つまり、具体例として、処理部（演算部）としてＣＰＵ１４０１を用い、記憶装置としてＲＡＭ１４０２、ＲＯＭ１４０３、ＨＤ１４０４を用いている。ＨＤ１４０４として、例えばハードディスク、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）を用いてもよい。外部環境データ取得モジュール１１５、稼働データ取得モジュール１２５、外部環境データ分類モジュール１３０、稼動データ蓄積モジュール１３５、操作モデル構築モジュール１５５、操作量算出モジュール２６５、制御モジュール２７０等のプログラムを実行するＣＰＵ１４０１と、そのプログラムやデータを記憶するＲＡＭ１４０２と、本コンピュータを起動するためのプログラム等が格納されているＲＯＭ１４０３と、稼動データＤＢ１４０、車体データＤＢ１４５、メンテナンスデータＤＢ１５０、操作モデル格納モジュール１６０としての機能を有する補助記憶装置（フラッシュ・メモリ等であってもよい）であるＨＤ１４０４と、タッチスクリーン、マイク、キーボード、マウス等に対する利用者の操作に基づいてデータを受け付け、又は位置計測機１０５、外部環境センサー１１０、ブレーキ踏力・速度・距離を測るセンサー等１２０等からのデータを受け付ける受付装置１４０６と、液晶ディスプレイ、スピーカー等、又は制御モジュール２７０の処理によって自動運転車両４１０内の各部品に制御データを出力する出力装置１４０５と、ネットワークインタフェースカード等の通信ネットワークと接続するための通信回線インタフェース１４０７、そして、それらをつないでデータのやりとりをするためのバス１４０８により構成されている。これらのコンピュータが複数台互いにネットワークによって接続されていてもよい。
前述の実施の形態のうち、コンピュータ・プログラムによるものについては、本ハードウェア構成のシステムにソフトウェアであるコンピュータ・プログラムを読み込ませ、ソフトウェアとハードウェア資源とが協働して、前述の実施の形態が実現される。例えば、コンピュータ・プログラムは、自動車制御用ＯＳ上に搭載させてもよいし、その自動車制御用ＯＳ内に組み込んでもよい。
なお、図１４に示すハードウェア構成は、１つの構成例を示すものであり、本実施の形態は、図１４に示す構成に限らず、本実施の形態において説明したモジュールを実行可能な構成であればよい。例えば、一部のモジュールを専用のハードウェア（例えば特定用途向け集積回路（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ：ＡＳＩＣ）等）で構成してもよく、一部のモジュールは外部のシステム内にあり通信回線で接続している形態でもよく、さらに図１４に示すシステムが複数互いに通信回線によって接続されていて互いに協調動作するようにしてもよい。
なお、説明したプログラムについては、記録媒体に格納して提供してもよく、また、そのプログラムを通信手段によって提供してもよい。その場合、例えば、前記説明したプログラムについて、「プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体」の発明として捉えてもよい。
「プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、プログラムのインストール、実行、プログラムの流通等のために用いられる、プログラムが記録されたコンピュータで読み取り可能な記録媒体をいう。
なお、記録媒体としては、例えば、デジタル・バーサタイル・ディスク（ＤＶＤ）であって、ＤＶＤフォーラムで策定された規格である「ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＡＭ等」、ＤＶＤ＋ＲＷで策定された規格である「ＤＶＤ＋Ｒ、ＤＶＤ＋ＲＷ等」、コンパクトディスク（ＣＤ）であって、読出し専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、ＣＤレコーダブル（ＣＤ−Ｒ）、ＣＤリライタブル（ＣＤ−ＲＷ）等、ブルーレイ・ディスク（Ｂｌｕ−ｒａｙ（登録商標） Ｄｉｓｃ）、光磁気ディスク（ＭＯ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、磁気テープ、ハードディスク、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、電気的消去及び書換可能な読出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ（登録商標））、フラッシュ・メモリ、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、ＳＤ（Ｓｅｃｕｒｅ Ｄｉｇｉｔａｌ）メモリーカード等が含まれる。
そして、前記のプログラムの全体又はその一部は、前記記録媒体に記録して保存や流通等させてもよい。また、通信によって、例えば、ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）、メトロポリタン・エリア・ネットワーク（ＭＡＮ）、ワイド・エリア・ネットワーク（ＷＡＮ）、インターネット、イントラネット、エクストラネット等に用いられる有線ネットワーク、又は無線通信ネットワーク、さらにこれらの組み合わせ等の伝送媒体を用いて伝送させてもよく、また、搬送波に乗せて搬送させてもよい。
さらに、前記のプログラムは、他のプログラムの一部分又は全部であってもよく、又は別個のプログラムと共に記録媒体に記録されていてもよい。また、複数の記録媒体に分割して記録されていてもよい。また、圧縮や暗号化等、復元可能であればどのような態様で記録されていてもよい。
１００…モデル構築システム
１０５…位置計測機
１１０…外部環境センサー
１１５…外部環境データ取得モジュール
１２０…ブレーキ踏力・速度・距離を測るセンサー等
１２５…稼働データ取得モジュール
１３０…外部環境データ分類モジュール
１３５…稼動データ蓄積モジュール
１４０…稼動データＤＢ
１４５…車体データＤＢ
１５０…メンテナンスデータＤＢ
１５５…操作モデル構築モジュール
１６０…操作モデル格納モジュール
１９５…外部環境ＤＢ
２００…モデル利用制御システム
２６５…操作量算出モジュール
２７０…制御モジュール
３００…モデル構築・制御システム
４１０…自動運転車両
４５０…モデル構築・配信サーバー
４５５…データ収集モジュール
４６０…モデル配信モジュール
４８０…外部環境提供サーバー
４９０…通信回線

Claims (6)

  1. 移動体の稼働データ、及び外部環境データを取得するデータ取得手段と、
    前記外部環境データを複数の項目に分類し、当該複数の項目ごとに前記稼働データを関連付けた関連データを蓄積する関連データ蓄積手段と、
    前記関連データを基に、前記移動体を操作する複数の操作モデルを構築する操作モデル構築手段と
    を有する操作モデル構築システム。
  2. 移動体の現在の速度、対象地点における速度調整後の速度、及び対象地点までの距離に応じて操作量を算出する操作量算出手段
    をさらに有する請求項１に記載の操作モデル構築システム。
  3. 前記データ取得手段が過去の外部環境データを取得する、
    請求項１又は２に記載の操作モデル構築システム。
  4. 前記データ取得手段は、外部環境データの種類によって、異なる期間における過去の外部環境データを取得する、
    請求項３に記載の操作モデル構築システム。
  5. 前記データ取得手段は、外部環境データの種類によって、将来の予測された外部環境データを取得する、
    請求項３又は４に記載の操作モデル構築システム。
  6. コンピュータを、
    移動体の稼働データ、及び外部環境データを取得するデータ取得手段と、
    前記外部環境データを複数の項目に分類し、当該複数の項目ごとに前記稼働データを関連付けた関連データを蓄積する関連データ蓄積手段と、
    前記関連データを基に、前記移動体を操作する複数の操作モデルを構築する操作モデル構築手段
    として機能させるための操作モデル構築プログラム。
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