JP2018047737A - 運転者意図特定方法及び運転者意図特定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】自車両の周囲の走行環境に対して運転者が意図する行動をより正確に特定する。【解決手段】自車両の周囲の走行環境を検出し（Ｓ１０１）、走行環境に対して運転者が意図し得る行動を推定する（Ｓ１０２）。また、運転者が行動しようとするときの行動タイミングを検出し（Ｓ１０３）、運転者が意図し得る行動から行動タイミングに一致する行動を、運転者の意図した行動として特定する（Ｓ１０４）。【選択図】図２

Description

本発明は、運転者意図特定方法及び運転者意図特定装置に関する。

特許文献１では、ドライバーの脳活動データを検出し、検出した脳活動データに基づいて操作対象（ステアリング、ブレーキ等）の目標操作量を特定し、特定した目標操作量に基づいて操作対象の駆動制御を行なうことを提案している。

特開２００８−２４７１１８号公報

上記のように、ドライバーの脳活動データを考慮するだけでは、操作対象の駆動制御がドライバーの意図とは異なる可能性がある。
本発明の課題は、自車両の周囲の走行環境に対して運転者が意図する行動をより正確に特定することである。

本発明の一態様に係る運転者意図特定方法及び運転者意図特定装置は、自車両の周囲の走行環境を検出し、走行環境に対して運転者が意図し得る行動を推定する。また、運転者が行動しようとするときの行動タイミングを検出し、運転者が意図し得る行動から行動タイミングに一致する行動を運転者の意図した行動として特定する。

本発明によれば、運転者が意図し得る行動を推定し、そこから運転者の行動タイミングに一致する行動を特定するため、自車両の周囲の走行環境に対して運転者が意図する行動をより正確に特定することができる。

運転支援装置を示すブロック図である。 運転支援処理を示すフローチャートである。 走行シーンの一例を示す概略図である。 運転者の意図を特定する手順の一例を示すフローチャートである。 走行シーンの他の一例を示す概略図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図面は模式的なものであって、現実のものとは異なる場合がある。また、以下の実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであり、構成を下記のものに特定するものでない。すなわち、本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。

《実施形態》
《構成》
実施形態は、運転支援として、人為的な運転操作がなくとも、車両に搭載されたカメラやレーダ等で周囲の環境を認識し、車両の走行システムが主体となって自律的に走行（自動運転）できるものである。特に、自車両の周囲の走行環境に対して運転者が意図した行動を特定し、それを走行に反映させるものである。なお、自動運転している状態であっても、運転者はウィンカ操作、ブレーキ操作、アクセル操作、ステアリング操作等、任意に操作介入し、車両をコントロールすることができるものとする。

図１は、運転支援装置を示すブロック図である。
運転支援装置１１は、運転者意図特定装置１２と、センサ群１３と、ステアリングアクチュエータ１４と、アクセル開度アクチュエータ１５と、ブレーキ制御アクチュエータ１６と、を備える。
運転者意図特定装置１２は、走行環境センサ２１（第一のセンサ）と、脳波センサ２２（第二のセンサ）と、コントローラ２３と、を備える。走行環境センサ２１は、カメラ２４と、レーダ２５と、地図データベース２６と、ＧＰＳ受信機２７と、を備える。

カメラ２４は、車体の前方を撮像する。このカメラ２４は、例えば車室内のフロントウィンドウ上部に設けられた例えばＣＣＤの広角カメラからなり、撮像した車体前方の画像データをコントローラ２３に出力する。
レーダ２５は、自車両前方に存在する前方物体までの距離、相対速度、及び方位を検出する。このレーダ２５は、例えばフロントグリル内に設けられたミリ波レーダからなり、検出した各種データをコントローラ２３に出力する。距離及び相対速度については、例えばＦＭ‐ＣＷ（Frequency Modulation-Continuous Wave）方式を利用し、ドップラ効果による周波数差に応じて距離及び相対速度を検出する。方位については、例えばＤＢＦ（Digital Beam Forming）方式を利用し、複数のチャンネルで受信した反射波の位相差に応じて方位を検出する。

地図データベース２６は、ＤＶＤ‐ＲＯＭドライブ、ハードディスクドライブ、フラッシュメモリドライブ等で構成され、不揮発性の電子記憶媒体に、道路種別、道路線形、車線幅員、車両の通行方向等を含めた道路地図情報を記憶している。なお、道路地図情報のデータベースをサーバで管理し、更新された道路地図情報の差分データだけを、例えばテレマティクスサービスを通じて取得し、地図データベース２６に記憶された道路地図情報の更新を行ってもよい。
ＧＰＳ受信機２７は、自車両の現在位置情報を取得する。ＧＰＳ受信機２７は、四つ以上のＧＰＳ受信機衛星からの電波を受信し、発信と受信の時刻差から求まる各ＧＰＳ受信機衛星との距離により、自車両の現在位置（経度、緯度、高度）を測位すると共に、進行方向を求める。コントローラ２３は、現在位置情報を道路地図情報に整合させつつ、利用者が入力した目的地までの走行ルートを設定し、この走行ルートに従って利用者にルート案内を行う。

脳波センサ２２は、運転者の脳波形を検出する。脳波センサ２２では、例えばヘッドレストに複数の電極を設けてあり、脳で生じる電気活動を、つまり神経細胞（ニューロン）で発生する活動電位や神経細胞同士で信号を伝達する際のシナプス電位を、各電極間に生じる電位差信号としてコントローラ２３に入力する。コントローラ２３は、入力された電位差信号の周波数を解析することにより、行動準備電位を検出する。
コントローラ２３は、例えばマイクロコンピュータからなり、後述する運転支援処理を実行する。すなわち、運転者が意図する行動を特定し、それを自動運転に反映させる。自動運転については、センサ群１３の検出値を観測しながら、ステアリングアクチュエータ１４、アクセル開度アクチュエータ１５、及びブレーキ制御アクチュエータ１６を駆動制御する。

センサ群１３は、車速センサ３１と、加速度センサ３２と、ヨーレートセンサ３３と、アクセル開度センサ３４と、ブレーキスイッチ３５と、ステアリング操作量センサ３６と、を備える。
車速センサ３１は、車速を検出する。車速センサ３１は、例えばトランスミッションにおける出力側のドリブンギヤに設けられ、センサロータの磁力線を検出回路によって検出しており、センサロータの回転に伴う磁界の変化をパルス信号に変換してコントローラ２３に出力する。コントローラ２３は、入力されたパルス信号から車速を判断する。

加速度センサ３２は、車両前後方向の加減速度を検出する。加速度センサ３２は、例えば固定電極に対する可動電極の位置変位を静電容量の変化として検出しており、加減速度と方向に比例した電圧信号に変換してコントローラ２３に出力する。コントローラ２３は、入力された電圧信号から加減速度を判断する。
ヨーレートセンサ３３は、車体のヨー角変化速度（ヨーレート）を検出する。ヨーレートセンサ３３は、バネ上となる車体に設けられ、例えば水晶音叉からなる振動子を交流電圧によって振動させ、そして角速度入力時のコリオリ力によって生じる振動子の歪み量を電気信号に変換してコントローラ２３に出力する。コントローラ２３は、入力された電気信号から車両のヨーレートを判断する。

アクセル開度センサ３４は、アクセルペダルの踏込み量に相当するペダル開度（操作位置）を検出する。アクセル開度センサ３４は、例えばポテンショメータであり、アクセルペダルのペダル開度を電圧信号に変換してコントローラ２３に出力する。コントローラ２３は、入力された電圧信号からアクセルペダルのペダル開度を判断する。
ブレーキスイッチ３５は、ブレーキのＯＮ／ＯＦＦを検出する。ブレーキスイッチ３５は、例えば常閉型接点の検出回路を介して、ブレーキのＯＮ／ＯＦＦに応じた電圧信号をコントローラ２３に出力する。コントローラ２３は、入力された電圧信号からブレーキのＯＮ／ＯＦＦを判断する。

ステアリング操作量センサ３６は、ロータリエンコーダからなり、ステアリングシャフトの操舵角を検出する。ステアリング操作量センサ３６は、ステアリングシャフトと共に円板状のスケールが回転するときに、スケールのスリットを透過する光を二つのフォトトランジスタで検出し、ステアリングシャフトの回転に伴うパルス信号をコントローラ２３に出力する。コントローラ２３は、入力されたパルス信号からステアリングシャフトの操舵角を判断する。
ステアリングアクチュエータ１４は、ステアリングシャフトにトルクを伝達可能なモータからなる。コントローラ２３は、カーブに沿って走行したり、車線変更したり、交差点を右左折したりするときに、必要とされる目標操舵角を設定し、この目標操舵角に応じてステアリングアクチュエータ１４を駆動制御する。

アクセル開度アクチュエータ１５は、例えばスロットルバルブの開度を制御する電子制御スロットルバルブからなる。コントローラ２３は、自車両を発進させたり加速させたりするときに、必要とされる目標駆動力を設定し、この目標駆動力に応じてアクセル開度アクチュエータ１５を駆動制御する。
ブレーキ制御アクチュエータ１６は、アンチスキッド制御（ＡＢＳ）、トラクション制御（ＴＣＳ）、スタビリティ制御（ＶＤＣ：Vehicle Dynamics Control）等に用いられる油圧回路からなる。コントローラ２３は、自車両を減速させたり停止させたりするときに、必要とされる目標制動力を設定し、この目標制動力に応じてブレーキ制御アクチュエータ１６を駆動制御する。

次に、コントローラ２３で実行する運転支援処理の一例について説明する。
図２は、運転支援処理を示すフローチャートである。
ステップＳ１０１では、走行環境センサ２１により、自車両の周囲の走行環境を検出する。すなわち、カメラ２４で撮像した画像から、自車両の周囲に存在する物体を認識したり、レーダ２５により、自車両の周囲に存在する物体までの距離、相対速度、及び方位を検出したりする。また、地図データベース２６及びＧＰＳ受信機２７により、自車両の現在位置における道路種別、道路線形、走行車線位置等を検出する。

続くステップＳ１０２では、コントローラ２３が、走行環境に対して運転者が意図し得る行動を推定する。ここでは、現時点から予め定めた設定時間（例えば７秒）以内に運転者が意図し得る行動を推定する。例えば、他車両に対する自車両の車間時間（ＴＨＷ：Time-Headway）や、衝突予測時間（ＴＴＣ：Time To Collision）、また自車両の走行ルート情報から自車両が車線変更又は右左折するまでの時間に応じて、運転者が意図し得る行動を推定する。ＴＨＷとは、車間距離を自車速で除算した値であり、ＴＴＣとは、車間距離を相対車速で除算した値である。

ここで、設定時間について説明する。
運転者は自車両が今後５〜１０秒程度以内に自車両に起こることについて意思決定していると言われている。逆に言うと、１０秒を超えた将来のことは意思決定していない（できない）。よって、例えば７秒以内に起こり得ることを推定し、その起こり得る事象の中で、運転者が意図した行動に沿った制御を行なおうとしている。なお、７秒は一例であって、運転者の意思決定に対して車両が制御をすれば大方の運転者が満足する時間帯として決めている。

続くステップＳ１０３では、脳波センサ２２により、運転者が行動しようとするときの行動タイミングを検出する。すなわち、運転者が何らかの行動を起こそうとするときに、体の動きに先行して脳波に行動準備電位が発生するため、これを検出する。
続くステップＳ１０４では、コントローラ２３が、運転者が意図し得る行動のうち、行動タイミングに一致する行動を、運転者の意図した行動として特定する。
続くステップＳ１０５では、コントローラ２３が、運転者の意図した行動に沿って運転支援を行なってから所定のメインプログラムに復帰する。
上記が運転支援処理である。

《作用》
図３は、走行シーンの一例を示す概略図である。
ここでは、走行車線Ｌ１、追い越し車線Ｌ２からなる片側二車線の道路において、自車両Ｖ０が走行車線Ｌ１を走行している。自車両Ｖ０は、左側に分岐した分岐車線Ｌ３に近づいており、この分岐車線Ｌ３へ車線変更する予定である。また自車両Ｖ０のすぐ前方には先行車両Ｖ１が存在する。この走行環境に対して、自車両Ｖ０の運転者が意図し得る行動を推定し（Ｓ１０２）、運転者の行動タイミングを検出し（Ｓ１０３）、運転者が行動し得る行動のうち、行動タイミングに一致する行動を、運転者の意図した行動として特定する（Ｓ１０４）。

ここで、具体的な特定手順について説明する。
図４は、運転者の意図を特定する手順の一例を示すフローチャートである。
ステップＳ１１１では、走行車線Ｌ１から分岐車線Ｌ３に分岐する位置に自車両Ｖ０が到達するまでのＴＨＷが７秒以上あるか否かを判定する。ここで、分岐位置に到達するまでに７秒未満であるときには、走行車線Ｌ１の走行を維持することが望ましいと判断して、そのまま終了する。一方、分岐位置に到達するまでに７秒以上あるときには、先行車両Ｖ１の追い越しを検討する余地があると判断してステップＳ１１２に移行する。

ステップＳ１１２では、先行車両Ｖ１が遅いか否かを判定する。例えば、先行車両Ｖ１に対するＴＨＷが７秒以内であり、且つ先行車両Ｖ１に対するＴＴＣが７秒以内であるか否かを判定する。ここで、ＴＨＷが７秒を超えている、又はＴＴＣが７秒を超えているときには、先行車両Ｖ１は自車両Ｖ０に比べて遅くはなく、この先行車両Ｖ１を追い越す必要はないと判断して、そのまま終了する。一方、ＴＨＷが７秒以内で、且つＴＴＣが７秒以内であるときには、先行車両Ｖ１は自車両Ｖ０に比べて遅く、この先行車両Ｖ１を追い越すことが望ましいと判断してステップＳ１１３に移行する。

ステップＳ１１３では、先行車両Ｖ１の追い越しに余裕があるか否かを判定する。例えば、追い越しに要する時間を算出し、追い越しを完了した位置から分岐位置までにＴＨＷとして１秒以上を残せるか否かを判定する。追い越しに要する時間は、車線変更２回分の時間、つまり先ず走行車線Ｌ１から追い越し車線Ｌ２に車線変更し、再び追い越し車線Ｌ２から走行車線Ｌ１に車線変更するまでの時間を、自車両Ｖ０の加速時間を含めて算出する。ここで、追い越しを完了した位置から分岐位置までに１秒未満であるときには、先行車両Ｖ１を追い越す余裕はないと判断して、そのまま終了する。一方、追い越しを完了した位置から分岐位置までに１秒以上を残せるときには、先行車両Ｖ１を追い越す余裕があると判断してステップＳ１１４に移行する。

ステップＳ１１４では、追い越し車線Ｌ２が空いているか否かを判定する。すなわち、追い越し車線Ｌ２において、自車両Ｖ０及び先行車両Ｖ１の近傍に他車両がいないか、及び後方から接近してくる他車両がいないかを判定する。ここで、追い越し車線Ｌ２に自車両Ｖ０の追い越しに干渉し得るような他車両が存在するときには、追い越し車線Ｌ２への車線変更はできないと判断して、そのまま終了する。一方、追い越し車線Ｌ２に自車両Ｖ０の追い越しに干渉し得るような他車両が存在しないときには、追い越し車線Ｌ２への車線変更ができると判断してステップＳ１１５に移行する。
ステップＳ１１５では、現在の走行環境に対して、運転者は追い越しを意図し得ると推定する。

続くステップＳ１１６では、運転者が行動を起こそうとするときの行動タイミングが検出されたか否かを判定する。ここで、行動タイミングが検出されないときには、運転者は先行車両Ｖ１の追い越しを意図してはいないと判断して、そのまま終了する。一方、行動タイミングが検出されたときには、運転者は先行車両Ｖ１の追い越しを意図していると判断してステップＳ１１７に移行する。
ステップＳ１１７では、現在の走行環境に対して、運転者は追い越しを意図していると特定してから終了する。
そして、運転者が追い越しを意図してないと判断した場合には、運転支援として、走行車線Ｌ１を維持するよう自動運転を行なう（Ｓ１０５）。一方、運転者が追い越しを意図していると特定した場合には、運転支援として、追い越し車線Ｌ２へ車線変更するよう自動運転を行なう（Ｓ１０５）。

上記の手順では、ステップＳ１１１〜Ｓ１１５の処理が、運転者が意図し得る行動を推定するステップＳ１０２の処理に相当する。すなわち、追い越しをするか否かを推定している。また、ステップＳ１１６、Ｓ１１７の処理が、運転者が意図し得る行動から、運転者の行動タイミングに一致する行動を、運転者の意図した行動として特定するステップＳ１０４の処理に相当する。
このように、運転者が意図し得る行動を推定し、それから運転者の行動タイミングに一致する行動を特定するため、自車両Ｖ０の周囲の走行環境に対して運転者が意図する行動をより正確に特定することができる。

また、ＴＨＷやＴＴＣ等、先行車両Ｖ１に対する自車両Ｖ０の相対関係に応じて、運転者が意図し得る行動を推定している。また、走行ルート情報を参照し、自車両Ｖ０が車線変更するまでの時間に応じて、運転者が意図し得る行動を推定している。さらに、現時点から７秒以内に運転者が意図し得る行動を推定している。こうした推定手法により、運転者が意図し得る行動を的確に推定することができる。周囲の走行環境は非常に複雑で多岐にわたるため、扱う情報量が膨大になるが、上記のように選択肢を絞り込むことで、演算負荷を軽減することができる。
なお、運転者の過去の行動履歴を記録しておき、その行動履歴から運転者が意図し得る行動を推定すれば、より的確に推定することができる。この場合、行動履歴は運転者ごとに記録する必要があるため、運転者の識別情報と共に記録しておく。また、運転者が意図し得る行動として複数の選択肢を推定できる場合は、夫々に順位付けをし、一般的な（多数派の）運転者が意図するものから順に候補を提示する。これにより、運転者が意図し得る行動をより的確に推定することができる。

また、脳波センサ２２で運転者の行動準備電位を検出することにより、運転者が行動しようとするときの行動タイミングを事前に検出することができる。
こうして、自車両Ｖ０の周囲の走行環境に対して運転者が意図した行動を特定し、それを走行に反映させることで、運転者が意図した走行を実現し、自らの意志で運転しているという感覚を運転者に与えることができる。したがって、車両の走行システムに対する運転者の信頼感を向上させることができる。

ここでは、片側二車線の道路において、先行車両Ｖ１を追い越すか否かを特定する場合につて説明したが、これに限定されるものではなく、他の走行シーンにおいても適応することができる。
図５は、走行シーンの他の一例を示す概略図である。
ここでは、走行車線Ｌ４、走行車線Ｌ５、追い越し車線Ｌ６からなる片側三車線の道路において、自車両Ｖ０が走行車線Ｌ５を走行している。右の追い越し車線Ｌ６には、自車両Ｖ０のやや前方を走行する他車両Ｖ２が存在し、左の走行車線Ｌ４には、自車両Ｖ０のやや後方を走行する他車両Ｖ３が存在する。このとき、現在の走行車線Ｌ５を継続して走行するか、左の走行車線Ｌ４に移るか、右の追い越し車線Ｌ６に移るか、現在の車速を維持させるか、加速させるか、減速させるか等、運転者が意図し得る行動として複数の選択肢を推定し、そこから運転者の意図する行動を特定してもよい。

《変形例》
実施形態では、運転支援として、自動運転を行なっている状態で、運転者の意図する行動を特定したが、これに限定されるものではない。運転者が主体となって走行している、つまり自動運転を行なっていない状態で、運転者が意図した行動を検出する場合にも適応することができる。この場合、運転支援として、例えば操舵方向にアシストトルクを付与したり、アクセル開度に対する駆動力を制御したり、ブレーキ操作量に対する制動力を制御したりする。このような運転支援を行なうと、運転技術が向上したような感覚を運転者に与えることができる。さらに、運転支援として、警報を出力する構成としてもよい。

《効果》
次に、実施形態の主要な効果を記す。
（１）運転者意図特定方法では、自車両の周囲の走行環境を検出し、走行環境に対して運転者が意図し得る行動を推定し、運転者が行動しようとするときの行動タイミングを検出し、運転者が意図し得る行動から行動タイミングに一致する行動を運転者の意図した行動として特定する。
このように、運転者が意図し得る行動を推定し、それから運転者の行動タイミングに一致する行動を特定するため、自車両の周囲の走行環境に対して運転者が意図する行動をより正確に特定することができる。

（２）運転者意図特定方法では、運転者の脳波から行動準備電位を検出することにより、行動タイミングを検出する。
このように、運転者の行動準備電位を検出することにより、運転者の行動タイミングを容易に、且つ正確に検出することができる。

（３）運転者意図特定方法では、他車両に対する自車両の相対関係に応じて、運転者が意図し得る行動を推定する。
このように、他車両に対する自車両の相対関係を考慮することにより、運転者が意図し得る行動を的確に推定することができる。

（４）運転者意図特定方法では、自車両の走行ルート情報を参照し、自車両が車線変更又は右左折するまでの時間に応じて、運転者が意図し得る行動を推定する。
このように、自車両が車線変更又は右左折するまでの時間を考慮することにより、運転者が意図し得る行動を的確に推定することができる。

（５）運転者意図特定方法では、現時点から１〜１０秒以内に、運転者が意図し得る行動を推定する。
このように、現時点から数秒以内の範囲に限定することにより、運転者が意図し得る行動を的確に推定することができる。

（６）運転者意図特定装置では、走行環境センサ２１と、脳波センサ２２と、コントローラ２３と、を備える。コントローラ２３は、走行環境センサ２１で検出した走行環境に対して運転者が意図し得る行動を推定し、運転者が意図し得る行動から、脳波センサ２２で検出した行動タイミングに一致する行動を、運転者の意図した行動として特定する。
このように、運転者が意図し得る行動を推定し、それから運転者の行動タイミングに一致する行動を特定するため、自車両の周囲の走行環境に対して運転者が意図する行動をより正確に特定することができる。

以上、限られた数の実施形態を参照しながら説明したが、権利範囲はそれらに限定されるものではなく、上記の開示に基づく実施形態の改変は、当業者にとって自明のことである。

１１ 運転支援装置
１２ 運転者意図特定装置
２１ 走行環境センサ（第一のセンサ）
２２ 脳波センサ（第二のセンサ）
２３ コントローラ
２４ カメラ
２５ レーダ
２６ 地図データベース
２７ ＧＰＳ受信機

Claims (6)

1. 自車両の周囲の走行環境を検出し、
   前記走行環境に対して運転者が意図し得る行動を推定し、
   前記運転者が行動しようとするときの行動タイミングを検出し、
   前記運転者が意図し得る行動から前記行動タイミングに一致する行動を前記運転者の意図した行動として特定することを特徴とする運転者意図特定方法。
2. 前記運転者の脳波から行動準備電位を検出することにより、前記行動タイミングを検出することを特徴とする請求項１に記載の運転者意図特定方法。
3. 他車両に対する前記自車両の相対関係に応じて、前記運転者が意図し得る行動を推定することを特徴とする請求項１又は２に記載の運転者意図特定方法。
4. 前記自車両の走行ルート情報を参照し、前記自車両が車線変更又は右左折するまでの時間に応じて、前記運転者が意図し得る行動を推定することを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の運転者意図特定方法。
5. 現時点から１〜１０秒以内に、前記運転者が意図し得る行動を推定することを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の運転者意図特定方法。
6. 自車両の周囲の走行環境を検出する第一のセンサと、
   運転者が行動しようとするときの行動タイミングを検出する第二のセンサと、
   前記第一のセンサで検出した前記走行環境に対して前記運転者が意図し得る行動を推定し、前記運転者が意図し得る行動から、前記第二のセンサで検出した前記行動タイミングに一致する行動を、前記運転者の意図した行動として特定するコントローラと、を備えることを特徴とする運転者意図特定装置。

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