JP2018169806A - 運転支援装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 自動運転と手動運転を切り換える権利委譲を、ドライバの状況認識レベルに応じて適切に制御し得る運転支援装置を提供する。【解決手段】 運転支援装置は、ドライバ状態を検知するドライバ状態検知手段１と、ドライバ状態に基づいてドライバの状況認識レベルを設定する状況認識レベル設定手段２と、ドライバの状況認識レベルにしたがって、ドライバへの運転の権利委譲を制御する権利委譲制御手段３を備える。権利委譲制御手段３は、必要に応じて、遷移時間をかけて権利委譲度が変更されていく段階的な権利委譲が行なわれるように、権利委譲を制御する。【選択図】 図１

Description

本発明は、車両の運転を自動運転からドライバによる手動運転に切り替える権利委譲を適切に行うための運転支援装置に関するものである。

自動運転システムによる自動運転車両においては、自動運転と手動運転の間での切り替え、すなわち車両の制御システムとドライバの間で運転の権利委譲がなされることがある。このような自動運転における権利委譲に関する従来技術として、例えば、特許文献１（特開２０１５−１８５０８８）には、自動運転制御と手動運転制御を切り替え可能な自動走行車両において、運転者が前方交通環境に対して必要な安全確認行動（視認行為）をとっているかを判定して、状況認識なしでは手動運転への切り替えを行わないようにした発明が開示されている。また、特許文献２（特開２０１６−３８７６８）には、車両制御装置において、運転者の運転操作状態から自動運転から手動運転への切り替えの可否を判断し、切り替え不可の場合には、報知、車速低下、路肩への自動停車等の制御を行う発明が開示されている。

特開２０１５−１８５０８８ 特開２０１６−３８７６８

このように、従来技術においても、走行環境に対するドライバの状況認識がない場合には、手動運転への切り替え（権利委譲）を行わないようにした技術は存在していた。しかしながら、ドライバの走行環境への状況認識には様々なレベルがあり、このような状況認識レベルの相違を考慮して、適切な権利委譲を行う技術は存在していなかった。

すなわち、従来技術では、状況認識レベルまでが考慮されていなかったので、状況認識自体はあったとしても、権利委譲時の具体的な状況に対して、状況認識レベルが不十分であることがあり得る。また、権利委譲のタイミングにおけるドライバの状況認識のみが問題となっているので、一時的に（或いは偶然に）、ドライバの挙動が状況認識をしているように誤って判定されてしまう可能性もある。このような場合には、権利委譲に際して、状況認識が不十分なドライバは、様々な危険に対して適切に対処できない。

また、逆にドライバの状況認識レベルが高い場合に、状況認識レベルが低い場合と同様の権利委譲制御を行ったのでは、ドライバの運転に対して煩わしさを与えてしまう。

本発明は、以上のような事情を勘案してなされたもので、その目的は、自動運転と手動運転を切り換える権利委譲を、ドライバの状況認識レベルに応じて適切に制御し得る運転支援装置を提供することである。

前記目的を達成するため、本発明にあっては、次のような解決方法を採択している。すなわち、請求項１に記載のように、運転支援装置において、車両のドライバ状態を検知するドライバ状態検知手段と、前記ドライバ状態検知手段により検知されたドライバ状態に基づいてドライバの状況認識レベルを設定する状況認識レベル設定手段と、前記ドライバ状況認識レベル判定手段により設定されたドライバの状況認識レベルにしたがって、ドライバへの運転の権利委譲を制御する権利委譲制御手段とを備えた。

上記解決手法によれば、ドライバへの権利委譲（自動運転から手動運転への切り替え）は、状況認識レベルにしたがって制御されるので、状況認識レベルが十分に高い場合には、スムーズな権利委譲を行う一方で、状況認識レベルが低い場合には、ドライバに状況認識を促しつつ慎重な権利委譲を行うことが可能となり、安全で適切な権利委譲を達成できる。

上記解決手法を前提とした好ましい態様は、特許請求の範囲における請求項２以下に記載の通りである。すなわち、前記権利委譲制御手段は、状況認識レベルに応じて、遷移時間をかけて権利委譲度を変更していく段階的な権利委譲を実行する（請求項２対応）。この場合、権利委譲度（例えば操作アシスト量）が遷移時間（権利委譲時間）をかけて徐々に変更されていくので、その間にドライバの状況認識レベルが高まっていくことにより、権利委譲後のドライバが十分な状況認識レベルを有する状態とできる。

前記遷移時間は、状況認識レベルが高いほど短く設定される（請求項３対応）。この場合、状況認識レベルが低い場合でも、長い遷移時間をかけての権利委譲の間に、状況認識レベルを高めていくことができる。

前記権利委譲制御手段は、状況認識レベルが所定レベル以下であると判定されたときには、ドライバへの権利委譲を行なわず、車両を自動運転で路肩に停車させる（請求項４対応）。この場合、状況認識レベルが極めて低い場合に、確実に安全を確保することができる。

前記状況認識レベル算出手段は、過去の状況認識レベルの履歴を考慮して、現在の状況認識レベルを設定する（請求項５対応）。この場合、より安全マージンのある状況認識レベルを、適切に設定することができる。

前記状況認識レベル算出手段は、現在のドライバの状態から算出された状況認識レベル算出値が、比較対象となる過去の状況認識レベルよりも高い場合には、現在の状況認識レベルを、当該過去の状況認識レベルに設定する（請求項６対応）。この場合、現在のドライバ状態からドライバの状況認識レベルが高く算出された場合でも、状況認識レベルを直ちに高めずに、必要に応じて、過去の状況認識レベルに維持するので、より安全サイドで状況認識レベルの設定を行える。

本発明によれば、状況認識レベルに応じて、安全で適切な権利委譲を行うことができる。

本発明の制御系の一例を示すブロック構成図。 ドライバの状況認識レベルとルームミラー視認回数の関係についての実験結果を示すグラフ。 ドライバの状況認識レベルとドライバの視認範囲の関係を示すグラフであり、ドライバの状況認識レベルが小さい場合の実験結果を示す図。 ドライバの状況認識レベルとドライバの視認範囲の関係を示すグラフであり、ドライバの状況認識レベルが大きい場合の実験結果を示す図。 本発明における権利委譲のイメージを示す図。 本発明の運転支援制御の一例の制御手順を示すフローチャート。 ドライバ報知手段として、車室内に車載スピーカと表示装置が配置された状態を示す図。 表示装置への表示例を示す図。 本発明の状況認識レベル設定処理の一例の制御手順を示すフローチャート。

以下、添付図面に基づいて本発明の実施形態について説明する。

図１には、本発明の運転支援装置を備えた車両（例えば自動車）制御系の一例をブロック構成図で示している。図示されるように、制御系は、マイクロコンピュータを利用して構成されたコントローラ（制御ユニット）Ｕを備えている。コントローラＵには、ドライバ状態検出手段１からの検出データ信号が入力される。ここで、ドライバ状態検出手段１は、車両のドライバの状態（例えばドライバの視線の動き）を検出する装置であり、例えばドライバの様子を撮影可能な車内カメラから構成される。

コントローラＵは、状況認識レベル設定手段２と、権利委譲制御手段３と、車両制御手段4とを備えている。状況認識レベル設定手段２は、ドライバ状態検出手段１からの現在のドライバの状態についての検出データに基づいて、ドライバの状況認識レベル（ドライバが車両の周辺の状況をどの程度認識できているかを示すレベル）を設定する手段である。

ドライバ状態の検出及び状況認識レベルの設定は、所定の周期で繰り返して実行され、
状況認識レベルは、その時点でのドライバの状態に加えて、それまでに設定された状況認識レベルの時系列データも考慮して設定される。すなわち、状況認識レベルの設定に際しては、ドライバの視線の動き（ドライバが周囲の状況についてどの程度の頻度及び範囲で確認作業をしているか）に基づいて、状況認識レベルの推定値が算出されるが、最終的な状況認識レベルの設定は、状況認識レベルの時系列データ（過去の状況認識レベルの設定値）をも考慮することにより行われる。これにより、ドライバによる一時的又は偶発的な状況認識を示す挙動によって、ドライバの状況認識レベルが間違って高く推定されてしまうことが防止されるようになっている。

なお、本実施形態において、状況認識レベルは、状況認識が低い状態から順に、レベル０からレベル４の５レベルが設定されるようになっている。状況認識レベルの具体的な設定例については、図９のフローチャートとともに後述する。

図２から図４には、ドライバの視線の動き（具体的には、ルームミラー視認回数）により状況認識レベルを判定し得ることの根拠となる実験結果を示す。図２には、ドライバの状況認識レベルとルームミラーを視認する回数の関係についての実験結果をグラフで示す。図２のグラフから分かるように、状況認識レベルが高い（状況認識レベルの数値が大きい）ほど、５分間の運転中におけるルームミラー視認回数が多くなっている。これは、状況認識レベルが高いほど、ドライバの余裕が大きいため、ドライバは正面から目を離すことが可能となり、この結果、ドライバの視認範囲が広くなり、ドライバ正面から離れた位置のルームミラーの視認回数が増加するものと考えられる。

図３及び図４には、ドライバの状況認識レベルと視認範囲の広がりの関係についての実験結果を示している。各図において、ドライバによる視認位置データがドットで示されており、ドライバの視認範囲は、これらの視認位置データが分布する範囲として、破線で示されている。図３に示されるように、ドライバの状況認識レベルが小さなときには、ドライバの視認範囲Ａ１は、ドライバの正面の小さな範囲にとどまっており、ルームミラー１０は視認されていない（ルームミラー１０上に視認位置を示すドットはない）。これに対して、図４に示されるように、ドライバの状況認識レベルが大きなときには、ドライバの視認範囲Ａ２は、ルームミラー１０上の視認位置を含むドライバの正面から外れた位置まで広がっており、ルームミラー１０の視認回数（ルームミラー１０上のドットで示される）が増加していることが分かる。

権利委譲制御手段３は、状況認識レベル設定手段２により設定された状況認識レベルにしたがって、権利委譲（車両の自動運転モードから手動運転モードへの切り替え）の可否及び方法を決定し、状況認識レベルに応じた権利委譲制御を実行する。

例えば、権利委譲制御手段３は、状況認識レベルに応じて、段階的な権利委譲を実行する。段階的な権利委譲においては、状況認識レベルに応じて設定された遷移時間（権利委譲時間）をかけて、権利委譲度（例えば、操作アシスト量）が徐々に変更されることになる。

図５には、このような段階的な権利委譲のイメージをグラフで示している。図示されるように、自動運転モードにおいて十分な高さに達していなかったドライバの状況認識レベルは、遷移時間にわたって行われる段階的な権利委譲の間に上昇して、手動運転に移行した際には十分な高レベルに達する。このように、段階的な権利委譲を行うことにより、状況認識レベルが低いままで自動運転モードに移行してしまうことを防止でき、スムーズで安全な権利委譲を行うことができる。

権利委譲制御手段３は、権利委譲に際して、ドライバ報知手段５や各種車両設備６（例えば、パワーウインドウやエアコン）を操作して、ドライバに状況認識を促すための処理も実行する。ここで、ドライバ報知手段５は、主として音声でドライバに報知を行う手段であり、例えばスピーカから構成されている。状況認識レベルに応じた権利委譲制御の具体例については、図６のフローチャートとともに後述する。

車両制御手段５は、車両機構７を制御して車両の自動運転を実行するとともに、権利委譲に際しては、権利委譲制御手段３により決定された権利委譲方法にしたがって、車両機構７を制御して、自動運転モードから手動運転モードへの切り替えを実行するようになっている。

次に、図６のフローチャートにしたがって、本実施形態の権利委譲制御の処理手順について詳細に説明する。

権利委譲制御においては、まずステップＳ１において、ドライバ状態検出手段１を用いてドライバの状態を検出する。続くステップＳ２においては、状況認識レベル設定処理を実行して、ドライバの状況認識レベル（レベル０、レベル１、レベル２、レベル３、レベル４の５段階のうちのいずれかのレベル）を設定する。状況認識レベル設定処理の詳細については、図４のフローチャートとともに後述する。

続くステップＳ３においては、状況認識レベルがレベル０であるか否かを判定して、状況認識レベルがレベル０である場合には、ステップＳ４に進んで、状況認識レベルがレベル０の場合の処理を実行する。具体的には、ドライバ報知手段５（スピーカ）を用いて、自動運転を続けられない旨（手動運転モードへの切り替えが必要となっている旨）をドライバに直接的に報知し、ドライバがこの報知に応じないときには、自動運転モードを解除し、車両を路肩に自動運転で停止させる（又は、ＡＣＣ等の縮退モードに移行する）。

ステップＳ３において、状況認識レベルがレベル０ではないと判定された場合には、ステップＳ５に進み、状況認識レベルがレベル１であるか否かの判定がなされ、状況認識レベルがレベル１の場合には、ステップＳ６に進み、状況認識レベルがレベル１の場合の処理を実行する。具体的には、ドライバ報知手段５（スピーカ）でドライバに状況を指摘する等して、車両周辺情報（例えば先行車両の存在の有無、先行車両との車間距離）を与えるとともに、十分に長い遷移時間Ｔ１で段階的な権利委譲を実行する。

図７には、車両の運転席に設けられたドライバ報知手段５の一例を示す。図示されるように、車両の運転席前方のダッシュボード１１には、ドライバ報知手段５として、車載スピーカ１２と表示装置１３が設けられている。状況認識レベルがレベル１（比較的低いレベル）であるときにおけるドライバへの報知の具体例として、例えば、先行車両についての情報をドライバに報知する場合には、車載スピーカ１２から「先行車両あり。車間距離は１００メートルです。」との音声を発するとともに、表示装置１３には、図８に示すような表示（前方車両との間隔が１００メートルであることがひと目で分かるような表示）が示される。

ステップＳ５において、状況認識レベルがレベル１ではないと判定された場合には、ステップＳ７に進み、状況認識レベルがレベル２であるか否かの判定がなされ、状況認識レベルがレベル２の場合には、ステップＳ８に進み、状況認識レベルがレベル２の場合の処理を実行する。具体的には、ドライバへの触覚を用いた刺激により、ドライバの注意を喚起して、ドライバの状況認識を促すとともに、遷移時間Ｔ１よりも短い遷移時間Ｔ２で段階的権利委譲を実行する。ここで、ドライバへの報知以外の手段による注意喚起方法としては、例えば、パワーウインドウを作動させてドライバに風を当てて、周囲の環境を認識し易くする処理や、エアコンの吹き出し風の吹き出し量を極端に大きくして強い風をドライバに当てる処理等を実行する。

ステップＳ７において、状況認識レベルがレベル２ではないと判定された場合には、ステップＳ９に進み、状況認識レベルがレベル３であるか否かの判定がなされ、状況認識レベルがレベル３の場合には、ステップＳ８に進み、状況認識レベルがレベル３の場合の処理を実行する。具体的には、走行中に生じる環境音を利用してドライバに煩わしさを感じさせない程度の刺激を与えることによりドライバに注意を喚起しつつ、遷移時間Ｔ２よりも更に短い遷移時間Ｔ３で段階的権利委譲を実行する。ここで、環境音の利用としては、例えば、走行によって生じる自車又は周辺車両からの環境音をマイクで集音してスピーカで流す等の処理を行うようにする。具体的には、図７に示す車載スピーカ１２から、エンジン音を模した音を、環境音として発生させるようにする。

ステップＳ９において、状況認識レベルがレベル３ではないと判定された場合には、ステップＳ１１に進み、状況認識レベルがレベル４であると判断をして、何も特別な処理をせずに、権利委譲を実行する。なお、状況認識レベルがレベル４の場合でも、遷移時間Ｔ３よりも更に短い遷移時間Ｔ４で、段階的な権利委譲を行うようにしてもよい。

次に、図９のフローチャートにしたがって、状況認識レベル設定処理について詳細に説明する。

状況認識レベル設定処理においては、まずステップＳ２１において、ドライバによる前回の状況認識からの経過時間を算出する。すなわち、ドライバが状況認識しているか否かの確認（ドライバ状態検出手段１の検出に基づく演算）は所定の周期で実行されているが、このような周期的な確認によって、前回にドライバが周囲の環境について状況認識をしていると演算されたときから何秒が経過しているかを算出する。

ステップＳ２２においては、ドライバ状態検出手段１による検出に基づいて、現時点でドライバが状況認識しているか否かを判定する。この判定により、ドライバが状況認識していないと判定されたならば、ステップＳ２３に進み、前回の状況認識からの経過時間が１８０秒以上であるか否かの判定がなされる。この判定により、１８０秒以上経過している場合には、ステップＳ２４において、状況認識レベルをレベル０に設定して、１サイクルの処理を終了する。すなわち、状況認識が１８０秒以上にわたってなされていない場合には、状況認識レベルを最低レベルとする。

ステップＳ２３において、前回の状況認識からの経過時間が１８０秒以上ではないと判定されたならば、ステップＳ２５に進み、前回の状況認識からの経過時間が９０秒以上であるか否かの判定がされ、９０秒以上経過している場合には、ステップＳ２６において、前回に設定された状況認識レベルがレベル２以上であるか否かの判定がなされ、レベル２以上の場合には、ステップＳ２７において、状況認識レベルをレベル１に設定して、１サイクルの処理を終了する。一方、前回の状況認識レベルがレベル２以上でない場合（レベル０又はレベル１である場合）には、ステップＳ３４に進み、前回の状況認識レベルを維持して（前回と同一レベルに設定して）、１サイクルの処理を終了する。

ステップＳ２５において、前回の状況認識からの経過時間が９０秒以上ではないと判定されたならば、ステップＳ２８に進み、前回の状況認識からの経過時間が６０秒以上であるか否かの判定がされ、６０秒以上経過している場合には、ステップＳ２９において、前回に設定された状況認識レベルがレベル３以上であるか否かの判定がなされ、レベル３以上の場合には、ステップＳ３０において、状況認識レベルをレベル２に設定して、１サイクルの処理を終了する。一方、前回の状況認識レベルがレベル３以上でない場合（レベル０〜レベル２である場合）には、ステップ３４に進み、前回の状況認識レベルを維持して、１サイクルの処理を終了する。

ステップＳ２８において、前回の状況認識からの経過時間が６０秒以上ではないと判定されたならば、ステップＳ３１に進み、前回の状況認識からの経過時間が３０秒以上であるか否かの判定がされ、３０秒以上経過している場合には、ステップＳ３２において、前回に設定された状況認識レベルがレベル４であるか否かの判定がなされ、レベル４であった場合には、ステップＳ３３において、状況認識レベルをレベル３に設定して、１サイクルの処理を終了する。一方、前回の状況認識レベルがレベル４でなかった場合（レベル０〜レベル３である場合）には、ステップ３４に進み、前回の状況認識レベルを維持して、１サイクルの処理を終了する。

ステップＳ３１において、前回の状況認識からの経過時間が３０秒よりも短いと判定された場合には、そのままステップＳ３４に進み、前回の状況認識レベルを維持して、１サイクルの処理を終了する。

以上のフロー（ステップＳ２３からステップＳ３４に至るフロー）のように、ドライバによる状況認識がなされていない場合には、状況認識レベルは、即座に低いレベルへと変更される。この場合、前回の状況認識からの経過時間も考慮され、経過時間が長くなるほど、状況認識レベルは、より低く設定される。これにより、状況認識レベルは、より安全サイドに（低めに）設定されるようになっている。

一方、ステップＳ２２において状況認識をしていると判定された場合には、ステップＳ４０に進み、ドライバの状況認識が前回の演算から継続しているものであるか否かを判定する。この判定により、状況認識が継続している場合には、ステップＳ４１に進み、状況認識レベルを、前回演算時に設定された状況認識レベルに維持して、１サイクルの処理を終了する。

一方、ステップＳ４０において状況認識が前回から継続していないと判定された場合には、ステップＳ４２に進み、前回の状況認識からの経過時間（状況認識間の時間間隔）の過去３回分の平均が９０秒以上であるか否かの判定がなされ、９０秒以上であるときには、ステップＳ２７に進み、状況認識レベルをレベル１に設定して、１サイクルの処理を終了する。

ステップＳ４２において、前回の状況認識からの経過時間の過去３回分の平均が９０秒以上でないと判定された場合には、ステップＳ４３に進み、前回の状況認識からの経過時間の過去３回分の平均が６０秒以上であるか否かの判定がなされ、６０秒以上であるときには、ステップＳ３０に進み、状況認識レベルをレベル２に設定して、１サイクルの処理を終了する。

ステップＳ４３において、前回の状況認識からの経過時間の過去３回分の平均が６０秒以上でないと判定された場合には、ステップＳ４４に進み、前回の状況認識からの経過時間の過去３回分の平均が３０秒以上であるか否かの判定がなされ、３０秒以上であるときには、ステップＳ３３に進み、状況認識レベルをレベル３に設定して、１サイクルの処理を終了する。

ステップＳ４４において、前回の状況認識からの経過時間の過去３回分の平均が３０秒以上でないと判定された場合には、ステップＳ４５に進み、状況認識レベルをレベル４に設定して、１サイクルの処理を終了する。

以上のフロー（ステップＳ４０からステップＳ４５に向かうフロー）のように、状況認識がなされている場合でも、即座に状況認識レベルを高めるのではなく、過去の状況認識の間の経過時間をも考慮して、より厳しい基準で状況認識レベルの設定がなされる。これにより、状況認識がなされている場合でも、状況認識レベルは、より安全サイドに（直ぐには高められないように）設定されるようになっている。

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ものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲において適宜の変更が可能である。例えば、図６のフローチャートで示した権利委譲制御や、図８のフローチャートで示した状況認識設定処理は、一例であり、制御の内容は適宜変更が可能である。

本発明は、自動運転車両において適切な権利委譲（自動運転モードから手動運転モードへの切り替え）を行うために利用できる。

Ｕ コントローラ
１ ドライバ状態検出手段
２ 状況認識レベル設定手段
３ 権利委譲制御手段
４ 車両制御手段
５ ドライバ報知手段
６ 各種車両設備
７ 車両機構
Ａ１ 状況認識レベルの小さなときの視認範囲
Ａ２ 状況認識レベルの大きなときの視認範囲
１０ ルームミラー
１１ ダッシュボード
１２ 車載スピーカ
１３ 表示装置

Claims (6)

1. 車両のドライバ状態を検知するドライバ状態検知手段と、
   前記ドライバ状態検知手段により検知されたドライバ状態に基づいてドライバの状況認識レベルを設定する状況認識レベル設定手段と、
   前記ドライバ状況認識レベル判定手段により設定されたドライバの状況認識レベルにしたがって、ドライバへの運転の権利委譲を制御する権利委譲制御手段と
   を備えた運転支援装置。
2. 請求項１に記載の運転支援装置において、
   前記権利委譲制御手段は、状況認識レベルに応じて、遷移時間をかけて権利委譲度を変更していく段階的な権利委譲を実行する運転支援装置。
3. 請求項２に記載の運転支援装置において、
   前記遷移時間は、状況認識レベルが高いほど短く設定される運転支援装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の運転支援装置において、
   前記権利委譲制御手段は、状況認識レベルが所定レベル以下であると判定されたときには、ドライバへの権利委譲を行なわず、車両を自動運転で路肩に停車させる運転支援装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の運転支援装置において、
   前記状況認識レベル算出手段は、過去の状況認識レベルの履歴を考慮して、現在の状況認識レベルを設定する運転支援装置。
6. 請求項５に記載の運転支援装置において、
   前記状況認識レベル算出手段は、現在のドライバの状態から算出された状況認識レベル算出値が、比較対象となる過去の状況認識レベルよりも高い場合には、現在の状況認識レベルを、当該過去の状況認識レベルに設定する運転支援装置。

Images