JP2018177221A - 車両を制御するための装置および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ドライバが運転不能な状態である場合に、自動運転車両に設けられている補助装置を自動的に作動する。【解決手段】車両は、走行に関してドライバによって制御される第１運転状態で運転することができ、走行に関して自動的または少なくとも高度に自動的にドライバの操作なしに運転される第２運転状態で運転することができ、ドライバの運転能力を検出するドライバ監視装置が設けられており、ドライバが運転不能であることが検出された場合には、車両の制御装置１が自動的に第１運転状態から第２運転状態へ切り換える。【選択図】図１

Description

本発明は、車両を制御するための装置および方法に関する。車両が走行に関してドライバによって制御される第１運転状態、および車両が走行に関して自動的または少なくとも高度に自動的にドライバの操作なしに運転される第２運転状態で車両を運転することができ、ドライバの運転能力を検出するドライバ監視装置が設けられており、ドライバが運転不能であることが検出された場合には車両制御装置は自動的に第１運転状態から第２運転状態へ切り換える。

独国特許出願公開第１０２０１４００７３４１号明細書により、車両を運転する方法が既知であり、この方法では、検出された信号に基づいて車両のドライバの眠気および／または不注意が決定され、決定された眠気および／または不注意の重大さの度合に応じで少なくとも１つの警告信号がドライバに対して出力される。本発明によれば、警告信号の出力に対して付加的に、運転を支援する少なくとも１つの車両のドライバ支援システムが休憩をとるまで自動的に作動される。

独国特許出願公開第１０２０１４００７３４１号明細書

本発明の核は、ドライバ監視装置によってドライバを検出し、ドライバが運転不能な状態であるか、または注意がそれており、運転タスクを自身で包括的に把握できない状態である場合に、高度自動運転車両または自動運転車両に設けられている補助装置を自動的に作動することである。

本発明によれば、この課題は独立請求項に記載の特徴によって解決される。他の実施形態および構成が従属請求項に記載されている。

本発明の範囲では、高度自動運転車両という概念は、車両が少なくとも区画毎にドライバ自身による操作なしに運転により自動的にガイドされるが、しかしながら、車両がもはや高度自動運転機能を果たすことができない異常な運転状況ではドライバが運転タスクを引き受けなければならない運転モードについて用いられる。本発明の範囲では、自動運転車両という概念は、車両が複雑な運転状況を自動で乗り越えることができ、ドライバとの相互作用またはドライバの監視がもはや不可欠ではない車両について用いられる。高度自動運転時にドライバが車両を手動でさらに運転するために運転タスクを引き受ける必要がある場合には、例えばドライバ情報の獲得と切換との間に所定の通知時間を設けることができる。

好ましくは、さらに車両は、車両が第２運転状態で車両縦方向に車両を移動制御するためのアクチュエータ装置を制御し、および／または横方向に車両を移動制御するためのアクチュエータ装置を制御し、および／または車両の信号手段を制御するように構成されている。車両縦方向に移動制御を行うためのアクチュエータ装置によって、自動運転状態または高度自動運転状態で車両を自動的に加速または減速し、ひいてはドライバとの相互作用なしに、あらかじめ計算された運転軌道に沿って車両を運転することが可能である。車両を横方向に移動制御するためのアクチュエータ装置を設けることにより、ドライバによる操作なしの操舵によって車両の運転方向を変更することが可能であり、車両はあらかじめ計算された運転軌道に沿って、高度に自動的に、または自動的に制御される。車両に信号手段を設けることにより、運転方向の変更または運転状況を後続の交通利用者に警告明滅装置によって警告することが望ましい場合に自動的に発信し、ひいては自動運転される車両または高度自動運転される車両が目前の運転操作について車両周辺に知らせることが可能である。

さらに、ドライバ監視装置が、ドライバの眠気を検出する内部スペースカメラであることは利点である。車両の内部のカメラまたは高解像度のセンサによってドライバおよびドライバの動作および表情を検出し、ドライバが目下の運転タスクに注意しているか、もしくは運転能力があるか、またはドライバの注意力もしくは運転能力がなくなっており、ひいては他の措置が不可欠であるかどうかについて、所定の動作パターンを広範囲に評価することが可能である。このためにカメラまたは高解像度のレーダまたはライダーセンサが少なくとも車両のドライバの頭部を検出し、この場合にまばたきの強度および／または頻度を検出し、ドライバのあくびを検出するか、または所定の時間内のあくびの頻度を検出するか、またはドライバの目蓋が閉じられている時間を検出し、これらの複数の値を用いて、第１運転状態から第２運転状態への車両制御装置の切換がトリガされる。

さらにドライバ監視装置がハンズフリー装置または車両に接続された移動無線機器であり、これらによって、受信される呼びかけもしくは送信される呼びかけ、または移動無線機器もしくはハンズフリー装置もしくはエンターテイメント機器におけるドライバの操作が検出されることは利点である。これにより、ドライバが電話を使用していることまたはドライバがインターネットを利用していることを検出し、ひいては目下の運転からドライバの注意がそれている度合を確認することができ、この度合に依存して第１運転状態から第２運転状態へ車両の車両制御装置を切り換えることが可能となる。

さらにドライバ監視装置がステアリングホイールの操作および／またはアクセルペダルの操作および／またはブレーキペダルの操作を検出する測定値送信機であり、ドライバ監視装置の変位量、変位速度および／または操作頻度の評価によって、ドライバが注意して運転を観察しているか、または不注意であるかが決定されることは利点である。アクセルペダル、ブレーキペダルおよび／または操舵装置などのドライバ操作装置の操作量、操作速度および／または操作頻度によって、最新のドライバ注意力を推定し、車両制御装置の第１運転状態を保持するか、または第２運転状態に切り換えることができ、これによりドライバが不注意である場合には高度自動運転モードまたは自動運転モードで車両をさらに運転し、安全性を高めることができる。

さらにドライバ監視装置が、車両縦方向速度および／または車両横方向速度および／または車両縦方向加速度および／または車両横方向加速度および／または車両ヨー軸、すなわち車両垂直軸を中心とした回転率および／または車両ロール軸、すなわち車両縦軸を中心とした回転率および／または車両ピッチ軸、すなわち車両横軸を中心とした回転率および／または車両周辺の物体を検出し、自身の車両に対する物体の相対座標を提供する測定値送信機であることは利点である。車両縦方向動力、車両横方向動力、および回転率を検出することにより、自身の車両の目下の運転状態を決定し、例えばドライバの意識がないことを推定させるふらつき運転状態を検出することができる。このようなふらついた運転状態は、例えばドライバが心臓発作を患っている場合、ドライバが不注意であり、時々しか車両の運転軌道を修正しない場合に検出することができる。さらに、外部の周辺センサによってドライバを監視することも可能であり、この場合、レーダセンサ、ライダーセンサ、ビデオセンサおよび／または超音波センサなどの物体センサによって物体の相対位置が測定され、検出されたこれらの物体に対する自身の車両の相対移動および／または接近が決定され、ドライバ注意力に関して評価される。検出された物体に対する自身の車両の相体位置および相対移動を評価することにより、自身の車両の移動を決定するために速度センサ、加速度センサ、または回転数センサを必要とすることなしに、自身の車両の縦方向動力および／または車両横方向動力を評価することも同様に可能である。

さらに、例えば人工知能によって背景であらかじめ計算された車両の目標軌跡と実際に運転された車両の実測軌跡とを比較することも可能である。例えば周辺センサを用いて物体からの距離および相対位置を評価することによって得られる実測軌跡と目標軌跡との間にずれが生じた場合に、ずれの値と閾値とを比較することによって、第１運転状態から第２運転状態へ運転状態を切り換え、ひいては自動的に高度自動運転モードまたは自動運転モードを作動することが可能である。この構成では、いずれにせよ操作のために人口知能によって目標軌跡を背景であらかじめ計算しなければならないので、必要となる付加コストが少なくて済むことが利点である。この場合、人口知能は、例えば、人工的なニューロンネットワークによって構成されていてもよい。

さらにドライバ監視装置が車両の外部に配置されており、ドライバの運転能力に関する情報がデータクラウドに保存されており、データクラウドに車両が接続されており、第１運転状態から第２運転状態へ切り換える場合に、ドライバの運転能力を表す情報があるか否かがデータクラウドに問い合わされることは利点である。例えば、ドライバの医師がデータクラウドに情報を保存することもできる。車両は、例えば始動の度にＣａｒ‐ｔｏ‐Ｘデータ処理によってデータクラウドにアクセスし、保存されている運転能力情報を問い合わせる。医師が、例えば重大な病気に基づいてドライバに運転能力がないことを示す情報をデータクラウドに保存している場合には、第１運転状態、すなわちドライバによる手動の運転モードを作動することは不可能であり、高度自動運転モードまたは自動運転モードのみが可能である。ドライバの医師がデータクラウドに健康状態を「健康である」と記入した場合、すなわち運転能力があるという情報を保存した場合にはじめて、または病気休暇の期限がすぎており、ドライバの運転不能状態に関するデータクラウドの情報が自動的に消去された場合にはじめて、ドライバは手動の車両モードを表す第１運転状態で再び車両を運転することができる。このような構成により、ドライバは健康面で可能である場合にのみ車両を手動により運転することができることが確保される。このような運転能力がない場合には、ドライバは自動運転モードまたは高度自動運転モードでしか車両を使用することができず、これにより安全性が高められる。

さらに、第１運転状態から第２運転状態へ切り換える前に、警告装置によって視覚的および／または聴覚的および／または触覚的なドライバ警告がドライバに出力される。このような構成は、ドライバが切換前に切換時点に関して知らされ、ドライバは必要に応じて第１運転状態から第２運転状態への自動切換を阻止することができるという利点を有する。このことは有意義な場合がある。なぜならドライバは手動による運転状態を意図的に継続したいと望み、このために再び意図的に運転タスクに必要な注意を払うからである。

自動車の自動運転機能または高度自動運転機能を制御する制御器において設けられている制御要素として本発明による方法を実現することは特に重要である。この場合、制御要素には、計算機、特にマイクロプロセッサまたは信号プロセッサで作動可能であり、本発明による方法を実施するために適しているプログラムが保存されている。したがって、この場合には本発明は制御要素に保存されたプログラムによって実現され、このプログラムを備える制御要素は、この適したプログラムを用いて実施される方法と同様に本発明を意味する。制御要素としては、特に電気的な記憶媒体、例えばＲＯＭを使用してもよい。

本発明の他の特徴、使用可能性、および利点が、図面に示し、以下に説明する本発明の実施例に記載されている。この場合、記載または表現した全ての特徴は、特許請求項における要約または特許請求項の従属関係とは無関係に、さらに明細書もしくは図面における定式化もしくは表現とは無関係に、それ自体として、または任意に組み合わせて本発明の対象をなす。

次に本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

本発明による方法を用いた本発明による装置の実施形態を示す概略図である。

図１は、車両制御値のための入力回路２を有する車両制御装置１を示す。さらに車両制御装置１は、運転能力値のための入力信号が供給される別の入力回路１３を有する。車両制御値のための入力回路２に供給される入力信号は、それぞれ車両加速、車両減速、または車両操舵のための車両アクチュエータに供給される。

車両制御値の入力回路２に供給される入力値としては、周辺センサ３の出力信号が考慮される。この場合、周辺センサ３は超音波センサ、レーダセンサ、ビデオセンサ、ライダーセンサ、またはこれらのセンサの組合せを含んでいてもよい。これらのセンサは、それぞれのセンサの検出範囲内の物体を検出し、自身の車両に対する物体の相対位置、および必要に応じて相対速度を決定することができる。この場合、好ましくは周辺センサ３によって検出された物体の位置リストを車両制御値のための入力回路２に出力することができ、位置リストは車両制御装置１でさらに処理される。

さらに車両制御値の入力回路２には、デジタルマップデータ４のための装置の出力信号が供給される。一般にナビゲーション機器はデジタルマップデータを有し、デジタルマップデータは、例えば車両制御値のための入力回路２に供給することができ、例えば走行した道路の区間を含んでいることもあるナビゲーションデータに依存して、アクチュエータ装置１０，１１，１２および信号装置２１を制御するために使用される。他の入力信号として、車両制御値のための入力回路２にブレーキペダルセンサ５の出力信号を供給することができ、この場合、ドライバによるブレーキペダルの操作速度、操作量、および場合によっては操作周波数を検出することができ、車両制御値のための入力回路２に出力することができる。

車両制御装置１が第１運転状態、すなわちマニュアル運転モードで運転された場合には、ブレーキペダルセンサ５によって検出されたブレーキペダル操作に依存して減速装置１２が制御され、車両が制動される。さらに、例えば差し迫る衝突危険性を減じるために減速装置１２のアクチュエータ装置を、周辺センサ３のよって検出された既知の物体に依存して制御することも可能である。さらにナビゲーション機器のデジタルマップデータ４によって検出することができるカーブ区間では、目下の車両速度を減じるために同様に減速装置１２を制御することも可能である。

車両制御値の入力回路２の別の入力値として、アクセルペダルセンサ６によって、ブレーキペダルセンサ５と同様にドライバ操作によるアクセルペダルの変位量、変位速度、および必要に応じて変位周波数が検出され、車両制御値のための入力回路２に供給される。検出されたこのアクセルペダルセンサ操作に依存して、車両を適切に加速するために車両制御装置１の第１運転状態、すなわちマニュアル運転モードで加速装置１１を制御することが可能である。加速装置１１としては、例えば電子制御式の絞り弁、燃料噴射システムの燃料計量装置、または電気駆動部のパワートランジスタが考慮される。

さらに車両制御値の入力回路２には操舵角センサ７の出力信号が供給され、この操舵角センサ７はステアリングホイールのドライバ操作を検出し、ステアリングホイールの変位量、変位速度、および必要に応じて操舵周波数を車両制御装置１に供給する。車両制御装置１が第１運転状態、すなわち手動運転モードで運転される場合には、操舵角センサ７によって供給された操舵信号に基づいて操舵装置のためのアクチュエータ装置１０を制御することができる。この場合、変位および変位速度に基づいて、車両の操舵量を適切に調節するために操舵装置を異なる強度もしくは異なる速度で制御することができる。

さらに車両制御値の入力回路２の入力値のためには、受信アンテナ２０によって構成されていてもよいＣ２Ｘインターフェイス（Ｃａｒ‐ｔｏ‐Ｘインターフェイス）が設けられている。この受信アンテナ２０によって、車両はデータクラウド１９のデータを受信し、例えば高精度の動的マップデータまたは直接に車両周辺にいる他の交通利用者の移動データを受け取ることができる。車両制御値の入力回路２に供給された入力値から、制御装置８によって、マニュアル運転モードと呼ぶこともできる第１運転モードで車両制御値の出力回路９に出力信号を供給することが可能である。この場合、入力値は後方に配置されたアクチュエータ装置１０，１１，１２および信号装置２１に出力され、操舵角センサ７によりドライバの操舵が操作装置に出力され、アクセルペダルセンサ６によって検出されたアクセルペダル操作が加速装置１１のアクチュエータ装置に出力され、ブレーキペダルセンサ５によって検出されたブレーキペダル操作は減速装置１２のためのアクチュエータ装置に出力される。自動緊急ブレーキ機能または車両縦方向速度の自動調整などの他の安全機能をこれらの手動の車両操作に付加的に重ねることができる。

さらに車両制御装置１は運転能力値のための別の入力回路１３を有し、入力回路１３には、例えばブレーキペダルセンサ５、アクセルペダルセンサ６、操舵角センサ７、およびＣａｒ‐ｔｏ‐Ｘインターフェイス２０の出力値が供給される。さらに、運転能力値の入力回路１３には、内部スペースカメラ１４、または高解像度のレーダセンサもしくはライダーセンサの信号を供給することもできる。これらのカメラまたはセンサは、ドライバの注意力を検出し、評価し、ひいてはドライバが目下、注意して運転を観察しているか、または運転から注意をそらしていないかどうかを確認する。

さらにブレーキペダルセンサ５、アクセルペダルセンサ６、および操舵角センサ７の信号からドライバ操作を確認することができ、ドライバ操作の頻度および強度からドライバの注意力を決定することができる。ドライバの眠気または通話またはエンターテイメント装置の操作などの活動によって注意がそれていることにより、操舵角センサ７、ブレーキペダルセンサ５、およびアクセルペダルセンサ６によって検出されるドライバの操作は変化し、これらのセンサ装置はあまり作動されなくなるが、しかしながら、作動される程度は増大し、急激に作動される。これにより、内部スペースカメラ１４もしくは高解像度の内部スペースセンサ１４と同様にドライバの注意力を推定することができる。

さらに運転能力値のための入力回路１３にはハンズフリー装置１５または接続されたスマートフォンの信号が供給され、これにより、ドライバが携帯電話の操作によって、例えば通話またはインターネット操作によって運転から注意をそらしているかどうか、ひいては運転不能の状態であり得るかどうかが決定される。

さらに運転能力値の入力回路１３の入力値のためには操作装置１６が設けられており、操作装置１６は、例えば車両機能を操作するための操作ボタン、回転押圧操作装置またはタッチスクリーンであってもよい。ドライバが車両機能の操作、例えば空調装置の設定変更を行っている場合には、このことは同様にドライバが運転から注意をそらしていることを示し、ひいてはドライバは一時的に運転不能な状態となり得る。

さらに運転能力値の入力回路１３にドライバの健康状態に関する情報を供給することも可能である。したがって、例えばドライバが重大な病気の場合にはドライバの医師がデータクラウド１９に情報を保存することもできる。車両がドライバによって始動された場合には、例えばＣａｒ‐ｔｏ‐Ｘインターフェイス２０によってデータクラウド１９の情報が確認され、ドライバの重大な病気が継続している場合には第２運転状態ＩＩ、すなわち自動運転状態または高度自動運転状態でのみ運転してよいと判断される。ドライバの医師がデータクラウド１９の病気情報を再び消去した場合、または期限付きの病気の情報の期限が切れた場合にのみドライバは再び車両を第１運転状態Ｉで手動により運転することができる。これにより、重大な病気のドライバが自分で車両を運転しないことが保証され、したがってドライバの健康状態に基づいて自身および他の交通利用者が危険にさらされることはない。

運転能力値の入力回路１３に供給された値は運転能力決定装置１７に供給され、操作強度および操作頻度に基づいてドライバの注意がそれていること、ひいては運転不能であることが決定、それぞれの入力値のための閾値と比較される。所定の閾値を超過した場合、ドライバが運転推移から特に著しく注意をそらしていることが検出され、ひいては運転能力決定装置１７によって運転不能であることが決定された場合には、運転能力決定装置１７によって出力信号が生成され、制御装置８に出力される。この場合、制御装置８は第１運転状態から第２運転状態へ切り換え、車両は自動的に、または高度に自動的にさらに運転される。この第２運転状態では、ドライバがブレーキペダル、アクセルペダル、または操作装置の操作によって制御コマンドを設定することなしに、車両は所定の運転区間に沿って加速、減速、および操舵によって運転される。したがってこの第２運転状態では、車両は主に周辺センサ３の出力信号、デジタルマップデータ４およびＣａｒ‐ｔｏ‐Ｘインターフェイス２０の入力データに基づいて、あらかじめ計算された運転軌道に沿って運転される。

制御装置８において第１運転状態から第２運転状態への切換が行われる前に、運転能力決定装置１７は、例えば聴覚的、視覚的、または触覚的な信号またはこれらの組合せであってもよいドライバ警告手段１８を作動することも可能である。ドライバ警告手段１８のこの信号によって、第１運転状態から第２運転状態への切換が直ちに行われること、したがってドライバが車両を第１運転状態で引き続き運転したい場合には必要に応じて対策を講じる必要があることがドライバに知らされる。ドライバが対策を講じない場合には、制御装置８は、例えば所定の時間が経過した後に第１の手動による運転状態から第２の自動運転状態に切り換える。

１ 車両制御装置
２ 入力回路
３ 周辺センサ
４ デジタルマップデータ
５ ブレーキペダルセンサ
６ アクセルペダルセンサ
７ 操舵角センサ
８ 制御装置
９ 出力回路
１０ アクチュエータ装置
１１ 加速装置
１２ 減速装置
１３ 入力回路
１４ 内部スペースセンサ、内部スペースカメラ
１５ ハンズフリー装置
１６ 操作装置
１７ 運転能力決定装置
１８ ドライバ警告手段
１９ データクラウド
２０ 受信アンテナ、Ｃａｒ−ｔｏ−Ｘインターフェイス
２１ 信号装置

Claims (12)

1. 車両を制御するための装置であって、
   車両が走行に関してドライバによって制御される第１運転状態（Ｉ）で車両を運転することができ、車両が走行に関して自動的にまたは少なくとも高度に自動的にドライバの操作なしに運転される第２運転状態（ＩＩ）で車両を運転することができる装置において、
   ドライバ監視装置（５，６，７，１４，１５，１６）が、ドライバの運転能力を検出し、ドライバが運転不能であることが検出された場合に車両の制御装置（８）を第１運転状態（Ｉ）から第２運転状態（ＩＩ）へ自動的に切り換えるように構成されていることを特徴とする車両を制御するための装置。
2. 請求項１に記載の装置において、
   車両が第２運転状態（ＩＩ）で車両縦方向に車両の移動を制御するためのアクチュエータ装置（１１，１２）および／または横方向に車両の移動を制御するためのアクチュエータ装置（１０）および／または車両の信号装置（２１）を制御する装置。
3. 請求項１または２に記載の装置において、
   ドライバ監視装置（１４）が、ドライバの眠気を検出する内部スペースカメラである装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置において、
   ドライバ監視装置（５，６，７，１４，１５，１６）が、
   ハンズフリー装置、または
   車両に接続された移動無線機器であり、
   これらによって、受信される呼びかけまたは送信される呼びかけ、またはドライバの操作が検出される装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置において、
   ドライバ監視装置（５，６，７，１４，１５，１６）が、ステアリングホイール（７）の操作および／またはアクセルペダル（６）の操作および／またはブレーキペダル（５）の操作を検出する測定値送信機であり、変位量、変位速度および／または操作頻度を評価することによって、ドライバが注意して運転を観察しているか、または不注意であるかが決定される装置。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の装置において、
   ドライバ監視装置（５，６，７，１４，１５，１６）が測定値送信機であり、該測定値送信機が、
   車両縦方向速度および／または
   車両横方向速度および／または
   車両縦方向加速度および／または
   車両横方向加速度および／または
   車両ヨー軸を中心とした回転率および／または
   車両ロール軸を中心とした回転率および／または
   車両ピッチ軸を中心とした回転率および／または
   車両周辺の物体を検出し、物体の相対座標を提供する装置。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置において、
   ドライバ監視装置（５，６，７，１４，１５，１６）が車両の外部に配置されており、ドライバの運転能力に関する情報がデータクラウド（１９）に保存されており、該データクラウドに車両が接続されている装置。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の装置において、
   第１運転状態（Ｉ）から第２運転状態（ＩＩ）へ切り換える前に、警告装置（１８）によって視覚的および／または聴覚的および／または触覚的なドライバ警告がドライバに出力される装置。
9. 車両を制御する方法であって、制御装置が、車両が走行に関してドライバによって制御される第１運転状態（Ｉ）で車両を運転することができ、制御装置が、車両が走行に関して自動的または少なくとも高度に自動的にドライバの操作なしに運転される第２運転状態で車両を運転することができる方法において、
   ドライバ監視装置がドライバの運転能力を検出し、ドライバが運転不能であることが検出された場合には、車両制御装置が自動的に第１運転状態から第２運転状態へ切り換えることを特徴とする方法。
10. 請求項９に記載の方法において、
    第１運転状態から第２運転状態へ切り換える前に、視覚的および／または聴覚的および／または触覚的なドライバ警告をドライバに出力する方法。
11. 請求項９または１０に記載の方法ステップを実施するためのプログラムコードを備えるコンピュータプログラム。
12. 請求項９または１０に記載の方法を実施するためのプログラムコードを備えるコンピュータプログラムにおいて、
    該コンピュータプログラムが機械読取可能な担体に保存されているコンピュータプログラム。

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