JP2019199118A - 異常検出装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】自動運転可能な車両において適切なタイミングで異常検出を行うことができる異常検出装置を提供する。【解決手段】自動運転及び手動運転を切り換え可能な車両の異常検出を行う異常検出装置100であって、車両の地図上の位置を認識する車両位置認識部11と、車両の自動運転中に、車両の運転者によるオーバーライドを検出するオーバーライド検出部12と、地図上に予め設定されたオーバーライド高頻度範囲を記憶する高頻度範囲データベース5と、オーバーライド検出時の車両の地図上の位置がオーバーライド高頻度範囲に含まれない場合に、車両の異常検出を開始する異常検出部14と、を備える。【選択図】図2

Description

本発明は、車両の異常検出装置に関する。
従来、車両の異常検出に関する技術文献として、特開2016-88180号公報が知られている。この公報には、自動運転を行う走行制御装置において、センサ異常などにより走行環境情報取得の異常を検出した場合に、車両を路側に退避させる退避制御を行うことが記載されている。
特開2016-88180号公報
ところで、車両の異常検出を精密に行おうとすると、車両の計算部(ECUなど)における計算量が増加し、計算時間も費やされることになる。特に自動運転を行う車両においては、センサやアクチュエータなどの異常が車両の自動運転に影響するため、適切なタイミングで異常検出を行うことが望ましい。
このため、本技術分野では、自動運転可能な車両において適切なタイミングで異常検出を行うことができる異常検出装置を提供することが望まれている。
上記課題を解決するため、本発明の一態様は、自動運転及び手動運転を切り換え可能な車両の異常検出を行う異常検出装置であって、車両の地図上の位置を認識する車両位置認識部と、車両の自動運転中に、車両の運転者によるオーバーライドを検出するオーバーライド検出部と、地図上に予め設定されたオーバーライド高頻度範囲を記憶する高頻度範囲データベースと、オーバーライド検出時の車両の地図上の位置がオーバーライド高頻度範囲に含まれない場合に、車両の異常検出を開始する異常検出部と、を備える。
本発明の一態様によれば、自動運転可能な車両において適切なタイミングで異常検出を行うことができる。
一実施形態に係る異常検出装置を示すブロック図である。 異常検出処理の一例を示すフローチャートである。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図1に示す異常検出装置100は、自動運転及び手動運転を切り換え可能な車両に搭載され、車両の異常検出を行う装置である。異常検出装置100は、車両の異常検出としてセンサ異常検出やアクチュエータ異常検出を行う。異常検出装置100は、地図DBサーバ50との間で情報のやり取りを行う。
[異常検出装置の構成]
図1に示すように、異常検出装置100は、異常検出ECU[ElectronicControl Unit]10を備えている。異常検出ECU10は、CPU[Central ProcessingUnit]、ROM[Read Only Memory]、RAM[RandomAccess Memory]などを有する電子制御ユニットである。異常検出ECU10では、例えば、ROMに記憶されているプログラムをRAMにロードし、RAMにロードされたプログラムをCPUで実行することにより各種の機能を実現する。異常検出ECU10は、複数の電子ユニットから構成されていてもよい。
異常検出ECU10は、GPS受信部1、外部センサ2、運転操作検出部3、ドライバモニタカメラ4、地図DB5(高頻度範囲データベース)、通信部6、HMI[Human Machine Interface]7、自動運転ECU8、及びアクチュエータ9と接続されている。
GPS受信部1は、3個以上のGPS衛星から信号を受信することにより、車両の位置(例えば車両の緯度及び経度)を測定する。GPS受信部1は、測定した車両の位置情報を異常検出ECU10へ送信する。
外部センサ2は、車両の周辺の状況を検出する検出機器である。外部センサ2は、カメラ、レーダセンサのうち少なくとも一つを含む。
カメラは、車両の外部状況を撮像する撮像機器である。カメラは、車両のフロントガラスの裏側に設けられている。カメラは、車両の外部状況に関する撮像情報を異常検出ECU10へ送信する。カメラは、単眼カメラであってもよく、ステレオカメラであってもよい。
レーダセンサは、電波(例えばミリ波)又は光を利用して車両の周辺の障害物を検出する検出機器である。レーダセンサには、例えば、ミリ波レーダ又はライダー[LIDAR:LightDetection and Ranging]が含まれる。レーダセンサは、電波又は光を車両の周辺に送信し、障害物で反射された電波又は光を受信することで障害物を検出する。レーダセンサは、検出した障害物情報を異常検出ECU10へ送信する。
運転操作検出部3は、運転者の運転操作を検出する。運転操作検出部3は、例えば、アクセルペダルセンサ、ブレーキペダルセンサ、及び操舵センサを含んでいる。アクセルペダルセンサは、乗員によるアクセルペダルの踏込み量を検出する。ブレーキペダルセンサは、乗員によるブレーキペダルの踏込み量を検出する。操舵センサは、乗員によるステアリングホイールの操舵速度、操舵角、及び操舵トルクのうち少なくとも一つを検出する。運転操作検出部3は、運転操作の検出情報を異常検出ECU10へ送信する。
ドライバモニタカメラ4は、運転者を撮像する撮像機器である。ドライバモニタカメラ4は、車両のステアリングコラムのカバー上で運転者の正面の位置に設けられ、運転者の撮像を行う。ドライバモニタカメラ4は、運転者を複数方向から撮像するため、複数個設けられていてもよい。ドライバモニタカメラ4は、運転者の撮像情報を異常検出ECU10へ送信する。
地図DB5は、地図情報を記憶するデータベースである。地図DB5は、例えば、車両に搭載されたHDD[Hard Disk Drive]内に形成されている。地図情報には、道路の位置情報、道路形状の情報(例えばカーブ、直線部の種別、カーブの曲率等)、交差点及び分岐点の位置情報、及び構造物の位置情報などが含まれる。地図情報には、位置情報と関連付けられた法定速度などの交通規制情報が含まれていてもよい。
地図DB5には、地図情報に関連付けてオーバーライド高頻度範囲が記憶されている。オーバーライド高頻度範囲とは、自動運転中の車両のオーバーライドの検出頻度が設定閾値以上の地図上の範囲である。オーバーライドとは、運転者が自動運転中の車両を手動運転に切替える操作である。オーバーライドについて詳細は後述する。設定閾値は予め設定された閾値である。オーバーライドの検出頻度は、例えば一定期間(一週間、一ヶ月など)において検出されたオーバーライドの回数である。オーバーライドの検出頻度は、地図上において予め設定された区間又は範囲(区域など)の単位でカウントすることができる。
通信部6は、インターネットなどの無線ネットワークを介して各種の情報通信を行う車載の通信機器である。通信部6は、道路脇に設けられた路側送受信機(例えばITS[Intelligent Transport Systems]スポット等)との路車間通信により、情報通信を行ってもよい。通信部6は、地図DBサーバ50との間で通信を行う。
HMI7は、異常検出装置100と運転者との間で情報の入出力を行うためのインターフェイスである。HMI7は、例えば、ディスプレイ、スピーカ等を備えている。HMI7は、異常検出ECU10からの制御信号に応じて、ディスプレイの画像出力及びスピーカからの音声出力を行う。

自動運転ECU8は、車両に搭載され、車両の自動運転を実行するための電子制御ユニットである。自動運転とは、運転者が運転操作をすることなく、自動で車両を走行させる車両制御である。自動運転ECU8は、複数の電子ユニットから構成されていてもよい。自動運転ECU8の機能の一部は、車両と通信可能なサーバ(センター)で行われてもよい。
自動運転ECU8は、例えば、GPS受信部1の測定した車両の地図上の位置、地図DB4の地図情報、車両の周辺の状況、及び車両状態(車速、ヨーレート等)に基づいて、予め設定された目標ルートに沿った進路(経路及び車速プロファイル)を生成する。目標ルートは、車両の乗員により手動で設定されてもよく、周知のナビゲーションシステム又は自動運転ECU8により自動で設定されてもよい。自動運転ECU8は周知の手法により進路の生成を行うことができる。自動運転ECU8は、生成した進路に沿って自動運転を実行する。自動運転ECU8は、車両のアクチュエータ9に制御信号を送信することで自動運転を実行する。
アクチュエータ9は、車両の制御に用いられる機器である。アクチュエータ9は、駆動アクチュエータ、ブレーキアクチュエータ、及び操舵アクチュエータを少なくとも含む。駆動アクチュエータは、自動運転ECU8からの制御信号に応じてエンジンに対する空気の供給量(スロットル開度)を制御し、車両の駆動力を制御する。なお、車両がハイブリッド車である場合には、エンジンに対する空気の供給量の他に、動力源としてのモータに制御信号が入力されて当該駆動力が制御される。車両が電気自動車である場合には、動力源としてのモータに自動運転ECU8からの制御信号が入力されて当該駆動力が制御される。これらの場合における動力源としてのモータは、アクチュエータ9を構成する。
ブレーキアクチュエータは、自動運転ECU8からの制御信号に応じてブレーキシステムを制御し、車両の車輪へ付与する制動力を制御する。ブレーキシステムとしては、例えば、液圧ブレーキシステムを用いることができる。操舵アクチュエータは、電動パワーステアリングシステムのうち操舵トルクを制御するアシストモータの駆動を自動運転ECU8からの制御信号に応じて制御する。
地図DBサーバ50は、例えば交通管理センターに設けられ、各車両の地図情報の管理を行うためのサーバである。地図DBサーバ50は、地図情報の更新及び配信が行われる。地図DBサーバ50は、異常検出ECU10からオーバーライド情報が通知された場合、オーバーライド情報に基づいて、地図情報に関連付けられたオーバーライド高頻度範囲を更新する。地図DBサーバ50は、更新したオーバーライド高頻度範囲を各車両に配信する。なお、地図DBサーバ50は、交通管理センターに設けられる場合に限定されず、車両と通信可能なサーバであればよい。また、地図DBサーバ50は、各車両にそれぞれ保有されていてもよい。
次に、異常検出ECU10の機能的構成について説明する。異常検出ECU10は、車両位置認識部11、オーバーライド検出部12、通信制御部13、及び異常検出部14を有している。
車両位置認識部11は、GPS受信部1の位置情報及び地図DB5の地図情報に基づいて、車両の地図上の位置を認識する。また、車両位置認識部11は、地図DB5の地図情報に含まれた電柱等の固定障害物の位置情報及び外部センサ2の検出結果を利用して、SLAM[Simultaneous Localization and Mapping]技術により車両の位置を認識する。車両位置認識部11は、その他、周知の手法により車両の地図上の位置を認識してもよい。なお、車両の地図上の位置は、自動運転ECU8から取得する態様であってもよい。
オーバーライド検出部12は、車両の自動運転中に、運転操作検出部3の検出した運転操作に基づいて運転者によるオーバーライドを検出する。オーバーライドには、運転者がステアリングホイールの操舵速度を操舵速度閾値以上にする操作、運転者がステアリングホイールの操舵角を操舵角閾値以上に回転させる操作、運転者がステアリングホイールに加える操舵トルクを操舵トルク閾値以上にする操作のうち少なくとも一つの操作を含むことができる。
また、オーバーライドには、運転者がアクセルペダルの踏込み量をアクセル閾値以上とする操作、運転者がブレーキペダルの踏込み量をブレーキ閾値以上とする操作のうち少なくとも一つの操作を含んでもよい。各閾値は、予め設定された値とすることができる。その他、オーバーライドには、運転者が自動運転の終了ボタンなどを操作することを含めてもよい。
なお、オーバーライド検出部12は、自動運転ECU8からオーバーライド検出信号を送信してもらうことで、運転者によるオーバーライドを検出する態様であってもよい。すなわち、異常検出ECU10は、運転者の運転操作から直接オーバーライドを検出するのではなく、自動運転ECU8におけるオーバーライドの検出を共有することにより、オーバーライドを検出する態様であってもよい。
通信制御部13は、通信部6による各種の通信を制御する。通信制御部13は、オーバーライド検出部12により運転者のオーバーライドが検出された場合、通信部6を介してオーバーライド情報を地図DBサーバ50にアップロードする。オーバーライド情報には、オーバーライドが検出されたことの情報と、オーバーライド検出時の車両の地図上の位置情報とが含まれる。
オーバーライド情報には、ドライバ情報が含まれてもよい。ドライバ情報には、オーバーライド検出時の運転者の運転スキル、運転者の状況が含まれる。運転スキルは、例えば過去の運転操作の履歴から評価できる。運転者の状況は、ドライバモニタカメラ4による運転者の撮像情報から得ることができる。運転者の状況には、運転者の瞳孔の大きさ、姿勢、表情を含むことができる。運転者の状況には、心拍数や体温を含めてもよい。
オーバーライド情報には、車両情報が含まれていてもよい。車両情報には、車種、車両のセンサ構成、車両のフェール情報(センサ、アクチュエータなど)のうち少なくとも一つが含まれている。また、オーバーライド情報には、ソフトウェア情報が含まれてもよい。ソフトウェア情報には、ソフトウェアバージョン(センサデータ取得ロジック、検出・認識ロジックなど)、使用した地図DBのバージョン(DB作成ソフトのバージョン作成日時など)、ローカライズ誤差又は精度、車両の制御誤差又は精度のうち少なくとも一つが含まれている。
通信制御部13は、後述する異常検出部14において車両の異常が検出された場合、通信部6を介して異常検出結果を地図DBサーバ50にアップロードさせる。通信制御部13は、オーバーライド情報と関連付けて異常検出結果を地図DBサーバ50にアップロードさせる。なお、異常検出結果のアップロードは必須ではない。また、異常検出を行った場合におけるオーバーライド情報のアップロードも必須ではない。
異常検出部14は、オーバーライド検出部12によってオーバーライドが検出された場合、車両位置認識部11の認識した車両の地図上の位置と地図DB5に記憶されたオーバーライド高頻度範囲との照合を行う。異常検出部14は、照合結果に基づいて、オーバーライド検出時の車両の地図上の位置がオーバーライド高頻度範囲に含まれるか否かを判定する。
異常検出部14は、オーバーライド検出時の車両の地図上の位置がオーバーライド高頻度範囲に含まれると判定した場合、運転者によるオーバーライドが車両異常などの内部要因より道路環境などの外部要因によって行われた可能性が高いと考えられることから、車両の異常検出までは行わない。
一方、異常検出部14は、オーバーライド検出時の車両の地図上の位置がオーバーライド高頻度範囲に含まれないと判定した場合、運転者によるオーバーライドが道路環境などの外部要因ではなく車両異常などの内部要因によって行われた可能性が高まることから、車両の異常検出を開始する。
異常検出部14は、センサ異常検出及び/又はアクチュエータ異常検出を含む車両の異常検出を行う。センサ異常検出は、車両の各種センサの異常を検出する処理である。各種センサには、例えば外部センサ2(カメラ又はレーダセンサ)が含まれる。各種センサには、車速センサ、加速度センサ、ヨーレートセンサなどが含まれてもよい。センサ異常検出としては周知の異常検出処理を採用することができる。アクチュエータ異常検出は、車両のアクチュエータ9の異常を検出する処理である。アクチュエータ異常検出としては周知の異常検出処理を採用することができる。
異常検出部14は、車両の異常検出が行われた場合、異常検出の結果を運転者に通知する。異常検出部14は、HMI7に制御信号を送信することにより、スピーカによる音声出力及び/又はディスプレイによる画像出力によって運転者に異常検出の結果を通知する。異常検出ランプの点灯により運転者に異常検出の結果を通知してもよい。なお、異常検出部14は、異常が検出された場合にのみ運転者に通知を行い、異常が検出されなかった場合には運転者に通知を行わない態様であってもよい。
また、異常検出部14は、一定期間(例えば1日)におけるオーバーライドの回数が所定閾値未満から所定閾値以上になった場合に異常検出を行ってもよい。所定閾値は予め設定された値である。
その他、異常検出部14は、オーバーライドの検出の有無にかかわらず、一定期間毎に簡易異常検出を行ってもよい。異常検出部14は、車両が自動運転中である場合にのみ一定期間毎に簡易異常検出を行ってもよい。簡易異常検出は、オーバーライド検出時の異常検出と比べて、少ない計算量及び/又は短い時間で実行できる診断である。簡易異常検出は、センサのキャリブレーション不具合など車両の走行には影響のない異常を検出する。異常検出部14は、簡易異常検出で異常を検出した場合、運転者に異常の検出結果を通知して自動運転の終了を求めてもよい。
[異常検出装置の処理]
次に、本実施形態の異常検出装置100の異常検出処理について図2を参照して説明を行う。図2は、異常検出処理の一例を示すフローチャートである。図2に示すフローチャートの処理は、車両の自動運転中に実行される。
図2に示すように、異常検出装置100の異常検出ECU10は、S10として、オーバーライド検出部12により運転者のオーバーライドを検出する。オーバーライド検出部12は、運転操作検出部3の検出した運転操作に基づいて運転者によるオーバーライドを検出する。異常検出ECU10は、運転者のオーバーライドが検出された場合(S10:YES)、S12に移行する。異常検出ECU10は、運転者のオーバーライドが検出されなかった場合(S10:NO)、今回の処理を終了する。その後、異常検出ECU10は、車両の自動運転が継続されている場合、一定時間の経過後に再びS10から処理を繰り返す。
S12において、異常検出ECU10は、異常検出部14によりオーバーライド検出時の車両の地図上の位置とオーバーライド高頻度範囲との照合を行う。異常検出部14は、車両位置認識部11の認識した車両の地図上の位置と地図DB5に記憶されたオーバーライド高頻度範囲との照合を行う。その後、異常検出部ECU10はS14に移行する。
S14において、異常検出ECU10は、異常検出部14によりオーバーライド検出時の車両の地図上の位置がオーバーライド高頻度範囲に含まれるか否かを判定する。異常検出ECU10は、オーバーライド検出時の車両の地図上の位置がオーバーライド高頻度範囲に含まれると判定された場合(S14:YES)、S16に移行する。異常検出ECU10は、オーバーライド検出時の車両の地図上の位置がオーバーライド高頻度範囲に含まれないと判定された場合(S14:NO)、S18に移行する。
S16において、異常検出ECU10は、通信制御部13によりオーバーライド情報のアップロードを行う。通信制御部13は、通信部6を介してオーバーライド情報を地図DBサーバ50にアップロードする。その後、異常検出ECU10は今回の処理を終了する。異常検出ECU10は、車両の自動運転が開始された場合、再びS10から処理を開始する。
S18において、異常検出ECU10は、異常検出部14により車両の異常検出を開始する。異常検出部14は、センサ異常検出及びアクチュエータ異常検出を含む車両の異常検出を行う。なお、異常検出部14は、車両の停止時に異常検出を実行する態様であってもよい。
S20において、異常検出ECU10は、異常検出部14により車両の異常が検出されたか否かを判定する。異常検出ECU10は、車両の異常が検出されたと判定された場合(S20:YES)、S24に移行する。異常検出ECU10は、車両の異常が検出されないと判定された場合(S20:NO)、S22に移行する。
S22において、異常検出ECU10は、異常検出部14により運転者へ異常無しの通知を行う。異常検出部14は、HMI7に制御信号を送信することにより、スピーカによる音声出力及び/又はディスプレイによる画像出力によって運転者に異常無しの通知を行う。その後、異常検出ECU10は、S16に移行する。この場合において、S16ではオーバーライド情報に加えて異常検出無しの結果をアップロードしてもよい。
S24において、異常検出ECU10は、異常検出部14により運転者へ異常検出の通知を行う。異常検出部14は、HMI7に制御信号を送信することにより、スピーカによる音声出力及び/又はディスプレイによる画像出力によって運転者に異常検出の通知を行う。その後、異常検出ECU10はS26に移行する。
S26において、異常検出ECU10は、通信制御部13により異常検出結果及びオーバーライド情報のアップロードを行う。通信制御部13は、通信部6を介して異常検出結果及びオーバーライド情報を地図DBサーバ50にアップロードする。その後、異常検出ECU10は今回の処理を終了する。異常検出ECU10は、車両の自動運転が開始された場合、再びS10から処理を開始する。
以上、図2のフローチャートの処理について説明したが、S22における運転者への異常無しの通知は必ずしも行う必要はない。また、S14でNOの場合には、オーバーライド情報をアップロードしない態様であってもよい。この場合には、S26で異常検出結果をアップロードする必要もない。
[異常検出装置の作用効果]
以上説明した本実施形態に係る異常検出装置100によれば、自動運転中に運転者によるオーバーライドが検出され、オーバーライド検出時の車両の地図上の位置がオーバーライド高頻度範囲に含まれない場合には、オーバーライドの原因が道路環境などの外部要因ではなく車両異常などの内部要因によって行われた可能性が高まることから、車両の異常検出を開始する。従って、異常検出装置100によれば、オーバーライドと関係無く定期的に詳細な異常検出を行うような場合と比べ、自動運転可能な車両において適切なタイミングで異常検出を行うことができる。また、定期的に詳細な異常検出を行うような場合と比べて電力や時間の省力化に有利である。
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。本発明は、上述した実施形態を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した様々な形態で実施することができる。例えば異常検出ECU10と自動運転ECU8とは一体であってもよい。
異常検出部14によるオーバーライド検出時の車両の地図上の位置がオーバーライド高頻度範囲に含まれるか否かの判定は、オーバーライド検出の直後に行う必要はない。異常検出部14は、オーバーライドが検出されてから所定時間後にオーバーライド検出時の車両の地図上の位置がオーバーライド高頻度範囲に含まれるか否かの判定を行ってもよく、予め設定された時間帯(例えば深夜)に当該判定を行ってもよく、車両の停車時に当該判定を行ってもよい。
異常検出部14は、オーバーライド検出時の異常検出の実行は上記判定の直後に行う必要はない。異常検出部14は、判定から所定時間後に異常検出を行ってもよく、判定後の予め設定された時間帯(例えば深夜)に異常検出を行ってもよく、判定後の車両の停車時に異常検出を行ってもよい。
1…GPS受信部、2…外部センサ、3…運転操作検出部、4…ドライバモニタカメラ、6…通信部、7…HMI、8…自動運転ECU、9…アクチュエータ、10…異常検出ECU、11…車両位置認識部、12…オーバーライド検出部、13…通信制御部、14…異常検出部、50…地図DBサーバ、100…異常検出装置。

Claims (1)

  1. 自動運転及び手動運転を切り換え可能な車両の異常検出を行う異常検出装置であって、
    前記車両の地図上の位置を認識する車両位置認識部と、
    前記車両の自動運転中に、前記車両の運転者によるオーバーライドを検出するオーバーライド検出部と、
    地図上に予め設定されたオーバーライド高頻度範囲を記憶する高頻度範囲データベースと、
    前記オーバーライド検出時の前記車両の地図上の位置が前記オーバーライド高頻度範囲に含まれない場合に、車両の異常検出を開始する異常検出部と、
    を備える、異常検出装置。
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