JP2020506104A - 自律型動力車両の操縦方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、２つの運転モードのいずれかに従って動力車両（１０）を運転するための手段（１３，１４，１５）を操縦する方法に関し、２つの運転モードとは、すなわち動力車両の運転者（２０）によって運転手段が手動で制御される手動運転モード、および動力車両の演算部（１２）によって運転手段が自動的に制御される自律運転モードである。本発明によれば、自律運転モードが終了すると、以下のステップが提供される。このステップとは、動力車両の前方の周囲領域の少なくとも１つの画像を取得するステップ、取得された画像内の周囲領域の少なくとも一部の視認性係数を計算するステップ、およびｃ）前記視認性係数に応じて、少なくとも２つの別々の終了方法から自律運転モードを終了する方法を選択するステップである。

Description

本発明は、一般的に動力車両を運転するための補助装置に関する。より具体的には、本発明は、動力車両を運転する手段を制御する方法に関し、少なくとも２つの運転モードのうちの一方または他方に従って前記運転手段を制御することができ、２つの運転モードとは、すなわち、
動力車両の運転者によって運転手段が手動で制御される手動運転モード、および
動力車両の演算部によって運転手段が自動的に制御される自律運転モード
である。

動力車両の設計において常に重要なことは、安全性を高めることである。

最初に、この目的のために、運転者が自身の車両を運転するのを支援することを可能にするシステムが開発された。このシステムは、例えば運転者が危険性に気付いていない場合に非常制動を開始することを可能にする類の障害物検出システムである。

現在、自律モードで、すなわち人間が介入することなく車両を運転することを可能にするシステムの開発が求められている。その目的は、とりわけ、車両が自律的に移動している間に車両の運転者が別の活動（読書、電話など）を実行可能にすることである。

これらのシステムは、様々なセンサ（カメラ、レーダセンサなど）からの情報に基づく車両環境認識ソフトウェアを使用して動作する。

環境認識は、車両が交通の中を自律的に移動することを可能にするには十分に満足のいくものではないと見なされる場合がある。

このような状況では、一般的に使用される解決策は、運転者に車両の制御を極めて短時間の間に再開するように要求することで構成される。

この解決策の不利な点は、運転者が直ちに車両周辺の環境を十分に把握しないことである。したがって、運転者が危険性に気付かないことや、運転者が正しく反応しないことがある。

従来技術の上述した欠点を克服するために、本発明は、運転者が環境を把握することが可能であるかどうか、したがって運転者が車両の制御を全く安全に再開することが可能であるかどうかを決定するために、環境の視認性のレベルを考慮することを提案する。

より具体的には、本発明によれば、冒頭で定義したような制御方法が提案され、自律運転モードの終了時に以下のステップが提供され、このステップとは、
ａ）動力車両の前の環境を表す少なくとも１つのデータ項目を取得するステップ、
ｂ）取得されたデータ項目に基づいて、環境の少なくとも一部の視認性係数を計算するステップ、および
ｃ）前記視認性係数に応じて、少なくとも２つの別々の終了方法の中から自律運転モードを終了する方法を選択するステップ
である。

したがって、本発明は、自律運転モードを終了する少なくとも２つの方法のうちの一方または他方を選択するために、環境の視認性を考慮に入れることを提案する。

例として、ステップａ）において、取得されたデータ項目がカメラから見た画像であり、視認性のレベルが取得された画像全体にわたって良好である場合、車両の制御を再開しなければならないことを運転者に警告する前に、手動運転モードに直接切り替えることが可能である。

一方、取得された画像の少なくとも一部にわたって視認性のレベルが低い場合、かろうじて視認できる危険性の存在を運転者に知らせる前に、手動運転モードへの復帰を遅延させることが可能である。代わりに（低速などの）低下運転モードに切り替えることにより、手動運転モードへのこの復帰を禁止することもまた可能である。

本発明による制御方法の他の有利で非限定的な特徴は以下の通りである。

一方の終了方法は所定の短時間の間に手動運転モードに切り替えることで構成され、他方の終了方法は前記所定の短時間よりも長い時間だけ低下運転モードに切り替えることで構成され、
低下運転モードは、演算部に関して、動力車両が制動するかまたは低速で移動するように、および／または警報が潜在的な危険性を運転者に警告する信号を発するように、および／または前記所定時間よりも厳密に長い時間が経過した後に、演算部が手動運転モードに切り替わるように、運転手段を制御することで構成され、
前記視認性係数に応じて、ステップｂ）とステップｃ）との間に、運転者が潜在的な危険性に気付く能力に関連する危険度レベルを評価するステップが提供され、ステップｃ）において、少なくとも評価された危険度レベルに応じて終了方法が選択され、
障害物の位置、速度および方向を検出するステップが提供され、前記危険度レベルは、検出された障害物の各々の速度および方向に応じて評価され、
運転者が目を向けている方向を検出するステップが提供され、前記危険度レベルは、運転者が目を向けている方向に応じて評価され、
前記データ項目は、動力車両の前方を向く画像センサによって取得された画像であり、
ステップｂ）において、視認性係数は、取得された画像全体にわたる環境の平均視認性を特徴付ける全体係数を考慮して計算され、
ステップｂ）において、視認性係数は、取得された画像上の環境の決定された部分の視認性を特徴付ける少なくとも局所係数を考慮して計算され、
環境の特定された前記部分は障害物または道路インフラであり、
自律運転モードを終了することは、演算部が、運転者が利用可能な入力手段から指示を受信した場合、または環境センサから受信した信号を考慮して、自律モードでの運転の継続が不可能であると確証した場合に命令される。

添付の図面を参照してなされる以下の説明は、非限定的な例として与えられ、本発明を構成するもの、および本発明を実施することができる方法について十分な理解を与えるであろう。

道路上を走行する動力車両の斜視図である。 図１に示す動力車両に備えられた画像センサによって取得された画像の表現である。

図１には、本明細書では４つの車輪１１を有する乗用車の形態で現れる動力車両１０が示されている。変形例として、動力車両１０は、３つの車輪、またはそれ以上の車輪を有する動力車両とすることができる。

従来、この動力車両１０は、パワートレイン１３（すなわちエンジンおよびエンジンによって発生したトルクを駆動輪に伝達する手段）を特に支持するシャシと、ステアリングシステム１５（すなわち車両の操向可能な車輪に連結されたステアリングコラムに固定された操向車輪）と、ブレーキシステム１４（すなわちブレーキキャリパに接続されたブレーキペダル）と、車体要素と、客室要素とを含む。

まず、パワートレイン１３、ステアリングシステム１５、およびブレーキシステム１４が、「運転手段」と呼ぶのに適切なもの、すなわち車両が所望の速度で所望の方向に走行することを可能にする手段を形成することに留意されたい。

動力車両１０はまた、本明細書ではコンピュータ１２と呼ばれる電子制御ユニット（またはＥＣＵ、英語で「Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ」の略語）を含む。

このコンピュータ１２は、プロセッサと記憶装置、例えば書き換え可能な不揮発性メモリもしくはハードディスクとを含む。

記憶装置は、特にプロセッサによる実行が以下に記載の方法のコンピュータによる実施を可能にする命令を含むコンピュータプログラムを含む。

この方法を実施するために、コンピュータ１２は動力車両１０の異なるハードウェア装置に接続される。

これらのハードウェア装置のうち、動力車両１０は少なくとも１つの画像センサ１７を含む。この場合、動力車両１０は、ヘッドアップディスプレイ１６および少なくとも１つの距離検出器、例えばレーダ探知器１８も含む。

この場合、画像センサは、車両の前方に位置する道路の一部の画像を取得することができるように、前方を向くカメラ１７によって形成される。

このカメラ１７は、本明細書では車両のフロントバンパに固定されるように示されている。変形例として、カメラ１７を他の場所、例えば車両のフロントガラスの後方に配置することができる。

このカメラ１７は、車両の前方に位置する道路の一部の画像を取得し、これらの画像（またはこれらの画像に基づくデータ）を車両のコンピュータ１２に通信するように設計される。

カメラ１７およびレーダ探知器１８によって収集された情報により、コンピュータ１２は車両の前方に位置する環境を評価することが可能になる。

したがってコンピュータ１２は、人間が介入することなく、運転部材１３，１４，１５を自律的に駆動することを可能にするソフトウェアをホストする。そこで、動力車両１０は「自律的」であると言われる。このソフトウェアの様々な実施形態は当業者には既知であるので、本明細書では詳細に説明しない。

実際には、コンピュータ１２は、運転手段１３，１４，１５のアクチュエータ、例えばステアリングシステム１５の制御を可能にするステアリングモータと、ブレーキシステム１４の制御を可能にするサーボモータと、パワートレイン１３の制御を可能にするサーボモータとに、より正確に接続される。

したがって、コンピュータ１２は、異なる運転モード間で切り替えることができるようにプログラムされており、それら運転モードは少なくとも、
運転手段１３，１４，１５が専らコンピュータ１２によって自動的に制御される自律運転モード、および
運転手段１３，１４，１５が動力車両１０の運転者２０によって手動で制御される手動運転モード
である。

この手動運転モードでは、（緊急ブレーキをかけるために、もしくは車両の速度を制限するためになど）運転者による車両の運転を支援するように、運転手段１３、１４、１４の制御部材をコンピュータ１２によって最終的に制御することが可能になることに留意されたい。この場合、コンピュータ１２は、運転者によって車両の操向車輪およびペダルに加えられる力を考慮してこれらの制御部材を制御する。

この説明の続きにおいて、コンピュータ１２は、第３の運転モード、すなわち低下運転モードにも切り替えることができるようにプログラムされていると考えられる。

この低下運転モードのいくつかの変形実施形態が考えられる。

第１の変形例では、車両が漸進的に制動するように、専らコンピュータ１２によって運転手段１３，１４，１５を自動的に制御することができる。

他の変形例では、車両が制動し、次いで車両が自律モードで走行する速度よりも低い減速速度で安定するように、専らコンピュータ１２によって運転手段１３，１４，１５を自動的に制御することができる。

他の変形例では、部分的にはコンピュータ１２によって、もしくは部分的には運転者によって、運転手段１３，１４，１５を制御することができ、その場合、警報は、検出された潜在的な危険性について運転者２０に警告する信号を発する。この警報は、例えばヘッドアップディスプレイ１６によって形成することが可能であり、その場合、信号はヘッドアップディスプレイ１６に表示される画像の形態にすることが可能である。

したがって、より具体的には、本発明はコンピュータ１２が自律運転モードの終了を管理しなければならない方法に関するものである。

実際には、運転者が車両の制御を再開することを望む場合があり、その場合、運転者は例えばボタンを押して自律運転モードを解除することができる。

カメラ１７およびレーダセンサ１８から受信した情報を考慮して、コンピュータ１２が、もはや車両を自律的に運転することができず、かつ自律運転モードを終了しなければならないと判断することも起こり得る。

これらの場合はいずれも、危険を伴わず車両を運転するために、手動運転モードに切り替える前に運転者が環境を正しく評価することが可能であるように保証することが適切である。

これを行うために、特に有利な特徴によれば、コンピュータ１２は４つの連続したステップを実施する。４つの連続したステップとは、すなわち、
動力車両１０の前の環境を表す少なくとも１つの画像３０を取得するステップ、
取得された画像３０上の環境の少なくとも一部の視認性係数Ｃｖを計算するステップ、
前記視認性係数Ｃｖに応じて、運転者２０が潜在的な危険性に気付く能力に関連する危険度レベルＮｒを評価するステップ、および
前記危険度レベルＮｒに応じて、少なくとも２つの別々の終了方法の中から自律運転モードを終了する方法を選択するステップ
である。

この場合、一例として、第１の終了方法は、所定の短時間の間に手動運転モードに切り替えることで構成される。第２の終了方法は、より長い時間の間に手動運転モードに切り替えることで構成される。第３の終了方法は、低下運転モードに切り替えることで構成される。

上述の４つのステップをここでさらに詳細に説明することができる。第１のステップの間、コンピュータ１２はカメラ１８によって取得された連続画像を記憶する。

これらの画像３０のうちの１つは図２に示されている。

この図では、車両が続く道路だけでなく、道路のインフラおよび可能性のある障害物も見られる。

インフラの中には、道路標識５０、道路の左側の不連続線５１、および連続中心線５２が見られる。

障害物の中には、道路標識５０に加えて、歩行中であり道路を横断しようとしている歩行者４０が見られる。各障害物の速度および方向は、連続して取得された画像上のその障害物の位置に応じて計算することができる。

第２のステップの間、コンピュータ１２は取得された最後の画像について視認性係数Ｃｖを計算する。

この視認性係数は、画像全体にわたる平均光度を定量化する全体係数とすることができ、この全体係数は、例えば天気が良い状況で光度が高い場所と、暗い（夜間、曇りなど）状況で光度が低い場所とを区別することを可能にする。

変形例として、この視認性係数は、画像の一部の光度、例えば障害物の光度を定量化する局所係数とすることができる。

この場合、好ましい方法では、視認性係数Ｃｖは：
取得された画像３０全体にわたる環境の視認性を特徴付ける全体係数Ｃｖ１、および
取得された画像３０の決定された異なる部分の視認性を特徴付けるいくつかの局所係数Ｃｖ２_ｉ
に応じて計算される。

画像３０の決定された部分は、例えば道路のインフラおよびいくつかの障害物（それらの位置、速度および方向、車両の軌道と交差する危険性を考慮した場合の障害物）とすることができる。

全体係数Ｃｖ１の計算は当業者にはよく知られている。この計算は、例えば欧州特許第２７４７０２７号明細書に記載されている。したがって、本明細書ではこれ以上詳細に説明しない。

局所係数Ｃｖ２_ｉの計算もまた当業者に知られている。この計算は、例えば２００５年にＭｅｓｓｒｓによって公開された文献に記載されている。

Ｎｉｃｏｌａｓ Ｈａｕｔｉｅｒｅ、Ｒａｐｈａｅｌ ＬａｂａｙｒａｄｅおよびＤｉｄｉｅｒ Ａｕｂｅｒｔ（サンテティエンヌ ジャン・モネ大学）は、「Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｖｉｓｉｂｉｌｉｔｙ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｔｈｒｏｕｇｈ ｕｓｅ ｏｆ ｏｎｂｏａｒｄ ｃａｍｅｒａｓ」と題した文献を公開している。

彼の場合の視認性係数Ｃｖの計算は、これらの異なる係数を考慮している。視認性係数Ｃｖの計算において全体係数Ｃｖ１および局所係数Ｃｖ２_ｉが持つ重要性は、特にカメラ１８の光学系の特性およびそのカメラの光学センサの感度に応じて個別に決定される。

第３のステップの間、危険度レベルＮｒはこの視認性係数Ｃｖに応じて評価される。

視認性係数Ｃｖが高いほど（すなわち、環境がより見えやすいほど）、評価された危険度レベルＮｒは低い。

これとは反対に、視認性係数Ｃｖが低いほど（すなわち、環境が見えにくいほど）、評価される危険度レベルＮｒは高い。

各々が道路上の物体に関連付けられたいくつかの危険度レベルＮｒを計算し、次いで方法の続きにおいて最も高い危険度レベルＮｒを考慮することが可能である。

道路上の物体に関連付けられた危険度レベルＮｒは、運転者の推定反応時間に応じて評価される。推定反応時間は、問題となっている物体の視認性係数に依存する。視認性係数が高いほど、運転者の反応時間は短くなり、したがって危険度は低くなる。

視認性係数と反応時間との関係は、人々の代表的なサンプルにわたって経験的に推定することができる。一例として、反応時間は、視認性係数が上昇するにつれて１秒〜０．５秒の間で変化し、最初は非常に急速に減少し、次いで約０．５秒の値に安定すると考えることができる（双曲線の変動）。

単純で非包括的な例としては、車両の軌跡を遮る可能性があり、かつ０．５秒より長い反応時間に関連付けられた任意の物体を危険であると見なすことが挙げられる（これら２つの基準を併せ持たない物体は危険ではないと見なされる）。

このように、危険度レベルＮｒは、視認性係数Ｃｖだけでなく、検出された各障害物４０の位置、速度および方向などの他のデータに応じても評価される。

例えば、運転者が目を向けている方向を決定し、その方向に応じて危険度レベルＮｒを計算することも可能である。運転者が道路に目を向けていない場合、または検出された障害物の方向とは反対の方向に目を向けている場合、危険度レベルはより高くなる。

最後に、第４のステップの間に、コンピュータ１２は危険度レベルＮｒを所定の閾値と比較する。

その危険度レベルがその所定の閾値よりも小さい場合、コンピュータ１２は、運転者が反応してステアリングの制御に復帰することを可能にする短時間が経過した後に、手動運転モードに自動的に切り替える。

これとは反対に、危険度レベルがこの所定の閾値よりも高い場合、コンピュータは上述の低下運転モードのうちの１つに切り替えることができる。

変形例として、特に運転者が自律モードの終了を要求した場合、コンピュータ１２は（前述の「短時間」よりも長い）長時間にわたって自律運転モードに留まることを選択することができる。自律運転モードには、
計算された危険度レベルが閾値より高い状態に留まっている限り、
または前述の「短時間」よりも長い所定の時間にわたって、
留まることができる。

本発明は、説明され示された実施形態に決して限定されるものではないが、当業者は、本発明に準拠しながら本発明に任意の変形を適用する方法を知っているであろう。

したがって、危険度レベルを計算するステップを使用するのではなく、これとは反対に、コンピュータが切り替える必要のある運転モードを視認性係数Ｃｖに応じて直接決定することが可能であろう。

本発明の他の変形によれば、（カメラの代わりに、およびカメラに置き換えて）他の種類のセンサを使用することが可能であるが、ただし、このセンサは、視認性係数および危険度レベルの決定に使用可能なデータを提供することができるものとする。一例として、このセンサは（英語名「Ｌａｓｅｒ Ｓｃａｎｎｅｒ」でよく知られている）３次元スキャナとすることができる。

Claims (11)

1. 動力車両（１０）を運転する手段（１３，１４，１５）の制御方法であって、少なくとも２つの運転モードのうちの一方または他方に従って前記運転手段（１３，１４，１５）を制御することができ、前記少なくとも２つの運転モードとは、すなわち、
   前記動力車両（１０）の運転者（２０）によって前記運転手段（１３，１４，１５）が手動で制御される手動運転モード、および
   前記動力車両（１０）の演算部（１２）によって前記運転手段（１３，１４，１５）が自動的に制御される自律運転モードであり、
   前記自律運転モードの終了時に、以下のステップ、
   ａ）前記動力車両（１０）の前の環境を表す少なくとも１つのデータ項目（３０）の取得のステップと、
   ｂ）取得された前記データ項目（３０）に基づいて、前記環境の少なくとも一部の視認性係数（Ｃｖ）の計算のステップと、
   ｃ）前記視認性係数（Ｃｖ）に応じた、少なくとも２つの別々の終了方法の中から自律運転モードを終了する方法の選択のステップと
   が提供されることを特徴とする、制御方法。
2. 一方の終了方法が所定時間後に前記手動運転モードに切り替えることで構成され、他方の終了方法が低下運転モードに切り替えることで構成される、請求項１に記載の制御方法。
3. 前記低下運転モードが、前記演算部（１２）に関して、前記動力車両（１０）が制動するかまたは低速で移動するように、および／または警報（１６）が潜在的な危険性を前記運転者（２０）に警告する信号を発するように、および／または前記所定時間よりも厳密に長い時間後に、前記演算部（１２）が手動運転モードに切り替わるように、前記運転手段（１３，１４，１５）を制御することで構成される、請求項２に記載の制御方法。
4. 前記視認性係数（Ｃｖ）に応じて、前記ステップｂ）と前記ステップｃ）との間に、前記運転者（２０）が潜在的な危険性に気付く能力に関連する危険度レベル（Ｎｒ）の評価のステップが提供され、
   前記ステップｃ）において、少なくとも評価された危険度レベル（Ｎｒ）に応じて前記終了方法が選択される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の制御方法。
5. 障害物（４０）の検出、及び検出された前記障害物（４０）の各々の位置、速度および方向の決定のステップが提供され、前記危険度レベル（Ｎｒ）が、検出された前記障害物（４０）の各々の位置、速度および方向に応じても評価される、請求項４に記載の制御方法。
6. 前記運転者（２０）が目を向けている方向の検出のステップが提供され、前記危険度レベル（Ｎｒ）が、前記運転者（２０）が目を向けている前記方向に応じても評価される、請求項４または５に記載の制御方法。
7. 前記データ項目（３０）が、前記動力車両（１０）の前方に向けて方向が定められた画像センサによって取得された画像である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の制御方法。
8. 前記ステップｂ）において、取得された前記画像（３０）の全体にわたる前記環境の平均視認性を特徴付ける全体係数（Ｃｖ１）を考慮して、前記視認性係数（Ｃｖ）が計算される、請求項７に記載の制御方法。
9. 前記ステップｂ）において、取得された前記画像（３０）上の前記環境の決定された部分の視認性を特徴付ける少なくとも局所係数（Ｃｖ２_ｉ）を考慮して、前記視認性係数（Ｃｖ）が計算される、請求項７または８に記載の制御方法。
10. 前記環境の決定された部分が、障害物（４０）または道路インフラ（５０，５１，５２）である、請求項９に記載の制御方法。
11. 前記演算部（１４）が、前記運転者に利用可能な入力手段から指示を受信した場合、および／または前記演算部（１４）が、環境センサから受信した信号を考慮して、自律モードでの運転の継続が不可能であると確証した場合に、前記自律運転モードを終了することが命令される、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の制御方法。

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