JP5607410B2 - 衝突時間演算装置 - Google Patents

Description

本発明は衝突時間演算装置に関する。

非特許文献１には、先行車追従場面において、“高速度で車間距離が狭く、先行車との相対速度が小さい”という状況では衝突時間ＴＴＣ（Ｔｉｍｅ ｔｏ Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ）は非常に大きな値になるので、ある減速度を先行車に設定した場合の衝突時間を新たな危険度評価指標とすることが開示されている。

なお、特許文献１には、立体物情報で自車両からの死角となっている位置には予め定めた衝突危険度を設定する車両の運転支援装置に関する技術が開示されている。

特開２００８−１７１２０７号公報

若林拓史ら，"交通流ビデオ解析システムを用いた交通コンフリクト分析と新しい危険度評価指標の提案"，土木計画学研究・論文集，巻：２０号，４頁，ｐｐ．９４９−９５６，２００３

しかしながら、従来技術では、死角から歩行者が飛び出すという予測（実際に衝突対象が顕在化していない状態）等に対しては、衝突時間ＴＴＣを算出することができない、という問題点があった。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、実際に衝突対象がないような場面であっても、衝突の可能性を含めた衝突時間ＴＴＣの算出ができる衝突時間演算装置を提供することを目的とする。

本発明にかかる衝突時間演算装置は、衝突する場合と衝突しない場合とを含めて将来の衝突時間の分布を仮定して将来の衝突時間の期待値を求め、求めた期待値を用いて予測衝突場面に対する衝突時間を演算する衝突時間演算装置において、衝突しない場合の衝突時間を固定値に設定すること、を特徴とする。

本発明によれば、衝突する場合と衝突しない場合とを含めて将来の衝突時間の分布を仮定して将来の衝突時間ｔ_ＴＴＣの期待値を求め、求めた期待値を用いて予測衝突場面に対する衝突時間ＴＴＣを演算する際において、衝突しない場合の衝突時間ＴＴＣを固定値Ｔｃに設定する。これにより、実際に衝突対象がないような場面であっても、衝突の可能性を含めた衝突時間ＴＴＣの算出ができるという効果を奏する。

図１は、本実施形態の概要を示す図である。 図２は、本実施形態の衝突時間演算装置の構成を示すブロック図である。 図３は、本実施形態の衝突時間演算動作の一例を示すフローチャートである。 図４は、駐車車両の側方通過時の歩行者飛び出し場面の一例を示す図である。 図５は、歩行者位置の分布の一例を示す図である。 図６は、歩行者位置の分布の一例を示す図である。

以下に、本発明にかかる衝突時間演算装置の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、本発明は本実施形態により限定されるものではない。

［１．概要］
ここでは、本実施形態の概要について、図１を参照して説明する。図１は、本実施形態の概要を示す図である。

本実施形態は、衝突しない場合に対しても衝突時間ＴＴＣを定義するためのものである。本実施形態の基本となる考え方は、「衝突する場合も衝突しない場合も含めて、図１に示すような将来の衝突時間ｔ_ＴＣＣの分布（例えば確率密度分布）を仮定し、将来の衝突時間ｔ_ＴＣＣの確率平均（期待値）を求める。」というものである。

一般に、衝突しない場合のＴＴＣは無限大となり、それゆえ、概念的には、衝突しない場合のＴＴＣの分布は、無限大の時刻で衝突しない確率分の大きさのインパルスとして考えることができる。

この考えは、以下の式（１）で表すことができる。式（１）において、Ｃは衝突事象（Ｃ＝０：衝突しない、Ｃ＝１：衝突）とする。式（１）の第１項は、衝突すると予測される場合の衝突時間の期待値に全時刻に亘っての衝突確率を乗じたものである。

ここで、衝突しないと予測される場合のＴＴＣを、ある有限値をとる分布として定めれば、式（１）の第２項は有限値として求めることができる。そのため、本実施形態では、式（１）の第２項を有限値Ｔｃと設定することによって、式（１）全体を以下の式（２）のように有限値として求めること、を特長とするものである。

［２．構成］
ここでは、本実施形態の衝突時間演算装置の構成について図２を参照しながら説明する。図２は、本実施形態の衝突時間演算装置の構成を示すブロック図である。

図２において、符号１は、移動体としての車両に搭載されたＥＣＵ（電子制御ユニット）に組み込まれた衝突時間演算装置である。符号１ａは衝突予測部であり、符号１ｂは衝突時間演算部であり、符号１ｃは仮想時間設定部であり、符号１ｄは仮想衝突時間演算部であり、符号１ｅは重みα設定部であり、符号１ｆは重みβ設定部であり、符号１ｇは加算部である。

衝突予測部１ａは、現在時刻の自車両、他者（他の車両、歩行者など）、道路環境などの情報から、有限な長さの将来時刻Ｔ_ｍａｘまでの各将来時刻ｔにおける衝突確率を求めると共に、将来時刻Ｔ_ｍａｘまでの累積衝突確率も求める。

衝突時間演算部１ｂは、衝突が予測される場合（各将来時刻ｔにおいて衝突確率が０以上の場合）の衝突時間を、各時刻ｔの値から求める。なお、当該衝突時間を求める際には、各時刻ｔにおける衝突確率を用いてもよい。具体的には、衝突時間演算部１ｂは、時刻ｔと、時刻ｔの確率分布を用いて、時刻ｔの確率平均（期待値）を、衝突が予測される場合の衝突時間として求める。

仮想時間設定部１ｃは、衝突が予測されなかった場合（各将来時刻ｔにおいて衝突確率が１未満の場合）に用いる仮想的な衝突時間（仮想時間）Ｔｃを設定する。仮想時間Ｔｃは、スカラー値でもよく、また分布を持つ確率変数でもよい。仮想時間Ｔｃは、自車両の走行速度に応じて変化させて定めてもよい。仮想時間Ｔｃの値は、ユーザが調整してもよい。

仮想衝突時間演算部１ｄは、仮想時間Ｔｃから衝突時間を求める。仮想衝突時間演算部１ｄは、仮想時間Ｔｃが確率変数である場合は、仮想時間Ｔｃの値として確率平均（期待値）を用いる。

重みα設定部１ｅは、衝突時間演算部１ｂで演算された衝突時間に対する重みαを設定する。重みαは、予め決められた固定値でもよく、また衝突確率から求めたものでもよい。具体的には、重みα設定部１ｅは、衝突予測部１ａで求めた将来時刻Ｔ_ｍａｘまでの累積衝突確率を重みαの値として用いる。

重みβ設定部１ｆは、仮想衝突時間演算部１ｄで演算された衝突時間に対する重みβを設定する。重みβは、予め決められた固定値でもよく、また衝突確率から求めたものでもよい。具体的には、重みβ設定部１ｆは、１から、衝突予測部１ａで求めた将来時刻Ｔ_ｍａｘまでの累積衝突確率を引いた値を、重みβの値として用いる。

加算部１ｇは、衝突時間演算部１ｂで演算された衝突時間に重みαを乗じた値と、仮想衝突時間演算部１ｄで演算された衝突時間に重みβを乗じた値とを加算し、それを最終的な衝突時間とする。

［３．動作］
つぎに、上述した構成の衝突時間演算装置１で行われる衝突時間演算動作の一例について、図３等を参照して説明する。図３は、本実施形態の衝突時間演算動作の一例を示すフローチャートである。ここでは、図４に示すような、駐車車両の側方通過時の歩行者飛び出し場面についての一例を示す。

ここで、図４に示す場面について簡単に説明する。時刻ｔ＝０において、自車両が地点Ｘ_ｅ０（ｘ_ｅ０，ｙ_ｅ０）を速度Ｖ_ｅ（ｖ_ｘｅ，ｖ_ｙｅ）で走行中、前方に駐車車両があったとする。図４に示す場面は、従来手法（論文「若林拓史ら，“交通流ビデオ解析システムを用いた交通コンフリクト分析と新しい危険度評価指標の提案”，土木計画学研究・論文集，巻：２０号，４頁，ｐｐ．９４９−９５６，２００３」）では、自車両の前方に衝突対象となる歩行者が存在していないのでＴＴＣが無限大となる場面である。そこで、ここでは、駐車車両の死角から歩行者が飛び出すと予測した場合の衝突時間を求める。

まず、衝突予測部１ａは、有限な長さの将来時刻Ｔ_ｍａｘまでの各将来時刻ｔにおける衝突確率Ｐ_ｃｏｌ（ｔ）および将来時刻Ｔ_ｍａｘまでの累積衝突確率Ｐ（Ｃ＝１）を求める（ステップＳＡ１）。ここで、衝突確率Ｐ_ｃｏｌ（ｔ）および累積衝突確率Ｐ（Ｃ＝１）の求め方について、以下に説明する。

まず、将来時刻ｔにおける自車両および歩行者の位置を予測する必要があるが、ここでは自車両は等速で走行するとし、ｙ方向の速度成分のみを持つものとする。この場合、自車両の将来時刻ｔにおける位置Ｘ_ｅｔは、以下の式（３）で表される。
Ｘ_ｅｔ＝Ｘ_ｅｏ＋Ｖ_ｅ・ｔ＝（ｘ_ｅ０，ｙ_ｅ０＋ｖ_ｙｅｔ） ・・・（３）

歩行者については、２次元平面上に確率的に分布するものとして考える。駐車車両の死角に歩行者が存在する確率をＰとし、歩行者が存在した場合の時刻ｔ＝０における歩行者の位置Ｘ_ｐ０を２次元正規分布に従うとすると、位置Ｘ_ｐ０は以下の式（４）の分布に従う。

ここで、歩行者は速度Ｖ_ｐ（Ｖ_ｘｐ，Ｖ_ｙｐ）で等速に歩行するとし、ｘ方向の速度成分のみを持つものとする。この場合、歩行者の時刻ｔにおける位置Ｘ_ｐｔ（ｘ_ｐｔ、ｙ_ｐｔ）の分布は、Ｘ_ｐｏをＸ軸方向に移動した図５に示すようなものとなり、以下の式（５）で表される。

ここで、時刻ｔにおいて自車両幅ｗの範囲に歩行者が存在する図６に示すような場合に衝突と判定すると、各将来時刻ｔにおける衝突確率Ｐ_ｃｏｌ（ｔ）は、以下の式（６）により求めることができる。ここで、ｆ（ｘ_ｐｔ）は、以下の式（７）に示すような、時刻ｔでの自車両位置のｙ軸値（ｙ_ｅｔ＝ｙ_ｅ０＋ｖ_ｙｅ・ｔ）における歩行者位置ｘ_ｐｔの分布であり、ｆ（ｘ_ｐｔ）はＸ_ｐｔの関数となる。

式（６）により、各将来時刻ｔにおける衝突確率が求まり、式（６）を有限の時間長Ｔ_ｍａｘに亘って積分した以下の式（８）が、時刻ｔ＝０からｔ＝Ｔ_ｍａｘまでの衝突確率Ｐ（Ｃ＝１）となる。

つぎに、衝突時間演算部１ｂは、式（６）で得られた各将来時刻ｔにおける衝突確率Ｐ_ｃｏｌ（ｔ）と式（８）で得られた衝突確率Ｐ（Ｃ＝１）とから、衝突する場合におけるｔ_ＴＴＣの確率分布ｐ（ｔ_ＴＴＣ｜Ｃ＝１）を、以下の式（９）で求め、式（９）と各衝突時刻ｔ（当該時刻ｔは衝突時間ｔ_ＴＴＣそのもの）から、衝突する場合におけるｔ_ＴＴＣの期待値を、以下の式（１０）で求める（ステップＳＡ２）。

つぎに、仮想時間設定部１ｃは、仮想時間を、ある固定値Ｔｃに設定する（ステップＳＡ３）。なお、当該固定値Ｔｃは、車両の走行速度に応じて変化させてもよい。

つぎに、衝突しない場合のｔ_ＴＴＣの確率分布ｐ（ｔ_ＴＴＣ｜Ｃ＝０）を仮想時間Ｔｃでのインパルスとして定義すると、仮想時間演算部１ｄは、衝突しない場合におけるｔ_ＴＴＣの期待値を、以下の式（１１）で求める（ステップＳＡ４）。ここで、衝突しない場合に有限な時間長の衝突時間を設定することが、本実施形態の特長である。

つぎに、重みα設定部１ｅは、衝突する場合のｔ_ＴＴＣの期待値に対する重みαを、以下の式（１２）に示す通り、式（８）で得られた衝突確率Ｐ（Ｃ＝１）に設定する（ステップＳＡ５）。また、重みβ設定部１ｆは、衝突しない場合のｔ_ＴＴＣの期待値に対する重みβを、以下の式（１３）に示す通り、式（８）で得られた衝突確率Ｐ（Ｃ＝１）を用いて衝突確率Ｐ（Ｃ＝０）に設定する（ステップＳＡ５）。
α＝Ｐ（Ｃ＝１） ・・・（１２）
β＝Ｐ（Ｃ＝０）＝１−Ｐ（Ｃ＝１） ・・・（１３）

そして、加算部１ｇは、ステップＳＡ２で演算した衝突する場合におけるｔ_ＴＴＣの期待値Ｅ［ｔ_ＴＴＣ｜Ｃ＝１］（式（１０））、ステップＳＡ４で演算した衝突しない場合におけるｔ_ＴＴＣの期待値Ｅ［ｔ_ＴＴＣ｜Ｃ＝０］（＝Ｔｃ）（式（１１））、およびステップＳＡ５で設定した重みαとβを用いて、以下の式（１４）に従って、最終的な衝突時間ＴＴＣを演算する（ステップＳＡ６）。
ＴＴＣ＝α・Ｅ［ｔ_ＴＴＣ｜Ｃ＝１］＋β・Ｅ［ｔ_ＴＴＣ｜Ｃ＝０］
＝α・Ｅ［ｔ_ＴＴＣ｜Ｃ＝１］＋β・Ｔｃ ・・・（１４）

［４．本実施形態のまとめ］
以上説明したように、本実施形態では、死角からの歩行者飛び出しのような予測衝突場面（衝突が確率的に表現される場面）に対しても衝突時間ＴＴＣを求めるために、衝突予測により、衝突が予測される場合のＴＴＣの期待値（確率平均）と衝突が予測されない場合のＴＴＣの期待値（事前に設定した有限な時間長）との重み付き線形和を、当該予測衝突場面に対する衝突時間として求める。これにより、実際に衝突対象がないような当該場面であっても、衝突の可能性を含めた衝突時間ＴＴＣの算出が可能となる。

ここで、論文「若林拓史ら，“交通流ビデオ解析システムを用いた交通コンフリクト分析と新しい危険度評価指標の提案”，土木計画学研究・論文集，巻：２０号，４頁，ｐｐ．９４９−９５６，２００３」では、先行車追従場面において高速度で車間距離が短い場面（危険場面）であっても、先行車との相対速度が極めて小さい値の場合には、衝突時間ＴＴＣは大きな値をとるため危険度評価指標として不適であるので、当該小さい値の場合には、先行車にある減速度を設定したときの衝突時間を新たな危険度評価指標とする提案がなされている。しかし、当該論文で提案された危険度評価指標は、先行車追従場面に対してのものである。また、当該論文においては、衝突することが前提（確率１で衝突する前提）であり、衝突を確率的なものとして扱っていない。さらに、当該論文では、ある確率で起こり得る衝突しない場合に対する衝突時間の扱いについては未定義である。そのため、当該論文で提案された新たな危険度評価指標を、死角からの飛び出しのような衝突対象が顕在化していない場面（予測される危険場面）に対しての危険度評価指標として用いることはできない。

そこで、本実施形態では、上述したアルゴリズムで、死角からの歩行者飛び出しのような予測衝突場面に対して衝突時間ＴＴＣを求めた。特に、この衝突時間ＴＴＣの演算の際に、衝突が予測されない場合のＴＴＣの期待値を有限な時間長に設定する（通常では、衝突しない場合の衝突時間ＴＴＣは無限大となる。）ことで、実際に衝突対象がないような当該場面であっても、衝突の可能性を含めた衝突時間ＴＴＣの算出を可能とした。

以上のように、本発明にかかる衝突時間演算装置は、自動車製造産業において有用であり、特に、衝突時間ＴＴＣの演算を行うための利用に適している。

１ 衝突時間演算装置
１ａ 衝突予測部
１ｂ 衝突時間演算部
１ｃ 仮想時間設定部
１ｄ 仮想衝突時間演算部
１ｅ 重みα設定部
１ｆ 重みβ設定部
１ｇ 加算部

Claims (1)

1. 自車両と他者との衝突が起こると予測される場合と前記他者が存在しないことに因り前記衝突が起こらないと予測される場合とをまとめて１つにした将来の衝突時間の分布を仮定して、前記衝突が起こると予測される場合における将来の衝突時間の期待値と、前記他者が存在しないことに因り前記衝突が起こらないと予測される場合において前記衝突が起こると仮定したときの将来の衝突時間の期待値とを第一の演算手段により求め、求めた期待値を用いて予測衝突場面に対する衝突時間を第二の演算手段により演算する衝突時間演算装置において、
   前記他者が存在しないことに因り前記衝突が起こらないと予測される場合において前記衝突が起こると仮定したときの将来の衝突時間の期待値を前記第一の演算手段により所定値に設定すること、
   を特徴とする衝突時間演算装置。