JP5910755B2 - 車両状態判定装置、車両状態判定方法及び運転操作診断装置 - Google Patents
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Description
本発明は、加速度情報に基づいて車両状態を判定する車両状態判定装置、及び該車両状態判定装置に用いられる車両状態判定方法、及び該車両状態判定装置を備える運転操作診断装置に関する。
周知のように、ドライバによるハンドル操作や、アクセル操作、ブレーキ操作などの運転操作を検知し、この検知した運転操作と車速等とに基づいてドライバの運転操作の良否の程度を診断する運転操作診断装置がある。従来、こうした運転操作診断装置は、車両に備えられている各種センサから得られた速度情報やブレーキ操作情報などの各種情報に基づいてドライバの運転操作を検知している。そして、例えば、こうした運転操作診断機能を有する車載装置の一例が特許文献1に記載されている。
特許文献1に記載の装置は、自車両の運転についての運転診断を行うことができるナビゲーション装置である。この装置は、運転診断場面として、自車両が交差点に進入する場面や、高速道路の本線に進入する場面等が発生したとき、加速度センサの測定した自車両の加速度と、自車両の車速及び角速度に基づき特定された自車両の加速度との差分を算出する。そしてこの装置は、算出された差分が所定の値以内である場合に限り、加速度センサにより測定された自車両の加速度に基づいて自車両の運転についての運転診断を行う。
ところで近年は、特許文献1に記載の装置などとは異なり車両に据付けられてはおらず、必要に応じて車両に持ち込まれる携帯型の情報処理装置が注目されている。こうした携帯型の情報処理装置は、各種のプログラムを処理し、それらの処理結果を画像として表示することができるとともに、GPS信号などを使って現在位置を特定する位置センサや加速度情報を測定する加速度センサを搭載するものもある。つまり、携帯型の情報処理装置に搭載されたセンサから得られる情報を活用して運転診断に利用することが検討されている。ただし、限られたセンサ、それも車両状態を検出することを目的としていないセンサから得られた情報のみから車両状態を判定し、ドライバの運転操作を診断することは容易ではない。
そこで、こうした携帯型の情報処理装置に車両の各種センサからの情報を取得させることも考えられるが、車両にとって外部機器である情報処理装置による情報の取得には、リアルタイム性や精度等の面での制約が懸念される。例えば、携帯型の情報処理装置が車両の各種センサからの情報を、データ通信を介して取得可能であったとしても、外部機器へのデータ通信の優先度は高くないなど、車両状態を判定、ひいてはドライバの運転操作を診断するうえで十分なリアルタイム性が得られないおそれがある。
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、センサから得られる加速度等の限られた情報からであれ、車両状態を好適に判定することのできる車両状態判定装置、及び該車両状態判定装置に用いられる車両状態判定方法、及び該車両状態判定装置を備える運転操作診断装置を提供することにある。
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果を記載する。
上記目的を達成するために車両状態判定装置は、加速度センサから得られる情報に基づいて車両のブレーキの操作状態を判定する車両状態判定装置であって、前記加速度センサにより取得される加速度を経時的に記憶する記憶部と、前記取得される加速度の変化量が所定値未満であることに基づいて推定されるブレーキの操作終了タイミングに基づいてブレーキの操作状態の判定開始を指示する判定開始指示部と、前記判定開始指示部が判定開始を指示した時点から過去に向けて前記記憶部に記憶されている加速度を参照し、該参照した加速度が過去に向けて減少している期間を除外期間として選択する除外期間選択部と、前記選択された除外期間よりも過去の期間を対象期間とし、その対象期間における加速度の推移に基づいてブレーキ操作が開始された時点を特定する操作開始特定部とを備える。
上記目的を達成するために車両状態判定装置は、加速度センサから得られる情報に基づいて車両のブレーキの操作状態を判定する車両状態判定装置であって、前記加速度センサにより取得される加速度を経時的に記憶する記憶部と、前記取得される加速度の変化量が所定値未満であることに基づいて推定されるブレーキの操作終了タイミングに基づいてブレーキの操作状態の判定開始を指示する判定開始指示部と、前記判定開始指示部が判定開始を指示した時点から過去に向けて前記記憶部に記憶されている加速度を参照し、該参照した加速度が過去に向けて減少している期間を除外期間として選択する除外期間選択部と、前記選択された除外期間よりも過去の期間を対象期間とし、その対象期間における加速度の推移に基づいてブレーキ操作が開始された時点を特定する操作開始特定部とを備える。
上記目的を達成するために車両状態判定方法は、加速度センサから得られる情報に基づいて車両のブレーキの操作状態を判定する車両状態判定装置に用いられ車両のブレーキの操作状態を判定する車両状態判定方法であって、前記加速度センサにより取得される加速度を経時的に記憶部に記憶させる工程と、前記取得される加速度の変化量が所定値未満であることに基づいて推定されるブレーキの操作終了タイミングに基づいてブレーキの操作状態の判定開始を指示する判定開始指示工程と、前記判定開始指示工程によって判定開始が指示された時点から過去に向けて前記記憶部に記憶されている加速度を参照し、該参照した加速度が過去に向けて減少している期間を除外期間として選択する除外期間選択工程と、前記選択された除外期間よりも過去の期間を対象期間とし、その対象期間における加速度の推移に基づいてブレーキ操作が開始された時点を特定する操作開始特定工程とを備える。
このような構成もしくは方法によれば、加速度センサから得られる加速度の変化からブレーキの操作が開始された時点を求める際、ブレーキの操作が開始されることのない期間を適切に除外することができるようになる。こうしたブレーキ操作の開始とは関係のない期間を除外することによって、ブレーキ操作の開始時点の誤検出が抑制され、加速度センサが検出する加速度に基づいて車両の状態を好適に判定することができるようになる。また、ブレーキ操作の開始時点の検出に係る情報処理を減らすことができるため車両状態の判定が迅速になされるようにもなる。しかも、このような判定態様であれば、上記加速度センサが携帯型の情報処理装置に搭載されているセンサであっても、その取得される加速度に基づいて上記ブレーキの操作状態を精度よく判定することが可能となる。
好ましい構成として、前記除外期間選択部は、前記参照した加速度が過去に向けて減少している期間として、前記判定開始が指示された時点からその過去において加速度が最小となる時点までの期間を選択する。
好ましい方法として、前記除外期間選択工程では、前記参照した加速度が過去に向けて減少している期間として、前記判定開始が指示された時点からその過去において加速度が最小となる時点までの期間が選択される。
このような構成もしくは方法によれば、加速度が最小になる時点までの期間の特定が容易であるため、除外期間算出に係る演算負荷などを抑えることができる。つまり、更なる処理負荷の軽減や応答性の向上が図られるようになる。
好ましい構成として、前記操作開始特定部は、加速度が0[m/s2]以下であることを条件に前記対象期間のうちから前記ブレーキ操作が開始された時点を特定する。
好ましい方法として、前記操作開始特定工程では、加速度が0[m/s2]以下であることを条件に前記対象期間のうちから前記ブレーキ操作の開始された時点が特定される。
好ましい方法として、前記操作開始特定工程では、加速度が0[m/s2]以下であることを条件に前記対象期間のうちから前記ブレーキ操作の開始された時点が特定される。
ドライバのブレーキ操作の特徴として、ブレーキ操作開始前には加速度が0[m/s2]付近で徐々に減速するものの、速度変化は小さい状態にあることが多い。そこで、このような構成もしくは方法によれば、加速度が0[m/s2]以下にあることを条件にしてブレーキ操作が開始された時点を探すようにする。これにより、ブレーキ操作の開始時点の検索範囲が好適に絞られるため、これによっても検出精度の向上や、迅速な演算処理などが期待されるようになる。
好ましい構成として、前記対象期間のうちの加速度は、所定のサンプリング期間における加速度の平均値である。
好ましい方法として、前記対象期間のうちの加速度を所定のサンプリング期間における加速度の平均値とする。
好ましい方法として、前記対象期間のうちの加速度を所定のサンプリング期間における加速度の平均値とする。
このような構成もしくは方法によれば、車両にあっては加速度の測定値に多少のばらつきが生じることは避けられないため、所定のサンプリング時間における加速度の測定値の平均値を利用することで加速度の変化傾向が適切に反映されるようになる。例えば、加速度の一時的な変動の影響が排除された平均値の加速度が0[m/s2]以下である範囲から、ブレーキ操作が開始された時点を探すことができる。これにより、加速度に生じる一時的な変化によってブレーキ操作の開始時点の判定が影響を受けるおそれを低減させることができるようになる。
好ましい構成として、加速度はさらに、−1.0[m/s2]以上であることを条件に前記対象期間のうちから前記ブレーキ操作が開始された時点を特定する。
好ましい方法として、加速度がさらに、−1.0[m/s2]以上であることを条件に前記対象期間のうちから前記ブレーキ操作が開始された時点が特定される。
好ましい方法として、加速度がさらに、−1.0[m/s2]以上であることを条件に前記対象期間のうちから前記ブレーキ操作が開始された時点が特定される。
このような構成もしくは方法によれば、ドライバがブレーキを操作すれば大きな負の加速度が発生するため、ブレーキが操作されたときに発生する加速度よりも絶対値が小さい減速用の加速度範囲となる−1.0[m/s2]以上をブレーキ操作が開始された時点を特定するときの条件にする。これにより、特定のための対象期間がより絞り込まれるようになるため、ブレーキ操作の開始時点の判定の一層の向上が図られるようになる。
好ましい構成として、前記操作開始特定部は、前記対象期間のうち、加速度を微分したジャークの絶対値が最大の時点を、ブレーキ操作が開始された時点として特定する。
好ましい方法として、前記操作開始特定工程では、前記対象期間のうち、加速度を微分したジャークの絶対値が最大の時点をブレーキ操作が開始された時点として特定される。
好ましい方法として、前記操作開始特定工程では、前記対象期間のうち、加速度を微分したジャークの絶対値が最大の時点をブレーキ操作が開始された時点として特定される。
加速度を微分したジャークは、ブレーキ操作のときに大きな値を発生させる一方、路面からの振動などでも大きな値を発生させる。そこで、このような構成もしくは方法によれば、対象期間を適切に絞り込んだ範囲内でのジャークの最大値に基づくことによって、高い精度でブレーキ操作の開始時点を特定することができるようになる。これにより、ブレーキ操作の開始時点の特定精度の向上が一層図られるようになる。
好ましい構成として、前記操作開始特定部は、ジャークが負である時点のうちから前記ジャークの絶対値が最大となる時点を特定する。
好ましい方法として、前記操作開始特定工程では、ジャークが負である時点のうちから前記ジャークの絶対値が最大となる時点が特定される。
好ましい方法として、前記操作開始特定工程では、ジャークが負である時点のうちから前記ジャークの絶対値が最大となる時点が特定される。
ブレーキ操作時には負の加速度が生じるため、まず負のジャークが生じる。このため、このような構成もしくは方法によれば、負のジャークが最大であることに基づいて、ブレーキ操作が開始された時点を判定することで、その他の要因に基づき発生するジャークの影響を抑制することができる。
好ましい構成として、前記判定開始指示部は、ブレーキの操作終了タイミングとして推定する、加速度の変化量が所定値未満であることを、車両停止時における加速度の変化量との対比から判断する。
このような構成によれば、ブレーキの操作終了を車両停止時における加速度の変化量との対比に基づいて判断することで、車両停止を迅速かつ容易に判定できるようになる。
好ましい構成として、前記判定開始指示部は、ブレーキの操作終了タイミングとして推定する、加速度の変化量が所定値未満であることを、加速度が負の値から0[m/s2]付近に戻って変化が少なくなったときにおける加速度の変化量との対比に基づいて判断する。
好ましい構成として、前記判定開始指示部は、ブレーキの操作終了タイミングとして推定する、加速度の変化量が所定値未満であることを、加速度が負の値から0[m/s2]付近に戻って変化が少なくなったときにおける加速度の変化量との対比に基づいて判断する。
このような構成によれば、加速度が負の値から0[m/s2]付近に戻って変化が少なくなったときにおける加速度の変化量に関して、ブレーキの操作終了タイミングとして推定する加速度の変化量が、所定値未満であることに基づいて、ブレーキの操作終了タイミングを判断する。これにより、車両が停止しないブレーキ操作であってもブレーキ操作の終了を判断することができ、このように車両の停止を伴わないブレーキ操作に対しても車両状態の判定をすることができるようになる。
このましい構成として、位置の時間変化に基づいて速度を算出する速度検出部を備え、前記判定開始指示部は、ブレーキの操作終了タイミングとして推定する、加速度の変化量が所定値未満であることを、加速度が負の値から0[m/s2]付近に戻るとともに、前記速度検出部により算出された速度が減速から増速に変化することに基づいて判断する。
このような構成によれば、ブレーキ操作が行われたものの、車両は停止しなかった場合であれ、ブレーキ操作に関する運転診断を行うことができるようになる。これにより、ユーザに対してブレーキ操作に関する運転診断を提供できる機会の増加が図られる。つまり、車両状態判定装置の適用可能性や採用可能性の拡大が図られるようになる。
上記目的を達成するために運転診断装置は、加速度情報に基づいてそれぞれ特定されるブレーキ操作が終了した時点とブレーキ操作が開始された時点とに基づいてブレーキ操作に関する運転診断を行い、その診断結果を提供する運転診断装置であって、ブレーキ操作が開始される時点を判定する判定装置として、上記車両状態判定装置を備え、前記ブレーキ操作が開始された時点の速度が、運転診断を行う条件としての速度である診断速度以上のとき、前記運転診断の結果を提供する。
このような構成によれば、ブレーキ操作を開始したときの速度が運転診断を行う速度以上のとき運転診断の結果が提供される。例えば、渋滞や市街地走行などで行われる低速度におけるブレーキ操作は運転診断に適さないことがあるうえ、ドライバに煩わしさを与えるおそれがある。つまりこうした低速度に対する運転診断が行われないようになる。これにより、運転診断の提供が適切になされるようになる。なお運転診断の結果が提供されないのであればよく、運転診断を実行しない態様でもよいし、実行された運転診断の結果を提供しない態様でもよい。
好ましい構成として、ブレーキ操作が開始された時点から判定開始が指示された時点までの期間が、ブレーキ操作が開始された時点での速度から算出された減速に要する標準的な時間である標準時間以上であるとき、前記運転診断の結果を提供する。
ブレーキの操作開始からブレーキ操作終了までの時間がブレーキ操作の開始時点の速度に対して極端に短い場合、加速度に基づいて判断されたブレーキ操作の開始時点の判断や、ブレーキ操作の終了時点の判断に誤りがあるおそれが高い。つまり、このような構成によれば、このような判断の誤りが生じた場合に運転診断を提供しないようにすることができる。これにより、不適切な運転診断の提供が防止され、運転診断が適切に行われるようになる。
好ましい構成として、現在位置の変化に基づいて速度を算出する位置検出装置と、前記位置検出装置により算出された速度が所定の速度以上になったことを検出する走行検出部とを備え、前記判定装置を構成する判定開始指示部は、前記走行検出部が所定の速度以上になったことを検出したことを条件に前記ブレーキの操作状態の判定開始を指示する。
このような構成によれば、運転診断を行なうとき、車両が所定の速度以上で走行していたことを条件とすることで、車両が走行していないときや、運転診断装置が車両に搭載されていないとき運転診断を行なってしまうおそれが防止される。これにより運転診断が適切に提供されるようになる。
好ましい構成として、前記位置検出装置により算出された速度が所定の速度未満になったことを検出する低速検出部を備え、前記判定装置を構成する判定開始指示部は、前記低速検出部が所定の速度未満になったことを検出していることを条件に前記ブレーキの操作状態の判定開始を指示する。
車両が安定走行しているために加速度変化が少なくなるようなとき、ブレーキ操作が終了したと誤判定されるおそれがある。そこで、このような構成によれば、車両が停止する速度に近い低速度が検出されたこと条件に運転診断を提供することで、ブレーキ操作に関する運転診断を適切に提供することができるようになる。なお、低速度を検出する所定の速度に、停止の速度、つまり「0」よりも少し大きい値を設定するとよい。こうすることで、たとえ速度検出に若干の遅れが生じても、ブレーキの操作終了のリアルタイムの検出に生じる影響を低減させることができる。
車両状態判定装置、車両状態判定方法及び運転診断装置を具体化した一実施形態について、図1〜8に従って説明する。
まず、運転診断装置の概略について説明する。
まず、運転診断装置の概略について説明する。
図1に示すように、自動車などの車両1は携帯型の情報処理装置2を備えている。携帯型の情報処理装置2は、ユーザによる持ち運びが可能な装置であるため、必要に応じて車両1内に持ち込まれるとともにその持ち込まれた車内に一時的に取り付けられる。携帯型の情報処理装置2は、いわゆる携帯電話やスマートフォンなどであって、各種プログラムを実行処理する小型コンピュータを含み構成されている。本実施形態では、携帯型の情報処理装置2は、ブレーキ操作に関する運転診断用のプログラムを実行処理することでブレーキ操作に関する運転診断を行う。
続いて、携帯型の情報処理装置2の構成について説明する。
図2に示すように、携帯型の情報処理装置2は、各種センサとHMI(ヒューマン・マシン・インターフェース)と、運転診断を行なう運転診断部13とを備えている。各種センサには、加速度を検出する加速度センサ部10と、現在の位置情報を取得する位置検出装置及び速度検出部としての位置センサ部11とが含まれている。HMIは、ユーザが認識可能な情報を出力する出力部と、ユーザからの指示が入力される入力部とを備えている。出力部には、画像情報を表示する表示装置12や図示しない音声出力装置が含まれている。入力部には、操作ボタンやタッチセンサなどが含まれている。
図2に示すように、携帯型の情報処理装置2は、各種センサとHMI(ヒューマン・マシン・インターフェース)と、運転診断を行なう運転診断部13とを備えている。各種センサには、加速度を検出する加速度センサ部10と、現在の位置情報を取得する位置検出装置及び速度検出部としての位置センサ部11とが含まれている。HMIは、ユーザが認識可能な情報を出力する出力部と、ユーザからの指示が入力される入力部とを備えている。出力部には、画像情報を表示する表示装置12や図示しない音声出力装置が含まれている。入力部には、操作ボタンやタッチセンサなどが含まれている。
加速度センサ部10は、半導体式の3軸加速度センサなど公知の加速度センサを有し、携帯型の情報処理装置2に印加される加速度Sarを検出する。つまり、加速度センサ部10が3軸分の加速度を出力する場合、加速度Sarにはそれら3軸分の加速度が含まれる。加速度センサ部10は、検出した加速度Sarに対応する信号を運転診断部13へ出力する。なお、こうした3軸加速度センサにより検出された加速度Sarからは、重力加速度の方向を特定することで、垂直方向や水平方向の加速度とその向きをそれぞれ得ることができる。つまり加速度センサ部10は、加速度Sarの検出方向を機器正面(前方)等の向きに関連付けることができる。例えば、ドライバに機器正面を向けるように車内に配置された携帯型の情報処理装置2は、車両1が減速すると機器後方への加速度Sarを検出し、車両1が加速すると機器前方への加速度Sarを検出する。
位置センサ部11は、GPS信号を受信し、受信したGPS信号を利用して現在位置や現在時刻を算出する。位置センサ部11は、算出した現在の位置Sprや現在時刻に対応する信号を運転診断部13へ出力する。また、位置センサ部11は、位置の移動と時間との関係に基づいて速度Svrを算出するものの、速度Svrには位置の移動と時間との関係に基づいて算出されることに基づく遅延が生じる。例えば、GPS信号の取得間隔を500msとすれば、速度Svrの算出には少なくとも500msの遅延が生じる。また、位置センサ部11はGPS信号以外の情報を加えて現在位置を算出してもよいし、GPS信号を利用しないで現在の位置を算出してもよい。さらに、時刻は時計から取得してもよい。
運転診断部13は、ブレーキ操作に関する運転診断を行なう。運転診断部13は、加速度センサ部10と位置センサ部11とに電気的に接続されている。運転診断部13は、加速度センサ部10から加速度Sarに対応する信号が入力される。運転診断部13は、加速度Sarを記憶する記憶部としてのデータログ部40と、加速度Sarにフィルタ処理を施すフィルタ部41と、フィルタ処理された加速度Sa1に基づいて加速度Sa1の最小値Samを検出する最小加速度検出部42とを備える。また運転診断部13は、加速度Sarを微分してジャークSja(加速度の時間変化率)を算出する微分処理部43と、加速度Sarから車両1の停止を検出する判定開始指示部としての停止検出部44とを備えている。
データログ部40は、加速度センサ部10から入力された加速度Sarを記憶する。データログ部40は、入力された加速度Sarを時系列的(経時的)に記憶する。またデータログ部40は、記憶した加速度Sarのうちから指定された期間に対応する加速度Sarのデータを出力する。
フィルタ部41は、入力された加速度Sarにフィルタ処理を施すことで平準化された加速度Sa1を生成する。フィルタ部41は、例えば、所定のサンプリング時間における加速度Sarの測定値の平均値として平準化された加速度Sa1を生成する。このように平準化することで加速度Sarに含まれる、運転診断に不要な高い周波数成分が除去される。例えば、車両1は、路面のでこぼこから短周期の大きな加速度を受けるが、このような加速度は運転診断に不要であるため除去する。また、こうして算出される平準化された加速度Sa1は、加速度Sarの一時的な変動の影響が排除され、加速度Sarの変化傾向が適切に反映されるようになる。そしてフィルタ部41は、フィルタ処理を施した平準化された加速度Sa1を出力する。なお、高い周波数成分を除去するために、高周波数除去フィルタを用いてもよい。また、平準化は、平均値処理以外の処理でもよい。
最小加速度検出部42は、フィルタ部41から平準化された加速度Sa1が入力されるとともに、現在時点から過去の所定期間の間において平準化された加速度Sa1が最小値Samとなった時点Stmを記憶しておく。なお、所定期間において複数の極小値とその時点をそれぞれ記憶しておいてもよい。極小値を記憶しておけば最小値を選択することが可能である。所定期間は、例えば、20秒などの期間が設定されているが、車両1の速度に応じて変化させてもよい。例えば、速度が高ければ長期間に、速度が低ければ短期間になるように変化させてもよい。そして、最小加速度検出部42は、要求に応じて加速度Sa1の最小値Samとその時点Stmとを出力する。
微分処理部43は、加速度Sarを微分演算してジャークSjaを算出し、算出したジャークSjaを出力する。微分処理部43は、加速度センサ部10から入力される加速度SarからジャークSjaを算出することができるとともに、データログ部40に記憶されている加速度Sarを参照してジャークSjaを算出することもできる。
停止検出部44は、加速度センサ部10から入力された加速度Sarに基づいて車両1の停止を検出する。停止検出部44は、加速度Sarに生じる加速度偏差Sadを演算する偏差演算部45と、車両1が停止している状態における加速度偏差Sadを学習する停止状態学習部46と、現在の加速度偏差Sadから停止状態を検出する停止状態検出部47とを備える。ところで、携帯型の情報処理装置2は、その位置センサ部11が出力する速度Svrから車両1の停止を検出することは可能ではあるが、位置センサ部11は位置変化に基づいて速度Svrを検出するため停止の検出に多少の遅れが生じる。そこで、本実施形態では、停止検出に係る遅れを低減させるため、停止検出部44が加速度Sarに基づいて車両1の停止を迅速に検出するようにしている。
偏差演算部45は、加速度センサ部10から加速度Sarが入力され、この入力された加速度Sarに所定期間に生じている加速度偏差Sadを算出する。偏差演算部45は、算出した加速度偏差Sadを出力する。本実施形態では、所定期間を1秒としており、偏差演算部45は、加速度Sarに生じる1秒間の変位から加速度偏差Sadを算出する。つまり、加速度偏差Sadは所定期間における加速度Sarの変化量として算出される。なお、所定期間は、車両1の停止状態を適切に検出できるのであれば、1秒より短くても、1秒より長くてもよい。
停止状態学習部46は、偏差演算部45から出力された加速度偏差Sadが入力されるとともに、車両1が停止中であるときの加速度偏差Sadを学習する。車両1は停止状態となるとき、加速度Sarは、負の値から0[m/s2]付近に戻って変化が少なくなる傾向にあることが一例としてあげられる。停止状態学習部46は、車両1が停止中であることを、位置センサ部11が算出する速度Svrを利用して検知してもよいし、ドライバに車両停止の確認を要求してもよいし、学習タイミングをドライバから指示されてもよい。また、停止状態学習部46は、車両1の停止が確実なときの加速度偏差Sadを検知したとき、加速度偏差Sadを学習してもよい。なお、停止状態学習部46は、加速度偏差Sadを一つだけ学習してもよいし、所定期間における加速度偏差Sadを複数学習してもよい。
ところで、車両1の停止時に生じる加速度Sarは、車種や、携帯型の情報処理装置2の設置状態、加速度センサの種類、携帯型の情報処理装置2の種類などの違いによって異なると考えられる。このため、対象とする車両1に携帯型の情報処理装置2を最初に設置したとき、車両1が停止している状態で停止状態における加速度偏差Sadを学習させることが望ましい。この学習によって、車種や、機器、設置条件のばらつきを補正することできるため、加速度偏差Sadに基づく停止状態の判定精度を向上させることができる。
停止状態検出部47は、現時点の加速度偏差Sadに基づいて、現在、車両1が停止しているか否か検出する。停止状態検出部47は、まず、現時点の加速度偏差Sadが停止判断のレベルにあるか否かを判断する。そして、停止状態検出部47は、現時点の加速度偏差Sadが停止判断のレベルにあると判断すると、現時点の加速度偏差Sadを、停止状態学習部46に学習されている停止時の加速度偏差Sadと比較する。停止状態検出部47は、所定時間の間、現時点の加速度偏差Sadが学習された停止時の加速度偏差Sadよりも小さいと判断すると、車両1が停止していると判断するとともにその判断結果を車両停止信号Sstとして出力する(判定開始指示工程)。つまり、停止検出部44によって車両1の停止が検出される。
本実施形態では、現時点の加速度偏差Sadと学習された停止時の加速度偏差Sadとを比較する所定時間を2秒としているが、車両1の停止を好適に判断できるのであれば、所定の時間は2秒より短くても、2秒より長くてもよい。また、加速度偏差Sadに複数の成分が含まれている場合、現時点の加速度偏差Sadに含まれるいずれかの成分の最大の加速度偏差と、学習された停止時の加速度偏差Sadに含まれるいずれかの成分の最小の加速度偏差とを比較してもよい。もしくは、現時点の加速度偏差Sadに含まれる各成分の加速度偏差と、学習された停止時の加速度偏差Sadに含まれる対応する成分の加速度偏差とをそれぞれ比較してもよい。
また運転診断部13は、車両1のブレーキ操作の開始時点を推定する減速開始検出部20と、ブレーキ操作に関しての運転診断を行なう診断処理部30とを備えている。
減速開始検出部20は、加速度センサ部10からフィルタ部41を介して平準化された加速度Sa1が入力される。減速開始検出部20は、入力された平準化された加速度Sa1に基づいて車両1のブレーキ操作の開始時点を推定する。減速開始検出部20は、停止検出部44から車両停止信号Sstが入力されたことに基づいて車両停止信号Sstが入力された時点から過去の所定期間を推定対象期間として、当該推定対象期間内においてブレーキ操作の開始時点を推定する。減速開始検出部20は、推定対象期間におけるブレーキ操作の開始時点の推定範囲を絞り込む除外期間選択部としての第1の範囲選択部21と、第2の範囲選択部22とを備えている。第1の範囲選択部21は、推定対象期間における対象範囲を、平準化された加速度Sa1の大きさに基づいて絞り込む。第2の範囲選択部22は、推定対象期間における対象範囲を、平準化された加速度Sa1の範囲に基づいて絞り込む。また、減速開始検出部20は、加速度SarのジャークSjaに基づいて推定対象期間からブレーキ操作の開始時点を特定する操作開始特定部としての操作時点特定部23を備えている。
減速開始検出部20は、加速度センサ部10からフィルタ部41を介して平準化された加速度Sa1が入力される。減速開始検出部20は、入力された平準化された加速度Sa1に基づいて車両1のブレーキ操作の開始時点を推定する。減速開始検出部20は、停止検出部44から車両停止信号Sstが入力されたことに基づいて車両停止信号Sstが入力された時点から過去の所定期間を推定対象期間として、当該推定対象期間内においてブレーキ操作の開始時点を推定する。減速開始検出部20は、推定対象期間におけるブレーキ操作の開始時点の推定範囲を絞り込む除外期間選択部としての第1の範囲選択部21と、第2の範囲選択部22とを備えている。第1の範囲選択部21は、推定対象期間における対象範囲を、平準化された加速度Sa1の大きさに基づいて絞り込む。第2の範囲選択部22は、推定対象期間における対象範囲を、平準化された加速度Sa1の範囲に基づいて絞り込む。また、減速開始検出部20は、加速度SarのジャークSjaに基づいて推定対象期間からブレーキ操作の開始時点を特定する操作開始特定部としての操作時点特定部23を備えている。
図3を参照して、第1の範囲選択部21、第2の範囲選択部22及び操作時点特定部23について説明する。図3には、加速度センサ部10から出力される加速度SarがグラフLa0で示され、フィルタ部41から出力される平準化された加速度Sa1がグラフLaで示され、微分処理部43から出力されるジャークSjaがグラフLjで示されている。また、図3には、参考のため、速度センサなどにより測定された車両1の実際の速度がグラフLv0で示され、ブレーキ操作により変化するブレーキ油圧がグラフLbpで示されている。
図2に示すように、第1の範囲選択部21は、停止検出部44から車両停止信号Sstが入力される。そして、図3に示すように、第1の範囲選択部21は、車両停止信号Sstが入力されると、車両停止信号Sstが入力された時点を停止時点t0として特定するとともに、その特定された停止時点t0から所定期間だけ過去の時点t6までの期間を推定対象期間として設定する。なお、時点t6は、運転診断の対象となるブレーキ操作に要する標準的な期間から定めた最大値であって、実験値や経験値、計算値などに基づいて定められ、例えば20秒の値が設定される。
また、第1の範囲選択部21は、推定対象期間が設定されると、最小加速度検出部42から、平準化された加速度Sa1が最小値Samであった過去の時点Stmを取得する。この取得された時点Stmは、図3において時点t3に対応する。そして、第1の範囲選択部21は、時点t3から停止時点t0までの範囲を除外期間として設定する。つまり、ブレーキ操作の開始時点を推定する推定対象期間から除外期間を除外した、時点t3から時点t6までの期間としての第1の対象期間を設定する(除外期間選択工程)。
第2の範囲選択部22は、加速度の範囲に基づいて、第1の範囲選択部21が設定した第1の対象期間をさらに絞り込む。第2の範囲選択部22は、フィルタ部41を介してデータログ部40から、第1の対象期間に対応する時点t3から時点t6までの平準化された加速度Sa1を取得する。そして、第2の範囲選択部22は、取得した平準化された加速度Sa1の範囲が所定の加速度範囲に含まれる範囲を抽出する。通常、ドライバのブレーキ操作の特徴として、ブレーキ操作開始前には加速度が0[m/s2]付近で徐々に減速するものの、変化は小さい状態にあることが多い。そこで、加速度が0[m/s2]付近以下にある範囲からブレーキ操作が開始された時点を探すようにすることが好ましい。本実施形態では、所定の加速度範囲は、0[m/s2]≧Sa1≧−0.1[m/s2]に設定されていることから、第2の範囲選択部22は、時点t3から時点t6までの間で、加速度Sa1(グラフLa)が0[m/s2]≧Sa1≧−0.1[m/s2]にある範囲として時点t3から時点t5までの間を抽出する。つまり、第2の範囲選択部22は、第1の対象期間を時点t3から時点t5までの範囲に絞り込んだ第2の対象期間を設定する。
操作時点特定部23は、ジャークSjaに基づいて、第2の対象期間(時点t3から時点t5まで)のうちからブレーキ操作の開始時点を特定する(操作開始特定工程)。操作時点特定部23は、第2の対象期間の加速度Sarをデータログ部40から微分処理部43に出力させ、微分処理部43が出力する第2の対象期間のジャークSjaを取得する。そして、操作時点特定部23は、取得したジャークSjaから極値を抽出し、抽出された極値のうち最小の極値である時点(t4)をブレーキ操作の開始時点t4として特定する。なお一般に、ブレーキ操作の開始時点t4では、まず、ジャークSjaは負の方向に大きくなるため、最小の極値によりブレーキ操作の開始時点t4を特定することは好ましい。本実施形態では、ブレーキ操作の開始時点t4と、ブレーキの油圧が上昇している時点とが重なるため(グラフLbp)、ブレーキ操作の開始時点t4が正しく特定されている。
これにより、減速開始検出部20はブレーキ操作の開始時点t4を特定する。そして、減速開始検出部20は、ブレーキ操作の開始時点t4から車両1の停止時点t0までの期間を、ブレーキ操作の運転診断の診断対象期間として診断処理部30へ出力する。
診断処理部30は、診断対象期間におけるブレーキ操作に関する運転診断を行う。診断処理部30は、減速開始検出部20から診断対象期間を得るとともに、当該診断対象期間における加速度Sa1、速度Svr、及びジャークSjaなどに基づいてブレーキ操作に関する運転診断を行う。また、診断処理部30は、位置センサ部11から入力される現在の位置Sprや速度Svrなどを走行履歴として図示しない記憶装置などに保持することができる。
診断処理部30は、運転診断の実行条件を判定する走行検出部としての第1の条件判定部31、低速検出部としての第2の条件判定部32及び時間条件判定部33と、運転診断に用いる速度を補正する速度補正部34と、ブレーキ操作に関する運転診断を行うブレーキ診断部35とを備えている。
ブレーキ診断部35は、ブレーキの操作に関する運転診断を行う部分であって、診断対象期間における加速度Sa1や、速度Svr、ジャークSjaの変化を、設定されている適正モデルと比較してそれらの類似度を評価し、数値化する。なお、こうした類似度の評価や数値化は、公知の評価手法や数値化手法で行われる。そして、ブレーキ診断部35は、数値化された類似度をユーザ向けの指標に変換し、この変換した指標を表示装置12に表示させる。つまりブレーキ診断部35は、直前のブレーキ操作に関する運転診断をユーザに提供する。
なお、減速開始検出部20により診断対象期間が設定された場合であっても、ブレーキ操作に関する運転診断をユーザに提供することが適切ではない場合がある。このため、本実施形態では、診断処理部30は、運転診断を提供するにあたり、予め、第1の条件判定部31、第2の条件判定部32及び時間条件判定部33によって運転診断を提供することが適切であるか否かを判断する。
そこで、診断処理部30により実行される、運転診断の提供の可否判断について説明する。
第1の条件判定部31は、診断対象期間を含む車両1の走行履歴中の速度Svrに基づいて運転診断が実行可能であるか否かを判断する。第1の条件判定部31は、ブレーキ操作に関する運転診断の実行可能条件とする第1条件速度αとして、例えば20[km/h]が設定されているとともに、判断結果を保持する走行判定用フラグを有している。車両1が第1条件速度α以上で走行していたことを条件とすることで、車両1が走行していないときや、そもそも携帯型の情報処理装置2が車両1に搭載されていない環境下で運転診断を行なってしまうおそれが防止することができる。
第1の条件判定部31は、診断対象期間を含む車両1の走行履歴中の速度Svrに基づいて運転診断が実行可能であるか否かを判断する。第1の条件判定部31は、ブレーキ操作に関する運転診断の実行可能条件とする第1条件速度αとして、例えば20[km/h]が設定されているとともに、判断結果を保持する走行判定用フラグを有している。車両1が第1条件速度α以上で走行していたことを条件とすることで、車両1が走行していないときや、そもそも携帯型の情報処理装置2が車両1に搭載されていない環境下で運転診断を行なってしまうおそれが防止することができる。
図4に示すように、第1の条件判定部31は、前回に運転診断が実行された後、走行判定用フラグをOFF(オフ)「0」に設定する(時間ta2以前)とともに、その後、速度Svrが20[km/h]以上になったとき(時間ta1)、走行判定用フラグをON(オン)「1」に設定する。そして、第1の条件判定部31は、診断対象期間が検出されたとき(時間ta0)、走行判定用フラグが「1」であった場合、運転診断を実行可能と判断する。そして、運転診断の実行可能と判断されると、本実施形態では、診断処理部30は、次に第2の条件判定部32による条件判定を行う。また第1の条件判定部31は、運転診断が実行されたことを検出すると走行判定用フラグをOFF(オフ)「0」に設定する。なお、走行判定用フラグは、停止状態学習部46による加速度偏差Sadの学習が実行されたときや、ブレーキ操作に関する運転診断を中断や終了したときなどにもOFFするとよい。
ところで、第1条件速度αは、運転診断をドライバの感覚に適合させるために設定されている。例えば、低速でしか走行していない運転に対して運転診断を行うと、ドライバが運転診断の必要がないと感じる渋滞時などに運転診断が頻繁に行われ、ドライバに煩わしさを与えるおそれがある。またそうした、渋滞や市街地走行などの低速度におけるブレーキ操作は運転診断に適さない。そこで、走行履歴に含まれる速度Svrが第1条件速度α以下のみの場合、運転診断を行わないようにすることが好適である。走行履歴中の速度Svrが第1条件速度未満であった場合、第1の条件判定部31は、運転診断の不実施を判断することで、診断処理部30では今回の診断対象期間に対してブレーキ操作に関する運転診断を行わないこととする。
第2の条件判定部32は、診断対象期間を含む車両1の走行履歴中の速度Svrに基づいて運転診断が実行可能であるか否かを判断する。第2の条件判定部32は、実行不許可条件とする第2条件速度βとして、例えば10[km/h]が設定されている。
図4に示すように、第2の条件判定部32は、前回の運転診断が実行された後、停止判定用フラグをOFF(オフ)「0」に設定する(時点ta2以前)とともに、その後、速度が10[km/h]以下になったとき(時間ta2以前)、停止判定用フラグをON(オン)「1」に設定する。そして、第2の条件判定部32は、診断対象期間が検出されたとき(時間ta0)、停止判定用フラグが「1」であった場合、運転診断の実行可能と判断する。そして、運転診断の実行可能と判断されると、本実施形態では、診断処理部30は、次に時間条件判定部33による条件判定を行う。逆に、第2の条件判定部32は、診断対象期間が検出されたとき、停止判定用フラグが「0」であった場合、運転診断の不実施を判断することで、診断処理部30では今回の診断対象期間に対してブレーキ操作に関する運転診断を行わないこととする。
運転診断の実行可能と判断された後、第2の条件判定部32は、運転診断が実行されたことを検出すると停止判定用フラグをOFF(オフ)「0」に設定する。通常、運転診断が実行された後には車両1は停止しているため、停止判定用フラグは直ちにONに設定される。
ここで、走行判定用フラグと停止判定用フラグとを用いた場合の効果について説明する。
図5に示すように、車両1の速度Vrが安定すると加速度の変化も小さくなるため、停止検出部44は車両1の停止を誤判定する場合がある(時点tb2)。このとき、走行中であるため時点tb1以降の走行判定用フラグはONであり、時点tb0以前から停止判定用フラグはONであるため、一旦、運転診断が実行される(時点tb2)。これにより、走行判定用フラグ及び停止判定用フラグはそれぞれOFFに設定される。その後直ちに走行判定用フラグはONに設定される一方、停止判定用フラグはそれ以降OFFを維持されるため、時点tb2以降、例えば、診断対象期間が通知された時点tb3や時点tb4などにおいても、第2の条件判定部32により運転診断の不実施が判断されて運転診断が実行されなくなる。
図5に示すように、車両1の速度Vrが安定すると加速度の変化も小さくなるため、停止検出部44は車両1の停止を誤判定する場合がある(時点tb2)。このとき、走行中であるため時点tb1以降の走行判定用フラグはONであり、時点tb0以前から停止判定用フラグはONであるため、一旦、運転診断が実行される(時点tb2)。これにより、走行判定用フラグ及び停止判定用フラグはそれぞれOFFに設定される。その後直ちに走行判定用フラグはONに設定される一方、停止判定用フラグはそれ以降OFFを維持されるため、時点tb2以降、例えば、診断対象期間が通知された時点tb3や時点tb4などにおいても、第2の条件判定部32により運転診断の不実施が判断されて運転診断が実行されなくなる。
図6に示すように、停止判定用フラグを用いない場合、停止検出部44が車両1の停止を誤判定すると、運転診断が実行される(時間tc2)。このとき、走行判定用フラグはOFFされた後、直ちにONに設定されるため、その後に停止検出部44が車両1の停止を誤判定すると、再び運転診断が実行される(時間tc3)。この後さらに、停止検出部44が車両1の停止を誤判定するたびに、例えば時点tc4や時点tc5に運転診断が実行されて、車両1の走行中に実行されるブレーキ操作に関する運転診断がユーザに不信感を与えることにもなりかねことも考えられる。
しかしこのように、速度Svrに基づく簡単な条件で設定することができる走行判定用フラグと停止判定用フラグとによって運転診断を実施、もしくは提供を適切な条件にすることができるようになる。これにより、運転診断の利便性が向上するようになる。
図2に示すように、時間条件判定部33は、診断対象期間の長さが、ブレーキ操作に要する時間として適切であるか否かを判断し、適切な場合、運転診断を可能と判断する一方、不適切であった場合、運転診断を不実施と判断する。時間条件判定部33は、通常のブレーキ操作で許容される減速用の最大の加速度、つまり最小の加速度として−0.4[G](G=9.8m/s2)を有する。そして時間条件判定部33は、ブレーキ操作の開始時点t4(図3参照)の車両1の速度Svrを取得するとともに、その取得した速度Svrが、減速用の絶対値が最大の加速度による減速で「0」になるまでの時間を減速時間として算出する。そして、診断対象期間の長さが、ブレーキ操作に要する時間よりも短い場合、運転診断の不実施を判断する。診断対象期間よりも短い場合としては、緊急時の急ブレーキであったり、センサの誤差などによる診断対象期間の誤検出であったりすることが考えられるため、こうした、運転診断に適さない場合における運転診断を抑制することで、ブレーキ操作に関する運転診断がドライバに違和感を与えるおそれが低減される。
例えば、第1条件速度20[km/h]と最大の減速加速度−0.4[G]とから減速時間Tdは約1.41[秒]として算出される。つまり、減速時間Td=(20÷3.6)÷(0.4×9.8)≒1.41となるため、減速時間に1.41[秒]や近い値である1.5[秒]などに設定してもよい。なお本実施形態では診断処理部30は、車両1の速度Svrが第1条件速度20[km/h]以下のときには運転診断を行わないことから、それ以上の速度Svrに対しても減速時間として1.41[秒]や1.5[秒]などを適用することができる。また、最大の減速加速度は、ドライバが通常運転で生じさせる範囲であれば−0.4[G]より大きくてもよいし、−0.4[G]より小さくてもよい。さらに、ブレーキ操作の開始時点の車両1の速度Svrに基づいて、都度減速時間を算出してもよい。
速度補正部34は、位置センサ部11が検出する速度Svrの正確性を用いて、加速度センサ部10に基づき算出される微分速度を補正する。ブレーキ操作に関する運転診断を実施する際、正確な速度が迅速に必要になる。しかし、位置センサ部11から出力される速度Svrは正確であるが、時間的な遅れが生じることが避けられない。他方、車両1の停止時点t0から加速度センサ部10の平準化された加速度Sa1又は加速度Sarを積分することによって積分速度を迅速に算出できるが、積分速度は停止時点t0から時間が離れるにつれて積分誤差の累積が無視できなくなる。そこで、速度補正部34は、位置センサ部11が既に出力しているブレーキ操作の開始時点td1の車両1の速度Vr0に基づいて、ブレーキ操作開始時の積分速度Va0を補正することで、正確な速度を迅速に得るようにしている。
図7に示すように、車両1の実際の速度がグラフLv0の様に変化する場合、位置センサ部11が算出する速度SvrはグラフLvrの様に変化する。つまり、車両1の位置Sprに基づいて速度Svrが算出されるため、速度Svrは正確であるものの算出に遅れが生じることが避けられない。例えば、速度Svrに基づく停止の判定は、実際の停止時点td0よりも遅い時点te0になる。また、積分速度はグラフLvaの様に変化する。つまり、車両1の停止が検出された停止時点td0では積分誤差はないが停止時点td0から時間的に離れるにつれて積分誤差が累積することが避けられない。
図8に示すように、積分速度は車両1の停止が検出された停止時点td0に時間的に近ければ積分誤差が少なく、時間の経過(過去に遡る)とともに誤差が大きくなる。例えば、ブレーキ操作の開始時点td1でブレーキ操作開始時の積分速度Va0が検出されているものとする。ブレーキ操作の開始時点td1は、車両1が安定走行していた直後近傍であるため、位置センサ部11が算出する速度Vr0は車両1の実際の速度V0に近い。そこで、ブレーキ操作に関する運転診断に必要なブレーキ操作の開始時点td1から車両1の停止時点td0までの間の速度について、次のように算出する。
まず、速度補正部34は、ブレーキ操作の開始時点td1における位置センサ部11が算出する速度Vr0を得るとともに、ブレーキ操作開始時の積分速度Va0を算出する。そして、速度補正部34は、ブレーキ操作開始時の積分速度Va0に対する補正率を、(位置センサ部11が算出する速度Vr0)÷(ブレーキ操作開始時の積分速度Va0)として算出する。加速度から算出される積分速度をVa[t]とし、「t」をブレーキ操作の開始時点td1から車両1の停止時点td0までの範囲とすると、速度補正部34は、補正された車速V[t]を、車速V[t]=Va[t]×(Vr0÷Va0)との式よりを得ることができる。こうして求められる補正された車速V[t]はグラフLvhの様に示され、車両1の実際の速度のグラフLv0に近い値となる。つまり、積分速度を、ブレーキ操作の開始時点td1の「ブレーキ操作開始時の積分速度Va0」と「位置センサ部11が算出している速度Vr0」との関係に基づいて補正することにより、車両1の正確な速度を迅速に得る。こうして迅速に正確な速度が得られることで、運転診断を迅速に行うことができるようになり、ユーザの利便性が向上する。
以上説明したように、本実施形態に係る車両状態判定装置、車両状態判定方法及び運転操作診断装置によれば、以下に列記するような効果が得られるようになる。
(1)加速度センサ部10から得られる加速度Sarの変化からブレーキ操作が開始された時点を求める際、ブレーキ操作が開始されることのない期間を適切に除外することができるようになる。こうしたブレーキ操作の開始とは関係のない期間を除外することによって、ブレーキ操作の開始時点t4の誤検出が抑制され、加速度センサが検出する加速度Sarに基づいて車両の状態を好適に判定することができるようになる。また、ブレーキ操作の開始時点t4の検出に係る情報処理を減らすことができるため車両状態の判定が迅速になされるようにもなる。しかも、このような判定態様であれば、上記加速度センサが携帯型の情報処理装置2に搭載されているセンサであっても、その取得される加速度Sarに基づいて上記ブレーキの操作状態を精度よく判定することが可能となる。
(1)加速度センサ部10から得られる加速度Sarの変化からブレーキ操作が開始された時点を求める際、ブレーキ操作が開始されることのない期間を適切に除外することができるようになる。こうしたブレーキ操作の開始とは関係のない期間を除外することによって、ブレーキ操作の開始時点t4の誤検出が抑制され、加速度センサが検出する加速度Sarに基づいて車両の状態を好適に判定することができるようになる。また、ブレーキ操作の開始時点t4の検出に係る情報処理を減らすことができるため車両状態の判定が迅速になされるようにもなる。しかも、このような判定態様であれば、上記加速度センサが携帯型の情報処理装置2に搭載されているセンサであっても、その取得される加速度Sarに基づいて上記ブレーキの操作状態を精度よく判定することが可能となる。
(2)加速度Sarが最小になる時点t3までの期間の特定が容易であるため、除外期間算出に係る演算負荷などを抑えることができる。つまり、更なる処理負荷の軽減や応答性の向上が図られるようになる。
(3)ドライバのブレーキ操作の特徴として、ブレーキ操作開始前には加速度が0[m/s2]付近で徐々に減速するものの、速度変化は小さい状態にあることが多い。そこで、加速度が0[m/s2]以下にある範囲からブレーキ操作が開始された時点を探すようにする。これにより、ブレーキ操作の開始時点の検索範囲が好適に絞られるため、これによっても検出精度の向上や、迅速な演算処理などが期待されるようになる。
(4)車両1にあっては加速度Sarの測定値に多少のばらつきが生じることは避けられないため、所定のサンプリング時間における加速度の測定値の平均値を利用することで加速度の変化傾向が適切に反映されるようになる。例えば、加速度の一時的な変動の影響が排除された平均値の加速度が0[m/s2]以下である範囲からブレーキ操作が開始された時点を探すことができる。これにより、加速度に生じる一時的な変化によってブレーキ操作の開始時点の判定が影響を受けるおそれを低減させることができるようになる。
(5)ドライバがブレーキを操作すれば大きな加速度が発生する。このため、第2の対象期間を、平準化された加速度Sa1が−1.0[m/s2]以上である範囲(−0.1≦Sa1)とすることで、ブレーキを操作したときに発生する加速度Sarよりも小さい大きさ(絶対値)の減速用の加速度範囲に対象期間を絞り込むようにする。これにより、対象期間がより絞り込まれるようになるため、ブレーキ操作の開始時点の判定の一層の向上が図られるようになる。
(6)ジャークSjaの絶対値が最大となる時点をブレーキ操作の開始時点として特定する。なお、加速度Sarを微分したジャークSjaは、ブレーキ操作のときに大きな値を発生させる一方、路面からの振動などでも大きな値を発生させる。そこで対象期間を適切に絞り込んだ範囲内でのジャークSjaの最大値に基づくことによって、高い精度でブレーキ操作の開始時点を特定することができる。これにより、ブレーキ操作の開始時点の特定精度の向上が一層図られるようになる。
(7)ブレーキ操作時には負の加速度Sarが生じるため、まず負のジャークSjaが生じる。このため、負のジャークSjaが最大であることに基づいて、ブレーキ操作が開始された時点を判定することで、その他の要因に基づき発生するジャークSjaの影響を抑制することができる。
(8)ブレーキの操作終了を車両停止時における加速度Sarの変化量との対比に基づいて判断することで、車両停止を迅速かつ容易に判定できるようになる。
(9)加速度Sarが負の値から0[m/s2]付近に戻って変化が少なくなったときにおける加速度Sarの変化量(加速度偏差Sad)に基づいて、ブレーキ操作の終了タイミングを判断することができる。ブレーキ操作の終了タイミングは、ブレーキの操作終了タイミングとして推定されるときの加速度Sarの変化量(加速度偏差Sad)が、学習された加速度偏差Sadなどの所定値未満であることに基づいて判断される。これにより、車両1が停止しないブレーキ操作であってもブレーキ操作の終了を判断することができ、このように車両1の停止を伴わないブレーキ操作に対しても車両状態の判定をすることができるようになる。
(9)加速度Sarが負の値から0[m/s2]付近に戻って変化が少なくなったときにおける加速度Sarの変化量(加速度偏差Sad)に基づいて、ブレーキ操作の終了タイミングを判断することができる。ブレーキ操作の終了タイミングは、ブレーキの操作終了タイミングとして推定されるときの加速度Sarの変化量(加速度偏差Sad)が、学習された加速度偏差Sadなどの所定値未満であることに基づいて判断される。これにより、車両1が停止しないブレーキ操作であってもブレーキ操作の終了を判断することができ、このように車両1の停止を伴わないブレーキ操作に対しても車両状態の判定をすることができるようになる。
(10)ブレーキ操作を開始したときの速度Svrが運転診断を行う第1条件速度α未満のとき運転診断の結果が提供されない、つまり第1条件速度α以上のとき運転診断の結果が提供される。例えば、渋滞や市街地走行などで行われる低速度におけるブレーキ操作は運転診断に適さないことがあるうえ、ドライバに煩わしさを与えるおそれがある。つまりこうした低速度に対する運転診断が行われないようになる。これにより、運転診断の提供が適切になされるようになる。なお運転診断の結果が提供されないのであればよく、運転診断を実行しない態様でもよいし、実行された運転診断の結果を提供しない態様でもよい。
(11)ブレーキ操作の開始からブレーキ操作終了までの時間が、ブレーキ操作の開始時点の速度Svrに対して極端に短い場合、加速度Sarに基づいて判断されたブレーキ操作の開始時点の判断や、ブレーキ操作の終了時点の判断に誤りがあるおそれが高い。つまり、このような判断の誤りが生じた場合に運転診断を提供しないようにすることができる。これにより、不適切な運転診断の提供が防止され、運転診断が適切に行われるようになる。
(12)第1の条件判定部31は速度が第1条件速度α以上になったことを検出したことを条件に、前記ブレーキの操作状態の判定開始を指示する。つまり運転診断を行なうとき、車両1が第1条件速度α以上で走行していたことを条件とすることで、車両1が走行していないときや、そもそも携帯型の情報処理装置2が車両1に搭載されていない環境下で運転診断を行なってしまうおそれが防止される。これにより運転診断が適切に提供されるようになる。
(13)車両1が安定走行しているために加速度変化が少なくなるようなとき、ブレーキ操作が終了したと誤判定されるおそれがある。そこで、第2の条件判定部32が、車両が停止する速度に近い低速度(第2条件速度β)が検出されたことを条件に運転診断を提供することで、ブレーキ操作に関する運転診断を適切に提供することができるようになる。なお、低速度を検出する所定の速度に、停止の速度、つまり「0」よりも少し大きい値を設定するとよい。こうすることで、たとえ速度検出に若干の遅れが生じても、ブレーキの操作終了のリアルタイムの検出に生じる影響を防ぐことができる。
(その他の実施形態)
なお上記各実施形態は、以下の態様で実施することもできる。
・上記実施形態では、フィルタ部41は加速度センサ部10から入力される加速度Sarをフィルタ処理して平準化された加速度Sa1として出力する場合について例示した。なお、フィルタ部は、そのフィルタ処理の内容として、ブレーキ操作に関する運転診断に適した平準化された加速度Sa1が得られるように様々に設定することができる。例えば、フィルタ部が設けられていないことと等価であるようにフィルタとしての機能を発揮しない状態、つまり入力した加速度と出力した加速度との間に相違が生じないような状態にしてもよい。これにより、車両状態判定装置や運転診断装置としての設計自由度の向上が図られるようになる。
なお上記各実施形態は、以下の態様で実施することもできる。
・上記実施形態では、フィルタ部41は加速度センサ部10から入力される加速度Sarをフィルタ処理して平準化された加速度Sa1として出力する場合について例示した。なお、フィルタ部は、そのフィルタ処理の内容として、ブレーキ操作に関する運転診断に適した平準化された加速度Sa1が得られるように様々に設定することができる。例えば、フィルタ部が設けられていないことと等価であるようにフィルタとしての機能を発揮しない状態、つまり入力した加速度と出力した加速度との間に相違が生じないような状態にしてもよい。これにより、車両状態判定装置や運転診断装置としての設計自由度の向上が図られるようになる。
・上記実施形態では、停止検出部44は、所定期間の加速度Sarに生じている加速度偏差Sadに基づいて車両停止を検出する場合について例示した。しかしこれに限らず、停止検出部は、車両が停止していることを検出することができるのであれば、その他の方法で車両の停止を検出してもよい。例えば、停止検出部は、停止した車両における加速度の変化の態様を学習し、この学習された加速度の変化の態様と、現在の加速度の変化の態様とが類似するとき車両の停止と判断してもよい。また、停止した車両の加速度が変動する範囲を学習し、この学習された加速度の変動範囲に現在の加速度の変動範囲が含まれるとき車両の停止と判断してもよい。これにより、車両状態判定装置の設計自由度の向上が図られるようになる。
・上記実施形態では、除外期間は、車両1の停止が特定された停止時点t0から加速度が最小の時点t3までの範囲を除外期間として設定する場合について例示した。しかしこれに限らず、除外期間は、車両の停止が特定された時点から過去に向けての加速度の変化量が負の傾向にある範囲に定めてもよい。例えば、図3において、停止時点t0から時点t3までの範囲から、加速度の変化量が負である部分だけを除外期間としてもよいし、停止時点t0から時点t3までの範囲において、平均値などの平準化処理を施された加速度の変化量が負である期間を除外期間としてもよい。所定の処理を施すことで、加速度に一時的に生じる過去に向けての正方向への変化による影響を減らし、加速度の変化量が負に変化する傾向にある範囲から除外期間を定めることができるようになる。これにより、車両状態判定装置の設計自由度の向上が図られるようになる。
・上記実施形態では、第2の範囲選択部22における所定の加速度範囲は、0[m/s2]≧Sa1≧−0.1[m/s2]である場合について例示した。しかしこれに限らず、推定対象期間の候補を適切に絞り込むことができるのであれば、所定の加速度範囲は、この範囲に限られない。例えば、所定の加速度範囲は、(0+δ1)[m/s2]≧Sa1≧(−0.1−δ2)[m/s2]であってもよい。δ1やδ2は誤差範囲であって、それぞれ0.1[m/s2]の10%に相当する値などであってもよい。これにより、車両状態判定装置の設計自由度の向上が図られるようになる。
・上記実施形態では、第2の範囲選択部22では第1の対象期間を加速度Sa1が0[m/s2]≧Sa1≧−0.1[m/s2]となる第2の対象期間に絞り込む場合について例示した。しかしこれに限らず、第2の範囲選択部は、第2の対象期間を定めるのではなく、第1の対象期間において加速度が0[m/s2]以下、及び−0.1[m/s2]以上に含まれている時点や区間をそれぞれ、ブレーキ操作の開始時点を特定に用いる範囲として操作時点特定部に提供してもよい。これにより操作時点特定部は、加速度が0[m/s2]以下、及び−0.1[m/s2]以上を条件にして、ジャークSjaに基づきブレーキ操作の開始時点を特定するようにしてもよい。例えば、加速度が0[m/s2]以下、及び−0.1[m/s2]以上の条件が時点t3から時点t5まで連続して続けば、特定に用いる範囲は、時点t3から時点t5までになる。一方、加速度が0[m/s2]以下、及び−0.1[m/s2]以上の条件が時点t3から時点t6までの間で不連続であれば特定に用いる範囲は、時点t3から時点t6までの間に複数設定されることになる。上記実施形態のように第2の範囲選択部によって第2の対象期間を特定することとは異なり、加速度が0[m/s2]以下、及び−0.1[m/s2]以上の条件に含まれているときに操作時点特定部がジャークSjaに基づいてブレーキ操作の開始時点を特定するようにしても、特定に用いる範囲は絞り込まれるようになる。これにより、車両状態判定装置の設計自由度の向上が図られるようになる。
・上記実施形態では、操作時点特定部23は、ブレーキ操作の開始時点t4をジャークの最小の極値に基づいて特定する場合について例示した。しかしこれに限らず、操作時点特定部は、ブレーキ操作の開始時点をジャークの最大の極値に基づいて特定しても、ジャークの絶対値の最大の極値に基づいて特定してもよい。これにより、車両状態判定装置の設計自由度の向上が図られるようになる。
・上記実施形態では、車両1の停止に基づいてブレーキ操作に関する運転診断を開始する場合について例示した。しかしこれに限らず、ブレーキ操作の運転診断は、ブレーキ操作が終了された時点から開始してもよい。つまり、車両が停止しなかった場合でも、ブレーキ操作が開始されて車両が減速し、その後ブレーキ操作が終了したのであれば、ブレーキ操作に関する運転診断を開始してもよい。例えば、踏んだブレーキを離すだけのような場合、負の加速度が正方向に増加し、その後「0」付近で安定したことに基づいてブレーキの操作終了を検出してもよい。また例えば、ブレーキからアクセルに踏み換えたような場合、負の加速度が正方向に増加して「0」付近になるとき、車両の速度が減速から増速(増加)に変化することに基づいてブレーキの操作終了を検出してもよい。このとき、車両の速度が減速から増速へ変化したことは、位置センサ部から出力された速度変化に生じる極小点から判断することができる。つまり、ブレーキ操作が行われたものの、車両は停止しなかった場合であれ、ブレーキ操作に関する運転診断を行うことができるようになる。これにより、ユーザに対してブレーキ操作に関する運転診断を提供できる機会の増加が図られる。つまり、車両状態判定装置の適用範囲の拡大が図られるようになる。
・上記実施形態では、診断対象期間が検出された後、第1の条件判定部31による運転診断の実施可能性を判断する場合について例示した。しかしこれに限らず、第1の条件判定部によって運転診断の実施可能性を判断した後、運転診断が実施可能である場合に限って診断対象期間を検出するようにしてもよい。
診断対象期間の検出に係る処理負荷は高いため、診断対象期間の検出より先に第1の条件判定部31により車両1の速度が運転診断条件速度以上であったか否かを判断するようにしてもよい。これにより、運転診断に要する処理負荷を低下させ、また、必要なときには運転診断を迅速に処理させることができるようになることも期待される。
・上記実施形態では、診断処理部30は、第1の条件判定部31、第2の条件判定部32及び時間条件判定部33により運転診断の提供の可否を判断する場合について例示した。しかしこれに限らず、診断処理部は、さらに他の判断を行ってもよい。例えば、車両の停止時点t0から過去に所定期間として20秒(時点t6まで)の間のうちの加速度などのデータ内容の正/不正を判定するようにしてもよい。例えば、診断処理部は、位置センサ部11から取得した位置Sprや速度Svrのデータ(走行履歴)などが診断実行1秒前から過去に19秒間(つまり診断実行20秒前まで)正しいか否かを判定してもよい。不正であることは、例えば全て空白データであることなどから判断することができる。
同様に減速開始検出部は、車両停止信号Sstが入力されたとき、データログ部40に記憶されている加速度Sarのデータが、車両停止信号Sstが入力された時点である診断実行の1秒前から過去に19秒間(つまり診断実行20秒前まで)正しいか否かを判定してもよい。
いずれの場合であれ、正/不正の判定を各種処理に先立って実行することで、データが不正な場合、つまりブレーキ操作に関する運転支援を適切に提供できないとき、携帯型の情報処理装置における処理負荷を軽減することができる。これにより、車両状態判定装置の利便性の向上が図られるようになる。
・上記実施形態では、第1の条件判定部31は速度Svrを第1条件速度αと比較することで、運転診断を実行可能であるか否かを判定する場合について例示した。しかしこれに限らず、第1の条件判定部は、さらに積分速度が第1条件速度より大きいことを運転診断の実行可能条件としてもよいし、又は、積分速度が第1条件速度より大きいことだけを運転診断の実行可能条件としてもよい。これにより、車両状態判定装置の設計自由度の向上が図られるようになる。
・上記実施形態では、第1の条件判定部31、第2の条件判定部32、及び時間条件判定部33が運転診断の実施条件を判断する場合について例示した。しかしこれに限らず、運転診断の実施条件の判断に、第1の条件判定部、第2の条件判定部、及び時間条件判定部の少なくとも1つ、もしくは全部が用いられなくてもよい。例えば、運転診断の実施条件が緩やかにはなるものの、減速開始検出部などによる加速度に基づいて検出される車両の停止判断が実用的なレベルであれば、その停止判断に基づいてブレーキ操作に関する運転診断を行ってもよい。これにより、車両状態判定装置の設計自由度の向上や適用範囲の拡大が図られるようになる。
・上記実施形態では、速度補正部34により、加速度を積分した速度を補正する場合について例示した。しかしこれに限らず、運転診断に影響が出ないのであれば、加速度を積分した速度を補正しなくてもよいし、検出速度が早く取得できるのであれば位置センサからの速度を用いてもよい。例えば、加速度を積分した速度の誤差は、停止が検出された時点から離れるにつれて大きくなるのであり、ブレーキ操作の開始時点までの時間が短ければ誤差が小さいため運転診断に利用してもよい。これにより、車両状態判定装置の設計自由度の向上が図られるようになる。
・上記実施形態では、運転診断部13の機能が停止検出部44や減速開始検出部20や診断処理部30などに区分けされて設けられている場合について例示した。しかしこれに限らず、運転診断部はその機能がどのように区分けされて設けられていてもよいし、同様の機能は共用したりしてもよい。これにより運転診断装置の設計自由度の向上が図られるようになる。
・上記実施形態では、運転診断部13は、主にソフトウェア処理によりその機能が発揮されるが、これに限らず、機能の一部にハードウェア処理が含まれていてもよい。これにより運転診断装置の設計自由度の向上が図られるようになる。
・上記実施形態では、携帯型の情報処理装置2にてブレーキ操作に関する運転診断を行う場合について例示した。しかしこれに限らず、車両1に搭載されているナビゲーション装置やECUなどでブレーキ操作に関する運転診断を行ってもよい。ナビゲーション装置などの装置は車両1に搭載されている機器であっても、車両情報が伝達される車載ネットワークなどに接続されて、必要な情報を車載ネットワークなどから取得するとなると、接続の手間や、セキュリティーなどを考慮する必要が生じる。しかし、自身に搭載されたセンサだけで運転診断を行うようにすれば、車載ネットワークなどに接続する際の問題などが生じないとともに、設置場所などの自由度も向上する。これのように、運転診断装置の適用可能性の向上が図られる。
・上記実施形態では、携帯型の情報処理装置2が車両1から情報を得られない場合について例示した。しかしこれに限らず、携帯型の情報処理装置は、ブレーキ操作に関する運転診断を、当該装置自身に搭載された加速度センサからの加速度に基づいて行うのであればよく、車両からその他の車両情報を取得可能に車両に有線や無線で接続されていてもよい。これにより、運転診断装置の適用範囲の拡大が図られるようになる。
・上記実施形態では、携帯型の情報処理装置2は携帯電話やスマートフォンである場合について例示した。しかしこれに限らず、携帯型の情報処理装置は、車両に持ち込み、載せることが可能であれば、タブレット型、ラップトップ型、もしくはデスクトップ型のコンピュータであってもよい。また、検査装置や測定装置などでもよい。これにより、運転支援装置の構成自由度の向上が図られるようになる。
・上記実施形態では、自動車などの車両1のブレーキ操作に関する運転診断を行う場合について例示した。しかしこれに限らず、ブレーキの操作に関する運転診断はブレーキ操作を必要とする自動車以外の車両、例えば鉄道などに適用することもできる。これにより、車両状態判定装置の適用範囲の拡大が図られるようになる。
1…車両、2…情報処理装置、10…加速度センサ部、11…位置センサ部、12…表示装置、13…運転診断部、20…減速開始検出部、21…第1の範囲選択部、22…第2の範囲選択部、23…操作時点特定部、30…診断処理部、31…第1の条件判定部、32…第2の条件判定部、33…時間条件判定部、34…速度補正部、35…ブレーキ診断部、40…データログ部、41…フィルタ部、42…最小加速度検出部、43…微分処理部、44…停止検出部、45…偏差演算部、46…停止状態学習部、47…停止状態検出部、β…第2条件速度、α…第1条件速度、Sa1…加速度、Sad…加速度偏差、Sam…最小値、Sar…加速度、Sja…ジャーク、Spr…位置、Sst…車両停止信号。
Claims (21)
- 加速度センサから得られる情報に基づいて車両のブレーキの操作状態を判定する車両状態判定装置であって、
前記加速度センサにより取得される加速度を経時的に記憶する記憶部と、
前記取得される加速度の変化量が所定値未満であることに基づいて推定されるブレーキの操作終了タイミングに基づいてブレーキの操作状態の判定開始を指示する判定開始指示部と、
前記判定開始指示部が判定開始を指示した時点から過去に向けて前記記憶部に記憶されている加速度を参照し、該参照した加速度が過去に向けて減少している期間を除外期間として選択する除外期間選択部と、
前記選択された除外期間よりも過去の期間を対象期間とし、その対象期間における加速度の推移に基づいてブレーキ操作が開始された時点を特定する操作開始特定部と
を備えることを特徴とする車両状態判定装置。 - 前記除外期間選択部は、前記参照した加速度が過去に向けて減少している期間として、前記判定開始が指示された時点からその過去において加速度が最小となる時点までの期間を選択する
請求項1に記載の車両状態判定装置。 - 前記操作開始特定部は、加速度が0[m/s2]以下であることを条件に前記対象期間のうちから前記ブレーキ操作が開始された時点を特定する
請求項1又は2に記載の車両状態判定装置。 - 前記対象期間のうちの加速度は、所定のサンプリング期間における加速度の平均値である
請求項3に記載の車両状態判定装置。 - 加速度はさらに、−1.0[m/s2]以上であることを条件に前記対象期間のうちから前記ブレーキ操作が開始された時点を特定する
請求項3又は4に記載の車両状態判定装置。 - 前記操作開始特定部は、前記対象期間のうち、加速度を微分したジャークの絶対値が最大の時点を、ブレーキ操作が開始された時点として特定する
請求項1〜5のいずれか一項に記載の車両状態判定装置。 - 前記操作開始特定部は、ジャークが負である時点のうちから前記ジャークの絶対値が最大となる時点を特定する
請求項6に記載の車両状態判定装置。 - 前記判定開始指示部は、ブレーキの操作終了タイミングとして推定する、加速度の変化量が所定値未満であることを、車両停止時における加速度の変化量との対比から判断する
請求項1〜7のいずれか一項に記載の車両状態判定装置。 - 前記判定開始指示部は、ブレーキの操作終了タイミングとして推定する、加速度の変化量が所定値未満であることを、加速度が負の値から0[m/s2]付近に戻って変化が少なくなったときにおける加速度の変化量との対比に基づいて判断する
請求項1〜7のいずれか一項に記載の車両状態判定装置。 - 位置の時間変化に基づいて速度を算出する速度検出部を備え、
前記判定開始指示部は、ブレーキの操作終了タイミングとして推定する、加速度の変化量が所定値未満であることを、加速度が負の値から0[m/s2]付近に戻るとともに、前記速度検出部により算出された速度が減速から増速に変化することに基づいて判断する
請求項1〜7のいずれか一項に記載の車両状態判定装置。 - 加速度情報に基づいてそれぞれ特定されるブレーキ操作が終了した時点とブレーキ操作が開始された時点とに基づいてブレーキ操作に関する運転診断を行い、その診断結果を提供する運転診断装置であって、
ブレーキ操作が開始される時点を判定する判定装置として、請求項1〜10のいずれか一項に記載の車両状態判定装置を備え、
前記ブレーキ操作が開始された時点の速度が、運転診断を行う条件としての速度である診断速度以上のとき、前記運転診断の結果を提供する
ことを特徴とする運転診断装置。 - ブレーキ操作が開始された時点から判定開始が指示された時点までの期間が、ブレーキ操作が開始された時点での速度から算出された減速に要する標準的な時間である標準時間以上であるとき、前記運転診断の結果を提供する
請求項11に記載の運転診断装置。 - 現在位置の変化に基づいて速度を算出する位置検出装置と、前記位置検出装置により算出された速度が所定の速度以上になったことを検出する走行検出部とを備え、
前記判定装置を構成する判定開始指示部は、前記走行検出部が所定の速度以上になったことを検出したことを条件に前記ブレーキの操作状態の判定開始を指示する
請求項11又は12に記載の運転診断装置。 - 前記位置検出装置により算出された速度が所定の速度未満になったことを検出する低速検出部を備え、
前記判定装置を構成する判定開始指示部は、前記低速検出部が所定の速度未満になったことを検出していることを条件に前記ブレーキの操作状態の判定開始を指示する
請求項13に記載の運転診断装置。 - 加速度センサから得られる情報に基づいて車両のブレーキの操作状態を判定する車両状態判定装置に用いられ車両のブレーキの操作状態を判定する車両状態判定方法であって、
前記加速度センサにより取得される加速度を経時的に記憶部に記憶させる工程と、
前記取得される加速度の変化量が所定値未満であることに基づいて推定されるブレーキの操作終了タイミングに基づいてブレーキの操作状態の判定開始を指示する判定開始指示工程と、
前記判定開始指示工程によって判定開始が指示された時点から過去に向けて前記記憶部に記憶されている加速度を参照し、該参照した加速度が過去に向けて減少している期間を除外期間として選択する除外期間選択工程と、
前記選択された除外期間よりも過去の期間を対象期間とし、その対象期間における加速度の推移に基づいてブレーキ操作が開始された時点を特定する操作開始特定工程と
を備えることを特徴とする車両状態判定方法。 - 前記除外期間選択工程では、前記参照した加速度が過去に向けて減少している期間として、前記判定開始が指示された時点からその過去において加速度が最小となる時点までの期間が選択される
請求項15に記載の車両状態判定方法。 - 前記操作開始特定工程では、加速度が0[m/s2]以下であることを条件に前記対象期間のうちから前記ブレーキ操作の開始された時点が特定される
請求項15又は16に記載の車両状態判定方法。 - 前記対象期間のうちの加速度を所定のサンプリング期間における加速度の平均値とする
請求項17に記載の車両状態判定方法。 - 加速度がさらに、−1.0[m/s2]以上であることを条件に前記対象期間のうちから前記ブレーキ操作が開始された時点が特定される
請求項17又は18に記載の車両状態判定方法。 - 前記操作開始特定工程では、前記対象期間のうち、加速度を微分したジャークの絶対値が最大の時点を、ブレーキ操作が開始された時点として特定される
請求項15〜19のいずれか一項に記載の車両状態判定方法。 - 前記操作開始特定工程では、ジャークが負である時点のうちから前記ジャークの絶対値が最大となる時点が特定される
請求項20に記載の車両状態判定方法。
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