JP6125135B1 - 運転支援装置、運転支援方法及び運転支援プログラム - Google Patents
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Abstract
Description
具体例としては、前方を走行する先行車両を検知し、先行車両との衝突の予測に基づき警報を発する場合に、運転手が先行車両を注視すると警報が抑制される。しかし、先行車両が挙動を変えたために運転手の理解と現実との間に差異が生まれた場合、再度警報を発することができないか、または警報に遅れが生じてしまう。
この発明は、移動体と周辺の物体との衝突危険性を適切に通知することを目的とする。
移動体の周辺に存在する物体の移動を予測する移動予測部と、
前記移動予測部による前記移動の予測が外れたことを検知する外れ検知部と、
前記移動体の運転手が前記物体に着目したか否かを判定する視線判定部と、
前記移動の予測に基づき、前記移動体と前記物体との衝突を予測する衝突予測部と、
前記外れ検知部によって予測が外れたことが検知されたか否かと、前記視線判定部によって前記物体に着目したと判定されたか否かとに基づき、前記衝突予測部によって前記移動体と前記物体とが衝突すると予測されたことを前記運転手に通知するか否かを判定する通知判定部と
を備える。
***構成の説明***
図1を参照して、実施の形態1に係る運転支援装置10の構成を説明する。
運転支援装置10は、移動体100に搭載されるコンピュータである。実施の形態1では、移動体100は車両である。しかし、移動体100は、車両に限らず、船舶といった他の種別であってもよい。
なお、運転支援装置10は、移動体100又は図示された他の構成要素と、一体化した形態又は分離不可能な形態で実装されても、あるいは、取り外し可能な形態又は分離可能な形態で実装されてもよい。
監視センサ31は、実施の形態1では、LIDAR(Laser Imaging Detection and Ranging)といったセンサである。LIDARは、レーザ光を照射し物体で反射して帰ってくるまでの所要時間と、光の速度とから物体までの距離を計測する処理を、水平方向に回転しながら実行する。これにより、LIDARは、周囲に存在する物体までの距離情報を得る。距離情報は、レーザを照射した方向を示す方位角及び仰角と、得られた距離とにより物体の表面の点を表す。図2に示すように、移動体100の周囲に物体41A〜41Cが位置している場合、物体41A〜41Cの形状の一部として黒点で示される座標の距離情報が得られる。LIDARの種類によっては、図3に示すように、垂直方向の異なる角度についても同様の処理を実行するものもある。
なお、監視センサ31は、ミリ波レーダであってもよい。ミリ波レーダは、電波を照射し物体から反射して帰ってくるまでの所要時間と光の速度とから物体のまでの距離を計測するセンサであり、センサを中心として扇状の範囲における物体についての距離情報を得ることができる。また、監視センサ31は、ステレオカメラであってもよい。監視センサ31がいずれのセンサであっても、距離情報の羅列から成るセンサデータが得られる。
警報器32は、ブザー、あるいは、「物体との衝突の危険性があります」といった音声案内をする装置である。また、警報器32は、文字またはグラフィックスによる表示をする装置であってもよい。
記憶装置12のストレージ122には、運転支援装置10の各部の機能を実現するプログラムが記憶されている。このプログラムは、プロセッサ11によりメモリ121に読み込まれ、プロセッサ11によって実行される。これにより、運転支援装置10の各部の機能が実現される。
図4から図6を参照して、実施の形態1に係る運転支援装置10の動作を説明する。
実施の形態1に係る運転支援装置10の動作は、実施の形態1に係る運転支援方法に相当する。また、実施の形態1に係る運転支援装置10の動作は、実施の形態1に係る運転支援プログラムの処理に相当する。
運転支援装置10は、図4に示す処理を周期的に実行する。
データ取得部21は、センサインタフェース13を介して、監視センサ31で得られたセンサデータを取得する。上述した通り、センサデータは、移動体100の周辺に存在する物体の表面の点を表す距離情報の羅列から成る。データ取得部21は、取得したセンサデータをメモリ121に書き込む。
物体検知部22は、ステップS1で取得されたセンサデータをメモリ121から読み出し、読み出されたセンサデータから移動体100の周辺に存在する物体を検知する。
ステップS21からステップS22の処理が、センサデータに含まれる距離情報が表す各点を順に対象点として実行される。ステップS21で物体検知部22は、対象点に対して、仰角及び方位角が近い点を近傍点として特定する。仰角及び方位角が近いとは、仰角が基準仰角以下であり、かつ、方位角が基準方位角以下であることである。続いて、ステップS22の処理が、ステップS21で特定された各近傍点を対象近傍点として実行される。ステップS22では物体検知部22は、対象近傍点に隣接する近傍点を、対象近傍点と繋ぐ。
以上の処理により、図6に示すように、移動体100の周辺に存在する物体毎に、センサデータに含まれる距離情報が表す点が繋がれ、線又は面が構成される。これにより、移動体100の周辺に存在する各物体が特定され、物体毎に移動体100側の面の概形及び位置が特定される。
物体検知部22は、各物体についての概形及び大よその位置を示す物体情報42をメモリ121に書き込む。図6の例では、物体41A〜41Cそれぞれについての物体情報42A〜42Cがメモリ121に書き込まれる。
移動予測部23は、対象物体の近い未来の位置を予測し、予測された位置をメモリ121に記憶された対象物体の物体情報42に追加で書き込む。
実施の形態1では、移動予測部23は、カルマンフィルタを用いて対象物体の近い未来の位置を予測する。移動予測部23は、ステップS2で特定された対象物体の位置をカルマンフィルタの観測値として、カルマンフィルタに入力した結果得られる状態の事前予測値を対象物体の未来の位置とする。この際、移動予測部23は、対象物体の近い未来の位置に付随して、予測された位置を中心とする位置毎の対象物体の存在確率の分布を示す誤差共分散行列も得られる。カルマンフィルタの情報は、対象物体の物体情報42に含めてメモリ121に記憶されているものとする。
この時、予測位置o,0xkは、カルマンフィルタの状態、つまり物体oの位置の事後予測値oxkに等しく、予測位置o,1xkは、次の時刻(現在時刻kのF秒後)の事前予測値ox− k+1に等しい。0≦i≦Iの整数iについての予測位置o,ixkは、事後予測値oxkから事前予測値ox− k+1への変異をもとにした外挿で求められる。つまり、数1のように求められる。
移動予測部23は、現在時刻kに検知され、まだ紐づけされていない物体o’の位置o’xと、前時刻k−1における各物体oの時刻kの予測位置の確率分布関数o,i+1Pk−1(x)とを用いて、位置o’xにおける存在確率o,i+1Pk−1(o’x)が最も高い物体oを物体o’と紐づける。そして、移動予測部23は、紐づられた物体oの物体情報42に含まれるカルマンフィルタへの観測値として、物体o’の位置o’xを入力して、物体o’の未来の位置を予測する。また、移動予測部23は、紐づられた物体oの物体情報42に含まれるカルマンフィルタの情報と、得られた情報とを、物体o’のカルマンフィルタの情報としてメモリ121に書き込む。
なお、移動予測部23は、位置o’xにおける存在確率o,i+1Pk−1(o’x)が基準確率より高い物体oが存在しない場合には、物体o’を物体oと紐づけしない。
また、単一の物体o’対し複数の物体oが紐づいた場合、位置o’xを各物体oのカルマンフィルタへ観測値として入力して、物体o’の未来の位置を予測する。複数の物体o’対して単一の物体oが紐づいた場合、物体oが分裂したとみなして物体oの物体情報42を複製し、各物体情報42のカルマンフィルタへ各位置o’xを入力して、各物体o’の未来の位置を予測する。物体oに紐づかない物体o’については、新たに物体が現れたとみなし、o’xを初期値とするカルマンフィルタを含む新たな物体情報42を設けて、物体o’の未来の位置を予測する。どの物体o’とも紐づかない物体oについては、物体oが消失したとみなし、物体oの物体情報42を廃棄する。
外れ検知部24は、移動予測部23による移動の予測が外れたことを検知する。
実施の形態1では、外れ検知部24は、ステップS3で前時刻に予測された結果の外れを検知する。ここで、時刻kにステップS3で得られた予測位置o,jxkと、前時刻k−1にステップS3で得られた予測位置o,(j+1)xk−1とは、予測された時刻は異なるが、いずれも0≦j≦I−1の各整数jについて時刻k+jの予測位置を含んでいる。外れ検知部24は、予測位置o,jxkと予測位置o,(j+1)xk−1との間のユークリッド距離が閾値を超えた場合に、予測が外れたとして検知する。又は、外れ検知部24は、予測位置o,jxkと予測位置o,(j+1)xk−1との事後または事前共分散行列を用いて求めたマハラノビス距離が閾値を超えた場合に、予測が外れたとして検知してもよい。
視線判定部25は、移動体100の運転手が対象物体に着目したか否かを判定する。
実施の形態1では、視線判定部25は、運転手の視線ベクトルを特定し、対象物体との当たり判定を行うことにより、運転手が対象物体に着目したか否かを判定する。具体的には、視線判定部25は、特定された視線ベクトルと、ステップS22で対象物体について距離情報が表す点が繋がれて構成された線又は面との幾何学的な交差の有無を判定する。なお、視線ベクトルは、車内に設置したカメラを用いて顔の向きを検知し、カメラ付きメガネを用いて目の向きを検知することにより特定できる。なお、視線ベクトルを特定するセンサ及びアルゴリズムはどのようなものであってもよい。
実施の形態1では、視線判定部25は、直近の過去h個分のうち最も新しい予測外れ有の時刻以降の着目有の数が閾値であるH個を超える場合を、運転手が対象物体に着目したとみなす。そして、視線判定部25は、物体情報42内に着目フラグを設けておき、運転手が対象物体に着目したとみなした場合に着目フラグに着目したことを示す値1を設定する。一方、視線判定部25は、着目したとみなされない場合には、着目フラグに着目していないことを示す値0を設定する。これにより、運転手が対象物体に着目したとしても、予測が外れた場合には対象物体の着目フラグが解除されるようになる。なお、実施の形態1では、直近の過去F・h秒以内に合計F・H秒以上対象物体に視線を当てた場合に対象物体に着目したとみなす前提とし、この前提からhおよびHの値が決定される。
衝突予測部26は、移動体100と対象物体との衝突確率を計算する。実施の形態1では、衝突予測部26は、未来のある時点において、移動体100の位置に、対象物体がいる確率を、移動体100と対象物体との衝突確率として計算する。
なお、前提として、移動体100の近い未来の位置が予測されているものとする。移動体100の近い未来の位置は、ステップS3で対象物体の近い未来の位置を予測した処理と同様に、カルマンフィルタを用いて予測されてもよい。また、移動体100の近い未来の位置は、移動体100の速度情報、加速度情報、ステアリング角情報といった他の情報を考慮して、対象物体の近い未来の位置とは異なる方法により予測されてもよい。
通知判定部27は、ステップS5で着目フラグに値0が設定されている物体のみを判定物体として、移動体100と判定物体との衝突確率iP〜 k(ix^k)が基準値iTよりも高いか否かを判定する。通知判定部27は、衝突確率iP〜 k(ix^k)が基準値iTよりも高い場合には、処理をステップS8に進め、そうでない場合には、処理をステップS1に戻す。
実施の形態1では、移動体100と判定物体との衝突確率o,iP〜 k(ix^k)を、数3のように表す。数3では、着目フラグに値0が設定されている物体のみを判定物体とするために、着目フラグに値1が設定されている物体については衝突確率を0にしている。
そして、通知判定部27は、通知すると判定した場合には、処理をステップS8に進め、そうでない場合には、処理をステップS1に戻す。
通知判定部27は、通知を指示する指示情報を出力インタフェース14を介して警報器32に出力する。すると、警報器32は、ブザーを鳴らす、音声案内をするといった方法により、警報を出し、移動体100と移動体100の周辺に存在する物体とが衝突すると予測されたことを運転手に通知する。なお、警報器32は、文字またはグラフィックスにより、警報を出してもよい。
以上のように、実施の形態1に係る運転支援装置10は、予測が外れたことが検知されたか否かを考慮して、衝突すると予測されたことを運転手に通知するか否かを判定する。より具体的には、運転支援装置10は、運転手が既に着目して認識している物体であっても、移動の予測が外れた物体については、対象として含めた上で、運転手に通知するか否かを判定する。これにより、移動体と周辺の物体との衝突危険性を適切に通知することが可能である。
<変形例1>
実施の形態1では、ステップS7で着目フラグに値0が設定されている全ての物体との衝突確率iP〜 k(ix^k)を用いて、通知するか否かを判定した。しかし、変形例1として、ステップS7で着目フラグに値0が設定されている物体毎の衝突確率o,iP〜 k(ix^k)を用いて、通知するか否かを判定してもよい。
つまり、通知判定部27は、着目フラグに値0が設定されている物体毎に、衝突確率o,iP〜 k(ix^k)が基準値iTより高いか否かを判定して、1つでも衝突確率o,iP〜 k(ix^k)が基準値iTより高い場合には通知すると判定してもよい。すなわち、通知判定部27は、外れ検知部24によって予測が外れたことが検知された後に、視線判定部25によって着目したと判定された物体については、運転手に通知しないと判定し、外れ検知部24によって予測が外れたことが検知される前にのみ、視線判定部25によって着目したと判定された物体については、運転手に通知すると判定することになる。
実施の形態1では、運転支援装置10の各部の機能がソフトウェアで実現された。変形例2として、運転支援装置10の各部の機能はハードウェアで実現されてもよい。この変形例2について、実施の形態1と異なる点を説明する。
各部の機能がハードウェアで実現される場合、運転支援装置10は、プロセッサ11と記憶装置12とに代えて、処理回路15を備える。処理回路15は、運転支援装置10の各部の機能と、記憶装置12の機能とを実現する専用の電子回路である。
各部の機能を1つの処理回路15で実現してもよいし、各部の機能を複数の処理回路15に分散させて実現してもよい。
変形例3として、一部の機能がハードウェアで実現され、他の機能がソフトウェアで実現されてもよい。つまり、運転支援装置10の各部のうち、一部の機能がハードウェアで実現され、他の機能がソフトウェアで実現されてもよい。
Claims (9)
- 移動体の周辺に存在する物体の移動を予測する移動予測部と、
前記移動予測部によってある時刻kに予測された時刻k+jにおける前記物体の位置と、前記時刻kとは異なる時刻k’に予測された前記時刻k+jにおける前記物体の位置との距離が閾値を超えた場合に、前記移動予測部による前記移動の予測が外れたことを検知する外れ検知部と、
前記移動体の運転手が前記物体に着目したか否かを判定する視線判定部と、
前記移動の予測に基づき、前記移動体と前記物体との衝突を予測する衝突予測部と、
前記外れ検知部によって予測が外れたことが検知されたか否かと、前記視線判定部によって前記物体に着目したと判定されたか否かとに基づき、前記衝突予測部によって前記移動体と前記物体とが衝突すると予測されたことを前記運転手に通知するか否かを判定する通知判定部と
を備える運転支援装置。 - 前記通知判定部は、前記外れ検知部によって予測が外れたことが検知された時刻と、前記視線判定部によって前記物体に着目したと判定された時刻とに基づき、通知するか否かを判定する
請求項1に記載の運転支援装置。 - 前記通知判定部は、前記外れ検知部によって予測が外れたことが検知された時刻よりも、前記視線判定部によって前記物体に着目したと判定された時刻が後の場合には、通知しないと判定する
請求項2に記載の運転支援装置。 - 前記通知判定部は、前記外れ検知部によって予測が外れたことが検知される時刻よりも、前記視線判定部によって前記物体に着目したと判定された時刻が前の場合には、通知すると判定する
請求項2又は3に記載の運転支援装置。 - 前記距離は、ユークリッド距離である
請求項1から4までのいずれか1項に記載の運転支援装置。 - 前記距離は、マハラノビス距離である
請求項1から4までのいずれか1項に記載の運転支援装置。 - コンピュータが、移動体の周辺に存在する物体の移動を予測し、
コンピュータが、ある時刻kに予測された時刻k+jにおける前記物体の位置と、前記時刻kとは異なる時刻k’に予測された前記時刻k+jにおける前記物体の位置との距離が閾値を超えた場合に、前記移動の予測が外れたことを検知し、
コンピュータが、前記移動体の運転手が前記物体に着目したか否かを判定し、
コンピュータが、前記移動の予測に基づき、前記移動体と前記物体との衝突を予測し、
コンピュータが、前記移動の予測が外れたことが検知されたか否かと、前記物体に着目したと判定されたか否かとに基づき、前記移動体と前記物体とが衝突すると予測されたことを前記運転手に通知するか否かを判定する
運転支援方法。 - 移動体の周辺に存在する物体の移動を予測する移動予測処理と、
前記移動予測処理によってある時刻kに予測された時刻k+jにおける前記物体の位置と、前記時刻kとは異なる時刻k’に予測された前記時刻k+jにおける前記物体の位置との距離が閾値を超えた場合に、前記移動予測処理による前記移動の予測が外れたことを検知する外れ検知処理と、
前記移動体の運転手が前記物体に着目したか否かを判定する視線判定処理と、
前記移動の予測に基づき、前記移動体と前記物体との衝突を予測する衝突予測処理と、
前記外れ検知処理によって予測が外れたことが検知されたか否かと、前記視線判定処理によって前記物体に着目したと判定されたか否かとに基づき、前記衝突予測処理によって前記移動体と前記物体とが衝突すると予測されたことを前記運転手に通知するか否かを判定する通知判定処理と
をコンピュータに実行させる運転支援プログラム。 - 移動体の周辺に存在する物体の移動を予測する移動予測部と、
前記移動予測部による前記移動の予測が外れたことを検知する外れ検知部と、
前記移動体の運転手が前記物体に着目したか否かを判定する視線判定部と、
前記移動の予測に基づき、前記移動体と前記物体との衝突を予測する衝突予測部と、
前記外れ検知部によって予測が外れたことが検知された時刻と、前記視線判定部によって前記物体に着目したと判定された時刻とに基づき、前記衝突予測部によって前記移動体と前記物体とが衝突すると予測されたことを前記運転手に通知するか否かを判定する通知判定部と
を備える運転支援装置。
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