JP6754231B2 - 運転技量判定装置 - Google Patents
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Description
従来の技術では、運転技量判定を行う際の基礎的情報として、車両の挙動に関連する挙動関連時系列信号(例えば、前後加速度、ヨーレート等)を用いるのが一般的であった。
本発明者は、同研究の過程で、運転技量判定を行う際に用いる基礎的情報として、挙動関連時系列信号に代えて、加速操作部材(アクセルペダル等)、制動操作部材(ブレーキペダル等)、及び操舵操作部材(ハンドル等)のうち少なくとも1つの操作部材に係る操作に関連する操作関連時系列信号を用いれば、車両の運転技量判定を高い精度で遂行可能ではないか、との発想を得た。
これは、次の知見に基づく。すなわち、例えば、時々刻々と車速が変化する場合において、加速操作位置及び制動液圧の経時変化特性(操作関連時系列信号)は、前後加速度の経時変化特性(挙動関連時系列信号)と概ね比例関係にある。また、例えば、操舵角の経時変化特性(操作関連時系列信号)は、ヨーレイトの経時変化特性(挙動関連時系列信号)と概ね比例関係にある。こうした相関関係を踏まえれば、加速操作位置、制動液圧、操舵角の時間変化(操作関連時系列信号)を、車両挙動の時間変化の関数とみなすことができる。
ここで、車両挙動の時間変化は、車両の運転技量と高い相関関係がある。車両挙動の時間変化が大きい操作としては、例えば、いわゆる、カックンブレーキ(急制動)、ドッカンアクセル(急加速)、切り足し及び切り戻し操舵をあげることができる。これらは運転技量が低い運転者において頻出する操作である。これとは逆に、運転技量が高い運転者では、一般に、車両挙動の時間変化が小さい、滑らかな運転操作(加減速操作及び操舵操作)が行われる。
換言すれば、運転技量が低い運転者では小刻みかつ急な運転操作が頻出する一方、運転技量が高い運転者では緩やかな運転操作が頻出する傾向がある。
要するに、運転技量判定を行う際の基礎的情報として、挙動関連時系列信号に代えて、運転操作の緩急に係る経時変化情報を含む操作関連時系列信号を用いれば、車両の運転技量判定を高い精度で遂行可能である。
判定部は、操作関連時系列信号に対する解析結果に基づいて、車両の運転技量判定を行うと共に、判別部により操作無に係る判別結果が得られた場合に、運転技量判定の結果が無効である旨の判定を行う。詳しく述べると、判定部は、前記解析対象区間毎の前記解析結果に基づいて、前記車両の運転技量判定を行うと共に、前記解析対象区間毎の前記判別結果として、前記判別部により操作無に係る判別結果が得られた場合に、前記運転技量判定の結果が無効である旨の判定を行う。
ここで、所定時間長の解析対象区間について説明する。操作関連時系列信号に対して、例えばフーリエ変換のような周波数解析を行う際には、一回の処理単位として、所定時間長の解析対象区間が設定される。この解析対象区間の時間長としては、解析対象の周波数成分に係る信号を1周期以上含み、かつ無信号区間が短くなることを考慮して、実験・シミュレーション等を通じて得た値を適宜設定すればよい。
例えば、操作関連時系列信号のうち何らの操作も生じていない無信号区間では、運転技量判定の結果が無効と判定される。その結果、無信号区間に起因する周波数解析の精度(運転技量判定の精度)低下が抑制される。
しかも、本発明に係る運転技量判定装置(1)によれば、判定部は、判別部により操作無に係る判別結果が得られた場合に、運転技量判定の結果が無効である旨の判定を行う。このため、操作の生じていない無信号区間での、比較的精度の低い運転技量判定の結果が無効化される。この際、加速操作又は制動操作の有無を適確に判別し、操作無に係る判別結果が得られた際の運転技量判定の結果を無効化するため、車両の運転技量判定を高い精度で遂行する効果を期待することができる。
操舵操作は、加速操作や制動操作と比べて、その操作の有無を適確に判別することが難しい。これは、車両が直進走行している場合でも、操舵操作部材の中立位置を挟んだ操舵操作が間断なく行われているからである。
そこで、本発明に係る運転技量判定装置(2)では、道路を走行する車両の運転技量を判定する運転技量判定装置であって、操舵操作部材に係る操作に関連する操作関連時系列信号を取得する取得部と、前記取得部で取得した操作関連時系列信号に基づいて、前記操舵操作部材に係る操作が行われているか否かに関する操作有無を判別する判別部と、前記取得部で取得した操作関連時系列信号に対して周波数解析を行う解析部と、前記操作関連時系列信号に対する解析結果に基づいて、前記車両の運転技量判定を行うと共に、前記判別部により操作無に係る判別結果が得られた場合に、前記運転技量判定の結果が無効である旨の判定を行う判定部と、を備え、前記判別部は、前記解析部による周波数解析後の信号のうち、前記操舵操作部材が実質的に所定位置に保持されている際の前記操作関連時系列信号に関する周波数成分に係る振幅が、所定の振幅閾値以下である場合に操舵操作が無い旨の判別を行う一方、前記振幅閾値を超える場合に操舵操作が有る旨の判別を行う構成を採用することとした。
特に、判別部は、前記解析部による周波数解析後の信号のうち、前記操舵操作部材が実質的に所定位置に保持されている際の前記操作関連時系列信号に関する周波数成分に係る振幅が、所定の振幅閾値以下である場合に操舵操作が無い旨の判別を行う一方、前記振幅閾値を超える場合に操舵操作が有る旨の判別を行う。
また、本発明によれば、操作の生じていない無信号区間での、比較的精度の低い運転技量判定の結果が無効化されるため、車両の運転技量判定を高い精度で遂行する効果を期待することができる。
〔本発明の実施形態に係る運転技量判定装置11の構成〕
初めに、本発明の実施形態に係る運転技量判定装置11の構成について、図1A〜図1Cを参照して説明する。図1A〜図1Cは、本発明の実施形態に係る運転技量判定装置11の構成を模式的に表す図である。本発明の第1〜第3実施形態に係る運転技量判定装置11は、それぞれの動作は異なるものの、各自の動作は、実質的に共通の構成要素(図1A〜図1C参照)によって実現される。
なお、本願の特許請求の範囲に記載の発明は、第2及び第3実施形態に係る運転技量判定装置11に対応する。第1実施形態に係る運転技量判定装置11の説明には、第2及び第3実施形態に係る運転技量判定装置11の前提となる構成が記載されている。
次に、本発明の第1実施形態に係る運転技量判定装置11の動作について、図2を参照して説明する。図2は、本発明の第1実施形態に係る運転技量判定装置11の動作説明に供する流れ図である。図2に示す例では、解析対象となる周波数成分として、1Hzが設定されているものとする。また、周波数解析の手法として、高速フーリエ変換を採用するものとする。さらに、操作関連時系列信号の標本化周波数として、例えば10Hzを採用するものとする。
その判定根拠は以下の通りである。すなわち、車両挙動の時間変化は、車両12の運転技量と高い相関関係がある。ここで、車両挙動の時間変化が大きい操作(振幅スペクトル値AS>振幅閾値ASthの関係が成立)としては、いわゆる、カックンブレーキ(急制動)、ドッカンアクセル(急加速)、切り足し及び切り戻し操舵をあげることができる。これらは運転技量が低い運転者において頻出する操作である。
これとは逆に、運転技量が高い運転者では、一般に、車両挙動の時間変化が小さい、滑らかな加減速操作及び操舵操作(振幅スペクトル値AS=<振幅閾値ASthの関係が成立)が行われる。
従来の技術では、運転技量判定を行う際の基礎的情報として、挙動関連時系列信号(例えば、車両12の前後・左右加速度値)を用いていた。
しかし、車両12の前後・左右加速度値は、車両12の固有振動に係る信号を不可避的に含んでいる。このため、運転技量判定を精度良く行うには、100Hz程度を超える比較的高い標本化周波数を用いて、車両12の前後・左右加速度値の時系列データ(挙動関連時系列信号)を取得することが必要であった。
このように構成すれば、操作関連時系列信号と車両12の運転技量との相関が低くなる走行シーンにおいて、挙動関連時系列信号に基づく運転技量判定が、運転技量判定の精度低下を抑制するように働く。
具体的には、例えば、予め適宜設定される車速閾値(特に限定されないが、例えば時速30Km等)を超える車速領域では、判定部37は、操作関連時系列信号に対する解析結果に基づく運転技量判定を行う。また、車速閾値未満の車速領域では、判定部37は、操作関連時系列信号に対する解析結果、及び挙動関連時系列信号に基づく運転技量判定を行う。さらに、車速が実質的にゼロ付近の停車領域では、判定部37は、挙動関連時系列信号を主として用いる一方、操作関連時系列信号に対する解析結果を副次的に用いて、運転技量判定を行う。
これは、加減速操作量の時間変化が所定の閾値を超える場合には、挙動関連時系列信号に基づく運転技量判定結果の方が、操作関連時系列信号に対する解析結果に基づく運転技量判定結果と比べて、より精度が高いことに基づく。
これは、運転操作の緩急に係る経時変化情報を含む操作関連時系列信号の強度と、実際の車両の挙動との対応関係は、車速の変化に応じて変動する場合があることに基づく。
具体的には、例えば、加速操作に関連する操作関連時系列信号では、高速領域における加速操作量に対する実車速の増加割合は、低速領域における前記と同じ加速操作量に対する実車速の増加割合と比べて減少する。このため、高速領域における加速操作量に対する実車速の増加割合を上げるように、加速操作信号の強度を補正する。
また、操舵操作に関連する操作関連時系列信号では、高速領域における操舵操作量に対する実操舵角の増加割合は、低速領域における前記と同じ操舵操作量に対する実操舵角の増加割合と比べて減少する。このため、高速領域における加速操作量に対する実操舵角の増加割合を上げるように(ただし、必要に応じて下げてもよい)、加速操作信号の強度を補正する。
次に、第1実施形態に係る運転技量判定装置11の変形例について説明する。
本発明者の研究によると、運転技量判定の基礎的情報として操作関連時系列信号を用いた際に、同信号のうち車両の挙動に相関する(解析対象として相応しい)周波数成分は、およそ1〜3Hz程度であることがわかった。また、本発明者は、解析対象として相応しい周波数成分と比べて低い周波数成分は、周波数解析結果の精度に悪い影響を与えることを突き止めた。さらに、操作関連時系列信号に対する解析対象区間の時間長を適切に設定すれば、精度の高い解析結果(車両の運転技量判定)を獲得可能ではないか、との発想を得た。
ここで、取得部31で取得した操作関連時系列信号と、位相補償後の操作関連時系列信号との差分信号とは、ローパスフィルタの作用によって比較的低い周波数成分(実施形態では1Hz未満)が除去された周波数成分(実施形態では1Hz以上)に係る信号である。
しかも、第1実施形態に係る運転技量判定装置11の変形例(1−1)によれば、操作関連時系列信号のうち周波数解析結果の精度に悪い影響を与える比較的低い周波数成分をローパスフィルタ等を用いて除去すると共に位相補償を行い、位相補償後の信号に対して周波数解析を行うため、車両12の運転技量判定を高い精度で遂行する効果を期待することができる。
ただし、変形例(1−1)と、変形例(1−5)とは、周波数解析結果の精度向上を狙って、解析対象として相応しい周波数成分と比べて低い周波数成分を除去する構成を採用している点が共通している。
次に、第2実施形態に係る運転技量判定装置11の動作について、図3を参照して説明する。図3は、本発明の第2実施形態に係る運転技量判定装置11の動作説明に供する流れ図である。図3に示す例では、図2の例と同様に、解析対象となる周波数成分として、1Hzが設定されている。また、周波数解析の手法として、高速フーリエ変換が採用されている。さらに、加減速操作時系列信号の標本化周波数として、図2の例と同様に、10Hzが採用されている。
ステップS23の判定の結果、同解析対象区間に関し加減速操作が無い旨の判定が下された場合、運転技量判定装置11は、一連の処理の流れを終了させる。一方、ステップS23の判定の結果、同解析対象区間に関し加減速操作が有る旨の判定が下された場合、運転技量判定装置11は、処理の流れを次のステップS24へと進ませる。
なお、ステップ24における周波数変換(高速フーリエ変換)は、解析対象区間毎の加減速操作時系列信号のうち、加減速操作有りと判別された加減速操作データを抽出し、抽出した加減速操作データに対して行う構成を採用してもよい。
本発明者の研究によると、操作関連時系列信号に対して周波数解析を行うと、操作関連時系列信号のうち何らの操作も生じていない無信号区間(運転技量判定を行う際の基礎的情報として適切でない)に対しても、何らかの操作が生じている信号区間と同様の周波数解析が行われる。かかるケースにおいて、解析対象区間に対する無信号区間の占有時間が比較的長くなると、何らかの操作が生じている信号区間での解析対象となる周波数成分に係る信号の強度が相対的に小さくなってしまう。その結果、運転技量を本来のそれよりも高く判定してしまい、運転技量判定の精度向上を損なうおそれがあった。
例えば、操作関連時系列信号のうち何らの操作も生じていない無信号区間では、運転技量判定の結果が無効と判定される。その結果、無信号区間に起因する周波数解析の精度(運転技量判定の精度)低下が抑制される。
しかも、第2実施形態に係る運転技量判定装置11(2−1)によれば、判定部37は、判別部35により操作無に係る判別結果が得られた場合に、運転技量判定の結果が無効である旨の判定を行う。このため、操作の生じていない無信号区間での、比較的精度の低い運転技量判定の結果が無効化される。その結果、車両12の運転技量判定を高い精度で遂行する効果を期待することができる。
次に、第3実施形態に係る運転技量判定装置11の動作について、図4を参照して説明する。図4は、本発明の第3実施形態に係る運転技量判定装置11の動作説明に供する流れ図である。図4に示す例では、図2の例と同様に、解析対象となる周波数成分として、1Hzが設定されている。また、周波数解析の手法として、高速フーリエ変換が採用されている。さらに、加減速操作時系列信号の標本化周波数として、図2の例と同様に、10Hzが採用されている。
第3実施形態に係る運転技量判定装置11(3−1)では、ハンドル18(操舵操作部材)に係る操舵操作時系列信号を取得した場合の、運転技量判定装置の構成について規定している。
本発明者の研究によると、操舵操作は、加減速操作と比べて、その操作の有無を適確に判別することが難しい。これは、車両12が直進走行している場合でも、ハンドル18の中立位置を挟んだ操舵操作が間断なく行われているからである。
以上説明した実施形態は、本発明の具現化の例を示したものである。従って、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならない。本発明はその要旨又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形態で実施することができるからである。
実際には、周波数成分の下限閾値として適切な値は、車速に応じて変動する傾向がある。そこで、周波数成分の下限閾値(又は所定の周波数成分の値)を、車速に応じて可変設定する構成を採用してもよい。この場合において、車速に応じて可変設定される周波数成分の下限閾値は、車両の運転技量判定を行う際の解析対象となる操作関連時系列信号の選定基準となることを考慮して、実験・シミュレーション等を通じて得た適宜の値を設定すればよい。
12 車両
14 アクセルペダル(加速操作部材)
16 ブレーキペダル(制動操作部材)
18 ハンドル(操舵操作部材)
31 取得部
33 解析部
35 判別部
37 判定部
Claims (2)
- 道路を走行する車両の運転技量を判定する運転技量判定装置であって、
加速操作部材及び制動操作部材のうち少なくとも1つの操作部材に係る操作に関連する操作関連時系列信号を取得する取得部と、
前記取得部で取得した操作関連時系列信号に基づいて、前記少なくとも1つの操作部材に係る操作が行われているか否かに関する操作有無を判別する判別部と、
前記取得部で取得した操作関連時系列信号に対して周波数解析を行う解析部と、
前記操作関連時系列信号に対する解析結果に基づいて、前記車両の運転技量判定を行うと共に、前記判別部により操作無に係る判別結果が得られた場合に、前記運転技量判定の結果が無効である旨の判定を行う判定部と、を備え、
前記判別部は、加速操作又は制動操作の量が所定の操作量閾値を超えているか否かに応じて、加速操作又は制動操作が行われているか否かに関する操作有無に係る判別を行うと共に、所定時間長の解析対象区間に存する前記操作関連時系列信号に基づいて、前記操作有無に係る判別を当該解析対象区間毎に行い、
前記解析部は、前記解析対象区間に存する前記操作関連時系列信号に対して周波数解析を行い、
前記判定部は、前記解析対象区間毎の前記解析結果に基づいて、前記車両の運転技量判定を行うと共に、前記解析対象区間毎の前記判別結果として、前記判別部により操作無に係る判別結果が得られた場合に、前記運転技量判定の結果が無効である旨の判定を行う
ことを特徴とする運転技量判定装置。 - 道路を走行する車両の運転技量を判定する運転技量判定装置であって、
操舵操作部材に係る操作に関連する操作関連時系列信号を取得する取得部と、
前記取得部で取得した操作関連時系列信号に基づいて、前記操舵操作部材に係る操作が行われているか否かに関する操作有無を判別する判別部と、
前記取得部で取得した操作関連時系列信号に対して周波数解析を行う解析部と、
前記操作関連時系列信号に対する解析結果に基づいて、前記車両の運転技量判定を行うと共に、前記判別部により操作無に係る判別結果が得られた場合に、前記運転技量判定の結果が無効である旨の判定を行う判定部と、を備え、
前記判別部は、前記解析部による周波数解析後の信号のうち、前記操舵操作部材が実質的に所定位置に保持されている際の前記操作関連時系列信号に関する周波数成分に係る振幅が、所定の振幅閾値以下である場合に操舵操作が無い旨の判別を行う一方、前記振幅閾値を超える場合に操舵操作が有る旨の判別を行う
ことを特徴とする運転技量判定装置。
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