JP7107061B2 - 運転支援方法及び運転支援装置 - Google Patents
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Description
本発明は、生体情報を用いた運転操作判断における操作種別の判別精度を向上することを目的とする。
図1を参照する。運転支援装置1は、運転者が運転支援装置1を搭載する車両(以下、「自車両」と表記する)を運転する際に、補助的に自車両を運転することにより、運転者による運転操作を支援する装置である。
運転支援装置1は、周囲環境センサ2と、車内センサ3と、車両センサ4と、脳波センサ5と、ナビゲーションシステム6と、コントローラ7と、車両制御アクチュエータ8を備える。
周囲環境センサ2は、例えばレーザレンジファインダ(LRF:Laser Range-Finder)やレーダなどの測距装置であってよい。測距装置は、例えば、自車両周囲に存在する物体(他車両や障害物)、自車両と物体との相対位置、自車両と物体との距離を検出する。測距装置は、検出した測距データをコントローラ7へ出力する。
車内センサ3は、運転者の撮影データや、タッチセンサの検出信号をコントローラ7へ出力する。
自車両の走行状態を検出するセンサは、例えば車速センサあってよい。
運転操作を検出するセンサは、例えば、操舵角センサと、アクセルセンサと、ブレーキセンサと、シフトポジションセンサであってよい。
操舵角センサは、操舵操作子であるステアリングホイールの現在の回転角度(操舵操作量)である現在操舵角を検出する。
アクセルセンサは、自車両のアクセル開度を検出する。例えばアクセルセンサは、自車両のアクセルペダルの踏み込み量をアクセル開度として検出する。
シフトポジションセンサは、シフトレバーの状態を検出する。
車両センサ4は、検出した自車両の速度、操舵角、アクセル開度、ブレーキ操作量、シフトレバーの状態をコントローラ7へ出力する。
脳波センサ5は、脳波計測用の電極群(複数の電極)と、電極群で採集された電位変化である複数の脳波信号を増幅する増幅器と、増幅器から出力された複数の脳波信号のそれぞれから所定の通過帯域の周波数成分を抽出するフィルタと、抽出された脳波信号のアナログデータを所定のサンプリング周期でサンプリングしてデジタルデータに変換するA/D変換器を有する。
また、脳波センサ5以外のセンサを用いて運転者の脳活動を測定してもよい。例えば、脳血流、心拍数、呼吸、発汗量及び顔画像など、運転者の脳活動を推定しうる生体情報を検出するセンサを用いてもよい。
運動準備電位は、思考や認知の結果として現れる脳の反応を示す事象関連電位(ERP)の一種であり、自発的に手や脚等を動かそうとする時に発生する電位である。
コントローラ7は、特徴ベクトルPが領域Dに入る場合に運動準備電位が発生していると判定し、特徴ベクトルPが領域Dに入っていない場合に運動準備電位が発生していないと判定する。
さらにナビゲーションシステム6は、設定した走行経路や、走行経路上の道路地図情報をコントローラ7へ出力する。ナビゲーションシステム6からコントローラ7へ提供される情報を「ナビ情報」と表記する。
ナビコントローラ61は、ナビゲーションシステム6の情報処理動作を制御する電子制御ユニットである。ナビコントローラ61は、プロセッサとその周辺部品とを含む。プロセッサは、例えばCPU(Central Processing Unit)、やMPU(Micro-Processing Unit)であってよい。
表示部64は、ナビゲーションシステム6において様々な視覚的情報を出力する。例えば、表示部64には、自車両周囲の地図画面や推奨経路の案内を表示してよい。また、表示部64には、運転支援装置1による運転支援制御で生成されるメッセージ(例えば、運転者に操舵操作や減速操作を促すメッセージ)を表示してよい。
記憶装置72は、半導体記憶装置、磁気記憶装置及び光学記憶装置のいずれかを備えてよい。記憶装置72は、レジスタ、キャッシュメモリ、主記憶装置として使用されるROM及びRAM等のメモリを含んでよい。
コントローラ7は、予測した運転操作を実現するための運転操作系(例えばステアリングホイール機構、アクセル機構、ブレーキ機構)の目標操作量を算出し、目標操作量に基づいて車両制御アクチュエータ8を駆動して自車両の運転操作系を制御する。
これにより、コントローラ7は、運転者があたかも自分で操作している感覚となるように自車両を運転し、運転者の運転操作を支援する。
ステアリングアクチュエータは、自車両のステアリングの操舵方向及び操舵量を制御する。アクセル開度アクチュエータは、自車両のアクセル開度を制御する。ブレーキ制御アクチュエータは、自車両のブレーキ装置の制動動作を制御する。
また、ナビ情報取得部101は、自車両の周囲の走行車線、道路形状、法定速度、道幅、一時停止線などの道路地図情報をナビゲーションシステム6から取得する。ナビ情報取得部101は、取得した道路地図情報を自動機能装置130へ出力する。
例えば周囲環境認識部102は、以下のような周囲環境を認識する。
(1) 周囲(前方、後方、横前後)の車両との車間距離、相対速度、衝突余裕時間(TTC:Time To Collision)、車間時間(THW:Time-Head Way)、自車両が他車両に囲まれていて操舵や加減速が制約されているか否か等の周囲車両情報
(3)自車両の前方の交通信号機の信号現示(赤信号)や信号現示の変化(例えば赤信号から青信号への変化)
(4)車線変更可能な隣接車線が左右にあるか否か等の車線情報
周囲環境認識部102は、認識した周囲環境の情報を運転操作判断部110及び自動機能装置130へ出力する。
運転者状態認識部104は、運転者の撮影データや、タッチセンサの検出信号を車内センサ3から取得する。
運転者状態認識部104は、タッチセンサの検出信号に基づいてステアリングホイールの把持状態や、アクセルペダル、ブレーキペダルへの接触状態を運転者の状態として認識してよい。
運転者状態認識部104は、認識した運転者の状態の情報を運転操作判断部110へ出力する。
脳活動解析部105は、検出した運動準備電位を運転操作判断部110と操作タイミング予測部120へ出力する。
運転操作判断部110は、第1操作種別予測部111と、第2操作種別予測部112と、操作種別判断部113を備える。
第1操作種別予測部111は、ナビ情報取得部101が取得したナビ情報や周囲環境認識部102の認識結果に基づいて、自車両の周囲環境を判断する。また第1操作種別予測部111は、車両データ取得部103が取得した車両データや、運転者状態認識部104の認識結果に基づいて、運転者の状態を判断する。
例えば第1操作種別予測部111は、自車両の周囲環境に基づいて運転者による運転操作の発生を予測してよい。そして、第1操作種別予測部111は、運転者の状態に基づいて運転操作の第1操作種別を予測してよい。
例えば第1操作種別予測部111は、車線情報、周囲車両情報、ナビ情報、交差点情報、自車速、操舵角、アクセルペダル操作状態、ブレーキペダル操作状態等に基づいて、車線変更の発生を予測する。
第1操作種別予測部111は、運転者によるステアリングホイールの把持状態に基づいて旋回操作が行われる可能性があるか否を判断する。例えば、ステアリングホイールが把持されていれば、第1操作種別予測部111は第1操作種別として旋回操作を予測する。第1操作種別予測部111は右操舵又は左操舵の何れかを第1操作種別として予測してもよい。ステアリングホイールが把持されていなければ、第1操作種別予測部111は第1操作種別の予測結果を出力しない。
第1操作種別予測部111は、運転者によるアクセルペダルの操作状態や前方の停止要因の注視状態に基づいて、減速操作が行われる可能性があるか否を判断する。例えばアクセルペダルを踏んでいないか緩めており前方の停止要因を注視していれば、第1操作種別予測部111は第1操作種別として減速操作を予測する。運転者がアクセルペダルを所定踏み込み量以上踏んでいるか前方の停止要因を注視していなかれば、第1操作種別予測部111は第1操作種別の予測結果を出力しない。
第1操作種別予測部111は、ブレーキペダルの操作状態、シフトレバーの状態及び進行方向の注視状態に基づいて、発進操作が行われる可能性があるか否かを判断する。例えば、ブレーキペダルが踏まれていて、シフトレバーが「D」ポジションにあり、運転者が進行方向を注視していれば、第1操作種別予測部111は第1操作種別として発進操作を予測する。ブレーキペダルが踏まれていないか、シフトレバーが「D」ポジションにないか、運転者が進行方向を注視していない場合、第1操作種別予測部111は第1操作種別の予測結果を出力しない。
また、運転者が行った運転操作の操作種別と、そのときの周囲環境及び運転者の状態とを機械学習した判別器を用いて、第1操作種別を予測してもよい。
例えば第2操作種別予測部112は、運動準備電位が脳のどの部位で発生したかに応じて、運転者が右手、左手、又は足のいずれを動かすのかを予測してよい。第2操作種別予測部112は、運転者が右手、左手、又は足のいずれを動かすかによって、右操舵操作、左操舵操作、加速操作及び制動操作(ブレーキング)などのいずれの操作種別の運転操作を行うのか予測してよい。
また例えば第2操作種別予測部112は、運動準備電位が発生したときに運転者が行った運転操作を機械学習した判別器を使用して、運転者による運転操作の操作種別を予測してもよい。
例えば操作種別判断部113は、第1操作種別予測部111が予測した第1操作種別が車線変更である場合、第2操作種別予測部112が予測した操舵方向の操舵操作を、運転者による運転操作の操作種別として判断する。
また例えば操作種別判断部113は、第1操作種別予測部111が予測した第1操作種別が減速操作である場合、第2操作種別予測部112が予測した制動操作を、運転者による運転操作の操作種別として判断する。
また例えば操作種別判断部113は、第1操作種別予測部111が予測した第1操作種別が発進操作である場合、第2操作種別予測部112が予測した加速操作を、運転者による運転操作の操作種別として判断する。
例えば、第1操作種別予測部111が第1操作種別を予測しない場合には、操作種別判断部113は操作種別を判断しない。第2操作種別予測部112が第2操作種別を予測しない場合にも、操作種別判断部113は操作種別を判断しない。
例えば第1操作種別と第2操作種別が一致しない場合には、第1操作種別と第2操作種別は整合しない。例えば、車線変更や旋回操作において第1操作種別として予測された操舵操作が第2操作種別と一致しない場合、第1操作種別と第2操作種別は整合しない。
例えば第1操作種別として車線変更又は旋回操作が予測されているのにも関わらず第2操作種別として操舵操作以外の操作種別(例えば制動操作、加速操作)が予測された場合には第1操作種別と第2操作種別は整合しない。
例えば第1操作種別として発進操作が予測されているのにも関わらず第2操作種別として加速操作以外の操作種別(例えば、操舵操作、制動操作)が予測された場合には第1操作種別と第2操作種別は整合しない。
操作種別判断部113が運転者による運転操作の操作種別を判断すると、運転操作判断部110は、操作種別を自動機能制御部140へ出力する。
操作タイミング予測部120は、運転操作データベース108に運転者毎に記憶された遅れ時間βを読み出し、運転者が運転操作を行うタイミング(これを「対象者操作タイミングT2」とする)を決定する。
時刻T1は、自動機能装置130が運転者の意図によらずに自動操作を行う場合の操作タイミング(これを「自動操作タイミングT1」とする)を示す。
この処理では、対象となる運転者の運転技能に基づいて、感度時間Δtを取得する。例えば、運転者の運転技能が中級者である場合には感度時間Δtは500[msec]に設定される。
α>Δtである場合には、操作タイミング予測部120は、自動機能装置130の作動タイミングTrを「T2-Δt」に設定する。即ち、図5Aに示すように、対象者操作タイミングT2から感度時間Δtだけ遡ったタイミングT3aを、自動操作する際の作動タイミングTrとして設定する。
自動機能装置130は、自動機能装置130からの運転支援指令に応じて自動機能を制御する。具体的には、予測された操作種別の運転操作を実現する運転操作系(例えばステアリングホイール機構、アクセル機構、ブレーキ機構)の目標操作量を算出する。
そして、目標操作量に基づいて車両制御アクチュエータ8を駆動して自車両の運転操作系を制御する。
図6を参照して、実施形態の運転支援装置の動作を説明する。
ステップS1においてナビ情報取得部101は、ナビゲーションシステム6からナビ情報を取得する。
ステップS2において周囲環境認識部102は、周囲環境センサ2から取得したデータに基づいて、自車両の周囲環境を認識する。
ステップS4において運転者状態認識部104は、運転者の撮影データに基づいて運転者の姿勢や、顔の向き、視線の方向を運転者の状態として認識する。運転者状態認識部104は、タッチセンサの検出信号に基づいて運転操作子への接触状態を運転者の状態として認識する。
ステップS5において脳波センサ5により運転者の脳波を測定する。脳活動解析部105は、運転者の脳波信号を解析することにより運動準備電位を検出する。
第1操作種別予測部111は、自車両の周囲環境と運転者の状態に基づいて、運転者による自車両の運転操作の第1操作種別を予測する。
ステップS8において操作種別判断部113は、第1操作種別と第2操作種別に基づいて操作種別を判断できるか否かを判断する。操作種別を判断できる場合(ステップS8:Y)に処理はステップS9へ進む。操作種別を判断できない場合(ステップS8:N)に運転支援を行わずに処理は終了する。
自動機能装置130は、自動機能装置130からの運転支援指令に応じて自動機能を制御することにより、運転支援を実行する。
(1)第1操作種別予測部111は、自車両の周囲環境と運転者の状態とに基づいて運転者による自車両の運転操作の第1操作種別を予測する。第2操作種別予測部112は、運転者の生体情報に基づいて運転者による自車両の運転操作の第2操作種別を予測する。操作種別判断部113、自動機能制御部140及び自動機能装置130は、第1操作種別と第2操作種別とに基づいて、自車両の運転支援を実行する。
これにより自車両が操舵操作を行う走行シーンにおいて、より正しく操舵操作を予測できる。このため、より適切な運転支援を提供できる。
これにより自車両が操舵操作を行う走行シーンにおいて、より正しく操舵操作を予測できる。このため、より適切な運転支援を提供できる。
これにより自車両が制動操作を行う走行シーンにおいて、より正しく制動操作を予測できる。このため、より適切な運転支援を提供できる。
これにより自車両が制動操作を行う走行シーンにおいて、より正しく制動操作を予測できる。このため、より適切な運転支援を提供できる。
これにより自車両が加速操作を行う走行シーンにおいて、より正しく加速操作を予測できる。このため、より適切な運転支援を提供できる。
これにより、誤った操作種別の運転支援を防止できる。
このように脳活動解析を用いることで、運転者が操作を実行する前に迅速に運転操作を検出できる。
Claims (9)
- 運転者の状態として、前記運転者の姿勢、前記運転者の顔の向き、前記運転者の視線の方向、ステアリングホイールの把持状態、アクセルペダルへ足を載せているか否か、ブレーキペダルへ足を載せているか否か、の少なくともいずれか一つを検出し、
自車両の周囲環境と前記運転者の状態とに基づいて、前記運転者による前記自車両の運転操作の第1操作種別を予測し、
前記運転者の生体情報に基づいて、前記運転者による前記自車両の運転操作の第2操作種別を予測し、
前記第1操作種別と前記第2操作種別とに基づいて、前記自車両の運転支援を実行する、
ことを特徴とする運転支援方法。 - 自車両の周囲環境と運転者の状態とに基づいて、前記運転者による前記自車両の運転操作の第1操作種別を予測し、
前記運転者の生体情報に基づいて、前記運転者による前記自車両の運転操作の第2操作種別を予測し、
前記自車両の進行方向に存在する赤信号又は一時停止線と前記運転者の状態とに基づいて前記第1操作種別として減速操作を予測した場合に、前記第2操作種別として予測した制動操作に基づいて前記運転支援を実行することを特徴とする運転支援方法。 - 自車両の周囲環境と運転者の状態とに基づいて、前記運転者による前記自車両の運転操作の第1操作種別を予測し、
前記運転者の生体情報に基づいて、前記運転者による前記自車両の運転操作の第2操作種別を予測し、
前記自車両の発進が可能になる周囲環境の変化と前記運転者の状態とに基づいて前記第1操作種別として発進操作を予測した場合に、前記第2操作種別として予測した加速操作に基づいて前記運転支援を実行することを特徴とする運転支援方法。 - 前記第1操作種別と前記第2操作種別とに基づいて操作種別を判断できない場合に、前記運転支援を実行しないことを特徴とする請求項1~3の何れか一項に記載の運転支援方法。
- 前記運転者の脳活動を検出して前記生体情報を取得することを特徴とする請求項1~4のいずれか一項に記載の運転支援方法。
- 自車両の周囲環境と運転者の状態とに基づいて、前記運転者による前記自車両の運転操作の第1操作種別を予測し、
前記運転者の生体情報に基づいて、前記運転者による前記自車両の運転操作の第2操作種別を予測し、
前記第1操作種別と前記第2操作種別とに基づいて、前記自車両の運転支援を実行し、
前記第1操作種別と前記第2操作種別のいずれか一方が予測されない場合、又は前記第1操作種別と前記第2操作種別とが整合しない場合に、前記自車両の運転支援を実行しない、
ことを特徴とする運転支援方法。 - 前記第1操作種別と前記第2操作種別とが整合しない場合とは、前記第1操作種別として車線変更が予測されているにもかかわらず前記第2操作種別として操舵操作以外の操舵種別が予測された場合、前記第1操作種別として減速操作が予測されているにもかかわらず前記第2操作種別として制動操作以外の操舵種別が予測された場合、又は前記第1操作種別として発進操作が予測されているにもかかわらず前記第2操作種別として加速操作以外の操舵種別が予測された場合であることを特徴とする請求項6に記載の運転支援方法。
- 自車両の周囲環境を検出する第1センサと、
運転者の状態として、前記運転者の姿勢、前記運転者の顔の向き、前記運転者の視線の方向、ステアリングホイールの把持状態、アクセルペダルへ足を載せているか否か、ブレーキペダルへ足を載せているか否か、の少なくともいずれか一つを検出する第2センサと、
前記運転者の生体情報を取得する第3センサと、
前記第1センサが検出した前記周囲環境と前記第2センサが検出した前記運転者の状態とに基づいて、前記運転者による前記自車両の運転操作の第1操作種別を予測し、前記第3センサが取得した前記生体情報に基づいて、前記運転者による前記自車両の運転操作の第2操作種別を予測し、前記第1操作種別と前記第2操作種別とに基づいて、前記自車両の運転支援を実行するコントローラと、
を備えることを特徴とする運転支援装置。 - 自車両の周囲環境を検出する第1センサと、
運転者の状態を検出する第2センサと、
前記運転者の生体情報を取得する第3センサと、
前記第1センサが検出した前記周囲環境と前記第2センサが検出した前記運転者の状態とに基づいて、前記運転者による前記自車両の運転操作の第1操作種別を予測し、前記第3センサが取得した前記生体情報に基づいて、前記運転者による前記自車両の運転操作の第2操作種別を予測し、前記第1操作種別と前記第2操作種別とに基づいて、前記自車両の運転支援を実行し、前記第1操作種別と前記第2操作種別のいずれか一方が予測されない場合、又は前記第1操作種別と前記第2操作種別とが整合しない場合に、前記自車両の運転支援を実行しないコントローラと、
を備えることを特徴とする運転支援装置。
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