JP7308107B2 - 車両運転試験装置、運転性能試験システムおよび運転性能試験方法 - Google Patents

車両運転試験装置、運転性能試験システムおよび運転性能試験方法 Download PDF

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Description

本発明は、車両運転試験装置、運転性能試験システムおよび運転性能試験方法に関する。
車両の試験装置としては、安全性を確認する衝突試験装置や、走行性能を確認するテストコース等がある。特許文献1では、実環境に存在する様々な路面状態における周辺車両の挙動を模擬して、安全運転支援用アプリケーションの動作試験を実施する試験システムおよび試験方法の発明が開示されている。
特開2019-109728号公報
近年、自動運転等の運転を支援する機能を備える車両が開発される。運転支援機能を備える車両は、走行状態を検出して、その結果に基づいて車両の挙動の制御、運転支援の情報の出力を行う。そのため、走行状態の検出が適切に行われているか、また、検出した走行状態に適した制御を行っているかを評価する必要がある。
特許文献1に記載された発明に係る試験システムは、実環境に存在する様々な路面状態における周辺車両の挙動を模擬したシミュレーションとして行う。しかしながら、実際に車両で走行した場合に車両で情報をどのように検出できるかを評価することが難しい。また、実際のテストコースで走行して試験を行う場合、周囲環境が異なるため、異なる時期に同じ条件での試験が難しい。そのため、設定した同一条件で試験を行い、車両ごとの比較を行うこと、つまり試験の再現性を高くすることが難しい。
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、高い再現性で種々の条件での試験を行うことができる車両運転試験装置、運転性能試験システムおよび運転性能試験方法を提供することを目的とする。
上記発明の目的を達成するための本開示に係る車両運転試験装置は、試験対象車両を搭載し、前記試験対象車両の姿勢および向きを変化可能な試験ステージと、前記試験対象車両の周囲の環境を再現する環境再現機構と、前記試験対象車両に対して相対移動し、前記車両の走行状態を再現する走行条件再現機構と、前記試験ステージ、前記走行条件再現機構、前記環境再現機構を覆い、前記試験ステージの周囲を屋内空間とする建屋と、を備える。
上記発明の目的を達成するための本開示に係る運転性能試験システムは、上記に記載の車両運転試験装置と、前記試験ステージに搭載された前記車両が判断した操作情報を取得する操作情報取得装置と、操作情報に基づいて車両の挙動を再現する制御装置と、を含み、前記操作情報取得装置は、前記制御装置で試験条件が整った状態の時点の操作情報を試験結果として取得し、試験対象車両に車両の姿勢情報を出力する。
上記発明の目的を達成するための本開示に係る運転性能試験方法は、試験対象車両を試験ステージの周囲の環境を調整するステップと、試験ステージの姿勢を制御し、試験ステージに搭載した試験対象車両の姿勢を調整するステップと、前記試験対象車両の周囲の物体の相対位置を調整し、前記試験対象車両の走行状態を調整するステップと、前記試験対象車両の操作情報を取得するステップと、前記操作情報を取得した時点から所定時間経過後の前記試験対象車両の姿勢を演算し車両姿勢情報を出力するステップと、を含む。
本発明によれば、建屋内で、環境を再現しつつ、車両の周囲の状況を再現できるため、高い再現性で種々の条件での試験を行うことができる。
図1は、本実施形態の車両運転試験装置を備える運転性能試験システムの概略構成を示すブロック図である。 図2は、試験対象車両のセンサについて説明するための説明図である。 図3は、車両運転試験装置の概略構成を示す正面図である。 図4は、車両運転試験装置の概略構成を示す側面図である。 図5は、車両運転試験置概略を示す平面図である。 図6は、運転性能試験方法の一例を示すフローチャートである。 図7は、運転性能試験方法を説明するための説明図である。 図8は、運転性能試験方法を説明するための説明図である。 図9は、運転性能試験方法を説明するための説明図である。
以下、本開示の実施形態について図を用いて詳細に説明する。なお、この実施形態で説明するのは本発明の一実施例であり、これにより本発明が限定されるものではない。
図1は、本実施形態の車両運転試験装置12を備える運転性能試験システム10の概略構成を示すブロック図である。図1に示す運転性能試験システム10は、試験対象車両8の走行状態を再現し、試験対象車両8の試験を行う。車両運転試験装置12と、操作情報取得装置14と、制御装置16と、を備える。
本実施形態の車両運転試験装置12について、図1に加え、図2から図5を用いて説明する。図2は、車両運転試験装置12の概略構成を示す側面図である。図3は、車両運転試験装置の概略構成を示す正面図である。図4は、車両運転試験装置の概略構成を示す平面図である。図5は、試験対象車両のセンサについて説明するための説明図である。
車両運転試験装置12は、試験対象車両8の周囲環境と運転状態を再現して、試験対象車両8の車両操作情報を取得する。車両運転試験装置12は、試験ステージ22と、環境再現機構26と、走行条件再現装置28と、建屋30と、を含む。
試験対象車両8は、運転性能試験システム10及び車両運転試験装置12で試験する対象の車両である。試験対象車両8は、特に限定されないが、基本的に自動運転機能や、運転支援機能等を備えている。具体的には、試験対象車両8は、周辺の環境を検出するセンサを少なくとも1つ備えており、センサの検出結果に基づいて、自動運転または運転支援を行う。試験対象車両8は、センサユニット121と操作情報出力部123と、含む。試験対象車両8は、上記構成以外にも走行に必要な各種機能を備えている。なお、試験対象車両8は、試験体として、車体と必要なセンサのみを備える構造としてもよい。
センサユニット121は、自車の周囲の情報を取得するセンサである。センサユニット121は、カメラ、ミリ波レーダ、赤外線センサ、LiDAR(Light Detection and Ranging、Laser Imaging Detection and Ranging)等の周囲の物体、状況を検出する各種センサを用いることができる。図5に示す試験対象車両8は、車両先方に、ミリ波レーダ214、カメラ216、LiDAR217、車両側面にミリ波レーダ215、車両側面と後方にカメラ216を備えている。ミリ波レーダ214は、遠方の物体を検出できるセンサ、例えば、76-78GHzのミリ波レーダであり、測定範囲224の情報を取得する。ミリ波レーダ215は、ミリ波レーダ214よりも狭い範囲の物体を検出するセンサ、例えば、24GHzのミリ波レーダであり、測定範囲225の情報を取得する。カメラ216は、撮影範囲226の画像を取得する。LiDAR217は、測定範囲227の情報を取得する。センサユニット121は、取得した情報をセンサ情報出力部122から出力する。
操作情報出力部123は、試験対象車両8が判断した操作情報を、出力する。ここで、操作情報には、ハンドル、アクセル、ブレーキ、シフトチェンジ等の操作結果の情報が含まれる。
試験ステージ22は、車両運転試験装置12の長手方向の一端側で、かつ短手方向における中央部に配置され、移動機構115により短手方向に移動可能に構成される。試験ステージ22は、試験対象車両8が設置されるパレットである。試験ステージ22は、試験対象車両8が設置される試験ステージ面111の姿勢を変化させる。試験ステージ22は、試験ステージ面111中央に配置された4つのローラーベルト112と、それぞれのローラーベルト112は旋回可能なピボット113と、ピボット113を伸縮可能なアクチュエータ114とを備える。試験ステージ22は、アクチュエータ114をそれぞれ伸縮させることにより、ステージ面111を昇降および傾斜させ、姿勢を変化させる。試験ステージ22は、さらに試験ステージ面111を回転させるテーブル機構を有してもよい。なお、本実施形態では、ローラベルト112を設けることで、試験対象車両8のタイヤを回転させつ試験が可能となる。試験ステージ22は、試験対象車両8を走行させない場合は、試験ステージ面111を板状の部材としてもよい。
試験ステージ22は、ステージ面111を昇降、傾斜および旋回させることで、試験対象車両8の姿勢を変化させ、右左折時、コーナーリング時、登坂時、降坂時、発進時あるいは制動時の路面に対する姿勢を再現する。
環境再現機構26は、建屋30内の環境を調整し、試験対象車両8の周囲、つまり、センサで検出を行う範囲の環境を試験条件の環境とする。環境再現機構26は、降水設備102と、降雪設備103と、日照設備104と、気温湿度気圧調整設備105と、霧発生設備106と、送風設備107と、発塵設備108と、降雹設備109と、電磁ノイズ発生設備110と、を含む。降水設備102は、所定量の水を水滴として試験領域に降らせ、雨を再現する。降雪設備103は、雪を製造し、製造した雪を試験領域に降らせ、雪を再現する。日照設備104は、試験領域を照明し、日中の環境を再現する。日照設備104は、所定照度光源を試験対象車両に向けて照射し、太陽を再現するようにしてもよい。気温湿度気圧調整設備105は、加温機能、減温機能、加湿機能、除湿機能を備えるエアコンディショナーであり、試験空間の温度、湿度を試験条件とする。さらに、気温湿度気圧調整設備105は、ポンプを備え、加圧減圧することで、圧力を試験条件とする。霧発生設備106は、ミスト状の水を噴射し、試験領域に霧を再現する。送風設備107は、風向風速を制御できる送風機を有し、送風機を制御して、試験領域の風向、風速を試験上限とする。発塵設備108は、試験領域に塵を発生させる。降雹設備109は、氷を製造し、製造した氷を試験領域に降らせ、雹を再現する。電磁ノイズ発生設備110は、試験領域の周囲に電磁ノイズを発生させる。これにより、センサの検出を阻害する成分が発生した試験環境とすることができる。環境再現機構26は、試験条件に基づいて、各部を制御することで、建屋30の内部を試験条件とすることができる。
走行条件再現機構28は、試験ステージ22に設置された試験対象車両8のセンサが検出を実行する領域の走行状態を再現する。具体的には、走行条件再現機構28は、試験対象車両8が走行している条件とした場合に相対的に移動する対象物を移動させる。走行条件再現機構28は、道路インフラ130と、移動体140と、を含む。
道路インフラ130は、路面131、135、136を備える。本実施形態では路面131は、3車線の道路を再現した路面である。路面135は、カーブを備える路面である。路面136は、路面131と同様の形状の予備で供えられた路面である。道路インフラ130はレールを有しており、路面131、135および136はレール137上を移動可能に構成されている。道路インフラ130は、試験ステージ22と対面する位置に試験に用いる路面を移動させる機構も備える。また道路インフラ130は、砂地を再現した路面や、未舗装の路面等、試験を行う各種路面を設けてもよい。道路インフラ130は、路面131の内部に温調機能133を備えており、路面131が凍結した状態や路面が熱された状態を取ることができる。また、道路インフラ130は、試験の目的に応じて例えば交通信号、横断歩道、標識、ガードレールおよび建物を有してもよい。なお、交通信号、横断歩道、標識、ガードレールおよび建物は、後述する移動体140としてもよい。
移動体140は、走行対象車両8に対して相対的に移動する各種物体である。移動体140は、周辺車両141、人型模型142を含む。移動体140は、道路インフラ130に対して移動可能である。移動体140は、道路インフラ130の上に配置され、試験条件に基づいて、路面上の位置を移動する。移動体140は、遠隔操作により移動しても、試験状態に基づいて、手動、自動で移動させてもよい。
建屋30は、試験ステージ22と、環境再現機構26と、走行条件再現装置28が内部に配置された建造物である。建屋30は、試験ステージ22に載置される試験対象車両8の周囲環境を室内の環境とし、閉鎖された空間とする。建屋30は、道路インフラの空間が、車両のセンサの検出範囲よりも広いことが好ましい。建屋30は、試験領域が例えば長手方向が80m以上、短手方向が15m以上となることが好ましい。建屋30の試験領域の壁面を試験対象車両8のセンサユニット121が壁面として、検知しない構造とすることが好ましい。具体的には、センサ214、センサ215およびセンサ217の検波用の波長を吸収する構造とすることが好ましい。また、建屋30の試験領域の壁面は、カメラ216が壁面と認識しないように、画像を表記させるようにしてもよい。
車両運転試験装置12は、再現される所定の環境下において、試験対象車両8が判断し操作した操作情報を取得することができる。
図1に戻り、運転性能試験システム10について説明する。操作情報取得装置14は、試験対象車両8と通信を行い、車両が判断した操作の情報を取得する。操作情報取得装置14は、取得した操作の情報を制御装置16に出力する。操作情報取得装置14は、車両運転試験装置12と別体としても一体としてもよいし、試験対象車両8と一体としても別体としてもよい。
制御装置16は、記録部310、入力部320、演算部330、出力部340を備える。記録部310は、各種データを記憶しており、シナリオプログラム311が記録されている。シナリオプログラム311は、車両の走行条件、環境再現機構26で再現する試験条件、試験条件再現機構28で再現する走行している車両の周囲の物体の遷移情報が、時間軸に対応して記憶される。
入力部320は、マウス、キーボート、タッチパネルであり、オペレータが各種情報を入力する。操作部321は各環境試験装置の操作機器及び非常停止ボタンであり、環境試験装置の動作及び停止操作を行う。演算部330は、シナリオプログラム311や操作情報取得装置14の結果に基づいて、試験ステージ410、道路インフラ430および移動体440の移動量等の調整条件を算出する。また、演算部330は、試験対象車両8へ車両の姿勢である車両姿勢情報18を出力する。ここで、車両姿勢情報18には、試験対象車両8の6軸についての姿勢及び加速度が含まれるほか、例えばABS、TCS、ESCといった車両制御コントロールに必要な情報が含まれる。制御装置16は、演算部330で算出した移動量等を出力部340へ出力する。出力部340は、試験ステージ22、環境試験装置26、走行条件再現装置28及び試験対象車両8に各種演算結果を出力する。
次に、図6から図9を用いて、本実施形態の運転性能試験システム10を用いた、運転性能試験方法について説明する。図6は、運転性能試験方法の一例を示すフローチャートである。図7から図9は、それぞれ運転性能試験方法を説明するための説明図である。図6に示す処理は、設定に基づいて自動で実行しても、オペレータが各種機器に入力した操作を検出して実行してもよい。
運転性能試験システム10は、試験対象車両8を試験ステージ22に設置する(ステップS12)。運転性能試験システム10は、シナリオプログラムを取得する(ステップS14)。試験対象車両8に対して実行する試験の時系列の条件を取得する。
運転性能試験システム10は、試験条件を取得する(ステップS16)。運転性能試験システム10は、再現する対象の時点での各種試験条件を取得する。運転性能試験システム10は、環境再現装置26を調整する(ステップS18)。つまり、温度湿度天候等を対象の時点の試験条件とする。運転性能試験システム10は、試験ステージ22を調整する(ステップS20)。つまり、試験対象車両8の姿勢を対象の時点の試験条件とする。運転性能試験システム10は、走行条件再現設備28を調整する(ステップS22)。つまり、試験対象車両8の周囲に配置される移動体140の位置を対象の時点の試験条件の位置とする。なお、ステップS18からステップS22の処理は並行して行っても異なる順序で実行してもよい。車両運転システム10は、試験ステージ22、環境試験装置26、走行条件再現装置28の条件及びシナリオ条件が整ったことを試験対象車両8に伝える。
次に、運転性能試験システム10は、試験対象車両8が試験条件で認知、判断した結果の操作情報を取得する(ステップS24)。
車両試験システム10取得した操作情報に基づいて、次の試験状態を演算し、試験ステージ22、環境試験装置26、走行条件再現装置28の条件及びシナリオ条件を出力すると共に、試験ステージ22および試験対象車両8へ車両姿勢情報18を出力する(ステップ25)。
次に、運転性能試験システム10は、試験終了かを判定する(ステップS26)。運転性能試験システム10は、試験終了ではないと判定した場合(ステップS26でNo)、ステップS16に戻り、次の時点での試験条件を再現して、試験対象車両8の操作情報を取得する。運転性能試験システム10は、試験終了であると判定した場合(ステップS26でYes)、本処理を終了する。
試験対象車両の試験方法について、図7、図8および図9を参照して、具体的に説明する。図7、図8および図9は、試験対象車両8のセンサユニット122の検出範囲124、125、126および127と、移動体141aおよび移動体141bとの位置関係を示したものであり、連続した微小時間単位ごとに出力されたセンサ検出情報122と位置記録情報を重畳させて平面図として図化したものである。
第1の時点で、図7で示すように、移動体141aおよび移動体141bは、試験対象車両8の自動運転センサ121の検出範囲124には入っていない。試験対象車両8は、現在の操作を維持(ハンドル、アクセルともに維持)する情報を出力する。車両試験システム10は操作量を取得して、次の試験状態を演算し、試験ステージ22、環境試験装置26、走行条件再現装置28の条件及びシナリオ条件を出力すると共に、試験ステージ22および試験対象車両8へ車両姿勢情報18を出力する。
運転性能試験システム10は、第1の時点から所定時間経過後の第2の時点は、図8で示すように、移動体141aは試験対象車両8のセンサ検出範囲122に入っており、移動体141bは試験対象車両8のセンサ検出範囲123に入っている。運転性能試験システム10は、この状態で、センサの検出結果を取得して、第2の時点での検出結果とする。
運転性能試験システム10は、第2の時点から所定時間経過後の第3の状態、図9で示すように、移動体141aは、試験対象車両8のセンサ検出範囲123に入っており、また、移動体141bはセンサ検出範囲124に入っている。試験対象車両8は、この状態で、移動体141a、移動体141bを認知し判断した結果の操作情報を運転性能試験システム10に出力する。車両試験システム10は操作情報を取得して、次の試験状態を演算し、試験ステージ22、環境試験装置26、走行条件再現装置28の条件及びシナリオ条件を出力すると共に、試験ステージ22および試験対象車両8へ車両姿勢情報18を出力する。
運転性能試験システム10は、以上のように、建屋30内の周囲環境を調整し、試験対象車両8の周囲の移動体の位置を調整して、各時点の試験条件を再現し、再現した状態で、試験対象車両8の操作情報を取得することで、次の時点の試験状態を演算し、各装置を動かすことにより、試験対象車両8の周囲環境を再現させる事ができる。
また、本実施形態のように建屋30内で、試験条件を再現することで、建屋30の外の天候、環境の影響を排除でき、再現性の高い試験を行うことができる。これにより、比較検討を好適に実行することができる。また、極限環境での試験を高い再現性で実行することができる。
また、本実施形態は、シナリオプログラムに基づいて、所定時間に対応するタイミング毎の、試験条件を再現し、その試験条件を再現した状態で、試験対象車両8の操作取得し、取得が完了したら、異なる時点の再現を行う。これにより、実際に試験対象車両を走行させる必要がなくなるため、限られた空間で、試験を行うことができる。ここで、所定時間として、数十msecから12msecが例示される。所定時間は、試験対象車両の認知、判断、操作のレートに基づいて決定されても良い。
また、本実施形態のように、試験対象車両8を試験ステージ22に設置し、走行条件再現機構28で、試験対象車両8に対して、周囲の移動体を移動させることで、つまり、走行条件再現機構28は、試験対象車両8に対して移動する対象物を移動させることで、試験環境の大きさを小さくすることができる。ここで、対象物は、移動体140であり、試験対象である試験対象車両以外の周辺車両、模型その他一般的に車両が道路を走行するにあたり認識される物体である。
環境再現機構26は、降雨量、降雪量、霧の少なくとも1つを再現することで、種々の走行条件の試験を実行することが可能となる。
上記実施形態では、所定時間経過毎の試験条件を再現した後、センサによる検出を実行したら、走行条件再現機構28で、連続的に走行条件を再現し、連続的にデータを取得してもよい。
また、運転性能試験システム10は、シナリオプログラムとして、事故が発生した条件を再現することで、自動運転や、運転支援が、事故が発生した条件で有効に動作したかを判定することが可能となる。また、運転性能試験システム10は、取得したセンサの情報を、自動運転や運転支援のプログラムに供給することで、自動運転や運転支援が試験条件でどのように動作するかを確認することができる。また、上述したように、運転性能試験システム10は、試験条件で検出したセンサの情報を、自動運転や運転支援のプログラムで処理して、次の時点の試験条件を決定してもよい。
8 試験対象車両
10 運転性能試験システム
12 車両運転試験装置
14 操作情報取得装置
16 制御装置
18 車両姿勢情報
22 試験ステージ
26 環境再現機構
28 走行条件再現機構
30 建屋
102 降水設備
103 降雪設備
104 日射設備
105 温度湿度気圧調整設備
106 霧発生設備
107 送風設備
108 発塵設備
109 降雹設備
110 電磁ノイズ発生設備
111 試験ステージ面
112 ローラーベルト
113 ピボット
114 アクチュエータ
115 移動機構
121 センサユニット
122 センサ検出情報出力部
123 操作情報出力部
130 道路インフラ
131 路面
132 可動路面
133 温調機能
134 段差路面
135 段差
136 予備路面
137 レール
140 移動体
141、141a、141b 周辺車両
142 人型模型
214 ミリ波レーダー
215 ミリ波レーダー
216 カメラ
217 LiDAR
224 ミリ波レーダー測定範囲
225 ミリ波レーダー測定範囲
226 カメラ撮影範囲
227 LiDAR測定範囲

Claims (9)

  1. 試験対象車両を搭載し、前記試験対象車両の姿勢および向きを変化可能な試験ステージと、
    前記試験対象車両の周囲の環境を再現する環境再現機構と、
    前記試験対象車両に対して相対移動し、前記車両の走行状態を再現する走行条件再現機構と、
    前記試験ステージ、前記走行条件再現機構、前記環境再現機構を覆い、前記試験ステージの周囲を屋内空間とする建屋と、を備える車両運転試験装置。
  2. 前記走行条件再現機構は、前記試験対象車両に対して移動する対象物を移動させる請求項1に記載の車両運転試験装置。
  3. 前記走行試験再現機構は、前記試験ステージに対して相対移動する車両及び、走行路面の周辺に設置され建造物を前記試験ステージに対して相対移動させる移動機構を含む請求項1または請求項2に記載の車両運転試験装置。
  4. 前記環境再現機構は、降雨量、降雪量、霧の少なくとも1つを再現する請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の車両運転試験装置。
  5. 請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の車両運転試験装置と、
    前記試験ステージに搭載された前記車両の操作情報を取得する操作情報取得装置と、
    操作情報取得装置の取得結果に基づいて、各部の挙動を制御する制御装置と、を含み、
    前記操作情報に基づき、次のタイミングの車両の環境と挙動を試験結果として出力する運転性能試験システム。
  6. 前記制御装置は、前記移動体の挙動、環境再現機構を予め決定したシナリオプログラムに基づいて制御し、試験対象車両がその環境で認知し判断した結果の操作情報に基づき、前記試験対象車両の姿勢、前記走行条件再現機構による走行状態、前記環境再現機構の条件を決定し、前記シナリオプログラムに基づいて所定時間経過後の状態を再現する請求項5に記載の運転性能試験システム。
  7. 前記制御装置は、前記試験対象車両の運転支援機能で算出された操作情報に基づいて、前記情報を取得した時点から所定時間経過後の状態を再現する処理を繰り返す請求項5に記載の運転性能試験システム。
  8. 試験対象車両を試験ステージの周囲の環境を調整するステップと、
    試験ステージの姿勢を制御し、試験ステージに搭載した試験対象車両の姿勢を調整するステップと、
    前記試験対象車両の周囲の物体の相対位置を調整し、前記試験対象車両の走行状態を調整するステップと、
    前記試験対象車両が認知、判断した結果である操作情報を取得するステップと、
    前記操作情報を取得した時点から所定時間経過後の前記試験対象車両の状態を検出するステップと、を含む運転性能試験方法。
  9. 前記試験対象車両は、自動運転機能を備え、
    前記所定時間経過後の前記試験対象車両の状態は、前記操作情報に基づいて前記自動運転機能で実行される操作に基づいて、運転された状態であり、
    前記試験対象車両の周囲の環境を移動させて、前記試験対象車両の走行状態を調整する請求項8に記載の運転性能試験方法。
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