JP7310773B2

JP7310773B2 - 停止判定装置

Info

Publication number: JP7310773B2
Application number: JP2020166171A
Authority: JP
Inventors: 由多伊藤
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2020-09-30
Filing date: 2020-09-30
Publication date: 2023-07-19
Anticipated expiration: 2040-09-30
Also published as: WO2022071415A1; JP2022057760A

Description

本発明は、車両が停止しているかを判定する停止判定装置に関する。

特許文献１には、加速度センサが搭載された車両が走行している間に測定された加速度の平均値、及び停止している間に測定された加速度の平均値の各々が有する特徴を学習させたサポートベクトルマシン（ＳＶＭ：Support Vector Machine）を用いて、車両が走行中か停止中かを判定する技術が開示されている。

特開２０１７－１５５４０号公報

特許文献１では、車両が走行している間に測定された加速度の平均値、及び停止している間に測定された加速度の平均値の各々が有する特徴を学習している。そのため、実際に停止した車両の加速度の平均値の有する特徴が、学習された特徴に一致するまでに時間がかかることがあり、車両が停止したと判定するタイミングが、実際に車両が停止したタイミングとずれてしまっていた。

そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、車両が停止したと判定するタイミングと実際に車両が停止したタイミングとのずれを低減することを目的とする。

本発明の第１の態様においては、車両の進行方向の加速度と、前記車両の車輪速が所定値以下の間の前記加速度を積分した積分値とを特徴量とするパターン認識モデルによって作成された識別関数を記憶する記憶部と、前記車両の車輪速を順次取得する車輪速取得部と、前記車両の進行方向の加速度を順次取得する加速度取得部と、前記車輪速取得部が取得した前記車輪速が継続して前記所定値以下である間に前記加速度取得部が取得した前記加速度を積分して積分値を算出する積分値算出部と、前記加速度取得部が前記加速度を新たに取得する毎に、前記加速度取得部が新たに取得した前記加速度と、前記積分値算出部が算出した前記積分値とを前記記憶部に記憶された前記識別関数に代入して前記車両が停止しているか否かを判定するための識別値を算出する識別値算出部と、前記識別値算出部が算出した前記識別値が所定の判定閾値未満である間、前記車両が走行していると判定し、前記識別値が前記所定の判定閾値以上になったら、前記車両が停止していると判定する停止判定部と、を備える停止判定装置を提供する。

例えば、前記停止判定部は、前記識別値が前記パターン認識モデルにより定まる前記判定閾値未満である間、前記車両が走行していると判定し、前記識別値が前記判定閾値以上になったら、前記車両が停止していると判定する。

例えば、前記記憶部は、前記車両に搭載された加速度センサの出力値と、重力加速度と、前記車両が走行する道路の勾配とを用いて算出された前記進行方向の加速度と、前記加速度の積分値とを前記特徴量とする前記パターン認識モデルによって作成された前記識別関数を記憶し、前記識別値算出部は、前記記憶部に記憶された前記識別関数に代入して、前記識別値を算出する。

例えば、前記積分値算出部は、前記車輪速取得部が取得した前記車輪速が前記所定値以下になった後に、前記所定値よりも大きくなった場合、前記積分値をゼロにする。

本発明によれば、車両が停止したと判定するタイミングと実際に車両が停止したタイミングとのずれを低減できるという効果を奏する。

車両の構成を模式的に示す図である。車両が減速するときの車輪速の時間変化を説明するための図である。車両が停止したか否かを判定する停止判定処理の流れの一例を示すフローチャートである。

［車両Ｖの構成］
図１は、車両Ｖの構成を模式的に示す図である。車両Ｖは、停止判定装置１と、車輪速センサ２と、加速度センサ３とを備える。車輪速センサ２は、車両Ｖの車輪速を検出するセンサである。例えば、車輪速センサ２は、車輪の回転速度に比例したパルス信号を用いて車輪速を検出する。車輪速センサ２は、車輪速が所定速度以下になってから車輪速がゼロと判定されるまで、実際の車輪の回転速度に係わらず所定速度を出力する。所定速度は、車輪速センサ２の仕様に応じて定まり、例えば時速１キロメートルである。

加速度センサ３は、車両Ｖの加速度を検出するセンサである。加速度センサ３は、静電容量検出方式、又はピエゾ抵抗方式のセンサを用いればよいが、これに限定するものではない。加速度センサ３は、ｘ軸、ｙ軸、及びｚ軸の３軸における加速度を検出できる。本実施の形態において、ｘ軸は車両の車幅方向の加速度を示す。ｙ軸は車両の前後方向の加速度を示す。ｚ軸は重力方向の加速度を示す。

［停止判定装置１の構成］
停止判定装置１は、記憶部１１と、制御部１２とを備える。記憶部１１は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びハードディスク等を含む記憶媒体である。記憶部１１は、制御部１２が実行するプログラムを記憶する。

記憶部１１は、パターン認識モデルによって作成された識別関数を記憶する。本実施の形態におけるパターン認識モデルは、ソフトマージンＳＶＭ（Support Vector Machine）であるが、これに限定するものではない。

本実施の形態のソフトマージンＳＶＭは、車両Ｖの進行方向の加速度と、車両Ｖの車輪速が所定速度Ｋ以下の間の加速度を積分した積分値とを特徴量とする。ソフトマージンＳＶＭは、車両Ｖの加速度及び車輪速が所定速度Ｋ以下の間の加速度を積分した積分値の組を、走行中又は停止中の２つのクラスに分類する識別関数を生成する。ソフトマージンＳＶＭは、予め実験により取得された複数の加速度及び加速度の積分値の組をトレーニングデータとして学習して識別関数を生成する。ところで、車両Ｖが走行中のデータの分布と停止中のデータの分布とが重なり合うことがあるが、ソフトマージンＳＶＭは、２つのクラスに重なりのあるデータの分布に対して誤分類が少なくなるようにパラメータを調整した識別関数を生成することができる。

車両Ｖの進行方向の加速度は、車両Ｖに搭載された加速度センサ３の出力値と、重力加速度と、車両Ｖが走行する道路の勾配とを用いて算出される。車両Ｖが走行する道路の勾配は、加速度センサ３の出力値と重力加速度とを用いて算出される。

制御部１２は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサを含む計算リソースである。制御部１２は、記憶部１１に記憶されたプログラムを実行することにより、車輪速取得部１２１、勾配推定部１２２、加速度取得部１２３、積分値算出部１２４、識別値算出部１２５及び停止判定部１２６としての機能を実現する。

車輪速取得部１２１は、車輪速センサ２が検出した車両Ｖの車輪速を順次取得する。車輪速取得部１２１が車輪速を取得する時間間隔は、例えば制御部１２の処理周期に応じて定まり、時間間隔の具体的な値は、例えば１００ミリ秒である。

図２は、車両Ｖが減速するときの車輪速Ｒの時間変化を説明するための図である。図２の横軸は時刻ｔを示す。縦軸は車輪速Ｒを示す。破線は、所定速度Ｋを示す。図２の実線Ｕは、車輪速Ｒの時間変化をプロットしたグラフである。車両Ｖが減速すると、車輪速Ｒは小さくなる。図２において、車輪速Ｒは、原点から時刻ｔ１までの間、小さくなっている。時刻ｔ１は、車輪速Ｒが所定速度Ｋになった時刻である。車輪速Ｒが所定速度Ｋ以下になると、実際の車輪の回転速度に係わらず車輪速センサ２が所定速度Ｋを出力するため、車輪速Ｒは、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間、所定速度Ｋになっている。

勾配推定部１２２は、車両が走行する道路の勾配を順次推定する。例えば、勾配推定部１２２は、２つの方法で２つの勾配推定値を算出する。具体的には、勾配推定部１２２は、加速度センサ３が検出した加速度Ｇｘから車両の速度を微分した速度微分値ａを減算した重力加速度成分（Ｇｘ－ａ）を、重力加速度ｇで除算した値に、逆正弦関数を用いて第１勾配推定値βを推定する。より具体的には、勾配推定部１２２は、下記式（１）を用いて第１勾配推定値βを算出する。
β＝ｓｉｎ^－１｛（Ｇｘ－ａ）／ｇ｝…（１）

また、勾配推定部１２２は、加速度Ｇｘと重力加速度ｇとを用いて第２勾配推定値θを推定する。具体的には、勾配推定部１２２は、加速度Ｇｘを重力加速度ｇで除算した値に、逆正弦関数を用いて第２勾配推定値θを推定する。より具体的には、勾配推定部１２２は、下記式（２）を用いて第２勾配推定値θを算出する。
θ＝ｓｉｎ^－１（Ｇｘ／ｇ）…（２）

加速度取得部１２３は、車両Ｖの進行方向の加速度を順次取得する。加速度取得部１２３が加速度を取得する時間間隔は、車輪速取得部１２１が車輪速を取得する時間間隔と同じである。例えば、加速度取得部１２３は、勾配推定部１２２が推定した第１勾配推定値β及び第２勾配推定値θを用いて車両Ｖの進行方向の加速度Ａを算出する。具体的には、加速度取得部１２３は、下記式（３）を用いて進行方向の加速度Ａを算出する。
Ａ＝ｇ・ｓｉｎθ－ｇ・ｓｉｎβ…（３）

積分値算出部１２４は、車輪速取得部１２１が取得した車輪速Ｒが継続して所定速度Ｋ以下である間に加速度取得部１２３が取得した加速度Ａを積分して積分値を算出する。具体的には、積分値算出部１２４は、車輪速Ｒが所定速度Ｋになった時刻ｔ１から現在の時刻ｔ３までの区間Ｌ（図２を参照）の間に取得した加速度Ａを積分して積分値を算出する。より具体的には、積分値算出部１２４は、加速度取得部１２３が新たな加速度Ａを取得する度に、新たな加速度Ａを含む、区間Ｌ内の加速度Ａの積分値を算出する。

積分値算出部１２４は、車輪速Ｒが所定速度Ｋ以下になった後に、車輪速Ｒの値が増加して所定速度Ｋよりも大きくなった場合、積分値をゼロにする。このようにすることで、積分値算出部１２４は、車輪速Ｒが継続して所定速度Ｋ以下である間の加速度Ａの積分値を算出できる。

識別値算出部１２５は、車両Ｖが停止しているか否かを判定するための識別値を算出する。識別値算出部１２５は、車両Ｖの加速度Ａと加速度Ａの積分値との組を、走行中又は停止中の２つのクラスのいずれかに分類するための識別値を算出する。具体的には、識別値算出部１２５は、加速度Ａと、加速度Ａを積分した積分値とを記憶部１１に記憶された識別関数に代入して識別値を算出する。識別関数は、例えば下記式（４）で表される。
λ*^ｐ：最適ラグランジュ乗数、ｚ^ｐ∈｛－１，１｝、Ｋ（ｘ，ｘ^ｐ）：カーネル関数、ｘ^ｐ：サンプル点、ｂ^＊：最小化問題の最適解
なお、ｘは、加速度Ａ及び加速度Ａの積分値を成分とするベクトルである。また、カーネル関数は、例えばガウシアンカーネルを用いることができるが、これに限定するものではなく、他のカーネル関数を用いることができる。

本実施の形態において、識別値算出部１２５は、加速度Ａと、加速度Ａを積分した積分値とを成分とするベクトルｘを式（４）に代入することにより、識別値を算出する。識別値算出部１２５は、加速度取得部１２３が加速度Ａを新たに取得する毎に、新たに取得した加速度と、積分値算出部１２４が算出した積分値とを識別関数に代入して識別値を算出する。例えば、符号関数を用いる場合、識別値算出部１２５は、マイナス１以下又はプラス１以上の識別値を算出する。

停止判定部１２６は、識別値算出部１２５が算出した識別値を用いて車両Ｖが停止しているか否かを判定する。具体的には、停止判定部１２６は、識別値算出部１２５が算出した識別値が所定の判定閾値未満である間、車両Ｖが走行していると判定し、識別値が所定の判定閾値以上になったら、車両が停止していると判定する。より具体的には、停止判定部１２６は、識別値算出部１２５が識別値を算出する度（例えば１００ミリ秒毎）に、車両が停止しているか否かを判定する。

判定閾値は、識別値算出部１２５が算出した識別値を走行中のデータに分類するか、停止中のデータに分類するかを判定する閾値である。判定閾値は、例えばパターン認識モデルによって作成された識別関数により算出される識別値に応じて定めれられる。例えば、符号関数を用いる場合、マイナス１以下又はプラス１以上の識別値が算出されるので、判定閾値は、識別値を走行中のデータに分類するための第１判定閾値（マイナス１）と、識別値を停止中のデータに分類するための第２判定閾値（プラス１）とを含む。なお、判定閾値は、例えばＲＯＣ曲線（Receiver Operating Characteristic curve）を描画した後に左上隅からの距離が最も近いポイントを利用する手法や、Youden indexを用いて定めてもよい。

停止判定部１２６は、識別値が第１判定閾値（マイナス１）以下である場合、車両Ｖが走行中であると判定する。停止判定部１２６は、識別値が第２判定閾値（プラス１）以上の場合、車両Ｖが停止中と判定する。このように、停止判定部１２６は、現在の時刻において取得された加速度Ａ及び加速度Ａの積分値を用いて車両Ｖが停止しているか否かを判定する。そのため、停止判定部１２６は、実際に停止した車両Ｖの加速度Ａ及び積分値の特徴が、学習された特徴に一致するまでに時間がかかることがなく、実際に車両Ｖが停止したタイミングと、車両Ｖが停止したと判定するタイミングとのずれを低減することができる。

［停止判定装置１が実行する停止判定処理の流れ］
図３は、車両Ｖが停止したか否かを判定する停止判定処理の流れの一例を示すフローチャートである。停止判定装置１は、停止判定処理を車両Ｖのエンジンが始動している間、順次実行する。処理を実行する間隔は適宜定めればよいが、制御部１２の処理周期であり、具体的な値は例えば１００ミリ秒である。

まず、車輪速取得部１２１は、車両Ｖの車輪速Ｒを車輪速センサ２から取得する（ステップＳ１）。続いて、勾配推定部１２２は、車両Ｖが走行する道路の勾配を推定する（ステップＳ２）。具体的には、勾配推定部１２２は、加速度センサ３が検出した加速度Ｇｘから速度微分値ａを減算した重力加速度成分（Ｇｘ－ａ）を、重力加速度ｇで除算した値に逆正弦関数を用いて第１勾配推定値βを推定する。また、勾配推定部１２２は、加速度Ｇｘを重力加速度ｇで除算した値（Ｇｘ／ｇ）に逆三角関数を用いて第２勾配推定値θを推定する。なお、ステップＳ２は、ステップＳ１よりも前に実行してもよく、ステップＳ１とステップＳ２とを並列に実行してもよい。

次に、加速度取得部１２３は、第１勾配推定値β及び第２勾配推定値θを用いて車両Ｖの進行方向の加速度Ａを取得する（ステップＳ３）。具体的には、加速度取得部１２３は、上記の式（３）を用いて加速度Ａを算出する。

積分値算出部１２４は、車輪速取得部１２１が取得した車輪速Ｒが所定速度Ｋ以下か否かを判定する（ステップＳ４）。積分値算出部１２４は、車輪速Ｒが所定速度Ｋ以下である場合（ステップＳ４でＹｅｓ）、車輪速Ｒが継続して所定速度Ｋ以下の間の加速度Ａを積分して積分値を算出する（ステップＳ５）。そして、識別値算出部１２５は、加速度取得部１２３が取得した最新の加速度Ａと、積分値とを識別関数に代入して識別値を算出する（ステップＳ６）。

停止判定部１２６は、識別値が判定閾値以上か否かを判定する（ステップＳ７）。停止判定部１２６は、識別値が判定閾値（第２判定閾値）以上である場合（ステップＳ７でＹｅｓ）、車両Ｖが停止していると判定する（ステップＳ８）。停止判定部１２６は、識別値が判定閾値（第１判定閾値）以下である場合（ステップＳ７でＮｏ）、車両Ｖが走行していると判定する（ステップＳ１０）。

積分値算出部１２４は、車輪速Ｒが所定速度Ｋよりも大きい場合（ステップＳ４でＮｏ）、加速度Ａの積分値をゼロに変更し（ステップＳ９）、車両Ｖが走行していると判定する（ステップＳ１０）。

（変形例）
識別関数を作成するためのパターン認識モデルや、作成された識別関数により、識別値の正負の符号が反転することがある。そのため、停止判定部１２６は、識別関数に応じて、識別値が所定閾値以上の間車両が走行していると判定し、所定閾値未満になったら車両が停止していると判定してもよい。

［実施の形態に係る停止判定装置１の効果］
以上説明したとおり、停止判定装置１は、車両Ｖの進行方向の加速度Ａと、車両Ｖの車輪速Ｒが所定速度Ｋ以下の間の加速度Ａを積分した積分値とを特徴量とするパターン認識モデルによって作成された識別関数を記憶している。停止判定装置１は、車両Ｖの車輪速Ｒと、車両Ｖの進行方向の加速度Ａとを順次取得する。次に、停止判定装置１は、取得した車輪速Ｒが継続して所定速度Ｋ以下である間に取得した加速度Ａを積分して積分値を算出する。続いて、停止判定装置１は、加速度Ａを新たに取得する毎に、加速度Ａ取得部が新たに取得した加速度Ａと、算出した積分値とを識別関数に代入して車両Ｖが停止しているか否かを判定するための識別値を算出する。そして、停止判定装置１は、算出した識別値が所定の判定閾値未満である間、車両Ｖが走行していると判定し、識別値が所定の判定閾値以上になったら、車両Ｖが停止していると判定する。

このように、停止判定装置１は、新たに取得された加速度Ａ及び加速度Ａの積分値を、加速度Ａと加速度Ａの積分値とを特徴量とするパターン認識モデルにより作成された識別関数に代入して得られた識別値を用いて車両Ｖが停止しているか否かを判定する。そのため、停止判定装置１は、実際に停止した車両Ｖの加速度Ａ及び積分値の特徴が、学習された特徴に一致するまでに時間がかかることがなく、実際に車両Ｖが停止したタイミングと、車両Ｖが停止したと判定するタイミングとのずれを低減することができる。

（変形例）
上記の実施の形態において、判定閾値は、第１判定閾値（マイナス１）と、第２判定閾値（プラス１）との２つの閾値を含んだ。なお、これに限らず、判定閾値は、１つであってもよい。例えば、１つの判定閾値は、識別関数により算出される識別値に応じて定めればよく、具体的な値は、例えばゼロである。この場合、停止判定装置１は、識別値がゼロ未満の場合、車両Ｖが走行中と判定し、識別値がゼロ以上の場合、車両Ｖが停止中と判定する。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の全部又は一部は、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を併せ持つ。

１停止判定装置
１１記憶部
１２制御部
１２１車輪速取得部
１２２勾配推定部
１２３加速度取得部
１２４積分値算出部
１２５識別値算出部
１２６停止判定部
２車輪速センサ
３加速度センサ

Claims

車両の進行方向の加速度と、前記車両の車輪速が所定値以下の間の前記加速度を積分した積分値とを特徴量とするパターン認識モデルによって作成された識別関数を記憶する記憶部と、
前記車両の車輪速を順次取得する車輪速取得部と、
前記車両の進行方向の加速度を順次取得する加速度取得部と、
前記車輪速取得部が取得した前記車輪速が継続して前記所定値以下である間に前記加速度取得部が取得した前記加速度を積分して積分値を算出する積分値算出部と、
前記加速度取得部が前記加速度を新たに取得する毎に、前記加速度取得部が新たに取得した前記加速度と、前記積分値算出部が算出した前記積分値とを前記記憶部に記憶された前記識別関数に代入して前記車両が停止しているか否かを判定するための識別値を算出する識別値算出部と、
前記識別値算出部が算出した前記識別値が所定の判定閾値未満である間、前記車両が走行していると判定し、前記識別値が前記所定の判定閾値以上になったら、前記車両が停止していると判定する停止判定部と、
を備える停止判定装置。
前記停止判定部は、前記識別値が前記パターン認識モデルにより定まる前記判定閾値未満である間、前記車両が走行していると判定し、前記識別値が前記判定閾値以上になったら、前記車両が停止していると判定する、
請求項１に記載の停止判定装置。
前記記憶部は、前記車両に搭載された加速度センサの出力値と、重力加速度と、前記車両が走行する道路の勾配とを用いて算出された前記進行方向の加速度と、前記加速度の積分値とを前記特徴量とする前記パターン認識モデルによって作成された前記識別関数を記憶し、
前記識別値算出部は、前記記憶部に記憶された前記識別関数に代入して、前記識別値を算出する、
請求項１又は２に記載の停止判定装置。
前記積分値算出部は、前記車輪速取得部が取得した前記車輪速が前記所定値以下になった後に、前記所定値よりも大きくなった場合、前記積分値をゼロにする、
請求項１から３のいずれか一項に記載の停止判定装置。