JP7310773B2 - 停止判定装置 - Google Patents
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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。
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。
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)
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)
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)
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、zp∈{-1,1}、K(x,xp):カーネル関数、xp: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。
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。
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。
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。
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。
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
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 (4)
- 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。
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2021
- 2021-09-29 WO PCT/JP2021/035923 patent/WO2022071415A1/ja active Application Filing
Patent Citations (5)
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JP2002040040A (ja) | 2000-07-21 | 2002-02-06 | Denso Corp | 加速度を利用した処理装置 |
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WO2022071415A1 (ja) | 2022-04-07 |
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