JP2018180771A - 遠隔操作装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】遠隔操作装置の操作者に表示される画像の更新が不安定になることを抑制する。【解決手段】遠隔操作装置(10)は、操作対象である車両(20)を遠隔操作可能である。当該遠隔操作装置は、無線通信を介して車両の周囲の画像を示し、且つ、そのデータ量が車両の速度が大きくなるほど大きくなる画像データを逐次取得して、該取得された画像データを所定容量のバッファに格納する画像取得手段(12)と、記バッファに格納された画像データを読み出して、画像データにより示される画像を表示画像として表示する表示手段(12、13)と、バッファに格納された画像データにより表示画像を表示可能な時間が、所定時間未満になったことを条件に、車両の減速につながる所定動作を行う制御手段(12)と、を備える。【選択図】図1
Description
本発明は、例えば自動車等の車両を操作対象とする遠隔操作装置の技術分野に関する。
この種の装置は、操作対象との間でデータ通信を行う。データ通信に係る技術として、例えば、車両に搭載された複数のECU(Electronic Control Unit)間を接続するネットワークの通信負荷の変動により不具合が生じることを抑制するために、通信負荷の変動に応じて通信速度の変更を行う装置が提案されている(特許文献1参照)。或いは、相互に無線通信を行うサーバ及びクライアントを備え、サーバにおいて地図データ、道路データ及びクライアントの位置情報に基づいて生成された目的地までのルートをクライアントが表示するシステムであって、通信速度が低下した場合、サーバは縮尺を変更してルート全体を一画面に収める地図画像を用いた案内画面をクライアントに送信するシステムが提案されている(特許文献2参照)。
遠隔操作装置では、操作対象との間の通信を介して、該操作対象の周囲を示す画像が取得され、該取得された画像が遠隔操作装置の操作者に表示される。例えば通信環境に起因して、操作者に表示される画像の更新が不安定になると、操作者が操作対象を遠隔操作しにくくなる。尚、特許文献1及び2に記載の技術では、遠隔操作については考慮されていない。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、遠隔操作装置の操作者に表示される画像の更新が不安定になることを抑制することができる遠隔操作装置を提供することを課題とする。
本発明の遠隔操作装置は、上記課題を解決するために、操作対象である車両を遠隔操作可能な遠隔操作装置であって、無線通信を介して前記車両の周囲の画像を示し、且つ、そのデータ量が前記車両の速度が大きくなるほど大きくなる画像データを逐次取得して、前記取得された画像データを所定容量のバッファに格納する画像取得手段と、前記バッファに格納された画像データを読み出して、前記読み出された画像データにより示される画像を表示画像として表示する表示手段と、前記バッファに格納された画像データにより前記表示画像を表示可能な時間が、所定時間未満になったことを条件に、前記車両の減速につながる所定動作を行う制御手段と、を備える。
当該遠隔操作装置では、表示画像(即ち、遠隔操作装置の操作者に表示される画像)を表示するために必要な画像データのデータ量は、操作対象である車両の速度が大きくなるほど大きくなる。これは、車両の速度が大きくなるほど、車両を安全に操作するために必要な画質や画像範囲(視野)等を実現するための画像データのデータ量が大きくなるからである。
通信環境が悪化し、通信を介して単位時間当たりに取得可能なデータ量が低下すると、表示画像を表示するために必要な画像データの取得にかかる時間が増加する。すると、表示画像の定期的な更新が難しくなる。
そこで、当該遠隔操作装置では、バッファに格納された画像データにより表示画像を表示可能な時間が、所定時間未満になったことを条件に、車両の減速につながる所定動作が行われる。「所定動作」には、車両の減速を促す警告を発する警告動作が含まれていてよい。また、「所定動作」には、減速するように車両を自動で制御する制御動作が含まれていてよい。所定動作に応じて車両が減速すれば、表示画像を表示するために必要な画像データのデータ量が減少するので、通信環境が比較的悪くても、該画像データを比較的早期に取得することができる。従って、当該遠隔操作装置によれば、表示画像の更新が不安定になることを抑制することができる。
本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための形態から明らかにされる。
本発明の遠隔操作装置に係る実施形態について、図1乃至図4を参照して説明する。
(システム構成)
実施形態に係る遠隔操作装置を含む遠隔操作システムの構成について、図1を参照して説明する。図1は、実施形態に係る遠隔操作システムの構成を示すブロック図である。
実施形態に係る遠隔操作装置を含む遠隔操作システムの構成について、図1を参照して説明する。図1は、実施形態に係る遠隔操作システムの構成を示すブロック図である。
図1において、遠隔操作システム1は、遠隔操作装置10と、該遠隔操作装置10の操作対象である車両20を備えて構成されている。遠隔操作装置10は、無線機器11、デコーダ及び重畳表示部12、表示装置13、操作機器ECU(Electronic Control Unit)14、アクセルペダル15、ブレーキペダル16及びステアリングホイール17を備えている。車両20は、無線機器21、エンコーダ22、中央カメラ23C、左カメラ23L、右カメラ23R、車両制御ECU24、エンジン制御ECU25、ブレーキ制御ECU26及びステアリング制御ECU27を備えている。
遠隔操作装置10及び車両20は、無線機器11及び21を介して、相互に無線通信可能である。遠隔操作装置10及び車両20間の無線通信には、例えばUDP(User Datagram Protocol)又はTCP(Transmission Control Protocol)等が用いられる。当該遠隔操作システム1では、リアルタイム性が重視されるので、UDPが用いられることが望ましい。
中央カメラ23Cは、車両20の前方を撮像する。左カメラ23Lは、車両20の左方を撮像する。右カメラ23Rは、車両20の右方を撮像する。中央カメラ23C、左カメラ23L及び右カメラ23R各々により撮像された画像は、夫々エンコーダ22によりエンコードされ、無線機器21を介して遠隔操作装置10に送信される。デコーダ及び重畳表示部12は、エンコードされた画像をデコードして、表示装置13に表示する。この結果、遠隔操作装置10のオペレータ(操作者)に、車両20の周囲の画像が表示される。
遠隔操作装置10のオペレータは、表示装置13に表示された画像を見ながら、アクセルペダル15、ブレーキペダル16及びステアリングホイール17を操作する。操作機器ECU14は、アクセルペダル15、ブレーキペダル16及びステアリングホイール17の操作状況を検知して、該検知された操作状況を示す信号を、無線機器11を介して車両20に送信する。車両制御ECU24は、受信した信号により示される操作状況に基づいて、エンジン制御ECU25、ブレーキ制御ECU26及びステアリング制御ECU27を制御する。この結果、車両20は、遠隔操作装置10のオペレータにより遠隔操作される。
遠隔操作システム1における車両20の遠隔操作に係る技術については、既存の技術を適用可能であるので、その詳細についての説明は省略する。本実施形態では、遠隔操作装置10のオペレータに車両20の周囲の画像を表示するための画像処理に係る技術について詳細に説明する。
(画像処理)
実施形態に係る画像処理について、図2のフローチャートを参照して説明する。
実施形態に係る画像処理について、図2のフローチャートを参照して説明する。
1.車両側動作
車両20のエンコーダ22は、例えば車速センサ(図示せず)等の各種センサからの出力に基づく車両情報を取得する(ステップS101)。続いて、エンコーダ22は、取得された車両情報に基づいて推定走行シーン判定を行う(ステップS102)。推定走行シーン判定では、車両20の走行状態が、図3に示す走行シーンのいずれに該当するかが判定される。
車両20のエンコーダ22は、例えば車速センサ(図示せず)等の各種センサからの出力に基づく車両情報を取得する(ステップS101)。続いて、エンコーダ22は、取得された車両情報に基づいて推定走行シーン判定を行う(ステップS102)。推定走行シーン判定では、車両20の走行状態が、図3に示す走行シーンのいずれに該当するかが判定される。
具体的には、ブレーキ制御ECU26により車両20に制動力が付与されており、且つ、車両20の速度が、例えば時速10km(キロメートル)以下である場合、推定走行シーン判定において「極低速からの停止」と判定される。ブレーキ制御ECU26により車両20に制動力が付与されており、且つ、車両20の速度が、例えば時速10kmより大きく時速30km以下である場合、推定走行シーン判定において「低速からの停止」と判定される。ブレーキ制御ECU26により車両20に制動力が付与されており、且つ、車両20の速度が、例えば時速30kmより大きく時速60km以下である場合、推定走行シーン判定において「中速からの停止」と判定される。
ブレーキ制御ECU26により車両20に制動力が付与されておらず(即ち、車両20が加速又は惰性走行しており)、且つ、車両20の速度が、例えば時速10km以下である場合、推定走行シーン判定において「極低速走行」と判定される。ブレーキ制御ECU26により車両20に制動力が付与されておらず、且つ、車両20の速度が、例えば時速10kmより大きく時速30km以下である場合、推定走行シーン判定において「低速走行」と判定される。ブレーキ制御ECU26により車両20に制動力が付与されておらず、且つ、車両20の速度が、例えば時速30kmより大きく時速60km以下である場合、推定走行シーン判定において「中速走行」と判定される。
上記ステップS101及びS102の処理と並行して、エンコーダ22は、無線機器21を介して、遠隔操作装置10からデータを受信する(ステップS103)。このステップS103の処理において受信されるデータは、後述する通信環境判定(ステップS221)及びバッファ判定(ステップS222)各々の判定結果である。尚、通信環境判定の判定結果及びバッファ判定の判定結果各々は、例えば「最良」、「良」、「悪」、「最悪」の4段階評価で表される。
次に、エンコーダ22は、ステップS102の処理の結果及びS103の処理において受信されたデータに基づいて、画像・車両・表示情報判定を行う(ステップS104)。画像・車両・表示情報判定について、図3を参照して具体的に説明する。図3は、実施形態に係る走行シーンとデータとの関係の一例を示す図である。
ここで、図3の「データ量合計」は、遠隔操作装置10のオペレータに表示される画像を適切に更新しつつ、「走行シーン」として挙げられている各走行状態を実現するために必要な最低限のデータを適切に送信するために必要な単位時間当たりのデータ量(以降、適宜“通信速度”と称する)を示している。また、「データの種類」は、「走行シーン」として挙げられている各走行状態を実現するために必要な最低限のデータの種類を示している。
画像・車両・表示情報判定では、通信環境判定の判定結果及びバッファ判定の判定結果によって、通信速度の上限が決定される。例えば通信環境判定の判定結果及びバッファ判定の判定結果が両方とも「最良」である場合、通信速度の上限は、例えば25Mbps程度とされる。
画像・車両・表示情報判定では、推定走行シーン判定の判定結果により示される走行シーンに相当する走行状態を実現するために必要な通信速度が、通信環境判定の判定結果及びバッファ判定の判定結果に基づいて決定された通信速度の上限以下である場合、該通信速度の上限以下で可能限り多くのデータが、車両20から遠隔操作装置10へ送信されるようにデータの種類が決定される。
例えば、通信速度の上限が25Mbpsであり、推定走行シーン判定の判定結果が「中速走行」である場合、図3の中速走行に対応するデータの種類に記載の画質ではなく、中央カメラ23C、左カメラ23L及び右カメラ23R各々により撮像される画像の画質は高画質とされる。
他方で、推定走行シーン判定の判定結果により示される走行シーンに相当する走行状態を実現するために必要な最低限の通信速度が、通信環境判定の判定結果及びバッファ判定の判定結果に基づいて決定された通信速度の上限より大きい場合、推定走行シーン判定の判定結果により示される走行シーンに相当する走行状態を実現するために必要なデータが、車両20から遠隔操作装置10へ送信されるようにデータの種類が決定される。
例えば、通信速度の上限が17Mbpsであり、推定走行シーン判定の判定結果が「中速走行」である場合、中央カメラ23C、左カメラ23L及び右カメラ23R各々により撮像される画像の画質は、図3の中速走行に対応するデータの種類に記載の画質とされる。
その後、エンコーダ22は、画像・車両・表示情報判定の結果に基づいて、中央カメラ23C、左カメラ23L及び右カメラ23R各々の解像度を指示し(ステップS105)、中央カメラ23C、左カメラ23L及び右カメラ23R各々により撮像された画像を取得する(ステップS106)。また、エンコーダ22は、ステップS105及びS106の処理と並行して、車両情報及び表示情報を取得する(ステップS107)。尚、車両情報及び表示情報は、図3の、例えば「中速走行」に対応するデータの種類に記載の「車両情報」及び「表示情報」に相当する。
その後、エンコーダ22は、ステップS106及びS107各々の処理において取得された画像並びに車両情報及び表示情報を、無線機器21を介して、遠隔操作装置10に送信する(ステップS108)。エンコーダ22は、第1所定期間(例えば、数ミリ秒から数十ミリ秒)が経過した後に、ステップS101の処理を開始する。
2.遠隔操作装置側動作
遠隔操作装置10のデコーダ及び重畳表示部12は、無線機器11を介して、車両20からデータを受信すると(ステップS211)、受信されたデータに含まれる画像(即ち、中央カメラ23C、左カメラ23L及び右カメラ23R各々により撮像された画像)に、例えば車両20の走行と関連する情報等を重畳表示として付与する(ステップS212)。ステップS212の処理では、所謂拡張現実(Augmented Reality:AR)機能が実施される。
遠隔操作装置10のデコーダ及び重畳表示部12は、無線機器11を介して、車両20からデータを受信すると(ステップS211)、受信されたデータに含まれる画像(即ち、中央カメラ23C、左カメラ23L及び右カメラ23R各々により撮像された画像)に、例えば車両20の走行と関連する情報等を重畳表示として付与する(ステップS212)。ステップS212の処理では、所謂拡張現実(Augmented Reality:AR)機能が実施される。
その後、デコーダ及び重畳表示部12は、重畳表示が付与された画像をバッファメモリ(図示せず)に格納する。バッファメモリには、例えば3画像分(約100ミリ秒)の画像データが格納可能であるとする。デコーダ及び重畳表示部12は、バッファメモリに格納された画像を一定の周期で読み出す(ステップS213)。続いて、デコーダ及び重畳表示部12は、読み出された画像を表示装置13に表示する(ステップS214)。デコーダ及び重畳表示部12は、第2所定期間(例えば、数ミリ秒から数十ミリ秒)が経過した後に、ステップS211の処理を開始する。
ところで、通信環境が十分に良好であれば、車両20から送信されるデータを適切に(例えば最小限の遅延時間で)受信することができる。この場合、バッファメモリには、表示装置13に画像を表示するために必要十分な、且つ、表示装置13に表示される画像を適切に更新するために必要十分なデータ量の画像が格納される。
尚、表示装置13に画像を表示するために必要十分な画像のデータ量は、車両20の速度が大きくなるほど大きくなる。例えば図3に示すように、「極低速走行」では、俯瞰図情報、車両情報、右カメラ(低画質)及び左カメラ(低画質)各々のデータ量の合計が、表示装置13に画像を表示するために必要十分な画像のデータ量となるが、「中速走行」では、中央カメラ(低画質)、車両情報、右カメラ(高画質)、左カメラ(高画質)及び表示情報各々のデータ量の合計が、表示装置13に画像を表示するために必要十分な画像のデータ量となる。なぜなら、車両20の速度が大きくなるほど、遠隔操作装置10のオペレータが車両20を安全に操作するために必要な画質や画像範囲(視野)等を実現するための画像のデータ量が大きくなるからである。
通信環境が悪化した場合、車両20の走行状態によっては、車両20から送信されるデータの受信に比較的大きな遅延が生じる可能性がある。例えば車両20が「中速走行」している場合、「中速走行」を実現するために必要な最低限のデータを適切に受信するためには、図3に示すように、22Mbps程度の通信速度が必要である。通信環境が悪化し、実際の通信速度が22Mbpsより遅くなると、「中速走行」を実現するために必要な最低限のデータの受信に比較的大きな遅延が生じることとなる。この結果、バッファメモリに格納されている画像が減ることとなる。
そこで、デコーダ及び重畳表示部12は、データ受信の遅延時間が所定時間(例えば300ミリ秒)より大きくなった場合、車両20から送信されるデータを適切に受信するために必要な通信速度を低減すべく、例えば「低速で走行してください!」等の警告通知を行う(ステップS215)。なぜなら、図3に示すように、車両20の速度が低くなるほど、車両20の走行状態を実現するために必要な最低限のデータを適切に送信するために必要な通信速度が低下するからである。
尚、データ受信の遅延時間が所定時間より大きくなるということは、表示装置13に画像を表示するために必要十分なデータ量の画像がバッファメモリに格納されていない(即ち、バッファメモリに格納されている画像のデータ量が所定量未満である)ことと同義である。
上記警告通知に応じて、遠隔操作装置10のオペレータが車両20を減速させれば、表示装置13に画像を表示するために必要十分な画像のデータ量も減少するので、通信速度が比較的遅くても、表示装置13に画像を表示するために必要十分な画像に係るデータを、適切に受信できる。つまり、表示装置13に画像を表示するために必要十分な、且つ、表示装置13に表示される画像を適切に更新するために必要十分なデータ量がバッファメモリに格納されることになる。
デコーダ及び重畳表示部12は、上記ステップS211〜S215の処理と並行して、ステップS221〜S223の処理を行う。即ち、デコーダ及び重畳表示部12は、遠隔操作装置10及び車両20間の通信状況に基づいて、通信環境判定を行う(ステップS221)。通信環境判定の判定結果は、上述の如く、例えば「最良」、「良」、「悪」、「最悪」の4段階評価で表される。
ステップS221の処理と並行して、デコーダ及び重畳表示部12は、バッファメモリに格納されている画像に基づいて、バッファ判定を行う(ステップS222)。例えばバッファメモリに3画像分(約100ミリ秒)の画像データが格納可能であるとする。バッファメモリに3画像分の画像データが格納されている場合、バッファ判定の判定結果は「最良」となる。バッファメモリに2画像分の画像データが格納されている場合、バッファ判定の判定結果は「良」となる。バッファメモリに1画像分の画像データが格納されている場合、バッファ判定の判定結果は「悪」となる。バッファメモリに画像データが格納されていない場合、バッファ判定の判定結果は「最悪」となる。
次に、デコーダ及び重畳表示部12は、通信環境判定の判定結果及びバッファ判定の判定結果を、無線機器11を介して、車両20に送信する(ステップS223)。デコーダ及び重畳表示部12は、第3所定期間(例えば、数ミリ秒から数十ミリ秒)が経過した後に、ステップS221の処理を開始する。
(技術的効果)
遠隔操作装置10及び車両20間の無線通信を介して、車両20の中央カメラ23C、左カメラ23L及び右カメラ23R各々により撮像された画像を、遠隔操作装置10に送信する場合、図4に示すように、車両20は、定期的に画像を送信しているにもかかわらず、遠隔操作装置10は、不定期的な遅延を伴って画像を受信する(図4の最上段及び上から2段目参照)。尚、図4における各矩形は画像を表しており、矩形に付与された番号はフレーム番号を示している。
遠隔操作装置10及び車両20間の無線通信を介して、車両20の中央カメラ23C、左カメラ23L及び右カメラ23R各々により撮像された画像を、遠隔操作装置10に送信する場合、図4に示すように、車両20は、定期的に画像を送信しているにもかかわらず、遠隔操作装置10は、不定期的な遅延を伴って画像を受信する(図4の最上段及び上から2段目参照)。尚、図4における各矩形は画像を表しており、矩形に付与された番号はフレーム番号を示している。
遠隔操作装置10では、受信した画像がバッファメモリに一旦格納され、格納された画像が所定周期でバッファメモリから読み出される。このとき、車両20が画像を送信する周期よりもバッファメモリから画像を読み出す周期を遅くすれば、遠隔操作装置10のオペレータに表示される画像を定期的に更新することができる(図4の最下段参照)。
このように、バッファメモリを用いていても、1画像分のデータ量が常に一定であると、通信環境が悪化した場合、車両20から送信された画像の受信が大幅に遅延してしまい、バッファメモリに格納された画像が少なくなり又はなくなり、遠隔操作装置10のオペレータに表示される画像(即ち、表示装置13に表示される画像)を定期的に更新できない可能性がある。
当該遠隔操作システム1では、データ受信の遅延時間が所定時間より大きい場合、現在の通信環境等に車両20の走行状態を合わせるべく、車両20の減速を促す警告が発せられる。この結果、遠隔操作装置10のオペレータにより車両20が減速されれば、データ受信の遅延時間を短くすることができる。従って、バッファメモリに格納される画像の低下を抑制することができる。
当該遠隔操作システム1によれば、バッファメモリを用いること、及び、データ受信の遅延時間が所定時間より大きい場合に、遠隔操作装置10のオペレータに警告が発せられることによって、遠隔操作装置10のオペレータに表示される画像の更新が不安定になることを抑制することができる。
<変形例>
上述の実施形態では、図3のステップS215の処理において、データ受信の遅延時間が所定時間より大きい場合に、車両20の減速を促す警告が発せられる。このステップS215の処理に代えて、デコーダ及び重畳表示部12は、例えばバッファ判定の判定結果に基づいて、バッファメモリに格納されている画像により、表示装置13に画像を表示可能な時間が所定時間未満である場合に、車両20の減速を促す警告が発せられてよい。
上述の実施形態では、図3のステップS215の処理において、データ受信の遅延時間が所定時間より大きい場合に、車両20の減速を促す警告が発せられる。このステップS215の処理に代えて、デコーダ及び重畳表示部12は、例えばバッファ判定の判定結果に基づいて、バッファメモリに格納されている画像により、表示装置13に画像を表示可能な時間が所定時間未満である場合に、車両20の減速を促す警告が発せられてよい。
或いは、デコーダ及び重畳表示部12は、例えばバッファ判定の判定結果に基づいて、バッファメモリに格納されている画像により、表示装置13に画像を表示可能な時間が所定時間未満である場合に、車両20を減速させる旨を示す信号を、無線機器11を介して車両20に送信してもよい(この結果、車両制御ECU24により、例えばブレーキ制御ECU26が制御され車両20が減速される)。
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う遠隔操作装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
1…遠隔操作システム、10…遠隔操作装置、20…車両
Claims (1)
- 操作対象である車両を遠隔操作可能な遠隔操作装置であって、
無線通信を介して前記車両の周囲の画像を示し、且つ、そのデータ量が前記車両の速度が大きくなるほど大きくなる画像データを逐次取得して、前記取得された画像データを所定容量のバッファに格納する画像取得手段と、
前記バッファに格納された画像データを読み出して、前記読み出された画像データにより示される画像を表示画像として表示する表示手段と、
前記バッファに格納された画像データにより前記表示画像を表示可能な時間が、所定時間未満になったことを条件に、前記車両の減速につながる所定動作を行う制御手段と、
を備えることを特徴とする遠隔操作装置。
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