JP2018517605A - 自動制御のシステム限界 - Google Patents

Abstract

自動制御部から操作者に制御を引き渡すための方法は、自動制御を維持することができると見込まれる第１の期間を検出するステップと、制御を引き継ぐために操作者が必要とする第２の期間を特定するステップと、第１の期間が、予め定められた基準の分だけ、第２の期間よりも長い場合には、操作者に指示を出力するステップと、を備えている。第２の期間は、操作者の状況に依存して特定される。

Description

本発明は、特に自動車に搭載されている、自動制御部に関する。

従来技術
自動車は、ドライバに依存しない自動車の運動の少なくとも１つの態様を制御するための自動制御部を備えている。制御部は、例えば、自動車の長手方向制御部又は横断方向制御部を含む。制御を実施するために、通常の場合、自動車の周囲がサンプリングされ、そのサンプリング結果に依存して、制御が実施される。一般的に、すべての自動制御部は、予め定められたシステム限界を有しており、そのシステム限界を超えると、制御をもはや実施することができない。この場合、制御は、自動車のドライバに引き渡されなければならない。その際、制御を引き継ぐためにドライバにどれ程の時間が許容されるかが決定的に重要である。わずかな時間しか見積もられない場合には、自動車の制御の引き継ぎがドライバに大きな負荷をもたらす可能性があり、これが危険な運転状況につながる可能性もある。それに対して、余裕のある時間が見積もられた場合には、そのために、自動制御部による自動車の制御可能性の広範な予見が必要になる。しかしながら、さらに先の将来における自動車の制御可能性の判断に関しては、不確定要素の影響が大きいので、従って、ドライバに依存しない自動車の制御を提供することは総じていっそう稀になると考えられる。

本発明が基礎とする課題は、自動制御部から操作者に制御を引き渡すための改善された技術を提供することである。本発明によれば、この課題は、独立請求項の特徴を備えている方法、コンピュータプログラム製品及び装置によって解決される。従属請求項には、有利な実施の形態が記載されている。

発明の開示
自動制御部から操作者に制御を引き渡すための方法は、自動制御を維持することができると見込まれる第１の期間を検出するステップと、制御を引き継ぐために操作者が必要とする第２の期間を特定するステップと、第１の期間が、予め定められた基準の分だけ、第２の期間よりも長い場合には、操作者に指示を出力するステップと、を備えている。ここで、第２の期間は、操作者の状況に依存して特定される。

操作者の状況を考慮することによって、第２の期間の特定をより正確に行うことができる。例えば、ドライバが眠っている第１の状況からの自動車の誘導の引き継ぎは、ドライバが起きている第２の状況からの引き継ぎよりも長い第２の期間を必要とすると考えられる。指示は、操作者に、引き継ぎの準備をするように行動すること、又は、車両誘導に関する制御を引き継ぐことを要求する。この指示の出力を、操作者によって現在必要とされている引き継ぎ時間が第１の期間の持続時間に近付いている場合に行うことがより適していると考えられる。第１の期間と第２の期間との間の長さである予め定められた基準が非常に短く選定されると、引き継ぎが必要になった場合に、その引き継ぎが、場合によってはぎりぎり間に合うように行われる可能性がある。それに対して、基準が長く選定されると、ドライバには延長された引き継ぎ時間が提供されることになる。もっともこの場合には、引き継ぎの準備を加速させるための指示がより頻繁に行われることも考慮しなければならない。

特に、第２の期間が、操作者の現在の活動に依存して特定される。この活動を、例えば操作者の種々の興奮状態に分類することができ、例えば、寝ている状態、静止している状態、作業している状態、又は、話している状態に分類することができる。各活動に、相応の第２の期間を対応付けることができる。第２の期間は、さらに、制御される物体の状況に依存するものであってよい。制御される自動車を例にすると、特に、走行状況は第２の期間の長さに影響を及ぼすと考えられる。自動車が、例えば、見通しのよい道路を低速で良好な視界の中を走行している場合、第２の期間は比較的長くなると考えられるが、それに対して、視界が悪い中を高速で走行しているか、又は、見通しの悪い交通状況においては、第２の期間はより短くなると考えられる。

第２の期間を、操作者が制御の引き継ぎのために実施しなければならない活動に依存して特定することもできる。活動は、自動制御の種類に依存していてもよい。計画されている活動を、例えば、制御されるシステムの制御に伴う種々の行動に分類することができ、自動車の上述の例においては、例えば、操舵、制動又は走行状況の解析に分類することができる。操舵又は制動だけは短い引き継ぎ時間を要すると考えられるが、それに対して、交通状況の解析は、必要に応じて、操舵及び／又は制動よりも遙かに長く続くと考えられる。

第２の期間を、特に現在の活動から計画されている活動までの移行時間に基づいて、特定することができる。その都度形成されるカテゴリに、テーブル状に、移行時間を設定することができ、それに基づいて、第２の期間を特定することができる。別の実施の形態においては、アルゴリズム、特性マップ、関数、又は、第２の期間と２つの活動との間のその他の関係性を設定することができる。

操作者の活動は、感覚的、運動的又は認知的な態様を含み得る。例えば、操作者の物理的な姿勢又は活動を検出して、その運動的な活動を評価することができる。操作者の活動を種々の態様に分類することによって、第２の期間の特定をより小さい粒度で実施することができる。即ち、より正確な結果を達成することができる。

１つの特に好適な実施の形態においては、活動は複数の態様を含んでおり、第２の期間は、連続するいずれの態様、及び、相互に並行であるいずれの態様を変更することができるかを規定するモデルに基づいて特定される。操作者の活動における種々の生理学的な関係を考慮することができる。操作者の活動のための第２の期間を、さらに改善して特定することができる。

１つの実施の形態においては、予め定められた基準を操作者によって変更することができる。操作者の特別な好みを考慮することができ、例えば、警告は稀に行われるが、緊急性は高いようにする、又は、警告は頻繁に行われるが、緊急性は低いようにする、といった好みを考慮することができる。

操作者は、指示に基づいて、車両誘導に関する制御を迅速に行うことができるように、自身の行動を調整することができる。さらに好適には、第１の期間が第２の期間よりも短い、又は、第１の期間と第２の期間とが同等である場合には、特別な引き継ぎ要求が操作者に出力される。この場合、制御の引き継ぎは、直ちに行われ、好適には迅速に行われることが望ましい。これによって、制御される物体の安全性を高めることができる。

コンピュータプログラム製品は、そのコンピュータプログラム製品が処理装置において実行されるときに、又は、コンピュータ可読データ担体に記憶されている場合に、上述の方法を実施するためのプログラムコード手段を含む。

自動制御部から操作者に制御を引き渡すための装置は、自動制御を維持することができると見込まれる第１の期間を検出するためのインタフェースと、操作者の状況を特定するためのサンプリング装置と、制御を引き継ぐために操作者が必要とする第２の期間を特定し、第１の期間が、予め定められた基準の分だけ、第２の期間よりも長いか否かを特定するように構成されている処理装置と、操作者に指示を出力するための出力装置と、を備えている。

以下では、複数の図面を参照しながら本発明を詳細に説明する。

自動制御部を備えている自動車を示す。 予見モデルを示す。 自動制御部の制御の、図１の自動車の操作者への引き渡しを示す。 図１の自動車に乗車している際の時間経過を示す。

実施例の詳細な説明
図１には、自動制御部１０５を備えている自動車１００が示されている。自動制御部１０５は、自動車１００の態様をドライバに依存せずに制御するように構成されている。特に、制御部１０５は、自動車１００の長手方向制御部又は横断方向制御部に関係するものであってよい。制御部１０５は、操作者１１０（図示せず）のためのサポート機能も実現することができ、特に、いわゆる運転支援の形態で実現することができる。運転支援は、例えば、前方を走行する自動車までの所定の距離を維持することができるか、走行レーンから外れた際に相応の警告を出力することができるか、又は、操作者１１０のその他の支援を実現することができる。

１つの実施例においては、自動制御部１０５は、レーン追従システムを含む。このために、自動制御部１０５は、操舵装置１１５と、自動車１００の前方に位置する領域をサンプリングするための第１のセンサ１２０と、に接続されている。第１のセンサ１２０は、特にカメラを含むことができる。センサ１２０から供給されるデータに基づいて、制御部１０５は、車線境界部に関する自動車１００の位置を特定し、かつ、自動車１００を特定のレーン内に維持するために、操舵装置１１５を駆動制御する。

自動制御部１０５には、予め定められたシステム限界が課されている。例えば、自動車１００がカーブを通過する場合、別の自動車が自動車１００の前に進入した場合、又は、光学的な条件によって第１のセンサ１２０のカメラ情報の評価が疑わしいものになった場合、自動車１００の前方に位置する車線の縮小された領域しか光学的にサンプリングできない。従って、制御部１０５は、自動車１００に関する制御を維持することができると見込まれる第１の期間を特定するように構成されている。

操作者１１０は、通常の場合、いつでも自動車に関する制御を自動制御部１０５から引き継ぐことができる。このために、操作者１１０は、例えば、自動車１００の操作部材を操作することができ、又は、例えば、予め定められたスイッチを作動させることができる。自動制御部１０５が自身のシステム限界に近付くと、自動車１００に関する制御をもはや長い時間維持することができないので、操作者１１０は適時に、引き継ぎ可能な状態に移行されるべきである。その際、自動制御部１０５自体でその状況を解決する機会が自動制御部１０５に与えられるようにするために、相応の示唆又は警告は、必要に応じて予め定められた安全マージンを確保しつつ、不必要に早期に出力されるべきではない。

操作者１１０が自動車１００に関する制御を引き継ぐために必要とされる第２の期間は、通常の場合、操作者１１０の状況に依存する。操作者１１０の状況を、例えばサンプリング装置１２５によって特定し、操作者１１０の状況に基づいて第２の期間を特定することが提案される。操作者１１０の状況を、特に、操作者１１０の活動に依存させることができる。活動は、種々の態様を含むことが可能であり、各態様は、感覚的、運動的又は認知的な性質のものであってよい。操作者１１０の活動が、例えば読書であれば、運動的な態様は通常の場合弱いが、それに対して、認知的な態様は強い。光学的な知覚の一方の感覚的な態様は通常の場合強いが、それに対して、音響的又は触覚的な性質の他方の感覚的な態様は弱い。操作者１１０の活動には、その操作者１１０の活動の種々の態様の特徴を対応付けることができる。個々の態様を、専用のサンプリング装置１２５を用いて特定することができる。

操作者１１０が現在の活動を中断して、自動車１００の制御の枠内での計画されている活動を準備するために、どの程度の長さの時間を要するか、を表す第２の期間を特定するために、計画されている活動を種々の態様に分類することができる。種々の起源態様から種々の目的態様までの移行時間を特定することができ、また、第２の期間をこの移行時間に基づいて特定することができる。この特定を、処理装置１３０を用いて実施することができる。このために、処理装置１３０は、特に、サンプリング装置１２５と接続されている。

さらに好適には、処理装置１３０がインタフェース１３５を介して、自動制御部１０５と接続されている。インタフェース１３５を介して、処理装置１３０は、自動制御部１０５が自動車１００に関する制御を維持することができると見込まれる第１の期間を受け取ることができる。処理装置１３０は、２つの期間を比較して、その比較の結果に依存して、制御を引き継ぐための要求を、出力装置１４０を用いて操作者１１０に出力することができる。任意選択的に、処理装置１３０は、メモリ１４５と接続されており、このメモリ１４５には、特に、操作者１１０の現在の活動から計画されている活動までの引き渡し時間を格納することができる。それらのデータを、特に、処理装置１３０による測定に基づいて更新することができる。さらに、データを特定の操作者１１０に関連付けることができる。

図２には、図１の車両１００に搭載されている、制御を自動制御部１０５から操作者１１０に引き渡すことができる予測モデルが示されている。この予測モデルは、論理的な結果を表すものであり、それによって、各構成要素を自動車１００に搭載されている個々の装置に対応付けることができる。

自動制御部１０５は、その自動制御部１０５のシステム限界の監視部２０５を含む。ここでは、特に、自動制御部１０５が自動車１００に関する制御を維持することができると見込まれる第１の期間が特定される。

監視部２０５は、操作者が制御を引き継ぐためにいずれの活動を実施すべきかに関する情報を、操作者１１０の可用性モデル２１０に提供する。この活動を、分類部２１５において具体的な態様に、例えば、感覚的、運動的又は認知的な種類の態様に分類することができる。これに並行して、別の分類部２２０によって、操作者１１０の現在の活動に関するさらなる分類を実施することができる。操作者１１０の１つ又は複数のサンプリング装置のデータを基礎とする活動を、別の監視部２２５に供給することができる。

分類部２１５及び２２０によって特定された、操作者１１０の現在の活動及び計画されている活動乃至それらの活動の態様は、モデルベースの解析部２３０に引き渡される。この際、移行のうちのいくつかを相互に並行して実施することができ、残余の移行は、厳密に連続的に開始されるべきことを考慮することができる。例えば、運動的な移行時間と認知的な移行時間とは並行に進行することが可能であるので、全体として、２つの移行時間のうちのより長い方が開始される。しかしながら、感覚的な、特に視覚的な態様を、運動的な態様及び認知的な態様とは別個に考慮することができるので、その移行時間を、事前に特定された最大値に追加することができる。同様に、その他の組合せも考えられる。１つの実施の形態においては、操作者１１０の処理モデルが、種々の移行時間の組合せを基礎とする。

モデルベースの解析部２３０によって特定された第２の期間は、監視部２０５に供給される。監視部２０５は、第１の期間から第２の期間を減算し、差が予め定められた基準よりも大きいか否かを特定する。そうでない場合には、操作者１１０に、自動車１００に関する制御の引き継ぎ準備を加速させるための指示を出力することができる。第１の期間が第２の期間と同等である又はそれよりも短い場合には、付加的又は選択的に、警告信号を操作者１１０に出力し、操作者１１０に、制御を即座に引き継ぐことを指示することができる。

図３には、図１の自動車１００における操作者１１０への、自動制御部１０５からの制御の引き渡しが示されている。上側の領域には、車線３０５上の自動車１００が示されている。例示的に、自動車１００は、一定の速度で、図３において左側から右側に走行していることを前提とする。自動車１００の位置は、図３の下側の領域に図示されているタイムラインにマッピングされている。

自動車１００を制御するための自動システム１０５は、例示的に、レーン維持システムを含んでおり、このレーン維持システムは、車線３０５上の自動車１００の横方向位置を車線マーキング３２０に基づいて維持するように構成されている。レーン維持システムは、横方向の制御を、車線マーキングの品質又は車線境界部のその他の示唆に依存して、第１の期間３２５に対応すると考えられる可変の期間にわたり保証することができる。

自動車１００の操作者１１０は、自動制御部１０５から制御を引き継ぐために、特に操作者１１０の状況に依存して特定される第２の期間３３０を必要とする。自動制御部１０５から操作者１１０に制御を引き渡す際に自動車１００の制御を中断なく維持するために、操作者１１０は、遅くとも、見積もられた引き継ぎ時間が技術的な予見の期間に一致したときには、制御を引き継ぐ準備ができていなければならない。しかしながら、第２の期間がまだ、予め定められた基準３３５の分だけ、第２の期間３３０よりも長いときに既に、引き継ぎ準備を加速させるための指示が操作者１１０に出力されることは好適である。この基準３３５を、例えば、操作者１１０によって調整乃至制御することができる。

図４には、図１に示したような自動車１００における時間経過が例示的に示されている。水平方向には時間がプロットされており、また、垂直方向には期間の長さがプロットされている。第１の波形４０５は、第１の期間３２５の持続時間を示しており、従って、自動制御部１０５が制御を依然として維持することができると見込まれる期間はどの程度であるかを表している。第２の波形４１０は、安全領域の分だけ、第１の波形４０５よりも短く選択されている。

第３の波形４１５は、操作者１１０が自動制御部１０５から制御を引き継ぐために必要とする第２の期間３３０を表している。

第４の波形４２０は、ドライバの状態が最適な場合の、即ち、ドライバが最適に制御を引き継ぐ準備ができている場合の、上述の実施の形態に従って見積もられた最短引き継ぎ期間を表している。

第１の時点４２５において、第３の波形４１５は、第２の波形４１０を超えている。即ち、制御を引き継ぐために操作者１１０に必要とされる期間３３０は、予め定められた基準３３５の分だけ、自動制御部１０５が制御を維持することができると見込まれる第１の期間３２５よりも短い。従って、指示が操作者１１０に出力され、これによって、操作者１１０は制御の引き継ぎを準備することができる。

第３の波形４１５が、例えば、時点４３０に示されているように、第１の波形４０５に達するか、又は、第１の波形４０５を超えると、操作者１１０は、自動車の制御不能な運転を回避するために、制御を即座に引き継がねばならない。相応の警告ないし引き継ぎ要求が操作者１１０に出力される。

自動車１００の操作者１１０は、自動制御部１０５から制御を引き継ぐために、特に操作者１１０の状況に依存して特定される第２の期間３３０を必要とする。自動制御部１０５から操作者１１０に制御を引き渡す際に自動車１００の制御を中断なく維持するために、操作者１１０は、遅くとも、見積もられた引き継ぎ時間が技術的な予見の期間に一致したときには、制御を引き継ぐ準備ができていなければならない。しかしながら、第１の期間３２５がまだ、予め定められた基準３３５の分だけ、第２の期間３３０よりも長いときに既に、引き継ぎ準備を加速させるための指示が操作者１１０に出力されることは好適である。この基準３３５を、例えば、操作者１１０によって調整乃至制御することができる。

Claims (10)

1. 自動制御部（１０５）から操作者（１１０）に制御を引き渡すための方法であって、
   自動制御（１０５）を維持することができると見込まれる第１の期間（３２５）を検出するステップと、
   前記制御を引き継ぐために前記操作者（１１０）が必要とする第２の期間（３３０）を特定するステップと、
   前記第１の期間（３２５）が、予め定められた基準（３３５）の分だけ、前記第２の期間（３３０）よりも長い場合には、前記操作者（１１０）に指示を出力するステップと、
   を備えている、方法において、
   前記第２の期間（３３０）を、前記操作者（１１０）の状況に依存して特定することを特徴とする、方法。
2. 前記第２の期間（３３０）を、前記操作者（１１０）の現在の活動に依存して特定する、請求項１に記載の方法。
3. 前記第２の期間（３３０）を、前記操作者（１１０）が前記制御の引き継ぎのために実施すべき活動に依存して特定する、請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記第２の期間（３３０）を、前記現在の活動から計画されている活動までの移行時間に基づいて特定する、請求項２及び３に記載の方法。
5. 前記操作者（１１０）の前記活動は、感覚的、運動的又は認知的な態様を含む、請求項３又は４に記載の方法。
6. 前記活動は、複数の態様を含み、
   連続するいずれの態様、及び、相互に並行であるいずれの態様を変更することができるかを規定するモデルに基づいて、前記第２の期間（３３０）を特定する、請求項５に記載の方法。
7. 前記予め定められた基準は、前記操作者（１１０）によって変更可能である、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記第１の期間（３２５）が前記第２の期間よりも短い、又は、前記第１の期間（３２５）と前記第２の期間とが同等である場合には、引き継ぎ要求を前記操作者（１１０）に出力する、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の方法。
9. コンピュータプログラム製品が処理装置（１３０）において実行されるときに、又は、コンピュータ可読データ担体に記憶されている場合に、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の方法を実施するためのプログラムコード手段を含むことを特徴とする、コンピュータプログラム製品。
10. 自動制御部から操作者（１１０）に制御を引き渡すための装置（１３０）であって、
    前記装置（１３０）は、
    自動制御（１０５）を維持することができると見込まれる第１の期間（３２５）を検出するためのインタフェース（１３５）と、
    前記操作者（１１０）の状況を特定するためのサンプリング装置（１２５）と、
    前記制御を引き継ぐために前記操作者（１１０）が必要とする第２の期間（３３０）を特定し、前記第１の期間（３２５）が、予め定められた基準の分だけ、前記第２の期間（３３０）よりも長いか否かを特定するように構成されている処理装置と、
    前記操作者（１１０）に処理要求を出力するための出力装置（１４０）と、
    を備えていることを特徴とする、装置（１３０）。

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