JP7188072B2 - 車両制御方法及び車両制御装置 - Google Patents
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Description
本発明は、車両の運転操作の際の車両特性に対する乗員の違和感を軽減することを目的とする。
本発明の他の一態様による車両制御方法では、乗員の脳活動を計測し、車両の運転操作の際の脳活動に基づいて車両の車両特性に対する乗員の違和感を検出し、運転操作の操作量を判断し、操作量と違和感とに基づいて車両特性を制御する。
(構成)
図1を参照する。車両制御装置1は、車両制御装置1を搭載する車両(以下、「自車両」と表記する)の周囲の走行環境に基づいて、運転者が関与せずに自車両を自動で運転する自動運転制御や、運転者による自車両の運転を支援する運転支援制御を行う。
運転支援制御には、自動操舵、自動ブレーキ、定速走行制御、車線維持制御、合流支援制御などの走行制御のほか、運転者に操舵操作や減速操作を促すメッセージを出力することを含んでよい。
周囲環境センサ2は、自車両の周囲環境、例えば自車両の周囲の物体を検出するセンサである。周囲環境センサ2は、例えば測距装置やカメラを含んでよい。
測距装置は、例えば、レーザレンジファインダ(LRF:Laser Range-Finder)やレーダであってよい。カメラは、例えばステレオカメラであってよい。
カメラは、単眼カメラであってもよく、単眼カメラにより複数の視点で同一の物体を撮影して、物体までの距離を計算してもよい。また、単眼カメラによる撮像画像から検出された物体の接地位置に基づいて、物体までの距離を計算してもよい。
周囲環境センサ2は、検出した周囲環境の情報である周囲環境情報をコントローラ6へ出力する。
自車両の走行状態を検出するセンサには、車速センサと、加速度センサと、ジャイロセンサが含まれる。
運転操作を検出するセンサには、操舵角センサと、アクセルセンサと、ブレーキセンサが含まれる。なお、自車両に運転席が設けられない場合には、運転操作を検出するセンサを省略できる。
加速度センサは、自車両の前後方向の加速度、車幅方向の加速度及び上下方向の加速度を検出する。
ジャイロセンサは、ロール軸、ピッチ軸及びヨー軸を含む3軸回りの自車両の回転角度の角速度を検出する。
アクセルセンサは、自車両のアクセル開度を検出する。例えばアクセルセンサは、自車両のアクセルペダルの踏み込み量をアクセル開度として検出する。
車両センサ3が検出した自車両の速度、加速度、角速度の情報を「走行状態情報」と表記する。また、車両センサ3が検出した操舵角、アクセル開度、ブレーキ操作量の情報を「運転操作情報」と表記する。車両センサ3は走行状態情報と運転操作情報をコントローラ6へ出力する。
乗員による運転操作により自車両が運転される場合、脳活動センサ5は車両の運転に携わる乗員の脳活動を計測する。いずれの乗員も関与せずに自車両を自動で運転する場合には、脳活動センサ5は自車両の乗員のいずれかの脳活動を計測する。例えば脳活動センサ5は、自車両の自動運転制御に対する操作権限を有する乗員の脳活動を計測してよい。
脳活動センサ5は、脳活動の計測結果をコントローラ6へ出力する。
コントローラ6は、自車両の車両制御に必要な処理の算術論理演算を行う電子制御ユニット(ECU)等の処理回路である。
記憶装置11は、半導体記憶装置、磁気記憶装置及び光学記憶装置のいずれかを備えてよい。記憶装置11は、レジスタ、キャッシュメモリ、主記憶装置として使用されるROM(Read Only Memory)及びRAM(Random Access Memory)等のメモリを含んでよい。
なお、コントローラ6を、以下に説明する各情報処理を実行するための専用のハードウエアにより形成してもよい。
例えば、コントローラ6は、汎用の半導体集積回路中に設定される機能的な論理回路を備えてもよい。例えばコントローラ6はフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ(FPGA:Field-Programmable Gate Array)等のプログラマブル・ロジック・デバイス(PLD:Programmable Logic Device)等を有していてもよい。
走行制御アクチュエータ7は、コントローラ6からの制御指令に基づいて自車両の転舵機構、動力源、動力伝達装置又は制動装置などを駆動することにより、乗員の運転操作に応じた自車両の走行を実現する。
走行制御アクチュエータ7は、例えばステアリングアクチュエータと、アクセル開度アクチュエータと、ブレーキ制御アクチュエータを備えてよい。
ステアリングアクチュエータは、車両のステアリングの操舵方向及び操舵量を制御する。アクセル開度アクチュエータは、車両のアクセル開度を制御する。ブレーキ制御アクチュエータは、車両のブレーキ装置の制動動作を制御する。
走行制御アクチュエータ7は、コントローラ6からの制御指令に基づいて自車両の転舵機構、動力源、動力伝達装置又は制動装置などを駆動することにより、コントローラ6が生成した走行軌道上で自車両を走行させる。
このような車両特性には、例えば、自車両に対する運転操作に応答する車両の応答特性や、操舵反力トルクが含まれる。運転操作には、例えば、操舵操作、加速操作(アクセルペダル操作)、制動操作(ブレーキペダル操作)が含まれる。
また例えば車両特性には、車両挙動に関わる部品の機械的特性(例えば、サスペンションのダンパ強度や車体剛性など)が含まれる。
さらにコントローラ6は、車両センサ3から出力される走行状態情報及び運転操作情報に基づいて乗員の運転技量を評価する。なお、自動運転制御の実行中は、過去に評価された乗員の運転技量を記憶装置11から読み出す。
例えばコントローラ6は、自車両の特性として、自車両に対する運転操作に応答する車両の応答特性を変更してよい。
例えばコントローラ6は、自車両に対する運転操作の操作量の変化量に対する、走行制御アクチュエータ7の制御指令値の変化量を変更することにより応答特性を変更してよい。ここで自車両に対する運転操作は、乗員による運転操作でも自動運転制御による運転操作でもよい。
例えば、自車両がステアバイワイヤ方式の操舵機構を備える場合には、車体制御アクチュエータ8としてステアリングホイールに操舵反力トルクを付与する反力モータを設けてよい。コントローラ6は、反力モータを制御することにより操舵反力を増減してよい。また、自車両がパワーステアリング装置を備える場合には、走行制御アクチュエータ7として、ステアリングホイールに操舵補助力を付与するモータを設けてよい。車両特性変更部26は、操舵補助力を制御することにより、操舵反力を増減してよい。
コントローラ6は、自車両の車両挙動に関わる部品の機械的特性を制御する制御指令(制御信号)を車体制御アクチュエータ8へ出力する。
このように、乗員の運転技量と違和感の検出結果に応じて自車両の車両特性を変更することにより、コントローラ6は、車両の操作の際の車両特性に対する乗員の違和感を軽減する。
走行制御部20は、車両センサ3から出力される運転操作情報に基づいて自車両の走行を制御する制御指令(制御信号)を走行制御アクチュエータ7へ出力する。
運転技量評価部21は、車両センサ3から出力される走行状態情報及び運転操作情報に基づいて現実の車両状態を判定し、現実の車両状態と運転モデルの差に基づいて乗員の運転技量を評価する。運転技量評価部21は、運転技量の評価結果を特性変更部24へ出力する。
違和感検出部23は、運転操作検出部22が検出した運転操作タイミングに基づいて、自車両の操作の際の乗員の違和感の検出に用いる脳波を取得する期間を決定する。例えば違和感検出部23は、運転操作タイミングの直後の脳波を、自車両の操作の際の乗員の違和感の検出に用いてよい。
具体的には、例えば違和感検出部23は、運転操作発生タイミングや、運転操作による車両挙動の発生タイミング、車線変更などのイベント発生タイミングなどの所定のタイミングから始まる所定時間(例えば500ミリ秒)の測定期間Tの脳波を、自車両の操作の際の乗員の違和感の検出に用いる。
具体的には、測定期間Tの間に脳活動センサ5が計測した乗員の脳波のデータに対して周波数解析を行い、思考や認知の結果として現れる脳の反応を示す事象関連電位(ERP)を検出することにより乗員の違和感の発生を検出する。
違和感検出部23は、例えば図4に示すように、所定時間Tの脳波信号からN個の特徴量p1,p2,…,pNを抽出し、脳波の特徴ベクトルP=(p1,p2,…,pN)を生成する。特徴量は、例えば一定間隔でサンプリングした値等を使用可能である。
図5Aの例では、違和感を感じていないときの特徴ベクトルP1は、比較的左上の領域D1に集中しており、違和感を感じているときの特徴ベクトルP2は、比較的右下の領域D2に集中している。
違和感検出部23は、乗員の現在の脳波の特徴ベクトルが判別領域D1内に存在すると判別した判別率Rd1と、判別領域D2内に存在すると判別した判別率Rd2とを算出する。
また例えば、違和感検出部23は、判別率の比(Rd2/Rd1)が所定の閾値以上である場合に、乗員が違和感を感じていると判定し、比(Rd2/Rd1)が所定の閾値未満である場合に乗員が違和感を感じていないと判定してもよい。
違和感検出部23は、判別率の比(Rd2/Rd1)に基づいて乗員が感じている違和感の強度dを検出してもよい。例えば、違和感検出部23は、比(Rd2/Rd1)が大きい程、強い違和感を検出してよい。
図5Aの例では、乗員の現在の脳波の特徴ベクトルが判別平面31よりも上に位置すれば、違和感検出部23は、乗員が違和感を感じていないと判定し、判別平面31よりも下に位置すれば、違和感検出部23は、乗員が違和感を感じていると判定してよい。
違和感検出部23は、特徴ベクトルP2と判別平面31との距離に基づいて、違和感の強度dを検出してもよい。例えば、違和感検出部23は、特徴ベクトルP2と判別平面31との距離が大きい程、強い違和感を検出してよい。
違和感検出部23は、違和感の検出結果を特性変更部24へ出力する。
例えば、特性変更部24は、乗員の運転技量が所定レベル以上であるか否かを判定する。乗員の運転技量が所定レベル以上である場合に、特性変更部24は、乗員の運転技量が高いと判定し、乗員の運転技量が所定レベルより低い場合に、特性変更部24は、乗員の運転技量が低いと判定する。
例えば特性変更部24は、自車両に対する運転操作に応答する車両の応答特性を変更する応答特性変更部25を備える。
反対に、運転技量が低い場合には、車両の応答性を下げるように車両の応答特性を変更する。例えば応答特性変更部25は、自車両に対する運転操作の操作量xの変化量に対する、走行制御アクチュエータ7の制御指令値Yの変化量を低減する。
Y=α×F(x)+β …(1)
F(x)は、運転操作の操作量xを変数とする所与の応答関数であり、βは定数である。
乗員の運転技量が高い場合には、図6Aに示すように違和感が強いほど係数αが大きくなり、車両の応答性がより高まる。乗員の運転技量が低い場合には、図6Bに示すように違和感が強いほど係数αが小さくなり、車両の応答性がより下がる。
また、違和感の強度dに応じて応答特性の変更量を定めることで、適切な変更量で応答特性を変更することができる。
自車両の車両特性に対する乗員の違和感が発生した場合に、車両特性変更部26は、運転技量が高い場合に車両の応答性を上げるように、操舵反力トルクなど自車両の車両特性を変更する。
例えば車両特性変更部26は、操舵反力トルクを低減するように、走行制御アクチュエータ7又は車体制御アクチュエータ8を制御する。また、サスペンションのダンパ強度や車体剛性を強くするように、車体制御アクチュエータ8を制御する。
例えば車両特性変更部26は、操舵反力トルクを増加するように、走行制御アクチュエータ7又は車体制御アクチュエータ8を制御する。また、サスペンションのダンパ強度や車体剛性を弱くするように、車体制御アクチュエータ8を制御する。
車両特性変更部26は、応答特性変更部25と同様に違和感の強度dに応じた変更量で操舵反力トルクなど自車両の車両特性を変更してよい。
このように乗員の違和感が発生しない範囲で操舵反力トルクを増加させることで、どれだけ操舵が行われているかを運転技量の低い乗員が把握しやすくなる。
次に、図8を参照して第1実施形態に係る車両制御方法の一例について説明する。
ステップS1において脳活動センサ5は、乗員の脳波を計測する。
ステップS2において運転操作検出部22(図3)は、車両センサ3から出力された運転操作情報を取得する。
ステップS4において違和感検出部23は、運転操作検出部22が自車両の運転操作タイミングを検出すると、その直後に自車両の車両特性に対する乗員の違和感が発生したか否かを判断し、違和感の強度dを検出する。
ステップS6において特性変更部24は、乗員の運転技量が高いか否かを判断する。乗員の運転技量が高い場合(ステップS6:Y)に処理はステップS7へ進む。乗員の運転技量が低い場合(ステップS6:N)に処理はステップS8へ進む。
一方、ステップS8において特性変更部24は、車両の応答性を下げるように車両の車両特性を変更する。その後に処理は終了する。
ステップS10において特性変更部24は、操舵反力トルクを増加させる運転支援制御を行う。
(1)脳活動センサ5は、乗員の脳活動を計測する。違和感検出部23は、自車両の運転操作の際の脳活動に基づいて自車両の車両特性に対する乗員の違和感を検出する。運転技量評価部21は、乗員の運転技量を評価する。特性変更部24は、運転技量と違和感とに基づいて自車両の車両特性を変更する。
これにより、車両の運転操作の際の車両特性に対する乗員の違和感を軽減する。例えば、運転技量の高い乗員が車両特性に合わせて適切に車両を運転している場合や、自動運転制御が標準的な車両特性で適切に作動している場合であっても、違和感を感じている乗員に合わせて車両特性を変更できる。
これにより、違和感の大きさに応じた適切な変更量で応答特性を変更できる。
(3)違和感が発生せず、運転技量が所定レベルより低い場合に、特性変更部24は、操舵反力トルクを増加させる。
これにより、乗員の違和感が発生しない範囲で操舵反力トルクを増加させて、どれだけ操舵が行われているかを運転技量の低い乗員が把握しやすくして、車両の操作性を高めることができる。
乗員が車両特性に違和感を感じる場合には、運転技量が高い乗員に対しては応答性の高いスポーティな車両特性を提供し、運転技量が低い乗員に対しては緩慢な車両特性を提供することで、乗員の運転技量に応じた制御を行うことができる。
次に、第2実施形態の車両制御装置1を説明する。
乗員又は自動運転制御によって自車両が操作された際に、自車両の操作量が小さい状況で、乗員の違和感が発生した場合には、乗員の予想よりも自車両の車両挙動が小さいことに違和感を覚えていると考えられる。反対に、乗員又は自動運転制御によって自車両が操作された際に、自車両の操作量が大きい状況で、乗員の違和感が発生した場合には、乗員の予想よりも自車両の車両挙動が大きいことに違和感を覚えていると考えられる。
このため、第2実施形態の車両制御装置1は、自車両が操作された際の自車両の操作量と、発生した乗員の違和感とに基づいて、自車両の車両特性を制御する。
第2実施形態の特性変更部24は、さらに、違和感検出部23が乗員の違和感を検出した場合に、運転操作検出部22が検出した自車両の運転操作の操作量に基づいて、自車両の車両特性を制御する。
第1実施形態と同様に、特性変更部24は、自車両の車両特性として、自車両に対する運転操作に応答する車両の応答特性、操舵反力トルク、自車両の車両挙動に関わる部品の機械的特性を制御する。
また、第1実施形態と同様に、特性変更部24は、強度dに応じた変更量で車両の応答特性を変更してよい。
ステップS22において運転操作検出部22は、乗員又は自動運転制御による自車両の運転操作の操作量を検出する。
ステップS23において違和感検出部23は、運転操作検出部22が自車両の運転操作タイミングを検出すると、その直後に自車両の車両特性に対する乗員の違和感が発生したか否かを判断し、違和感の強度dを検出する。
ステップS24において特性変更部24は、自車両の車両特性に対する乗員の違和感が発生したか否かを判断する。違和感が発生した場合(ステップS24:Y)に処理はステップS25へ進む。違和感が発生しない場合(ステップS24:N)に処理は終了する。
ステップS26において特性変更部24は、車両の応答性を上げるように車両の車両特性を変更する。その後に処理は終了する。
一方、ステップS27において特性変更部24は、車両の応答性を下げるように車両の車両特性を変更する。その後に処理は終了する。
(1)脳活動センサ5は、乗員の脳活動を計測する。違和感検出部23は、車両の運転操作の際の脳活動に基づいて車両の車両特性に対する乗員の違和感を検出する。運転操作検出部22は、運転操作の操作量を判断する。特性変更部24は、操作量と違和感とに基づいて車両特性を制御する。
これにより、乗員の脳活動から車両の運転操作の際の違和感を検出し、乗員が感じている違和感に応じて車両特性を制御できる。
これにより、乗員が違和感を感じているときには、操作量の大小に応じて車両特性を変え、適切な応答性を実現できる。
Claims (3)
- 乗員の脳活動をセンサが計測し、
車両の運転操作の際の前記脳活動に基づいて前記車両の車両特性に対する前記乗員の違和感を検出する処理と、前記乗員の運転技量を評価する処理と、前記違和感が発生せず前記運転技量が所定レベルより低い場合に、操舵反力トルクを増加させることで前記車両の車両特性を変更する処理と、前記違和感が発生した場合には、前記運転技量が所定レベル以上である場合に前記車両の運転操作に対する前記車両の応答性を上げ、前記運転技量が前記所定レベルより低い場合に前記応答性を下げることで前記車両特性を変更する処理と、をコントローラが実行する、
ことを特徴とする車両制御方法。 - 前記コントローラは、
前記違和感の大きさを推定し、
前記違和感の大きさに応じた変更量で前記車両の車両特性を変更する、
ことを特徴とする請求項1に記載の車両制御方法。 - 乗員の脳活動を計測するセンサと、
車両の運転操作の際の前記脳活動に基づいて前記車両の車両特性に対する前記乗員の違和感を検出し、前記乗員の運転技量を評価し、前記違和感が発生せず前記運転技量が所定レベルより低い場合に操舵反力トルクを増加させ、前記違和感が発生した場合には、前記運転技量が所定レベル以上である場合に前記車両の運転操作に対する前記車両の応答性を上げ、前記運転技量が前記所定レベルより低い場合に前記応答性を下げるコントローラと、
を備えることを特徴とする車両制御装置。
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