WO2014045355A1 - 車両運転行動予測装置 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a vehicle driving behavior prediction apparatus.
- Patent Document 1 stores a template indicating typical driving behavior in a predetermined section before a target point for driving support, and stores actual driving data and a template. A technique for estimating driving behavior at a target point is disclosed by comparison.
- the present invention has been made in view of the above, and is a vehicle driving behavior prediction capable of suppressing a storage capacity for storing a template to be small while sufficiently maintaining the accuracy of the prediction of the driving behavior of the vehicle using the template.
- An object is to provide an apparatus.
- a vehicle behavior prediction device is a vehicle behavior prediction device that predicts a vehicle behavior at a prediction target point based on travel state information indicating a travel state of the vehicle.
- a storage means for storing a template including feature information indicating a typical transition of the traveling state information for each vehicle behavior in a predetermined prediction section to a target point, and an approach speed of the vehicle to the prediction section.
- the conversion means for converting at least a part of the feature information in the template, the template converted by the conversion means, and the current running state information of the vehicle are compared, and Prediction means for predicting the vehicle behavior of the vehicle.
- the vehicle behavior includes a deceleration behavior of the vehicle, and the feature information converted by the conversion means is the prediction target at an accelerator off point and a brake on point of the deceleration behavior. It is preferable to include position information indicating the distance from the point and traveling state information.
- the traveling state information includes speed information of the vehicle
- the conversion means is configured to detect the speed information at the accelerator-off point as the approach speed of the vehicle into the prediction section becomes slower. Is converted according to the approach speed, the position information at the accelerator-off point is converted to approach the prediction target point, and the speed information and the position between the accelerator-off point and the brake-on point before the conversion are converted. It is preferable that the speed information and the position information at the brake-on point are converted based on the change amount of the information and the converted speed information and the position information at the accelerator-off point.
- the travel state information includes acceleration information of the vehicle
- the conversion means is configured to detect the position information at the accelerator-off point as the approach speed of the vehicle into the prediction section becomes slower.
- the acceleration information at the accelerator-off point and the converted information.
- the acceleration information and the position information at the brake-on point are converted based on the position information at the accelerator-off point.
- the vehicle driving behavior prediction apparatus has an effect that the storage capacity for storing the template can be kept small while sufficiently maintaining the accuracy of the prediction of the driving behavior of the vehicle using the template.
- FIG. 1 is a block diagram illustrating an example of a configuration of a driving support system to which the vehicle driving behavior prediction apparatus according to the present embodiment is applied.
- FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a speed template stored in the driving behavior database.
- FIG. 3 is a diagram illustrating an example of an acceleration template stored in the driving behavior database.
- FIG. 4 is a schematic diagram for explaining an example of a speed template conversion method in the template conversion unit.
- FIG. 5 is a schematic diagram for explaining an example of an acceleration template conversion method in the template conversion unit.
- FIG. 6 is a flowchart showing a vehicle driving behavior prediction process performed by the vehicle driving behavior prediction device of the present embodiment.
- FIG. 7 is a table showing determination results of vehicle behavior prediction by the vehicle driving behavior prediction device of the present embodiment when approaching a plurality of intersections.
- FIG. 8 is a diagram illustrating the prediction timing in the case of a positive determination in the determination result of FIG.
- FIG. 1 is a block diagram illustrating an example of a configuration of a driving support system to which the vehicle driving behavior prediction apparatus according to the present embodiment is applied.
- the vehicle driving behavior prediction device 1 As shown in FIG. 1, the vehicle driving behavior prediction device 1 according to the present embodiment is applied to a driving support system 10 mounted on a vehicle 100 as the host vehicle.
- the vehicle 100 includes any one of an engine, a motor, and the like as a driving source for traveling for rotating the driving wheels.
- the vehicle 100 is any type of vehicle such as a hybrid (HV) vehicle having both an engine and a motor, a conveyor vehicle having an engine but no motor, and an EV vehicle having a motor but no engine. Also good.
- HV hybrid
- the driving support system 10 is roughly divided into a vehicle state detection unit 110, a traveling environment detection unit 120, a forward vehicle information acquisition unit 130, an in-vehicle control unit 140, a driving action database 150 (storage means), and driving support control. Unit 160.
- the driving support system 10 predicts the driving behavior of the prediction target vehicle at a predetermined prediction target point (such as an intersection) based on the driving state information indicating the driving state of the prediction target vehicle. Then, driving support information corresponding to the predicted driving behavior can be provided to the driver of the host vehicle 100.
- the vehicle driving behavior prediction device 1 is a component related to the prediction of driving behavior in the driving support system 10. Specifically, among the components of the driving support system 10 described above, the in-vehicle control unit 140 and This relates to the driving behavior database 150.
- a forward vehicle traveling in front of the vehicle 100 is assumed to be a prediction target vehicle.
- driving behavior to be predicted includes deceleration behavior of the vehicle ahead at a prediction target point such as an intersection, a pedestrian crossing point, a cross street, a point facing a store entrance, and non-deceleration behavior such as cruise driving. including.
- the scheduled target point is also described as an example “intersection”.
- each element of the driving support system 10 and the vehicle driving behavior prediction apparatus 1 will be described individually.
- Vehicle state detection unit 110 detects the traveling state of the host vehicle (vehicle 100) in the traveling state information.
- the vehicle state detection unit 110 includes, for example, a vehicle speed sensor 111 that detects the traveling speed of the vehicle 100, an acceleration sensor 112 that detects the acceleration of the vehicle 100, and the like.
- the vehicle speed sensor 111 and the acceleration sensor 112 are electrically connected to an in-vehicle control unit (ECU) 140 in which detection results of various sensors and the like are collected via an in-vehicle network such as CAN (Control Area Network). .
- the vehicle speed sensor 111 detects the wheel rotation speed and outputs a signal corresponding to the detected rotation speed to the in-vehicle control unit 140.
- the acceleration sensor 112 detects the acceleration of the vehicle 100 and outputs a signal corresponding to the detected acceleration to the in-vehicle control unit 140.
- the traveling environment detection unit 120 detects the traveling position or traveling environment of the host vehicle or the preceding vehicle in the traveling state information.
- the traveling environment detection unit 120 includes, for example, a GPS 121 that receives a satellite signal and detects an absolute position of the vehicle 100 or a preceding vehicle, that is, a latitude and longitude based on the received satellite signal.
- the GPS 121 detects the latitude and longitude of the vehicle 100 or the preceding vehicle that changes with the movement of the vehicle 100 or the preceding vehicle, in other words, the latitude and longitude of each point where the vehicle 100 or the preceding vehicle has traveled, and indicates the detection result.
- the latitude / longitude information is output to the in-vehicle control unit 140.
- the front vehicle information acquisition part 130 acquires the information which shows the driving state etc. of the front vehicle among driving state information.
- the forward vehicle includes not only one vehicle that travels immediately in front of the vehicle 100 that travels in front of the traveling direction of the vehicle 100 but also a plurality of vehicles that travel in front of the traveling direction of the vehicle 100.
- the forward vehicle information acquisition unit 130 is, for example, a millimeter wave radar 131 that detects the presence of a forward vehicle that travels ahead in the traveling direction of the vehicle 100 using radio waves in the millimeter wave band, and a vehicle that travels around the vehicle 100.
- Vehicle-mounted communication device 132 that performs vehicle-to-vehicle communication or road-to-vehicle communication with a roadside communication device provided on the road.
- the millimeter wave radar 131 detects the presence of a forward vehicle traveling in front of the traveling direction of the vehicle 100, the millimeter wave radar 131 outputs a signal indicating the detection result to the in-vehicle control unit 140.
- the in-vehicle communication device 132 acquires information indicating a traveling state such as a traveling speed or acceleration of the preceding vehicle through inter-vehicle communication with the preceding vehicle traveling in front of the traveling direction of the vehicle 100.
- the in-vehicle communication device 132 outputs the acquired information to the in-vehicle control unit 140.
- the vehicle state detection unit 110, the traveling environment detection unit 120, and the forward vehicle information acquisition unit 130 are included in the detection means.
- the detection means detects travel state information of the vehicle (including the host vehicle and the preceding vehicle).
- the in-vehicle control unit 140 controls each part of the driving support system 10 such as the driving support control unit 160 based on various traveling state information input from the detection means.
- the in-vehicle control unit 140 includes a system control unit 141, a travel environment specifying unit 142, a template selection unit 143, a template conversion unit 144 (conversion unit), and a driving behavior prediction unit 145 (prediction unit).
- the system control unit 141 controls various in-vehicle devices based on the detection result. Specifically, the system control unit 141 determines whether the engine based on the detection results of the vehicle speed sensor 111 and the acceleration sensor 112 input from the vehicle state detection unit 110 and the detection results of the accelerator sensor, the brake sensor, the steering angle sensor, and the like. Control various in-vehicle devices such as brakes, turn lamps, and steering. Thus, for example, when the detection result of the accelerator sensor or the like changes due to the accelerator pedal being depressed by the driver, the engine control amount is calculated according to the detection result, and the engine is controlled according to the calculation result. .
- the traveling environment identification unit 142 identifies the traveling environment of the vehicle 100 or the preceding vehicle based on information such as latitude / longitude information of the vehicle 100 or the preceding vehicle input from the traveling environment detection unit 120.
- the traveling environment includes elements that affect the vehicle behavior such as road types such as intersections and curves, shapes, road alignments, road widths, curvatures, and gradients.
- the traveling environment identifying unit 142 outputs the information to the template selecting unit 143.
- the template selection unit 143 selects a template associated with a prediction section for predicting the driving behavior of the preceding vehicle based on the driving environment specified by the driving environment specifying unit 142 and acquires the template from the driving behavior database 150.
- the prediction section can set a predetermined section to a prediction target point (intersection etc.) ahead of the vehicle.
- the template selection unit 143 can detect a prediction target point and a prediction section existing in front of the vehicle travel path based on the travel environment specified by the travel environment specifying unit 142.
- the “template” used in the present embodiment is a group of information including feature information indicating typical transition of driving state information for each driving action, in other words, a prediction target in a predetermined prediction section to a prediction target point. The transition of the driving state information of the vehicle corresponding to the driving action is shown.
- the driving behavior database 150 stores a speed template 151 and an acceleration template 152 that represent changes in speed and acceleration in the driving state information.
- FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the speed template 151 stored in the vehicle behavior database.
- the horizontal axis of the speed template 151 in FIG. 2 represents the distance (m) from the intersection that is the prediction target point, and the vertical axis represents the speed information (km / h).
- the speed template 151 includes transition of typical speed information of the vehicle according to the distance to the prediction target point in a predetermined prediction section before the prediction target point.
- the speed template 151 includes two different driving behaviors: a driving behavior when decelerating toward a prediction target point (deceleration behavior) and a driving behavior when passing at a cruising speed without decelerating at the prediction target point (cruising behavior). Including individual speed transition patterns.
- the cruise behavior is an example of the non-deceleration behavior described above.
- the cruising behavior is a traveling state in which the speed variation in a certain distance section or time section is within the predetermined range ⁇ , and the speed is not monotonously increasing, monotonically decreasing, or 0 (km / h).
- the cruise speed can be defined as the average speed in the cruise behavior.
- the predetermined range ⁇ of variation can be obtained from speed information when the driver is traveling steadily, for example.
- the speed transition pattern of the deceleration behavior can be created by averaging the speed transition data in the prediction section when the vehicle 100 or the preceding vehicle turns right or left, for example.
- the speed transition pattern of the cruise behavior can be created by averaging the data of the speed transition of the prediction section when the vehicle 100 or the preceding vehicle goes straight, for example.
- the speed template 151 stores an average value of the speed transition of the deceleration behavior and a 95% confidence interval, and an average value of the speed transition of the cruise behavior and a 95% confidence interval.
- the speed variation is substantially constant so that the speed fluctuation is within a certain range with reference to a predetermined cruising speed.
- the speed is almost the same as the cruise behavior immediately after entering the prediction section ( ⁇ 100 m in FIG. 2), but the speed is gradually reduced as the distance to the prediction target point approaches.
- FIG. 3 is a diagram showing an example of the acceleration template 152 stored in the vehicle behavior database.
- the horizontal axis of the acceleration template 152 in FIG. 3 represents the distance (m) from the intersection that is the prediction target point, and the vertical axis represents the acceleration information (m / s ⁇ 2).
- the acceleration template 152 includes transition of typical acceleration information of the vehicle according to the distance to the prediction target point in a predetermined prediction section before the prediction target point. Similar to the speed template 151, the acceleration template 152 also includes individual acceleration transition patterns in two different driving behaviors, that is, deceleration behavior and cruise behavior. These acceleration transition patterns can also be created by averaging the acceleration transition data of the prediction section of the vehicle 100 or the preceding vehicle, similarly to the speed transition pattern. As shown in FIG. 3, the acceleration template 152 records the average value of the acceleration transition of the deceleration behavior and the 95% confidence interval, and the average value of the acceleration transition of the cruise behavior and the 95% confidence interval.
- the acceleration variation is substantially constant so that the acceleration fluctuation is within a certain width with reference to the acceleration 0.
- the acceleration is almost zero immediately after entering the prediction section, as in the cruising behavior, but the acceleration is gradually increased in the negative direction as the distance to the prediction target point approaches. That is, the deceleration increases.
- a certain prediction target point includes a set of speed template 151 and acceleration created based on the speed and acceleration patterns in the cruising behavior and deceleration behavior when entering the prediction section at a certain cruising speed.
- a template 152 is associated with the template 152. That is, when the template selection unit 143 can identify that the vehicle 100 or the preceding vehicle is approaching one prediction target point, even if the approach speed to the predicted section is different from the cruise speed of the template, the approach speed Regardless, the same template is always selected from the driving behavior database 150.
- the template selection unit 143 outputs the selected speed template 151 and acceleration template 152 to the template conversion unit 144.
- the template conversion unit 144 converts the speed template 151 and the acceleration template 152 selected by the template selection unit 143 into the traveling state of the preceding vehicle that is the target vehicle (in this embodiment, the approach speed to the predicted section). Convert to match. In other words, the template conversion unit 144 converts the speed template 151 and the acceleration template 152 selected by the template selection unit 143 into a form indicating the transition of speed or acceleration when taking a driving action to be predicted from the approach speed. .
- the approach speed may be an average value of speeds over a predetermined section before the preceding vehicle enters the predicted section, or may be a vehicle speed when entering the predicted section.
- the approach speed can be calculated from the speed information of the preceding vehicle acquired by the preceding vehicle information acquisition unit 130.
- the template conversion unit 144 includes, among the feature information included in the speed template 151, position information indicating the distance from the prediction target point and the speed information at the accelerator off point and the brake on point, and the speed information.
- the speed transition pattern of the speed template 151 is changed to an appropriate form according to the approach speed.
- the template conversion unit 144 enters the position information indicating the distance from the prediction target point and the acceleration information at the accelerator-off point and the brake-on point among the feature information included in the acceleration template 152 into the prediction section.
- the acceleration template 152 is changed to an appropriate form according to the approach speed.
- FIG. 4 is a schematic diagram for explaining an example of the conversion method of the speed template 151 in the template conversion unit 144
- FIG. 5 is a schematic diagram for explaining an example of the conversion method of the acceleration template 152 in the template conversion unit 144.
- FIG. 4 The vertical axis and the horizontal axis in FIGS. 4 and 5 are the same as those in FIGS.
- the speed transition before conversion is indicated by a solid line
- the speed transition after conversion is indicated by a dotted line
- the acceleration transition before conversion is indicated by a solid line
- the acceleration transition after conversion is indicated by a dotted line.
- a conversion example of the speed template 151 will be described with reference to FIG.
- the speed transition pattern of the deceleration behavior in the speed template 151 as shown in FIG. 4, (1) position information and speed information at the accelerator off point A where the driver turns off the accelerator, (2 The required time during accelerator off, (3) position information and speed information at the brake-on point B where the driver turns on the brake, and (4) the minimum speed at the deceleration target point (prediction target point) O.
- a speed transition is made so as to reach the deceleration target point O while smoothly decelerating via the accelerator off point A and the brake on point B.
- feature information (accelerator off point and brake on point) that depends on the approach speed to the predicted section is converted according to the approach speed, and the approach is entered.
- Characteristic information (accelerator off time and deceleration target point) that does not depend on speed is fixedly used.
- the movement amount (in the horizontal axis direction in FIG. 4) of the position information of the accelerator off point A is calculated according to the approach speed of the vehicle.
- the movement amount of the position information can be calculated using a function derived by learning processing using past travel data, for example. In this function, the input is the approach speed, and the output is the movement amount of the position information of the accelerator off point A.
- the movement amount (in the vertical axis direction in FIG. 4) of the speed information at the accelerator off point A is obtained based on the approach speed.
- the movement amount of the speed information can be calculated, for example, by multiplying the difference between the speed information of the accelerator off point A before the conversion and the approach speed by a predetermined coefficient. Thereby, the movement amount of the position information and the movement amount of the speed information of the accelerator off point A are calculated, and the accelerator off point can be moved.
- the approach speed is lower than the cruise speed
- the distance from the intersection is closer to the accelerator off point C than the accelerator off point A, and the vehicle is moved to the accelerator off point C at a lower speed.
- the line segment connecting the accelerator-off point A and the brake-on point B before conversion is translated so as to pass through the accelerator-off point C after conversion.
- the length of the line segment is increased or decreased according to the approach speed.
- the length L2 of the line segment is reduced compared to the length L1 of the line segment between A and B.
- the converted brake-on point D is plotted at the end opposite to the accelerator-off point C of this line segment.
- the average value of the cruise speed is translated in the vertical axis direction in FIG. Can be formed.
- a conversion example of the acceleration template 152 will be described with reference to FIG.
- the speed transition pattern of the deceleration behavior in the acceleration template 152 as feature information related to the conversion method, as shown in FIG. 5, (1) acceleration information and position information at the accelerator-off point E, (2) acceleration during acceleration-off Inclination, (3) acceleration information and position information at the brake-on point F, and (4) minimum acceleration at the deceleration target point (prediction target point) O2.
- the acceleration transition is taken so as to reach the deceleration target point O2 while smoothly increasing the acceleration in the negative direction.
- the feature information related to the acceleration transition pattern of the acceleration template 152 the feature information (accelerator off point and brake on point) depending on the approach speed to the predicted section is converted according to the approach speed, and the approach is entered. Characteristic information that does not depend on the speed (acceleration slope while acceleration is off and target deceleration point) is fixedly used.
- the movement amount (in the horizontal axis direction of FIG. 5) of the position information of the accelerator off point E is calculated according to the approach speed of the vehicle.
- a function derived by learning processing using past travel data can be used as in the case of the accelerator off point A in FIG.
- the input is the approach speed
- the output is the movement amount of the position information of the accelerator off point E. Since the acceleration is substantially constant when the accelerator is off, the movement amount of acceleration information from the accelerator off point E (in the vertical axis direction in FIG. 5) is zero. Thereby, the accelerator-off point E can be moved in the horizontal direction. In the example of FIG. 5, since the approach speed is lower than the cruise speed, the distance from the intersection is closer to the accelerator-off point G than the accelerator-off point E.
- the line segment connecting the accelerator-off point E before conversion and the brake-on point F is translated so as to pass through the accelerator-off point G after conversion.
- the brake-on point H after conversion is plotted at the end opposite to the accelerator-off point G of this line segment.
- the average value of the acceleration transition is maintained near zero acceleration without depending on the approach speed of the vehicle, so that the same one is always used.
- the speed template 151 and the acceleration template 152 stored in the driving behavior database 150 are also referred to as “reference template”, and the speed template 151 and the acceleration template 152 converted by the template conversion unit 144 are “converted”. Also referred to as “template”.
- the driving behavior predicting unit 145 converts the speed template 151 and the acceleration template 152 converted by the template converting unit 144 and the time-series change of the vehicle running state information detected by the detecting unit (current vehicle state). And the speed information and the transition of acceleration information) are compared to predict the driving behavior at the point to be predicted.
- the driving behavior prediction unit 145 recognizes that there is a front vehicle ahead in the traveling direction of the vehicle 100 based on the information input from the front vehicle information acquisition unit 130, the driving behavior prediction unit 145 predicts the driving behavior of the front vehicle.
- the driving behavior prediction unit 145 predicts, for example, whether or not deceleration behavior occurs as the driving behavior of the preceding vehicle.
- the driving behavior prediction unit 145 may identify that the deceleration behavior of the preceding vehicle is indeterminate when it cannot be predicted that the deceleration behavior of the preceding vehicle will occur with high probability.
- the driving support control unit 160 performs various driving support controls based on the prediction result of the driving behavior prediction unit 145.
- the driving support control unit 160 includes a support execution unit 161, a voice unit 162, and a display unit 163.
- the support execution unit 161 When the prediction result of the driving behavior of the preceding vehicle is input from the driving behavior prediction unit 145, the support execution unit 161, for example, the control amount of various control devices controlled by the system control unit 141 based on the prediction result. And the calculated control amount is output to the system control unit 141.
- the prediction result of the driving behavior prediction unit 145 indicates the occurrence of the deceleration behavior of the preceding vehicle
- the timing at which the preceding vehicle decelerates or the engine is turned off or the brake is turned on before this timing is executed.
- the support execution unit 161 executes brake regeneration at a timing when the preceding vehicle decelerates or before this timing.
- the support execution unit 161 generates voice data or image data for voice guidance or image guidance for guiding that the preceding vehicle performs deceleration behavior, and the preceding vehicle decelerates the generated voice data or image data. Is output to the audio unit 162 and the display unit 163 before or after this timing. As a result, through the audio unit 162 and the display unit 163, guidance for prompting the vehicle 100 to decelerate is given to the driver of the vehicle 100 when the vehicle ahead is decelerated or before the start of deceleration.
- the support execution unit 161 When the prediction result of the driving behavior prediction unit 145 indicates that the deceleration behavior of the preceding vehicle does not occur, that is, the driving behavior of the preceding vehicle is a cruising behavior (non-deceleration behavior), the support execution unit 161 The deceleration support through the system control unit 141, the voice unit 162, and the display unit 163 is not executed. At this time, the support execution unit 161 may guide the driver that the preceding vehicle does not perform a deceleration behavior through the voice unit 162 and the display unit 163, for example.
- the support execution unit 161 also passes through the system control unit 141, the voice unit 162, and the display unit 163. Do not perform deceleration support.
- the ECU is configured as an electronic circuit mainly composed of a known microcomputer including a CPU, a ROM, a RAM, and an interface, for example.
- FIG. 6 is a flowchart showing a vehicle driving behavior prediction process performed by the vehicle driving behavior prediction device 1 of the present embodiment.
- the template selection unit 143 detects the prediction section.
- the speed template 151 and the acceleration template 152 associated with are acquired from the driving behavior database 150 (S02).
- the traveling environment specifying unit 142 detects the speed information (v1 to vn) of the preceding vehicle in the predetermined section before entering the predicted section (S03), and the average speed v of these speed information is determined by the preceding vehicle. It is defined as the approach speed to the predicted section (S04).
- the predetermined section for detecting the speeds v1 to vn can be an arbitrary distance section or time section before the prediction section.
- the template conversion unit 144 converts the speed template 151 and the acceleration template 152 acquired in step S02 in accordance with the approach speed v of the preceding vehicle (S05).
- a template conversion method for example, the method described with reference to FIGS.
- the template conversion unit 144 extracts and changes the characteristic information of the transition patterns of the speed template 151 and the acceleration template 152 depending on the approach speed v, so that the template converter 144 matches the approach speed v of the preceding vehicle.
- the speed template 151 and the acceleration template 152 can be changed.
- the driving behavior prediction unit 145 predicts the driving behavior of the front vehicle using the speed template 151 and the acceleration template 152 converted in step S05 (S06).
- the driving behavior prediction unit 145 compares the speed template 151 and the acceleration template 152 converted by the template conversion unit 144 with the time-series changes in the speed and acceleration of the preceding vehicle detected by the detection unit, so that the prediction target position It is possible to predict whether the preceding vehicle takes a deceleration behavior or a cruise behavior (non-deceleration behavior).
- the driving behavior prediction unit 145 outputs the information of the prediction result to the support execution unit 161 of the driving support control unit 160, the process of this flow ends.
- the vehicle driving behavior prediction device 1 of the present embodiment predicts the driving behavior of the front vehicle at the prediction target point based on the speed information or acceleration information of the front vehicle.
- the vehicle driving behavior prediction device 1 is a reference template (speed template 151 and acceleration template 152) that indicates a transition of vehicle speed information or acceleration information corresponding to a driving behavior to be predicted in a predetermined prediction section up to a prediction target point.
- the reference template is converted into a conversion template indicating the transition of speed or acceleration when taking the driving action to be predicted from the approach speed based on the driving action database 150 storing the vehicle speed and the approaching speed of the preceding vehicle to the predicted section.
- a template conversion unit 144, and a conversion template and a driving behavior prediction unit 145 that compares the current speed information or acceleration information transition of the preceding vehicle and predicts the driving behavior of the preceding vehicle at the prediction target point. .
- FIG. 7 is a table showing determination results of driving behavior prediction by the vehicle driving behavior prediction device 1 of the present embodiment when entering a plurality of intersections.
- FIG. 8 is a diagram illustrating the prediction timing in the case of a positive determination in the determination result of FIG.
- six types of templates with different cruising speeds were created using the template conversion method of the present embodiment. Then, at the four intersections A to D, the deceleration behavior or cruise behavior of the vehicle ahead was predicted using the created template.
- the vehicle ahead was driven according to the cruising speeds of the six types of templates created, and the deceleration behavior and cruising behavior were taken three times each. That is, driving behavior prediction was performed 6 times at each intersection (however, only intersection B was predicted 7 times), and a total of 25 driving behavior predictions were performed.
- FIG. 7 is a graph showing the determination results in these verification experiments.
- the horizontal axis indicates the determination results of the intersections A to D in order from the left.
- a bar graph shows the number of correct decisions made when cruising ahead, the number of mistakes made when cruising ahead, the number of decisions made positive during deceleration of the front vehicle, and the number of mistakes made during deceleration of the forward vehicle. Yes.
- “0” is described in the table for items whose number of times is zero. As shown in FIG. 7, at intersections A and D, both the cruising behavior and the deceleration behavior were positive in all templates.
- the deceleration behavior was determined to be correct all three times, but one out of four times was erroneously determined during the cruise behavior.
- the cruising behavior was determined to be correct all three times, but one of the three times was erroneously determined during the deceleration behavior. In total, 23 out of 25 predictions were correct, and the correct answer rate was 92%.
- FIG. 8 is a diagram showing a prediction timing in the case of a positive determination in this verification experiment.
- the horizontal axis in FIG. 8 represents the distance from the intersection when the driving action prediction result is output, and the vertical axis represents the cruise speed of each template. That is, the plotting on the left side in the figure indicates that the prediction result is output earlier, and the plotting on the right side indicates that it is output later.
- the faster the speed during cruising the faster the prediction is performed.
- the average prediction completion point was 62m before the intersection. In the examination so far, it is known that the driver notices deceleration of the vehicle ahead when the turn signal or brake lamp of the vehicle ahead lights up, and these lighting timings are approximately 30 meters before the intersection. . Therefore, according to the experimental results shown in FIG. 8, it was shown that the driving behavior can be predicted sufficiently quickly by the method of the present embodiment in which the template is converted according to the approach speed of the vehicle.
- the motion behavior includes vehicle deceleration behavior
- the template conversion unit 144 is a prediction target point at the accelerator off point and the brake on point of the deceleration behavior on the reference template.
- the position information indicating the distance from the vehicle, the speed information, and the acceleration information are converted according to the approach speed to the prediction section.
- the template can be appropriately changed according to the running state of the vehicle by changing these. This makes it possible to accurately predict athletic behavior.
- the template conversion unit 144 determines that the accelerator off point increases as the approach speed of the vehicle into the predicted section decreases in the reference template (speed template 151) indicating the transition of speed information.
- the speed information at A is reduced according to the approach speed, and the position information at the accelerator off point A is converted so as to approach the prediction target point O and moved to the accelerator off point C.
- the speed information of the brake-on point B And the position information is converted and moved to the brake-on point D.
- This configuration makes it possible to convert the template so that it approximates the actual vehicle speed transition during deceleration, thereby further improving the accuracy of driving behavior prediction.
- the template conversion unit 144 determines that the accelerator off point increases as the approach speed of the vehicle into the prediction section decreases in the reference template (acceleration template 152) indicating the transition of acceleration information.
- the position information at E is converted so as to approach the prediction target point O2 and moved to the accelerator off point G.
- the acceleration information at the accelerator-off point E, and the converted position information at the accelerator-off point G are converted and moved to the brake on point H.
- This configuration makes it possible to convert the template so that it approximates the actual acceleration transition of the vehicle when decelerating, thereby further improving the accuracy of prediction of driving behavior.
- the forward vehicle has been described as an example of a target for predicting the driving behavior, but the driving behavior prediction process shown in the embodiment can be similarly applied to the case where the driving behavior of the host vehicle is predicted.
- the template conversion unit 144 calculates the approach speed of the host vehicle from the speed information of the vehicle 100 (host vehicle) acquired by the vehicle state detection unit 110, and the speed based on the calculated approach speed of the host vehicle.
- the template 151 and the acceleration template 152 are converted.
- the driving behavior prediction unit 145 predicts the driving behavior of the host vehicle using the speed template 151 and the acceleration template 152 converted based on the approach speed of the host vehicle.
- the support execution unit 161 may implement driving support suitable for each situation in consideration of both the preceding vehicle input from the driving behavior prediction unit 145 and the prediction result of the driving behavior of the host vehicle.
- the driving behavior may be other vehicle behavior such as acceleration behavior or non-acceleration behavior of the vehicle 100 or the preceding vehicle.
- the assistance execution unit 161 may implement driving assistance suitable for each situation based on the prediction result that the driving behavior of the preceding vehicle or the host vehicle is predicted to be acceleration behavior or non-acceleration behavior.
- the driving action prediction process is performed using both the speed template 151 and the acceleration template 152, but only one of them may be used. Moreover, you may use the template regarding driving state information other than speed and acceleration.
- the configuration in which the speed template 151 and the acceleration template 152 are stored in the driving behavior database 150 in the vehicle 100 is exemplified, but a configuration in which the speed template 151 and the acceleration template 152 are acquired from the outside using a communication device or the like may be used.
- the information regarding an accelerator off point and a brake-on point is extracted as characteristic information of the speed template 151 and the acceleration template 152 depending on the approach speed of the vehicle to a prediction area, and these information according to approach speed.
- the speed template 151 and the acceleration template 152 are converted by converting them.
- other feature information may be converted.
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Abstract
車両運転行動予測装置1は、車両の速度情報または加速度情報に基づいて、予測対象地点における車両の運転行動を予測するものであって、予測対象地点までの所定の予測区間における、予測対象とする運転行動に対応する車両の速度情報または加速度情報の推移を示す基準テンプレート(速度テンプレート151及び加速度テンプレート152)を記憶する運転行動データベース150と、車両の予測区間への進入速度に基づいて、基準テンプレートを、進入速度から予測対象とする運転行動を取る場合の速度または加速度の推移を示す変換テンプレートに変換するテンプレート変換部144と、変換テンプレートと、車両の現在の速度情報または加速度情報の推移とを比較して、予測対象地点における車両の運転行動を予測する運転行動予測部145と、を備える。
Description
本発明は、車両運転行動予測装置に関する。
従来、車両の運転者に対して運転支援を行なう運転支援システムにおいて、将来の車両の運転行動を予測して、この予測した運転行動に基づいて運転支援を行なうことが知られている。このような車両運転行動予測装置として、例えば特許文献1には、運転支援の対象地点より前の一定区間における典型的な運転行動を示すテンプレートを記憶しておき、実際の運転データとテンプレートとの比較によって、対象地点での運転行動を推定する技術が開示されている。
しかしながら、特許文献1のように運転行動の予測にテンプレートを用いる場合、テンプレートにより表される典型的な運転行動とは、例えば走行速度など車両の走行状態に応じて異なるものである。このため、運転行動の予測精度を向上するには、車両の走行状態に応じて多種のテンプレートを用意する必要がある。テンプレートを増加すると、テンプレートを記憶するための記憶手段の大容量化が必要となり、製造コストの増大を招く虞がある。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、テンプレートを用いた車両の運転行動の予測の精度を十分保ちつつ、テンプレートを記憶するための記憶容量を小さく抑えることができる車両運転行動予測装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明に係る車両挙動予測装置は、車両の走行状態を示す走行状態情報に基づいて、予測対象地点における車両挙動を予測する車両挙動予測装置であって、前記予測対象地点までの所定の予測区間における、前記車両挙動ごとの前記走行状態情報の典型的な推移を示す特徴情報を含むテンプレートを記憶する記憶手段と、前記車両の前記予測区間への進入速度に基づいて、前記テンプレート内の前記特徴情報の少なくとも一部を変換する変換手段と、前記変換手段により変換された前記テンプレートと、前記車両の現在の走行状態情報とを比較して、前記予測対象地点における前記車両の車両挙動を予測する予測手段と、を備えることを特徴とする。
また、上記の車両挙動予測装置において、前記車両挙動が、車両の減速挙動を含み、前記変換手段により変換される前記特徴情報は、前記減速挙動のアクセルオフ地点及びブレーキオン地点における、前記予測対象地点からの距離を示す位置情報と、走行状態情報とを含むことが好ましい。
また、上記の車両挙動予測装置において、前記走行状態情報が前記車両の速度情報を含み、前記変換手段は、前記車両の前記予測区間への進入速度が遅くなるほど、前記アクセルオフ地点における前記速度情報を前記進入速度に応じて低減させ、前記アクセルオフ地点における前記位置情報を前記予測対象地点へ接近させるよう変換し、変換前の前記アクセルオフ地点と前記ブレーキオン地点との間の速度情報及び位置情報の変化量と、前記変換された前記アクセルオフ地点における速度情報及び位置情報とに基づき、前記ブレーキオン地点の速度情報及び位置情報を変換する、ことが好ましい。
また、上記の車両挙動予測装置において、前記走行状態情報が前記車両の加速度情報を含み、前記変換手段は、前記車両の前記予測区間への進入速度が遅くなるほど、前記アクセルオフ地点における前記位置情報を前記予測対象地点へ接近させるよう変換し、変換前の前記アクセルオフ地点と前記ブレーキオン地点との間の加速度情報及び位置情報の変化量と、前記アクセルオフ地点における加速度情報と、前記変換された前記アクセルオフ地点における前記位置情報とに基づき、前記ブレーキオン地点の加速度情報及び位置情報を変換する、ことが好ましい。
本発明にかかる車両運転行動予測装置は、テンプレートを用いた車両の運転行動の予測の精度を十分保ちつつ、テンプレートを記憶するための記憶容量を小さく抑えることができるという効果を奏する。
以下に、本発明に係る車両運転行動予測装置の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の図面において、同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰り返さない。
本発明の実施形態にかかる車両運転行動予測装置の構成について図1を参照しながら説明する。図1は、本実施形態にかかる車両運転行動予測装置を適用した運転支援システムの構成の一例を示すブロック図である。
図1に示すように、本実施形態にかかる車両運転行動予測装置1は、自車両としての車両100に搭載される運転支援システム10に適用される。
車両100は、駆動輪を回転駆動させるための走行用駆動源として、エンジン、モータ等のいずれか一つを備える。車両100は、エンジンとモータの両方を備えるハイブリッド(HV)車両、エンジンを備える一方でモータを備えないコンベ車両、モータを備える一方でエンジンを備えないEV車両等のいずれの形式の車両であってもよい。
運転支援システム10は、大別して、車両状態検出部110と、走行環境検出部120と、前方車両情報取得部130と、車載制御部140と、運転行動データベース150(記憶手段)と、運転支援制御部160とを備える。
運転支援システム10では、予測対象の車両の走行状態を示す走行状態情報に基づいて、所定の予測対象地点(交差点など)における予測対象の車両の運転行動を予測する。そして、この予測した運転行動に応じた運転支援情報を自車両100の運転者に提供することができる。本実施形態に係る車両運転行動予測装置1は、この運転支援システム10における運転行動の予測に関わる構成要素であり、具体的には上記の運転支援システム10の構成要素のうち車載制御部140及び運転行動データベース150に係る。
なお、本実施形態では、車両100の前方を走行する前方車両を予測対象の車両とする。また、本実施形態では、予測する運転行動としては、交差点、横断歩道地点、丁字路、店舗入口に面した地点などの予測対象地点における前方車両の減速挙動と、巡航走行などの非減速挙動とを含む。以下の説明では、予定対象地点を、その一例の「交差点」とも記載する。以下に運転支援システム10及び車両運転行動予測装置1の各要素について個別に説明する。
車両状態検出部110は、走行状態情報のうちの自車両(車両100)の走行状態を検出する。車両状態検出部110は、例えば、車両100の走行速度を検出する車速センサ111、および、車両100の加速度を検出する加速度センサ112等を備える。これら車速センサ111および加速度センサ112は、例えばCAN(Control Area Nerwork)などの車載ネットワークを介して、種々のセンサ等の検出結果が集約される車載制御部(ECU)140に電気的に接続される。車速センサ111は、車輪回転速度を検出し、この検出した回転速度に応じた信号を、車載制御部140に出力する。加速度センサ112は、車両100の加速度を検出し、この検出した加速度に応じた信号を車載制御部140に出力する。
走行環境検出部120は、走行状態情報のうちの自車両または前方車両の走行位置または走行環境を検出する。走行環境検出部120は、例えば、衛星信号を受信し、この受信した衛星信号をもとに車両100または前方車両の絶対位置、すなわち緯度経度を検出するGPS121等を備える。GPS121は、車両100または前方車両の移動に伴って変化する車両100または前方車両の緯度経度、換言すれば、車両100または前方車両が走行した各地点の緯度経度を検出し、その検出結果を示す緯度経度情報を車載制御部140に出力する。
前方車両情報取得部130は、走行状態情報のうちの前方車両の走行状態等を示す情報を取得する。前方車両は、車両100の進行方向前方を走行する車両100の直前を走行する1台の車両のみならず、車両100の進行方向前方を走行する複数台の車両も含む。前方車両情報取得部130は、例えば、ミリ波帯の電波を用いて車両100の進行方向前方を走行する前方車両の存在を検知するミリ波レーダ131、および、車両100の周辺を走行する車両との車車間通信または路上に設けられた路側通信機との路車通信機との路車通信を行う車載通信機132を備える。ミリ波レーダ131は、車両100の進行方向前方を走行する前方車両の存在を検知すると、その検知結果を示す信号を車載制御部140に出力する。車載通信機132は、例えば、車両100の進行方向前方を走行する前方車両との車車間通信を通じて、前方車両の走行速度または加速度等の走行状態を示す情報を取得する。車載通信機132は、この取得した情報を車載制御部140に出力する。
本実施形態において、車両状態検出部110と、走行環境検出部120と、前方車両情報取得部130とが、検出手段に含まれる。検出手段は、車両(自車両および前方車両を含む)の走行状態情報を検出する。
車載制御部140は、検出手段から入力された各種走行状態情報に基づいて運転支援制御部160などの運転支援システム10の各部を制御する。車載制御部140は、システム制御部141と、走行環境特定部142と、テンプレート選択部143と、テンプレート変換部144(変換手段)と、運転行動予測部145(予測手段)とを備える。
システム制御部141は、車両状態検出部110から各運転操作要素の検出結果が入力されると、その検出結果に基づいて各種車載機器を制御する。具体的には、システム制御部141は、車両状態検出部110から入力される車速センサ111および加速度センサ112の検出結果、ならびに、アクセルセンサ、ブレーキセンサ、操舵角センサ等の検出結果に基づき、エンジン、ブレーキ、ターンランプ、および、ステアリング等の各種車載機器を制御する。これにより、例えば、ドライバによりアクセルペダルが踏み込まれたことによってアクセルセンサ等の検出結果が変化すると、この検出結果に応じてエンジンの制御量が算出され、この算出結果に応じてエンジンが制御される。
走行環境特定部142は、走行環境検出部120から入力された車両100または前方車両の緯度経度情報などの情報に基づき、車両100または前方車両の走行環境を特定する。走行環境とは、交差点、カーブなどの道路種別、形状、道路線形、道路幅、曲率、勾配、など車両挙動に影響を与える要素を含む。走行環境特定部142は、車両100または前方車両の走行環境を特定すると、その情報をテンプレート選択部143に出力する。
テンプレート選択部143は、走行環境特定部142により特定された走行環境に基づいて、前方車両の運転行動を予測する予測区間に関連付けられたテンプレートを選択して、運転行動データベース150から取得する。ここで、予測区間とは、車両前方の予測対象地点(交差点など)までの所定区間を設定することができる。テンプレート選択部143は、走行環境特定部142により特定された走行環境に基づいて、車両の走行路の前方に存在する予測対象地点及び予測区間を検出することができる。本実施形態で用いる「テンプレート」とは、運転行動ごとの走行状態情報の典型的な推移を示す特徴情報を含む情報群であり、言い換えると、予測対象地点までの所定の予測区間における、予測対象とする運転行動に対応する車両の走行状態情報の推移を示すものである。運転行動データベース150には、走行状態情報のうち速度及び加速度の推移を表す速度テンプレート151及び加速度テンプレート152が記憶されている。
ここで、図2,3を参照して、車両挙動データベース150に記憶されている速度テンプレート151及び加速度テンプレート152について説明する。図2は、車両挙動データベースに記憶される速度テンプレート151の一例を示す図である。図2の速度テンプレート151の横軸は、予測対象地点である交差点からの距離(m)を表し、縦軸は速度情報(km/h)を表す。
速度テンプレート151は、予測対象地点から手前の所定の予測区間における、予測対象地点までの距離に応じた車両の典型的な速度情報の推移を含む。速度テンプレート151は、予測対象地点に向けて減速するときの運転行動(減速挙動)と、予測対象地点で減速することなく巡航速度で通過するときの運転行動(巡航挙動)という2つの異なる運転行動における個別の速度推移パターンを含む。巡航挙動は、上述の非減速挙動の一例である。ここで巡航挙動とは、ある距離区間もしくは時間区間での速度のばらつきが所定範囲σ内に収まっており、速度が単調増加、単調減少、0(km/h)のいずれでもない走行状態であり、巡航速度は巡航挙動における平均速度と定義することができる。ばらつきの所定範囲σは、例えば運転者が定常走行しているときの速度情報から求めることができる。
減速挙動の速度推移パターンは、例えば車両100または前方車両が右左折するときの予測区間の速度推移のデータを平均化して作成することができる。巡航挙動の速度推移パターンは、例えば車両100または前方車両が直進するときの予測区間の速度推移のデータを平均化して作成することができる。図2に示すように、速度テンプレート151には、減速挙動の速度推移の平均値及び95%信頼区間と、巡航挙動の速度推移の平均値及び95%信頼区間とが記録されている。
図2に示すように、速度テンプレート151では、巡航挙動の場合には所定の巡航速度を基準として速度変動が一定幅に収まるように略一定の速度推移となる。減速挙動では、予測区間進入直後(図2では-100m)は巡航挙動と略同一の速度をとるが、予測対象地点までの距離が近づくにつれて、速度を徐々に低減させていく。
図3は、車両挙動データベースに記憶される加速度テンプレート152の一例を示す図である。図3の加速度テンプレート152の横軸は、予測対象地点である交差点からの距離(m)を表し、縦軸は加速度情報(m/s^2)を表す。加速度テンプレート152は、予測対象地点から手前の所定の予測区間における、予測対象地点までの距離に応じた車両の典型的な加速度情報の推移を含む。加速度テンプレート152も、速度テンプレート151と同様に、減速挙動と巡航挙動という2つの異なる運転行動における個別の加速度推移パターンを含む。これらの加速度推移パターンも、速度推移パターンと同様に車両100または前方車両の予測区間の加速度推移のデータを平均化して作成することができる。図3に示すように、加速度テンプレート152には、減速挙動の加速度推移の平均値及び95%信頼区間と、巡航挙動の加速度推移の平均値及び95%信頼区間とが記録されている。
図3に示すように、加速度テンプレート152では、巡航挙動の場合には加速度0を基準として加速度変動が一定幅に収まるような略一定の加速度推移となる。減速挙動では、予測区間進入直後は巡航挙動と同様に加速度はほぼ0であるが、予測対象地点までの距離が近づくにつれて、加速度を徐々に負方向に増加させていく。すなわち減速度が増大する。
本実施形態では、ある1つの予測対象地点には、ある1つの巡航速度で予測区間に進入したときの巡航挙動と減速挙動における速度、加速度パターンに基づき作成された一組の速度テンプレート151と加速度テンプレート152とが対応付けられている。すなわち、テンプレート選択部143は、車両100または前方車両がある1つの予測対象地点に接近していることを特定できたときには、予測区間への進入速度がテンプレートの巡航速度と異なる場合でも、進入速度によらず常に同一のテンプレートを運転行動データベース150から選択する。テンプレート選択部143は、選択した速度テンプレート151及び加速度テンプレート152をテンプレート変換部144に出力する。
図1に戻り、テンプレート変換部144は、テンプレート選択部143により選択された速度テンプレート151及び加速度テンプレート152を、対象車両である前方車両の走行状態(本実施形態では、予測区間への進入速度)に合わせて変換する。言い換えると、テンプレート変換部144は、テンプレート選択部143により選択された速度テンプレート151及び加速度テンプレート152を、進入速度から予測対象とする運転行動を取る場合の速度または加速度の推移を示す形態に変換する。進入速度は、前方車両が予測区間へ進入する手前の所定区間にわたる速度の平均値としてもよいし、予測区間進入時の車速としてもよい。進入速度は、前方車両情報取得部130により取得された前方車両の速度情報から算出することができる。
より詳細には、テンプレート変換部144は、速度テンプレート151に含まれる特徴情報のうち、アクセルオフ地点及びブレーキオン地点における、予測対象地点からの距離を示す位置情報と、速度情報とを、予測区間への進入速度に応じて変換することで、速度テンプレート151の速度推移パターンを進入速度に応じた適切な形態に変更する。また、テンプレート変換部144は、加速度テンプレート152に含まれる特徴情報のうち、アクセルオフ地点及びブレーキオン地点における、予測対象地点からの距離を示す位置情報と、加速度情報とを、予測区間への進入速度に応じて変換することで、加速度テンプレート152を進入速度に応じた適切な形態に変更する。
ここで、図4,5を参照して、テンプレート変換部144における速度テンプレート151及び加速度テンプレート152の変換手法について説明する。図4は、テンプレート変換部144における速度テンプレート151の変換手法の一例を説明するための模式図であり、図5は、テンプレート変換部144における加速度テンプレート152の変換手法の一例を説明するための模式図である。図4,5の縦軸及び横軸は、それぞれ図2,3のものと同一である。図4では、変換前の速度推移が実線で示され、変換後の速度推移が点線で示されている。同様に図5では、変換前の加速度推移が実線で示され、変換後の加速度推移が点線で示されている。
図4を参照して速度テンプレート151の変換例について説明する。速度テンプレート151における減速挙動の速度推移パターンでは、変換手法に係る特徴情報として、図4に示すように、(1)運転者がアクセルをオフするアクセルオフ地点Aにおける位置情報及び速度情報、(2)アクセルオフ中の所要時間、(3)運転者がブレーキをオンするブレーキオン地点Bにおける位置情報及び速度情報、(4)減速目標地点(予測対象地点)Oにおける最小速度、が挙げられる。これらのアクセルオフ地点A、ブレーキオン地点Bを経由して滑らかに減速しつつ減速目標地点Oに到達するよう速度推移がとられている。
ここで、車両の予測区間への進入速度が速度テンプレート151の巡航速度より遅くなった場合を考える。この場合、運転者のアクセルオフ操作が遅れ、アクセルオフ地点Aが減速目標地点(交差点)Oに接近する状況が考えられる。また、これに応じてブレーキオン操作も遅れ、ブレーキオン地点Bも減速目標地点Oに接近する。すなわち、予測区間への車両の進入速度と、アクセルオフ地点A及びブレーキオン地点Bに相関関係があると考えることができる。一方、アクセルオフ操作からブレーキオン操作までの所要時間は、車両の進入速度に依存しない。また、減速挙動において、最終的な減速目標地点Oにおける最小速度と、その状態となる位置(交差点からの距離=0)は、車両の進入速度によらず不変である。
そこで、本実施形態では、速度テンプレート151の速度推移パターンに関する特徴情報のうち、予測区間への進入速度に依存する特徴情報(アクセルオフ地点及びブレーキオン地点)は進入速度に合わせて変換し、進入速度に依存しない特徴情報(アクセルオフ時間及び減速目標地点)は固定して使用する。具体的には、まず、車両の進入速度に応じてアクセルオフ地点Aの位置情報の移動量(図4の横軸方向)を算出する。位置情報の移動量は、例えば過去の走行データを利用して学習処理によって導出された関数を利用して算出することができる。この関数は、入力が進入速度であり、出力がアクセルオフ地点Aの位置情報の移動量である。次に、アクセルオフ地点Aの速度情報の移動量(図4の縦軸方向)を進入速度に基づいて求める。速度情報の移動量は、例えば変換前のアクセルオフ地点Aの速度情報と進入速度との差分に所定の係数をかけて算出することができる。これにより、アクセルオフ地点Aの位置情報の移動量と速度情報の移動量とが算出され、アクセルオフ地点を移動できる。図4の例では、進入速度が巡航速度より低速であるため、アクセルオフ地点Aと比較して交差点からの距離が近く、速度も低いアクセルオフ地点Cへ移動されている。
次に、変換前のアクセルオフ地点Aとブレーキオン地点Bとを結ぶ線分を、変換後のアクセルオフ地点Cを通るよう平行移動する。また、進入速度によらず、アクセルオフ操作とブレーキオン操作との間の所要時間は一定なので、進入速度に応じて線分の長さを増減する。図4の例では、進入速度が巡航速度より低速であるため、A~B間の線分の長さL1と比較して線分の長さL2は縮小される。さらに、この線分のアクセルオフ地点Cと反対側の端部に、変換後のブレーキオン地点Dがプロットされる。
そして、このようにアクセルオフ地点C及びブレーキオン地点Dを決めた後、これらの地点と減速目標地点Oとの3点間で線形補間や二次補間など周知の補間手法を用いて、図4に点線で示すように、変換後の減速挙動の速度推移パターンを形成することができる。
また、速度テンプレート151における巡航挙動の速度推移パターンでは、例えば進入速度に合わせて、巡航速度の平均値を図4の縦軸方向に平行移動させることで、変換後の巡航挙動の速度推移パターンを形成することができる。
図5を参照して加速度テンプレート152の変換例について説明する。加速度テンプレート152における減速挙動の速度推移パターンでは、変換手法に係る特徴情報として、図5に示すように、(1)アクセルオフ地点Eにおける加速度情報及び位置情報、(2)アクセルオフ中の加速度の傾き、(3)ブレーキオン地点Fにおける加速度情報及び位置情報、(4)減速目標地点(予測対象地点)O2における最小加速度、が挙げられる。これらのアクセルオフ地点E、ブレーキオン地点Fを経由して滑らかに加速度を負方向に増加しつつ減速目標地点O2に到達するよう加速度推移がとられている。
ここで、車両の予測区間への進入速度が加速度テンプレート152の巡航速度より遅くなった場合を考える。この場合、運転者のアクセルオフ操作が遅れるので、アクセルオフ地点Eが減速目標地点O2に接近する状況が考えられる。また、これに応じてブレーキオン操作も遅れ、ブレーキオン地点Fも減速目標地点O2に接近する。すなわち、車両の進入速度と、アクセルオフ地点E及びブレーキオン地点Fの位置情報に相関関係があると考えることができる。
一方、アクセルオフ時は加速度が略一定であるので、アクセルオフ地点Eの加速度情報は進入速度には依存しない。また、アクセルオフ後はエンジンブレーキなどの所定の減速度が発生するので、加速度は進入速度に依存することなく略一定のパターンで変動する。また、運転者の減速行動には再現性があるため、減速目標地点O2における最低加速度の大きさと、その状態になる位置(交差点からの距離=0)は、車両の進入速度によらず一定である。
そこで、本実施形態では、加速度テンプレート152の加速度推移パターンに関する特徴情報のうち、予測区間への進入速度に依存する特徴情報(アクセルオフ地点及びブレーキオン地点)は進入速度に合わせて変換し、進入速度に依存しない特徴情報(アクセルオフ中の加速度傾き及び減速目標地点)は固定して使用する。まず、車両の進入速度に応じてアクセルオフ地点Eの位置情報の移動量(図5の横軸方向)を算出する。位置情報の移動量の算出には、図4のアクセルオフ地点Aと同様に、例えば過去の走行データを利用して学習処理によって導出された関数を用いることができる。この関数は、入力が進入速度であり、出力がアクセルオフ地点Eの位置情報の移動量である。なお、アクセルオフ時は加速度が略一定であるので、アクセルオフ地点Eから加速度情報の移動量(図5の縦軸方向)は0とする。これにより、アクセルオフ地点Eを、水平方向に移動することができる。図5の例では、進入速度が巡航速度より低速であるため、アクセルオフ地点Eと比較して交差点からの距離が近いアクセルオフ地点Gへ水平移動されている。
次に、変換前のアクセルオフ地点Eとブレーキオン地点Fとを結ぶ線分を、変換後のアクセルオフ地点Gを通るよう平行移動する。この線分のアクセルオフ地点Gと反対側の端部に、変換後のブレーキオン地点Hをプロットする。
そして、このようにアクセルオフ地点G及びブレーキオン地点Hを決めた後、これらの地点と減速目標地点O2との3点間で、線形補間や二次補間など周知の補間手法を用いて、図5に点線で示すように、変換後の減速挙動の加速度推移パターンを形成することができる。
また、加速度テンプレート152における巡航挙動の加速度推移パターンでは、加速度推移の平均値は車両の進入速度に依存することなく加速度0近傍を維持するので、常時同一のものを使用する。
なお、本実施形態では、運転行動データベース150に記憶されている速度テンプレート151及び加速度テンプレート152を「基準テンプレート」とも記載し、テンプレート変換部144により変換された速度テンプレート151及び加速度テンプレート152を「変換テンプレート」とも記載する。
図1に戻り、運転行動予測部145は、テンプレート変換部144により変換された速度テンプレート151及び加速度テンプレート152と、検出手段により検出された現時点における車両の走行状態情報の時系列変化(車両の現在の速度情報及び加速度情報の推移)とを比較して、予測対象地点における運転行動を予測する。運転行動予測部145は、前方車両情報取得部130から入力される情報に基づいて車両100の進行方向前方に前方車両が存在していると認識すると、この前方車両の運転行動を予測する。運転行動予測部145は、前方車両の運転行動として、例えば、減速挙動の発生の有無を予測する。運転行動予測部145は、前方車両の減速挙動の発生および非発生のいずれについても高確率で発生することが予測できないとき、前方車両の減速挙動が不定であると識別してもよい。
運転支援制御部160は、運転行動予測部145の予測結果に基づいて、各種運転支援に関する制御を行う。運転支援制御部160は、支援実施部161と、音声部162と、表示部163とを備える。
支援実施部161は、運転行動予測部145から前方車両の運転行動の予測結果が入力されると、この予測結果に基づいて、例えば、上記システム制御部141により制御される各種制御機器の制御量を求め、求めた制御量をシステム制御部141に出力する。これにより、例えば、運転行動予測部145の予測結果が前方車両の減速挙動の発生を示しているときは、前方車両が減速するタイミングもしくはこのタイミング以前でのエンジンオフまたはブレーキのオンを実行する。車両100がハイブリッド自動車であるときは、支援実施部161は、前方車両が減速するタイミングもしくはこのタイミング以前でのブレーキ回生を実行する。支援実施部161は、例えば、前方車両が減速挙動を行う旨を案内する音声案内または画像案内のための音声データまたは画像データを生成し、これら生成した音声データまたは画像データを、前方車両が減速するタイミングもしくはこのタイミング以前に音声部162および表示部163に出力する。これにより、音声部162および表示部163を通じて、前方車両の減速時もしくは減速開始以前に、車両100の減速を促す案内が車両100のドライバに対して行われる。
一方、運転行動予測部145の予測結果が前方車両の減速挙動が発生しない、すなわち、前方車両の運転行動が巡航挙動(非減速挙動)である旨を示しているときには、支援実施部161は、システム制御部141、音声部162、および表示部163を通じた減速支援を実行しない。このとき、支援実施部161は、例えば、音声部162、および表示部163を通じて、前方車両が減速挙動を行わない旨をドライバに案内してもよい。同様に、支援実施部161は、運転行動予測部145から前方車両の運転行動が不定であるとする識別結果が入力されたときにも、システム制御部141、音声部162、および表示部163を通じた減速支援を実行しない。
車載制御部140及び運転支援制御部160の支援実施部161の各機能は、車両100に搭載されている電子制御ユニット(Electronic Control Unit:ECU)により実現される。ECUは、例えば、CPU、ROM、RAM及びインターフェースを含む周知のマイクロコンピュータを主体とする電子回路として構成されている。
次に、図6を参照して本実施形態に係る車両運転行動予測装置1の動作について説明する。図6は、本実施形態の車両運転行動予測装置1により実施される車両運転行動予測処理を示すフローチャートである。
まず走行環境特定部142により、車両100の走行環境が特定され、予測対象地点の手前の所定の予測区間へ接近していることが検知されると(S01)、テンプレート選択部143により、予測区間に関連付けられている速度テンプレート151及び加速度テンプレート152が運転行動データベース150から取得される(S02)。
次に、走行環境特定部142により、予測区間へ進入する手前の所定区間での前方車両の速度情報(v1~vn)が検出され(S03)、これらの速度情報の平均速度vが前方車両の予測区間への進入速度として定義される(S04)。なお、速度v1~vnを検出する所定区間とは、予測区間手前の任意の距離区間または時間区間とすることができる。
テンプレート変換部144により、前方車両の進入速度vに合わせて、ステップS02にて取得された速度テンプレート151及び加速度テンプレート152が変換される(S05)。テンプレートの変換手法は、例えば図4,5を参照して説明した手法を用いることができる。テンプレート変換部144は、速度テンプレート151及び加速度テンプレート152の推移パターンの特徴情報のうち、進入速度vに依存して変動するものを抽出して変更することで、前方車両の進入速度vに適合するよう速度テンプレート151及び加速度テンプレート152を変更することができる。
そして、運転行動予測部145により、ステップS05にて変換された速度テンプレート151及び加速度テンプレート152を使用して、前方車両の運転行動が予測される(S06)。運転行動予測部145は、テンプレート変換部144により変換された速度テンプレート151及び加速度テンプレート152と、検出手段により検出された前方車両の速度及び加速度の時系列変化とを比較することで、予測対象位置において前方車両が減速挙動または巡航挙動(非減速挙動)のいずれをとるかを予測することができる。運転行動予測部145が、予測結果の情報を運転支援制御部160の支援実施部161に出力すると、本フローの処理が終了する。
次に、本実施形態に係る車両運転行動予測装置1の効果について説明する。
本実施形態の車両運転行動予測装置1は、前方車両の速度情報または加速度情報に基づいて、予測対象地点における前方車両の運転行動を予測するものである。車両運転行動予測装置1は、予測対象地点までの所定の予測区間における、予測対象とする運転行動に対応する車両の速度情報または加速度情報の推移を示す基準テンプレート(速度テンプレート151及び加速度テンプレート152)を記憶する運転行動データベース150と、前方車両の予測区間への進入速度に基づいて、基準テンプレートを、進入速度から予測対象とする運転行動を取る場合の速度または加速度の推移を示す変換テンプレートに変換するテンプレート変換部144と、変換テンプレートと、前方車両の現在の速度情報または加速度情報の推移とを比較して、予測対象地点における前方車両の運転行動を予測する運転行動予測部145と、を備える。
この構成により、一組の速度テンプレート151及び加速度テンプレート152を進入速度に基づき変換して運転行動の予測に用いることができるので、車両の走行状態に応じて個別にテンプレートを用意する必要がなくなり、テンプレートを記憶するための記憶容量を小さく抑えることができる。また、車両の進入速度に基づきテンプレートを変換した上で運転行動の予測に用いるので、車両の走行状態に応じた予測が可能となり、運転行動の予測の精度を十分保つことができる。
ここで、図7,8を参照して、本実施形態の車両運転行動予測装置1による予測精度についてさらに説明する。図7は、複数の交差点進入時における本実施形態の車両運転行動予測装置1による運転行動予測の判定結果を示す表である。図8は、図7の判定結果において正判定の場合の予測タイミングを示す図である。図7,8に示す検証実験では、本実施形態のテンプレート変換手法を用いて、巡航速度が異なる6種類のテンプレートを作成した。そして、4箇所の交差点A~Dにて、作成したテンプレートを用いて、前方車両の減速挙動または巡航挙動を予測した。作成した6種類のテンプレートの巡航速度に合わせて前方車両を走行させ、3回ずつ減速挙動と巡航挙動をとらせた。すなわち、各交差点にて6回の運転行動予測を行い(但し交差点Bのみ7回予測を行い)、合計25回の運転行動予測を行なった。
図7は、これらの検証実験における判定結果を示すグラフである。横軸は左から順に交差点A~Dの判定結果を示す。各交差点では、左から順に、前方車両巡航時に正判定した回数、前方車両巡航時に誤判定した回数、前方車両減速時に正判定した回数、前方車両減速時に誤判定した回数を、それぞれ棒グラフで示している。なお、回数が0回の項目には表内に「0」を記載している。図7に示すように、交差点A,Dにおいては、巡航挙動及び減速挙動ともに全てのテンプレートで正判定となった。交差点Bにおいては、減速挙動は3回全て正判定となったが、巡航挙動の際に4回中1回が誤判定となった。交差点Cにおいては、巡航挙動は3回全て正判定となったが、減速挙動の際に3回中1回が誤判定となった。全体では、25回の予測中23回が正判定となり、正解率は92%であった。このように、図7に示す実験結果によれば、テンプレートを車両の進入速度に応じて変換する本実施形態の手法によって、運転行動の予測の精度を十分に保つことが可能であることが示された。
図8は、この検証実験において正判定の場合の予測タイミングを示す図である。図8の横軸は、運転行動の予測結果が出力されたときの交差点からの距離を表し、縦軸は各テンプレートの巡航速度を表す。つまり、図中の左側にプロットされるほど、予測結果が早く出力されていることを示し、右側にプロットされるほど遅く出力されていることを示す。図8に示すように、巡航中の速度が速いほど、予測が早いタイミングで実行されている。予測完了地点の平均は交差点手前の62m地点であった。これまでの検討で、運転者が前方車両の減速に気付くのは前方車両のターンシグナルやブレーキランプが点灯したときであり、これらの点灯タイミングは概ね交差点より30m手前付近であることがわかっている。したがって、図8に示す実験結果によれば、テンプレートを車両の進入速度に応じて変換する本実施形態の手法によって、運転行動を十分に早く予測可能であることが示された。
また、本実施形態の車両運転行動予測装置1において、運動行動とは車両の減速挙動を含み、テンプレート変換部144は、基準テンプレート上の減速挙動のアクセルオフ地点及びブレーキオン地点における、予測対象地点からの距離を示す位置情報と、速度情報及び加速度情報を、予測区間への進入速度に応じて変換する。
減速挙動のアクセルオフ地点及びブレーキオン地点は、車両の進入速度に依存して変化する特徴情報であるので、これらを変更することにより、テンプレートを車両の走行状態に応じて適切に変更することが可能となり、運動行動を精度良く予測することができる。
また、本実施形態の車両運転行動予測装置1において、テンプレート変換部144は、速度情報の推移を示す基準テンプレート(速度テンプレート151)において、車両の予測区間への進入速度が遅くなるほど、アクセルオフ地点Aにおける速度情報を進入速度に応じて低減させ、アクセルオフ地点Aにおける位置情報を予測対象地点Oへ接近させるよう変換してアクセルオフ地点Cへ移動する。変換前のアクセルオフ地点Aとブレーキオン地点Bとの間の速度情報及び位置情報の変化量と、変換されたアクセルオフ地点Cにおける速度情報及び位置情報とに基づき、ブレーキオン地点Bの速度情報及び位置情報を変換してブレーキオン地点Dへ移動する。
この構成により、テンプレートを減速時の実際の車両の速度推移に近づくよう変換することが可能となり、運転行動の予測の精度をより一層向上できる。
また、本実施形態の車両運転行動予測装置1において、テンプレート変換部144は、加速度情報の推移を示す基準テンプレート(加速度テンプレート152)において、車両の予測区間への進入速度が遅くなるほど、アクセルオフ地点Eにおける位置情報を予測対象地点O2へ接近させるよう変換してアクセルオフ地点Gへ移動する。変換前のアクセルオフ地点Eとブレーキオン地点Fとの間の加速度情報及び位置情報の変化量と、アクセルオフ地点Eにおける加速度情報と、変換されたアクセルオフ地点Gにおける位置情報とに基づき、ブレーキオン地点Fの加速度情報及び位置情報を変換してブレーキオン地点Hへ移動する。
この構成により、テンプレートを減速時の実際の車両の加速度推移に近づくよう変換することが可能となり、運転行動の予測の精度をより一層向上できる。
以上、本発明の実施形態を説明したが、上記実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。上記実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。上記実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
上記実施形態では、運転行動を予測する対象として前方車両を例に説明したが、実施形態に示した運転行動予測処理は、自車両の運転行動を予測する場合も同様に適用できる。この場合、例えば、テンプレート変換部144は、車両状態検出部110により取得された車両100(自車両)の速度情報から自車両の進入速度を算出し、算出した自車両の進入速度に基づいて速度テンプレート151及び加速度テンプレート152を変換する。そして、運転行動予測部145は、自車両の進入速度に基づき変換された速度テンプレート151及び加速度テンプレート152を用いて、自車両の運転行動を予測する。
また、支援実施部161は、運転行動予測部145から入力される前方車両と自車両の運転行動の予測結果の両方を考慮して、各状況に適切した運転支援を実施してもよい。また、運転行動は、例えば、車両100または前方車両の加速挙動または非加速挙動など他の車両挙動であってもよい。この場合、支援実施部161は、前方車両または自車両の運転行動が加速挙動または非加速挙動であると予測された予測結果に基づいて、各状況に適した運転支援を実施してもよい。
また、上記実施形態では、速度テンプレート151及び加速度テンプレート152の両方を用いて運転行動の予測処理を行なっていたが、いずれか一方のみを用いてもよい。また、速度及び加速度以外の他の走行状態情報に関するテンプレートを用いてもよい。
上記実施形態では、速度テンプレート151及び加速度テンプレート152を車両100内の運転行動データベース150に記憶する構成を例示したが、通信装置等を用いて外部から取得する構成としてもよい。
また上記実施形態では、予測区間への車両の進入速度に依存する速度テンプレート151及び加速度テンプレート152の特徴情報として、アクセルオフ地点とブレーキオン地点に関する情報を抽出し、これらの情報を進入速度に応じて変換することで速度テンプレート151及び加速度テンプレート152を変換する構成を例示したが、他の特徴情報を変換してもよい。
1 車両運転行動予測装置
100 車両
144 テンプレート変換部(変換手段)
145 運転行動予測部(予測手段)
150 運転行動データベース(記憶手段)
151 速度テンプレート
152 加速度テンプレート
100 車両
144 テンプレート変換部(変換手段)
145 運転行動予測部(予測手段)
150 運転行動データベース(記憶手段)
151 速度テンプレート
152 加速度テンプレート
Claims (4)
- 車両の速度情報または加速度情報に基づいて、予測対象地点における車両の運転行動を予測する車両運転行動予測装置であって、
前記予測対象地点までの所定の予測区間における、予測対象とする運転行動に対応する前記車両の速度情報または加速度情報の推移を示す基準テンプレートを記憶する記憶手段と、
前記車両の前記予測区間への進入速度に基づいて、前記基準テンプレートを、前記進入速度から前記予測対象とする運転行動を取る場合の速度または加速度の推移を示す変換テンプレートに変換する変換手段と、
前記変換テンプレートと、前記車両の現在の速度情報または加速度情報の推移とを比較して、前記予測対象地点における前記車両の運転行動を予測する予測手段と、
を備えることを特徴とする車両運転行動予測装置。 - 前記運動行動とは減速挙動を含み、
前記変換手段は、前記基準テンプレート上の減速挙動のアクセルオフ地点及びブレーキオン地点における、前記予測対象地点からの距離を示す位置情報と、速度情報または加速度情報を、前記予測区間への進入速度に応じて変換する
ことを特徴とする、請求項1に記載の車両運転行動予測装置。 - 前記変換手段は、前記速度情報の推移を示す前記基準テンプレートにおいて、前記車両の前記予測区間への進入速度が遅くなるほど、前記アクセルオフ地点における前記速度情報を前記進入速度に応じて低減させ、前記アクセルオフ地点における前記位置情報を前記予測対象地点へ接近させるよう変換し、
変換前の前記アクセルオフ地点と前記ブレーキオン地点との間の速度情報及び位置情報の変化量と、前記変換された前記アクセルオフ地点における速度情報及び位置情報とに基づき、前記ブレーキオン地点の速度情報及び位置情報を変換する、
ことを特徴とする、請求項2に記載の車両運転行動予測装置。 - 前記変換手段は、前記加速度情報の推移を示す前記基準テンプレートにおいて、前記車両の前記予測区間への進入速度が遅くなるほど、前記アクセルオフ地点における前記位置情報を前記予測対象地点へ接近させるよう変換し、
変換前の前記アクセルオフ地点と前記ブレーキオン地点との間の加速度情報及び位置情報の変化量と、前記アクセルオフ地点における加速度情報と、前記変換された前記アクセルオフ地点における前記位置情報とに基づき、前記ブレーキオン地点の加速度情報及び位置情報を変換する、
ことを特徴とする、請求項2または3に記載の車両運転行動予測装置。
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