(57)【要約】【課題】実環境のドライバの視認行動や運転行動を評価する。【解決手段】運転教示装置は、ドライバが運転する自車両と、当該車両の後方を走行しかつ当該車両が走行する走行車線に隣接する車線を走行する他車両と、相対距離及び相対速度を検出する後側方センサ１４と、ドライバの視線を検出する視線センサ１５と、ドライバがサイドミラーを視認した視認時間を計測して、計測された視認時間と検出された相対距離及び相対速度とに基づいて、自車両が他車両の車線へ車線変更したときのドライバの視認行動を評価する評価点を算出する中央演算処理回路３０と、を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドライバがサイドミラーを視認した視認時間を計測する計測手段と、
前記ドライバが運転する自車両と、当該車両の後方を走行しかつ当該車両が走行する走行車線に隣接する車線を走行する他車両と、の相対的な運動状態量を検出する運動状態量検出手段と、
前記計測手段により計測された視認時間と、前記運動状態量検出手段により検出された運動状態量と、に基づいて、前記自車両が前記他車両の車線へ車線変更したときのドライバの視認行動を評価する評価点を算出する評価点算出手段と、
を備えた視認行動評価装置。
【請求項２】
前記運動状態量検出手段は、前記自車両と前記他車両との相対距離及び相対速度を前記運動状態量として計測し、
前記評価点算出手段は、規範となる視認行動を示すパラメータでそれぞれ重み付けされた前記視認時間、前記相対距離、前記相対速度を用いて、規範となる視認行動に対するドライバの視認行動を示す評価点を算出する
請求項１に記載の視認行動評価装置。
【請求項３】
自車両の運転操作量を検出する運転操作量検出手段と、
前記自車両の前方を走行する他車両に対する前記自車両の相対的な運動状態量である相対運動状態量を検出する相対運動状態量検出手段と、
前記運転操作量検出手段により検出された運転操作量と、前記相対運動状態量検出手段により検出された相対運動状態量と、規範となる運転行動のパラメータを示す規範運転パラメータと、に基づいて、所定時間経過後の規範運転操作量を推定する規範運転操作量推定手段と、
前記規範運転操作量推定手段により推定された規範運転操作量と、前記運転操作量検出手段により検出された前記所定時間経過後の運転操作量と、に基づいて、運転行動評価点を算出する評価点算出手段と、
を備えた運転行動評価装置。
【請求項４】
前記運転操作量検出手段により検出された運転操作量と、前記相対運動状態量検出手段により検出された相対運動状態量と、に基づいて、前記規範運転パラメータを設定するパラメータ設定手段を更に備え、
前記規範運転操作量推定手段は、前記パラメータ設定手段により設定された規範運転パラメータを用いて、所定時間経過後の規範運転操作量を推定する
請求項３に記載の運転行動評価装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、視認行動評価装置及び運転行動評価装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１には、車両の挙動に応じた乗員の確認行動を規範データベースに基づいて評価する確認行動評価装置が開示されている。具体的には、特許文献１の運転行動評価装置は、「信号の有る４叉路以上の交差点」、「非交差点」などの予めクラス分けされた走行路形態に対して、車速や車両位置などの車両の挙動について静的なテーブルに記述された評点をデータベースに格納しておき、所定の運転行動における評点に基づいて運転行動を評価する。
【特許文献１】特開２００４−１５７８８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、交通環境は常に多様化しているので、特許文献１の技術のように、交通環境を静的に記述したテーブルを用いて各々に評点を与えるのは非常に困難である。例えば、周辺の車両位置、台数、道路形態に限っても、これらの組み合わせを考慮すると、組み合わせが非常に多くなってしまい、それらの全ての組み合わせついて演算するのが現実的ではないのは明らかである。
【０００４】
したがって、特許文献１の技術は、予め走行環境が制御可能なドライビングシミュレータなどの教習装置で有効であるものの、実環境下での視認行動や運転行動を評価することができない問題がある。
【０００５】
本発明は、上述した課題を解決するために提案されたものであり、実環境のドライバの視認行動を評価する視認行動評価装置、実環境のドライバの運転行動を評価する運転行動評価装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の発明である視認行動評価装置は、ドライバがサイドミラーを視認した視認時間を計測する計測手段と、前記ドライバが運転する自車両と、当該車両の後方を走行しかつ当該車両が走行する走行車線に隣接する車線を走行する他車両と、の相対的な運動状態量を検出する運動状態量検出手段と、前記計測手段により計測された視認時間と、前記運動状態量検出手段により検出された運動状態量と、に基づいて、前記自車両が前記他車両の車線へ車線変更したときのドライバの視認行動を評価する評価点を算出する評価点算出手段と、を備えている。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１に記載の視認行動評価装置であって、前記運動状態量検出手段は、前記自車両と前記他車両との相対距離及び相対速度を前記運動状態量として計測し、前記評価点算出手段は、前記視認時間、前記相対距離、前記相対速度にそれぞれ規範となる視認行動を示すパラメータで重み付けされかつ正規化された評価点を算出する。
【０００８】
請求項３の発明である運転行動評価装置は、自車両の運転操作量を検出する運転操作量検出手段と、前記自車両の前方を走行する他車両に対する前記自車両の相対的な運動状態量である相対運動状態量を検出する相対運動状態量検出手段と、前記運転操作量検出手段により検出された運転操作量と、前記相対運動状態量検出手段により検出された相対運動状態量と、規範となる運転行動のパラメータを示す規範運転パラメータと、に基づいて、所定時間経過後の規範運転操作量を推定する規範運転操作量推定手段と、前記規範運転操作量推定手段により推定された規範運転操作量と、前記運転操作量検出手段により検出された前記所定時間経過後の運転操作量と、に基づいて、運転行動評価点を算出する評価点算出手段と、を備えている。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項３に記載の運転行動評価装置であって、前記運転操作量検出手段により検出された運転操作量と、前記相対運動状態量検出手段により検出された相対運動状態量と、に基づいて、前記規範運転パラメータを設定するパラメータ設定手段を更に備え、前記規範運転操作量推定手段は、前記パラメータ設定手段により設定された規範運転パラメータを用いて、所定時間経過後の規範運転操作量を推定する。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の発明によれば、計測手段により計測された視認時間と、運動状態量検出手段により検出された運動状態量と、に基づいて、自車両が他車両の車線へ車線変更したときのドライバの視認行動を評価する評価点を算出することにより、実環境下であってもドライバの視認行動を的確に評価することができる。
【００１１】
請求項２の発明によれば、規範となる視認行動を示すパラメータでそれぞれ重み付けされた視認時間、相対距離、相対速度を用いて規範となる視認行動に対するドライバの視認行動を示す評価点を算出することにより、規範となる視認行動を基準として実環境下のドライバの視認行動を評価することができる。
【００１２】
請求項３の発明によれば、運転操作量と相対運動状態量と規範運転パラメータとに基づいて所定時間経過後の規範運転操作量を推定し、推定された規範運転操作量と検出された所定時間経過後の運転操作量とに基づいて運転行動評価点を算出することにより、実環境下であっても規範的な運転に対するドライバの運転行動を的確に評価することができる。
【００１３】
請求項４の発明によれば、運転操作量と他車両に対する自車両の相対運動状態量とに基づいて規範運転パラメータを設定することにより、実際のドライバの運転操作量及び相対運動状態量を考慮した規範的な運転を設定して、その状況に応じたドライバの運転行動を的確に評価することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１５】
［構成］
図１は、本発明の実施の形態に係る運転教示装置の構成を示すブロック図である。運転教示装置は、実際に走行する車両に搭載されており、運転走行中にレーンチェンジがあった場合に、レーンチェンジの際の視認行動及び運転操作を評価する。
【００１６】
運転教示装置は、ドライバが運転する車両（以下「自車」という。）の走行レーンを検出するレーンセンサ１１、自車の絶対位置を計測するＧＰＳ（Global Positioning System）センサ１２、自車の前方を走行する前方車を検出する前方車センサ１３、自車の後側方を走行する後側方車を検出する後方車センサ１４を備えている。
【００１７】
レーンセンサ１１は、ドライバが運転する車両の前方に取り付けられている。レーンセンサ１１は、車両の走行レーンを撮像して、自車の走行レーンの位置（自車に対する左右方向（横方向）の距離）を検出する。ＧＰＳセンサ１２は、衛星からの信号に基づいて、自車の絶対位置として緯度及び経度を計測する。前方車センサ１３は、例えばレーザレーダ装置が該当し、自車に対する前方車までの走行方向の相対距離を計測する。後側方車センサ１４は、例えばレーザレーダ装置が該当し、後側方車までの走行方向の相対距離を計測する。なお、相対速度は、相対距離を時間微分することにより得られる。
【００１８】
また、運転教示装置は、ドライバの視線を検出する視線センサ１５、自車のヨー角を検出するヨー角センサ１６、自車の操舵角を検出するステアセンサ１７、自車のアクセル操作ペダルの操作量を検出するペダルセンサ１８、モニタ２１、スピーカ２２、運転教示装置全体の制御を行う中央演算処理回路３０と、を備えている。視線センサ１５は、例えばドライバの顔を撮像し、ドライバの顔画像からドライバの視線位置を検出する。
【００１９】
中央演算処理回路３０は、各センサから検出された信号を逐次蓄積する内部バッファを有し、内部バッファに記憶された信号を用いて、様々な距離、速度、時間等を演算する。
【００２０】
例えば、中央演算処理回路３０は、自車のサイドミラーの領域を予め記憶しており、視線センサ１５により得られたドライバの視線位置が上記領域に存在するときの時間（視認時間）を計測する。また、中央演算処理回路３０は、レーンセンサ１１又はＧＰＳセンサ１２により計測された自車の位置と、前方車センサ１３により検出された前方車の位置と、の差分に基づいて、前方車に対する自車の横方向（進行方向又はレーン方向に直交する方向）の位置（距離）を計算する。なお、中央演算処理回路３０は、図示しない受信回路を介して前方車から当該前方車の位置情報を受信することができる場合は、受信した情報による絶対位置と自車の絶対位置との差分に基づいて、前方車に対する横方向の自車の位置を計算してもよい。
【００２１】
以上のように構成された運転教示装置において、中央演算処理回路３０は、実際のレーンチェンジが終了したか否かを判定し、レーンチェンジの終了後に、蓄積された信号を現時刻から順次戻って、ドライバの視認行動及び運転行動を評価する。
【００２２】
図２は、レーンチェンジの際の自車両の経路を示す図である。本実施形態では、レーンチェンジの状態を、自車がレーンチェンジをしようとする状態であるモード１、レーンチェンジを行っている状態であるモード２、直線走行状態に戻ろうとする状態であるモード３に分けている。そして、中央演算処理回路３０は、自車の状態がモード３から直進走行状態になったときに、内部バッファに蓄積された信号を用いて、次の運転教示ルーチンを実行する。
【００２３】
［運転教示ルーチン］
図３は、運転教示ルーチンを示すフローチャートである。
【００２４】
ステップＳ１では、中央演算処理回路３０は、レーンセンサ１１により検出されたレーンの位置に基づいて、期間Ｔ１ｃ内に自車が走行レーンをまたぎ、かつ、期間Ｔｋで同一レーンを走行したかを判定し、肯定判定のときはステップＳ２に進み、否定判定のときはステップＳ５に進む。これにより、中央演算処理回路３０は、レーンチェンジが完了したか否かを判定し、レーンチェンジが完了したことを示す「肯定判定」のときに、内部バッファに蓄積された信号を用いて、視認行動及び運転行動の評価を開始する。
【００２５】
ステップＳ２では、中央演算処理回路３０は、運転診断処理ルーチンを実行して、ステップＳ３に進む。なお、運転診断ルーチンの詳細については後述する。
【００２６】
ステップＳ３では、中央演算処理回路３０は、運転診断ルーチンの実行により得られた評価結果（ｓｅ，ｓｏ）をモニタ２１に提示すると共に、スピーカ２２を介して音声出力して、ステップＳ４に進む。なお、ｓｅは視認行動を評価する指数であり、ｓｏは運転行動を評価する指数である。
【００２７】
ステップＳ４では、中央演算処理回路３０は、内部バッファをクリアにして蓄積された信号を消去して、ステップＳ５に進む。
【００２８】
ステップＳ５では、中央演算処理回路３０は、各センサからの信号を内部バッファに格納して、再びステップＳ１に戻る。
【００２９】
このように、中央演算処理回路３０は、ステップＳ１〜Ｓ５の処理を繰り返し実行することにより、レーンチェンジが完了するまで各センサからの信号を内部バッファに逐次蓄積し、レーンチェンジが完了したときに運転診断処理を実行する。
【００３０】
［運転診断処理ルーチン］
図４は、ステップＳ２における運転診断処理ルーチンを示すフローチャートである。中央演算処理回路３０は、ステップＳ２に移行すると、次のステップＳ１１〜Ｓ１６の処理を実行する。
【００３１】
ステップＳ１１では、中央演算処理回路３０は、車線変更開始時刻である変数ｔ１をみつけて内部バッファに格納する。具体的には、中央演算処理回路３０は、レーンセンサ１１及びステアセンサ１７により検出され内部バッファに格納された信号を、最新のものから古いものへと順に走査する。そして、中央演算処理回路３０は、隣レーン（現在のレーンとは異なる隣接するレーン）であり、かつ操舵角がゼロの条件が成立するか否かを判定する。そして、中央演算処理回路３０は、その条件が成立した時刻を車線変更開始時刻と判定して、変数ｔ１を内部バッファに格納して、ステップＳ１２に進む。これにより、図２に示すように、モード１に移行した直後の時刻ｔ１が検出され、次のように時刻ｔ１におけるドライバの視認行動が評価される。
【００３２】
図５は、視認行動を評価する際の自車と後側方車との関係を示す図である。
【００３３】
ステップＳ１２では、中央演算処理回路３０は、車線変更開始時刻ｔ１において、後側方車センサ１４により検出された後側方車間距離である相対距離Ｘｐ（ｔ１）、このＸｐ（ｔ１）を時間微分した相対速度Ｖｐ（ｔ１）、視線センサ１５により検出されたドライバの注視位置に基づくサイドミラーの注視時間Ｔ（ｔ１）を用いて、式（１）を演算する。
【００３４】
【数１】
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【００３５】
式（２）のη０、η０１、η０２、η０３は、規範運転者の運転操作から予め定められたパラメータである。式（２）は、ロジスティック回帰モデルを表し、相対距離Ｘｐ（ｔ１）、相対速度Ｖｐ（ｔ１）、注視時間Ｔ（ｔ１）のそれぞれに、上記各パラメータで重み付けを行ったものである。
【００３６】
式（１）はロジスティック回帰モデルを正規化したものである。よって、ｐの値が１に近付くに従ってドライバの判断は規範運転者に近いことを意味し、ｐの値が０に近付くに従ってドライバの判断は規範運転者から遠ざかっていることを意味する。
【００３７】
なお、η０、η０１、η０２、η０３は、式（３）から求められる。
【００３８】
【数２】
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【００３９】
具体的には、ある時刻において車線変更をした場合に１、車線変更をしなかった場合に０となるような変数ｙ（ｔ）に対して、（Ｘｐ（ｔ），Ｖｐ（ｔ），Ｔ（ｔ））の組が  式（３）を最大にするときのη０、η０１、η０２、η０３を規範運転者のパラメータとする。
【００４０】
中央演算処理回路３０は、以上のようにして式（１）を演算し、ｐの値を変数ｓｅに格納して、ステップＳ１３に進む。これにより、視認行動の評価点であるｓｅが内部バッファに格納される。
【００４１】
ステップＳ１３では、中央演算処理回路３０は、変数ｓｏをリセットして（ｓｏ＝０）、運転者の運転行動を評価すべく、ステップＳ１４に進む。
【００４２】
図６は、運転行動を評価する際の自車と前方車との関係を示す図である。
【００４３】
ステップＳ１４では、中央演算処理回路３０は、変数ｔに車線変更開始時刻ｔ１を設定して、ステップＳ１５に進む。なお、変数ｔは、車線変更開始時刻ｔ１から最後の時刻ｔｅｎｄ（内部バッファに蓄積されている最新の信号の時刻）までで設定可能である。
【００４４】
ステップＳ１５では、中央演算処理回路３０は、内部バッファから時刻ｔにおける、前方車センサ１１により検出された相対距離ｕ１、このｕ１を時間微分した相対速度ｕ２、前方車に対する自車の横方向の距離ｕ３、ヨー角センサ１６により検出されたヨー角ｕ４、ステアセンサ１７により検出された操舵角ｙｓｔ、ペダルセンサ１８により検出されたアクセルペダル操作量ｙｐｅを、それぞれ抽出する。そして、中央演算処理回路３０は、内部バッファから抽出された各信号を用いて、図２に示すモード１〜３のいずれかであるかを判定し、そのモードを変数ｃに設定して、ステップＳ１６に進む。
【００４５】
図７は、車間距離（相対距離）ｕ１と相対速度ｕ２とモードとの関係を示す図である。変数ｃは、ｘ（ｔ）で表される空間を有限個の領域（モード）に分割した際、ｘ（ｔ）が属する領域を表すものである。ただし、ｘ（ｔ）は６次元空間であるので、図７では図示の都合上ｕ１、ｕ２のみの２次元で表し、モード１及びモード２のみを示した。但し、ｘ（ｔ）で表される空間の各領域を表すモード１〜３は、予め規範運転者の各信号（本実施形態では６つの信号）をクラスタリングすることにより設定されたものである。
【００４６】
ステップＳ１６では、中央演算処理回路３０は、内部バッファから抽出された信号に基づいて、ｘ、ｙ、θをそれぞれ式（４）〜（６）で表したとき、式（７）を演算する。
【００４７】
【数３】
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【００４８】
式（６）のθｃは規範運転者の運転操作を表す行列であり、モード１〜３に応じてそれぞれ用意されている。式（７）は、時刻ｔのｘ（ｔ）の状態において、規範運転者が運転したと仮定したときの時刻（ｔ＋１）におけるｙ（ｔ＋１）、すなわち操舵角ｙｓｔ及びアクセル操作量ｙｐｅを表している。このため、式（７）において、行列θｃはあるモードのときの傾き項を表している。
【００４９】
中央演算処理回路３０は、式（７）により得られたｙ（ｔ＋１）の操舵角ｙｓｔと、時刻（ｔ＋１）においてステアセンサ１７により計測された操舵角ｓｔと、の差分の絶対値を演算し、その絶対値を変数ｓｏに加算して、ステップＳ１７に進む。なお、中央演算処理回路３０は、操舵角の代わりに、式（７）により得られたアクセルペダル操作量ｙｐｅと、時刻（ｔ＋１）においてペダルセンサ１８により検出されたアクセルペダル操作量ｐｅと、の差分の絶対値を演算しても良い。
【００５０】
図８は、式（７）により得られた操舵角ｙｓｔ（Model Output）と時刻（ｔ＋１）において検出されたアクセルペダル操作量ｐｅ（Observed Output）とを示す図である。この２つの値の差分の絶対値が変数ｓｏに加算される。
【００５１】
ステップＳ１７では、中央演算処理回路３０は、変数ｔが時刻ｔｅｎｄになったかを判定し、肯定判定のときは処理を終了し、否定判定のときはステップＳ１８に進む。
【００５２】
ステップＳ１８では、中央演算処理回路３０は、変数ｔをインクリメントして（ｔ←ｔ＋１）、ステップＳ１５に戻る。そして、中央演算処理回路３０は、変数ｔが時刻ｔｅｎｄになるまでステップＳ１５〜Ｓ１８の処理を繰り返し、その後、図３に示すステップＳ３に進む。これにより、中央演算処理回路３０は、視認行動の評価点ｓｅ、運転行動の評価点ｓｏをそれぞれドライバに提示する。
【００５３】
図９は、視認行動の評価点を示す図である。図中の波線の時刻が車線変更時刻を示しており、このときのＰ（ｘ）の値が評価点となる。
【００５４】
以上のように、本発明の実施形態に係る運転教示装置は、レーンチェンジを評価するにあたり、レーンチェンジのタイミングを計る第１段階とレーンチェンジ判断後に運転操作する第２段階とに分解する。そして、運転教示装置は、第１段階では、前方車との相対距離及び相対速度、サイドミラーの視認時間に基づいて上述した式（１）を演算することにより、周辺の状況を的確に監視して安全なタイミングでレーンチェンジを判断しかたかを評価することができる。
【００５５】
また、運転教示装置は、第２段階では、規範運転者が操作したと仮定したときの運転操作状態量と、ドライバが実際に運転操作したときの運転操作状態量と、の差分を加算して評価値を演算することにより、的確なタイミングで操舵したか、速度調整が的確であったかを評価することができる。
【００５６】
このように、上記運転教示装置は、ある走行環境及び車両状況において規範運転者がどのように運転するかをモデル化し、ドライバの実際の運転行動とモデル化された運転行動とを比較することにより、レーンチェンジの運転の優劣を評価することができる。
【００５７】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内で設計上の変更をされたものにも適用可能であるのは勿論である。例えば、モード１〜３は、上述した実施形態では、ｘ（ｔ）を構成する６つの信号をクラスタリングすることにより設定されたものであるが、６つの信号のうちの任意の信号を用いてクラスタリングしてもよい。また、モード１〜３に限らず、他のモード数であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の実施の形態に係る運転教示装置の構成を示すブロック図である。
【図２】レーンチェンジの際の自車両の経路を示す図である。
【図３】運転教示ルーチンを示すフローチャートである。
【図４】ステップＳ２における運転診断処理ルーチンを示すフローチャートである。
【図５】視認行動を評価する際の自車と後側方車との関係を示す図である。
【図６】運転行動を評価する際の自車と前方車との関係を示す図である。
【図７】車間距離（相対距離）ｕ１と相対速度ｕ２とモードとの関係を示す図である。
【図８】式（７）により得られた操舵角ｙｓｔ（Model Output）と時刻（ｔ＋１）において検出されたアクセルペダル操作量ｐｅ（Observed Output）とを示す図である。
【図９】視認行動の評価点を示す図である。
【符号の説明】
【００５９】
１１  レーンセンサ
１２  ＧＰＳセンサ
１３  前方車センサ
１４  後側方車センサ
１５  視線センサ
１６  ヨー角センサ
１７  ステアセンサ
１８  ペダルセンサ
３０  中央演算処理回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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