立石科学技術振興財団

助成研究成果集(第26号) 2017

操作タイミングに着目した自動車の運転技量評価に関する研究
Study on the Driving Skill Evaluation based on Operation Timing2161015

研究代表者

熊本高等専門学校

助教

橋本幸二郎の時間情報であり，認知能力と身体能力の低下[研 究 の 目 的]によりタイミングが遅くなる，ばらつきが大き
高齢化社会を迎え，高齢ドライバーによる交くなる等の報告がある。また，この技量は自動通事故が多発している。ドライバーは加齢に伴車教習所の運転適性検査で行われている単純反い，身体能力や認知能力が低下し，この運転に応時間，選択反応時間の検査と同等と言える。

必要な能力 (以下，運転技量と記述) の低下がそこで，この操作実行タイミングを評価するた事故要因となっている。そこで 2017 年 3 月にめの運転行動モデル化手法及び評価方法を提案

道路交通法が改正され，高齢ドライバーに対しすることを本研究の目的とする。て運転技量の検査を強化することになった。し
[研究の内容，成果]

かし，技量低下には個人差があり，単純に年齢だけで選抜することはできない。また，上記の再検査は一定の違反を起こした場合となってい本研究では，ドライバーの操作実行タイミンる。すなわち，違反を起こすまでは検査を受けグを評価するための運転行動モデル化手法と提ることはない。

案モデルに基づくタイミング情報の評価方法を

上記の問題に対して，どのドライバーに対し提案する。ここでは，運転状況として図 1 に示ても普段の運転行動を常に監視し，技量評価をすように前方車両の後方に自車を停止させる状行う仕組みが必要であると考える。そこで本研

況を考える。このとき，観測データとしてブ

究では，現在自動車に車載カメラ等の様々なセレーキ信号と前方車両との距離が得られるものンサが搭載されていることに着目し，普段の運とする。ドライバーは前方車両との相対位置を転行動データからドライバーの運転技量を評価認知した上で，ブレーキを踏むタイミングを決する技術を開発する。具体的には，蓄積された運転行動データから運転技量を評価可能なドライバーの運転行動モデルを生成する方法を提案する。
運転技量といっても様々な場合が考えられる。
本研究では，ドライバーの操作実行タイミングに着目することにした。操作実行タイミングとはドライバーが状況を認知し操作実行するまで― 1 ―

図1

モデル化する運転行動の状況

立石科学技術振興財団

定する。このとき，認知力が低下した場合，相行時を表していることから，タイミング確率分対位置や速度の認知が曖昧になるため，同じ状

布は現在の状況に対して操作が実行されるまで況にも関わらず操作を実行するタイミングにばの時間を表すことになる。提案モデルでは，こらつきが出る。また身体能力が低下した場合，のタイミング確率により操作実行タイミング情認知から操作実行までに時間がかかるため操作報を保持していることになる。そして，次に述実行タイミングに遅れが出る。このように状況べる方法により操作実行タイミングの技量を評と操作実行時の関係をモデル化することができ価する。
ここでは，ドライバーの操作実行タイミング

れば操作実行タイミングに対する技量評価を行のばらつきの大きさを定量的に評価する方法をうことができる。
次に提案したモデル化手法を述べる。まず図述べる。各状態が保持するタイミング確率にお1 に示す運転状況に対する車間距離とブレーキ

いて 0 フレーム時の累積確率値は現時刻 (ここ信号を多数獲得する (図 2(a))。得られた蓄積

では状態が表す車間距離時) までに実行されてデータに対して，ブレーキ信号が生じた時点をいる確率を表す。この累積確率値を操作実行確操作実行時とみなし，操作実行時までの車間距率と呼ぶ。この操作実行確率を各状態で算出す離を隠れマルコフモデル (HMM) に基づきモることにより，図 3 に示すような特定の車間距デル化する (図 2(b))。次に HMM の各状態に離時で値が 1 に近づく確率系列が得られる。こ対してタイミング確率分布を学習させる (図 2のとき，値が 0 から 1 に変化するまでの幅の大(c))。タイミング確率分布とは任意の状態からきさが操作実行タイミングのばらつきの大きさ最終状態に遷移するまでにかかる時間に対するを表すことになる。そこで，得られる累積確率確率分布である。HMM のある状態の出力確率系列を 4 係数ロジスティック回帰モデルで近似が部分的な車間距離を表し，最終状態は操作実し，その傾きに相当するパラメータ α をタイミングのばらつきの評価指標とする。
次に提案モデルの挙動を確認するための実験結果について述べる。図 4 に実験時の運転状況を示す。ドライバーは自車を発進させ (図 4(a))，前方に停止させている車両の後方に自車を停止させる (図 4(c))。この時のブレーキ信号と前方車両との距離を蓄積データとして観測する。また，図 4(b) に示すように停止車両付
近には合図を送る人がおり，ドライバーには合図者が手を挙げたらブレーキペダルを踏むよう指示した。
実験内容として，ここでは 2 種類の運転行動

図2

運転行動モデル化手法の流れ

図3

― 2 ―

操作実行確率系列の算出

Tateisi Science and Technology Foundation

図4

実験時の運転状況

表1

各モデルに対する α の値

モデル

被験者 A

被験者 B

Constant
Variation

22.50
13.02

36.01
9.98

異が表現できていることが確認できる。
また，累積確率値が 0.5 の時点は平均的な操図5作実行時とみなすことができ，被験者 A では操作実行確率系列算出結果

Constant モデルより Variation モデルの方がブモデルを生成することにした。一つは，同じタレーキを踏むタイミングが早いことが確認できイミングで合図を送ることにより，操作実行のる。一方で，被験者 B では Constant モデルとタイミングが一致する場合の運転行動モデルをVariation モデルとも同じタイミングでブレー生成した。もう一方は，異なるタイミングで合キが踏まれていることが確認できる。これは，図を送ることにより，操作実行のタイミングの運転行動データを取得時の合図者に対して合図ばらつきが大きくなる運転行動モデルを生成しの送り方を変えるよう指示しておいたためであた。前者を Constant モデル，後者を Variationる。具 体 的 に は，被 験 者 A に 対 し て は Con-モデルと呼ぶ。実験では，この 2 種類の運転行

stant モデルのデータ取得時より早く合図を送動モデルを比較することにより，タイミング情る よ う 指 示 し て お り，被 験 者 B に 対 し て は報の差異をモデルパラメータに基づき評価できConstant モデルのデータ取得時の前後で合図るかを検証した。そしてこの結果から，提案しを送るよう指示している。以上から操作実行時た運転行動モデル化手法及び技量の評価方法ののタイミングの違いもモデルより表現できてい有効性を確認した。

ることが確認できる。

図 5 に実験結果を示す。ここでは 2 人の被験次に図 5 のグラフを 4 係数ロジスティック回者に対して運転行動モデルを生成した。図のグ帰モデルで近似し，傾きに相当するパラメータ

ラフは車間距離に対する操作実行確率系列を示

α を推定した結果を表 1 に示す。両被験者ともしている。横軸は車間距離，縦軸は累積確率値

Constant モデルに比べ Variation モデルのパラである。青色のグラフは Constant モデル，赤メータ α の方が大きくなっており，違いが定色のグラフは Variation モデルを示す。グラフ

量的に評価できることが確認できる。パラメー

か ら わ か る よ う に，ど ち ら の 被 験 者 も Con-タ α の値はばらつきが小さいほど大きな値をstant モデルでは累積確率値が急激に 1 に近づ算出する。ここで，操作実行時の車間距離がいており，Variation モデルでは緩やかに 1 に±2 m (車 1 台分) の場合，α の値は 15 付近の近づいていることが確認できる。以上からモデ値を算出する。すなわち，両被験者とも Con-ルパラメータによりタイミングのばらつきの差

stant モデルでは α の値が 15 以上となってお― 3 ―立石科学技術振興財団

り，ばらつきが非常に小さいことが確認できる。

今後は自動車学校と協力し，若年層から高齢一方で，Variation モデルでは α の値が 15 以下層までの運転行動データに対して本手法を適用となっており，車 1 台分以上のばらつきを持っし，各年齢層に対する操作実行タイミングを検ていることが確認できる。

証する。そして，高齢講習会等で実施される運転適性検査で得られた結果と比較することにより，提案モデルによる評価値の妥当性を評価す[今後の研究の方向，課題］

る。
本研究の成果により，提案モデルを用いることにより，ドライバーの操作実行タイミングとそのばらつきを定量的に評価できることを示唆した。

[成果の発表，論文等]
・橋本幸二郎，道木加絵，道木慎二：操作実行タイミ
ング確率分布に基づく操作切り替え判断の曖昧さのこの成果は，センサを自動車に搭載することにより，普段の運転行動データからドライバーのタイミングに対する技量を自動評価できることを意味する。

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定量的評価，電子情報通信学会総合大会，H-2-17,2017.
・国際会議 IECON2017 に投稿中．