2020.2.13 修士論文発表会 M19INO01

先進自動車研究所 令和元年度報告資料

Tele Operating Systemに関する研究

神奈川工科大学
工学研究科 機械システム工学専攻
井上・小宮研究室

1884001 木部 克哉
Kanagawa Institute of Technology Inoue-Komiya Lab.

1

研究背景と目的
自動運転の公道実証の現状• 幅広い環境で安全走行する信頼性確保が課題• 安全性確保の手段→遠隔監視，Tele Operating System等を使用• 自動運転の故障時の補助や，高齢ドライバの操縦を代替する手段として，Tele Operating Systemが必要

目的• 通信遅れによる操縦性の悪化を向上させる
Tele Operating Systemの研究
Kanagawa Institute of Technology Inoue-Komiya Lab.

2

実車でのTele Operating Systemの構築

Fig.1 ZMP RoboCar MV2

Fig.3 System configuration
Fig.2 Remote cockpit
Kanagawa Institute of Technology Inoue-Komiya Lab.

3

Tele Operating Systemの構築；通信方法

VehicleWi-Fiで通信

Remote cockpit

通信の信頼性を確保するためにWi-Fiルータ（メッシュ配置）を実施
Kanagawa Institute of Technology Inoue-Komiya Lab.

4

Tele Operating Systemの構築；ROSでのプログラム交信

VehicleRemote cockpit

プログラムの交信

Vehicle program
Kanagawa Institute of Technology Inoue-Komiya Lab.

Remote cockpit program5

通信遅れ時間の計測方法
車両カメラ

遠隔ディスプレイ

Fig.4 Delay time measurement of video

遠隔操縦席（ハンドル）

車両（ハンドル）Fig.5 Delay time measurement of steering wheel angle
Kanagawa Institute of Technology Inoue-Komiya Lab.

6

通信遅れ時間の計測結果
車両カメラ

遠隔ディスプレイ

約0.016[s]約0.17[s]遠隔操縦席（ハンドル）

車両（ハンドル）システム全体での遅れ時間

0.17+0.016+0.20＝0.386≒0.4[s]約0.20[s]Kanagawa Institute of Technology Inoue-Komiya Lab.

7

実験コース

車速：10km/h、15km/h、20km/h

Kanagawa Institute of Technology Inoue-Komiya Lab.

8

予備実験での操縦性の確認
V=10km/h

V=20km/h

Kanagawa Institute of Technology Inoue-Komiya Lab.

9

予備実験での操縦性の確認結果

3
1.5
0-1.5
-3

1st times

2nd times

3rd times

Y[m]

Y[m]

0.4 秒の遅れは、車速が上がるにつれ操作性を著しく悪化

V=10km/h
01020304050

3
1.50-1.5-3

1st times

1020

2nd times

3rd times

Y[m]

Y[m]

1st times

V=15km/h
01020304050

3
1.50-1.5-360

1st times

2nd times

02nd times

3rd times

V=20km/h
01020305060405060405060

3rd times

102030

X[m]

Y[m]

Y[m]

1st times

40

V=15km/hX[m]31.50-1.5-330

X[m]

X[m]
3
1.50-1.5-3

3rd times

V=10km/h
060

2nd times

4050603
1.50-1.5-3

1st times

V=20km/h
0102030

X[m]

X[m]

Fig.6 Maneuverability by real driving

Fig.7 Maneuverability by tele operating drive

Kanagawa Institute of Technology Inoue-Komiya Lab.

10

通信遅れの補償方法の考え方
一次前方注視ドライバモデルにおける前方注視点の位相を進ませることで補償遅れ時間を補償した先の地点（前方注視点）𝐿 × 𝑠𝑖𝑛∅∅𝑌𝑟𝑒𝑓𝑌𝑐

𝐿横偏差𝐿 = 𝑉(∆𝑡 + 𝑡𝑑 )L：前方注視距離
V：速度∆t：通常運転時の前方注視時間
td：遅れ補償時間

Kanagawa Institute of Technology Inoue-Komiya Lab.

11

簡易Driving Simulatorによる遅れ補償効果の確認構築した実車環境で発生した通信遅れ
映像遅延として模擬
実験条件
コース：パイロンの間隔が13m
被験者3名5回／走行条件（計9条件）
速度：10km/h，15km/h，20km/h「遅れなし」，「遅れあり・重畳表示なし」「遅れあり・重畳表示あり」
Kanagawa Institute of Technology Inoue-Komiya Lab.

12

簡易Driving Simulatorによる遅れ補償効果の確認
Micro Auto Boxの車両モデルとHost PCのCarMakerで作成した走行環境モデルをリアルタイムシミュレータによって接続

Kanagawa Institute of Technology Inoue-Komiya Lab.

13実験結果（走行軌跡）；遅れなし条件
4

1st times
4th timesY[m]2

2nd times
5th times○

3rd times

0
V=10km/h-2-405101520253035

40

45

5055

60

65

40

45

50

55

6065

X[m]
4

1st times
4th timesY[m]2

2nd times
5th times

3rd times

0-2

V=15km/h-4051015202530

35

X[m]
4

1st times
4th timesY[m]2

2nd times
5th times

3rd times

0V=20km/h-2-40510152025303540455055

60

65

X[m]

Kanagawa Institute of Technology Inoue-Komiya Lab.

14

実験結果（走行軌跡）；遅れあり・重畳なし条件
4

1st times
4th timesY[m]2

2nd times
5th times

×3rd times

0-2

V=10km/h

-4
0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

X[m]
4

1st times
4th timesY[m]2

2nd times
5th times

3rd times

0-2

V=15km/h

-4
0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

40

45

50

55

60

65

X[m]
4

1st times
4th timesY[m]2

2nd times
5th times

3rd times

0-2

V=20km/h-4051015202530

35

X[m]

Kanagawa Institute of Technology Inoue-Komiya Lab.

15

実験結果（走行軌跡）；遅れあり・重畳あり条件
4

1st times
4th timesY[m]2

2nd times
5th times○

3rd times

0
V=10km/h

-2-4
0

5

1015

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

40

45

50

55

60

65

40

45

50

55

60

65

X[m]
4

1st times
4th timesY[m]2

2nd times
5th times

3rd times

0
V=15km/h

-2
-40

5

1015

20

25

30

35

X[m]
4

1st times
4th timesY[m]2

2nd times
5th times

3rd times

0
V=20km/h-2-40510152025

30

35X[m]

Kanagawa Institute of Technology Inoue-Komiya Lab.

16

300

1st times
4th times200

2nd times
5th times

50

3rd times

Yaw angle[deg]遅れなし

Steering wheel angle[deg]実験結果（操舵角・ヨー角）

100
0-100
V=20km/h

-200
-300

1st times
4th times25

2nd times
5th times

3rd times

0-25

V=20km/h

-50

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

0

13

1

2

3

4

5

6

1st times
4th times200

2nd times
5th times

50

3rd times

Yaw angle[deg]

重畳表示なしSteering wheel angle[deg]

遅れあり

300

1000-100-200

V=20km/h-300

1st times
4th times25

2nd times
5th times

123

4

5

6

78

9101112-25

13101112

13

8

910

1112138910111213

3rd times

V=20km/h

0

12

3

4

5300

1st times
4th times200

2nd times
5th times

50

3rd times

100
0-100
-200

V=20km/h

-300
0

1

2

3

6

7Time[s]Yaw angle[deg]Steering wheel angle[deg]90Time[s]重畳表示あり

8-50
0

遅れあり

7Time[s]Time[s]

1st times
4th times25

2nd times
5th times

3rd times

0-25V=20km/h-5045678910Time[s]Fig.8 Steering wheel angle
Kanagawa Institute of Technology Inoue-Komiya Lab.

11121301234567Time[s]Fig.9 Yaw angle
17実験結果（操舵角・ヨー角の時間積分）

𝑡𝑒
∗
𝛿 =න
𝑡𝑠

𝑡𝑒

𝜑∗ = න𝑡𝑠

𝛿 𝑡 + ∆𝑡 − 𝛿(𝑡)∆𝑡𝑑𝑡

𝜑 𝑡 + ∆𝑡 − 𝜑(𝑡)∆𝑡𝑑𝑡

被験者3名分の平均
Fig.10 Average and standard deviation of δ*and φ*

Kanagawa Institute of Technology Inoue-Komiya Lab.

18

実車における遅れの補償実験

実験結果
コースの最後まで走りきることはできなかった．

原因考察（推定）1．自車位置の通信遅れを考慮していなかった
2．カメラ映像と 3D仮想映像の臨場感の差として影響した
Kanagawa Institute of Technology Inoue-Komiya Lab.

19

まとめ
• 通信遅れ時間を含む簡易DSを構築し，遠隔運転の模擬実験を実施→遅れ時間を補償した前方注視点を映像に入れることで被験者の操縦性を向上させられることが確認できた

遅れ時間を補償した重畳表示が有効と言える

今後の課題• 実車ではカメラ映像への重畳表示を実施できなかった• 遅れ時間を自律運転させ通信遅れを補償するアイディア等も創出でき，今後の検証方法を検討していく

Kanagawa Institute of Technology Inoue-Komiya Lab.

20