2020.2.13 修士論文発表会 M19INO04

先進自動車研究所 令和元年度報告資料

路面μを考慮した
先読みブレーキ制御の研究

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

1884008 島崎 達哉
Kanagawa Institute of Technology Inoue-Komiya Lab.

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社会的背景近年，運転支援システムなどの搭載により自動車の安全技術が向上している．
✓ 2018年交通事故死者数は統計開始以来最少の3532人*1(前年より-162人)✓ AEBS（Automated Emergency Brake System)の普及率*2も上昇している。

Fig. 1 Number of traffic accidents-number of deaths *1＊1警察庁「平成30における交通事故発生状況」より

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Fig.2 AEBS penetration rate*2＊2国土交通省「ASV技術普及調査」より

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研究背景・課題✓ 事故件数は減少しているが無信号交差点の事故は60%前後*1で横ばいであり，特に出会い頭事故は後を絶たない．
✓ 雨天時の1時間当たりの事故件数は晴天時より約4倍多い*3
現在のAEBSなどの事故回避システムだけでは効果が望めない課題がある

Fig.3 No signalzed intersection accidents *1＊1警察庁「平成30年中の交通事故死者数について」より抜粋

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Fig.4 Clear / rainy accidents *3＊3首都高ドライバーズサイト，雨の日に事故が多発していますより抜粋

3研究課題・目的
従来技術・研究の課題✓ 現在のAEBSの課題→死角からの急な歩行者飛び出しの状況ではカメラやセンサの検出が遅れ回避できない．
また，悪天候などの路面μが低い状況など考慮されていない✓ 先読みブレーキに関する研究

Fig.5 AEBS attention awakening *4→先読みブレーキ制御＊4による衝突回避をしているが路面μを考慮されていない

研究目的✓ 無信号交差点付近の周辺環境と路面𝜇を考慮した先読みブレーキ制御開始地点の算出✓ 無信号交差点付近の周辺環境と路面𝜇を考慮した，適正通過速度の算出
以上から無信号交差点での出会い頭事故回避システムを提案する＊4日本自動車工業会，クルマとユーザー，過信しないで！衝突被害軽減ブレーキより

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着目している運転フェーズ

Fig.6 Operation safety phase

未確立なかもしれない運転フェーズに着目し先読みブレーキ制御によるリスク低減を目指す
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先読みブレーキ制御について
建物や塀など死角から飛び出してくる歩行者の飛び出すかもしれない歩行者の潜在リスクを予測し無信号交差点手前から減速させる制御である

Fig.7 Near miss data*5
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＊5東京農工大学ヒヤリハットデータベース(ID：334956)より

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本制御ロジック概要
事前情報を基に無信号交差点周辺環境に認識を行う• 路面μ• 交差点位置：𝑋𝑖𝑠• 車両と壁の側方間隔：𝑦𝑔𝑎𝑝
得られた情報から，路面μを考慮した先読みブレーキ制御の計算を行う• 最終徐行速度：𝑉𝑚𝑖𝑛• 減速終了位置：𝑋𝑓𝑖𝑛• 減速制御開始位置：𝑋𝑠𝑡• 先読みブレーキ減速度：𝑎𝑝𝑏𝑐
Fig.8 Control logic
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飛び出し歩行者と路面μを考慮した最大減速度
飛び出し歩行者と車両左前方が衝突位置と仮定する• 歩行者とのTTC
𝑌𝑝𝑒𝑑

𝑇𝑝𝑒𝑑 = 𝑉𝑝𝑒𝑑

(1) 𝑇𝑐𝑎𝑟 =𝑋𝑝𝑒𝑑 −𝑋𝑓𝑖𝑛
𝑉𝑚𝑖𝑛

(2)

• 重みづけμ：𝜇𝑤
乾燥路𝜇1 =0.80

湿潤路𝜇2 =0.55

圧雪路𝜇3 =0.30

凍結路𝜇4 =0.15

4つの路面状態を仮定する
Fig.9 No signalized intersection

𝜇𝑤 = 𝑥1 𝜇1 + 𝑥2 𝜇2 + 𝑥3 𝜇3 + 𝑥4 𝜇4(3)Table 1 Weighting factor
𝑥1𝑥2𝑥3𝑥4

Dry

0.87

0.05

0.04

0.04

Wet

0.10

0.79

0.06

0.05

Consolidation

0.02

0.03

0.80

0.15

Frozen

0.01

0.02

0.10

0.87

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• 最大減速度：𝑎𝑚𝑎𝑥
𝑎𝑚𝑎𝑥 = 𝜇𝑤 ∙ 𝑔 (𝑔 = 9.81 m/s2 )(4)8路面μを考慮した減速開始位置算出• 最終徐行速度：𝑉𝑚𝑖𝑛
𝑉𝑚𝑖𝑛 = 𝑎𝑚𝑎𝑥 −𝜏𝑥 + 𝜏𝑥2 +2(𝑋𝑝𝑒𝑑 −𝑋𝑓𝑖𝑛 )
𝑎𝑚𝑎𝑥

(5)

• 減速終了位置：𝑋𝑓𝑖𝑛
𝑉𝑚𝑖𝑛 2

𝑋𝑓𝑖𝑛 = −𝑉𝑚𝑖𝑛 ∙ 𝜏𝑥 − 2∙𝑎𝑚𝑎𝑥+ 𝑋𝑝𝑒𝑑

(6)

式(4)～(6)から
Fig.9 No signalized intersection•

反応時間：𝜏𝑥•

先読みブレーキ制御最大減速度𝑎𝑝𝑏𝑐 = −1.5[m/s2]•

最大減速度：𝑎𝑚𝑎𝑥
𝑎𝑚𝑎𝑥 = 𝜇𝑤 ∙ 𝑔 (𝑔 = 9.81 m/s 2 ) (4)Kanagawa Institute of Technology Inoue-Komiya Lab.

• 減速制御開始位置：𝑋𝑠𝑡
𝑉𝑚𝑖𝑛 2 − 𝑉0 2 = 2𝑎𝑝𝑏𝑐 (𝑋𝑠𝑡 − 𝑋𝑓𝑖𝑛 )𝑋𝑠𝑡 =𝑉𝑚𝑖𝑛 2 −𝑉0 22𝑎𝑝𝑏𝑐+ 𝑋𝑓𝑖𝑛

(7)9

シミュレーション環境

Fig.10 Simulation system configuration

より実環境に近い形でシミュレーション実験を行うためにCarmakerを使用した

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シミュレーション条件設定
𝑥2𝑦𝑔𝑎𝑝Fig.11 Course outline

・路面μ=0.80(乾燥路相当)，0.55(湿潤路相当)，0.30(圧雪路相当)，0.15(凍結路相当)
・初期速度𝑉0 =40[km/h]

・歩行者速度𝑉𝑝𝑒𝑑 =8[km/h]

・𝑥2 =1.0[m]・𝑦𝑔𝑎𝑝 =0.5～3.0[m] まで0.50[m]刻みで変更させる
・歩行者飛び出し開始タイミングTTC=0.80[s]Kanagawa Institute of Technology Inoue-Komiya Lab.

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シミュレーション結果と考察
路面μを考慮した先読みブレーキ制御

AEBSのみFig.12 Simulation comparison

路面μを考慮した先読みブレーキ制御の効果により飛び出し歩行者との前後方向に対して余裕距離が生まれていることが分かる

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シミュレーション結果と考察

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シミュレーション結果と考察：各制御による速度比較
路面𝜇=0.30
𝑦𝑔𝑎𝑝 =1.5[m]Fig.13 Control vehicle speed comparision

AEBSだけでは回避不可能だった状況で先読みブレーキ制御により出会い頭事故を回避できたことが分かる．
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シミュレーション結果と考察：各路面に対する速度比較
𝑦𝑔𝑎𝑝 =1.5[m]センサ視野による歩行者検出ポイント𝑋𝑣𝑖 が𝜇 に応じて手前になっていることが分かる

𝜇 に応じて最終減速終了位置 𝑉𝑚𝑖𝑛

減速開始位置𝑋𝑠𝑡 が適応

Fig.14 Road μ vehicle speed comparison
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シミュレーション結果と考察：𝑦𝑔𝑎𝑝 と余裕距離の関係
𝑦𝑔𝑎𝑝 が1[m]以上になるとAEBSに依存したため𝑋𝑠𝑡 が交差点に近づき残り距離が短くなることが分かる

𝜇 に応じた先読みブレーキによりAEBSと比較して余裕距離が約10[m]生まれたことが分かる

Fig.15 Remaining distance to collision location

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シミュレーション結果と考察：𝑦𝑔𝑎𝑝 と余裕距離の関係

𝑦𝑔𝑎𝑝 が広く路面が低µ路で𝜇𝑤 の推定が高µだった場合は減速開始位置が交差点に近づくために回避ができない結果となった

Fig.15 Remaining distance to collision location

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まとめ✓ 先読み減速制御における，𝜇w に応じて最終徐行速度𝑉𝑚𝑖𝑛 と減速開始位置𝑋𝑠𝑡 の 決定方法を構築することができた✓ 無信号交差点通過時の路面μを考慮した先読みブレーキ制御
ア ルゴリズムの糸口を得ることができた．
今後の課題✓ 𝑦𝑔𝑎𝑝 に対する余裕距離の決定にはアルゴリズムのさらなる改良が必要である✓ 天候などの曖昧情報から取り込み，重みづけμをより実用的なものにする必要がある

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