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KR102026058B1 - 자동 운전 차량의 제어 방법 및 제어 장치 - Google Patents

자동 운전 차량의 제어 방법 및 제어 장치 Download PDF

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KR102026058B1
KR102026058B1 KR1020197002501A KR20197002501A KR102026058B1 KR 102026058 B1 KR102026058 B1 KR 102026058B1 KR 1020197002501 A KR1020197002501 A KR 1020197002501A KR 20197002501 A KR20197002501 A KR 20197002501A KR 102026058 B1 KR102026058 B1 KR 102026058B1
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South Korea
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driving
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driving characteristic
manual
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화선 장
다카시 순다
마치코 히라마츠
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닛산 지도우샤 가부시키가이샤
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Abstract

자동으로 주행할 때의 운전 특성을 설정하고, 운전 특성에 기초하여 차량을 자동으로 주행시키는 자동 운전과 탑승원의 조작에 따라 차량을 주행시키는 수동 운전의 전환이 가능한 자동 운전 차량의 제어 방법이다. 그리고, 탑승원에 의한 수동 운전 시의 수동 운전 특성을 학습하고, 수동 운전으로부터 자동 운전으로 전환된 경우에는, 미리 설정한 수동 특성 유지 시간(T1)만큼, 수동 운전 특성을 유지하여 자동 운전을 실행한다. 그 결과, 탑승원의 불안감을 억제할 수 있다.

Description

자동 운전 차량의 제어 방법 및 제어 장치
본 발명은 자동 운전 차량의 제어 방법 및 제어 장치에 관한 것이다.
특허문헌 1에 개시되어 있는 바와 같이, 자동 운전 차량의 제어 장치에 있어서, 수동 운전으로부터 자동 운전으로의 전환 시에, 오버라이드를 검출하지 않은 경우에 자동 운전으로 전환하는 기술이 제안되어 있다.
일본 특허 공개 제2012-51441호 공보
그러나, 특허문헌 1에 개시된 종래예는, 수동 운전으로부터 자동 운전으로의 전환 시에 운전 특성의 변화에 대하여 검토되어 있지 않다. 따라서, 수동 운전으로부터 자동 운전으로의 전환 시에 탑승원에게 불안감을 느끼게 해 버린다고 하는 문제가 있었다.
본 발명은 이러한 종래의 과제를 해결하기 위해 이루어진 것이며, 그 목적으로 하는 바는, 수동 운전으로부터 자동 운전으로의 전환 시에, 탑승원의 불안감을 억제하는 것이 가능한 자동 운전 차량의 제어 방법 및 제어 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 양태는, 수동 운전으로부터 자동 운전으로 전환된 경우에는, 수동 운전 시의 운전 특성인 수동 운전 특성을 유지하여 자동 운전을 실행한다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 수동 운전으로부터 자동 운전으로의 전환 시에, 탑승원의 불안감을 억제하는 것이 가능하게 된다.
도 1은, 본 발명의 실시 형태에 관한 자동 운전 차량의 제어 장치의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 2는, 수동 운전으로부터 자동 운전으로 전환할 때의, 유지 시간 T1, 전환 시간 T2, 및 차속, 차간 거리의 변화를 도시하는 설명도이다.
도 3은, 자차량 상황 검출부의 상세한 구성을 도시하는 블록도이다.
도 4는, 주위 상황 검출부의 상세한 구성을 도시하는 블록도이다.
도 5는, 기계 학습에 의해 운전 행동의 특징을 학습하는 3개의 학습 방법을 도시하는 설명도이다.
도 6은, 검출된 각 특징점에 대한, 운전 행동의 학습의 흐름을 도시하는 설명도이다.
도 7은, 주행 상황의 분류를 도시하는 설명도이다.
도 8은, 다른 차량의 데이터를 의미가 있는 항목으로 분류하는 예를 도시하는 설명도이다.
도 9는, 입력 정보에 기초하여 기계 학습을 실행하고, 자동 운전 특성 및 수동 운전 특성을 취득하는 수순을 도시하는 흐름도이다.
도 10a는, 자차량의 주행 속도와 주위를 주행하는 다른 차량의 주행 속도가 모두 80[km/h]인 경우의 설명도이다.
도 10b는, 자차량의 주행 속도가 60[km/h]이고, 주위를 주행하는 다른 차량의 주행 속도가 80[km/h]인 경우의 설명도이다.
도 11은, 차속 및 차간 거리와 지각량의 관계, 지각량과 불안감의 관계, 차속 및 차간 거리와 불안감의 관계를 도시하는 그래프이다.
도 12는, 운전 특성 데이터베이스에 보존된 자동 운전 특성 및 수동 운전 특성과, 불안감ㆍ물리량 모델에 기초하여, T1, T2를 구하는 처리의 설명도이다.
도 13a는, 차속과 불안감의 관계를 도시하는 그래프이다.
도 13b는, 도로 폭이 좁은 경우 및 넓은 경우에 있어서의, 차속과 불안감의 관계를 도시하는 그래프이다.
도 14a는, 차간 거리와 불안감의 관계를 도시하는 그래프이다.
도 14b는, 인접 차선에 다른 차량이 존재하는 경우 및 존재하지 않는 경우에 있어서의, 차간 거리와 불안감의 관계를 도시하는 그래프이다.
도 15는, 차속, 차간 거리의 변화와, 유지 시간 T1, 전환 시간 T2의 관계를 도시하는 설명도이다.
도 16a는, 차속을 변경할 때의, 저크 구간을 도시하는 그래프이다.
도 16b는, 차속을 변경할 때의, 가속도의 변화를 도시하는 그래프이다.
도 16c는, 차속을 변경할 때의, 속도 변화를 도시하는 그래프이다.
도 17a는, 자차량이 40[km/h]로 주행하고 있는 상황을 도시하는 설명도이다.
도 17b는, 차속을 40[km/h]로부터 60[km/h]로 증속하는 경우의, 차속의 변화를 도시하는 그래프이다.
도 17c는, 자차량이 80[km/h]로 주행하고 있는 상황을 도시하는 설명도이다.
도 17d는, 차속을 80[km/h]로부터 100[km/h]로 증속하는 경우의, 차속의 변화를 도시하는 그래프이다.
도 18a는, 자차량이 도로 폭이 좁은 도로를 40[km/h]로 주행하고 있는 상황을 도시하는 설명도이다.
도 18b는, 도로 폭이 좁은 도로를 주행 중에, 차속을 40[km/h]로부터 60[km/h]로 증속하는 경우의, 차속의 변화를 도시하는 그래프이다.
도 18c는, 자차량이 도로 폭이 넓은 도로를 40[km/h]로 주행하고 있는 상황을 도시하는 설명도이다.
도 18d는, 도로 폭이 넓은 도로를 주행 중에, 차속을 40[km/h]로부터 60[km/h]로 증속하는 경우의, 차속의 변화를 도시하는 그래프이다.
도 19a는, 차간 거리를 50[m]로 주행하고 있는 상황을 도시하는 설명도이다.
도 19b는, 차간 거리를 50[m]로부터 20[m]로 짧게 하는 경우의, 차간 거리의 변화를 도시하는 그래프이다.
도 19c는, 차간 거리를 100[m]로 주행하고 있는 상황을 도시하는 설명도이다.
도 19d는, 차간 거리를 100[m]로부터 70[m]로 짧게 하는 경우의, 차간 거리의 변화를 도시하는 그래프이다.
도 20a는, 차간 거리가 80[m]이며, 인접 차선에 다른 차량이 주행하고 있는 상황을 도시하는 설명도이다.
도 20b는, 인접 차선에 다른 차량이 존재하는 경우에, 차간 거리를 80[m]로부터 50[m]로 짧게 하는 경우의, 차간 거리의 변화를 도시하는 그래프이다.
도 20c는, 차간 거리가 80[m]이며, 인접 차선에 다른 차량이 주행하고 있지 않은 상황을 도시하는 설명도이다.
도 20d는, 인접 차선에 다른 차량이 존재하지 않는 경우에, 차간 거리를 80[m]로부터 50[m]로 짧게 하는 경우의, 차간 거리의 변화를 도시하는 그래프이다.
도 21은, 자차량이 유지 시간 T1에 정차한 경우의, 운전 특성의 전환을 도시하는 설명도이다.
도 22는, 본 발명의 실시 형태에 관한 자동 운전 차량의 제어 장치의, 처리 동작을 도시하는 흐름도이다.
도 23은, 본 발명의 변형예에서 실행되는 수동 운전 특성 및 자동 운전 특성을 도시하는 설명도이다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 도 1은, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 자동 운전 차량의 제어 장치의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 자동 운전 차량의 제어 장치는, 주행 상황 검출부(1)와, 개인 적합 운전 특성 판정부(4)와, 운전 특성 데이터베이스(7)와, 자동 운전 특성 판정부(8) 및 전환 파라미터 설정부(11)를 구비하고 있다.
그리고, 본 실시 형태에 관한 자동 운전 차량의 제어 장치에서는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 수동 운전으로 주행 중에, 시각 t0에서 자동 운전으로 전환하는 경우에, 후술하는 방법에 의해 구해지는 수동 특성 유지 시간 T1(이하, 「유지 시간 T1」이라고 악칭함)만큼 수동 운전 특성에 의한 자동 운전을 행한다. 여기서 기술한 수동 운전 특성이란, 탑승원이 수동 운전하고 있을 때의 운전 특성을 말한다. 이 수동 운전 특성은 차속, 가속도, 차간 거리, 스티어링 가속도, 요우 레이트 등이다. 수동 운전 특성은, 상술한 것에 한하지 않고, 차량의 특성을 나타낼 때 일반적으로 사용되는 것이라면 적용 가능하다.
그 후, 시각 t1에서, 후술하는 방법에 의해 구해지는 운전 특성 전환 시간 T2(이하, 「전환 시간 T2」라고 약칭함)인 동안에, 서서히 자동 운전 특성으로 변경하고, 시각 t2에서 자동 운전 특성으로 전환한다. 여기서 기술한 자동 운전 특성이란, 수동 운전 특성과는 상이한 운전 특성을 말한다. 이 자동 운전 특성은, 탑승원의 수동 운전의 특성을 학습하여 설정하는 것이어도 되고, 또한 주행 씬(일반 도로, 고속 도로 등)별로 설정되는 것이어도 되며, 종래부터 있는 자동 운전의 운전 특성이라면 어떠한 것이라도 상관없다. 도 2에서는, 자동 운전 차량의 물리량으로서, 차속(곡선(q11)) 및 차간 거리(곡선(q12))를 예로 들어 도시하고 있다. 또한, 도 2에 있어서는, 자동 운전 중에 있어서의 운전 특성을 수동 운전 특성으로부터 자동 운전 특성으로 전환하도록 기재하였지만, 반드시 그것에 한하지 않고, 자동 운전 중의 운전 특성이, 수동 운전 시의 운전 특성으로부터, 그것과는 상이한 운전 특성으로 변경된다면, 운전 특성이 변경되는 방법은 불문한다.
본 실시 형태에서 나타내는 각 기능은, 하나 또는 복수의 처리 회로에 의해 실장될 수 있다. 처리 회로는, 전기 회로를 포함하는 처리 장치를 포함한다. 처리 장치는, 또한 실시 형태에 기재된 기능을 실행하도록 어레인지된 특정 용도용 집적 회로(ASIC)나 종래형 회로 부품과 같은 장치를 포함한다.
[주행 상황 검출부(1)]
도 1에 도시하는 바와 같이, 주행 상황 검출부(1)는, 자차량의 상황을 검출하는 자차량 상황 검출부(2)와, 주위 상황을 검출하는 주위 상황 검출부(3)를 구비하고 있다.
자차량 상황 검출부(2)는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 차속 센서(32)에서 검출되는 차속 데이터, 가속도 센서(33)에서 검출되는 가속도 데이터, 스티어링 각도 센서(34)에서 검출되는 스티어링 각도 데이터를 취득하여, 이들 각 데이터에 기초하여 자차량의 주행 상황을 검출한다. 자차량 상황 검출부(2)에서 검출된 데이터는, 도 1에 도시하는 수동 운전 학습부(5) 및 자동 운전 학습부(9)에 출력된다.
주위 상황 검출부(3)는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 차량 간격 검출부(35)와, 비차량 검출부(36)와, 주변 차량 종류 검출부(37)와, 차선 검출부(38)와, 도로 종류 검출부(39) 및 교통 정보 검출부(40)를 구비하고 있다.
차량 간격 검출부(35)는, 레이더 등에 의해, 자차량의 전후 좌우의 차량 간격을 검출한다. 비차량 검출부(36)는, 주위를 촬영하는 카메라로 촬영된 화상에 기초하여, 자차량의 주위에 존재하는 보행자, 자전거 등의 차량 이외의 물체를 검출한다.
주변 차량 종류 검출부(37)는, 카메라로 촬영된 화상으로부터, 자차량의 주위에 존재하는 차량의 종류를 검출한다. 예를 들어, 승용차, 트럭, 버스, 바이크 등을 검출한다. 차선 검출부(38)는, 카메라로 촬영된 화상으로부터, 도로의 차선을 검출한다.
도로 종류 검출부(39)는, 내비게이션 장치로부터 얻어지는 정보로부터 도로 종류를 검출한다. 교통 정보 검출부(40)는, 내비게이션 장치로부터 얻어지는 정보로부터 교통 정보를 검출한다. 또한, 각종 정보는, 차차간 통신, 로차간 통신, 음파 탐지기 등에 의해 검출하는 것도 가능하다. 주위 상황 검출부(3)에서 검출된 데이터는, 도 1에 도시하는 수동 운전 학습부(5) 및 자동 운전 학습부(9)에 출력된다.
[개인 적합 운전 특성 판정부(4), 자동 운전 특성 판정부(8)]
개인 적합 운전 특성 판정부(4)는, 수동 운전 학습부(5)와, 수동 운전 특성 설정부(6)를 구비하고 있다. 자동 운전 특성 판정부(8)는, 자동 운전 학습부(9)와, 자동 운전 특성 설정부(10)를 구비하고 있다.
수동 운전 학습부(5) 및 자동 운전 학습부(9)는, 수동 운전 시에 주행 상황 검출부(1)에서 검출된 주행 상황을 나타내는 각 데이터(도 3에 도시한 각 센서에 의해 취득한 데이터 등)로부터, 차량이 주행하고 있는 도로 종별을 특정하고, 도로 종별별로 탑승원의 운전 특성을 학습한다. 운전 특성이란, 탑승원(예를 들어, 운전자)이 수동 운전을 실행하는 경우의, 차속, 평균 차속, 가속도, 요우 레이트, 브레이크 타이밍, 차선 변경 시의 타이밍, 고속 도로에 진입할 때의 합류점, 합류 속도 등이다. 그리고, 학습한 운전 특성에 기초하여 자동 운전을 실행함으로써, 자동 운전이 탑승원의 특징에 따라 실행되게 되어, 자동 운전 중에 느끼는 탑승원의 위화감을 억제할 수 있다. 또한, 학습된 운전 특성은, 예를 들어 차속에 있어서는, 차속 50km/h와 같은 하나의 값으로 해도 되고, 30km/h 내지 60km/h와 같은 범위로 해도 된다. 또한, 운전 특성은, 확률 밀도 분포 등의 함수를 사용하여 표시되도록 해도 된다. 또한, 탑승원이, 자동 운전 중에 운전 특성의 변경을 지시한 경우에, 지시한 운전 특성을 학습하여, 이후의 자동 운전의 운전 특성에 반영시키도록 해도 된다.
운전 특성을 학습하는 방법으로서는, 3개의 학습 방법이 알려져 있다. 도 5는, 3개의 학습 방법을 도시하는 설명도이다. 학습 방법 「1」에서는, 인간의 분석에 의해 학습한다. 학습 방법 「2」에서는, 인간의 지식, 경험에 의한 가설을 설정하고, 또한 기계 학습에 의해 학습한다. 학습 방법 「3」에서는, 기계 학습에 의한 완전 자동으로 학습한다. 본 실시 형태에서는, 일례로서 방법 「2」를 채용하여 학습한다.
도 6은, 주행 상황 검출부(1)에 의해 검출된 데이터로부터 특징을 학습하는 흐름을 도시하는 설명도이다. 우선, 스텝 a1에서, 주행 상황 검출부(1)로부터 데이터를 수집한다. 자차량의 주행 상황과 주위 상황을 데이터로서 수집한다. 데이터를 수집한 후, 스텝 a2에 있어서, 필요한 속성 데이터를 추출한다. 주행 상황 검출부(1)가 수집한 데이터가, 운전 행동과 관련성이 있다고 단언할 수는 없으며, 운전 행동과 관련성이 없는 데이터가 학습의 재료로서 사용되면, 오히려 학습 결과에 악영향을 주는 경우가 있다. 이 때문에, 스텝 a2의 처리에서는 필요한 데이터(속성 데이터)만을 추출한다.
스텝 a3에 있어서, 전술한 a2의 처리에서 추출한 속성 데이터에 포함되어 있는 노이즈 등의 학습에 악영향을 주는 요소를 제거하여, 속성 데이터를 수정한다.
스텝 a4에 있어서, 속성 데이터를 의미가 있는 항목(파라미터)으로 분류한다. 도 8은, 다른 차량의 데이터를 의미가 있는 항목으로 분류하는 예를 도시하고 있다.
구체적으로는, 오브젝트 「1」 내지 오브젝트 「n」의 다른 차량이 검출되고, 또한 각 다른 차량의 「종류」, 「움직임」, 「브레이크 램프」, 「자차량과의 거리」가 검출된 경우에는, 이들 각 데이터를 재분류하여 「선행하는 차량의 대수」, 「선행하는 트럭의 대수」, 「선행하는 차량과의 사이의 거리」 등의 각종 항목을 취득한다.
상술한 도 6의 a1 내지 a4의 처리를 전처리라고 정의하고, 스텝 a5에 있어서, 전처리에서 생성된 파라미터를 기계 학습의 입력으로 하여, 기계 학습을 실행한다. 기계 학습의 알고리즘으로서, 예를 들어 SOM(Self Organizing Map), SVC(Support Vector Machine Classification), SGD(Stochastic Gradient Decent), 로지스틱스 회귀 등을 사용할 수 있다.
이 기계 학습에 의해, 주행하고 있는 도로 종별이 출력된다. 도 7에 도시하는 바와 같이, 각종 도로 종별은 (예를 들어, b1 내지 b8)로 분류된다. 구체적으로는, 고속 도로를 주행 중인 경우에는 「b1. 고속 도로」라고 하고, 일반 도로에서 편측 2차선을 주행 중인 경우에는 「b2. 간선 도로」라고 하고, 일반 도로에서 편측 1차선을 주행 중인 경우에는 「b3. 비간선 도로」라고 하고, 일반 도로의 교차점을 주행 중인 경우에는 「b4. 교차점」이라고 한다. 또한, 일반 도로 또는 고속 도로를 주행 중에 선행 차량이 존재하지 않는 경우에는 「b5. 순항 주행」이라고 하고, 일반 도로 또는 고속 도로를 주행 중에 선행 차량이 존재하는 경우에는 「b6. 추종 주행」이라고 하고, 일반 도로의 교차점에서 정지 후 재발진하는 경우에는 「b7. 교차점 통과」라고 하고, 일반 도로의 교차점에서 우회전하는 경우에는 「b8. 우회전」으로 분류한다.
스텝 a6에 있어서, 학습에 의해 특정한 도로 종별과, 그 도로 종별에 있어서의 운전 특성을 운전 특성 데이터베이스(7)에 보존한다.
도 9는, 2차선 도로를 순항하고 있는 씬을 일례로, 자동 운전 학습부(9) 및 수동 운전 학습부(5)에 의해 자동 운전 특성, 수동 운전 특성을 운전 특성 데이터베이스(7)에 보존하는 처리를 도시하는 설명도이다. 도 9의 스텝 c1에 있어서, 수동 운전 학습부(5) 및 자동 운전 학습부(9)는, 주행 상황 검출부(1)로부터 각종 입력 정보를 취득한다. 구체적으로는, 다른 차량과의 위치 관계, 제한 속도 등의 도로 정보, 자차량의 주행 정보 등을 취득한다.
스텝 c2에 있어서, 자동 운전 학습부(9) 및 수동 운전 학습부(5)는, 도 6에서 도시한 바와 같이, 취득한 입력 정보에 기초하여 기계 학습 알고리즘을 실행한다. 이에 의해, 주행하고 있는 도로 종별을 특정한다. 자동 운전인 경우에는, 스텝 c3 내지 c5에 있어서, 운전 특성 데이터베이스(7)로부터 특정한 도로 종별에 대응한 자동 운전 특성을 취득하고, 자동 운전 중의 운전 특성으로서 설정한다. 수동 운전인 경우에는, 스텝 c6 내지 c8에 있어서, 특정한 도로 종별에 맞게, 운전 특성을 학습한다.
자동 운전인 경우에 대하여, 스텝 c3 내지 c5를 설명한다. 스텝 c3에 있어서, 자동 운전 학습부(9)는, 도로 종별에 대응한 자동 운전 특성을 취득하고, 자동 운전 중의 운전 특성으로서 설정한다. 예를 들어, 도 10a는, 2차선 도로의 좌측 차선을 자차량(V1)이 순항 주행하고, 우측 차선을 다른 차량(V2, V3)이 주행하고 있는 상황에서, 제한 속도가 80[km/h], 다른 차량(V2, V3)의 주행 속도가 80[km/h]인 경우를 도시한다. 그 도로 종별(씬)에 있어서, 학습한 운전 특성으로서 주행 속도가 80[km/h]인 경우에는, 즉 이 씬에 있어서는, 탑승원이 80[km/h]로 주행시키거나, 또한 주행시킬 가능성이 높은 경우에는, 자차량(V1)의 주행 속도를 80[km/h]로 설정한다.
스텝 c4에 있어서, 자동 운전 학습부(9)는, 자동 운전 중에도 운전 특성을 학습한다. 탑승원이 자동 운전 중에 운전 특성의 변경을 지시한 경우에는, 지시한 운전 특성을 학습하도록 해도 된다. 이에 의해, 이후의 자동 운전의 운전 특성에 있어서, 자동 운전 중의 탑승원의 지시를 반영시킬 수 있다. 그리고, 자동 운전 중의 운전 특성을 운전 특성 데이터베이스(7)에 보존한다. 또한, 스텝 c5에 있어서, 보존하는 데이터는, 나중에 참조하기 쉽도록, 주행한 도로 종별에 대하여 라벨링한다.
한편, 스텝 c6에 있어서, 수동 운전 학습부(5)는, 특정한 도로 종별에 맞추어 수동 운전 특성을 취득한다. 예를 들어, 도 10b에 도시하는 바와 같이, 2차선 도로의 좌측 차선을 자차량(V1)이 순항 주행하고, 우측 차선을 다른 차량(V2, V3)이 주행하고 있는 상황에서, 제한 속도가 80[km/h], 다른 차량(V2, V3)의 주행 속도가 80[km/h]인 상황을 상정한다. 이 상황에서, 자차량(V1)의 주행 속도가 60[km/h]였던 경우에는, 이 탑승원은, 순항 주행 시에는 제한 속도의 75％의 속도로 주행하는 경향이 있다고 판단한다. 또한, 본 실시 형태에서 나타내는 순항 주행이란, 선행 차량과의 사이의 차간 시간(차간 거리를 주행 속도로 나눈 수치)이 2초 이상인 상황이 30초 이상 계속되는 것으로 정의한다.
스텝 c7에 있어서, 수동 운전 학습부(5)는, 학습에 의해 취득한 운전 특성을 운전 특성 데이터베이스(7)에 보존한다. 또한, 스텝 c8에 있어서, 보존하는 데이터는, 나중에 참조하기 쉽도록, 주행한 도로 종별에 대하여 라벨링한다.
이와 같이 하여, 자차량이 자동 운전 중인 자동 운전 특성 및 수동 운전 중인 수동 운전 특성을 학습에 의해 취득하고, 운전 특성 데이터베이스(7)에 보존할 수 있다.
[전환 파라미터 설정부(11)]
이어서, 도 1에 도시한 전환 파라미터 설정부(11)에 대하여 설명한다. 전환 파라미터 설정부(11)는, 불안감ㆍ물리량 모델 기억부(12)(모델 기억부)와, 파라미터 제어부(13)를 구비하고 있다. 불안감ㆍ물리량 모델 기억부(12)는, 후술하는 불안감ㆍ물리량 모델을 기억한다.
파라미터 제어부(13)는, 자차량의 현재의 주행 상황 및 불안감ㆍ물리량 모델에 기초하여, 자차량을 수동 운전으로부터 자동 운전으로 전환하는 경우에, 탑승원이 느끼는 불안감을 추정하고, 추정한 불안감에 따라, 도 2에 도시한 유지 시간 T1, 및 유지 시간 T1이 경과한 후의 자동 운전 특성으로 전환할 때 요하는 전환 시간 T2를 설정한다.
<불안감ㆍ물리량 모델 기억부(12)>
불안감ㆍ물리량 모델 기억부(12)는, 자차량 주행 시의 물리량과, 탑승원이 느끼는 불안감의 관계를 나타내는 불안감ㆍ물리량 모델을 기억한다. 도 11은, 불안감ㆍ물리량 모델을 도시하는 설명도이다. 주지의 베버-페히너 법칙에 따르면, 그래프(61)에 나타내는 바와 같이, 차속(또는 차간 거리)과 탑승원의 차속(또는 차간 거리)의 지각량은, 곡선(Q1)과 같이 변화하는 것이 알려져 있다. 그래프(61)의 횡축은 차속(또는 차간 거리), 종축은 차속(또는 차간 거리)의 지각량을 나타내고 있다.
횡축이 차속인 경우를 예로 들면, 차속이 증가함에 따라, 동일한 차속 변화에 대한 지각량의 변화가 저감됨을 알 수 있다. 구체적으로는, 차속이 d1(예를 들어, 20[km/h]로부터 d2(예를 들어, 40km/h)로 변화할 때의 지각량의 변화는, e1로부터 e2인 것에 비해, 차속이 d2로부터 d3(예를 들어, 60[km/h])으로 변화할 때의 지각량의 변화는, e2로부터 e3이다. 즉, 어느 쪽도 20[km/h]의 증속임에도 불구하고, 지각량의 변화는 e1 내지 e2 쪽이 e2 내지 e3보다 크다. 이것은, 차량이 d1로부터 d2로 증속하는 경우에는, d2로부터 d3으로 증속하는 경우보다, 탑승원은 큰 변화가 발생하고 있는 것처럼 느끼고 있음을 나타내고 있다.
또한, 그래프(61)의 횡축이 선행 차량과의 사이의 차간 거리인 경우에는, 차간 거리가 짧아질수록, 차간 거리의 변화에 대한 지각량의 변화가 커진다. 이것은, 예를 들어 차간 거리가 15m로부터 5m 짧아져 10m로 변화하는 경우보다, 차간 거리 차량이 10m로부터 5m 짧아져 5m로 변화하는 경우 쪽이, 탑승원이 느끼는 지각량의 변화가 크다는 것을 나타내고 있다.
그래프(62)는, 차속의 지각량과 차속의 불안감의 관계를 나타내고 있고, 곡선(Q2)은 도로 폭이 좁은 경우, 곡선(Q3)은 도로 폭이 넓은 경우의 특성을 나타내고 있다. 그리고, 차속의 지각량이 증가할수록 차속에 대하여 탑승원이 느끼는 불안감이 증가하는 것, 및 도로 폭이 좁을수록 불안감은 커지는 것을 알 수 있다.
곡선(Q1, Q2, Q3)에 기초하여, 그래프(63)에 나타내는 바와 같이, 차속과 차속의 불안감의 관계를 나타내는 모델이 작성된다. 곡선(Q4)은 도로 폭이 좁은 경우, 곡선(Q5)은 도로 폭이 넓은 경우의, 차속에 대하여 탑승원이 느끼는 불안감을 나타내고 있다. 차속이 증대됨에 따라 탑승원이 느끼는 불안감이 증대되고, 또한 도로 폭이 좁은 경우에는 보다 불안감이 증대됨을 알 수 있다. 예를 들어, 차속이 20[km/h]로부터 40[km/h]로 가속될 때의 불안감의 변화는, 차속이 40[km/h]로부터 60[km/h]로 가속될 때의 불안감의 변화보다 크다. 즉, 어느 쪽도 20[km/h]의 증속임에도 불구하고, 불안감의 변화는 20[km/h]로부터 40[km/h]로의 가속 쪽이 40[km/h]로부터 60[km/h]로의 가속보다 크다.
또한, 차간 거리의 지각량과 차간 거리의 불안감은, 그래프(64)의 곡선(Q6, Q7)과 같이 변화한다. 곡선(Q7)은, 인접 차선에 다른 차량이 존재하지 않는 경우(인접 차선이 비어 있는 경우), 곡선(Q6)은, 인접 차선에 다른 차량이 존재하는 경우(인접 차선이 막혀 있는 경우)의 특성을 나타내고 있다. 그리고, 차간 거리의 지각량이 감소할수록(곡선(Q6, Q7)의 도면 중 좌측 방향으로 갈수록) 차간 거리에 대하여 탑승원이 느끼는 불안감이 증가함을 알 수 있다. 또한, 인접 차선에 다른 차량이 존재하는 경우 쪽이 존재하지 않는 경우보다 불안감은 커짐을 알 수 있다.
곡선(Q1, Q6, Q7)에 기초하여, 그래프(65)에 나타내는 바와 같이, 차간 거리와 차간 거리의 불안감의 관계를 나타내는 모델이 작성된다. 곡선(Q8)은 인접 차선에 다른 차량이 존재하는 경우, 곡선(Q9)은 인접 차선에 다른 차량이 존재하지 않는 경우의, 차간 거리에 대하여 탑승원이 느끼는 불안감을 나타내고 있다. 차간 거리가 감소함에 따라 탑승원이 느끼는 불안감이 증대되고, 또한 인접 차선에 다른 차량이 존재하는 경우에는 보다 불안감이 증대됨을 알 수 있다.
그리고, 상술한 특성을 갖는 모델이 작성되어, 불안감ㆍ물리량 모델 기억부(12)에 기억되어 있다. 예를 들어, 차간 거리가 15[m]로부터 10[m]로 감소할 때의 불안감의 변화는, 차간 거리가 10[m]로부터 5[m]로 감소할 때의 불안감의 변화보다 작다. 즉, 어느 쪽도 5[m]의 차간 거리의 감소임에도 불구하고, 불안감의 변화는 15[m]로부터 10[m]로 감소하는 쪽이 10[m]로부터 5[m]로 감소하는 것보다 작다.
<파라미터 제어부(13)>
도 1에 도시하는 파라미터 제어부(13)에는, 기계 학습에 의해 특정한 도로 종별에 맞게, 운전 특성 데이터베이스(7)에 기억되어 있는 수동 운전 특성, 자동 운전 특성을 추출하고, 그리고, 도 12에 도시하는 바와 같이, 불안감ㆍ물리량 모델을 참조함으로써, 탑승원의 불안감이 입력된다. 그리고, 파라미터 제어부(13)는, 입력된 불안감에 기초하여, 유지 시간 T1, 및 수동 운전을 자동 운전으로 전환할 때 요하는 전환 시간 T2를 설정한다. 또한, 본 실시 형태에 있어서는, 불안감ㆍ물리량 모델 기억부(12)에 사용하는 불안감ㆍ물리량 모델은, 도로 종별별로 설정하도록 해도 된다.
이하, 파라미터 제어부(13)에서 실행되는, 유지 시간 T1, 및 전환 시간 T2의 설정 방법에 대하여 설명한다. 즉, 파라미터 제어부(13)는, 수동 운전으로부터 자동 운전으로 전환하는 제어를 행하는 전환 제어부로서의 기능을 구비하고 있다. 처음에, 도 13, 도 14를 참조하여, 탑승원에게 불안감을 주는 일이 없는 차속, 차간 거리의 변화에 대하여 설명한다.
도 13a에 도시하는 바와 같이, 차속에 따라 일정 시간 내에 증속 가능한 속도가 결정된다. 곡선(q1)은, 차속과, 탑승원이 느끼는 불안감의 관계를 나타내는 그래프이다. 본 실시 형태에서는, 일정 시간 내의 불안감의 변화량의 허용값을 「허용 변화량 X1(제1 역치)」로서 설정한다. 그리고, 일정 시간 내에서의 불안감의 변화량이 허용 변화량 X1 이하가 되도록 차속을 변화시킨다. 즉, 수동 운전으로부터 자동 운전으로의 전환에 수반하여 불안감이 증가하는 경우에는, 일정 시간 내의 불안감의 증가량이 제1 역치 이하가 되도록, 이행 패턴을 변경한다.
도 13a에 도시하는 예에서는, 차속이 20[km/h]로부터 40[km/h]로 증가하는 경우의 불안감 변화량이, 허용 변화량 X1로 되어 있다. 따라서, 현재의 차속이 20[km/h]인 경우에는, 일정 시간 내에 40[km/h]까지 가속하는 것이 허용된다(화살표(Y1) 참조).
한편, 현재의 차속이 40[km/h]인 경우에는, 일정 시간 내에 100[km/h]까지 가속되는 것이 허용된다(화살표(Y2) 참조). 그러나, 현재의 차속이 20[km/h]인 경우에 일정 시간 내에 100[km/h]까지 가속되는 경우에는, 불안감의 변화량이 X1+X1=2X1로 되어, X1을 초과하기 때문에 허용되지 않는다.
또한, 도 13b에 도시하는 바와 같이, 차속이 동일해도 도로 폭에 따라 일정 시간 내에 증속 가능한 속도가 결정된다. 곡선(q2)은 도로 폭이 좁은 경우, 곡선(q3)은 도로 폭이 넓은 경우의 차속과 탑승원이 느끼는 불안감의 관계를 나타내는 그래프이다.
곡선(q2)에 나타내는 바와 같이, 현재의 차속이 20[km/h]이며 도로 폭이 좁은 경우에는, 일정 시간 내에 40[km/h]까지 가속하는 것이 허용된다(화살표(Y3) 참조). 한편, 곡선(q3)에 나타내는 바와 같이, 현재의 차속이 20[km/h]이며 도로 폭이 넓은 경우에는, 일정 시간 내에 60[km/h]까지 가속하는 것이 허용된다(화살표(Y4) 참조).
또한, 도 14a에 도시하는 바와 같이, 차간 거리에 따라 일정 시간 내에 선행 차량에 접근 가능한 거리가 결정된다. 곡선(q4)은, 차간 거리와, 탑승원이 느끼는 불안감의 관계를 나타내는 그래프이다. 본 실시 형태에서는, 일정 시간 내의 불안감의 변화량의 허용값을 「허용 변화량 X2(제1 역치)」로서 설정한다. 그리고, 일정 시간 내에서의 불안감의 변화량이 허용 변화량 X2 이하가 되도록 차간 거리를 변화시킨다.
도 14a에 도시하는 예에서는, 차간 거리가 20[m]로부터 10[m]로 된 경우의 불안감 변화량이, 허용 변화량 X2로 되어 있다. 따라서, 현재의 차간 거리가 20[m]인 경우에는, 일정 시간 내에 10[m]까지 짧게 하는 것이 허용된다(화살표(Y5) 참조).
한편, 현재의 차간 거리가 40[m]인 경우에는, 일정 시간 내에 20[m]까지 짧게 하는 것이 허용된다(화살표(Y6) 참조).
그러나, 현재의 차간 거리가 40[m]인 경우에 일정 시간 내에 10[m]까지 감소하는 경우에는, 불안감의 변화량이 X2+X2=2X2로 되어, X2를 초과하기 때문에 허용되지 않는다.
또한, 도 14b에 도시하는 바와 같이, 인접 차선에 다른 차량이 존재하는지 여부에 따라, 일정 시간 내에 짧게 할 수 있는 차간 거리가 결정된다. 곡선(q5)은 인접 차선에 다른 차량이 존재하는 경우의 특성을 나타내고, 곡선(q6)은 인접 차선에 다른 차량이 존재하지 않는 경우의 특성을 나타내고 있다.
인접 차선에 다른 차량이 존재하는 경우에는, 일정 시간 내에 차간 거리가 20[m]로부터 10[m]까지 짧게 하는 것이 허용된다(화살표(Y7) 참조). 한편, 인접 차선에 다른 차량이 존재하지 않는 경우에는, 일정 시간 내에 차간 거리가 35[m]로부터 10[m]까지 짧게 하는 것이 허용된다(화살표(Y8) 참조).
그리고, 파라미터 제어부(13)는, 불안감이 커질수록, 유지 시간 T1이 길어지도록 설정한다. 또한, 차속을 변화시키는 경우에는, 일정 시간 내의 불안감의 변화량이 허용 변화량 X1 이하가 되도록, 전환 시간 T2의 길이를 설정한다. 또한, 차간 거리를 변화시키는 경우에는, 일정 시간 내의 불안감의 변화량이 허용 변화량 X2(제1 역치) 이하가 되도록, 전환 시간 T2의 길이를 설정한다. 이와 같이 함으로써, 불안감의 급격한 변화를 억제할 수 있게 된다.
즉, 차속이 높을수록, 유지 시간 T1을 길게 하고, 도로 폭이 좁을수록, 유지 시간 T1을 길게 한다. 또한, 차간 거리가 짧을수록, 유지 시간 T1을 길게 하고, 인접 차선에 다른 차량이 존재하는 경우에는, 유지 시간 T1을 길게 한다.
또한, 차속이 낮을수록, 증속에 요하는 시간(전환 시간 T2)이 길어지도록 이행 패턴을 설정하고, 도로 폭이 좁을수록, 증속에 요하는 시간(전환 시간 T2)이 길어지도록 이행 패턴을 설정한다. 또한, 차간 거리가 짧을수록, 선행 차량으로의 접근 시간(전환 시간 T2)이 길어지도록 이행 패턴을 설정하고, 인접 차선에 다른 차량이 존재하는 경우에는, 선행 차량으로의 접근 시간(전환 시간 T2)이 길어지도록 이행 패턴을 설정한다.
한편, 이것과는 반대로, 예를 들어 차속을 저감하도록 운전 특성이 전환되는 경우나, 차간 거리를 길게 하도록 운전 특성이 전환되는 경우 등, 탑승원이 느끼는 불안감이 저감되는 방향으로 제어하는 경우에는, 불안감의 감소율이 미리 설정한 역치(제2 역치) 이상이 되도록 이행 패턴을 설정한다. 즉, 수동 운전으로부터 자동 운전으로의 전환에 수반하여 불안감이 감소하는 경우에는, 일정 시간 내의 불안감의 감소량이 제2 역치 이상이 되도록, 이행 패턴을 변경한다.
예를 들어, 도 13a에 도시하는 그래프에서, 일례로서 일정 시간 내에 자차량의 차속을 100[km/h]로부터 40[km/h] 이하까지 감속시킴으로써, 일정 시간 내에서의 불안감의 감소량을 X1보다 크게 한다. 혹은, 일정 시간 내에 자차량의 차속을 40[km/h]로부터 20[km/h] 이하까지 감속시킴으로써, 일정 시간 내에서의 불안감의 감소량을 X1보다 크게 한다. 즉, 불안감의 감소율이 제2 역치 이상이 되도록 제어함으로써, 빠르게 탑승원이 느끼는 불안감을 제거하도록 제어한다.
또한, 차간 거리의 경우에 있어서도 마찬가지로, 도 14a에 도시하는 그래프에서, 일례로서 일정 시간 내에 차간 거리를 10[m]로부터 20[m] 이상까지 확대함으로써, 일정 시간 내에서의 불안감의 감소량을 X2보다 크게 한다. 혹은, 일정 시간 내에 차간 거리를 20[m]로부터 40[m] 이상까지 확대함으로써, 일정 시간 내에서의 불안감의 감소량을 X2보다 크게 한다.
즉, 차속이 높을수록, 감속에 요하는 시간(전환 시간 T2)이 짧아지도록 이행 패턴을 설정하고, 도로 폭이 넓을수록, 감속에 요하는 시간(전환 시간 T2)이 짧아지도록 이행 패턴을 설정한다. 또한, 차간 거리가 길수록, 선행 차량으로부터의 이탈 시간(전환 시간 T2)이 짧아지도록 이행 패턴을 설정하고, 인접 차선에 다른 차량이 존재하지 않는 경우에는, 선행 차량으로부터의 이탈 시간(전환 시간 T2)이 짧아지도록 이행 패턴을 설정한다.
이와 같이, 파라미터 제어부(13)는, 수동 운전으로부터 자동 운전으로의 전환 시에는, 유지 시간 T1을 연산하고, 또한 자동 운전 특성에 기초하여 자동 운전을 실행할 때까지의 전환 시간 T2를 연산한다. 또한, 전환 시간 T2에서의, 운전 특성의 이행 패턴을 설정한다.
도 15는, 유지 시간 T1 및 전환 시간 T2를 설정하는 예를 도시하는 도면이다. 불안감을 느끼는 제어 파라미터가 차속이며 증속하는 경우의 T1의 설정 방법, 및 제어 파라미터가 차간 거리이며 차간을 짧게 하는 경우의 T1의 설정 방법에 대하여 도시하고 있다.
현재의 차속이 낮은 경우에는, T1을 짧게 설정하고, 또한 전환 시간 T2를 길게 함으로써, 저속으로부터의 급격한 증속을 피하여 탑승원의 불안감을 저감시킨다. 현재의 차속이 높은 경우에는, T1을 길게 설정하고, 또한 전환 시간 T2를 짧게 설정함으로써, 빠르게 증속된다. 이에 의해, 탑승원의 불안감을 저감시킨다. 또한, 도로 폭이 좁은 경우에는, T1을 길게 설정하고, 또한 T2를 길게 설정함으로써, 서서히 차간 거리를 짧게 하여 탑승원의 불안감을 저감시킨다. 도로 폭이 넓은 경우에는, T1을 짧게 설정하고, 또한 T2를 짧게 설정함으로써, 빠르게 증속된다.
또한, 현재의 차간 거리가 짧은 경우에는, T1을 길게 설정하고, 또한 T2를 길게 설정함으로써, 차간 거리를 짧게 할 때의 시간이 길어져, 선행 차량으로의 급격한 접근을 피하여 탑승원의 불안감을 저감시킨다. 또한, 현재의 차간 거리가 긴 경우에는, T1을 짧게 설정하고, 또한 T2를 짧게 설정함으로써, 빠르게 차간 거리를 좁힌다. 또한, 인접 차선에 다른 차량이 존재하는 경우에는, T1을 길게 설정하고, 또한 T2를 길게 설정함으로써, 탑승원의 불안감을 저감시킨다. 인접 차선에 다른 차량이 존재하지 않는 경우에는, T1을 짧게 설정하고, 또한 T2를 짧게 설정함으로써, 빠르게 차간 거리를 좁힌다.
상술한 바와 같이, 유지 시간 T1, 전환 시간 T2를 설정함으로써, 탑승원이 느끼는 불안감을 저감한 운전 특성의 전환이 가능하게 된다. 그 결과, 불안감을 느끼게 하는 일을 피할 수 있다.
이어서, 전환 시간 T2의 다른 설정 방법에 대하여 설명한다. 도 16은, 차속을 변경하는 경우의, 전환 시간 T2의 설정 방법을 도시하는 설명도이다. 증속하는 경우에는, 탑승원에게 불안감을 느끼게 하지 않기 위해, 저크(가속도의 변화율)가 일정값을 초과하지 않도록 하는 것이 필요하다. 따라서, 도 16a에 도시하는 바와 같이, 저크 구간을 설정하고, 또한 이 저크 구간에서의 최대 저크, 최소 저크를 설정한 곡선(q21)을 결정한다. 이때, 최대 저크의 구간, 최소 저크의 구간, 및 저크가 제로인 구간을 동일하게 하는 것이 바람직하다.
그리고, 곡선(q21)을 적분함으로써, 도 16b에 도시하는 바와 같이, 가속도를 나타내는 곡선(q22)을 취득한다. 또한, 곡선(q22)을 적분함으로써, 도 16c에 도시하는 바와 같이, 속도를 나타내는 곡선(q23)을 취득한다. 곡선(q23)은, 현재의 속도로부터 목표 속도에 도달할 때까지의 속도가, 매끄러운 S자 커브가 되도록 설정된다. 또한, 현재 속도로부터 목표 속도에 도달할 때까지의 시간이 전환 시간 T2로 설정된다.
이러한 방법에 의해 전환 시간 T2를 설정함으로써, 탑승원에게 과대한 가속도를 느끼게 하지 않고 증속하는 것이 가능하게 된다.
도 17은, 차속을 20[km/h]만큼 빠르게 하는 경우의, 전환 시간 T2의 설정 방법을 도시하는 설명도이다. 도 17a, 도 17b는, 차속을 40[km/h]로부터 60[km/h]까지 증속하는 경우를 도시하고 있다. 도 17b에 도시하는 바와 같이, 현재 차속이 낮은 경우에는, 유지 시간 T1을 짧게 하는 것에 추가하여, 전환 시간 T2를 길게 한다.
한편, 도 17c, 도 17d는, 차속을 80[km/h]로부터 100[km/h]까지 증속하는 경우를 도시하고 있다. 도 17d에 도시하는 바와 같이, 현재 차속이 높은 경우에는, 유지 시간 T1을 길게 하는 것에 추가하여, 전환 시간 T2를 짧게 한다. 이와 같이 함으로써, 탑승원이 느끼는 불안감을 저감하는 것이 가능하게 된다. 즉, 수동 운전으로부터 자동 운전으로 전환된 경우에 있어서, 자동 운전이 개시된 당초에는, 차속이 40[km/h]인 경우보다 차속이 80[km/h]인 경우 쪽이, 탑승원이 느끼는 불안감은 크다. 또한, 자동 운전으로 전환된 후, 수동 운전 특성으로부터 자동 운전 특성으로 변경되는 동안에는, 운전 특성의 변화에 따라, 탑승원은 불안감을 증대시켜 버린다. 그 때문에, 수동 운전 특성으로부터의 운전 특성의 변경을 개시할 때까지, 탑승원의 불안감을 안정시키는 편이 바람직하다. 즉, 차속이 높을수록 유지 시간 T1을 길게 함으로써, 유지 시간의 종료까지 탑승원의 불안감을 안정시킬 수 있기 때문에, 자동 운전 특성으로 운전 특성이 변화될 때까지의 동안, 탑승원의 불안감이 한층 더 증가하는 것을 억제할 수 있다.
또한, 동일한 20[km/h]의 증속이라도, 40[km/h]로부터 60[km/h]로의 증속은, 80[km/h]로부터 100[km/h]로의 증속보다 탑승원이 느끼는 불안감이 크므로, 전환 시간 T2를 상대적으로 길게 설정함으로써, 불안감을 저감시킨다.
도 18은, 차속을 40[km/h]로부터 60[km/h]까지 증속하는 경우의, 전환 시간 T2의 설정 방법을 도시하는 설명도이다. 도 18a는, 자차량(V1)이 좁은 도로 폭(H1)의 도로를 주행하고 있는 경우를 도시하고 있다. 도 18b에 도시하는 바와 같이, 도로 폭이 좁은 경우에는, 유지 시간 T1을 길게 하는 것에 추가하여, 전환 시간 T2를 길게 한다.
한편, 도 18c, 도 18d는, 자차량이 주행하는 도로의 도로 폭(H2)이 넓은 경우를 도시하고 있다. 도 18d에 도시하는 바와 같이, 도로 폭이 넓은 경우에는, 유지 시간 T1을 짧게 하는 것에 추가하여, 전환 시간 T2를 짧게 한다. 이와 같이 함으로써, 탑승원이 느끼는 불안감을 저감하는 것이 가능하게 된다. 즉, 동일한 40[km/h]로부터 60[km/h]로의 증속이라도, 도로 폭이 좁은 편이 탑승원이 느끼는 불안감이 크므로, T1, T2를 상대적으로 길게 설정함으로써, 불안감을 저감한다.
도 19는, 차간 거리를 30[m]만큼 짧게 하는 경우의, 전환 시간 T2의 설정 방법을 도시하는 설명도이다. 도 19a, 도 19b는, 차간 거리를 50[m]로부터 20[m]로 하는 경우를 도시하고 있다. 도 19b에 도시하는 바와 같이, 현재의 차간 거리가 짧은 경우에는, 유지 시간 T1을 길게 하는 것에 추가하여, 전환 시간 T2를 길게 한다.
한편, 도 19c, 도 19d는, 차간 거리를 100[m]로부터 70[m]로 하는 경우를 도시하고 있다. 도 19d에 도시하는 바와 같이, 현재의 차간 거리가 긴 경우에는, 유지 시간 T1을 짧게 하는 것에 추가하여, 전환 시간 T2를 짧게 한다. 이와 같이 함으로써, 탑승원이 느끼는 불안감을 저감하는 것이 가능하게 된다. 즉, 동일한 30[m]의 접근이라도, 50[m]로부터 20[m]로의 접근은, 100[m]로부터 70[m]로의 접근보다 탑승원이 느끼는 불안감이 크므로, T1, T2를 상대적으로 길게 설정함으로써, 불안감을 저감한다.
도 20은, 차간 거리를 80[m]로부터 50[m]까지 짧게 하는 경우의, 전환 시간 T2의 설정 방법을 도시하는 설명도이다. 도 20a, 도 20b는, 인접 차선에 다른 차량이 존재하는 경우를 도시하고 있다. 도 20b에 도시하는 바와 같이, 인접 차선에 다른 차량이 존재하는 경우에는, 유지 시간 T1을 길게 하는 것에 추가하여, 전환 시간 T2를 길게 한다.
한편, 도 20c, 도 20d는, 인접 차선에 다른 차량이 존재하지 않는 경우를 도시하고 있다. 도 20d에 도시하는 바와 같이, 인접 차선에 다른 차량이 존재하지 않는 경우에는, 유지 시간 T1을 짧게 하는 것에 추가하여, 전환 시간 T2를 짧게 한다. 이와 같이 함으로써, 탑승원이 느끼는 불안감을 저감하는 것이 가능하게 된다. 즉, 동일한 80[m]로부터 50[m]로의 접근이라도, 인접 차선에 다른 차량이 존재하는 편이, 탑승원이 느끼는 불안감이 크므로, T1, T2를 상대적으로 길게 설정함으로써, 불안감을 저감한다.
또한, 도 1에 도시한 파라미터 제어부(13)는, 유지 시간 T1과 전환 시간 T2의 합계 시간(T1+T2)의 경과 전에, 신호 등으로 자차량이 정지하는 경우에는, 불안감ㆍ물리량 모델을 사용하지 않고, 정지 후의 재발진 시에 자동 운전 특성으로 전환한다.
즉, 도 21에 도시하는 바와 같이, 자차량(V1)이 지점(P1)을 통과한 시점에서 수동 운전으로부터 자동 운전으로 전환된 경우에는, 그 후 수동 운전 특성을 유지한다. 그리고, 지점(P2)에서 자차량(V1)이 정지한 경우에는, 그 후, 자동 운전 특성으로 전환한다. 이와 같이 함으로써, 불필요한 운전 특성의 전환을 피할 수 있다.
[처리 동작의 설명]
이어서, 본 실시 형태에 관한 자동 운전 차량의 제어 장치의 처리 동작의 일례를, 도 22에 도시하는 흐름도를 참조하여 설명한다.
처음에, 스텝 S11에 있어서, 주위 상황 검출부(3)는, 자차량의 주위 상황을 검출한다. 스텝 S12에 있어서, 자동 운전 학습부(9)는, 검출한 주위 상황을 통계적으로 학습하고, 또한 스텝 S13에 있어서, 현재의 주행 상황을 분류한다. 즉, 도 7에 도시한 바와 같이, 고속 도로 주행 중, 일반 도로 주행 중 등의 주행 상황을 분류한다.
스텝 S14에 있어서, 자동 운전 특성 설정부(10)는, 현재의 주행 상황에 기초하여, 운전 특성 데이터베이스(7)를 참조하여 자동 운전 특성을 설정한다.
이와 동시에, 스텝 S15에 있어서, 자차량 상황 검출부(2)는, 도 3에 도시한 바와 같이, 현재의 자차량 상황을 검출한다. 스텝 S16에 있어서, 수동 운전 학습부(5)는, 탑승원의 운전 특성을 통계적으로 학습하고, 스텝 S17에 있어서, 주행 상황에 따른 수동 운전 특성을 설정한다. 또한, 수동 운전 학습부(5)에서 학습한 운전 특성을, 운전 특성 데이터베이스(7)에 기억시킨다.
스텝 S18에 있어서, 파라미터 제어부(13)는, 수동 운전으로부터 자동 운전으로의 전환 조작(오버라이드)이 발생하였는지 여부를 판단한다.
스텝 S19에 있어서, 스텝 S17의 처리에서 설정된 수동 운전 특성과, 스텝 S14의 처리에서 설정된 자동 운전 특성이 상이한지 여부를 판단한다. 상이하지 않은 경우에는(스텝 S19에서 "아니오"), 전환 시에 탑승원에게 불안감을 느끼게 하는 일은 없으므로, 그대로 자동 운전 특성에서의 자동 운전 제어로 이행한다.
상이한 경우에는(스텝 S19에서 "예"), 스텝 S20에 있어서, 파라미터 제어부(13)는, 불안감ㆍ물리량 모델 기억부(12)를 참조하여, 스텝 S21에 있어서, 전술한 방법에 의해, 유지 시간 T1 및 전환 시간 T2를 설정한다.
그 후, 스텝 S22에 있어서, 파라미터 제어부(13)는, 수동 운전 특성을 사용하여 자동 운전 제어를 실행한다.
스텝 S23에 있어서, 파라미터 제어부(13)는, T1이 경과하였는지 여부를 판단하고, 경과한 경우에는(스텝 S23에서 "예"), 스텝 S24에 있어서, 수동 운전 특성으로부터 자동 운전 특성으로 서서히 전환한다.
스텝 S25에 있어서, 파라미터 제어부(13)는, T2가 경과하였는지 여부를 판단하고, 경과한 경우에는(스텝 S25에서 "예"), 자동 운전 제어를 실행한다.
이와 같이 하여, 수동 운전으로부터 자동 운전으로의 전환 조작이 발생한 경우에는, 유지 시간 T1 및 전환 시간 T2를 적절하게 설정함으로써, 탑승원에게 불안감을 느끼게 하지 않고 운전의 전환이 가능하게 된다.
이와 같이 하여, 본 실시 형태에서는, 수동 운전으로부터 자동 운전으로 전환된 경우에, 수동 운전 시의 운전 특성인 수동 운전 특성을 유지하여 자동 운전을 실행하므로, 탑승원에게 불안감을 주는 것을 피할 수 있다.
또한, 유지 시간 T1(수동 운전 유지 시간)을 설정하고, 수동 운전 특성을 유지 시간 T1만큼 유지한 후, 자동 운전 특성으로 전환하므로, 탑승원에게 불안감을 느끼게 하는 일을 피할 수 있다.
또한, 자동 운전 차량의 물리량(차속, 차간 거리 등)과 탑승원의 불안감의 관계에 기초하여, 유지 시간 T1을 설정하므로, 자동 운전 차량의 주행 상황에 따른 적절한 유지 시간 T1을 설정하는 것이 가능하게 된다.
또한, 차속이 높아 불안감을 느끼기 쉬운 경우에, 유지 시간 T1을 길게 하므로, 보다 적절한 유지 시간 T1의 설정이 가능하게 되고, 탑승원에게 불안감을 느끼게 하는 일을 피할 수 있다.
또한, 도로 폭이 좁아 불안감을 느끼기 쉬운 경우에, 유지 시간 T1을 길게 하므로, 보다 적절한 유지 시간 T1의 설정이 가능하게 되고, 탑승원에게 불안감을 느끼게 하는 일을 피할 수 있다.
또한, 차간 거리가 짧아 불안감을 느끼기 쉬운 경우에, 유지 시간 T1을 길게 하므로, 보다 적절한 유지 시간 T1의 설정이 가능하게 되고, 탑승원에게 불안감을 느끼게 하는 일을 피할 수 있다.
또한, 인접 차선에 다른 차량이 존재하여 불안감을 느끼기 쉬운 경우에, 유지 시간 T1을 길게 하므로, 보다 적절한 유지 시간 T1의 설정이 가능하게 되고, 탑승원에게 불안감을 느끼게 하는 일을 피할 수 있다.
또한, 탑승원이 느끼는 불안감에 기초하여, 유지 시간 T1을 설정하므로, 탑승원에게 큰 불안감을 느끼게 하지 않고 수동 운전 특성을 유지하는 것이 가능하게 된다.
또한, 수동 운전 시의 운전 특성을 유지하여 자동 운전을 실행한 후, 수동 운전 특성과는 상이한 자동 운전 특성에 의해 자동 운전을 실행하므로, 탑승원에게 불안감을 느끼게 하지 않고 자동 운전 특성으로의 전환이 가능하게 된다.
또한, 수동 운전 특성으로부터 자동 운전 특성으로의 전환을 서서히 행하므로, 탑승원에게 주는 불안감을 억제할 수 있다.
또한, 수동 운전 특성으로부터 자동 운전 특성으로 이행할 때에는, 불안감의 일정 시간 내의 증가량이 제1 역치 이하가 되도록 하므로, 운전 특성의 급한 변동에 의한 불안감을 억제할 수 있다.
또한, 차속이 낮아 불안감을 느끼기 쉬운 경우에, 증속에 요하는 시간(운전 특성 전환 시간 T2)이 길어지도록 수동 운전 특성으로부터 자동 운전 특성으로 이행하므로, 적절한 운전 특성 전환 시간 T2의 설정이 가능하게 되고, 불안감의 급격한 변화를 억제할 수 있다.
또한, 도로 폭이 좁아 불안감을 느끼기 쉬운 경우에, 증속에 요하는 시간(운전 특성 전환 시간 T2)이 길어지도록 수동 운전 특성으로부터 자동 운전 특성으로 이행하므로, 적절한 운전 특성 전환 시간 T2의 설정이 가능하게 되고, 불안감의 급격한 변화를 억제할 수 있다.
또한, 차간 거리가 짧아 불안감을 느끼기 쉬운 경우에, 선행 차량으로의 접근 시간(운전 특성 전환 시간 T2)이 길어지도록 수동 운전 특성으로부터 자동 운전 특성으로 이행하므로, 적절한 운전 특성 전환 시간 T2의 설정이 가능하게 되고, 불안감의 급격한 변화를 억제할 수 있다.
또한, 인접 차선에 다른 차량이 존재하여 불안감을 느끼기 쉬운 경우에, 선행 차량으로의 접근 시간(운전 특성 전환 시간 T2)이 길어지도록 수동 운전 특성으로부터 자동 운전 특성으로 이행하므로, 적절한 운전 특성 전환 시간 T2의 설정이 가능하게 되고, 불안감의 급격한 변화를 억제할 수 있다.
또한, 수동 운전 특성으로부터 자동 운전 특성으로 이행할 때에는, 불안감의 일정 시간 내의 감소량이 제2 역치 이상이 되도록 하므로, 운전 특성을 빠르게 전환할 수 있다.
또한, 차속이 높을수록, 감속에 요하는 시간(운전 특성 전환 시간 T2)이 짧아지도록 수동 운전 특성으로부터 자동 운전 특성으로 이행하므로, 빠른 전환이 가능하게 되고, 운전 특성 전환 시간 T2를 적절하게 설정하는 것이 가능하게 된다.
또한, 도로 폭이 넓을수록, 감속에 요하는 시간(운전 특성 전환 시간 T2)이 짧아지도록 수동 운전 특성으로부터 자동 운전 특성으로 이행하므로, 빠른 전환이 가능하게 되고, 운전 특성 전환 시간 T2를 적절하게 설정하는 것이 가능하게 된다.
또한, 차간 거리가 길수록, 선행 차량으로부터의 이탈 시간(운전 특성 전환 시간 T2)이 짧아지도록 수동 운전 특성으로부터 자동 운전 특성으로 이행하므로, 빠른 전환이 가능하게 되고, 운전 특성 전환 시간 T2를 적절하게 설정하는 것이 가능하게 된다.
또한, 인접 차선에 다른 차량이 존재하지 않는 경우에는, 선행 차량으로부터의 이탈 시간(운전 특성 전환 시간 T2)이 짧아지도록 수동 운전 특성으로부터 자동 운전 특성으로 이행하므로, 빠른 전환이 가능하게 되고, 운전 특성 전환 시간 T2를 적절하게 설정하는 것이 가능하게 된다.
또한, 차량이 수동 운전으로부터 자동 운전으로 전환되는 경우에, 차량이 정차하였는지 여부를 판정하고, 정차하였다고 판정된 경우에는, 유지 시간 T1, 전환 시간 T2를 설정하지 않고 수동 운전 특성으로부터 자동 운전 특성으로 이행하므로, 불필요한 연산을 피할 수 있다.
[변형예의 설명]
이어서, 본 실시 형태의 변형예에 대하여 설명한다. 도 23은, 변형예를 도시하는 설명도이다. 도 23에 도시하는 바와 같이, 자차량(V1)이 연속된 커브길을 통행하는 경우에는, 커브 직전에 브레이크 조작을 행한다. 브레이크 조작의 타이밍은, 수동 운전에 의한 주행과 자동 운전 특성에 의한 주행에서 상이한 경우가 있다. 도 23에 있어서, 부호 x1 내지 x5는 자동 운전 특성에 의한 브레이크 조작의 타이밍을 나타낸다. 또한, 부호 w1 내지 w5는, 실제의 브레이크 조작의 타이밍을 나타낸다. 이 경우, 브레이크 조작의 타이밍이 자차량의 물리량이다.
시각 t0에서 수동 운전으로부터 자동 운전으로의 전환 조작이 행해진 경우에는, 수동 운전 특성에 의한 브레이크 조작 타이밍인 부호 w1에서 브레이크 조작이 행해진다. 이 경우, 자동 운전 특성에 의한 타이밍인 부호 x1에 대하여, 시간차 Δt1이 발생하고 있다. 또한, 유지 시간 T1인 동안에는, 시간차 Δt1을 유지한다. 즉, 부호 w2와 x2의 시간차는 Δt1이다.
전환 시간 T2인 동안에는, 시간차 Δt2(<Δt1), Δt3(<Δt2)과 같이, 서서히 시간차를 짧게 한다. 그리고, 전환 시간 T2의 경과 후에는, 부호 w5와 x5를 일치시킨다. 이와 같이 함으로써, 탑승원에게 불안감을 느끼게 하지 않고, 수동 운전으로부터 자동 운전 특성의 운전으로 전환할 수 있다.
이상, 본 발명의 자동 운전 차량의 제어 방법 및 제어 장치를 도시된 실시 형태에 기초하여 설명하였지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니며, 각 부의 구성은 마찬가지의 기능을 갖는 임의의 구성의 것으로 치환할 수 있다.
1: 주행 상황 검출부
2: 자차량 상황 검출부
3: 주위 상황 검출부
4: 개인 적합 운전 특성 판정부
5: 수동 운전 학습부
6: 수동 운전 특성 설정부
7: 운전 특성 데이터베이스
8: 자동 운전 특성 판정부
9: 자동 운전 학습부
10: 자동 운전 특성 설정부
11: 전환 파라미터 설정부
12: 불안감ㆍ물리량 모델 기억부(모델 기억부)
13: 파라미터 제어부
32: 차속 센서
33: 가속도 센서
34: 스티어링 각도 센서
35: 차량 간격 검출부
36: 비차량 검출부
37: 주변 차량 종류 검출부
38: 차선 검출부
39: 도로 종류 검출부
40: 교통 정보 검출부
T1: 수동 특성 유지 시간(유지 시간)
T2: 운전 특성 전환 시간(전환 시간)

Claims (22)

  1. 자동으로 주행할 때의 운전 특성을 설정하고, 상기 운전 특성에 기초하여 차량을 자동으로 주행시키는 자동 운전과 탑승원의 조작에 따라 차량을 주행시키는 수동 운전의 전환이 가능한 자동 운전 차량의 제어 방법이며,
    수동 운전으로부터 자동 운전으로 전환된 경우, 미리 설정한 수동 특성 유지 시간만큼 수동 운전 시의 운전 특성인 수동 운전 특성을 유지하여 자동 운전을 실행하는 것을 특징으로 하는 자동 운전 차량의 제어 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 자동 운전 시의 물리량을 검출하고,
    상기 물리량에 기초하여, 상기 수동 특성 유지 시간을 설정하는 것을 특징으로 하는 자동 운전 차량의 제어 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 물리량으로서 차속을 검출하고,
    상기 차속이 높을수록, 상기 수동 특성 유지 시간을 길게 하는 것을 특징으로 하는 자동 운전 차량의 제어 방법.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 물리량으로서 도로 폭을 검출하고,
    상기 도로 폭이 좁을수록, 상기 수동 특성 유지 시간을 길게 하는 것을 특징으로 하는 자동 운전 차량의 제어 방법.
  6. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 물리량으로서 차간 거리를 검출하고,
    상기 차간 거리가 짧을수록, 상기 수동 특성 유지 시간을 길게 하는 것을 특징으로 하는 자동 운전 차량의 제어 방법.
  7. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 물리량으로서, 인접 차선에 다른 차량이 존재하는지 여부를 검출하고,
    상기 다른 차량이 존재하는 경우에는, 상기 수동 특성 유지 시간을 길게 하는 것을 특징으로 하는 자동 운전 차량의 제어 방법.
  8. 제3항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자동 운전 시의 탑승원의 불안감을 검출하고,
    상기 불안감에 기초하여, 상기 수동 특성 유지 시간을 설정하는 것을 특징으로 하는 자동 운전 차량의 제어 방법.
  9. 제1항, 제3항, 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    수동 운전 시의 운전 특성을 유지하여 자동 운전을 실행한 후, 수동 운전 특성과는 상이한 자동 운전 특성에 의해 자동 운전을 실행하는 것을 특징으로 하는 자동 운전 차량의 제어 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    수동 운전 특성으로부터 자동 운전 특성으로 서서히 이행하는 것을 특징으로 하는 자동 운전 차량의 제어 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    탑승원의 불안감의 일정 시간 내의 증가량이 미리 설정한 제1 역치 이하가 되도록, 수동 운전 특성으로부터 자동 운전 특성으로 이행하는 것을 특징으로 하는 자동 운전 차량의 제어 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    차속을 검출하고,
    상기 차속이 낮을수록, 증속에 요하는 시간이 길어지도록, 수동 운전 특성으로부터 자동 운전 특성으로 이행하는 것을 특징으로 하는 자동 운전 차량의 제어 방법.
  13. 제9항에 있어서,
    도로 폭을 검출하고,
    상기 도로 폭이 좁을수록, 증속에 요하는 시간이 길어지도록, 수동 운전 특성으로부터 자동 운전 특성으로 이행하는 것을 특징으로 하는 자동 운전 차량의 제어 방법.
  14. 제9항에 있어서,
    차간 거리를 검출하고,
    상기 차간 거리가 짧을수록, 선행 차량으로의 접근 시간이 길어지도록, 수동 운전 특성으로부터 자동 운전 특성으로 이행하는 것을 특징으로 하는 자동 운전 차량의 제어 방법.
  15. 제9항에 있어서,
    인접 차선에 다른 차량이 존재하는지 여부를 검출하고,
    상기 인접 차선에 다른 차량이 존재하는 경우에는, 선행 차량으로의 접근 시간이 길어지도록, 수동 운전 특성으로부터 자동 운전 특성으로 이행하는 것을 특징으로 하는 자동 운전 차량의 제어 방법.
  16. 제9항에 있어서,
    탑승원의 불안감의 일정 시간 내의 감소량이 미리 설정한 제2 역치 이상이 되도록, 수동 운전 특성으로부터 자동 운전 특성으로 이행하는 것을 특징으로 하는 자동 운전 차량의 제어 방법.
  17. 제9항에 있어서,
    차속을 검출하고,
    상기 차속이 높을수록, 감속에 요하는 시간이 짧아지도록, 수동 운전 특성으로부터 자동 운전 특성으로 이행하는 것을 특징으로 하는 자동 운전 차량의 제어 방법.
  18. 제9항에 있어서,
    도로 폭을 검출하고,
    상기 도로 폭이 넓을수록, 감속에 요하는 시간이 짧아지도록, 수동 운전 특성으로부터 자동 운전 특성으로 이행하는 것을 특징으로 하는 자동 운전 차량의 제어 방법.
  19. 제9항에 있어서,
    차간 거리를 검출하고,
    상기 차간 거리가 길수록, 선행 차량으로부터의 이탈 시간이 짧아지도록, 수동 운전 특성으로부터 자동 운전 특성으로 이행하는 것을 특징으로 하는 자동 운전 차량의 제어 방법.
  20. 제9항에 있어서,
    인접 차선에 다른 차량이 존재하는지 여부를 검출하고,
    상기 인접 차선에 다른 차량이 존재하지 않는 경우에는, 선행 차량으로부터의 이탈 시간이 짧아지도록, 수동 운전 특성으로부터 자동 운전 특성으로 이행하는 것을 특징으로 하는 자동 운전 차량의 제어 방법.
  21. 제9항에 있어서,
    수동 운전으로부터 자동 운전으로 전환되는 경우에, 차량이 정차하였는지 여부를 판정하고,
    정차하였다고 판정된 경우에는, 수동 운전 특성으로부터 자동 운전 특성으로 이행하는 것을 특징으로 하는 자동 운전 차량의 제어 방법.
  22. 자동으로 주행할 때의 운전 특성을 설정하고, 상기 운전 특성에 기초하여 차량을 자동으로 주행시키는 자동 운전과 탑승원의 조작에 따라 차량을 주행시키는 수동 운전의 전환이 가능한 자동 운전 차량의 제어 장치이며,
    수동 운전으로부터 자동 운전으로 전환된 경우, 미리 설정한 수동 특성 유지 시간만큼 수동 운전의 운전 특성인 수동 운전 특성을 유지하여 자동 운전을 실행하는 구성을 구비한, 자동 운전 차량의 제어 장치.
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