JP2017105453A - 自動車の運転支援機能を検証する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】自動車の運転支援機能を検証するための改善された方法を提供する。【解決手段】自動車の運転支援機能（２）を評価する方法において、車両モデル（１）と前記運転支援機能（２）とを有する自動走行の車両オブジェクト（１０）を、電子的なゲーム環境（１００）において運転し、前記自動走行の車両オブジェクト（１０）を、前記ゲーム環境（１００）において、人（３０ａ・・・３０ｎ）によって制御される少なくとも１つの別の車両オブジェクト（２０ａ・・・２０ｎ）と共に運転し、前記少なくとも１つの別の車両オブジェクト（２０ａ・・・２０ｎ）の挙動に応答した、前記自動走行の車両オブジェクト（１０）の挙動に基づいて、前記運転支援機能（２）を評価する。【選択図】図１

Description

本発明は、自動車の運転支援機能を検証する方法に関する。本発明はさらに、自動車の運転支援機能を検証する装置に関する。

従来技術
従来技術では、自動車の自動走行運転のための複数のコンセプトが知られている。例えば、アダプティブクルーズコントロール（英語：Adaptive Cruise Control, ACC）、車線維持支援システム、死角検出システム、自動緊急ブレーキシステム、駐車支援システム、渋滞支援システム等の公知のシステムは、自動車の縦方向制御や横方向制御等による半自動走行運転を実現するためのシステムである。さらには、縦方向制御に対して最高速度を設定して、自動車をそれ以上の速度まで加速することを不可能にする速度制限器が公知である。

自動走行では、自動車は、人による支援を受けずにもっぱらセンサだけを用いて環境を知覚し、運転者を安全に無事故で目標地点まで導くことが求められる。このために、自動車の環境を検出するために種々のセンサが使用される。

さらには、自動車の運転者の身体的又は生理学的な状態を監視及び把握する技術が知られている。これらの技術では、運転者を識別すること、運転者の注意力レベルを検出すること、運転者の健康状態を検出すること、及び、運転者の意図を検出すること等が可能である。

従来の開発は、いわゆるＶモデルに基づいて実施されており、すなわち、複数の使用事例が含まれた技術的仕様から最悪の使用事例（英語：worst case）が導出される。しかしながら、Ｖモデルによって、道路交通において起こり得る全ての状況を網羅できるような詳細な仕様を作成することは不可能である。

発明の開示
従って、本発明の課題は、自動車の運転支援機能を検証するための改善された方法を提供することである。

上記の課題は、第１態様によれば、自動車の運転支援機能を検証する方法において、
・車両モデルと前記運転支援機能とを有する自動走行の車両オブジェクトを、電子的なゲーム環境において運転し、
・前記自動走行の車両オブジェクトを、前記ゲーム環境において、人によって制御される少なくとも１つの別の車両オブジェクトと共に運転し、
・前記少なくとも１つの別の車両オブジェクトの挙動に応答した、前記自動走行の車両オブジェクトの挙動に基づいて、前記運転支援機能を評価する、
方法によって解決される。

上記の課題は、第２態様によれば、自動車の運転支援機能を検証する装置において、前記装置は、
・電子的なゲーム環境と、
・前記ゲーム環境において運転可能な、前記運転支援機能を有する車両モデルを備える自動走行の車両オブジェクトと、
を有し、
・前記ゲーム環境において、人によって制御可能な少なくとも１つの別の車両オブジェクトを運転可能であり、
・前記装置はさらに、前記ゲーム環境における前記運転支援機能の挙動を監視可能な監視ユニットを有する、
装置によって解決される。

このようにすると、運転支援機能を多岐にわたるゲームシナリオにおいて検証することが可能となり、このようにして有利には、運転支援機能の検証に人的要因が組み込まれる。有利には、このようなゲーム環境において、運転支援機能に対して特に極端な状況を提供することが可能である。なぜならプレイヤは、経験上このような環境では、現実の道路交通におけるよりも極端に挙動するからである。これによって収集可能な情報を用いて、運転支援機能の機能性を所期のように改善及び最適化することが可能となる。典型的な多数の被験者達によって、運転支援機能の検証のために相応の幅広いデータを提供することができる。

本方法及び本装置の有利な発展形態は、従属請求項の対象である。

本方法の有利な発展形態では、前記自動走行の車両オブジェクトの前記運転のシナリオが記録される。このようにすると、検証データに関する豊富なデータ材料を獲得することが可能となり、これらの検証データを、運転支援機能を最適化するために使用することが可能となる。

本方法のさらなる有利な発展形態では、前記車両モデルは、前記自動車の動的モデル、前記自動車の液圧モデル、環境モデルのうちの少なくとも１つを含む。このようにすると、自動車及び環境をできるだけ細部に忠実に模擬することが可能となり、これによって運転支援機能は、自身がゲームのシミュレーションモード中に存在しているということを「認識しなく」なる。

本方法の別の１つの有利な発展形態では、前記ゲーム環境における前記少なくとも１つの別の車両オブジェクトの挙動が、センサユニットによって前記車両モデルのためのセンサ入力に変換される。このようにすると、自動走行の車両オブジェクトに対して、別の道路利用者のできるだけ細部に忠実な挙動をシミュレートすることが可能となる。

本方法の別の１つの有利な発展形態は、前記自動走行の車両オブジェクトと前記ゲーム環境との相互作用が、相互作用ユニットを介して実施されることを特徴とする。このようにすると、センサユニットと併せて、自動走行の車両オブジェクトと環境とのインタフェースを提供することが可能となる。この場合、ゲーム環境からの制御信号と、アクチュエータへの制御信号とは、車両モデルにとって自身がゲームモードに存在していることが認識不可能となるように、処理される。

本方法の別の１つの有利な発展形態では、前記自動走行の車両オブジェクトの挙動が、監視ユニットによって監視される。このようにすると有利には、検証データを提供することが可能となる。有利にはこのようにして、運転支援機能が所与の仕様に一致しているかどうかを判別することができ、運転支援機能が何キロメータ、どのような状況下で動作されたかが識別される。

本方法の別の１つの有利な発展形態では、検証データが、前記運転支援機能を設計するために使用されるデータベースに登録される。このようにすると、検証用及び確認用のデータベースが提供され、このデータベースを用いて、ゲームモード中で収集された情報が現実モードでの運転支援機能の特徴に変換される。

本方法の別の１つの有利な発展形態では、前記ゲーム環境において、複数の自動走行の車両オブジェクトが運転される。このようにすると有利には、挙動の検査が複数のアルゴリズムによって互いに支援される。

以下では、本発明を、２つの図面に基づいてさらなる特徴及び利点と共に詳細に説明する。記載及び図示された全ての特徴は、単独でも任意の組み合わせでも、特許請求の範囲又はその引用関係における要約に関係なく、また、これらの特徴に関する明細書又は図面における文言又は図示に関係なく、本発明の対象を成している。図面は、特に本発明にとって本質的な原理を説明するために考えられている。

本発明に係る装置の１つの実施形態の原理的なブロック図である。 本発明に係る方法の１つの実施形態の原理的なシーケンス図である。

実施形態の説明
以下では「検証」なる用語は、ある製品が所定の特性を有するということを保証するために用いるべき証明プロセスのことであると理解される。

上述した欠点から、Ｖモデルの技術的な可能性は不充分であるので、運転支援機能の包括的な評価のためにＶモデルを使用することは不可能である。自動走行をもっぱら走行試験のみによって保証しようとした場合には、約１億ｋｍの桁数の走行距離が必要となる。これは、１億ｋｍの走行距離ごとに致命的な事故が発生するという統計に基づいた仮定に拠る。

運転支援機能を検証するための別の１つの方法には、いわゆる「車両モデルインザループ（Vehicle-Model in the Loop ）」方法がある。この方法は、あらゆる自動運転支援システムを有する自動車（検証しようとする製品）を、当該自動車のセンサとアクチュエータとを含めて１つのソフトウェアモデルとして作成し、このソフトウェアモデルを、ソフトウェア技術的な環境モデルにおいて動作させるということであると理解される。

およそ２１世紀の初頭から、いわゆる「大規模多人数同時参加型オンラインゲーム（Massively Multiplayer Online Games）」が知られている。このようなゲームでは多くの場合、プレイヤに対して、インターネットを介してアクセス可能であり一般的に非常に細部に忠実に設計されたオープンワールドがシミュレートされる。シミュレーションゲームでは、あらゆる種類の車両や航空機のゲームが存在し、例えば車やバイクのレーシングシミュレーションも存在する。これらのシミュレーションに含まれている既存の地図（英語：Maps）は、現実のレーストラック又は現実のロードコースに触発されていることが多く、ゲーム内では環境状況（英語：Gaming Engine ）を非常に現実的（視覚的、物理的、周囲挙動、環境挙動等）に模倣していることが多い。

本発明によれば、運転支援システムをこのような環境において検証する方法が提案され、このことは、他の道路利用者をモデル化する必要がないという利点を有する。つまり、運転者モデルの代わりに、ゲーミフィケーションの原理に対応する現実の運転者が利用されるのである。

図１は、上述したゲーム環境において自動車の運転支援機能２を評価するための装置２００の概略原理図を示す。

このために、ソフトウェア技術によって実現された環境モデルが、ゲーム環境１００の形態で設けられており、このゲーム環境１００では、種々異なる車両オブジェクト２０ａ・・・２０ｎがゲームモードで行動している。ゲーム環境１００は、走行距離もその１つに含められる現実世界の物理的関係を、充分に精確にシミュレートすることが可能である。プレイヤ３０ａ・・・３０ｎによって、複数の車両オブジェクト２０ａ・・・２０ｎのうちのそれぞれ１つが手動で操作又は制御される。ゲーム環境１００では、車両オブジェクト２０ａ・・・２０ｎに加えて、検証しようとする運転支援機能２を有する車両モデル１を含む自動走行の車両オブジェクト１０が使用される。

自動走行の車両オブジェクト１０は、ゲーム環境１００おいて、人３０ａ・・・３０ｎには自律運転の車両モデルであるとは分からないようになっている。シミュレーションでは、車両オブジェクト１０は、プレイヤによって操舵されているかのように移動する。この目的を達成するために、自動走行の車両オブジェクト１０は、センサユニット６を含む。センサユニット６は、ゲーム環境１００における当該自動走行の車両オブジェクト１０の位置を、当該自動走行の車両オブジェクト１０が理解可能なセンサ値の形態で生成する。

車両モデル１はさらに、この目的のために相互作用ユニット７を含む。相互作用ユニット７は、センサユニット６と協働して、車両アクチュエータ（例えばブレーキ、駆動トルク等）を介した、ゲーム環境１００のシミュレートされた環境状況と自動走行の車両オブジェクト１０とのインタフェースを成している。ここでは、ゲーム環境１００からのデータと、アクチュエータへの制御信号とは、車両モデル１にとって自身がシミュレーションモード又はゲームモード中に存在していることが認識されないように処理される。

車両モデル１は、現実の自動運転車又は自律運転車に使用されているものと同じである。車両モデル１は、運転支援システム２、液圧モデル４、動的モデル３、及び、環境モデル５のような、このために必要な全てのコンポーネントを含む。しかしながら、車両モデル１の構成は、本検証方法にとって重要ではなく、ブラックボックスとして表すことも良好に可能である。

設定ユニット５０は、運転者の意思を表すものであり、この設定ユニット５０により、自動走行の車両オブジェクト１０に対して、例えば、どのように走行すべきか、また、どこへ走行すべきか、といった目標設定値が設定される。目標設定値は、この関連において、例えば、以下のパラメータとすることができる。
・走行区間、目標地点
・自動車運転の効率、燃費、エコノミー、エコロジー
・別の自動車に対する攻撃力、相互作用、
・別の道路利用者を妨害したり又は脅かしたりしないようにするための、衝突回避に対する安全規制値。

さらには、ゲームアクションの履歴を記録し、安全規制値の準拠に関してチェックする監視ユニット４０が設けられている。この目的のために監視ユニット４０は、検証しようとする自動運転の車両モデル１へのインタフェースのみならず、ゲーム環境１００へのインタフェースも有しており、ここで種々異なる車両同士の相互作用が記録され、評価される。

プレイヤ３０ａ・・・３０ｎは、各自の車両オブジェクト２０ａ・・・２０ｎ（アバター）を、標準インタフェースを介して制御装置（英語：Controller）を用いて制御し、例えばゲームパッド、すなわちタッチパッドのステアリングホイール（英語：steering wheel ）等を用いて、又は、光学式認識を用いて、又は、ブラウザアプリケーションを用いて、又は、ローカルでインストールされたソフトウェアアプリケーションを用いて制御する。

好ましくは、全てのゲームアクションが共に記録され、その後、これらのイベントがデータベース（図示せず）に組み込まれ、その後、このデータベースのデータを用いて運転支援機能２の改善又は最適化が実施される。

図２は、本発明に係る方法の原理的なシーケンスを示す。

ステップ３００では、車両モデルと運転支援機能とを有する自動走行の車両オブジェクト１０が、電子的なゲーム環境において運転される。

ステップ３１０では、自動走行の車両オブジェクト１０が、ゲーム環境１００において、人によって制御される少なくとも１つの別の車両オブジェクト２０ａ・・・２０ｎと共に運転される。

ステップ３２０では、少なくとも１つの別の車両オブジェクトの挙動に応答した、自動走行の車両オブジェクトの挙動に基づいて、運転支援機能２の評価が実施される。

要約すると、本発明によれば、自動車の運転支援機能を検証又は確認する方法及び装置が提案され、これらの方法及び装置によれば、運転支援機能に対する非機能的な評価基準が有利に考慮される。シミュレートされたゲーム環境でゲームする多数の検証参加者によって幅広いデータ材料が作成され、これらのデータ材料によって、充分にテストされた運転支援機能を市場投入するまでの時間を格段に短縮することが可能となる。

当業者は、本発明の複数の特徴を、本発明の本質から逸脱することなく適切な方法で変更及び／又は相互結合するであろう。

Claims (11)

1. 自動車の運転支援機能（２）を検証する方法において、
   ・車両モデル（１）と前記運転支援機能（２）とを有する自動走行の車両オブジェクト（１０）を、電子的なゲーム環境（１００）において運転し、
   ・前記自動走行の車両オブジェクト（１０）を、前記ゲーム環境（１００）において、人（３０ａ・・・３０ｎ）によって制御される少なくとも１つの別の車両オブジェクト（２０ａ・・・２０ｎ）と共に運転し、
   ・前記少なくとも１つの別の車両オブジェクト（２０ａ・・・２０ｎ）の挙動に応答した、前記自動走行の車両オブジェクト（１０）の挙動に基づいて、前記運転支援機能（２）を評価する、
   ことを特徴とする方法。
2. 前記自動走行の車両オブジェクト（１０）の前記運転のシナリオを記録する、
   請求項１に記載の方法。
3. 前記車両モデル（１）は、前記自動車の動的モデル（３）、前記自動車の液圧モデル（４）、環境モデル（５）のうちの少なくとも１つを含む、
   請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記ゲーム環境（１００）における前記少なくとも１つの別の車両オブジェクト（３０ａ・・・３０ｎ）の挙動を、センサユニット（６）によって前記車両モデル（１）のためのセンサ入力に変換する、
   請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記自動走行の車両オブジェクト（１０）と前記ゲーム環境（１００）との相互作用を、相互作用ユニット（７）を介して実施する、
   請求項１乃至４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記自動走行の車両オブジェクト（１０）の挙動を、監視ユニット（４０）によって監視する、
   請求項１乃至５のいずれか一項に記載の方法。
7. 検証データを、前記運転支援機能（２）を設計するために使用されるデータベースに登録する、
   請求項６に記載の方法。
8. 前記ゲーム環境（１００）において、複数の自動走行の車両オブジェクト（１０）を運転する、
   請求項１乃至７のいずれか一項に記載の方法。
9. 請求項１乃至８のいずれか一項に記載の自動車の運転支援機能（２）を検証する装置（２００）において、前記装置（２００）は、
   ・電子的なゲーム環境（１００）と、
   ・前記ゲーム環境（１００）において運転可能な、前記運転支援機能（２）を有する車両モデル（１）を備える自動走行の車両オブジェクト（１０）と、
   を有し、
   ・前記ゲーム環境（１００）において、人によって制御可能な少なくとも１つの別の車両オブジェクト（３０ａ・・・３０ｎ）を運転可能であり、
   ・前記装置（２００）はさらに、前記ゲーム環境（１００）における前記運転支援機能（２）の挙動を監視可能な監視ユニット（４０）を有する、
   ことを特徴とする装置（２００）。
10. 前記装置（１００）はさらに、前記ゲーム環境（１００）のためのパラメータと、前記自動走行の車両オブジェクト（１０）のためのパラメータとを設定可能な設定ユニット（５０）を有する、
    請求項９に記載の装置（１００）。
11. 電子制御装置上で実行された場合、又は、コンピュータ可読のデータ担体に記憶されている場合に、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の方法を実施するためのプログラムコード手段を有する、コンピュータプログラム製品。

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