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JP4186785B2 - Driver model construction method, operation prediction method, and operation prediction apparatus - Google Patents
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JP4186785B2 - Driver model construction method, operation prediction method, and operation prediction apparatus - Google Patents

Driver model construction method, operation prediction method, and operation prediction apparatus Download PDF

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Description

本発明は、ドライバ(運転者)の操作を推定可能なドライバモデルを構築するためのドライバモデル構築方法に関するものであり、詳細には、ドライバの状況判断に基づいて操作を推定可能なドライバモデルを構築するためのドライバモデル構築方法、当該ドライバモデル構築方法または前記ドライバモデルを利用した操作予測方法および操作予測装置に関するものである。   The present invention relates to a driver model construction method for constructing a driver model capable of estimating a driver (driver) operation, and more specifically, a driver model capable of estimating an operation based on a judgment of a driver situation. The present invention relates to a driver model construction method for construction, an operation prediction method using the driver model, or an operation prediction apparatus using the driver model.

ドライバの操作を推定する従来のドライバモデルとして、たとえば、特許文献1には、減速度一定条件下で先行車に追従するための減速開始車間距離を算出する、すなわち、先行車に追従して走行しているドライバがどのタイミングで減速操作を行うかを推定する、ドライバモデルが開示されている。このドライバモデルは、各センサからの入力情報に基づいて、減速操作で先行車を追従するモデルである。   As a conventional driver model for estimating a driver's operation, for example, Patent Document 1 calculates a deceleration start inter-vehicle distance for following a preceding vehicle under a constant deceleration condition, that is, traveling following the preceding vehicle. A driver model for estimating at which timing a driver performing a deceleration operation is disclosed. This driver model is a model that follows a preceding vehicle by a deceleration operation based on input information from each sensor.

このように、従来技術においては、各センサからの入力情報に基づいてドライバの操作を推定する「単一のドライバモデル」を構築する技術は確立されている。   As described above, in the prior art, a technique for constructing a “single driver model” for estimating a driver operation based on input information from each sensor has been established.

特開平8−132931号公報(段落番号17〜26、図2,図3)JP-A-8-132931 (paragraph numbers 17 to 26, FIGS. 2 and 3)

しかしながら、本来、ドライバの運転特性は、ドライバ個々の状況判断メカニズムと、ステアリングおよびアクセル/ブレーキの操作と、から成り立っている。具体的には、上記従来のドライバモデルは、先行車に追従して走行しているドライバが、先行車の減速開始に追従して減速操作(ブレーキ操作)を行うようにその操作タイミングを精度良く推定しているが、たとえば、「マルチのドライバモデル」ではないので、すなわち、他の要因による別の操作が必要な場合であっても、状況判断により別操作を行うドライバモデルに移行することはできないので、より精度の高い操作予測が不可能となっている。   However, the driving characteristics of the driver originally consist of a driver's individual situation determination mechanism and steering and accelerator / brake operations. Specifically, the above conventional driver model accurately controls the operation timing so that a driver traveling following the preceding vehicle performs a deceleration operation (braking operation) following the start of deceleration of the preceding vehicle. Although it is estimated, for example, it is not a “multi-driver model”, that is, even if another operation due to other factors is required, it is not possible to shift to a driver model that performs another operation by situation judgment This makes it impossible to predict operation with higher accuracy.

このように、従来のドライバモデルは、先行車を追従することのみを目的としている場合には操作を正確に予測できるが、複数のドライバモデルを状況判断によって切り替える構成にはなっていないので、ドライバの行動をより精度良く予測することができない、という問題があった。   As described above, the conventional driver model can accurately predict the operation when it is only intended to follow the preceding vehicle, but the driver model is not configured to switch a plurality of driver models according to the situation determination. There was a problem that it was not possible to accurately predict the behavior of the.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ドライバの行動を複数のドライバモデル(後述する実施例のサブドライバモデルに相当)で構成し、かつサブドライバモデルの切り替え判断条件を含んだ、ドライバモデルを構築するためのドライバモデル構築方法、当該ドライバモデル構築方法または前記ドライバモデルを利用した操作予測方法および操作予測装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and a driver's action is composed of a plurality of driver models (corresponding to sub driver models of embodiments described later), and includes a sub driver model switching determination condition. An object of the present invention is to provide a driver model construction method for constructing a driver model, an operation prediction method and an operation prediction device using the driver model construction method or the driver model.

発明にかかる操作予測方法は、ドライバの操作を表す複数の運動モデル(それぞれをサブドライバモデルと表現する)を結合することによってドライバモデルを構築し、さらに、当該ドライバモデルに、個々のサブドライバモデルの切り替え判断条件を含ませるドライバモデル構築方法を利用した操作予測方法であって、たとえば、ドライバが操作を行うために認識する情報として得られる所定の運転データに基づいて、前記サブドライバモデルを構成する各多項式の構造を決定する多項式構造決定ステップと(ステップS1に相当)、MLDS(Mixed Logical Dynamical System)に基づいたシステム理論により、補助理論変数(2値変数)と補助連続変数を導入することによって、前記切り替え判断条件および前記サブドライバモデルを線形の不等式および線形の状態方程式で表現する線形化ステップと(ステップS2およびステップS3に相当)、前記線形の不等式および線形の状態方程式、さらには、前記補助理論変数に関する制約条件に基づいて、ドライバの操作を表す前記多項式のアウトプットと実際に観測される操作との差の積分値を最も小さくする、前記切り替え判断条件を規定するためのパラメータおよび前記多項式を構成する運動学的なパラメータを、混合整数線形計画法により探索するパラメータ同定ステップと(ステップS4に相当)、前記前記切り替え判断条件を規定するためのパラメータに基づいて、サブドライバモデルのタイミングを予測し、同時に、当該サブドライバモデルの多項式を構成する運動学的なパラメータに基づいてドライバの操作の操作量を予測する予測ステップと(ステップS12に相当)、を含むことを特徴とする。 The operation prediction method according to the present invention constructs a driver model by combining a plurality of motion models (each represented as a sub-driver model) representing the operation of the driver, and further, the individual sub-driver is added to the driver model. An operation prediction method using a driver model construction method including a model switching determination condition, for example, based on predetermined driving data obtained as information recognized by a driver to perform an operation, An auxiliary theoretical variable (binary variable) and auxiliary continuous variables are introduced by a polynomial structure determination step (corresponding to step S1) for determining the structure of each polynomial constituting the system theory based on MLDS (Mixed Logical Dynamical System). The switching judgment condition and the sub-driver model are A linearization step expressed by an equation and a linear state equation (corresponding to step S2 and step S3), a driver operation based on the linear inequalities and the linear state equations, and further, the constraints on the auxiliary theoretical variables A parameter that defines the switching judgment condition and a kinematic parameter that constitutes the polynomial are mixed integers that minimize the integral value of the difference between the output of the polynomial representing the operation actually observed and A parameter identification step for searching by linear programming (corresponding to step S4), predicting the timing of the sub-driver model based on the parameter for defining the switching judgment condition, and simultaneously calculating the polynomial of the sub-driver model an operation amount of the driver of the operation based on the kinematic parameters constituting A prediction step of measuring (corresponding to step S12), and comprising a.

この発明によれば、ドライバモデルを時系列的に更新しながら、サブドライバモデルの切り替わりタイミングおよびドライバの行動(操作)を予測することとした。これにより、ドライバの操作をより正確に予測することができる。   According to the present invention, the sub-driver model switching timing and the driver's action (operation) are predicted while the driver model is updated in time series. Thereby, the operation of the driver can be predicted more accurately.

また、発明にかかる操作予測装置は、ドライバの操作を表す複数の運動モデル(それぞれをサブドライバモデルと表現する)を結合することによってドライバモデルを構築し、さらに、当該ドライバモデルに、個々のサブドライバモデルの切り替え判断条件を含ませるドライバモデル構築処理を利用した操作予測装置であって、たとえば、ドライバが操作を行うために認識する情報として得られる所定の運転データに基づいて、前記サブドライバモデルを構成する各多項式の構造を決定する多項式構造決定手段と(後述する実施例の多項式構造決定部11に相当)、MLDS(Mixed Logical Dynamical System)に基づいたシステム理論により、補助理論変数(2値変数)と補助連続変数を導入することによって、前記切り替え判断条件および前記サブドライバモデルを線形の不等式および線形の状態方程式で表現する線形化手段と(線形不等式/方程式生成部12に相当)、前記線形の不等式および線形の状態方程式、さらには、前記補助理論変数に関する制約条件に基づいて、ドライバの操作を表す前記多項式のアウトプットと実際に観測される操作との差の積分値を最も小さくする、前記切り替え判断条件を規定するためのパラメータおよび前記多項式を構成する運動学的なパラメータを、混合整数線形計画法により探索するパラメータ同定手段と(パラメータ同定部13に相当)、前記前記切り替え判断条件を規定するためのパラメータに基づいて、サブドライバモデルのタイミングを予測すると同時に、当該サブドライバモデルの多項式を構成する運動学的なパラメータに基づいてドライバの操作の操作量を予測する操作予測手段と、を備えることを特徴とする。 The operation predicting device according to the present invention constructs a driver model by combining a plurality of motion models (each represented as a sub-driver model) representing a driver's operation, and further, An operation prediction apparatus using a driver model construction process including a sub-driver model switching determination condition, for example, based on predetermined operation data obtained as information recognized by a driver to perform an operation An auxiliary theoretical variable (2) is determined by a polynomial structure determining means for determining the structure of each polynomial constituting the model (corresponding to a polynomial structure determining unit 11 in an embodiment described later), and a system theory based on MLDS (Mixed Logical Dynamical System). Value variable) and auxiliary continuous variables, the switching judgment condition and the support variable are introduced. Linearizing means for expressing the driver model with linear inequalities and linear state equations (corresponding to the linear inequalities / equation generation unit 12), the linear inequalities and the linear state equations, and further the constraints on the auxiliary theoretical variables Based on the parameter for defining the switching judgment condition and the kinematics constituting the polynomial, which minimize the integral value of the difference between the output of the polynomial representing the operation of the driver and the actually observed operation At the same time as predicting the timing of the sub-driver model based on the parameter identification means for searching for a specific parameter by the mixed integer linear programming (corresponding to the parameter identification unit 13) and the parameter for defining the switching judgment condition , Based on kinematic parameters that make up the polynomial of the subdriver model Characterized in that and an operation prediction unit for predicting an operation amount of the driver operation.

この発明によれば、ドライバモデルを時系列的に更新しながら、サブドライバモデルの切り替わりタイミングおよびドライバの行動(操作)を予測する構成とした。これにより、ドライバの操作をより正確に予測可能な操作予測装置を提供できる。   According to the present invention, the driver model is updated in time series, and the switching timing of the sub driver model and the behavior (operation) of the driver are predicted. Thereby, the operation prediction apparatus which can predict a driver's operation more correctly can be provided.

本発明にかかるドライバモデル構築方法においては、ドライバモデルを、複数のサブドライバモデルを結合することによって構築し、さらに、当該ドライバモデルに、サブドライバモデルの切り替え判断条件を含ませることとしたので、サブドライバモデルが切り替わる条件およびドライバの行動(操作)を精度よく予測することができる。すなわち、ドライバの行動をより正確に反映したドライバモデルを提供することができる。   In the driver model construction method according to the present invention, the driver model is constructed by combining a plurality of sub-driver models, and further, the driver model includes the sub-driver model switching judgment condition. It is possible to accurately predict the conditions for switching the sub-driver model and the behavior (operation) of the driver. That is, it is possible to provide a driver model that more accurately reflects the driver's behavior.

以下に、本発明にかかるドライバモデル構築方法、当該ドライバモデル構築方法または構築されたドライバモデルを利用した操作予測方法および操作予測装置の実施例を、図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。   Embodiments of a driver model construction method, an operation prediction method using the built driver model, and an operation prediction device according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.

図1は、本発明にかかるドライバモデル構築方法を実現するためのドライバモデル構築部の構成を示す図である。図1に示すドライバモデル構築部1では、ドライバの行動、すなわち、ドライバモデルを、複数の運動モデル(以下ではそれぞれをサブドライバモデルと表現する)を結合することによって構築し、さらに、当該ドライバモデルに、個々のサブドライバモデルの切り替え判断条件(ドライバの状況判断)を含ませることを特徴とする。このようなドライバモデルの構築を実現するため、本発明にかかるドライバモデル構築部1は、センサから受け取る所定の運転データに基づいて、状況判断を伴ったサブドライバモデルを構成する各多項式の構造を決定する多項式構造決定部11と、上記状況判断を伴ったサブドライバモデルを線形の不等式および線形の状態方程式で表現する線形不等式/方程式生成部12と、混合整数線形計画法により、サブドライバモデルの切り替えを示すパラメータと運動学的なパラメータを同時に決定するパラメータ同定部13と、を備える。   FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a driver model construction unit for realizing a driver model construction method according to the present invention. In the driver model construction unit 1 shown in FIG. 1, a driver's behavior, that is, a driver model is constructed by combining a plurality of motion models (each of which is expressed as a sub-driver model in the following), and the driver model Are characterized by including switching determination conditions (driver status determination) of individual sub-driver models. In order to realize the construction of such a driver model, the driver model construction unit 1 according to the present invention calculates the structure of each polynomial constituting the sub-driver model accompanied by the situation determination based on predetermined operation data received from the sensor. A polynomial structure determination unit 11 to determine, a linear inequalities / equation generation unit 12 that expresses the subdriver model accompanied by the above-described situation determination with linear inequalities and linear state equations, and a mixed integer linear programming method. A parameter identification unit 13 for simultaneously determining a parameter indicating switching and a kinematic parameter;

ここで、上記のように構成されるドライバモデル構築部1の動作を、図面を用いて詳細に説明する。図2は、本発明にかかるドライバモデル構築方法を示すフローチャートである。   Here, the operation of the driver model construction unit 1 configured as described above will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 2 is a flowchart showing a driver model construction method according to the present invention.

まず、多項式構造決定部11では、所定の運転データ(距離,速度,加速度等、ドライバが操作を行うために認識する各種情報)に基づいて、状況判断を伴ったサブドライバモデルを構成する各多項式の構造を決定する(ステップS1)。図3は、状況判断を伴ったサブドライバモデル((1)式に相当)を示す図であり、PWPS(Piece-wise Polynomial Systems)形式で表現したものである。PWPSは、ハイブリッドシステムの一種であり、多項式(サブドライバモデルに相当)と論理条件(判断条件に相当)を統合したシステムを表す。   First, in the polynomial structure determination unit 11, each polynomial constituting a sub-driver model accompanied by a situation determination based on predetermined driving data (various information recognized by the driver for operation, such as distance, speed, and acceleration). Is determined (step S1). FIG. 3 is a diagram showing a sub-driver model (corresponding to the equation (1)) accompanied by a situation determination, which is expressed in a PWPS (Piece-wise Polynomial Systems) format. PWPS is a kind of hybrid system and represents a system in which a polynomial (corresponding to a sub-driver model) and a logical condition (corresponding to a judgment condition) are integrated.

なお、上記図3に示す(1)式の多項式を構成するyi,kは、ドライバの行動(操作)を示すアウトプット(自動車に対して働きかける操作量)を表し、iはアウトプットの種類(アクセル操作、ブレーキ操作、ステアリング操作等)を表し、kは時間の経過を表し、x1,x2,…は、iの種類によって可変の運転データであり、詳細にはドライバが操作を行うために認識する各種情報(たとえば、「止まる」という行動であれば、停止線までの距離,速度,加速度,前方車両までの距離,センターラインからのずれ等)を表し、a0〜a3,b0〜b3,c0〜c3,…は、運動学的なパラメータを表す。ただし、上記多項式において、運転データ(x1,x2,…)としてどれを採用するかについては、事前に決めておく必要がある。また、上記パラメータa,b,c…の数は、上記多項式の構造に応じて任意に決定する。 In addition, y i, k constituting the polynomial of the equation (1) shown in FIG. 3 represents an output (the amount of operation that acts on the vehicle) indicating the driver's action (operation), and i is the type of output (Accelerator operation, brake operation, steering operation, etc.), k represents the passage of time, x 1 , x 2 ,... Are variable driving data depending on the type of i, and the driver performs the operation in detail. Various information to be recognized (for example, if the action is “stop”, the distance to the stop line, the speed, the acceleration, the distance to the vehicle ahead, the deviation from the center line, etc.), a 0 to a 3 , b 0 to b 3 , c 0 to c 3 ,... represent kinematic parameters. However, in the above polynomial, it is necessary to determine in advance which one is to be used as the operation data (x 1 , x 2 ,...). The number of the parameters a, b, c... Is arbitrarily determined according to the polynomial structure.

また、上記図3に示す(1)式の判断条件を構成するd1,d2は、サブドライバモデルの切り替えを示すパラメータを表し、Mdは前記サブドライバモデルの切り替えを示すパラメータの最大値を表し、mdは前記サブドライバモデルの切り替えを示すパラメータの最小値を表し、εは微小な整数を表し、xj,kは状況判断を行うための判断基準となる運転データを表す。また、上記運転データxj,kは、単一の運転データであってもよいし、運転データの複合値あってもよい。 Further, d 1 and d 2 constituting the judgment condition of the expression (1) shown in FIG. 3 represent parameters indicating switching of the sub driver model, and M d represents the maximum value of the parameter indicating switching of the sub driver model. M d represents the minimum value of the parameter indicating the switching of the sub-driver model, ε represents a small integer, and x j, k represents operation data serving as a determination criterion for making a situation determination. The operation data x j, k may be a single operation data or a composite value of the operation data.

また、本実施例においては、一例として、3つのサブドライバモデルを状況に応じて切り替え可能なドライバモデルを構築することとしたが、これに限らず、2つまたは4つ以上のサブドライバモデルを状況に応じて切り替え可能なドライバモデルを構築することとしてもよい。   Further, in this embodiment, as an example, a driver model capable of switching three sub-driver models according to the situation is constructed. However, the present invention is not limited to this, and two or four or more sub-driver models are included. It is good also as constructing the driver model which can be switched according to a situation.

つぎに、線形不等式/方程式生成部12では、上記図3に示す(1)式の判断条件部分を、線形不等式に変換し(ステップS2)、さらに、図3に示す各サブドライバモデルを構成する区分的多項式系を、2値変数を伴った不等式制約付き線形多項式系に変換する(ステップS3)。以下では、MLDS(Mixed Logical Dynamical System)に基づいたシステム理論を用いて、詳細には、補助理論変数(後述する2値変数に相当):δ∈{0,1}と、補助連続変数(後述する補助変数に相当):zと、を導入することによって、上記図3に示す状況判断を伴ったサブドライバモデルを線形の不等式および線形の状態方程式で表現する場合について具体的に説明する。   Next, the linear inequality / equation generation unit 12 converts the judgment condition part of the equation (1) shown in FIG. 3 into a linear inequality (step S2), and further configures each sub-driver model shown in FIG. The piecewise polynomial system is converted to a linear polynomial system with inequality constraints with binary variables (step S3). In the following, using system theory based on MLDS (Mixed Logical Dynamical System), in detail, auxiliary theory variables (corresponding to binary variables described later): δ∈ {0, 1} and auxiliary continuous variables (described later) The case where the sub-driver model accompanied by the situation determination shown in FIG. 3 is expressed by a linear inequality and a linear state equation will be specifically described.

なお、上記判断条件部分を線形不等式に変換する手順については、説明を簡単にするため、まず、2つの判断条件を線形不等式で表現する場合について説明し、その後、上記図3に示す(1)式の判断条件部分を線形不等式で表現する場合について説明する。   Note that the procedure for converting the judgment condition part into a linear inequality will be described for the sake of simplicity. First, the case where the two judgment conditions are expressed by a linear inequality will be described, and then (1) shown in FIG. A case where the judgment condition part of the expression is expressed by a linear inequality will be described.

たとえば、下記(2)式に示す判断条件部分(if)を線形不等式で表現する場合、線形不等式/方程式生成部12では、2値変数δを導入し、判断条件部分を下記(3)式のように表現する。
01,k+a12,k, if xj,k≧d1
01,k+b12,k, if xj,k≦d1−ε
d≦xj,k≦Md
…(2)
[xj,k≧d1]⇔[δ=1]
[xj,k≦d1−ε]⇔[δ=0]
…(3)
上記(3)式は、縦軸をδとし、横軸をxj,kとした場合、図4のように表すことができる。
For example, when the determination condition part (if) shown in the following expression (2) is expressed by a linear inequality, the linear inequality / equation generation unit 12 introduces a binary variable δ, and the determination condition part is expressed by the following expression (3). Express as follows.
a 0 x 1, k + a 1 x 2, k , if x j, k ≧ d 1
b 0 x 1, k + b 1 x 2, k , if x j, k ≦ d 1 −ε
m d ≦ x j, k ≦ M d
... (2)
[X j, k ≧ d 1 ] ⇔ [δ = 1]
[X j, k ≦ d 1 −ε] ⇔ [δ = 0]
... (3)
The above equation (3) can be expressed as shown in FIG. 4 when the vertical axis is δ and the horizontal axis is x j, k .

線形不等式/方程式生成部12では、δ={1,0}という制約条件のもとで、図5に示すように、直線s−s´,t−t´ではさまれる領域を定式化することによって、上記(3)式を、下記(4)式,(5)式に示す線形不等式に置き換える。なお、下記(4)式と(5)式のδにそれぞれに0または1を代入すると、上記(3)式と等価であることが容易に確かめられる。
−xj,k+(d1−md)δ+md≦0 …(4)
j,k−(Md−d1+ε)δ−d1+ε≦0 …(5)
The linear inequality / equation generator 12 formulates a region sandwiched by straight lines ss ′ and tt ′ as shown in FIG. 5 under the constraint that δ = {1, 0}. The above equation (3) is replaced with the linear inequality shown in the following equations (4) and (5). Note that if 0 or 1 is substituted for δ in the following equations (4) and (5), it can be easily confirmed that they are equivalent to the above equation (3).
−x j, k + (d 1 −m d ) δ + m d ≦ 0 (4)
x j, k − (M d −d 1 + ε) δ−d 1 + ε ≦ 0 (5)

また、線形不等式/方程式生成部12では、たとえば、上記図3の(1)式に示す判断条件を線形不等式で表現する場合についても、上記同様、2値変数δ1,k、δ2,kを導入し、判断条件部分を下記(6)式のように表現する。
[d1−ε≧xj,k≧md]⇔[δ1,k=0,δ2,k=0]
[d2−ε≧xj,k≧d1]⇔[δ1,k=1,δ2,k=0]
[Md≧xj,k≧d2]⇔[δ1,k=0,δ2,k=1]
…(6)
Further, in the linear inequality / equation generation unit 12, for example, even when the determination condition shown in the equation (1) of FIG. 3 is expressed by a linear inequality, the binary variables δ 1, k , δ 2, k are the same as above. And the judgment condition part is expressed as the following equation (6).
[D 1 −ε ≧ x j, k ≧ m d ] ⇔ [δ 1, k = 0, δ 2, k = 0]
[D 2 −ε ≧ x j, k ≧ d 1 ] ⇔ [δ 1, k = 1, δ 2, k = 0]
[M d ≧ x j, k ≧ d 2 ] ⇔ [δ 1, k = 0, δ 2, k = 1]
(6)

そして、線形不等式/方程式生成部12では、δ1,k={0,1},δ2,k={0,1}という制約条件のもとで、上記(6)式を、下記(7)式,(8)式に示す不等式に置き換える。
j,k≦d1(1−(δ1,k+δ2,k))+d2δ1,k−ε+δ2,k(Md+ε)
…(7)
j,k≧(1−(δ1,k+δ2,k))md+d1δ1,k+d2δ2,k
…(8)
Then, the linear inequality / equation generator 12 converts the above equation (6) into the following (7) under the constraint that δ 1, k = {0,1}, δ 2, k = {0,1}. ) And inequality shown in equation (8).
x j, k ≦ d 1 (1− (δ 1, k + δ 2, k )) + d 2 δ 1, k −ε + δ 2, k (M d + ε)
... (7)
x j, k ≧ (1− (δ 1, k + δ 2, k )) m d + d 1 δ 1, k + d 2 δ 2, k
(8)

なお、モデル構築の過程で、δf(x)という積の項が現れた場合は、補助変数z=δf(x)を導入することによって線形表現に変換する。すなわち、z=δf(x)という関係は、下記(9)式のような論理式に変換でき、最終的には、下記(10)式,(11)式,(12)式,(13)式に示す線形不等式に変換できる。
[δ=0]⇒[z=0]
[δ=1]⇒[z=f(x)]
…(9)
z≦Mδ …(10)
−z≦−mδ …(11)
z≦f(x)−m(1−δ) …(12)
−z≦−f(x)+M(1−δ) …(13)
If a product term δf (x) appears in the process of model construction, it is converted into a linear expression by introducing an auxiliary variable z = δf (x). That is, the relationship z = δf (x) can be converted into a logical expression such as the following expression (9), and finally, the following expressions (10), (11), (12), (13) It can be converted into the linear inequality shown in the equation.
[Δ = 0] ⇒ [z = 0]
[Δ = 1] ⇒ [z = f (x)]
... (9)
z ≦ Mδ (10)
−z ≦ −mδ (11)
z ≦ f (x) −m (1−δ) (12)
−z ≦ −f (x) + M (1−δ) (13)

具体的には、上記(7)式および(8)式において、補助変数zを下記(14)式,(15)式,(16)式,(17)式のように定義し、上記(7)式および(8)式に代入して、下記(18)式および(19)式を得る。
9,k=δ1,k9,k=δ1,k1 …(14)
10,k=δ1,k10,k=δ1,k2 …(15)
11,k=δ2,k11,k=δ2,k1 …(16)
12,k=δ2,k12,k=δ2,k2 …(17)
j,k≦d1−z9,k+z10,k−z11,k−ε+δ2,k(Md+ε) …(18)
j,k≧(1−(δ1,k+δ2,k))md+z9,k+z12,k …(19)
Specifically, in the above equations (7) and (8), the auxiliary variable z is defined as the following equations (14), (15), (16), and (17), and the above (7 ) And (8) are substituted into the following expressions (18) and (19).
z 9, k = δ 1, k f 9, k = δ 1, k d 1 (14)
z 10, k = δ 1, k f 10, k = δ 1, k d 2 (15)
z 11, k = δ 2, k f 11, k = δ 2, k d 1 (16)
z 12, k = δ 2, k f 12, k = δ 2, k d 2 (17)
x j, k ≦ d 1 −z 9, k + z 10, k −z 11, k −ε + δ 2, k (M d + ε) (18)
x j, k ≧ (1- (δ 1, k + δ 2, k )) m d + z 9, k + z 12, k (19)

上記ステップS2による処理を実行後、つぎに、線形不等式/方程式生成部12では、図3に示す各サブドライバモデルを構成する区分的多項式系を、2値変数を伴った不等式制約付き線形多項式系に変換する(ステップS3)。   After executing the processing in step S2, the linear inequality / equation generator 12 then converts the piecewise polynomial system constituting each sub-driver model shown in FIG. 3 into an inequality-constrained linear polynomial system with binary variables. (Step S3).

具体的には、上記(1)式は、上記(6)式を用いることによって、下記(20)式のように表現することができる。
i,k=(a01,k+a12,k+a2(x1,k2+a3(x2,k2
×(1−(δ1,k+δ2,k))
+(b01,k+b12,k+b2(x1,k2+b3(x2,k2)δ1,k
+(c01,k+c12,k+c2(x1,k2+c3(x2,k2
…(20)
Specifically, the above formula (1) can be expressed as the following formula (20) by using the above formula (6).
y i, k = (a 0 x 1, k + a 1 x 2, k + a 2 (x 1, k ) 2 + a 3 (x 2, k ) 2 )
× (1- (δ 1, k + δ 2, k ))
+ (B 0 x 1, k + b 1 x 2, k + b 2 (x 1, k ) 2 + b 3 (x 2, k ) 2 ) δ 1, k
+ (C 0 x 1, k + c 1 x 2, k + c 2 (x 1, k ) 2 + c 3 (x 2, k ) 2 )
... (20)

そして、上記(20)式を展開すると、下記(21)式が得られる。
i,k=a01,k+a12,k+a2(x1,k2+a3(x2,k2
+(b0−a0)x1,kδ1,k+(b1−a1)x2,kδ1,k
+(b2−a2)(x1,k2δ1,k+(b3−a3)(x2,k2δ1,k
+(c0−a0)x1,kδ2,k+(c1−a1)x2,kδ2,k
+(c2−a2)(x1,k2δ2,k+(c3−a3)(x2,k2δ2,k
…(21)
When the above equation (20) is expanded, the following equation (21) is obtained.
y i, k = a 0 x 1, k + a 1 x 2, k + a 2 (x 1, k ) 2 + a 3 (x 2, k ) 2
+ (B 0 −a 0 ) x 1, k δ 1, k + (b 1 −a 1 ) x 2, k δ 1, k
+ (B 2 −a 2 ) (x 1, k ) 2 δ 1, k + (b 3 −a 3 ) (x 2, k ) 2 δ 1, k
+ (C 0 −a 0 ) x 1, k δ 2, k + (c 1 −a 1 ) x 2, k δ 2, k
+ (C 2 −a 2 ) (x 1, k ) 2 δ 2, k + (c 3 −a 3 ) (x 2, k ) 2 δ 2, k
... (21)

最終的に、線形不等式/方程式生成部12では、上記と同様に、補助変数zを下記(22)式〜(29)式のように定義し、上記(21)式に代入して、下記(30)式を得る。
1,k=δ1,k1,k=δ1,k(b0−a0) …(22)
2,k=δ1,k2,k=δ1,k(b1−a1) …(23)
3,k=δ1,k3,k=δ1,k(b2−a2) …(24)
4,k=δ1,k4,k=δ1,k(b3−a3) …(25)
5,k=δ1,k5,k=δ2,k(c0−a0) …(26)
6,k=δ1,k6,k=δ2,k(c1−a1) …(27)
7,k=δ1,k7,k=δ2,k(c2−a2) …(28)
8,k=δ1,k8,k=δ2,k(c3−a3) …(29)
i,k=a01,k+a12,k+a2(x1,k2+a3(x2,k2
+x1,k1,k+x2,k2,k+(x1,k23,k
+(x2,k24,k+x1,k5,k+x2,k6,k
+(x1,k27,k+(x2,k28,k
…(30)
Finally, in the linear inequality / equation generation unit 12, the auxiliary variable z is defined as in the following formulas (22) to (29) and substituted into the above formula (21) in the same manner as described above. 30) to obtain the formula.
z 1, k = δ 1, k f 1, k = δ 1, k (b 0 −a 0 ) (22)
z 2, k = δ 1, k f 2, k = δ 1, k (b 1 −a 1 ) (23)
z 3, k = δ 1, k f 3, k = δ 1, k (b 2 −a 2 ) (24)
z 4, k = δ 1, k f 4, k = δ 1, k (b 3 −a 3 ) (25)
z 5, k = δ 1, k f 5, k = δ 2, k (c 0 −a 0 ) (26)
z 6, k = δ 1, k f 6, k = δ 2, k (c 1 −a 1 ) (27)
z 7, k = δ 1, k f 7, k = δ 2, k (c 2 −a 2 ) (28)
z 8, k = δ 1, k f 8, k = δ 2, k (c 3 −a 3 ) (29)
y i, k = a 0 x 1, k + a 1 x 2, k + a 2 (x 1, k ) 2 + a 3 (x 2, k ) 2
+ X 1, k z 1, k + x 2, k z 2, k + (x 1, k) 2 z 3, k
+ (X 2, k ) 2 z 4, k + x 1, k z 5, k + x 2, k z 6, k
+ (X 1, k ) 2 z 7, k + (x 2, k ) 2 z 8, k
... (30)

すなわち、上記(1)は、ステップS2およびステップS3の処理によって、(10)式,(11)式,(12)式,(13)式,(18)式,(19)式,(30)式を用いて、線形の不等式および線形の方程式で表現できたことになる。なお、本実施例においては、一例として、2値変数が1種類の場合(δ)および2種類の場合(δ1,k,δ2,k)について説明したが、これに限らず、2値変数δについては、本発明にかかるドライバモデルを構成するサブドライバモデル数に応じて適宜設定する。 That is, in the above (1), the processing of step S2 and step S3 is performed by the expressions (10), (11), (12), (13), (18), (19), (30). It can be expressed by linear inequalities and linear equations. In the present embodiment, as an example, the case where there are one type of binary variable (δ) and the case of two types (δ 1, k , δ 2, k ) has been described. The variable δ is appropriately set according to the number of sub driver models constituting the driver model according to the present invention.

つぎに、パラメータ同定部13では、混合整数線形計画法により判断の切り替えを表すパラメータd1,d2と運動学的なパラメータa0〜a3,b0〜b3,c0〜c3と2値変数δ1,k,δ2,kを同時に決定する(ステップS4)。具体的には、上記(10)式,(11)式,(12)式,(13)式,(18)式,(19)式,(30)式、さらには、δ1,k={0,1},δ2,k={0,1},0≦δ1,k+δ2,k≦1,δ2,k≦δ2,k+1等の制約条件に基づいて、ドライバの行動(操作)を示すアウトプットyi,kと実際に観測されるy´i,kとの差の積分値を最も小さくする最適なパラメータd1,d2,a0〜a3,b0〜b3,c0〜c3,δ1,k,δ2,kを、混合整数線形計画法により探索する。 Next, in the parameter identification unit 13, parameters d 1 and d 2 representing switching of judgment by the mixed integer linear programming, kinematic parameters a 0 to a 3 , b 0 to b 3 , c 0 to c 3 The binary variables δ 1, k and δ 2, k are simultaneously determined (step S4). Specifically, the above expressions (10), (11), (12), (13), (18), (19), (30), and δ 1, k = { 0, 1}, δ 2, k = {0, 1}, 0 ≦ δ 1, k + δ 2, k ≦ 1, δ 2, k ≦ δ 2, k + 1, etc. Optimal parameters d 1 , d 2 , a 0 to a 3 , b 0 that minimize the integral value of the difference between the output y i, k indicating the action (operation) and the actually observed y ′ i, k. ˜b 3 , c 0 to c 3 , δ 1, k , δ 2, k are searched by mixed integer linear programming.

図6は、上記ドライバモデル構築方法を実行することよって予測された、パラメータd1,d2、すなわち、サブドライバモデルが切り替わる条件、の一例を示す図である。 FIG. 6 is a diagram showing an example of the parameters d 1 and d 2 , that is, the conditions for switching the sub driver model, predicted by executing the driver model construction method.

このように、本実施例においては、ドライバの行動、すなわち、本発明にかかるドライバモデルを、複数のサブドライバモデルを結合することによって構築し、さらに、当該ドライバモデルに、サブドライバモデルの切り替え判断条件を含ませることとした。これにより、サブドライバモデルが切り替わる条件およびドライバの行動(操作)を精度よく予測することができる。すなわち、人間の行動をより正確に反映したドライバモデルを提供することができる。   As described above, in this embodiment, the driver's behavior, that is, the driver model according to the present invention is constructed by combining a plurality of sub-driver models, and further, switching determination of the sub-driver model is performed on the driver model. Conditions were included. Accordingly, it is possible to accurately predict the conditions for switching the sub-driver model and the behavior (operation) of the driver. That is, it is possible to provide a driver model that more accurately reflects human behavior.

図7は、前述の実施例1におけるドライバモデル構築方法を利用した操作予測装置の構成を示す図であり、この操作予測装置21aは、前述の実施例1に示すドライバモデル構築部1と、ドライバモデル構築部1の出力であるパラメータd1,d2に基づいてサブドライバモデルの切り替わり点(タイミング)を予測/出力するモデル切り替わり点予測部32と、ドライバモデル構築部1の出力であるパラメータa0〜a3,b0〜b3,c0〜c3に基づいてドライバの操作(ブレーキ操作、アクセル操作、ステアリング操作)を予測/出力する操作予測部31と、を備えている。 FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration of an operation prediction device using the driver model construction method in the first embodiment. The operation prediction device 21a includes the driver model construction unit 1 in the first embodiment, and a driver. A model switching point prediction unit 32 that predicts / outputs a switching point (timing) of the sub-driver model based on parameters d 1 and d 2 that are outputs of the model construction unit 1, and a parameter a that is an output of the driver model construction unit 1 An operation predicting unit 31 that predicts / outputs a driver operation (brake operation, accelerator operation, steering operation) based on 0 to a 3 , b 0 to b 3 , and c 0 to c 3 .

ここで、本実施例における操作予測方法を、図面を用いて詳細に説明する。図8は、本実施例の操作予測方法を示すフローチャートである。なお、先に説明した実施例1と同様の処理については同一の符号を付してその説明を省略する。   Here, the operation prediction method in a present Example is demonstrated in detail using drawing. FIG. 8 is a flowchart showing the operation prediction method of the present embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the process similar to Example 1 demonstrated previously, and the description is abbreviate | omitted.

たとえば、ドライバモデル構築部1では、所定のセンサから随時送られてくる運転データx1,x2,…(センサ値:距離,速度,加速度等、ドライバが操作を行うために認識する各種情報)を受信すると(ステップS11)、その都度、ステップS1〜S4の処理を実行する。 For example, in the driver model construction unit 1, operation data x 1 , x 2 ,... Sent from a predetermined sensor as needed (sensor values: various information recognized by the driver for operation, such as distance, speed, acceleration, etc.) Is received (step S11), the processing of steps S1 to S4 is executed each time.

そして、モデル切り替わり点予測部32では、たとえば、ドライバモデル構築部1の出力であるパラメータd1,d2に基づいて、サブドライバモデルの切り替わり点(切り替わり時間等)を予測し、その予測結果を出力する(ステップS12)。図9は、サブドライバモデルの切り替わり時間の具体例を示す図である。同時に、操作予測部31では、とえば、ドライバモデル構築部1の出力であるパラメータa0〜a3,b0〜b3,c0〜c3,d1,d2に基づいて、ドライバの行動を予測する(ステップS12)。 Then, the model switching point prediction unit 32 predicts the switching point (switching time, etc.) of the sub-driver model based on, for example, the parameters d 1 and d 2 that are the outputs of the driver model construction unit 1, and the prediction result is obtained. Output (step S12). FIG. 9 is a diagram illustrating a specific example of the switching time of the sub-driver model. At the same time, in the operation prediction unit 31, for example, based on the parameters a 0 to a 3 , b 0 to b 3 , c 0 to c 3 , d 1 , and d 2 that are outputs of the driver model construction unit 1, A behavior is predicted (step S12).

このように、本実施例においては、実施例1におけるドライバモデル構築方法を利用して、ドライバモデルを時系列的に更新しながら、サブドライバモデルの切り替わりタイミングおよびドライバの行動(操作)を予測することとした。これにより、ドライバの操作をより正確に予測できるので、たとえば、状況に応じたドライバへの支援制御が可能となる。   As described above, in this embodiment, the driver model construction method in the first embodiment is used to predict the switching timing of the sub-driver model and the driver's action (operation) while updating the driver model in time series. It was decided. As a result, the driver's operation can be predicted more accurately. For example, it is possible to control the driver according to the situation.

図10は、前述の実施例1において構築したドライバモデルを利用した操作予測装置の構成を示す図であり、この操作予測装置21bは、前述の実施例1において構築したドライバモデル41を含む構成とする。また、ドライバモデル41は、先に説明したとおり、複数のサブドライバモデルを結合することによって構築され、さらに、個々のサブドライバモデルの切り替え判断条件(論理条件)が含まれている。すなわち、上記ドライバモデル41は、個々のサブドライバモデルの切り替え判断条件を示す論理条件部42と、複数のサブドライバモデルを示すサブドライバモデル部43と、から構成され、センサから送られてくる運転データに基づいてサブドライバモデルの切り替わり点(タイミング)、およびドライバの操作(ブレーキ操作、アクセル操作、ステアリング操作)を予測/出力する。   FIG. 10 is a diagram showing a configuration of an operation prediction device using the driver model constructed in the first embodiment, and the operation prediction device 21b includes a driver model 41 constructed in the first embodiment. To do. Further, as described above, the driver model 41 is constructed by combining a plurality of sub-driver models, and further includes switching determination conditions (logical conditions) for individual sub-driver models. That is, the driver model 41 includes a logical condition unit 42 indicating switching determination conditions for individual sub-driver models, and a sub-driver model unit 43 indicating a plurality of sub-driver models, and is an operation sent from a sensor. Based on the data, the switching point (timing) of the sub-driver model and the driver operations (brake operation, accelerator operation, steering operation) are predicted / output.

ここで、本実施例における操作予測方法を、図面を用いて詳細に説明する。図11は、本実施例における操作予測方法を示すフローチャートである。   Here, the operation prediction method in a present Example is demonstrated in detail using drawing. FIG. 11 is a flowchart showing the operation prediction method in the present embodiment.

たとえば、操作予測装置21bでは、所定のセンサから随時送られてくる運転データ(センサ値:距離,速度,加速度等、ドライバが操作を行うために認識する各種情報)を受信すると(ステップS11)、その都度、ドライバモデル41が、サブドライバモデルの切り替わり点、およびドライバの行動、を予測する。   For example, the operation predicting device 21b receives driving data (sensor values: various information recognized by the driver for operation, such as distance, speed, acceleration, etc.) sent from a predetermined sensor at any time (step S11). Each time, the driver model 41 predicts the switching point of the sub-driver model and the driver's behavior.

具体的には、ドライバモデル41では、状況判断を行うための判断基準となる運転データxj,k(運転データxj,kは、単一の運転データであってもよいし、運転データの複合値あってもよい。)を受信すると、論理条件部41に示された切り替え判断条件に基づいて、サブドライバモデルの切り替わり点(切り替わり時間等)を予測し、その予測結果を出力する(ステップS21)。なお、サブドライバモデルの切り替わり時間の具体例については、先に説明した図9と同様である。その後、ドライバモデル41では、論理条件部41から通知される切り替え情報およびセンサから送られてくる運転データx1,x2,…に基づいて、ドライバの行動を予測する(ステップS22)。 Specifically, in the driver model 41, operating data x j as a criterion for performing status determination, k (operation data x j, k may be a single operating data, operating data If a composite value may be present), a switching point (switching time, etc.) of the sub-driver model is predicted based on the switching determination condition indicated in the logic condition unit 41, and the prediction result is output (step S21). A specific example of the switching time of the sub driver model is the same as that in FIG. 9 described above. Thereafter, the driver model 41 predicts the driver's action based on the switching information notified from the logical condition unit 41 and the driving data x 1 , x 2 ,... Sent from the sensor (step S22).

このように、本実施例においては、前述の実施例1において構築したドライバモデルを利用して、サブドライバモデルの切り替わりタイミングおよびドライバの行動(操作)を予測している。すなわち、ドライバモデルを時系列的に更新しながら、サブドライバモデルの切り替わりタイミングおよびドライバの行動(操作)を予測していないので、実施例2の処理と比較して計算処理を大幅に削減できる。   As described above, in this embodiment, the driver model constructed in the first embodiment is used to predict the switching timing of the sub-driver model and the driver's action (operation). That is, since the driver model is updated in time series and the sub-driver model switching timing and the driver's behavior (operation) are not predicted, the calculation process can be greatly reduced as compared with the process of the second embodiment.

以上のように、本発明にかかるドライバモデル構築方法は、ドライバの行動を予測するドライバモデルを構築するための方法として有用であり、特に、ドライバの状況判断に基づいて操作を予測可能なドライバモデルを構築するための方法として適している。   As described above, the driver model construction method according to the present invention is useful as a method for constructing a driver model for predicting driver behavior, and in particular, a driver model capable of predicting an operation based on a situation determination of the driver. Suitable as a method for building.

本発明にかかるドライバモデル構築方法を実現するためのドライバモデル構築部の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the driver model construction part for implement | achieving the driver model construction method concerning this invention. 本発明にかかるドライバモデル構築方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the driver model construction method concerning this invention. 状況判断を伴ったサブドライバモデルを示す図である。It is a figure which shows the subdriver model accompanied by a situation judgment. 条件判断部分を縦軸δ,横軸xj,kで表した場合を示す図である。It is a figure which shows the case where a condition judgment part is represented by the vertical axis | shaft (delta) and horizontal axis xj, k . 図4の条件判断部分を線形不等式に置き換えた場合を示す図である。It is a figure which shows the case where the condition judgment part of FIG. 4 is replaced by the linear inequality. 本発明にかかるドライバモデル構築方法を実行することよって予測されたパラメータd1,d2の一例を示す図である。Is a diagram illustrating an example of the predicted parameters d 1, d 2 I by executing the driver model building method according to the present invention. 実施例1におけるドライバモデル構築方法を利用した、実施例2の操作予測装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the operation prediction apparatus of Example 2 using the driver model construction method in Example 1. FIG. 実施例2における操作予測方法を示すフローチャートである。10 is a flowchart illustrating an operation prediction method according to the second embodiment. サブドライバモデルの切り替わり時間の具体例を示す図である。It is a figure which shows the specific example of the switching time of a subdriver model. 実施例1において構築したドライバモデルを利用した、実施例3の操作予測装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the operation prediction apparatus of Example 3 using the driver model constructed | assembled in Example 1. FIG. 実施例3における操作予測方法を示すフローチャートである。10 is a flowchart illustrating an operation prediction method according to the third embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1 ドライバモデル構築部
11 多項式構造決定部
12 線形不等式/方程式生成部
13 パラメータ同定部
21a,21b 操作予測装置
31 操作予測部
32 モデル切り替わり点予測部
41 ドライバモデル
42 論理条件部
43 サブドライバモデル部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Driver model construction part 11 Polynomial structure determination part 12 Linear inequalities / equation generation part 13 Parameter identification part 21a, 21b Operation prediction apparatus 31 Operation prediction part 32 Model switching point prediction part 41 Driver model 42 Logical condition part 43 Sub driver model part

Claims (2)

ドライバの操作を表す複数の運動モデル(それぞれをサブドライバモデルと表現する)を結合することによってドライバモデルを構築し、さらに、当該ドライバモデルに、個々のサブドライバモデルの切り替え判断条件を含ませるドライバモデル構築方法を利用した操作予測方法において、
ドライバが操作を行うために認識する情報として得られる所定の運転データに基づいて、前記サブドライバモデルを構成する各多項式の構造を決定する多項式構造決定ステップと、
MLDS(Mixed Logical Dynamical System)に基づいたシステム理論により、補助理論変数(2値変数)と補助連続変数を導入することによって、前記切り替え判断条件および前記サブドライバモデルを線形の不等式および線形の状態方程式で表現する線形化ステップと、
前記線形の不等式および線形の状態方程式、さらには、前記補助理論変数に関する制約条件に基づいて、ドライバの操作を表す前記多項式のアウトプットと実際に観測される操作との差の積分値を最も小さくする、前記切り替え判断条件を規定するためのパラメータおよび前記多項式を構成する運動学的なパラメータを、混合整数線形計画法により探索するパラメータ同定ステップと、
前記切り替え判断条件を規定するためのパラメータに基づいて、サブドライバモデルの切り替わりタイミングを予測し、同時に、当該サブドライバモデルの多項式を構成する運動学的なパラメータに基づいてドライバの操作の操作量を予測する予測ステップと、
を有することを特徴とする操作予測方法。
A driver model is constructed by combining a plurality of motion models (each represented as a sub-driver model) representing the operation of the driver, and the driver model further includes a switching judgment condition for each sub-driver model. In the operation prediction method using the model construction method,
A polynomial structure determining step for determining a structure of each polynomial constituting the sub-driver model based on predetermined operation data obtained as information recognized by the driver for operation;
By introducing auxiliary theoretical variables (binary variables) and auxiliary continuous variables based on a system theory based on MLDS (Mixed Logical Dynamical System), the switching judgment condition and the sub-driver model are converted into linear inequalities and linear state equations. A linearization step expressed by
Based on the linear inequality and the linear equation of state, and further, the constraint on the auxiliary theoretical variable, the integral value of the difference between the output of the polynomial representing the operation of the driver and the operation actually observed is minimized. A parameter identification step of searching for a parameter for defining the switching judgment condition and a kinematic parameter constituting the polynomial by a mixed integer linear programming;
Based on the parameter for defining the switching judgment condition, the switching timing of the sub-driver model is predicted, and at the same time, the operation amount of the driver's operation is calculated based on the kinematic parameters constituting the polynomial of the sub-driver model. A prediction step to predict;
An operation prediction method characterized by comprising:
ドライバの操作を表す複数の運動モデル(それぞれをサブドライバモデルと表現する)を結合することによってドライバモデルを構築し、さらに、当該ドライバモデルに、個々のサブドライバモデルの切り替え判断条件を含ませるドライバモデル構築処理を利用した操作予測装置において、
ドライバが操作を行うために認識する情報として得られる所定の運転データに基づいて、前記サブドライバモデルを構成する各多項式の構造を決定する多項式構造決定手段と、 MLDS(Mixed Logical Dynamical System)に基づいたシステム理論により、補助理論変数(2値変数)と補助連続変数を導入することによって、前記切り替え判断条件および前記サブドライバモデルを線形の不等式および線形の状態方程式で表現する線形化手段と、
前記線形の不等式および線形の状態方程式、さらには、前記補助理論変数に関する制約条件に基づいて、ドライバの操作を表す前記多項式のアウトプットと実際に観測される操作との差の積分値を最も小さくする、前記切り替え判断条件を規定するためのパラメータおよび前記多項式を構成する運動学的なパラメータを、混合整数線形計画法により探索するパラメータ同定手段と、
前記前記切り替え判断条件を規定するためのパラメータに基づいて、サブドライバモデルの切り替わりタイミングを予測すると同時に、当該サブドライバモデルの多項式を構成する運動学的なパラメータに基づいてドライバの操作の操作量を予測する操作予測手段と、
を備えることを特徴とする操作予測装置。
A driver model is constructed by combining a plurality of motion models (each represented as a sub-driver model) representing the operation of the driver, and the driver model further includes a switching judgment condition for each sub-driver model. In the operation prediction device using the model building process,
Polynomial structure determining means for determining the structure of each polynomial constituting the sub-driver model based on predetermined operation data obtained as information recognized by the driver for operation, and based on MLDS (Mixed Logical Dynamical System) A linearization means for expressing the switching judgment condition and the sub-driver model by a linear inequality and a linear state equation by introducing an auxiliary theoretical variable (binary variable) and an auxiliary continuous variable according to the system theory;
Based on the linear inequality and the linear equation of state, and further, the constraint on the auxiliary theoretical variable, the integral value of the difference between the output of the polynomial representing the operation of the driver and the operation actually observed is minimized. A parameter identifying means for searching for a parameter for defining the switching judgment condition and a kinematic parameter constituting the polynomial by a mixed integer linear programming;
Based on the parameter for defining the switching judgment condition, the switching timing of the sub-driver model is predicted , and at the same time, the operation amount of the driver is determined based on the kinematic parameters constituting the polynomial of the sub-driver model. An operation prediction means for predicting;
An operation prediction apparatus comprising:
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