[論文レビュー] Driving Simulator Platform for Development and Evaluation of Safety and Emergency Systems

Andrés E. Gómez, Tiago C. dos Santos+3 more|arXiv (Cornell University)|Feb 1, 2018

Autonomous Vehicle Technology and Safety参考文献 16被引用数 4

ひとこと要約

本論文では、特に協調車両システムおよびドライビングアシスタンスシステム（DAS）を対象として、車両の安全および緊急対応システムの開発・評価に適した柔軟で適応可能なドライブシミュレータプラットフォームを提案する。このプラットフォームは、実現可能なシミュレーションを実現するためのカスタマイズ可能なハードウェアおよびソフトウェア構成を可能にし、主な結果として、V2V通信遅延がシステム性能に顕著な影響を及ぼし、DASの警告のみでは深刻な状況におけるドライバーの反応を保証できないことが示された。

ABSTRACT

According to data from the United Nations, more than 3000 people have died each day in the world due to road traffic collision. Considering recent researches, the human error may be considered as the main responsible for these fatalities. Because of this, researchers seek alternatives to transfer the vehicle control from people to autonomous systems. However, providing this technological innovation for the people may demand complex challenges in the legal, economic and technological areas. Consequently, carmakers and researchers have divided the driving automation in safety and emergency systems that improve the driver perception on the road. This may reduce the human error. Therefore, the main contribution of this study is to propose a driving simulator platform to develop and evaluate safety and emergency systems, in the first design stage. This driving simulator platform has an advantage: a flexible software structure.This allows in the simulation one adaptation for development or evaluation of a system. The proposed driving simulator platform was tested in two applications: cooperative vehicle system development and the influence evaluation of a Driving Assistance System ( extit{DAS}) on a driver. In the cooperative vehicle system development, the results obtained show that the increment of the time delay in the communication among vehicles ($V2V$) is determinant for the system performance. On the other hand, in the influence evaluation of a extit{DAS} in a driver, it was possible to conclude that the extit{DAS'} model does not have the level of influence necessary in a driver to avoid an accident.

研究の動機と目的

• 人的要因による道路死亡事故の高発生率に対処するため、安全および緊急対応システムをテストするためのツールを開発すること。
• 固定式で高価なシミュレータの限界を克服するため、柔軟でオープンアーキテクチャのドライブシミュレータプラットフォームを構築すること。
• 研究者がカスタマイズ可能なシナリオで制御的かつ再現可能な条件下で、安全システムのプロトタイプ作成と評価を可能にすること。
• 緊急状況におけるドライビングアシスタンスシステム（DAS）のドライバー行動への影響を評価すること。
• V2V通信遅延が協調車両システムの性能に与える影響を評価すること。

提案手法

• 多様な研究ニーズに対応できるように、柔軟でカスタマイズ可能なハードウェアおよびソフトウェア部品を備えたモジュラーなドライブシミュレータプラットフォームを設計すること。
• 研究者が車両動態、センサーモデル、通信プロトコルを自由に変更できる柔軟なソフトウェアアーキテクチャを実装すること。
• 協調システムにおける車両間通信（V2V）の相互作用をシミュレートするため、V2X通信モデルを統合すること。
• 現実の走行状況を再現するためのリアルな視覚的および運動的シミュレーション環境を構築すること。
• 人間被験者を用いた制御実験を通じて、DASがドライバー行動に与える影響を評価すること。
• 統計的分析（例：ブートストラップ信頼区間）を用いて、DAS群と非DAS群の間でのドライバー反応を比較すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 変動するV2V通信遅延が、シミュレート環境下での協調車両システムの性能にどのように影響するか？
• RQ2 緊急衝突シナリオにおいて、ドライビングアシスタンスシステム（DAS）はドライバー行動にどの程度の影響を及ぼすか？
• RQ3 柔軟なドライブシミュレータプラットフォームは、安全および緊急対応システムの初期段階開発および評価を効果的に支援できるか？
• RQ4 情報提供型のDAS警告（例：音声アラート）は、衝突回避のための適切なタイミングでのドライバー行動を促すのに十分か？
• RQ5 ドライバー反応指標の差（例：速度、ブレーキ操作）は、DASありとDASなしの状況でどのように比較されるか？

主な発見

• V2V通信遅延の増加は、協調車両システムの性能を顕著に低下させ、低遅延通信の重要性が顕著に示された。
• 2番目の衝突シナリオでは、DASを使用したドライバーはDASなしのドライバーと比較して約20 km/h遅く走行しており、この差は95％信頼区間によって支持された。
• DASモデルが警告を発したにもかかわらず、DAS群の全参加者が2番目の衝突状況の初期段階でブレーキを踏んでいなかった。
• DASモデルはドライバーに十分な影響を与えることができず、衝突回避を確実にするには、より能動的または強力な干渉が必要であることが示された。
• 参加者たちは、最初の衝突体験を経験してから初めてDASの効果を理解したため、システムへの認知的適応が遅れていた。
• シミュレーションプラットフォームは、安全システムの初期段階評価を効果的に可能にした。このことは、研究開発におけるその有効性を裏付けた。