Positioning of HMI (Human Machine Interface) in ADAS development

ADAS(Advanced driver-assistance systems:先進運転支援システム)では、ヒトと車載システムが自動車を共同で運転します。したがって人と自動車が円滑なコミュニケーションを形成する必要があります。

そこでADASの設計、開発にあたり、HMI(Human Machine Interface:ヒューマンマシンインタフェース)の概念が重要となります。HMIは、人間と機械が意思や情報を伝達するプロトコルともいえます。

1.HMI determines the difference between ADAS and Autonomous Driving

ADASはヒトが自動車を運転する際の支援システムであり、自動運転は自動車が自律走行するという概念です。

自動運転レベル2であるADASとレベル3以上に区分される自動運転の違いを決定づけるのは、運転の主体がヒトであるかシステムであるか、という点にあります。ADASは運転の主体がヒトであるため、自動車の状態や、必要な操作を的確にシステムがドライバーに伝えなくてはいけません。

一方でレベル3以上の自動運転は操作の主体がシステムとなり、レベルが上がるに連れ自動車がドライバーに対して運転操作に関する複雑な情報を伝える要素が少なくなります。

HMI設計は、まさしくADASならではの重要な概念となります。

2. Human-to-car information transmission in ADAS is based on the definition of Human Factors

ADASにおいてHMI要素を検討するには、広義には人間工学と同義とされるヒューマンファクターズ(Human factors:人的要因)を定義することが重要です。

例えばステアリングやブレーキペダルの操作など、ヒトが車を運転する際の動作を安全かつ経済的に動作・運用できるように定義しなければなりません。

定義されたヒト(ドライバー)の動作をマシン(自動車)が検出することで、ヒトからマシンへの指令伝達は行われます。

3. Cars to human communication in HMI

Conversely, when communicating from machine to human, it transmits through visual, auditory, tactile and so on.

自動運転の実用化にむけて現在開発に取り組んでいる自動運転レベルのレベル3では、自動運転の継続が出来なくなった場合に自動運転システムが主体の状態からドライバーが運転の主体に移行する必要があります。

その際に、HMIを介して車からヒトへの情報伝達が発生します。

In order to make the information transmitted from the in-vehicle system misunderstand or confuse human driving behavior, accurately recognize it without giving a negative influence and make effective use of ADAS function, it is necessary to use an interface such as audiovisual information. Attention and ingenuity are necessary for its design.

4. Interface design of HMI

ADASシステムからドライバーに情報を伝える際は、その内容や特質に応じて、視覚、聴覚など感覚モダリティに留意し、認知・判断しやすい最も合理的で分かりやすい視聴覚表示をする設計が肝要です。

視覚表示のサイズや色、聴覚表示の音圧や周波数などの物理的特性により明確なメッセージを示します。

HMI exchanges information between people and machines via equipment and software. In the case of a car, it corresponds to steering, accelerator, brake, various instruments indicating the state of a car, etc. which the driver operates when driving.

もともと自動車の計器はスピードメーターやタコメーター、方向指示器、各種警告灯など、シンプルな機械式のものがほとんどでした。

しかし、自動車のエレクトロニクス化が進み、周辺の状況をカーナビのモニタに表示するなど、より多くの情報をドライバーに伝える必要が出てきました。

特にADAS のHMI設計においては、自動車のシステムから伝達される情報をドライバーが正しく理解し、運転操作にネガティブな影響を与えないようにしなければなりません。

情報の特徴に配慮して、それに相応しい視覚や聴覚を採用する設計が重要です。

そのためには、人体工学(エルゴノミクスデザイン)や誰でも理解が出来るようにユニバーサルデザインの導入、障害を持った人でも理解できる視聴覚表示が求められます。

5. Classification of transmission information

The information transmitted from the ADAS system to the driver can be classified into the following three levels according to its urgency and severity.

· Information supply: Transmit normal traffic conditions and road environment.
· Callout: Call attention when the danger of collision increases.
· Alarm: When the danger of collision rises more than a certain amount, instruct the avoidance operation.

6. Points to be aware of information transmission method

例えばFCWやABSといった衝突防止機能を設計する際は、前車との車間距離や自車の速度に基づいて、衝突までの切迫度や情報の意味をドライバーが正しく理解しなければなりません。

提供された情報に基づいて、ドライバーが適切なブレーキペダルの制御やステアリングの操作ができるように、情報の緊急性、重要性に応じた視覚的、聴覚的表示方法を決定する必要があります。

運転中に、死角などドライバーが直接確認できない所の情報を、ADASシステムがドライバーに伝達するケースを考えてみましょう。

システムが視覚表示等でドライバーに正確にその意図を伝えないと、ドライバーの誤解や混乱を招き、事故を低減するどころか逆に不要な急ブレーキ等、危険な運転行動を誘発しかねません。

If you do not decide the physical characteristics of audiovisual display according to severity or urgency in this way, there is a danger of erroneously reading the urgency up to the occurrence of the accident and the intention of the transmission information, and erroneous operation of the brake pedal etc.

自動車の衝突時など時間的猶予のない状況では、視覚表示を目視する時間に限りがあるため、信号音により直ちに情報を通知し、瞬時に適正な運転行動を起こさせることも可能です。

この様にHMIには、状況の深刻度や切迫度が適切に伝わる表示形式を採用するように努める必要があります。

7. HMI with proficiency and age-conscious attention

衝突などの交通事故は、ドライバーが日常の運転で頻繁に経験するものではなく、緊急事態への対応の練度は、決して高いとは言えません。

間髪を入れない対応が必要な場面で、ADASシステムがどのように作動・伝達をするか、知りえないことも考えられます。
この様な緊急時の予備知識のないドライバーでも、即座に理解し行動に移せるデザインがHMIには求められます。

ADAS(先進運転支援システム)のHMI(ヒューマンマシンインタフェース)を設計する際は、ドライバーの年齢が及ぼす影響についても考慮する必要があります。

とりわけ高齢者は、運転時に情報を処理する量とスピードが、若い頃より低下する傾向があります。

そのため、一度に提示する情報量を限定したり、情報の深刻度や切迫度に即した伝達方法を採ったりする等の注意が必要です。

この様にHMI実装のため、自動車メーカーやOEM等で分析や研究が進められています。

8.ADAS HMI 関連 開発支援サービス

様々な被験者のフィードバックの取得や走行テストがHMI開発では重要になってきており、ZMPでは、ドライバーの習熟度や高齢者を対象とした、走行データ計測サービスなども提供しています。

ZMPの提供する走行データ計測サービスRoboTest(ロボテスト)では様々な年代のドライバーに対してのテスト計測実績があり、試作品の評価や研究開発で必要なデータを計測可能です。

また、テストコースなどにおいての人とマシンの協調制御の評価やドライバーの眠気やシステム移行時の応答時間の計測なども対応いたします。

様々な形でデータ計測をお手伝いすることのできるサービスです。
ご興味のある方は下記のサービス紹介ページをご覧ください。

車両走行データ取得サービス RoboTest(ロボテスト)

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