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異業界出身者たちが画像処理、ミリ波レーダなどの先端開発に貢献
衝突回避で事故を未然に防ぐ!デンソーの走行安全技術
環境、安全、快適、利便の4分野を中心に新技術を開発するデンソー。今回は安全・安心なクルマの運転をサポートする走行安全システムの技術戦略とともに、カメラ画像処理技術やミリ波レーダを使った衝突回避技術に貢献するエンジニアの仕事を概観する。
(取材・文/広重隆樹 総研スタッフ/宮みゆき 撮影/早川俊昭)作成日:12.08.29
大事故が起こるたびに増す、走行安全技術へのプレッシャー

 1990年代後半から2009年前後を比較した世界の交通事故死者数の統計表によれば、日本は96年の約9,900人から、2009年には4,900人と事故死者数は半減した。この減少傾向は欧米先進国にも共通に見られるものだ。反面、インドや東南アジア諸国では増えており、ブラジルに至っては00年20,000人だったものが、08年には34,000人と、1.7倍に膨れ上がっている。交通事故死者数は先進国では減少しているが、新興国では増加という傾向が裏付けられる。

【図1】交通事故死者数は先進国では減少するも,新興国では増加傾向
井戸 準行氏
情報安全事業グループ
DP-iSafety室 室長
井戸 準行氏

 先進国での事故死者数が減少傾向である背景には、例えば日本におけるシートベルトの義務化など交通安全規制や安全教育の普及があると考えられる。同時に、自動車の安全テクノロジー(エアバック、ABS=アンチロックブレーキシステム、ESC=横滑り防止装置、レーダ、車載カメラなど)の進化と普及も見逃せない。

 デンソーはこうした走行安全技術にかけての先駆的企業で、さまざまな技術と製品が、情報安全事業グループ直下の複数の部署で開発されている。2010年11月には、製品開発と全体のシステム開発を取りまとめる横断組織として「DP-iSafety室」も誕生している。

「国内の死亡事故は減っているというものの、最近も関越自動車道高速バス居眠り運転事故や、亀岡市登校中児童ら交通事故死事件(ともに2012年4月)など悲惨なケースが後を絶ちません。そういう事故が発生するたびに、『どうにかならないのか』とプレッシャーを感じているのが私たちなんです」
 と語るのは、デンソー情報安全事業グループDP-iSafety室の井戸準行室長だ。井戸氏によれば、近年の走行安全技術は、衝突時のショックをやわらげる衝突緩和から、未然にそれを防ぐ衝突回避の方向へと向かっている。また、従来は対自動車対策がメインだった衝突防止技術も、近年は歩行者との衝突を避けることに重点が置かれるようになってきた。

 欧州で実施されている自動車衝突安全テスト「ユーロNCAP(ヨーロッパ新車アセスメントプログラム)」に、2016年頃から歩行者衝突回避という項目が加わるという話もある。事故を防ぐのはもちろん、海外での新車販売の条件であるアセスメント基準をクリアするためにも、技術開発が急がれるわけだ。

 衝突を回避したり、衝突時のショックを緩和する技術は、一般に「プリクラッシュセーフティシステム(PCS)」と呼ばれる。クルマの前方に衝突するかもしれない障害物を発見したときに、ドライバーへの警報、ブレーキ制御、シートベルト制御などを行う、ミリ波レーダ、カメラ、走行支援ECU、各種アクチュエータが瞬時に連動する複雑なシステムだ。このうち、識別系を担うのがミリ波レーダとカメラ・画像処理ECUだ。

【図2】ドライバーの事故直前の行動が原因の75%。事故要因と対策
井戸 準行氏
情報安全事業グループ DP-iSafety室 室長
井戸 準行氏
1983年入社。研究開発、走行安全、電気制御などの分野を経て、2010年11月から現所属。
汚れてかすれた「白線」を認識し、車線逸脱を防止

 衝突回避技術の一つに、「車線逸脱防止支援システム(Lane Departure Prevention:LDP)」がある。ドライバーが意図せずに走行車線を外れてしまいそうなときに、カメラで白線で表示されているレーンを認識し、表示とブザーでドライバーに注意を促す。さらに、車線中央をキープするための緩やかなステアリングトルク補助など、ドライバーがクルマを車線内に戻す操作を支援するものだ。

「日本では車線から逸脱する事故は比較的少ないですが、北米では死亡事故の34%が車線逸脱によるとされています。長距離かつ高速の運転が多いこと、道路にガードレールが少ないなどが理由です。つまりLDPは、死亡者数を減らすことにダイレクトにつながっていく技術なのです」
 と語るのは、LDPのシステム開発を担当する同室アシスタント・プロジェクト・リーダーの中野貴仁氏だ。自分の技術で死亡事故を減らすことができるその使命感に溢れた語り口だ。ただ、LDPはそう簡単な技術ではない。

「実験室で白線を認識するだけなら、大学生にもつくれる技術です。しかし、実際の道路ではくっきりとした白線などむしろ珍しい。路面が汚れ、白線がかすれていることなどよくあります。破線や3重線、黄色線など線種もさまざまで、逆光でも夜間でも白線を認識できなければならない。ロバスト性の高い技術である必要があります」

中野 貴仁氏
情報安全事業グループ
DP-iSafety室 担当係長
中野 貴仁氏

 レーン検出用の車載画像センサーは、一般のデジカメに比べて撮像環境が厳しく、さまざまな環境下で白と黒のコントラストを抽出する必要がある。デンソーでは取り込んだ画像の輝度にフィルタをかけ、それらを微分処理して、モデルマッチングなどを行う独自の画像センサーを開発している。

 こうした画像認識技術の専門家を含め、センサー技術、コンピュータ(ECU)、アクチュエータなどの専門家が社内に大勢いることがデンソーの強みだ。中野氏は2007年までの前職で、携帯電話向け画像・音声処理技術のLSI設計を行ってきたエンジニア。デンソーに転職してきてからは、主に実験シミュレータの開発やモデルベース開発のプロセス構築など、開発環境の整備に携わってきた。それだけに社内の各部署のエンジニアとの交流は多い。

「全体のシステム開発では、それぞれの要素技術を理解することが欠かせません。走行安全とドライバーの操作フィーリングはときに相反するものですから、画像センサーやアクチュエータ(電動パワステ)などの専門家と議論しながら、制御アルゴリズムを構築しています。そして、最終的にドライバフィーリングも含めてシステムとして成立させることにはやりがいがあります。また、LDPを開発したのはいいが、価格が高くて高級車にしか装着できないというのでは問題です。ユーザーの装着率を高めるためにはコスト削減が必須。ライバル企業や欧州の市場トレンドなどを踏まえながら、開発の効率化を進め、コストを下げるように努力しています」(中野氏)

【図3】車線逸脱防止支援システム(LDP)
中野 貴仁氏
情報安全事業グループ DP-iSafety室 担当係長
中野 貴仁氏
2007年5月デンソーに転職。走行支援系システム環境構築、ミリ波シミュレータ開発などを経て、2011年6月からLDP開発に従事。
クルマの開発未経験の家庭用ビデオカメラ技術者。限界を超えた挑戦の1年間

 益井窓爾氏の前職は、家電メーカー。ビデオカメラのハードウェア設計が専門だった。デンソーへの転職は2011年の8月。 「前職で開発していたのは民生用のカメラでしたので、システムとしてはその中で完結するものでした。ところがデンソーでは車載カメラということもあり、カメラだけではシステムが完結しない。使われる環境条件もビデオカメラとは全く違います。たった一度の故障が命につながる可能性があるため、品質の精度も高いものが求められます。試験の厳格さも、民生用カメラとは全くレベルの異なるものでした」

 最初はそこに戸惑いもあったし、自動車技術全般を習得するのも大変だった。しかし、交通事故防止に役立てるという大きな社会的使命は、エンジニアとしての彼を奮い立たせるに十分なものだった。もともと予防安全技術には関心があり、それを実現するためには自動車サプライヤーで働くのが一番よいと考えていたからだ。

「民生用カメラでは、ユーザーが求めるスペックの上限が見えています。それを技術者としての自分の限界にするのは嫌でした」
 と、語る益井氏。自分の技術力の可能性を高めることができる会社で働きたかったのだ。

 幸いにもデンソーには、クルマにあまり詳しくない中途入社のエンジニアでも活躍できる余地が十分にあった。
「専門家がたくさんいるのでいくらでも教えてもらえるし、自分で学ぶことも、相談もできる。個々のエンジニア社員の専門を参照できるシステムや、クルマについて学ぶ教育制度もあります。『知らない人が知っている人に教えを乞うのは当然』というのがデンソーの文化なんです」

 車載カメラの技術は、いまモノクロからカラーへと推移している。これまではモノクロの認識技術でもっぱら白線だけを認識していたが、カラー化することで、世界各国のさまざまな色の道路標示に対応可能となり、また、先行車のテールライトとその他の光源を容易に識別できるようになる。また高画素化によって、より遠くまで、より多岐にわたる認識技術も向上している。

益井 窓爾氏
走行安全技術1部
第3技術室 担当係長
益井 窓爾氏

 しかしこうした技術の高度化・複雑化は、品質精度の確保に、より高いハードルを課すことにもなる。
「高機能化と同時に小型化・低コスト化という要求もあります。小さな画像センサーを高機能化しようとすれば、スペースに部品が載らないとか、発熱が大きくなるなどの新たな問題が発生するわけですね。このあたりは、部品の精度を一つひとつ確認していくしかない。低消費電力の部品を選択するなど、システム全体の設計にも工夫が必要になります」

 益井氏は、前職では制御設計が専門だったが、光学設計の知識も身に付けている。それに加え、民生品開発で培ったコスト削減のノウハウもこれから大いに活かされることだろう。異業界から転職してきたエンジニアが、自動車の走行安全技術に新しい知見を加えることは、会社としても大いに期待しているところなのだ。
「最終的には上長の判断を仰ぎますが、一人ひとりのエンジニアの裁量範囲が広いんです。当然、社内だけでなく完成車メーカーの技術者と話す機会も多いですからね。クルマ全体のテクノロジーの方向性を考えながら仕事ができます。それだけに責任も重くなりました」(益井氏)

 一つの大部屋で、ソフトウェア、回路設計など異職種のエンジニアが密にコミュニケーションしながら仕事をする職場。和気あいあいの雰囲気ながら、人の命を守るという責任感と緊張感が漂っている。

益井 窓爾氏
走行安全技術1部 第3技術室 担当係長
益井 窓爾氏
前職では家庭用ビデオカメラのハードウェア設計を担当。2011年8月デンソーに転職。画像センサーのハードウェア設計、国内外車両メーカーへの技術展開業務などを担当。
ミリ波レーダに反射しない歩行者をどうやって認識するか
上岡 尊広氏
走行安全技術1部
第1技術室 担当係長
上岡 尊広氏

 走行安全のためのもう一つのセンシング技術、ミリ波レーダの開発に携わるのが走行安全技術1部担当係長・上岡尊広氏だ。前職では産業用プログラマブル表示器の組込みソフト開発などに従事し、2006年にデンソーに転職した。現在はミリ波レーダの制御ソフトウェアを担当している。車両、歩行者、道路環境などが反射した電波をアンテナで受けて、それらの情報からソフトウェア処理で対象を検出する技術だ。

「ミリ波レーダは、車両や障害物を認識する能力という意味では十分な水準を満たすようになってきましたが、歩行者の認識には課題が残ります。人体は金属ではないから、なかなかミリ波を反射しないんです」
 と、上岡氏は認識機能の現状を語る。

 高速道路には人が歩いていないことが前提だから、歩行者認識の場面は一般道。一般道で歩行者を認識できることが最終的な目標だ。人体を認識するためには、画像認識技術との協調によるアプローチが欠かせない。
「ミリ波レーダは、人かどうかはわからないけれど、ミリ波を跳ね返す物体があれば、それを検出することができます。またその物体との距離、相対速度を正確に示すことができます。その情報からパターンマッチングで歩行者だと規定するのが、後工程の画像認識技術です。両方の“いいとこ取り”。これを高速で動かすことができればいいんです」(上岡氏)

【図4】プリクラッシュセーフティシステム(PCS)の部品構成

 さらにレーダモジュールのコストダウンも重要な課題だ。現在、ミリ波レーダを搭載するのはD・E車格セグメントの高級車がほとんど。Cセグメント以下の車両への導入を拡大するためには、現在の「4分の1」にまでコストを削減しなければならない。基板やマイコンの数を減らしたり、筐体を簡素化したりとあらゆる工夫が求められる。いくつものハードルはあるが、それを超えれば潜在マーケットは世界に広がる。歩行者衝突回避が世界中のアセスメントに採り入れられるようになれば、確実に歩行者事故は減少する。

 走行安全技術1部は、ミリ波認識技術開発、ソフトウェア開発、ハードウェア開発の3つに分けられる。上岡氏の「ソフトウェア開発」の役割は、「ハードウェア開発」が厳しいコスト制約の中で開発した安価なハードウェアで、「ミリ波認識技術開発」が開発した複雑な認識処理を実現するために、ハードウェアの性能を最大限使い切るソフトウェアを開発することである。

「メンバーがまだ若いので仕事が円滑に流れているかどうかをマネジメントしながら、ハードウェアを活かしたミリ波に特化したソフトウェアを開発する業務が中心。その意味では、やはりハードウェアを理解して組込みソフトウェアが開発できるエンジニアが必要ですね。大手企業では入社後何年かすると、マネジメントが業務の中心になることが多いですが、ここではそのスキルは必須条件。逆に言えば、最後まで自分でつくれるというのが、最大の魅力になっていると思います」(上岡氏)

上岡 尊広氏
走行安全技術1部 第1技術室 担当係長
上岡 尊広氏
前職ではプログラマブル表示器の組込みソフト開発などに従事し、2006年12月デンソーに転職。ミリ波レーダの制御ソフトウェア開発を担当。
グローバルな視野と専門性で新たな世界標準へ

 DP-iSafety室の陣容は、発足年度の倍になり、DP-iSafety室に属さずに走行安全系を開発する技術者も大勢いる。それだけ「安全」に懸けるデンソーの意気込みを感じる。走行安全のための技術開発で世界をリードするためには、一人ひとりのエンジニアが、製品技術に関わるだけでなく、海外技術の動向把握にも目配りをしなければならない。

「世界の動向把握のための要員を私の室からも欧米に派遣しています。欧州は社会全体として法律や規格をつくるのが得意で、そのために10年、20年といった年月を費やし、いざ規格が決まると、それに従って個々のメーカーを引っ張っていきます。規格策定の段階では各メーカーの技術者が普段のライバル関係を超えて、なんでもオープンに話しているのには驚きました。世界をリードする仕組みづくりというか、この辺りはこれからの日本の企業も大いに見習わなくてはならないところです」  と、井戸室長は言う。

 これからの社会でクルマの安全はどうあるべきか。ともすると理念的で抽象的な話になりがちだが、欧州の技術者はそうした議論が大好きだという。それに比べると米国のエンジニアは目先のビジネスとしてどうかということに関心が向きがちなのだそうだ。

 さて、日本の技術者はどうなのか。欧米両者の良いところを吸収しつつ、日本の良さをどこかで発揮しなければならないだろう。確かな専門性、高いコスト意識と品質へのこだわりは日本のエンジニアの特性だ。永年にわたる交通事故防止技術の蓄積もある。そこに、グローバルな視野が加われば、新しい世界標準を生み出すことも夢ではない。デンソーから生まれる、走行安全分野における日本発のグローバルスタンダード。自動車業界だけではなく、異業界のエンジニアがそこに寄与できる可能性はますます広がっている。

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