JP2016085326A - 車両運転模擬装置 - Google Patents

Abstract

【課題】事故が発生しそうになる状況の発生を判断できる車両運転模擬装置を提供する。【解決手段】車両運転模擬装置は、運転者の操作を入力する操作入力部１４と、入力した操作量に基づいて、運転者が模擬的に運転する車両の運動を計算し、運転席から見えることになる景観を生成し、且つ景観の中を移動する移動物体の運動を計算する演算部１１と、演算部１１により生成された景観及び演算部１１により運動が計算された移動物体を表示する表示部１３を備え、演算部１１は、景観の中を移動する移動物体の位置と運転者が模擬的に運転する車両の位置との間の相対距離を、移動物体の速度及び車両の速度に基づいて求められた相対速度で割ることにより衝突予測時間を求め、衝突予測時間が所定の閾値以下である場合に、危険状態にあると判断するか、又は、操作入力部１４から入力した操作量が、許容操作範囲を超える場合に、危険状態にあると判断する。【選択図】図１

Description

本発明は、車両運転模擬装置に関する。

従来、自動車等の車両の運転・走行の教育・訓練及び研究等のために、運転及び走行を模擬する車両運転模擬装置が用いられている。

車両運転模擬装置は、運転者が着座する運転席と、運転者が操作するステアリング、アクセルペダル及びブレーキペダル等の操作入力部と、運転席から見えることになる景観を表示する表示部を備える。

運転者は、運転席に着座し、運転席に配置されたステアリング、アクセルペダル及びブレーキペダル等を操作する。

車両運転模擬装置は、運転者の操作に基づいて、運転者が模擬的に運転する車両の運動を計算し、且つ、運転席から見えることになる景観を生成する。また、車両運転模擬装置は、景観の中を移動する人物又は他の車両等の移動物体の運動を計算する。そして、車両運転模擬装置は、生成した景観及び移動物体を、表示部に表示する。

表示部に表示される景観は、模擬的な運転のシナリオデータに基づいて生成される。運転者は、表示部に表示される景観及び移動物体等を見ながら、車両の運転を行う。

車両運転模擬装置は、例えば、自動車の運転講習又は教習等において用いられる。

運転者の講習又は教習等では、運転者に対して、交通事故が発生し易い状況を体験してもらうことにより、実際に事故を防止するための教育及び訓練が行われる。

車両運転模擬装置は、運転者が運転する自動車等の車両と、人物又は他の車両と接触する事故が発生すると、事故が発生したと判断する。講習の指導者は、車両運転模擬装置を用いて、事故が発生した状況を表示部に再生し、運転者の行った操作を再現することにより、事故が発生した理由及び事故を防止するための手段を、運転者に対して教育することができる。

特開２０１０−１１７６６８号公報

一方、車両の運転では、人物又は他の車両と接触する事故の発生には至らなかったものの、人物又は車両と接触しそうになる状況が発生することがある。この状況は、いわゆる、運転者のヒハリ・ハット体験と呼ばれる。

ヒハリ・ハット体験では、運転者の操作する車両と、景観中の人物又は他の車両との接触は生じないので、車両運転模擬装置によって事故とは判断されない。

運転者のヒハリ・ハット体験が発生した理由として、運転者の車両の操作に改善点が含まれる場合があるが、車両運転模擬装置によって、ヒハリ・ハット体験が発生したことを認識することはできなかった。

そこで、本明細書は、事故が発生しそうになる状況、いわゆる、運転者のヒハリ・ハット体験の発生を判断できる車両運転模擬装置を提供することを課題とする。

本明細書に開示する車両運転模擬装置によれば、運転者の操作を入力する操作入力部と、上記操作入力部から入力した操作量に基づいて、運転者が模擬的に運転する車両の運動を計算し、且つ、運転者が位置する運転席から見えることになる景観を生成し、且つ、景観の中を移動する移動物体の運動を計算する演算部と、上記演算部により生成された景観及び上記演算部により運動が計算された移動物体を表示する表示部と、を備え、上記演算部は、景観の中を移動する移動物体の位置と運転者が模擬的に運転する車両の位置との間の相対距離を、移動物体の速度及び車両の速度に基づいて求められた相対速度で割ることにより衝突予測時間を求め、上記衝突予測時間が所定の閾値以下である場合に、危険状態にあると判断するか、又は、上記操作入力部から入力した上記操作量が、許容操作範囲を超える場合に、上記危険状態にあると判断する。

上述した本明細書に開示する車両運転模擬装置によれば、事故が発生しそうになる状況、いわゆる、運転者のヒハリ・ハット体験の発生を判断できる。

本明細書に開示する車両運転模擬装置の一実施形態を示す図である。 装置本体を示す図である。 衝突予測時間を説明する図である。 危険状態を説明する図（その１）である。 危険状態を説明する図（その２）である。 危険状態を説明する図（その３）である。 危険状態を説明する図（その４）である。 車両運転模擬装置の動作を説明するフローチャートである。

以下、本明細書で開示する車両運転模擬装置の好ましい一実施形態を、図を参照して説明する。但し、本発明の技術範囲はそれらの実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶものである。

図１は、本明細書に開示する車両運転模擬装置の一実施形態を示す図である。図２は、装置本体を示す図である。

本実施形態の車両運転模擬装置１は、運転者が着座する運転席２と、装置本体１０と、装置本体１０の動作を監視する監視装置２０を備える。本実施形態では、運転者が模擬的に運転する車両は、自動車である。

装置本体１０は、演算部１１と、記憶部１２と、表示部１３と、操作入力部１４と、通信部１５を有する。

操作入力部１４は、運転者の操作を入力する。操作入力部１４は、ステアリング１４ａ、アクセルペダル１４ｂ及びブレーキペダル１４ｃ等の操作入力手段を有する。運転者は、ステアリング１４ａを操作することにより、車両の進行方向を変更し、アクセルペダル１４ｂを足で操作することにより、車両を加速し、また、ブレーキペダル１４ｃを足で操作することにより、車両を減速する。

演算部１１は、記憶部１２に記憶された所定のプログラムを実行することにより、車両運転模擬装置の各処理を行う。演算部１１は、記憶部１２、表示部１３、操作入力部１４及び通信部１５の動作を制御する。

具体的には、演算部１１は、操作入力部１４から入力した操作量に基づいて、運転者が模擬的に運転する車両の模擬的な運動を計算する。また、演算部１１は、運転者が位置する運転席２から見えることになる景観の画像データを生成する。更に、演算部１１は、景観の中を移動する移動物体の運動を計算する。

記憶部１２は、模擬な運転を実行するための所定のプログラム及び模擬的な運転のシナリオデータを記憶する。シナリオデータは、模擬的な運転で車両が走行する道路の情報を含む道路データ及び模擬的な運転で使用される景観を生成する情報を含む景観データを有する。

シナリオデータには、複数の中途開始位置が設定されており、シナリオのはじめからではなく、各中途開始位置から模擬的な運転を開始することが可能になされている。

道路データは、事故が発生しそうになる状況、いわゆる、運転者のヒハリ・ハット体験を発生し易くするための複数の危険領域と関連づけられている。運転者が運転する車両が、危険領域に進入すると、人物又は他の車両等の移動物体が景観の中に発生するようになされている。危険領域において、移動物体を景観の中に出現させることにより、自然な運転環境を再現しながら、危険な状態を発生させることができる。

また、記憶部１２は、演算部１１が計算した車両の運動の車両運動データ及び移動物体の運動の移動物体運動データを記憶する。

表示部１３は、演算部１１により生成された景観の画像データに基づいて、景観を表示する。また、表示部１３は、演算部１１により運動が計算された移動物体を表示する。

通信部１５は、演算部１１により制御されて、監視装置２０との間の通信を行う。また、装置本体１０は、通信部１５を介して、外部のネットワーク（図示せず）と通信可能になされている。

監視装置２０は、装置本体１０の動作を監視する。装置本体１０は、操作入力部から入力した操作量のデータ等を、監視装置２０へ出力する。また、運転者の模擬的な運転において事故を発生した場合には、装置本体１０は、事故の発生を伝える信号を監視装置２０へ出力する。監視装置２０は、表示部２０ａを有しており、装置本体１０から入力された情報が表示部２０ａに表示される。監視装置２０を操作する指導者は、監視装置２０を用いて、運転者の運転の状況を監視できる。複数の装置本体１０が、監視装置２０と通信可能に接続されていてもよい。

本実施形態の車両運転模擬装置１は、運転者の運転中に、事故が発生しそうになる状況、いわゆる、運転者のヒハリ・ハット体験の発生を判断する。

車両運転模擬装置１は、運転者のヒハリ・ハット体験の発生を判断する２つの基準を有する。

第１の基準では、図３に示すように、演算部１１は、景観の中を移動する移動物体の位置と、運転者が模擬的に運転する車両の位置との間の相対距離Ｌを、移動物体の速度Ｖ２及び運転者が模擬的に運転する車両の速度Ｖ１に基づいて求められた相対速度（Ｖ１ｆ＋Ｖ２ｆ）で割ることにより、衝突予測時間を求め、この衝突予測時間が所定の閾値以下である場合に、危険状態にあると判断する。

図３では、運転者が模擬的に運転する車両３０と、移動物体としての人物３１とが衝突しそうな状況が示されている。

車両３０は、速度Ｖ１で前方に移動しており、人物３１は、車両３０の進行方向に向かって、速度Ｖ２で移動している。人物３１と車両３０とを結んだ直線Ａの長さが、相対距離Ｌである。車両３０の速度Ｖ１を直線Ａへ射影した成分が速度成分Ｖ１ｆであり、人物３１の速度Ｖ２を直線Ａへ射影した成分が速度成分Ｖ２ｆである。相対速度は、速度成分Ｖ１ｆと速度成分Ｖ２ｆとの和となる。

所定の閾値は、目的等に応じて適宜設定することができる。例えば、所定の閾値を、３秒とすることができる。

以上が、第１の基準の説明である。

第２の基準では、演算部１１は、操作入力部１４から入力した操作量が、許容操作範囲を超える場合に、危険状態にあると判断する。具体的には、操作入力部１４から入力した操作量は、ステアリング１４ａの操作量、アクセルペダル１４ｂの操作量及びブレーキペダル１４ｃの操作量である。

許容操作範囲は、操作入力部１４が有する各操作手段に対して設定される。また、許容操作範囲は、運転者が模擬的に運転する車両の位置ごとに、道路データと関連付けられて設定される。

以上が、第２の基準の説明である。

次に、具体的な危険状態を、図面を参照して、以下に説明する。

図４は、Ｔ字型の交差点において、人物３１が、運転者が模擬的に運転する車両（以下、自車ともいう）の前方に飛び出してきた状況である。

車両運転模擬装置１は、人物３１と自車との間の衝突予測時間を求め、この衝突予測時間が所定の閾値以下である場合に、危険状態にあると判断する。衝突予測時間が所定の閾値以下である場合には、人物３１と自車とが接触して、事故を発生するおそれがあるからである。

また、車両運転模擬装置１は、ステアリング１４ａの操作量が、許容操作範囲を超える場合に、危険状態にあると判断する。運転者が、人物３１の出現に驚いて、ステアリング１４ａを大きく操作して、その操作量が許容操作範囲を超えて大きい場合には、進行方向を変更した自車が、道路横の壁等と接触して、事故を発生するおそれがあるからである。

また、車両運転模擬装置１は、アクセルペダル１４ｂの操作量が、許容操作範囲を超える場合に、危険状態にあると判断する。運転者が、人物３１の出現に驚いて、アクセルペダル１４ｂを大きく操作して、その操作量が許容操作範囲を超えて大きい場合には、加速した自車が、人物３１と接触して、事故を発生するおそれがあるからである。

更に、車両運転模擬装置１は、ブレーキペダル１４ｃの操作量が、許容操作範囲を超える場合に、危険状態にあると判断する。運転者が、人物３１の出現に驚いて、ブレーキペダル１４ｃから足を離して操作がされなかったために、その操作量が許容操作範囲を超えて小さい場合には、減速しない自車が、人物３１と接触して、事故を発生するおそれがあるからである。

図５は、Ｔ字型の交差点において、スクータ３２が、運転者が模擬的に運転する自車の前方に飛び出してきた状況である。

車両運転模擬装置１は、人物が飛び出した時と同様に、衝突予測時間及び操作入力部１４から入力した操作量に基づいて、危険状態にあるかを判断する。

図６は、自車が走行する走行車線の前方を走行する他の車両との間の距離が近づいた状況である。危険領域では、人物又は他の車両等の移動物体が景観の中に発生するのと共に、一時停止又は徐行等の標識を発生させて、自車又は他の車両の速度が急に変化するようになされている。これらの標識の指示を順守しなかったことに起因して、自車が走行する走行車線の前方を走行する他の車両との間の距離が急に近づく場合がある。

車両運転模擬装置１は、他の車両３３と自車との間の衝突予測時間を求め、この衝突予測時間が所定の閾値以下である場合に、危険状態にあると判断する。衝突予測時間が所定の閾値以下である場合には、他の車両３３と自車とが接触して、事故を発生するおそれがあるからである。

また、車両運転模擬装置１は、ステアリング１４ａの操作量が、許容操作範囲を超える場合に、危険状態にあると判断する。運転者が、他の車両３３が急に近づいたことに驚いて、ステアリング１４ａを大きく操作して、その操作量が許容操作範囲を超えて大きい場合には、進行方向を変更した自車が、道路横の壁等と接触して、事故を発生するおそれがあるからである。

また、車両運転模擬装置１は、アクセルペダル１４ｂの操作量が、許容操作範囲を超える場合に、危険状態にあると判断する。運転者が、他の車両３３が急に近づいたことに驚いて、アクセルペダル１４ｂを大きく操作して、その操作量が許容操作範囲を超えて大きい場合には、加速した自車が、他の車両３３と接触して、事故を発生するおそれがあるからである。

更に、車両運転模擬装置１は、ブレーキペダル１４ｃの操作量が、許容操作範囲を超える場合に、危険状態にあると判断する。運転者が、他の車両３３が急に近づいたことに驚いて、ブレーキペダル１４ｃから足を離して操作がされなかったために、その操作量が許容操作範囲を超えて小さい場合には、減速しない自車が、他の車両３３と接触して、事故を発生するおそれがあるからである。

図７は、自車が走行する走行車線と対向する対向車線を他の車両が前方から走行して自車と近づいた状況である。

車両運転模擬装置１は、自車が走行する走行車線の前方を走行する他の車両との間の距離が近づいた時と同様に、衝突予測時間及び操作入力部１４から入力した操作量に基づいて、危険状態にあるかを判断する。

次に、上述した車両運転模擬装置の動作を、フローチャートを参照しながら、以下に説明する。

まず、ステップＳ１０において、車両運転模擬装置１は、自車の位置が危険領域に進入すると、移動物体を表示部１３に表示して、景観の中に出現させる。

次に、ステップＳ１２において、車両運転模擬装置１は、上述した２つの基準に基づいて、危険状態にあるかを判断する。もし、危険状態にあると判断された場合には、ステップＳ１４へ進む。一方、危険状態にあると判断されなかった場合には、ステップＳ１６へ進む。

ステップＳ１４へ進んだ場合には、車両運転模擬装置１は、表示部１３の画面を黄色に表示することにより、危険状態が発生したことを運転者に認識させる。また、装置本体１０は、危険状態が発生したことを伝える信号を、監視装置２０に出力する。なお、危険状態が発生したことを運転者に認識させることが可能な情報であれば、他の情報を表示部に出力してもよい。

ステップＳ１６へ進んだ場合には、車両運転模擬装置１は、事故が発生したか否かを判断する。事故の発生の判断は、自車と移動物体とが接触したか否か、又は、自車と壁等の静止物体とが接触したか否かに基づいて行われる。ステップＳ１４において、危険状態が発生した後、運転者が危険状態を回避する操作を行わなかった場合には、事故が発生することがある。また、ステップＳ１４においては、危険状態にあると判断されなかった場合でも、模擬的な運転の各ステップの計算間隔の間に、大きな操作量が操作入力部から入力された場合には、事故が発生する場合がある。

もし、事故が発生した判断された場合には、ステップＳ１８へ進む。一方、事故が発生したと判断されなかった場合には、ステップＳ１２へ進む。ステップＳ１２へ進んだ場合には、ステップＳ１２〜ステップＳ１６の処理が、自車が危険領域に位置する間において繰り返される。

ステップＳ１８へ進んだ場合には、車両運転模擬装置１は、表示部１３の画面を赤色に表示することにより、事故が発生したことを運転者に認識させる。また、装置本体１０は、事故が発生したことを伝える信号を、監視装置２０に出力する。そして、装置本体１０は、模擬的な運転を終了する。

なお、危険状態が発生した場合には、ステップＳ１４において、表示部１３の画面を黄色に表示することにより、危険状態が発生したことを運転者に認識させた後に、模擬的な運転を終了するようにしてもよい。

車両運転模擬装置１は、危険状態が発生した場合には、危険状態が発生した時の景観を表示部に再生する機能を有する。

具体的には、演算部１１は、危険状態にあると判断された状態を含む記億部１２に記憶された車両運動データ及び移動物体運動データに基づいて、危険状態が発生した時の景観の画像及び移動物体を再生して表示部１３に表示する。演算部１１は、車両運動データが含む車両の位置、道路データ及び景観データに基づいて、景観の画像データを生成する。

これにより、運転者は、危険状態が発生した時の、移動物体の動き、ステアリング１４ａ、アクセルペダル１４ｂ又はブレーキペダル１４ｃ等の操作を見て、危険状態が発生した理由を理解すると共に、危険状態の発生を回避するための操作について考察することが可能となる。

更に、車両運転模擬装置１は、危険状態が発生した場合には、危険状態にあると判断した時点の直前の中途開始位置から、車両の運動の計算及び景観の画像データの生成及び移動物体の運動の計算を開始して、危険状態にあると判断された状況を運転者に再体験させることが可能である。運転者は、危険状態の発生を回避するための操作について操作の練習を行うことが可能となる。

同様に、車両運転模擬装置１は、事故が発生した場合には、事故が発生した時の景観を表示部に再生する機能を有する。また、車両運転模擬装置１は、事故が発生したと判断した時点の直前の中途開始位置から、車両の運動の計算及び景観の画像データの生成及び移動物体の運動の計算を開始して、事故が発生したと判断された状況を運転者に再体験させることが可能である。

上述した本実施形態の車両運転模擬装置１によれば、事故が発生しそうになる状況、いわゆる、運転者のヒハリ・ハット体験の発生を判断できる。

また、本実施形態の車両運転模擬装置１を用いて、運転者の講習を行うことにより、例えば、以下の効果が奏される。

車両の運転では、人物又は他の車両と接触する事故の発生には至らなかったものの、人物又は車両と接触しそうになる状況が発生することがある。このような、運転者のヒハリ・ハット体験が発生する理由として、運転者の車両の操作に改善点が含まれる場合がある。従来の車両運転模擬装置では、事故の発生に至らなければ、運転者のヒハリ・ハット体験が発生しても認識することはできなかったが、本実施形態の車両運転模擬装置１によれば、運転者のヒハリ・ハット体験の発生を判断して、運転者の車両の操作能力の向上を図ることができる。

また、車両運転模擬装置を用いた運転者の講習では、運転者は、普段よりも慎重に車両の操作を行う傾向があるので、事故を発生するような運転をしないことも考えられる。例えば、複数の講習者を対象とした講習において、一人も事故を発生しないこと場合もあり得る。このような状態では、運転者の車両の操作における改善点を見つけ出し、教育して、操作能力の向上を図ることが困難である。

本実施形態の車両運転模擬装置１では、運転者が慎重な運転をしている場合でも、景観中の人物又は他の車両との接触が発生し易い状況を含む模擬的な運転のシナリオデータを作成することが可能である。車両運転模擬装置１によれば、運転者がヒハリ・ハット体験を発生することにより、その状況を再現又は再体験させることにより、運転者の車両の操作能力の向上を図ることができる。

本発明では、上述した実施形態の車両運転模擬装置は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更が可能である。また、一の実施形態が有する構成要件は、他の実施形態にも適宜適用することができる。

本明細書で車両は、自動車、原動機付自転車、軽車両及びトロリーバス、汽車、列車、電車等の鉄道車両、戦車や装甲車、自走砲などの軍用車両を含む意味である。

１ 車両運転模擬装置
２ 運転席
１０ 装置本体
１１ 演算部
１２ 記憶部
１３ 表示部
１４ 操作入力部
１４a ステアリング
１４ｂ アクセルペダル
１５ 通信部
２０ 監視装置
２０a 表示部
３０ 車両
３１ 人物
３２ スクータ
３３ 車両
３４ 車両

Claims (8)

1. 運転者の操作を入力する操作入力部と、
   前記操作入力部から入力した操作量に基づいて、運転者が模擬的に運転する車両の運動を計算し、且つ、運転者が位置する運転席から見えることになる景観を生成し、且つ、景観の中を移動する移動物体の運動を計算する演算部と、
   前記演算部により生成された景観及び前記演算部により運動が計算された移動物体を表示する表示部と、
   を備え、
   前記演算部は、
   景観の中を移動する移動物体の位置と運転者が模擬的に運転する車両の位置との間の相対距離を、移動物体の速度及び車両の速度に基づいて求められた相対速度で割ることにより衝突予測時間を求め、前記衝突予測時間が所定の閾値以下である場合に、危険状態にあると判断するか、又は、前記操作入力部から入力した前記操作量が、許容操作範囲を超える場合に、前記危険状態にあると判断する車両運転模擬装置。
2. 前記演算部が計算した車両の運動の車両運動データ及び移動物体の運動の移動物体運動データを記憶する記憶部を備え、
   前記危険状態にあると判断された場合、前記演算部は、前記記憶部に記憶された車両運動データ及び移動物体運動データに基づいて、前記危険状態が発生した時の景観及び移動物体を再生して前記表示部に表示する請求項１に記載の車両運転模擬装置。
3. 前記演算部は、
   シナリオデータに基づいて、景観を生成しており、
   前記シナリオデータには、複数の中途開始位置が設定されており、
   前記演算部は、
   前記危険状態にあると判断した時点の直前の前記中途開始位置から、車両の運動の計算及び景観の生成及び移動物体の運動の計算を開始して、前記危険状態にあると判断された状況を運転者に再体験させることが可能である請求項１又は２に記載の車両運転模擬装置。
4. 前記演算部は、
   危険状態にあると判断した場合、運転者が認識可能な情報を前記表示部に出力する請求項１〜３の何れか一項に記載の車両運転模擬装置。
5. 前記自動者運転模擬装置を監視する監視装置を備えており、
   前記演算部は、
   前記危険状態にあると判断した場合、前記危険状態が発生したことを伝える信号を、前記監視装置に出力する請求項１〜４の何れか一項に記載の車両運転模擬装置。
6. 前記操作入力部は、アクセルペダルを有し、
   前記操作量は、アクセルペダルの操作量である請求項１〜５の何れか一項に記載の車両運転模擬装置。
7. 前記操作入力部は、ブレーキペダルを有し、
   前記操作量は、ブレーキペダルの操作量である請求項１〜６の何れか一項に記載の車両運転模擬装置。
8. 前記操作入力部は、ステアリングを有し、
   前記操作量は、ステアリングの操作量である請求項１〜７の何れか一項に記載の車両運転模擬装置。

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