JP2009122270A - Drive simulation testing device and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、運転模擬試験装置、及びプログラムに関する。 The present invention relates to a driving simulation test apparatus and a program.
車両の開発や運転者の訓練などを目的として、被験者の運転操作に応じて車両の運動を模擬体感することができるドライビングシミュレータ(運転模擬試験装置)が知られている。例えば、シミュレータ地図上のx−y座標で表される位置毎に高さzが設定された路面プロファイルデータを作成して、路面プロファイルデータから得られる車両の4輪の各々の高さやハンドルやペダルの操作情報(ドライバー情報)等を用いて車両運動計算を行って、x、y、zの各方向の各加速度及びロール、ピッチ、ヨー方向の各角速度を求めて、動揺(振動)発生装置に出力することにより、ドライバが乗車するコックピットに振動を与えるドライビングシミュレータが知られている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、特許文献1に記載のドライビングシミュレータにおける振動では、車両運動で車両が加振されて共振することによる振動や、エンジンが動作することにより発生するエンジン振動に起因する振動については考慮されていない。これは、車両運動を計算する際に、車両は剛体であると仮定し、かつ、エンジンから振動が発生しないと仮定しているからである。そのため、特許文献1に記載のドライビングシミュレータでは、動揺発生装置に入力されるデータには、所定値以上の周波数の成分、例えば10Hz以上の高周波成分がほとんど含まれていないので、実際の車両(実車両)を運転した場合の振動に近い振動が得られない、という問題がある。 However, the vibration in the driving simulator described in Patent Document 1 does not take into account vibrations caused by the vibration of the vehicle due to the vehicle motion and the vibrations caused by the engine vibration generated when the engine operates. . This is because when calculating the vehicle motion, it is assumed that the vehicle is a rigid body and no vibration is generated from the engine. For this reason, in the driving simulator described in Patent Document 1, the data input to the vibration generator hardly contains a frequency component of a predetermined value or higher, for example, a high frequency component of 10 Hz or higher. There is a problem that vibration close to that when driving a vehicle cannot be obtained.
本発明は上述した問題を解決するために成されたものであり、実車両を運転した場合の振動に近い振動が得られる運転模擬試験装置、及びプログラムを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and it is an object of the present invention to provide a driving simulation test apparatus and a program capable of obtaining vibrations close to vibrations when an actual vehicle is driven.
上記の目的を達成するために、請求項1に記載の運転模擬試験装置は、被験者に運転操作を行わせるための運転操作手段及び被験者に振動を体感させるための振動発生装置を備えた模擬車両の前記運転操作手段から被験者の運転操作量を取得する取得手段と、前記取得手段で取得された運転操作量に基づいた前記模擬車両の運動に対応し、かつ前記被験者に振動を体感させるための車両振動パターンを生成する振動パターン生成手段と、実車両を走行させたときにドライバが体感した振動の実車両振動パターンを周波数解析することにより得られた周波数パターンを複数記憶した記憶手段と、前記車両振動パターンを周波数解析することにより得られた周波数パターンに類似する周波数パターンが、前記記憶手段に記憶されている場合には、前記車両振動パターンと、前記類似する周波数パターンの前記実車両振動パターンにおける所定周波数以上の部分とを合成した合成振動パターンに基づいた振動が前記被験者に体感できるように、前記振動発生装置を制御する振動制御手段とを含んで構成されている。 In order to achieve the above object, a driving simulation test apparatus according to claim 1 is a simulation vehicle including driving operation means for causing a subject to perform a driving operation and a vibration generating device for causing the subject to experience vibration. An acquisition means for acquiring the driving operation amount of the subject from the driving operation means, and corresponding to the movement of the simulated vehicle based on the driving operation amount acquired by the acquisition means, and for causing the subject to experience vibration Vibration pattern generating means for generating a vehicle vibration pattern; storage means for storing a plurality of frequency patterns obtained by frequency analysis of vibrations experienced by the driver when the actual vehicle is run; and When a frequency pattern similar to the frequency pattern obtained by frequency analysis of the vehicle vibration pattern is stored in the storage means, The vibration generator is controlled so that vibrations based on a combined vibration pattern obtained by combining the vehicle vibration pattern and a portion of the actual vehicle vibration pattern having the similar frequency pattern with a predetermined frequency or higher can be experienced by the subject. And vibration control means.
本発明の運転模擬試験装置によれば、予め記憶手段には実車両を走行させたときにドライバが体感した振動の実車両振動パターンを周波数解析することにより得られた周波数パターンが複数記憶されており、車両振動パターンを周波数解析することにより得られた周波数パターンに類似する周波数パターンが、記憶手段に記憶されている場合には、車両振動パターンと、類似する周波数パターンの実車両振動パターンにおける所定周波数以上の部分とを合成した合成振動パターンに基づいた振動が被験者に体感できるように、振動発生装置を制御する。この合成振動パターンには、所定周波数以上の成分が含まれている。そのため、合成振動パターンに基づいた振動が被験者に体感できるように振動発生装置が振動することにより、従来の技術と比較して、低周波から所定周波数以上の周波数(すなわち高周波)に至るまでの実車両を運転した場合の振動に近い振動を得ることができる。 According to the driving simulation test apparatus of the present invention, the storage means stores in advance a plurality of frequency patterns obtained by analyzing the frequency of the actual vehicle vibration pattern of the vibration experienced by the driver when the actual vehicle is run. If the frequency pattern similar to the frequency pattern obtained by frequency analysis of the vehicle vibration pattern is stored in the storage means, the vehicle vibration pattern and a predetermined frequency pattern in the actual vehicle vibration pattern of the similar frequency pattern are stored. The vibration generator is controlled so that the subject can feel the vibration based on the combined vibration pattern obtained by combining the frequency and higher portions. This synthetic vibration pattern includes a component having a predetermined frequency or higher. For this reason, the vibration generator vibrates so that vibration based on the combined vibration pattern can be experienced by the subject, so that compared with the prior art, the frequency range from a low frequency to a frequency higher than a predetermined frequency (ie, high frequency) is achieved. The vibration close to the vibration when the vehicle is driven can be obtained.
請求項2に記載の運転模擬試験装置は、請求項1に記載の運転模擬試験装置であって、前記記憶手段を、更に、前記実車両に設けられたエンジンが動作することによる振動を前記被験者に体感させるためのエンジン振動パターンを周波数解析することにより得られたエンジン振動の周波数パターンを複数記憶するようにし、前記運転操作量に基づいたエンジン振動の周波数パターンを前記記憶手段から抽出する抽出手段を更に含み、前記振動制御手段を、前記合成振動パターンと、前記抽出手段によって抽出されたエンジン振動の周波数パターンの前記エンジン振動パターンとを合成した第1のエンジン合成振動パターン、又は前記車両振動パターンと、前記抽出手段によって抽出されたエンジン振動の周波数パターンの前記エンジン振動パターンとを合成した第2のエンジン合成振動パターンに基づいた振動が前記被験者に体感できるように、前記振動発生装置を制御するようにしたものである。 The driving simulation test apparatus according to claim 2 is the driving simulation test apparatus according to claim 1, wherein the subject is further subjected to vibration caused by operation of an engine provided in the actual vehicle. Extracting means for storing a plurality of engine vibration frequency patterns obtained by frequency analysis of engine vibration patterns for letting the user experience, and extracting the engine vibration frequency patterns based on the driving operation amount from the storage means A first engine combined vibration pattern obtained by combining the combined vibration pattern and the engine vibration pattern of the engine vibration frequency pattern extracted by the extracting means, or the vehicle vibration pattern. And the engine vibration frequency pattern of the engine vibration extracted by the extraction means. As the vibration based on a second engine composite vibration pattern obtained by synthesizing the over emissions can experience to the subject, but which is adapted to control the vibration generator.
本発明の運転模擬試験装置によれば、エンジンが動作することによる振動を被験者に体感させるためのエンジン振動パターンが含まれている第1のエンジン合成振動パターン又は第2のエンジン合成振動パターンに基づいた振動が被験者に体感できるように、振動発生装置が振動する。これにより、従来の技術と比較して、より実車両を運転した場合の振動に近い振動を得ることができる。 According to the driving simulation test apparatus of the present invention, based on the first engine synthesized vibration pattern or the second engine synthesized vibration pattern including the engine vibration pattern for causing the subject to feel the vibration caused by the operation of the engine. The vibration generator vibrates so that the subject can feel the vibration. Thereby, compared with the prior art, it is possible to obtain a vibration that is closer to the vibration when a real vehicle is driven.
請求項3に記載のプログラムは、コンピュータを被験者に運転操作を行わせるための運転操作手段及び被験者に振動を体感させるための振動発生装置を備えた模擬車両の前記運転操作手段から被験者の運転操作量を取得する取得手段、前記取得手段で取得された運転操作量に基づいた前記模擬車両の運動に対応し、かつ前記被験者に振動を体感させるための車両振動パターンを生成する振動パターン生成手段、及び前記車両振動パターンを周波数解析することにより得られた周波数パターンに類似する周波数パターンが、実車両を走行させたときにドライバが体感した振動の実車両振動パターンを周波数解析することにより得られた周波数パターンを複数記憶した記憶手段に記憶されている場合には、前記車両振動パターンと、前記類似する周波数パターンの前記実車両振動パターンにおける所定周波数以上の部分とを合成した合成振動パターンに基づいた振動が前記被験者に体感できるように、前記振動発生装置を制御する振動制御手段として機能させる。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a program for driving a subject from the driving operation means of a simulation vehicle provided with driving operation means for causing a subject to drive a computer and a vibration generator for causing the subject to feel vibration. An acquisition means for acquiring an amount; a vibration pattern generation means for generating a vehicle vibration pattern corresponding to the movement of the simulated vehicle based on the driving operation amount acquired by the acquisition means and causing the subject to feel a vibration; A frequency pattern similar to the frequency pattern obtained by frequency analysis of the vehicle vibration pattern was obtained by frequency analysis of the actual vehicle vibration pattern of the vibration experienced by the driver when the actual vehicle was driven. When stored in a storage means that stores a plurality of frequency patterns, similar to the vehicle vibration pattern As the vibration based on the synthesized composite vibration pattern and a more portions predetermined frequency in the actual vehicle vibration pattern of the wave pattern can experience to the subject, to function as a vibration controlling means for controlling the vibration generator.
本発明のプログラムによれば、車両振動パターンを周波数解析することにより得られた周波数パターンに類似する周波数パターンが、実車両を走行させたときにドライバが体感した振動の実車両振動パターンを周波数解析することにより得られた周波数パターンを複数記憶する記憶手段に記憶されている場合には、車両振動パターンと、類似する周波数パターンの実車両振動パターンにおける所定周波数以上の部分とを合成した合成振動パターンに基づいた振動が被験者に体感できるように、振動発生装置を制御する。この合成振動パターンには、所定周波数以上の成分が含まれている。そのため、合成振動パターンに基づいた振動が被験者に体感できるように振動発生装置が振動することにより、従来の技術と比較して、低周波から所定周波数以上の周波数(すなわち高周波)に至るまでの実車両を運転した場合の振動に近い振動を得ることができる。 According to the program of the present invention, the frequency pattern similar to the frequency pattern obtained by frequency analysis of the vehicle vibration pattern is the frequency analysis of the actual vehicle vibration pattern of the vibration experienced by the driver when the vehicle is driven. A combined vibration pattern in which a vehicle vibration pattern is combined with a portion of the actual vehicle vibration pattern having a similar frequency pattern that is equal to or higher than a predetermined frequency. The vibration generator is controlled so that the subject can experience vibration based on the above. This synthetic vibration pattern includes a component having a predetermined frequency or higher. For this reason, the vibration generator vibrates so that vibration based on the combined vibration pattern can be experienced by the subject, so that compared with the prior art, the frequency range from a low frequency to a frequency higher than a predetermined frequency (ie, high frequency) is achieved. The vibration close to the vibration when the vehicle is driven can be obtained.
以上説明したように、本発明の運転模擬試験装置、及びプログラムによれば、実車両を運転した場合の振動に近い振動が得られる、という効果が得られる。 As described above, according to the driving simulation test apparatus and the program of the present invention, there is an effect that vibration close to that when driving an actual vehicle can be obtained.
以下、図面を参照して、本発明の運転模擬試験装置の実施の形態を詳細に説明する。なお、本実施の形態では、運転模擬試験装置をドライビングシミュレータと呼ぶこととする。 Hereinafter, an embodiment of an operation simulation test apparatus of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the present embodiment, the driving simulation test apparatus is called a driving simulator.
図1に示すように、本実施の形態に係るドライビングシミュレータ10は、運転操作部12と、制御部14と、油圧シリンダ制御装置16と、表示制御装置18と、スクリーン20と、油圧シリンダ30とを備えている。なお、本実施形態のドライビングシミュレータ10は、ドライビングシミュレーション用の車両(模擬車両)に設けられている。
As shown in FIG. 1, the
被験者であるドライバに運転操作を行わせるための運転操作手段としての運転操作部12は、アクセルペダル12a、ブレーキペダル12b、及びステアリング12cを備えている。被験者はドライビングシミュレーション用の車両に乗車して、アクセルペダル12a、ブレーキペダル12b、及びステアリング12cを操作することができる。アクセルペダル12a、ブレーキペダル12b、及びステアリング12cの各々は、被験者の運転操作に応じた運転操作量を各々制御部14に出力する。すなわち、アクセルペダル12aは、被験者の運転操作に応じたアクセルペダル操作量を出力し、ブレーキペダル12bは、被験者の運転操作に応じたブレーキペダル操作量を出力し、ステアリング12cは、被験者の運転操作に応じたステアリング操作量を出力する。
The
制御部14は、ROM(Read Only Memory)14a、HDD(Hard Disk Drive)14b、CPU(Central Processing Unit)14c、RAM(Random Access Memory)14d、及びI/O(入出力)ポート14eを備えている。これらROM14a、HDD14b、CPU14c、RAM14d、及びI/Oポート14eは互いにバス14fで接続されている。
The
記憶媒体としてのROM14aには、OS等の基本プログラムが記憶されている。
A basic program such as an OS is stored in the
記憶媒体としてのHDD14bには、詳細を以下で説明する振動パターン生成処理、車両運動計算処理、高周波成分合成処理、エンジン振動計算処理の各処理の処理ルーチンを実行するための各プログラムが記憶されている。
The
また、HDD14bには、図2に示されるように、位置毎に高さが設定された路面プロファイルデータが登録された路面プロファイルテーブル22が記憶されている。同図に図示されるように、路面プロファイルテーブル22には、ドライビングシミュレータ10が搭載された車両が模擬的に走行するシミュレータ地図上の路面固定座標系のx−y座標で表される位置(x,y)毎にレコード22aが登録される。各レコード22aは、シミュレータ地図上のx−y座標で表される位置(x,y)が登録されるフィールド22b、フィールド22bに登録された位置(x,y)に対応する路面高さzが登録されるフィールド22c、及びフィールド22bに登録された位置(x,y)に対応する路面摩擦係数μが登録されるフィールド22dを備えている。なお、各レコード22aのフィールド22cには、例えば、プロフィロメータ等の路面高さ測定装置などにより予め実路において測定された路面高さzが、予め登録されているものとする。また、各レコード22aのフィールド22dには、例えば、路面摩擦係数測定装置などにより予め実路において測定された路面摩擦係数μが、予め登録されているものとする。
Further, as shown in FIG. 2, the
また、HDD14bには、図3(A)に示されるように、実車両の車両振動特性を表す車体振動マップ24が記憶されている。同図に図示されるように、車体振動マップ24には、実車両が路面を走行した際にこの実車両に乗車したドライバが受ける複数の振動の振動パターン、すなわち実車両を走行させたときにドライバが体感した複数の振動の振動パターン(実車両振動パターン)を周波数解析することによって得られた複数の周波数パターン(図3(A)の例では、周波数パターン24a〜24d)が周波数毎の振幅を表す周波数分布上に登録されている。なお、これらの複数の周波数パターンの各々は、予め実験によって取得されて車体振動マップ24に登録される。
Further, as shown in FIG. 3A, the vehicle
また、HDD14bには、図3(B)に示されるように、エンジンの振動特性を表すエンジン振動マップ26が記憶されている。同図に図示されるように、エンジン振動マップ26には、実車両が路面を走行した際のエンジンの振動の振動パターン、すなわち実車両に設けられたエンジンが動作することによる振動の振動パターン(エンジン振動パターン)を被験者に体感させるためのエンジン振動パターンとして予め実験的に取得しておき、このエンジン振動パターンを周波数解析することによって得られたエンジン振動の周波数パターン(図3(B)の例では、エンジン振動の周波数パターン26a〜26d)が周波数毎の振幅を表す周波数分布上に登録されている。なお、これらのエンジン振動の周波数パターンの各々は、予め実験によって取得されて、エンジン回転数N(rpm)及びエンジントルクT(N・m)の値毎に定義されてエンジン振動マップ26に登録される。
Further, as shown in FIG. 3B, the
また、HDD14bには、図4に示されるように、スクリーン20に表示させる画像データが登録された画像データテーブル28が記憶されている。同図に図示されるように、画像データテーブル28には、ドライビングシミュレータ10が搭載された車両が模擬的に走行するシミュレータ地図上のx−y座標で表される位置毎にレコード28aが登録される。各レコード28aは、シミュレータ地図上のx−y座標で表される位置(x,y)が登録されるフィールド28b、及びフィールド28bに登録された位置(x,y)においてスクリーン20に表示される映像の映像データが登録されるフィールド28cを備えている。なお、各レコード28aのフィールド28cには、例えば、ビデオカメラ等によって予め実路の走行において撮影された映像データが、予め登録されているものとする。
Further, the
CPU14cは、プログラムをROM14a及びHDD14bから読み出して実行する。
The
RAM14dには、各種データが一時的に記憶される。 Various data are temporarily stored in the RAM 14d.
I/Oポート14eには、運転操作部12、油圧シリンダ制御装置16、及び表示制御装置18が接続されている。
The I /
被験者に振動を体感させるための振動発生装置としての油圧シリンダ30は、ドライビングシミュレーション用の車両の4輪の位置に設けられている。
The
振動制御手段としての油圧シリンダ制御装置16は、入力された振動パターンに基づいた振動が被験者に体感できるように、油圧シリンダ30を制御する。油圧シリンダ制御装置16は、入力された振動パターンに基づいて、油圧シリンダ30を伸縮動作させて振動させることにより、ドライビングシミュレーション用の車両を振動させる。これにより、車両振動パターンに基づいた振動が、ドライビングシミュレーション用の車両に乗車している被験者に伝わる。このようにして、車両の6自由度(3並進運動(前後、左右、上下)と3回転運動(ローリング、ピッチング、ヨーイング))の振動が再現される。
The hydraulic
表示制御装置18は、入力された映像データ及びオイラー角に基づいた映像がスクリーン20に表示されるように、スクリーン20の表示を制御する。
The
制御部14を以下で詳細を説明する振動パターン生成処理に従って機能ブロックで表すと、図5に示すように、車両運動計算手段32、高周波成分合成手段34、エンジン振動計算手段36、出力手段38、及び記憶手段40で表すことができる。なお、記憶手段40は、HDD14b及びRAM14dに対応する。
When the
次に、制御部14のCPU14cが実行する振動パターン生成処理の処理ルーチンについて図6を用いて説明する。なお、本実施の形態において、本振動パターン生成処理は、ドライビングシミュレータ10のスイッチ(図示せず)がオンされた時点から所定時間間隔(例えば、数10msec)毎に実行される。
Next, a processing routine of vibration pattern generation processing executed by the
まず、ステップ100で、車両運動計算処理を実行する。
First, at
ここで、ステップ100の車両運動計算処理の処理ルーチンの詳細について図7を用いて説明する。
Here, the details of the processing routine of the vehicle motion calculation process in
まず、ステップ200で、運転操作部12のアクセルペダル12a、ブレーキペダル12b、及びステアリング12cからの各運転操作量(アクセルペダル操作量、ブレーキペダル操作量、ステアリング操作量)を所定間隔(例えば、5msec)毎に取り込むことを開始する。すなわち、ステップ200では、運転操作部12から被験者の運転操作量を取得する。
First, in
次のステップ202では、ステップ200で取り込んだ各運転操作量に基づいて、ドライビングシミュレーション用の車両の加速度を演算する。
In the
次のステップ204では、ステップ202で演算された加速度を積分することにより、ドライビングシミュレーション用の車両の速度を演算する。
In the
次のステップ206では、ステップ204で演算された速度を積分することによりドライビングシミュレーション用の車両の車両固定座標系におけるX−Y座標で表される位置(X,Y)を演算し、この位置(X,Y)を、車両固定座標系における座標から路面固定座標系における座標に変換するための所定の座標変換用行列を用いてシミュレータ地図上の路面固定座標系におけるx−y座標で表される位置(x,y)に変換することにより、ドライビングシミュレーション用の車両のシミュレータ地図上の位置(x,y)を演算する。なお、本実施の形態では、ステップ206で演算される位置(x,y)は、ドライビングシミュレーション用の車両の重心の位置であるものとする。また、重心の位置座標、加速度や速度の初期値は予め所定値(例えば、0)を設定しておくことができる。
In the
次のステップ208では、ステップ206で演算された位置(x,y)に基づいて、ドライビングシミュレーション用の車両に設けられた前輪の右側のタイヤの位置(x1,y1)、前輪の左側のタイヤの位置(x2,y2)、後輪の右側のタイヤ(x3,y3)、及び後輪の左側のタイヤの位置(x4,y4)を演算する。なお、予め各位置(x1,y1)、(x2,y2)、(x3,y3)、(x4,y4)と、車両の重心の位置との距離や方向を求めておき、この距離や方向を重心の位置に加えることで各位置(x1,y1)、(x2,y2)、(x3,y3)、及び(x4,y4)を演算することができる。
In the
次のステップ210では、HDD14bに記憶された路面プロファイルテーブル22を読み込んで、ステップ208で演算された位置(x1,y1)、(x2,y2)、(x3,y3)、(x4,y4)の各々がフィールド22bに登録されているレコード22aの各々を特定する。そして、特定されたレコード22aの各々のフィールド22cに登録されている路面高さzの各々、及び特定されたレコード22aの各々のフィールド22dに登録されている路面摩擦係数μの各々を取得する。
In the
次のステップ212では、車両の運動計算を行う。なお、車両の運動計算には、従来のドライビングシミュレータと同様の計算手法を用いることができる。車両の運動計算の例を以下に示す。「車両の運動計算」とは、ドライビングシミュレーションに採用されている車両の運動モデルに基づき構成される車両の運動方程式を車両の走行条件毎に解くものである。車両の運動モデルには多くの種類が有り、そのため多種類の運動方程式(2階常微分方程式)が存在する。一般的には、1)車両モデル、2)ステアリングモデル、3)タイヤモデルで構成される。車両モデルの例について示すと、その運動方程式は以下の式で表される。なお、路面摩擦係数μと路面高さzは、次式におけるタイヤに作用する前後力Fxi、左右力Fyi、上下力Fziの部分に含まれる。タイヤに作用する前後力Fxi、左右力Fyi、上下力Fziは、路面摩擦係数μと路面高さzをパラメータとして含む関数(関係式)で適宜表現することができる。この関数(関係式)のモデルとしては、例えば、タイヤモデルなど、線形モデルや非線形モデル、タイヤの前後力、タイヤと路面の接触面の状態を必要に応じて考慮した適宜のモデルを用いることができる。
In the
m:車両質量
ms:ばね上質量
IX、Iy:ばね上質量のx軸、y軸まわりの慣性モーメント
IZ:車両のz軸まわりの慣性モーメント
IXZ:慣性乗積
u、v、w:ばね上の前後、左右、上下方向の速度成分
hf、hr:前軸、後軸のロールセンタ高さ
φ、θ、ψ:車両のロール、ピッチ、ヨー角
p、q、r:車両のロール、ピッチ、ヨー角速度
Fxi、Fyi、Fzi:タイヤに作用する前後、左右、上下力
Mzi:タイヤに作用するz軸まわりのモーメント
hCG:ばね上重心高
hs:ばね上重心からロールセン軸に降ろした垂線の長さ(ロールアーム)
hRC:ばね上重心でのロール軸高さ
lf、lr:前軸、後軸と重心間距離
bf、br:前軸、後軸トレッド
g:重力加速度
である。
m: vehicle mass ms: sprung mass I X, I y: sprung mass of the x-axis, the inertia about the y-axis moment I Z: moment of inertia I XZ around the z-axis of the vehicle: the products of inertia u, v, w : front and rear sprung, lateral, vertical velocity component h f, h r: front axle, roll center height of the rear axle phi, theta, [psi: vehicle roll, pitch, yaw angles p, q, r: vehicle Roll, pitch, yaw angular velocity F xi , F yi , F zi : before / after, left / right, vertical force acting on the tire M zi : moment about the z-axis acting on the tire h CG : sprung center of gravity height h s : sprung Length of perpendicular line from the center of gravity to the roll center axis (roll arm)
h RC : roll axis height at the center of sprung, l f , l r : distance between front axis, rear axis and center of gravity b f , b r : front axis, rear axis tread g: gravitational acceleration.
次のステップ214では、例えば、ルンゲクッタ(Runge−Kutta)法などの数値計算手法により、所定時間間隔ごとに上述の常微分方程式を解き、車両のばね上におけるx、y、z方向の各加速度du/dt、dv/dt、dw/dt及びロール、ピッチ、ヨー方向の各角速度p、q、rを車両振動パターンとして演算することにより、車両振動パターンを生成する。 In the next step 214, for example, the above-described ordinary differential equation is solved at predetermined time intervals by a numerical calculation method such as a Runge-Kutta method, and each acceleration du in the x, y, and z directions on the spring of the vehicle. A vehicle vibration pattern is generated by calculating / dt, dv / dt, dw / dt, and angular velocities p, q, and r in the roll, pitch, and yaw directions as vehicle vibration patterns.
このようにして、ステップ212及びステップ214によって、ドライビングシミュレーション用の車両の運動に対応し、かつ被験者に振動を体感させるための車両振動パターンが生成される。
In this manner, in
次のステップ216では、ステップ200で取り込んだ運転操作部12のアクセルペダル12a、ブレーキペダル12b、及びステアリング12cからの各運転操作量(アクセルペダル操作量、ブレーキペダル操作量、ステアリング操作量)に基づいて、ドライビングシミュレーション用の車両のエンジン回転数N(rpm)及びエンジントルクT(N・m)を演算する。
In the
次のステップ218では、ステップ214で演算された各加速度du/dt、dv/dt、dw/dt及び各角速度p、q、rに基づいて、車両固定座標系における位置(X,Y)とオイラー角を算出する。そして、車両固定座標系における位置(X,Y)とオイラー角を車両固定座標系における座標から路面固定座標系における座標に変換するための所定の座標変換用行列を用いて路面固定座標系における位置(x,y)とオイラー角に変換することにより、路面固定座標系における位置(x,y)とオイラー角を演算する。そして、本車両運動計算処理を終了する。 In the next step 218, the position (X, Y) and Euler in the vehicle fixed coordinate system are calculated based on the accelerations du / dt, dv / dt, dw / dt and the angular velocities p, q, r calculated in step 214. Calculate the corner. Then, the position (X, Y) in the vehicle fixed coordinate system and the Euler angle are determined in the road surface fixed coordinate system using a predetermined coordinate conversion matrix for converting the coordinates in the vehicle fixed coordinate system to the coordinates in the road surface fixed coordinate system. By converting (x, y) and Euler angles, the position (x, y) and Euler angles in the road surface fixed coordinate system are calculated. And this vehicle motion calculation process is complete | finished.
ここで、図6の振動パターン生成処理の説明に戻る。次のステップ102では、高周波成分合成処理を実行する。ここで、ステップ102の高周波成分合成処理の処理ルーチンの詳細について図8を用いて説明する。
Here, the description returns to the vibration pattern generation processing of FIG. In the
まず、ステップ300で、上記のステップ214で演算された車両振動パターンを周波数解析して、周波数毎の振幅を表す周波数分布における周波数パターンを求める。
First, in
次のステップ302では、HDD14bに記憶された車両振動マップ24を読み込んで、ステップ300で求められた周波数パターンと、車体振動マップ24に登録された各周波数パターン(例えば、図3(A)の例では周波数パターン24a〜24d)とを比較して照合することにより、ステップ300で求められた周波数パターンに類似している周波数パターンが車両振動マップ24に登録されているか否かを判定する。なお、このような判定方法については様々な方法が考えられるが、本実施の形態では、例えば、ステップ300で求められた周波数パターンと、車両振動マップ24に登録された各周波数パターンとを比較して、相関関係を表す度合いが最も高い周波数パターンを類似していると判断することにより、類似している周波数パターンが車両振動マップ24に登録されていると判定するようにしてもよい。なお、ステップ214で生成された車両振動パターンには、所定周波数、例えば、10Hz以上の周波数の成分がほとんど含まれていないので、ステップ300で求められた図9(A)に示すような周波数パターン68には所定周波数(図9(A)の例では10Hz)以上の周波数の成分が含まれていない。そのため、本ステップ302では、ステップ300で求められた周波数パターンと、所定周波数(例えば10Hz)より小さい周波数の成分に対応する部分の車両振動マップ24に登録された各周波数パターンを比較して、類似している周波数パターンが車両振動マップ24に登録されているか否かを判定する。
In the
ステップ302で、類似している周波数パターンが車両振動マップ24に登録されていると判定された場合には、次のステップ304に進む。ステップ304では、ステップ302で類似していると判断された車両振動マップ24に登録されている周波数パターンの部分であって、上記のステップ300で求められた周波数分布における周波数パターンに含まれていない所定の周波数成分の部分、例えば、10Hz以上の高周波成分の部分に相当する実車両振動パターンを、被験者に振動を体感させるための実車両振動パターンとして生成する。
If it is determined in
次のステップ306では、ステップ304で生成された高周波成分の実車両振動パターンと、上記のステップ214で生成された車両振動パターンとを合成することにより合成振動パターンを生成する。そして、本高周波成分合成処理を終了する。
In the
一方、ステップ302で、類似している周波数パターンが車両振動マップ24に登録されていないと判定された場合には、本高周波成分合成処理を終了する。
On the other hand, if it is determined in
本高周波成分合成処理によれば、ステップ214で生成された車両振動パターンを周波数解析することにより得られた周波数パターンに類似する周波数パターンが、車両振動マップ24に登録されている場合、すなわちHDD14に記憶されている場合には、ステップ214で生成された車両振動パターンを周波数解析することにより得られた周波数パターンと、この類似する周波数パターンの実車両振動パターンにおける所定周波数以上の部分とを合成した合成振動パターンが生成される。
According to this high frequency component synthesis process, when a frequency pattern similar to the frequency pattern obtained by frequency analysis of the vehicle vibration pattern generated in step 214 is registered in the
例えば、本高周波成分合成処理によれば、ステップ300で、図9(A)に示すような周波数パターン68の周波数分布が計算された場合には、ステップ302で、図9(B)に示す車両振動マップ24に登録されているパターン24a〜24dのうち、最も類似しているパターン24bが類似していると判断されて、ステップ304で、図9(C)に示すように、パターン24bの所定周波数以上の成分(図9(C)の例では10Hz以上の成分)の高周波成分の実車両振動パターン70が生成されて、ステップ306で、合成される。これにより、従来、車両を剛体であると仮定していたために、所定周波数以上の周波数の成分が車両振動パターンに含まれていなかったが、本実施の形態では、所定周波数以上の周波数の成分が含まれることになる。
For example, according to the high frequency component synthesis process, when the frequency distribution of the
ここで、図6の振動パターン生成処理の説明に戻る。次のステップ104では、エンジン振動計算処理を実行する。ここで、ステップ104のエンジン振動計算処理の処理ルーチンの詳細について図10を用いて説明する。
Here, the description returns to the vibration pattern generation processing of FIG. In the
まず、ステップ400で、HDD14bに記憶されたエンジン振動マップ26を読み込んで、上記のステップ216で演算されたエンジン回転数N(rpm)及びエンジントルクT(N・m)に対応するエンジン振動の周波数パターン(エンジン振動スペクトル)をエンジン振動マップ26から抽出する。すなわち、ステップ400では、被験者の運転操作量に基づいたエンジン振動の周波数パターンをHDD14bに記憶されたエンジン振動マップ26から抽出する。
First, in
次のステップ402では、ステップ400で抽出したエンジン振動スペクトルに対応する振動が、油圧シリンダ30の伸縮により再現されるように、ステップ400で抽出したエンジン振動スペクトルに基づいて、このエンジン振動スペクトルのエンジン振動パターンを生成する。
In the
次のステップ404では、ステップ402で生成したエンジン振動パターンと、上記のステップ306で生成された合成振動パターンとを合成することにより第1のエンジン合成振動パターンを生成する。そして、本エンジン振動計算処理を終了する。
In the
以上説明したように本エンジン振動計算処理によれば、従来、エンジンが動作することにより発生するエンジン振動に起因する振動については考慮されていなかったが、本実施の形態では、考慮されている。 As described above, according to the engine vibration calculation process, conventionally, vibration due to engine vibration generated by the operation of the engine has not been considered, but is considered in the present embodiment.
ここで、図6の振動パターン生成処理の説明に戻る。次のステップ106では、ステップ404で生成された第1のエンジン合成振動パターンを油圧シリンダ制御装置16に出力する。これにより、油圧シリンダ制御装置16は、第1のエンジン合成振動パターンに基づいた振動が被験者に体感できるように油圧シリンダ30を制御する。従って、被験者は第1のエンジン合成振動パターンに基づいた振動が体感できる。
Here, the description returns to the vibration pattern generation processing of FIG. In the
次のステップ108では、HDD14bに記憶された画像データテーブル28を読み込んで、ステップ218で演算された路面固定座標系における位置(x,y)がフィールド28bに登録されたレコード28aを特定する。そして、特定されたレコード28aのフィールド28cに登録された映像データを取得する。そして、取得した映像データとステップ218で演算された路面座標系におけるオイラー角を表示制御装置18に出力する。これにより、スクリーン20には、映像データ、及びオイラー角に基づいた映像が表示される。そして、本振動パターン生成処理を終了する。
In the
なお、本振動パターン生成処理のステップ100は車両運動計算手段32で実行され、ステップ102は高周波成分合成処理手段34で実行され、ステップ104はエンジン振動計算手段36で実行され、ステップ106及びステップ108は出力手段38で実行される。
Note that
以上説明したように、本実施の形態の振動パターン生成処理によれば、油圧シリンダ30によって、高周波成分を含むと共に、エンジンが動作することによる振動が加味された第1のエンジン合成振動パターンに基づいた振動が被験者に体感できるように発生される。これにより、実車両を運転した場合の振動に近い振動が得られる。
As described above, according to the vibration pattern generation processing of the present embodiment, the
なお、本実施の形態では、制御部14が第1のエンジン合成振動パターンを油圧シリンダ制御装置16に出力する例について説明したが、本発明はこれに限られない。例えば、制御部14が、ステップ214で生成した車両振動パターンと、ステップ306で生成された合成振動パターンとを合成することにより第2のエンジン合成振動パターンを生成して、第2のエンジン合成振動パターンを油圧シリンダ制御装置16に出力するようにしてもよい。これにより、油圧シリンダ制御装置16は、第2のエンジン合成振動パターンに基づいた振動が被験者に体感できるように油圧シリンダ30を制御する。従って、被験者は第2のエンジン合成振動パターンに基づいた振動が体感できる。
In the present embodiment, the example in which the
また、制御部14がステップ306で生成された合成振動パターンを油圧シリンダ制御装置16に出力するようにしてもよい。これにより、油圧シリンダ制御装置16は、合成振動パターンに基づいた振動が被験者に体感できるように油圧シリンダ30を制御する。従って、被験者は合成振動パターンに基づいた振動が体感できる。
Further, the
また、本実施の形態では、油圧シリンダ30が油圧シリンダ制御装置16の制御によって、被験者に体感させるための振動を発生させる例について説明したが、本発明はこれに限られない。例えば、ボディソニックのような振動子が振動を発生させるようにしてもよい。
Further, in the present embodiment, an example has been described in which the
また、本実施の形態では、CPU14cが振動パターン生成処理を実行する例について説明したが、本発明はこれに限られない。車両運動計算手段32、高周波成分合成手段34、エンジン振動計算手段36、及び出力手段38の各々にDSP(Digital Signal Processor)を用いるようにして、車両運動計算手段32が車両運動計算処理、ステップ高周波成分合成処理手段34が高周波成分合成処理、エンジン振動計算手段36がエンジン振動計算処理、出力手段38がステップ106及びステップ108の処理を実行するようにしてもよい。
In the present embodiment, the example in which the
10 ドライビングシミュレータ
12 操作部
12a アクセルペダル
12b ブレーキペダル
12c ステアリング
14 制御部
14a ROM
14b HDD
14c CPU
16 油圧シリンダ制御装置
18 油圧シリンダ
32 車両運動計算手段
34 高周波成分合成手段
36 エンジン振動計算手段
DESCRIPTION OF
14b HDD
14c CPU
16 Hydraulic
Claims (3)
前記取得手段で取得された運転操作量に基づいた前記模擬車両の運動に対応し、かつ前記被験者に振動を体感させるための車両振動パターンを生成する振動パターン生成手段と、
実車両を走行させたときにドライバが体感した振動の実車両振動パターンを周波数解析することにより得られた周波数パターンを複数記憶した記憶手段と、
前記車両振動パターンを周波数解析することにより得られた周波数パターンに類似する周波数パターンが、前記記憶手段に記憶されている場合には、前記車両振動パターンと、前記類似する周波数パターンの前記実車両振動パターンにおける所定周波数以上の部分とを合成した合成振動パターンに基づいた振動が前記被験者に体感できるように、前記振動発生装置を制御する振動制御手段と、
を含む運転模擬試験装置。 An acquisition means for acquiring the driving operation amount of the subject from the driving operation means of the simulation vehicle provided with the driving operation means for causing the subject to perform the driving operation and the vibration generating device for causing the subject to feel the vibration;
Vibration pattern generating means for generating a vehicle vibration pattern corresponding to the movement of the simulated vehicle based on the driving operation amount acquired by the acquiring means and causing the subject to feel vibration;
Storage means for storing a plurality of frequency patterns obtained by analyzing the frequency of the actual vehicle vibration pattern of the vibration experienced by the driver when the actual vehicle is run;
When a frequency pattern similar to the frequency pattern obtained by frequency analysis of the vehicle vibration pattern is stored in the storage means, the vehicle vibration pattern and the actual vehicle vibration of the similar frequency pattern Vibration control means for controlling the vibration generator so that the subject can experience vibration based on a combined vibration pattern obtained by combining a portion of the pattern having a predetermined frequency or higher;
Driving simulation test equipment including
前記運転操作量に基づいたエンジン振動の周波数パターンを前記記憶手段から抽出する抽出手段を更に含み、
前記振動制御手段は、前記合成振動パターンと、前記抽出手段によって抽出されたエンジン振動の周波数パターンの前記エンジン振動パターンとを合成した第1のエンジン合成振動パターン、又は前記車両振動パターンと、前記抽出手段によって抽出されたエンジン振動の周波数パターンの前記エンジン振動パターンとを合成した第2のエンジン合成振動パターンに基づいた振動が前記被験者に体感できるように、前記振動発生装置を制御する
請求項1に記載の運転模擬試験装置。 The storage means further stores a plurality of engine vibration frequency patterns obtained by frequency analysis of engine vibration patterns for causing the subject to experience vibrations caused by operation of an engine provided in the actual vehicle. ,
An extraction means for extracting a frequency pattern of engine vibration based on the driving operation amount from the storage means;
The vibration control unit is configured to combine the combined vibration pattern with the engine vibration pattern of the engine vibration frequency pattern extracted by the extraction unit, or the vehicle vibration pattern, and the extraction. The vibration generating device is controlled so that vibration based on a second engine synthesized vibration pattern obtained by synthesizing the engine vibration frequency pattern of the engine vibration extracted by the means can be experienced by the subject. The driving simulation test apparatus described.
被験者に運転操作を行わせるための運転操作手段及び被験者に振動を体感させるための振動発生装置を備えた模擬車両の前記運転操作手段から被験者の運転操作量を取得する取得手段、
前記取得手段で取得された運転操作量に基づいた前記模擬車両の運動に対応し、かつ前記被験者に振動を体感させるための車両振動パターンを生成する振動パターン生成手段、及び
前記車両振動パターンを周波数解析することにより得られた周波数パターンに類似する周波数パターンが、実車両を走行させたときにドライバが体感した振動の実車両振動パターンを周波数解析することにより得られた周波数パターンを複数記憶した記憶手段に記憶されている場合には、前記車両振動パターンと、前記類似する周波数パターンの前記実車両振動パターンにおける所定周波数以上の部分とを合成した合成振動パターンに基づいた振動が前記被験者に体感できるように、前記振動発生装置を制御する振動制御手段
として機能させるためのプログラム。 An acquisition means for acquiring a driving operation amount of the subject from the driving operation means of a simulation vehicle provided with a driving operation means for causing the subject to drive the computer and a vibration generating device for causing the subject to feel vibration;
Vibration pattern generation means for generating a vehicle vibration pattern corresponding to the movement of the simulated vehicle based on the amount of driving operation acquired by the acquisition means and causing the subject to experience vibration; and frequency of the vehicle vibration pattern A memory that stores a plurality of frequency patterns obtained by analyzing the frequency of the actual vehicle vibration pattern of the vibration experienced by the driver when the actual vehicle travels, with a frequency pattern similar to the frequency pattern obtained by analyzing When stored in the means, the subject can experience vibration based on a combined vibration pattern obtained by combining the vehicle vibration pattern and a portion of the real vehicle vibration pattern of the similar frequency pattern having a predetermined frequency or higher. As described above, a program for functioning as a vibration control means for controlling the vibration generator .
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