JP3782025B2

JP3782025B2 - 運転シミュレータを使用した運転教習システム

Info

Publication number: JP3782025B2
Application number: JP2002061924A
Authority: JP
Inventors: 盟中西
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2002-03-07
Filing date: 2002-03-07
Publication date: 2006-06-07
Anticipated expiration: 2022-03-07
Also published as: JP2003263099A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、運転シミュレータを使用した運転教習システムに関し、より具体的には、教習者の注意力や緊張度から苦手とする交通状況を判定し、この交通状況を反映させた教習プログラムを作成して教習を行う運転教習システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車運転教習所や運転免許試験場では、安全運転教育の一環として、実車の代わりに運転シミュレータを使用して教習者に運転技術や危険予測方法などを教習したり、運転傾向を評価したりすることが行われている。
【０００３】
図１は、このような運転シミュレータの一例を示す。運転シミュレータ１０は、乗車部１２と、乗車部１２の前方に備えられ教習用のシミュレーション画像が映写されるスクリーン１４と、乗車部全体を支える６軸のサーボシリンダー１６とを備えており、乗車部１２には、実際の車両と同様にハンドル、シフトレバー、アクセルペダル、ブレーキペダル、方向指示器等の操作機器が備えられている。
【０００４】
教習者が乗車部１２に乗り込み運転教習が開始されると、スクリーン１４には実際の車両から見た周囲の景色や交通状況をシミュレートした合成画像が映写される。教習者が前方のスクリーン１４に映写される交通状況に合わせて操作機器を操作すると、これに応答して６軸のサーボシリンダー１６が作動し、加速、コーナリング、ブレーキング等を模擬した運動を乗車部１２に与える。教習が終了すると、教習者の運転操作の評価結果が通知されるので、教習者は自己の運転の技術や傾向を知ることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の運転シミュレータでは、教習プログラム中で事故を起こしたり、または予め設定されている模範運転操作と大きくかけ離れた運転操作をした場合に、警告をしたり評価を低くしたりする。従って、心理的に大きな負担を感じていても運転操作は問題なく行った場合や、事故に結びつくおそれのある事象を見逃していたが、結果的に事故が発生しなかった場合等は、警告や評価につなげることができなかった。また、教習プログラムの数は限られているので、回数を重ねるに従って教習の効果が低下してしまう。
【０００６】
従って、本発明は、運転シミュレータにおける教習者の注意力や緊張度から該教習者の苦手とする交通状況を判定し、判定した交通状況の場面を多く含む教習プログラムを作成して教習を行うことによって、運転技術と安全意識の向上を図る運転教習システムを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、運転教習用のプログラムの画像が映写されるスクリーンと、前記画像に応じて教習者が運転操作を行うための操作機器とを備える運転シミュレータを使用して、運転教習を行う運転教習システムであって、所定の標準教習プログラムによる教習中の教習者の身体情報を取得する手段と、前記情報と前記標準教習プログラムとを照合することによって前記教習者の苦手とする交通状況を判定する判定手段と、前記判定された交通状況の場面の画像を多く含む専用教習プログラムを作成する教習プログラム作成手段と、前記専用教習プログラムの画像を前記スクリーンに映写する画像制御手段と、を備える。
【０００８】
上記構成によると、初めに標準教習プログラムにて教習を行って教習者の身体情報から教習者の苦手とする交通状況を判定した後、その交通状況の場面を多く含む専用教習プログラムを自動的に作成して再度教習を行うので、教習の効果が増大する。ここでいう交通状況には、例えば交差点、横断歩道、すれ違い、一時停止箇所、迫い越し箇所、カーブ等の場面が含まれる。
【０００９】
身体情報は例えばスクリーン上の教習者の視点座標である。この場合、判定手段は、標準教習プログラム中の各交通状況において注意を払うべき箇所に視点座標が一定時間以上置かれたか否かで教習者の苦手とする交通状況を判定する。
【００１０】
身体情報の別の例は教習者の心拍数である。この場合、判定手段は、標準教習プログラム中の各交通状況において心拍数が所定値以上に上昇したか否かで教習者の苦手とする交通状況を判定する。
【００１１】
教習プログラム作成手段は、種々の交通状況の場面の合成画像を多数格納している教習プログラムデータベースから、苦手と判定された交通状況の場面を組み合わせて専用教習プログラムを作成する。または、各交通状況の場面の頻度をパラメータとして持つ基本プログラムにおいて、苦手と判定された交通状況を作り出すパラメータを増加させることによって専用プログラムを作成する構成としても良い。このパラメータは、例えばすれ違いが苦手項目であった場合は、基本プログラムの中ですれ違う車両の数を増やしたり、歩行者に対する注意が苦手である場合は、道路を横切ろうとする歩行者の数を増やしたり、車線変更が苦手である場合は、自車両の周囲を走行する車両の台数を増やしたりする等である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施形態を図面を参照して説明する。
【００１３】
図２は、本発明による運転教習システムの全体構成を示すブロック図である。運転シミュレータ２０は例えば図１に示したような装置であり、教習者が乗り込む乗車部と、教習プログラムに従った合成画像が映写されるスクリーンと、教習者に仮想の運転感覚を与えるためのサーボ機構とを備えており、また乗車部には実際の車両と同様にハンドル、シフトレバー、アクセルペダル、ブレーキペダル、方向指示器等の操作機器が備えられている。運転シミュレータ２０は、サーボ機構を備えないものでもよく、また、乗車部は四輪車に限らず二輪車を模したものでも良い。
【００１４】
スクリーンには、種々の交通状況をシミュレートした教習プログラムによる画像が映写される。映写される交通状況(例えば、交差点における右左折、車線変更、追い越し、踏切での一時停止、坂道発進)に従って、またはスクリーンに表示される指示に従って、教習者がハンドルやブレーキペダル、方向指示器等の操作機器を操作すると、各操作機器に取りつけられたセンサを通じてハンドルの舵角やブレーキペダルの踏み込み等の操作情報が運転操作情報取得部２２によって取得される。操作情報はサーボ制御部３４に送られ、教習者による運転操作を運転シミュレータ２０の車室部の動きに反映させるようにサーボ機構を制御し、教習者に仮想の運転感覚を与える。操作情報は同時に画像制御部３２にも送られ、教習者による運転操作を映写される画像にリアルタイムで反映させるようにする。
【００１５】
運転シミュレータに乗車している教習者４８は、ＣＣＤカメラを搭載したゴーグル型の視点検出器（図示せず）を頭部に装着している。ＣＣＤカメラは教習者４８の眼球を撮像して視線の方向を検出し、このデータを視点測定装置４４に送る。視点測定装置４４は、受け取ったデータから運転シミュレータ２０のスクリーン上の視点の座標を所定の時間間隔（例えば１秒毎）で計算する。視点測定装置４４は、このほかに、スクリーンをいくつかの領域に分割して各領域での視点の滞在時間を測定する機能も有している。この視点座標データは判定部２４に送られる。視点検出器は、教習者４８が首を動かしても常に視点を追えることからゴーグル型が好ましいが、教習者４８が装着していなくても、教習者４８の眼球を撮像できる位置に据え付けてあれば良い。
【００１６】
教習者４８は、所定の時間間隔（例えば５秒毎）で心拍数を検出する心拍計（図示せず）を胸等に装着しており、このデータは心拍数測定装置４６に送られる。心拍数測定装置４６は、これを時系列データにして判定部２４に送る。
【００１７】
判定部２４は、まず視点座標データを教習プログラム中の各交通状況における画像と照合して、教習者４８の視点の動きがそれぞれの交通状況で適切であったかどうかを判定する。また、判定部２４は、心拍数データを標準教習プログラムと比較して、教習者４８の心拍数の変化が教習プログラム中のいずれの交通状況において起こったかを特定する。そして、これらの結果から、教習者４８が苦手としている交通状況を判定する。この判定結果は教習プログラム作成部３０に送られる。
【００１８】
教習プログラム作成部３０は、種々の交通状況の場面の合成画像を多数格納している教習プログラムデータベース３８から、適宜必要な場面を組み合わせて、判定部２４により苦手と判定された交通状況の場面を多く含む専用教習プログラムを作成する。このとき、教習者４８の個人情報を格納している個人情報データベース４０を参照して、教習者の個人属性や教習の回数等を考慮することもできる。
【００１９】
画像制御部３２は、教習プログラム作成部３０の作成した専用教習プログラムの画像を運転シミュレータ２０のスクリーンに映写する。このとき、教習プログラム作成部３０は、映写している画像の情報を判定部２４に送る。判定部２４は、視点測定装置４４からの視点座標データ及び心拍数測定装置４６からの心拍数データを用いて、視点が不適切であったり心拍数が上昇したときは、警告装置３６を通してリアルタイムで教習者にその旨を通知する。警告装置３６を用いる代わりにまたは共に、評価結果や警告を画像制御部３２に送り、運転シミュレータ２０のスクリーン上に表示させるようにしても良い。
【００２０】
専用教習プログラムによる教習が終了すると、判定部２４は上記と同様にして教習者４８の運転傾向の評価を行って、運転評価シートを図示しないプリンタから印刷する。
【００２１】
評価結果はさらに個人情報データベース４０に教習者の別に格納される。個人情報データベースはネットワーク４２に接続することもできる。この場合、評価結果や個人情報を他の場所の運転シミュレータでも利用することができる。
【００２２】
なお、上記各機能ブロックの一部はコンピュータにより実現される。コンピュータは運転シミュレータの一部としてその内部に組み込まれていても良く、または運転シミュレータに接続した汎用コンピュータであっても良い。
【００２３】
次に、図３のフローチャートを用いて、運転シミュレータ２０を使用した運転教習の過程を説明する。
【００２４】
ステップ５０で、教習者により、自己の名前、年齢、性別、生年月日、運転暦、血液型、普段運転している車の種類等の個人の属性情報が入力される。ステップ５２で、教習者の別にＩＤ番号とパスワードが付与される。同じ教習者が２回目以降に運転シミュレータ２０を用いた教習を受けるときには、ＩＤ番号とパスワードを入力することで、属性情報の入力を省略することができる。
【００２５】
ステップ５４で、教習者の運転技術を判定するための標準教習プログラムによる運転教習が実行される。この標準教習プログラムは、全員について同一のものを使用してもよいが、ステップ５０で入力された個人属性情報に基づいて教習者をいくつかのランクに分け、そのランクに応じた標準教習プログラムを用いる方がより適切な教習を行える。また、過去に当該運転シミュレータを用いた教習を受けておりそのときの評価結果のデータが残っている場合は、その評価結果に基づいて上記ランク分けを行っても良い。
【００２６】
ステップ５６で、まず、標準教習プログラムの中での教習者の視点座標データと心拍数データが取得される。そして、これらのデータと標準教習プログラム中の各交通状況における画像とが照合され、当該教習者の苦手とする交通状況が判定される。そして、ステップ５８で、この苦手な交通状況を多く含む専用教習プログラムが作成される。これらステップ５６及び５８における動作については、後に詳細に説明する。
【００２７】
続いてステップ６０で、作成された専用教習プログラムを用いて、再度教習が行われる。このときも、教習者の視点座標データと心拍数データが取得される。この場合、視点の動きが適切でなかった場合または心拍数が増加した場合には、その旨（例えば、「バックミラーを見てください」、「心拍数が上昇しています」等）を警告装置３６から音声で流したり、運転シミュレータ２０のスクリーンに表示する。
【００２８】
ステップ６２で、判定部２４によって、再度教習者の視点座標データ及び心拍数データと各交通状況における画像とが比較され、教習者の運転傾向が評価される。そしてこの評価結果はプリンタ等により運転評価シートとして出力される。この例を図９に示す。運転評価シートには、教習実施日毎に苦手と判定された交通状況の項目が示されているので、教習者は自分の運転傾向を適確に把握し、運転技術の向上に役立てることができる。
【００２９】
なお、この評価結果を反映させた専用教習プログラムをさらに作成して、運転シミュレータ２０による教習を継続することも可能である。
【００３０】
最後にステップ６４で、評価結果が個人属性情報と共に教習者の別に個人情報データベース４０に格納される。次回の教習時からはこの評価結果を参照すれば標準教習プログラムによる教習を行う必要がない。また、個人情報データベース４０がネットワーク４２に接続されている場合は、別の場所にある運転シミュレータにて教習を行うときにも、ネットワーク経由で個人情報データベース４２にアクセスしてＩＤ番号とパスワードを入力するだけで、個人属性情報や評価結果を参照することができる。
【００３１】
続いて、図４のフローチャートを参照して、苦手な交通状況を判定する過程（図３のステップ５６）を詳細に説明する。
【００３２】
ステップ７０で、標準教習プログラムでの視点座標データと心拍数データが取得される。ステップ７２で、これらのデータと標準教習プログラム中の各交通状況における画像とが照合される。交通状況とは、例えば交差点、横断歩道、一時停止箇所、追い越し箇所、他車両とのすれ違い箇所、カーブ等の、運転中に遭遇する場面を指す。
【００３３】
視点座標データと心拍数データの具体例を、図５〜図７で説明する。
【００３４】
図５、６は、視点座標データと教習プログラムとを照合し、教習プログラム中のある場面で所定時間内に教習者が視点を置いた箇所を白丸で示したものである。図５では、教習者は、前方を走る車両８０だけでなく、サイドミラー８２やバックミラー８４にも視点を向けており、さらに道路上に飛び出すおそれのある歩行者８６の存在にも注意していることが分かる。これに対して図６では、車両８０やサイドミラー８２には視点を向けているものの、バックミラー８４や歩行者８６にはほとんど注意していないことが分かる。
【００３５】
図７は、教習者の心拍数データの一例である。図の横軸は時間であり、縦軸は分あたりの心拍数である。グラフ中、突出している箇所は、緊張する交通状況に遭遇したために、一時的に教習者の心拍数が増加したものと考えられる。従って、心拍数データと、教習プログラムの各交通状況の場面とを照合することで、教習者がどのような交通状況で緊張を感じるのかを判定することができる。図７中の吹き出しは、この照合の結果判定された交通状況である。
【００３６】
ステップ７４で、上記照合の結果に基づいて苦手な交通状況が判定される。
【００３７】
視点座標データの判定は、例えば、運転シミュレータのスクリーンを予めいくつかの領域に分割しておき、教習プログラム中のある場面で注意するべき画像が映写されているスクリーン上の領域に、所定の時間以上視点が置かれていたか否かで行う。例えば、図５及び図６の例の場合では、バックミラーや歩行者の画像が映写されている領域に所定の秒数以上視点が置かれていた場合は、それらの項目については可とし、それ以外の場合は不可とする。または、視点を置いた回数をカウントすることで判定をしても良い。このようにして、不可とされた項目、例えば、歩行者への注意という項目が苦手と判定される。このように、教習者の視点座標データを使用することで、たとえシミュレーションにおいて事故等を起こさなくても、各交通状況での教習者の周囲の環境に対する注意力を判定することができる。
【００３８】
心拍数データの判定は、所定の心拍数（例えば、１００拍／分）を超えた回数を交通状況毎にカウントし、最も数の多かったものを苦手な交通状況とすることで行う。この図７に示す例では、教習者は特に他の車両や歩行者とのすれ違い時に大きな緊張を感じることが分かる。このように、心拍数データを使用することで、たとえ教習者がシミュレーションにおいてミスを犯さなくても、各交通状況での教習者の緊張度を知ることができる。
【００３９】
続いて、専用教習プログラムを作成する過程（図３のステップ５８）について説明する。教習プログラム作成部３０は、教習プログラムデータベース３８内に格納されている種々の交通状況の場面の画像の中から、苦手な交通状況に対応するものを選択して、専用教習プログラムを作成する。具体的には、例えば苦手な交通状況がすれ違いと判定された場合、図８に示す、すれ違い用プログラムを参照する。この中には、市街地、郊外、高速道路といった大まかな区分があり、さらにその中には住宅地、踏切、交差点といったより細かい場面の画像が多数用意されている。これらの場面の画像は、すれ違いの交通状況が標準教習プログラムより多く含まれるように予め作成されており、これらを適宜選択して組み合わせることで、すれ違い用の専用教習プログラムを作成することができる。
【００４０】
苦手な交通状況が２つ以上判定された場合は、それぞれの交通状況の組み合わせ毎に教習プログラムデータベース３８に格納されている同様のプログラムを参照する。
【００４１】
上記のようにすべての苦手項目の組み合わせに対応する教習プログラムを準備しておく代わりに、基本となる教習プログラムに種々の交通状況を作り出す適当なパラメータを設定しておき、判定された苦手項目に応じてパラメータを変更できるような構成としても良い。具体的には、例えばすれ違いが苦手項目であった場合は、基本プログラムの中ですれ違う車両の数を増やしたり、歩行者に対する注意が苦手である場合は、道路を横切ろうとする歩行者の数を増やしたり、車線変更が苦手である場合は、自車両の周囲を走行する車両の台数を増やしたりする等である。
【００４２】
【発明の効果】
本発明によれば、初めに標準教習プログラムにて教習を行って教習者の注意力や緊張度から苦手とする交通状況を判定した後、その交通状況の場面を多く含む専用教習プログラムを自動的に作成して再度教習を行うので、教習の効果が増大する。
【図面の簡単な説明】
【図１】運転シミュレータの一例を示す図である。
【図２】運転シミュレータを使用した教習システムの全体構成を示すブロック図である。
【図３】運転教習の過程を示すフローチャートである。
【図４】苦手な交通状況を判定する過程のフローチャートである。
【図５】教習者の視点の動きの一例を示す図である。
【図６】教習者の視点の動きの一例を示す図である。
【図７】教習者の心拍数の変化の一例を示す図である。
【図８】教習プログラムデータベースの一例を示す図である。
【図９】運転評価シートの一例を示す図である。
【符号の説明】
１０運転シミュレータ
１２乗車部
１４スクリーン
１６サーボシリンダ
２０運転シミュレータ
２２運転操作情報取得部
２４判定部
３０教習プログラム作成部
３２画像制御部
３４サーボ制御部
３６警告装置
３８教習プログラムデータベース
４０個人情報データベース
４２ネットワーク
４４視点測定装置
４６心拍数測定装置

Claims

運転教習用のプログラムの画像が映写されるスクリーンと、前記画像に応じて教習者が運転操作を行うための操作機器とを備える運転シミュレータを使用して、運転教習を行う運転教習システムであって、
種々の交通状況の場面について予め用意された画像を記憶する記憶手段と、
前記運転シミュレータを介して教習者が標準教習プログラムに従って運転した時の、該教習者の運転操作の検出からは得られない該教習者の身体情報であって、該教習者の注意力および緊張度のうちの少なくとも１つを示す身体情報を検出する身体情報検出手段と、
前記身体情報に基づいて、前記標準教習プログラムに含まれる交通状況の場面のうち、前記教習者が苦手とする交通状況の場面を判定する判定手段と、
専用教習プログラムを作成する教習プログラム作成手段であって、該専用教習プログラムが、前記苦手と判定された運転操作項目についての交通状況の場面の画像を、前記標準教習プログラムよりも多く含むように、前記記憶手段に記憶された交通状況の場面の画像から、該苦手と判定された運転操作項目についての交通状況の場面の画像を選択して、該選択した画像を含む専用教習プログラムを作成する、教習プログラム作成手段と、
前記専用教習プログラムの画像を前記スクリーンに映写する画像制御手段と、
を備える運転教習システム。
前記身体情報は、前記スクリーン上の前記教習者の視点座標であり、前記判定手段は、前記標準教習プログラム中の各交通状況の場面において注意を払うべき箇所に該視点座標が一定時間以上置かれたか否かで前記教習者の苦手とする交通状況の場面を判定する、
請求項１に記載の運転教習システム。
前記身体情報は、前記教習者の心拍数であり、前記判定手段は、前記標準教習プログラム中の各交通状況の場面において心拍数が所定値以上に上昇したか否かで前記教習者の苦手とする交通状況の場面を判定する、
請求項１に記載の運転教習システム。
前記記憶手段は、前記標準教習プログラムに含まれる交通状況の場面の合成画像を格納する、
請求項２または３に記載の運転教習システム。
前記教習プログラム作成手段は、各交通状況の場面の頻度をパラメータとして持つ基本プログラムにおいて、前記苦手と判定された交通状況の場面に対応する該パラメータを増加させることによって前記専用教習プログラムを作成する、
請求項２または３に記載の運転教習システム。
運転教習用のプログラムの画像が映写されるスクリーンと、前記画像に応じて教習者が運転操作を行うための操作機器とを備える運転シミュレータを使用して、運転教習を行うための方法であって、
身体情報検出手段が、前記運転シミュレータを介して教習者が標準教習プログラムに従って運転した時の、該教習者の運転操作の検出からは得られない該教習者の身体情報であって、該教習者の注意力および緊張度のうちの少なくとも１つを示す身体情報を検出するステップと、
判定手段が、前記身体情報と予め決められた所定値との比較に基づいて、前記標準教習プログラムに含まれる交通状況の場面のうち、前記教習者が苦手とする交通状況の場面を判定するステップと、
教習プログラム作成手段が専用教習プログラムを作成するステップであって、該専用教習プログラムが、前記苦手と判定された運転操作項目についての交通状況の場面の画像を、前記標準教習プログラムよりも多く含むように、記憶手段に記憶された交通状況の場面の画像から、該苦手と判定された運転操作項目についての交通状況の場面の画像を選択して、該選択した画像を含む専用教習プログラムを作成するステップと、
画像制御手段が、前記専用教習プログラムの画像を前記スクリーンに映写するステップと、
を含む、方法。