JP5035145B2

JP5035145B2 - 運転模擬装置

Info

Publication number: JP5035145B2
Application number: JP2008173803A
Authority: JP
Inventors: 隆彦村野
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2008-07-02
Filing date: 2008-07-02
Publication date: 2012-09-26
Anticipated expiration: 2028-07-02
Also published as: JP2010014900A

Description

本発明は、ユーザーが行なった模擬運転操作に基づいて仮想的な速度等を算出し、算出結果に基づき走行模擬画面を表示する運転模擬装置（ドライビングシミュレーター）に関する。

従来、ユーザーが行なった模擬運転操作に基づいて走行模擬画面を表示する運転模擬装置（ドライビングシミュレーター）について研究が進められ、実用化が図られている。

その一種であって、運転者が着座する模擬運転席及び運転者が運転操作を行うための操作部が少なくとも設置された揺動台と、この揺動台を揺動させる揺動装置と、を備える運転模擬試験装置についての発明が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

この装置では、運転操作により演算される車速に基づいて、実際の車両の運転席に着座した運転者に聴取される音（排気音、エンジン音、風切音、ロードノイズ等）を推定演算し、演算した音を合成生成してスピーカーから出力するものとしている（段落「００２２」）。
特開平８−２４８８７２号公報

しかしながら、車速に基づいて推定演算される音を聴取することによって、ユーザーが車両の速度を適切に体感することができるとは限らない。上記従来の装置が推定演算する音は、普段使用している車両のサイズや性能等によって大きく異なり、同じ音量の風切り音を聞いても、これにより体感される速度はユーザーによって異なるものとなるからである。

従って、上記従来の装置では、ユーザーの速度コントロールを適切に支援することができない場合がある。

本発明はこのような課題を解決するためのものであり、ユーザーの速度コントロールを適切に支援することが可能な運転模擬装置を提供することを、主たる目的とする。

上記目的を達成するための本発明の一態様は、
画像表示手段、及びその他の手段を含む情報出力手段と、
ユーザーの模擬運転操作を検出する検出手段と、
該検出手段により検出されたユーザーの模擬運転操作に基づき、仮想速度を含む仮想車両挙動を算出する算出手段と、
該算出手段により算出された仮想車両挙動に基づく出力を行なうように前記情報出力手段を制御する制御手段と、を備える運転模擬装置であって、
前記制御手段は、
前記情報出力手段を用いてユーザーに目標速度を伝達し、
該伝達した目標速度と、前記算出手段により算出された仮想速度との乖離に基づき、前記画像表示手段以外の手段の出力を変化させるように前記情報出力手段を制御する、
運転模擬装置である。

この本発明の一態様によれば、情報出力手段を用いてユーザーに伝達した目標速度と、算出手段により算出された仮想速度との乖離に基づき画像表示手段以外の手段の出力を変化させるため、ユーザーの速度コントロールを適切に支援することができる。

本発明の一態様において、
前記制御手段は、例えば、
前記伝達した目標速度と、前記算出手段により算出された仮想速度との乖離が所定値を超える場合に、前記画像表示手段以外の手段の出力を変化させるように前記情報出力手段を制御する。

また、本発明の一態様において、
前記制御手段は、例えば、
前記算出手段により算出された仮想速度から前記伝達した目標速度を差し引いた値が所定値を超える場合に、前記画像表示手段以外の手段の出力を増加させるように前記情報出力手段を制御する。

また、本発明の一態様において、
前記制御手段は、例えば、
前記伝達した目標速度から前記算出手段により算出された仮想速度を差し引いた値が所定値を超える場合に、前記画像表示手段以外の手段の出力を減少させるように前記情報出力手段を制御する。

なお、請求項２ないし４における「所定値」は、共通する値であってもよいし、異なる値であってもよい。

本発明によれば、ユーザーの速度コントロールを適切に支援することが可能な運転模擬装置を提供することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら実施例を挙げて説明する。

以下、本発明の一実施例に係る運転模擬装置１について説明する。図１は、本発明の一実施例に係る運転模擬装置１のシステム構成例である。運転模擬装置１は、運転席１０と、模擬操作デバイス群２０と、センサー群２２と、反力発生装置２４と、ディスプレイ装置３０と、スピーカー３２と、ブザー３４と、情報処理装置４０と、を備える。

模擬操作デバイス群２０は、アクセルペダルやブレーキペダル、シフトレバー、ステアリングホイール等に擬したものであり、実際の車両と同じように、運転席１０の周囲に配設されている。

模擬操作デバイス群２０には、それぞれの操作量や操作位置を検出するセンサー群２２（車両におけるアクセル開度センサーやブレーキ踏量センサー、シフトレバースイッチ、ステアリング操舵角センサー等に相当する機能を有する）が取り付けられている。センサー群２２は、ユーザーが行なった模擬運転操作の操作量や操作位置を電気信号に変換し、情報処理装置４０に出力する。

また、模擬操作デバイス群２０には、アクセルペダル等に操作反力を出力する反力発生装置２４が取り付けられている。反力発生装置２４は、車両における通常の操作フィーリングを実現するためのものであり、情報処理装置４０によって出力が制御される複数のサーボモータやギヤ機構等からなる。

ディスプレイ装置３０、スピーカー３２、及びブザー３４については如何なるものを用いてもよいため、説明を省略する。

情報処理装置４０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を中心としてＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等がバスを介して相互に接続されたマイクロコンピューターであり、その他、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）やＤＶＤ（Digital Versatile Disk）ドライブ、ＣＤ（Compact Disc）ドライブ、フラッシュメモリ等の記憶装置４２やＩ／Ｏポート、タイマー、カウンター等を備える。ＲＯＭには、ＣＰＵが実行するプログラムやデータが格納されている。

記憶装置４２には、本装置における仮想的な車両が走行する仮想走行路に関するデータ（道路形状、道路幅、曲率、勾配、路面摩擦係数等を含む）、及び仮想走行路の各場面における画像データが記憶されている。

また、情報処理装置４０は、ＲＯＭに記憶されたプログラムをＣＰＵが実行することにより機能する主要な機能ブロックとして、仮想車両挙動算出部４４と、画像生成部４６と、音声等出力制御部４８と、を備える。なお、これらの機能ブロックが明確に別のプログラムに基づくものである必要はなく、同一プログラムの中に複数の機能ブロックを実現する部分が含まれていてもよい。

仮想車両挙動算出部４４は、センサー群２２から入力された信号データ、及び記憶装置４２に記憶された仮想走行路に関するデータに基づいて、仮想速度Ｖを含む仮想車両挙動を算出する。仮想車両挙動は、仮想速度Ｖの他、前後加速度、左右加速度、旋回角度、エンジン回転数、シフト位置等を含む。これらのうち、仮想速度Ｖ、エンジン回転数、及びシフト位置については、ディスプレイ装置３０にメーター表示として表示し、通常の車両と類似の環境を提供する。

画像生成部４６は、まず、仮想車両挙動算出部４４の算出結果に基づいて、記憶装置４２に記憶された仮想走行路における車両の位置及び向きを算出する。そして、記憶装置４２に記憶された画像データを読み出し、仮想的な車両前方の風景を生成してディスプレイ装置３０に表示させる。ここで、ディスプレイ装置３０に表示させる車両前方の風景は、コンピュータによる描画画像であってもよいし、予め撮影された実写画像であってもよい。また、他の車両や歩行者等を重畳表示させてもよい。

画像生成部４６は、更に、走行場面に応じた目標速度をディスプレイ３０に表示させる。なお、目標速度をユーザーに伝達するのは、ディスプレイ装置３０の画像表示でなくスピーカー３２を用いて音声により伝達してもよい。

音声等出力制御部４８は、車両の走行に伴って生じる風切り音や路面振動音、周辺車両を表示する場合は対向車両とのすれ違い音等を出力するようにスピーカー３２を制御する。また、ステアリング反力やアクセルペダル反力、ブレーキペダル反力等を出力するように反力発生装置２４を制御する。

音声等出力制御部４８は、以下に説明する特徴的な処理によって音量や反力を決定する。図２は、音声等出力制御部４８によって実行される特徴的な処理の流れを示すフローチャートである。本フローは、上記説明した音声等出力制御部４８以外の機能ブロックによる処理と併行して実行される。

以下、Ｖは仮想速度、Ｖｔは目標速度、Ｖ０は基準速度差、ｃｎｔＨはカウンター値（Ｈｉｇｈ）、ｃｎｔＬはカウンター値（Ｌｏｗ）、ＣＮＴ０は基準カウント数、ｓ１は風切り音の音量、ｓ２は路面振動音の音量、ｔ１はステアリング反力の強さを示すものとする。

まず、音声等出力制御部４８は、仮想車両挙動算出部４４が算出した仮想速度Ｖ、及びユーザーに伝達された目標速度Ｖｔを取得する（Ｓ１００）。

そして、仮想速度Ｖと目標速度Ｖｔの差の絶対値が、基準速度差Ｖ０を超えるか否かを判定する（Ｓ１０２）。

仮想速度Ｖと目標速度Ｖｔの差の絶対値が基準速度差Ｖ０を超えない場合は、ｓ１、ｓ２、ｔ１のデフォルト値に従って風切り音や路面振動音の音量、ステアリング反力の強さを決定し（Ｓ１０４）、これらに応じた出力量で作動するように、スピーカー３２や反力発生装置２４を制御する（Ｓ１０６）。そして、カウンター値ｃｎｔＨ、ｃｎｔＬをリセットする（Ｓ１０８）。

一方、仮想速度Ｖと目標速度Ｖｔの差の絶対値が基準速度差Ｖ０を超える場合は、仮想速度Ｖと目標速度Ｖｔのいずれが大きいかを判定する（Ｓ１１０）。

仮想速度Ｖが目標速度Ｖｔに比して大きい場合、すなわち目標速度に対してユーザーが速度を出しすぎている場合は、ｃｎｔＨを所定カウント数増加させると共にｃｎｔＬを値ゼロとし（Ｓ１１２）、続いてｃｎｔＨが基準カウント数ＣＮＴ０に至ったか否かを判定する（Ｓ１１４）。

ｃｎｔＨが基準カウント数ＣＮＴ０に至った場合、すなわち、目標速度に対してユーザーが速度を出しすぎている状態がある程度継続した場合は、ｓ１、ｓ２、ｔ１を次式（１）〜（３）に従って修正し（Ｓ１１６）、これらに応じた出力量で作動するように、スピーカー３２や反力発生装置２４を制御する（Ｓ１０６）。そして、カウンター値ｃｎｔＨ、ｃｎｔＬをリセットする（Ｓ１０８）。なお、式（１）〜（３）において、ｋ１、ｋ２、ｋ３は、比例定数であり、予め定められた正の値である。

ｓ１＝ｓ１（デフォルト値）＋ｋ１（Ｖ−Ｖｔ） …（１）
ｓ２＝ｓ２（デフォルト値）＋ｋ２（Ｖ−Ｖｔ） …（２）
ｔ１＝ｔ１（デフォルト値）＋ｋ３（Ｖ−Ｖｔ） …（３）

Ｓ１１２においてｃｎｔＨが基準カウント数ＣＮＴ０に至らなかった場合は、再度Ｓ１００以下の処理を実行する。

仮想速度Ｖが目標速度Ｖｔに比して小さい場合、すなわち目標速度に対してユーザーがかなり低い速度しか出していない場合は、ｃｎｔＬを所定カウント数増加させると共にｃｎｔＨを値ゼロとし（Ｓ１１８）、続いてｃｎｔＬが基準カウント数ＣＮＴ０に至ったか否かを判定する（Ｓ１２０）。

ここで、基準カウント数を、仮想速度Ｖが目標速度Ｖｔに比して大きい場合と小さい場合で異ならせてもよい。速度を出しすぎている場合の方が注意喚起を迅速に行なうべきとの考えに立てば、Ｓ１１４における基準カウント数をＳ１２０における基準カウント数に比して小さくすると好適である。

ｃｎｔＬが基準カウント数ＣＮＴ０に至った場合、すなわち、目標速度に対してユーザーがかなり低い速度しか出していない状態がある程度継続した場合は、ｓ１、ｓ２、ｔ１を上式（１）〜（３）に従って修正し（Ｓ１１４）、これらに応じた出力量で作動するように、スピーカー３２や反力発生装置２４を制御する（Ｓ１０６）。カウンター値ｃｎｔＨ、ｃｎｔＬをリセットする（Ｓ１０８）。

Ｓ１２０においてｃｎｔＨが基準カウント数ＣＮＴ０に至らなかった場合は、再度Ｓ１００以下の処理を実行する。

係る処理によって、目標速度Ｖｔに近い仮想速度Ｖで模擬運転を行なっている場合は、デフォルト値として定められた一定の音量の風切り音や路面振動音、一定の強さのステアリング反力が出力される。一方、目標速度Ｖｔが仮想速度Ｖに比して大きくなると、あるポイントで風切り音や路面振動音、ステアリング反力が増大するため、これに気付いたユーザーはアクセルペダルの踏み込み量を大きくすることで対応することとなる。逆に、目標速度Ｖｔが仮想速度Ｖに比して小さくなると、あるポイントで風切り音や路面振動音、ステアリング反力が減少するため、これに気付いたユーザーはアクセルペダルの踏み込み量を大きくすることで対応することとなる。図３は、仮想速度Ｖと目標速度Ｖｔとの差（Ｖ−Ｖｔ）に応じた風切り音等の出力変化を示す図である。こうした出力変化を実現することにより、ユーザーに目標速度Ｖｔ付近で走行するように適切に誘導することが可能となる。

本実施例の運転模擬装置１によれば、仮想速度Ｖと目標速度Ｖｔの乖離に基づいて音量や反力の強さを変化させるため、ユーザーの速度コントロールを適切に支援することができる。

以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、仮想速度Ｖと目標速度Ｖｔの差の絶対値が基準速度差Ｖ０を超える場合に出力させる音量や反力の強さは、図３に示した如く乖離の大きさに応じて変化するのではなく、図４に示す如く、仮想速度Ｖ＞目標速度Ｖｔである側と、仮想速度Ｖ＜目標速度Ｖｔである側のそれぞれで一定値であってもよい。また、仮想速度Ｖと目標速度Ｖｔの差の絶対値が基準速度差Ｖ０を超える場合に、ブザー３４を吹鳴させたり、発光体を点滅・点灯させたりしてユーザーに注意喚起してもよい。

本発明は、自動車製造業や自動車部品製造業等に利用可能である。

本発明の一実施例に係る運転模擬装置１のシステム構成例である。音声等出力制御部４８によって実行される特徴的な処理の流れを示すフローチャートである。仮想速度Ｖと目標速度Ｖｔとの差（Ｖ−Ｖｔ）に応じた風切り音等の出力変化を示す図である。仮想速度Ｖと目標速度Ｖｔとの差（Ｖ−Ｖｔ）に応じた風切り音等の出力変化の他の例を示す図である。

符号の説明

１運転模擬装置
１０運転席
２０模擬操作デバイス群
２２センサー群
２４反力発生装置
３０ディスプレイ装置
３２スピーカー
３４ブザー
４０情報処理装置
４２記憶装置
４４仮想車両挙動算出部
４６画像生成部
４８音声等出力制御部

Claims

画像表示手段と、音声出力手段又は操作反力出力手段を有する出力手段と、を有する情報出力手段と、
ユーザーの模擬運転操作を検出する検出手段と、
該検出手段により検出されたユーザーの模擬運転操作に基づき、仮想速度を含む仮想車両挙動を算出する算出手段と、
該算出手段により算出された仮想車両挙動に基づく出力を行なうように前記情報出力手段を制御する制御手段と、を備える運転模擬装置であって、
前記制御手段は、
前記情報出力手段を用いてユーザーに目標速度を伝達し、
前記算出手段により算出された仮想速度から前記伝達した目標速度を差し引いた値が所定値を超える場合に、前記出力手段の出力を増加させることを特徴とする、
運転模擬装置
前記制御手段は、
前記伝達した目標速度から前記算出手段により算出された仮想速度を差し引いた値が所定値を超える場合に、前記出力手段の出力を減少させることを特徴とする、
請求項１に記載の運転模擬装置。