(57)【要約】【課題】  実路において測定された路面データを取り込み、その路面を模擬自由走行させる。【解決手段】  ホストコンピュータ１０は（以下同じ）、路面の摩擦係数と位置座標に対応した路面高さとを含む実測路面データを記憶部１１から入力する。また、入力された実測路面データをシミュレータ地図上にマッピングして、道路プロファイルデータを作成する。さらに、記憶部１１に記憶された摩擦係数及び車の位置等に応じた路面高さと、操作部１５からの運転情報と、走行速度とを入力する。入力された各情報と道路プロファイルデータとに基づき車の運動計算を行い、加速度、角速度と、位置座標、オイラー角とを求める。加速度及び角速度を動揺発生装置１３に出力して、コックピット１６のモーションを発生させる。また、位置座標とオイラー角とを映像発生装置１２に出力して、記憶部１１に記憶された該当する実映像データをスクリーン１４に表示させる。【選択図】  図１
2005316004.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転者が乗車するためのコックピットと、
予め撮影された実映像を表示させるための映像発生装置と、
前記映像発生装置からの実映像を表示する表示部と、
実路において予め測定された路面の摩擦係数及び位置座標に対応する路面高さを含む実測路面データと、実路において予め撮影された位置座標に対応する実映像データとが記憶される記憶部と、
入力されるｘ、ｙ、ｚ方向及びロール、ピッチ、ヨー方向の６自由度のデータに従い、ｘ、ｙ、ｚ方向の並進運動及びロール、ピッチ、ヨー方向の回転運動を含む６自由度モーションを前記コックピットに発生させる動揺発生装置と、
運転者による操作に応じた運転情報を出力する操作部と、
各部及び各装置を管理するコンピュータと
を備えたドライビングシミュレータであって、
前記コンピュータは、
路面の摩擦係数と、位置座標に対応した路面高さとを含む実測路面データを前記記憶部から入力し、
入力された実測路面データをシミュレータ地図上にマッピングして、道路プロファイルデータを作成し、
前記記憶部に記憶された路面の摩擦係数及び車の位置若しくは各タイヤの位置に応じた路面高さと、前記操作部からの運転情報と、予め初期設定された又は車の位置若しくは加速度に基づき計算された走行速度とを入力し、
入力された各情報と作成された道路プロファイルデータとに基づき、車の運動方程式に従い車の運動計算を行い、ｘ、ｙ、ｚ方向の各加速度及びロール、ピッチ、ヨー方向の各角速度と、ｘ、ｙ、ｚ方向の各位置座標及びロール、ピッチ、ヨーの各オイラー角とを求め、
求められた加速度及び角速度を前記動揺発生装置に出力して、前記コックピットのモーションを発生させ、
求められた位置座標とオイラー角とを前記映像発生装置に出力して、位置座標に対応する前記記憶部に記憶された実映像データを、オイラー角に応じて前記表示部に表示させる前記ドライビングシミュレータ。
【請求項２】
求められた前記位置座標は、車固定座標であって、
前記コンピュータは、
求められた車固定座標を道路プロファイル上の座標に変換し、
作成された道路プロファイルデータを参照し、摩擦係数及び変換された座標に対応する路面高さを取得し、
取得された摩擦係数及び路面高さに基づいて、車の運動計算を繰り返すこと
をさらに含む請求項１に記載のドライビングシミュレータ。
【請求項３】
前記コンピュータは、次式に従い、車固定座標Ｒ（ＸＲ、ＹＲ）を道路プロファイルデータ上の座標ｒ’（ｘＲ’、ｙＲ’）に変換する請求項２に記載のドライビングシミュレータ。
【数１】
2005316004.tif 000010
ここで、Ｏ（Ｘｏ、Ｙｏ）：道路プロファイルデータの原点座標、Θ：車の向き
【請求項４】
前記コンピュータは、
求められた加速度と角速度をローパスフィルタによりフィルタリングし、フィルタリングされた加速度と角速度を前記動揺発生装置に出力する請求項１に記載のドライビングシミュレータ。
【請求項５】
前記映像発生装置は、
求められた位置座標とオイラー角を前記コンピュータから入力し、入力された位置座標に対応する前記記憶部に記憶された実映像データを、入力されたオイラー角に応じて回転させ、及び／又は、上下左右にずらして、前記表示部に表示する請求項１に記載のドライビングシミュレータ。
【請求項６】
前記コンピュータは、
求められた位置座標とオイラー角、及び／又は、求められた加速度と角速度を、タイムコードに対応させて前記記憶部に記憶し、
前記表示部に表示される映像データを、タイムコードを付加して前記記憶部に記憶すること
をさらに含む請求項１に記載のドライビングシミュレータ。
【請求項７】
前記実測路面データは、そのパワースペクトル密度が次式で表現され、パワースペクトルが閾値以上の場合、前記コンピュータは、実測路面データを用いてシミュレーションを行う請求項１に記載のドライビングシミュレータ。
【数２】
2005316004.tif 000011
ここで、Ｐｒ（ｎ）：路面凹凸のパワースペクトル密度［ｍｍ２／ｍ］
Ｃ１、Ｃ２：路面の平滑度を表す定数［ｃｙｃｌｅ／ｍ］
ｎ：路面の空間周波数又は波数［ｃｙｃｌｅ／ｍ］
ω：対象周波数の分散度を表す定数
ｆ：強調される空間周波数［ｃｙｃｌｅ／ｍ］
β：測定結果及びＰｒ（ｎ）の低周波領域に関する定数
【請求項８】
前記実測路面データは、そのパワースペクトル密度が次式で表現され、パワースペクトルが閾値以上の場合、前記コンピュータは、実測路面データを用いてシミュレーションを行う請求項１に記載のドライビングシミュレータ。
【数３】
2005316004.tif 000012
ここで、Ｐｒ（ｎ）：路面凹凸のパワースペクトル密度［ｍｍ２／ｍ］
ａ：路面の平滑度を表す定数
ｎ：路面の空間周波数又は波数［ｃｙｃｌｅ／ｍ］
ω：対象周波数の分散度を表す定数
β：測定結果及びＰｒ（ｎ）の低周波領域に関する定数
【請求項９】
前記コンピュータは、車の運動方程式として次式で表される車体モデルに従い車の運動計算を行う請求項１に記載のドライビングシミュレータ。
【数４】
2005316004.tif 000013
ここで、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
【請求項１０】
運転者が乗車するためのコックピットと、
予め撮影された実映像を表示させるための映像発生装置と、
前記映像発生装置からの実映像を表示する表示部と、
実路において予め測定された所定時間毎のｘ、ｙ、ｚ方向の各加速度とロール、ピッチ、ヨーの各回転角とを有する所定時間毎の６自由度データと、６自由度データの測定の開始タイムコードとを含む実走行運動データ、及び、実路において予め撮影されたタイムコードを含む実映像データが記憶された記憶部と、
入力される６自由度データに従い、ｘ、ｙ、ｚ方向の並進運動及びロール、ピッチ、ヨーの回転運動を含む６自由度モーションを前記コックピットに再現する動揺発生装置と、
全体を管理するコンピュータと
を備えたドライビングシミュレータであって、
前記コンピュータは、
前記記憶部に記憶された実映像データを再生してタイムコードを順次取得し、
取得されたタイムコードが、実走行運動データに含まれる開始タイムコードと一致した場合に、前記記憶部に記憶された所定時間毎のロール、ピッチ、ヨーの各回転角を読み出し、読み出された各回転角を前記映像発生装置に出力して、前記記憶部に記憶された実映像データを各回転角に応じて回転させ、及び／又は、上下左右にずらして前記表示部に表示させ、
取得されたタイムコードが、実走行運動データに含まれる開始タイムコードと一致した場合に、前記記憶部に記憶された所定時間毎の６自由度データをそれぞれ読み出して、読み出された６自由度データを前記動揺発生装置に出力する
６自由度モーションと実映像を同期して再現させるための前記ドライビングシミュレータ。
【請求項１１】
前記コンピュータは、
前記記憶部に記憶された実映像データを予め再生、早送り、巻戻しのいずれか又は複数をし、タイムコードを順次取得して、取得されたタイムコードが、実走行運動データに含まれる開始タイムコードよりも予め定められた時間前のタイムコードと一致した場合に、実映像データの再生を停止させておくことをさらに含む請求項１０に記載のドライビングシミュレータ。
【請求項１２】
前記コンピュータは、
読み出された６自由度データを、ローパスフィルタによりフィルタリングし、フィルタリングされた６自由度データを前記動揺発生装置に出力することを含む請求項１０に記載のドライビングシミュレータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ドライビングシミュレータに係り、特に、実路において測定された路面データ及び映像データを利用するドライビングシミュレータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のドライビングシミュレータ（以下、ＤＳ）の主たる使用目的は、安全運転教育、車両設計、道路の線形設計、道路（交通）標識の視認性、道路景観、ＩＴＳ運転システム設計、人体の生理機能評価などであり、大部分が視覚情報に基づく利用を基本としている。また、近年はアミューズメントとしてドライビングシミュレータが利用されてきている。従来のＤＳは、擬似的な仮想空間の質感や迫力の追求に主眼点がおかれ、道路線形は存在するものの、実在する走行路面を正確に再現したものは見当たらない。
【０００３】
一方、ＤＳに実映像データを表示させることが開示されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１には、例えば、予め撮影された実映像を発生する実映像発生装置と３次元ＣＧ像発生装置とを択一的に選択して、映像表示を行うことが記載されている。
また、路面の凹凸の分類手法として、パワースペクトル密度（ＰＳＤ）が用いられることが知られている（例えば、非特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平９−３１１６１９号公報
【非特許文献１】「自動車技術ハンドブック、第１分冊、基礎・理論編」、自動車技術会、１９９０年１２月発行、ｐ．２６５、２６８−２６９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
交通安全・快適性においては、人・車・道路の連携によって安全・円滑で快適な道路交通が確保されるが、人・車のための利用はあっても、路面評価にＤＳが利用された例はほとんど無い。また、潜在的危険現象（ヒヤリ・ハットの体験）には、道路要因の影響が多い。例えば、冬期路面は、すべり摩擦による影響が大きい。また、従来、路面状態が原因と考えられる事故が発生した場合、現場における運転状況の再現が困難である。そして、近年、高齢者の快適性・安全性に配慮した道路の維持管理が必要とされつつある。また、段差の快適性に基づく補修基準が必要とされている。一方、これまで、農作物を含めた輸送貨物の荷痛みが報告されており、輸送の荷痛みに配慮した荷痛み防止のための路面維持管理基準が必要とされている。
【０００５】
また、道路管理の情報化に必要な路面情報収集が必要とされている。高度成長期に大量に建設された道路構造物の高齢化に伴い、今後それらの補修・更新費が増大することが想定され、更新時代が到来しつつある（例えば、「道路構造物の今後の管理・更新等のあり方に関する提言（国交省道路局）」参照）。また、道路資産を活用し、限りある予算を効率的に使用し、経済的な道路提供のためのマネジメントシステム構築が必要とされている。なお、これらのシステムが例えば、国、東京都等で実施されている。
【０００６】
また、現在の舗装の維持管理基準は、工事の出来形基準に基づいており、必ずしも管理段階の基準として最適ではないことから、道路利用者のニーズに則した新たな路面管理基準が必要とされている。近年、舗装という社会資本に対する道路利用者からの要求が、量の充足とともに質の向上へと移っており、技術基準も仕様規定から性能規定を導入するようになってきている。安全性、耐久性など舗装に要求される性能に対する技術基準が、技術革新に対して柔軟に対応できるよう平成１３年に「道路構造令」が改正され、「車道及び側帯の舗装の構造の基準」に関する省令が制定された。舗装の設計及び施行に必要な技術基準として制定された「舗装の構造に関する技術基準」は、従来の仕様規定から性能規定に移行し、道路整備を効果的かつ効率的に進めるため、ライフサイクルコストの考え方を導入している。
【０００７】
一方、特許文献１に記載の装置では、実映像を表示しているものの、模擬運転の操作に応じた画像は３次元ＣＧ発生装置により発生され、実映像とＣＧ画像が合成されて表示されている。
【０００８】
本発明は、以上の点に鑑み、ドライビングシミュレータに実際の路面において予め測定された路面プロファイル、路面摩擦係数等の実測路面データを取り込み、運転者にその路面を模擬的に自由走行させる（実測路面再現）ことが可能なドライビングシミュレータを提供することを目的とする。また、本発明は、自由走行時の車のモーション及び予め撮影された実映像を、模擬運転の操作に応じて再現することを目的とする。さらに、本発明は、ドライビングシミュレータに、実路面における実車走行時において撮影及び収集された実映像データ及び実走行データを取り込み、映像発生装置ならびに動揺発生装置において再現させることにより、被検者に対する走行体験（実測走行データ再現）を可能にすることを目的とする。
【０００９】
さらに、本発明の他の目的は、ドライビングシミュレータの上記機能を用いて、実路面の快適性、安全性の診断を可能とすることである。快適性診断に際しては、車両挙動、被験者の官能試験結果及びＩＳＯ２６３１の振動評価基準などにより行うことを目的とする。また、本発明は、安全運転教育用のドライビングシミュレータに実路測定データを追加し、運転者に実路走行感覚を持たせながら訓練を行うことを可能にすることも目的のひとつである。本発明は、事故時の路面状況をドライビングシミュレータ上で再現し、運転者に走行させることにより事故原因究明を可能とすることを目的とする。さらに、本発明は、舗装のマネジメントシステム支援として、上記診断結果をもとに、費用対便益分析、道路利用者費用算出のための分析を可能とすることを目的とする。また、上記診断結果をもとに、路面管理基準作成支援を行うことも目的のひとつとする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（１）実測路面の再現
ＤＳの走行路面を実測路面データにより再現する。例えば、路面プロファイルデータより、３次元ポリゴンデータを作成する。
（２）実走行データの再現
視界映像データと動揺データを同期させて再現する。例えば、視界映像データをＤＳに取り込み、前方広視野スクリーンに投影する。実走行運動データ（ばね上６自由度：並進加速度、回転角速度）をＤＳに取り込み、電動式又は油圧式の６軸モーションシステムにおいて再現する。
（３）プログラムシンボルのリアルタイムモニター
シミュレート中の走行挙動（走行速度・位置、操舵角、アクセル開度などの走行挙動データ）を記録する。記録されたデータが、例えば快適度評価等に利用される。快適度評価に際しては、ＩＳＯ２６３１、ｓｈｏｃｋ  ＆  ｖｉｂｒａｔｉｏｎ  ｈａｎｄｂｏｏｋの基準値等が利用可能である。
【００１１】
本発明の第１の解決手段によると、
運転者が乗車するためのコックピットと、
予め撮影された実映像を表示させるための映像発生装置と、
前記映像発生装置からの実映像を表示する表示部と、
実路において予め測定された路面の摩擦係数及び位置座標に対応する路面高さを含む実測路面データと、実路において予め撮影された位置座標に対応する実映像データとが記憶される記憶部と、
入力されるｘ、ｙ、ｚ方向及びロール、ピッチ、ヨー方向の６自由度のデータに従い、ｘ、ｙ、ｚ方向の並進運動及びロール、ピッチ、ヨー方向の回転運動を含む６自由度モーションを前記コックピットに発生させる動揺発生装置と、
運転者による操作に応じた運転情報を出力する操作部と、
各部及び各装置を管理するコンピュータと
を備えたドライビングシミュレータであって、
前記コンピュータは、
路面の摩擦係数と、位置座標に対応した路面高さとを含む実測路面データを前記記憶部から入力し、
入力された実測路面データをシミュレータ地図上にマッピングして、道路プロファイルデータを作成し、
前記記憶部に記憶された路面の摩擦係数及び車の位置若しくは各タイヤの位置に応じた路面高さと、前記操作部からの運転情報と、予め初期設定された又は車の位置若しくは加速度に基づき計算された走行速度とを入力し、
入力された各情報と作成された道路プロファイルデータとに基づき、車の運動方程式に従い車の運動計算を行い、ｘ、ｙ、ｚ方向の各加速度及びロール、ピッチ、ヨー方向の各角速度と、ｘ、ｙ、ｚ方向の各位置座標及びロール、ピッチ、ヨーの各オイラー角とを求め、
求められた加速度及び角速度を前記動揺発生装置に出力して、前記コックピットのモーションを発生させ、
求められた位置座標とオイラー角とを前記映像発生装置に出力して、位置座標に対応する前記記憶部に記憶された実映像データを、オイラー角に応じて前記表示部に表示させる前記ドライビングシミュレータが提供される。
【００１２】
本発明の第２の解決手段によると、
運転者が乗車するためのコックピットと、
予め撮影された実映像を表示させるための映像発生装置と、
前記映像発生装置からの実映像を表示する表示部と、
実路において予め測定された所定時間毎のｘ、ｙ、ｚ方向の各加速度とロール、ピッチ、ヨーの各回転角とを有する所定時間毎の６自由度データと、６自由度データの測定の開始タイムコードとを含む実走行運動データ、及び、実路において予め撮影されたタイムコードを含む実映像データが記憶された記憶部と、
入力される６自由度データに従い、ｘ、ｙ、ｚ方向の並進運動及びロール、ピッチ、ヨーの回転運動を含む６自由度モーションを前記コックピットに再現する動揺発生装置と、
全体を管理するコンピュータと
を備えたドライビングシミュレータであって、
前記コンピュータは、
前記記憶部に記憶された実映像データを再生してタイムコードを順次取得し、
取得されたタイムコードが、実走行運動データに含まれる開始タイムコードと一致した場合に、前記記憶部に記憶された所定時間毎のロール、ピッチ、ヨーの各回転角を読み出し、読み出された各回転角を前記映像発生装置に出力して、前記記憶部に記憶された実映像データを各回転角に応じて回転させ、及び／又は、上下左右にずらして前記表示部に表示させ、
取得されたタイムコードが、実走行運動データに含まれる開始タイムコードと一致した場合に、前記記憶部に記憶された所定時間毎の６自由度データをそれぞれ読み出して、読み出された６自由度データを前記動揺発生装置に出力する
６自由度モーションと実映像を同期して再現させるための前記ドライビングシミュレータが提供される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によると、ドライビングシミュレータに路面プロファイル、路面摩擦係数等の実測路面データを取り込み、運転者にその路面を模擬的に自由走行させる（実測路面再現）ことが可能なドライビングシミュレータを提供することができる。また、本発明によると、自由走行時の車のモーション及び予め撮影された実映像を、模擬運転の操作に応じて再現することができる。さらに、本発明によると、ドライビングシミュレータに、実路面における実車走行時において撮影及び収集された実走行データを取り込み、映像発生装置ならびに動揺発生装置において再現させることにより、被検者に対する走行体験（実測走行データ再現）ができる。
【００１４】
また、本発明は、実際に測定された路面データを活用し、車を自由走行させた場合の路面状態と運転性との関係を自動的に計測又は体験することにより、路面を管理する状態の把握に利用できる。従来の道路データは、理想化された線形データであったが、実測データを活用することにより実際に存在する急激な路面状況変化を実現でき、実際に存在する急激な路面状況変化を実現できる。また、ドライブテクニックや加齢による運転能力の判定などにも利用できる。
【００１５】
また、本ドライビングシミュレータは、例えば以下の事項に利用されることができる。
（１）交通安全運転教育
従来のドライビングシミュレータの運転シナリオに、路面情報を追加し、運転者の技能訓練に活用できる。例えば、安全運転教育用のドライビングシミュレータに実路測定データを追加し、運転者に実路走行感覚を持たせながら訓練を行うことができる。
【００１６】
（２）交通事故検証
事故現場の実測路面特性データ（縦断凹凸、わだち掘れ、段差、ポットホール、路面摩擦係数など）を他の線形データ、視界情報データとともにドライビングシミュレータに取り込み、運転者の走行結果から事故再現を行う。例えば、事故時の路面状況をドライビングシミュレータ上で再現し、運転者に走行させることにより事故原因究明を行う。
【００１７】
（３）事故危険度（安心度）診断
例えば、冬期において路面凍結したわだち路面の実測路面データをドライビングシミュレータに取り込み、運転者に車線乗り移り走行させ、被験者の官能試験結果（パネル評定値）及び走行挙動データを分析することにより、事故危険度（安心度）を診断する。
【００１８】
（４）快適度診断
各種実測路面性状データ（縦断凹凸、わだち掘れ、段差、ポットホール、路面摩擦係数など）をドライビングシミュレータに取り込み、運転者に自由走行させて、運転者の官能試験結果及び走行挙動データを分析することにより対象路面走行時の快適性を診断する。各種路面上走行時の実走行データをＤＳに取り込み、運転者に追体験させて、運転者の官能試験結果及び走行挙動データを分析することにより対象路面走行時の快適性を診断する。快適性診断に際しては、車両挙動、被験者の官能試験結果及びＩＳＯ２６３１の振動評価基準などにより行うことができる。
【００１９】
（５）管理基準の設定
高速道路における実路面データをドライビングシミュレータに取り込み、自由走行することにより、車の安全性・快適性の面からわだち掘れ、平坦性、すべり摩擦などの路面管理基準値を評価する。
【００２０】
（６）事故費用算定
各種路面上走行時の事故率、事故危険度から対象路面の事故費用を算定することにより、道路利用者費用算定資料を提供する。
【００２１】
（７）路面のマネジメントシステム支援
前記診断結果をもとに、費用対便益分析、道路利用者費用算出のための分析を行うことができる。また、診断結果をもとに、路面管理基準作成支援を行うこともできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
１．第１の実施の形態
本実施の形態では、ドライビングシミュレータに実測路面データ（路面プロファイル、路面摩擦係数）を取り込み、運転者にその路面を自由走行させる。
図１は、ドライビングシミュレータの全体構成の概略ブロック図である。
ドライビングシミュレータは、ホストコンピュータ（処理部）１０と、記憶部１１と、映像発生装置１２と、動揺発生装置１３と、スクリーン１４と、操作部１５とコックピット１６とを備える。
【００２３】
ホストコンピュータ１０は、システム全体を管理する。例えば、ホストコンピュータ１０は、車体運動計算、ステアリング反力計算、音響の発生などの本体各種装置の制御、模擬視界の発生及びシミュレーションデータの記録・再生などを行う。
【００２４】
映像発生装置１２は、記憶部１１に記憶された実映像をコックピット前方のスクリーン１４に投影する。また、映像発生装置１２はＣＧ計算機と視界投影装置とを有していても良い。ＣＧ計算機は、映像発生及び制御を行い、視界投影装置はＣＧ計算機からの映像をスクリーン１４に投影することもできる。なお、映像発生装置１２は、スクリーン１４に映像を投影する以外にも、適宜の表示装置に映像を表示するようにしてもよい。
【００２５】
動揺発生装置１３は、ホストコンピュータ１０から６自由度（３並進運動、３回転運動）のデータを入力し、入力したデータに応じてコックピット１６のモーションを再現する。また、動揺発生装置１３は、過度振動（加速度）の発生も行う。例えば、動揺発生装置１３は、入力されるｘ、ｙ、ｚ方向及びロール、ピッチ、ヨー方向の６自由度のデータに従い、ｘ、ｙ、ｚ方向の並進運動及びロール、ピッチ、ヨー方向の回転運動を含む６自由度モーションを前記コックピット１６に発生させる
【００２６】
また、動揺発生装置１３は、例えば、６本のシリンダー（アクチュエータ）を備え、各シリンダーの伸縮作用により、車体の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））のモーションを再現させる。加速度を動揺発生装置１３で模擬する場合、例えば、動揺発生装置１３が支える車体の床傾斜による動加速度の成分と直進運動による加速度成分の合成により模擬する方式や、変位信号で直接制御する方式などがある。
【００２７】
スクリーン１４は、映像発生装置１２から投影される視界映像を表示する。なお、スクリーン１４は、映像発生装置１２から投影される映像を表示する以外にも、映像発生装置１２からの信号に応じて映像を表示する適宜の表示装置であってもよい。また、スクリーン１４は、コックピット前方以外にも、バックミラー、ドアミラーに相当する部分に備えることもできる。
【００２８】
操作部１５は、例えば、ステアリング装置、アクセル及びブレーキ模擬機構を有する。また、操作部１５は、クラッチ模擬機構、ＡＴ／ＭＴ切替電動機構等をさらに有しても良い。操作部１５は、運転者により操作され、その操作に応じた情報（ドライバー情報）がホストコンピュータ１０に出力される。コックピット１６は、例えば、実車ボディに相当し、運転者が乗車する部分である。
記憶部１１は、実測路面データと実映像データとが予め記憶される。
【００２９】
図２は、実測路面データ（ａ）及び実映像データ（ｂ）のデータフォーマット例である。図２（ａ）に、実測路面データのデータフォーマット例を示す。実測路面データは、データ識別子毎に、路面の摩擦係数と、ｘ、ｙ座標に対応した路面高さ（ｚ）とが記憶される。実測路面データは、例えば砂利道の路面、段差の路面、凍結路面など状態の異なる複数の路面についてそれぞれ測定され、記憶されることができる。データ識別子は、路面を識別するための識別子あり、適宜の識別子が予め与えられる。なお、入力される摩擦係数及び路面高さは、例えば、プロフィロメータなどの路面高さ測定装置とすべり摩擦係数測定装置などにより、実路において予め測定され、記憶部１１に記憶された路面データである。また、実測路面データの座標は、路面固定座標系における３次元座標とすることができる。なお、図２（ａ）に示す例では、路面に対して摩擦係数はひとつとしているが、ｘ、ｙ座標に対応した摩擦係数が記憶されるようにしてもよい。
【００３０】
図２（ｂ）に、実映像データのデータフォーマット例を示す。実映像データは、例えば、路面固定座標系における位置座標（ｘ、ｙ座標）に対応して、録画された視界画像データを含む。実映像データは、各位置座標においてカメラ等により予め録画（撮影）され、記憶部１１に記憶された車両（例えば、運転席付近）からの視界画像データである。また、実映像データは、位置座標（ｘ、ｙ）に対応する実映像を、オイラー角（ロール、ピッチ、ヨー）に従い回転させ、及び／又は上下、左右にずらして出力されることができる。なお、実映像データは、３次元の位置座標（ｘ、ｙ、ｚ）に対応して視界画像データが記憶されてもよい。
【００３１】
図３は、自由走行の処理フローである。
まず、ホストコンピュータ１０は、実測路面データＲ（ｘＲ、ｙＲ、ｚＲ及びμＲ）を記憶部１１から入力する（Ｓ１０１）。例えば、ホストコンピュータ１０は、予め設定されたデータ識別子に対応する摩擦係数（μＲ）を記憶部１１から入力し、及び、測定路面上に固定したｘｙ座標（ｘＲ、ｙＲ）に対応する路面高さ（ｚＲ）をすべて又は所定数記憶部１１から入力する。ステップＳ１０１の処理により、路面についての実測データがホストコンピュータ１０に入力される。
【００３２】
次に、ホストコンピュータ１０は、入力された実測路面データＲをシミュレータの路面地図上にマッピングして、路面プロファイルデータを作成する（Ｓ１０３）。例えば、入力された実測路面データＲを、ＤＳ上で走行する路面地図上に展開し、道路プロファイルデータ上の座標ｒ’（ｘR’、ｙR’）として与える
【００３３】
実測路面の生データは、道路の一定区間に関して測定開始地点から終了地点まで一定のサンプリング間隔で収集された「標高データ」である。データは測定装置からデジタル値として得られ、ＤＳで利用するためには、予め作成されているＤＳ上で走行する路面地図上のオフセット（高さ）情報として与える必要があるため、道路の横断方向をＸ座標、縦断方向をＹ座標というように座標化し、位置座標上のデータにする。データの配置の仕方は、適宜の方法を用いることできる。一例としては、横断方向から順に貼り付けることができる。例えば、横断方向のサンプリング間隔をΔｘ、縦断方向のサンプリング間隔をΔｙとすると、最初のデータ（ｘ、ｙ）から順に（ｘ＋Δｘ、ｙ）、（ｘ＋２Δｘ、ｙ）、、、（ｘ、ｙ＋Δｙ）、（ｘ＋Δｘ、ｙ＋Δｙ）、（ｘ＋２Δｘ、ｙ＋Δｙ）、、、というようにｘｙ座標を与え、座標に対応する“高さ”の情報を割り当てる。また、生データをデジタル量には、例えば、測定装置による測定バイアスを除去したり、累積誤差を除去してもよい。
【００３４】
なお、例えば、データ間隔が大きいなど実測データの情報が少ない場合は、スプライン関数などにより内挿計算を行うなど補正（補間）計算を行うことができる。また、ホストコンピュータ１０は、作成された路面プロファイルデータを記憶部１１に記憶しても良い。ステップＳ１０３の処理により、実測データがＤＳで利用される道路プロファイルデータ上の座標データに変換される。
【００３５】
ホストコンピュータ１０は、走行シミュレーションを行う（Ｓ１０５）。実測路面データが反映されたＤＳの路面プロファイルデータ上を被験者が模擬自由走行することにより、走行軌跡に基づいた車固定座標Ｒ（ＸＲ、ＹＲ）を得る。なお、走行シミュレーションの詳細については後述する。ステップＳ１０５の処理により、走行軌跡の車固定座標が得られる。
ホストコンピュータ１０は、車固定座標Ｒ（ＸＲ、ＹＲ）から道路プロファイル上の座標ｒ’（ｘＲ’、ｙＲ’）に変換する（Ｓ１０７）。
【００３６】
図１３は、車固定座標から道路プロファイル上の座標への変換の説明図である。ＸＹ空間座標は車固定座標を意味しており、例えばＹ軸方向が車体の前後方向とすると、Ｘ軸方向が車体の横方向になる。図１３は、車の向き（Ｘ軸方向）と道路の向き（ｘ軸方向）がΘだけ異なっている場合、ＸＹ座標上の座標値Ｒ（ＸＲ、ＹＲ）をＸＹ座標上の座標値として与えられている路面固定座標の原点Ｏ（Ｘｏ、Ｙｏ）を介して、路面固定座標（ｘｙ座標）ｒ’（ｘＲ’、ｙＲ’）に変換する説明図である。図１３左側の図における網掛けの部分は路面を示し、図１３右側の図のメッシュで区切られている矩形のＯＡＢＣ部分に相当する。また車固定座標の原点は、ばね上の任意の部分が可能であるが、一般的には車の運動モデルとの対応から自動車重心位置となる。図１５に、運動を記述するための座標軸と記号の例を示す（「自動車技術ハンドブック、第１分冊、基礎・理論編」、自動車技術会、１９９０年１２月発行、ｐ．１７７参照）。
【００３７】
例えば、ホストコンピュータ１０は、以下の式に従い、自車の車固定座標Ｒ（ＸＲ、ＹＲ）を道路プロファイルデータ上の座標ｒ’（ｘＲ’、ｙＲ’）に変換する。
【数１】
2005316004.tif 000003
【００３８】
ここで、Ｏ（Ｘｏ、Ｙｏ）は、ＸＹ空間（道路プロファイルデータの座標空間）の原点であり、例えばｘｙ空間（車固定座標の座標空間）上の座標で表される。また、Θは車の向きである。例えば、Θは道路や走行位置、方向に応じた予め設定された初期値又は設定値に対する向きとして得られる。また、初期状態における車の向きに応じた初期値と、シミュレーションにより求められる車のヨー角とにより車の向きを求めても良い。なお、車の向きセンサ、ジャイロ等に相当する処理により得られるようにしてもよい。
【００３９】
また、上述の数式１の計算過程について説明すると、まず、ホストコンピュータ１０は、ＸＹ空間上の自車の車固定座標Ｒ（ＸＲ、ＹＲ）をＯ（Ｘｏ、Ｙｏ）を原点とするｘｙ空間上の座標に変換（平行移動）する。次に、ホストコンピュータ１０は、平行移動された座標を、ｘ軸がθだけ傾いたｘｙ空間上の座標に変換（回転）する。
【００４０】
図３に戻り、次に、ホストコンピュータ１０は、路面高さ・摩擦係数情報を取得する（Ｓ１０９）。例えば、ホストコンピュータ１０は、求められた路面プロファイルデータ上の座標ｒ’に基づいて各タイヤの位置座標を求め、作成された路面プロファイルデータを参照して、求められた各タイヤの位置座標に対応する路面高さ及び摩擦係数をそれぞれ取得する。ステップＳ１０９の処理により、各タイヤについて走行軌跡上の路面高さ・摩擦係数が得られる。
【００４１】
ホストコンピュータ１０は、シミュレーションを継続するか判断する（Ｓ１１１）。例えば、ホストコンピュータ１０は、所定時間経過したか、又は、予め設定された目標位置に車が到達したか等によりシミュレーションを継続するか否かを判断することができる。ホストコンピュータ１０は、シミュレーションを継続する場合（Ｓ１１１）、ステップＳ１０５の処理へ移る。ステップＳ１０５では、ステップＳ１０９で取得された路面高さ及び摩擦係数を用いて走行シミュレーションが行われる。一方、ホストコンピュータ１０は、シミュレーションを継続しない場合（Ｓ１１１）、処理を終了する。
【００４２】
（走行シミュレーション）
図４は、自由走行シミュレーションの概略を示す図である。
まず、ホストコンピュータ１０は、記憶部１１から実測路面情報を入力し、操作部１５からドライバー情報を入力する。また、ホストコンピュータ１０は走行速度を入力する。実測路面情報は、各タイヤにおける路面高、路面の摩擦係数を含む。ドライバー情報は、運転者によるハンドル・ペダル操作に応じた情報（例えば、操舵角、加減速による駆動（制動）トルク、ギア情報等）を含む。また、走行速度は、例えばシミュレーションにより得られる車の加速度、位置座標等に基づき求めることができる。なお、各タイヤの位置座標、走行速度の初期値は予め設定（例えば、０と設定）しておくことができる。
【００４３】
ホストコンピュータ１０は、入力された各情報に基づき、車の運動計算を行う。なお、車の運動計算には、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。ここで、車の運動計算には、実測路面情報が反映された路面プロファイルデータが用いられる。
【００４４】
車の運動計算の例を以下に示す。「車の運動計算」とは、ＤＳに採用されている車の運動モデルに基づき構成される車の運動方程式を車の走行条件毎に解くものである。車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）車体モデル、２）ステアリングモデル、３）タイヤモデルで構成される。車体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。図１４に、車の運動モデルの例を示す（「自動車技術ハンドブック、第１分冊、基礎・理論編」、自動車技術会、１９９０年１２月発行、ｐｐ．２１０−２１１参照）。なお、摩擦係数と路面高は、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、摩擦係数と路面高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。
【００４５】
【数２】
2005316004.tif 000004
【００４６】
ここで、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
【００４７】
ホストコンピュータ１０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、車のばね上におけるｘ、ｙ、ｚ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る。なお、数値計算の手法は、オイラー法など適宜の手法を用いても良い。
【００４８】
ホストコンピュータ１０は、求められた各加速度ｄｕ／ｄｔ、ｄｖ／ｄｔ、ｄｗ／ｄｔ及び各角速度ｐ、ｑ、ｒをフィルタリングして、動揺発生装置１３に出力する。動揺発生装置１３では、例えば、３０Ｈｚ以上の振動を発生できないなど構造上の制約があるため、ローパスフィルタによりフィルタリングして計算結果の高周波数成分をカットする。なお、フィルタリングは、動揺発生装置１３の特性に応じて適宜省略してもよいし、動揺発生装置１３の特性に応じて適宜の周波数成分をカットすることができる。動揺発生装置１３は、フィルタリングされた各加速度及び各角速度を入力し、これらの情報に従いコックピット１６のモーションを発生させる。
【００４９】
また、ホストコンピュータ１０は、求められた各加速度及び各角速度に基づき、位置座標とオイラー角を求める。さらに、ホストコンピュータ１０は、車固定座標を路面固定座標に変換する。ホストコンピュータ１０は、路面固定座標における位置座標及びオイラー角を映像発生装置１２に出力する。
【００５０】
図１２は、路面固定座標（実映像データと対応）と車両固定座標との相互変換式についての説明図である。これは基本的には、剛体の運動学で用いられるものと同様である。すなわち、路面固定座標値（ｘ、ｙ、ｚ）から原点を共有する車固定座標値（ξ、η、ζ）に変換させるには、オイラーの角（θ、φ、ψ）に基づき、図１２に示す表の値から求めることができる。
【００５１】
例えば、路面固定座標値（ｘ、ｙ、ｚ）から原点を共有する車固定座標値（ξ、η、ζ）に変換させるには、次式により変換できる。
【数３】
2005316004.tif 000005
【００５２】
ここで、Ａは図１２に示す表中の式を要素とする３×３の行列である。一方、車固定座標値（ξ、η、ζ）から原点を共有する路面固定座標値（ｘ、ｙ、ｚ）に変換させるには、次式により変換できる。
【００５３】
【数４】
2005316004.tif 000006
なお、車固定座標値（ξ、η、ζ）と路面固定座標値（ｘ、ｙ、ｚ）が原点を共有しない場合、原点を共有するようにさらに平行移動させればよい。
【００５４】
映像発生装置１２は、ホストコンピュータ１０から出力された、路面固定座標の位置座標とオイラー角を入力し、記憶部１１を参照して、位置座標（ｘ、ｙ及び／又はｚ）に対応する実映像データをスクリーン１４に表示させる。このとき、映像発生装置１２は、オイラー角（ロール、ピッチ、ヨー）に従い映像を回転させ、及び／又は、上下左右にずらして映像を表示することができる。なお、ホストコンピュータ１０は、動揺発生装置１３によるコックピット１６のモーションと、映像発生装置１２による映像とが同期するように、出力を制御する。
【００５５】
また、ホストコンピュータ１０は、求められた車固定座標における位置座標を路面固定座標に変換し、対応する路面高及び摩擦係数を取得する（ステップＳ１０７及びＳ１０９の処理に相当）。取得された路面高及び摩擦係数は、次の処理時刻における車の運動計算に用いられる。
【００５６】
なお、ホストコンピュータ１０は、走行シミュレーションにおいて求められた位置座標及びオイラー角を、タイムコードに対応して記憶部１１に記憶し、及び、映像発生装置１２が出力する映像データをタイムコードを付加して記憶部１１に記憶することができる。これら記憶されたデータは、位置座標とオイラー角に基づくコックピット１６の動揺と、映像とを同期させて再現することができる。
【００５７】
２．第２の実施の形態
本実施の形態では、ドライビングシミュレータは、実路走行時にＤＶ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｉｄｅｏ、デジタルビデオ）で録画し記憶部１１に記憶された実映像データと、運動センサ（加速度計、角速度計）で測定され記憶部１１に記憶された６自由度データとを、ＤＳにおいて再生する。ここで、実映像データの再生とは、映像をスクリーン１４に表示することをいい、６自由度データの再生とは、動揺発生装置１３により６自由度モーションを再現することをいう。
【００５８】
ドライビングシミュレータの全体構成は、上述の第１の実施の形態と同様のものを用いることができるので、説明を省略する。なお、本実施の形態において、記憶部１１は、実映像データと、実走行運動データとが予め記憶される。ここで、実走行運動データは６自由度データのもの、実走行データは映像データと運動データを含むもの、走行挙動データは速度・位置、操舵角やアクセル開度等のデータを示す。
【００５９】
図５は、実走行運動データのデータフォーマット例である。実走行運動データは、例えば、所定時間毎（例えば、１０ｍｓｅｃ毎）の上下（ｚ）、左右（ｙ）、前後（ｘ）方向の各加速度（車固定座標系）、及び、ロール、ピッチ、ヨーの各回転角（オイラー角：路面固定座標系）を含む。実走行運動データは、所定時間毎のヨー角速度をさらに含んでも良い。これらのデータは、それぞれ、実路走行した測定車のバネ上（例えば、運転者の座席付近又は重心部）に設置した加速度センサ及び角速度（角度）センサにより得られた、６自由度の実走行運動データである。
【００６０】
また、実走行運動データは、実走行又はデータ収集の開始と終了のタイムコードを含む。タイムコードは、実走行データを取得したときのＤＶタイムコードである。タイムコードは、例えば、ＳＭＰＴＥタイムコードを用いることができ、時分秒が「ｈｈｍｍｓｓｆｆ」の形式により、２進化１０進法の値で格納される。タイムコードについては、実走行開始時、走行終了時にＤＶから取得され記憶される。なお、これ以外の適宜のタイミングにおいてタイムコードが取得され記憶されても良い。
【００６１】
実映像データは、実路走行時にＤＶ等で撮影された、車両（例えば運転席付近）からの視界画像データである。また、実映像データは、タイムコードを含む。なお、実映像データは、例えばビデオテープなどの媒体に記憶されることもできる。
【００６２】
（実走行データの再現）
図６は、実走行データ再現のデータの流れを模式的に示した図である。
ホストコンピュータ１０は、記憶部１１から実走行運動データを入力する。このとき、ホストコンピュータ１０は、実走行運動データをフィルタリングして、フィルタリングされたデータを入力する。動揺発生装置１３では、例えば、３０Ｈｚ以上の振動を発生できないなど、構造上の制約があるため、実走行運動データをローパスフィルタによりフィルタリングして高周波数成分をカットする。なお、フィルタリングは、動揺発生装置１３の特性に応じて適宜省略してもよいし、動揺発生装置１３の特性に応じて適宜の周波数成分をカットすることができる。
また、ホストコンピュータ１０は、実走行運動データのタイムコードに基づき、実映像データの位置合わせ動作制御を行う。
【００６３】
図７に、位置合わせ動作制御のタイムチャートを示す。
まず、ホストコンピュータ１０は、ＤＶカメラに再生指示を送る。ＤＶカメラは、例えば、実映像データが録画されたＤＶテープを再生するためのものである。ＤＶカメラが再生状態に変更されたら、ホストコンピュータ１０は再生されている実映像データのタイムコードを逐次取得し、入力された実走行運動データの開始タイムコード（シナリオの開始タイムコード）に合わせるために、早送り又は巻戻しを行う。ここで、シナリオとは、実走行運動データと実映像データの再生をいう。なお、取得されたタイムコードが目的タイムコードと同じ場合は、早送り又は巻戻しは行わない。
【００６４】
また、例えば、ＤＶの再生を開始する時などＤＶの動作状態を変更する時、実際の動作になる前にＤＶの動作時間がかかる。ＤＶテープが開始タイムコード位置に到達したときには、ＤＶが再生状態に遷移完了していなくてはならない。そこで、本実施の形態では、シナリオの開始タイムコード位置より所定時間前にＤＶテープ位置合わせる。このタイムコード位置を目的タイムコード位置と表現する。ホストコンピュータ１０は、目的タイムコード位置と取得したタイムコードが一致した場合、ＤＶカメラに一時停止命令を送る。
【００６５】
次に、ホストコンピュータ１０は、シナリオ再生処理を行う。
図８は、シナリオ再生のタイムチャートである。まず、ホストコンピュータ１０は、ＤＶカメラに再生指示を出力する。このとき、ＤＶテープの位置は、目的タイムコード位置にあり、シナリオの開始タイムコード位置より手前である。ＤＶカメラが再生状態に変更されたら、ホストコンピュータ１０は、ＤＶテープがシナリオの開始タイムコード位置になるまでタイムコードを取得する。ＤＶテープが、シナリオの開始タイムコード位置に到達した場合、シナリオ再生を開始する。
【００６６】
より具体的には、ホストコンピュータ１０は、ＤＶテープがシナリオの開始タイムコード位置に到達すると、ＤＶカメラから実映像データを入力して映像発生装置１２に出力する。映像発生装置１２は、実映像データ入力し、スクリーン１４に表示させる。また、ホストコンピュータ１０は、動揺発生装置１３に入力した実走行運動データを出力する。動揺発生装置１３は、実走行運動データを入力し、入力したデータに基づきコックピット１６のモーション制御をする。なお、ホストコンピュータ１０は、これら処理を例えば、予め定められた時間間隔（例えば、実走行運動データを収集した時間間隔、１０ｍｓｅｃ）で実行することができる。ここで、ＤＶテープに記憶された実映像データと、実走行運動データは同期して再生される。
【００６７】
なお、上述のタイムチャートでは、ＤＶテープに実映像データが記録されているとして、ＤＶカメラにより再生するものであるが、実映像データはＤＶテープ以外にも適宜の記録媒体に記録されていてもよい。また、ＤＶカメラの代わりにホストコンピュータ１０が、記録媒体に記録された実映像データを再生するようにしてもよい。
【００６８】
また、予め記憶部１１に記憶された実映像データと実走行運動データを再生する以外にも、上述の第１の実施の形態において記憶部１１に記憶された位置座標データ及びオイラー角（６自由度データ）と、映像データとを再生することもできる。この場合、上述の説明における実映像データが記憶された映像データに対応し、実走行データが記憶された位置座標及びオイラー角に対応する。
【００６９】
３．路面データ
上述の第１の実施の形態及び第２の実施の形態における路面データの例について説明する。ＤＳによる路面評価対象として有用なプロファイルは、道路利用者費用や路面管理基準を検討する際に利用可能なものであり、凹凸路面や損傷路面など道路利用者へのサービスレベルが低下したもの（悪路）が該当する。従来、ＤＳで利用されている実路面データは、主として道路の線形評価目的のものが多く、公道で平坦性レベルにおいては平均的なものが一般的には用いられている。上述の第１及び第２の実施の形態における路面データは、悪路と判断できる路面を用いることができる。
【００７０】
（ＰＳＤによる分類）
図９は、ＰＳＤ（パワースペクトル密度）による路面凹凸の分類例を示す図である。路面凹凸の分類手法としては、従来ＰＳＤが知られている（例えば、非特許文献１参照）。
これらの分類をなんらかのモデル関数により表現すると、概ね以下の３タイプに区分される。
【００７１】
（１）タイプ１
一般路が表現できることから、最も多く利用されているタイプである。ＩＳＯでは路面分類規格にもなっており、次式で表される。
【００７２】
【数５】
2005316004.tif 000007
ここで、
Ｐｒ（ｎ）：路面凹凸のＰＳＤ［ｍｍ２／ｍ］
ｎ：路面の空間周波数又は波数［ｃｙｃｌｅ／ｍ］
ａ：路面の平滑度を表す定数
ω：対象周波数の分散度を表す定数である。
【００７３】
（２）タイプ２
雪道や道路橋の動的応答解析で利用される関数であり、次式で表される。
【００７４】
【数６】
2005316004.tif 000008
ここで、β：測定結果及びＰｒ（ｎ）の低周波領域に関する定数である。
【００７５】
（３）タイプ３
コルゲージョンなど特定の波状成分が卓越する路面に適用でき、ある波数でＰＳＤがピークを示す関数であり、次式で表される。
【００７６】
【数７】
2005316004.tif 000009
ここで、
Ｃ１、Ｃ２：タイプ１、タイプ２のａに対応する平滑度を表す定数［ｃｙｃｌｅ／ｍ］
ｆ：強調される空間周波数［ｃｙｃｌｅ／ｍ］である。
【００７７】
図１０は、タイプ１〜３のＰＳＤ表示例である。また、図１１は、タイプ１〜３の空間座標表示例である。タイプ１は、図１１に示すように平坦性がある路面である。タイプ２は、タイプ１と比較すると凸凹のある路面である。タイプ３は、図１１の例では周期的な高さの変動を有する。この高さ変動の周期が図１０のピーク部分に相当する。
【００７８】
上述の第１の実施の形態における実測路面データは、タイプ３及びタイプ２の式で表される路面データを用いることができる。例えば、実測路面データは、そのパワースペクトル密度がタイプ３又はタイプ２の式で表現され、パワースペクトルが予め定められた閾値以上の場合、ホストコンピュータ１０は、実測路面データを用いてシミュレーションを行うことができる。一方、パワースペクトルが閾値以上でない場合、ホストコンピュータ１０はその実測路面データは用いず、他の実測路面データを用いることができる。
【００７９】
また、上述の第２の実施の形態における実走行運動データは、路面のパワースペクトルが例えばタイプ３及びタイプ２の式で表される路面を走行した際の加速度及びオイラー角を用いることができる。例えば、実走行運動データに対応する実測路面データを記憶部１１に記憶させておき、ホストコンピュータ１０は、実測路面データのパワースペクトルが予め定められた閾値以上の場合、対応する実走行運動データを用いてシナリオ再生をすることができる。一方、パワースペクトルが閾値以上でない場合、ホストコンピュータ１０は対応する実走行運動データを用いず、他の実走行運動データを用いることができる。
【００８０】
（その他の分類）
ＰＳＤによる路面区分は、波状特性からの分類であり、段差やポットホールなど道路区間に局在する特徴的な損傷を表現することは困難である。例えば、路面プロファイルデータを信号とみなして、ハイパスフィルタやウェーブレット分析を用いると、局在する損傷データが含まれるかどうかを判別することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明は、例えば、交通事故抑止、交通安全運転教育、交通事故解明、路面管理基準作成、維持管理計画、モニタリング、道路利用者費用算定、ライフサイクルコスト算定、路面の補修可否判断（点検時）、車両設計等に関する産業に利用可能である。また、本発明は、例えば、道路管理業務、高齢者の運転習熟練習機、アミューズメントに関する産業に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】ドライビングシミュレータの全体構成の概略ブロック図。
【図２】実測路面データ（ａ）及び実映像データ（ｂ）のデータフォーマット例。
【図３】自由走行の処理フロー。
【図４】自由走行シミュレーションの概略を示す図。
【図５】実走行運動データのデータフォーマット例。
【図６】実走行データ再現のデータの流れを模式的に示した図。
【図７】位置合わせ動作制御のタイムチャート。
【図８】シナリオ再生のタイムチャート。
【図９】ＰＳＤ（パワースペクトル密度）による路面凹凸の分類例を示す図。
【図１０】タイプ１〜３のＰＳＤ表示例。
【図１１】タイプ１〜３の空間座標表示例。
【図１２】路面固定座標（実映像データと対応）と車両固定座標との相互変換式についての説明図。
【図１３】車固定座標から道路プロファイル上の座標への変換の説明図。
【図１４】車の運動モデルの例。
【図１５】運動を記述するための座標軸と記号の例。
【符号の説明】
【００８３】
１０  ホストコンピュータ（処理部）
１１  記憶部
１２  映像発生装置
１３  動揺発生装置
１４  スクリーン
１５  操作部
１６  コックピット
【図１】
2005316004.tif 000014
【図２】
2005316004.tif 000015
【図３】
2005316004.tif 000016
【図４】
2005316004.tif 000017
【図５】
2005316004.tif 000018
【図６】
2005316004.tif 000019
【図７】
2005316004.tif 000020
【図８】
2005316004.tif 000021
【図９】
2005316004.tif 000022
【図１０】
2005316004.tif 000023
【図１１】
2005316004.tif 000024
【図１２】
2005316004.tif 000025
【図１４】
2005316004.tif 000026
【図１５】
2005316004.tif 000027
【図１３】
2005316004.tif 000028