(57)【要約】【課題】被験者の前方注視位置にかかわらず、被験者の運転模擬操作に応じた適切な速度感を被験者に与えることができるドライビングシミュレータを提供する。【解決手段】制御装置２０は、「人の車両制御動作モデル」に基づいて演算された、操舵に関係する車両の運動に関するパラメータと、被験者の実際の操作に基づいて演算された対応するパラメータとを比較することにより、被験者の前方注視位置と基準前方注視位置との遠近関係を判定する。被験者の前方注視位置が基準前方注視位置より近いと判定された場合には、制御装置２０は、視野画像の流れの速度が遅くなるように、視野画像生成装置１０を制御する。一方、被験者の前方注視位置が基準前方注視位置より遠いと判定された場合には、制御装置２０は、視野画像の流れの速度が速くなるように、視野画像生成装置１０を制御する。【選択図】図２
2013083883.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被験者の運転模擬操作に応じた各種操作量を検出する操作量検出手段と、
前記操作量検出手段によって検出される各種操作量に基づいて、前記被験者の前方視野の変化を模擬した視野画像を生成して前記被験者に提示する視野画像模擬手段と、
前記被験者の前方注視位置と予め設定された基準前方注視位置との遠近関係を判定する判定手段と、
前記判定手段の判定結果に基づいて、前記視野画像模擬手段によって生成される視野画像の流れの速度を制御する制御手段と、を含むドライビングシミュレータ。
【請求項２】
車両の制御者は、車両の前方を注視し、その前方注視位置での車両の予測位置と走行コースとの誤差が零となるようにフィードバック制御を行うという考え方を、人の伝達関数を用いてモデル化されたモデルを、人の車両制御動作モデルとすると、
前記判定手段は、前記人の車両制御動作モデルに基づいて求められる、操舵に関係する車両の運動に関するパラメータと、前記操作量検出手段によって検出される各種操作量に基づいて求められる対応するパラメータとを比較することにより、前記被験者の前方注視位置と予め設定された基準前方注視位置との遠近関係を判定するように構成されている、請求項１に記載のドライビングシミュレータ。
【請求項３】
前記判定手段は、
前記被験者の前方注視位置を検出する前方注視位置検出手段と、
前記前方注視位置検出手段によって検出された前記被験者の前方注視位置と、前記基準前方注視位置とを比較することによって、前記被験者の前方注視位置と予め設定された基準前方注視位置との遠近関係を判定する手段、とを含む請求項１に記載のドライビングシミュレータ。
【請求項４】
前記制御手段は、
前記判定手段によって、前記被験者の前方注視位置が前記基準前方注視位置より近いと判定されたときに、前記視野画像模擬手段によって生成される視野画像の流れの速度が遅くなるように、前記視野画像模擬手段を制御する手段と、
前記判定手段によって、前記被験者の前方注視位置が前記基準前方注視位置より遠いと判定されたときに、前記視野画像模擬手段によって生成される視野画像の流れの速度が速くなるように、前記視野画像模擬手段を制御する手段と、を含む請求項１〜３のいずか一項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】
この発明は、運転者の前方視野を模擬する機能を備えたドライビングシミュレータに関する。
【背景技術】
【０００２】
運転者の前方視野（走行視界）、車両挙動および操舵反力を模擬することが可能なドライビングシュミレータが開発されている（例えば下記特許文献１，２参照）。
前方視野は、視野画像生成装置によって生成される視野画像を被験者に提示することによって模擬される。視野画像生成装置は、例えば、コンピュータグラフックス（ＣＧ）によってコース、他車両等を含む視野画像を生成する。
【０００３】
車両挙動は、６軸のモーションアクチュエータ、ターンテーブル、可動レール等の揺動装置によってコックピットを揺動させることによって模擬される。操舵反力は、電動モータ、油圧装置等の操舵反力付加装置によってステアリングホイールに操舵反力を与えることによって模擬される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−５６６６８７号公報
【特許文献２】特開２０００−５６６６８号公報
【特許文献３】特開平５−２２４５８６号公報
【特許文献４】特開２００９−４０１０７号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】「自動車の運動と制御」著者  安部正人、発行所  学校法人  東京電機大学  東京電機大学出版局、発行日  ２００９年９月２０日
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ドライビングシミュレータにおいては、被験者の運転模擬操作に応じた各種操作量と車両モデルとから、車両の運動に関する各種パラメータを演算し、演算された各種パラメータに基づいて、視野画像生成装置、揺動装置および操舵反力付加装置が制御される。これにより、実車両相当の動作を実現している。
しかしながら、設備規模の制約、各装置の性能面での制約等から、前方視野、車両挙動および操舵反力を、実車両と全く同じに模擬することは困難である。例えば、揺動装置では、実車両相当の加速度を被験者（運転者）に与えることは困難であった。また、視野画像生成装置によって生成される視野画像では、視野角が制限されるため、実車両相当の前方視野を被験者に与えることは困難であった。このため、被験者が感じる加速度感や速度感が、実車を運転している場合の感覚と異なり、運転模擬操作にも影響を与える。
【０００７】
実車両とドライビングシミュレータとの間の運転感覚の差が小さいほど、ドライビングシミュレータを用いて行われる各種評価の精度が向上する。このため、実車両とドライビングシミュレータとの間の運転感覚の差をできるたけ小さくすることが望ましい。
この発明の目的は、被験者の前方注視位置にかかわらず、被験者の運転模擬操作に応じた適切な速度感を被験者に与えることができるドライビングシミュレータを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するための請求項１に記載の発明は、被験者の運転模擬操作に応じた各種操作量を検出する操作量検出手段（４ｂ，４ｃ，６ｂ，７ｂ）と、前記操作量検出手段によって検出される各種操作量に基づいて、前記被験者の前方視野の変化を模擬した視野画像を生成して前記被験者に提示する視野画像模擬手段（９，１０）と、前記被験者の前方注視位置と予め設定された基準前方注視位置との遠近関係を判定する判定手段（２０）と、前記判定手段の判定結果に基づいて、前記視野画像模擬手段によって生成される視野画像の流れの速度を制御する制御手段（２０）と、を含むドライビングシミュレータ（１）である。なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表すが、むろん、この発明の範囲は当該実施形態に限定されない。以下、この項において同じ。
【０００９】
この発明では、被験者の前方注視位置と予め設定された基準前方注視位置との遠近関係の判定結果に基づいて、視野画像模擬手段によって生成される視野画像の流れの速度が制御される。このため、被験者の前方注視位置にかかわらず、被験者の運転模擬操作に応じた適切な速度感を被験者に与えることが可能となる。これにより、ドライビングシミュレータを用いて行われる各種評価の精度を向上させることができる。
【００１０】
車両の制御者は、車両の前方を注視し、その前方注視位置での車両の予測位置と走行コースとの誤差が零となるようにフィードバック制御を行うという考え方を、人の伝達関数を用いてモデル化されたモデルを、人の車両制御動作モデルとする。前記判定手段は、前記人の車両制御動作モデルに基づいて求められる、操舵に関係する車両の運動に関するパラメータと、前記操作量検出手段によって検出される各種操作量に基づいて求められる対応するパラメータとを比較することにより、前記被験者の前方注視位置と予め設定された基準前方注視位置との遠近関係を判定するように構成されていてもよい。なお、操舵に関係する車両の運動とは、操舵によって生じる車両の運動をいう。
【００１１】
前記判定手段は、前記被験者の前方注視位置を検出する前方注視位置検出手段（２１）と、前記前方注視位置検出手段によって検出された前記被験者の前方注視位置と、前記基準前方注視位置とを比較することによって、前記被験者の前方注視位置と予め設定された基準前方注視位置との遠近関係を判定する手段とを含むものであってもよい。
前記制御手段は、前記判定手段によって、前記被験者の前方注視位置が前記基準前方注視位置より近いと判定されたときに、前記視野画像模擬手段によって生成される視野画像の流れの速度が遅くなるように、前記視野画像模擬手段を制御する手段と、前記判定手段によって、前記被験者の前方注視位置が前記基準前方注視位置より遠いと判定されたときに、前記視野画像模擬手段によって生成される視野画像の流れの速度が速くなるように、前記視野画像模擬手段を制御する手段とを含むものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係るドライビングシミュレータの外観を示す斜視図である。
【図２】図２は、ドライビングシミュレータの電気的構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、人の車両制御動作モデルを説明するための模式図である。
【図４】図４は、人の車両制御動作モデルを表すブロック図である。
【図５】図５は、制御装置によって実行される処理の手順を示すフローチャートである。
【図６】図６は、図５のステップＳ５の前方注視位置に関する遠近関係判定処理の詳細な手順を示すフローチャートである。
【図７】図７Ａは、第２の周波数ｆ２（波形Ｂの周波数）が、第１の周波数ｆ１（波形Ａの周波数）より高い場合を示す波形図であり、図７Ｂは、第２の周波数ｆ２（波形Ｂの周波数）が、第１の周波数ｆ１（波形Ａの周波数）より低い場合を示す波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下では、この発明の実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係るドライビングシミュレータの外観を示す斜視図である。
ドライビングシミュレータ１は、コックピット２と、コックピット２を揺動させるための揺動用アクチュエータ３とを備えている。コックピット２は、底板２ａと、底板２ａ上に設けられる運転席２ｂと、底板２ａの周縁部に設けられる柵２ｃを有する。
【００１４】
揺動用アクチュエータ３は、一端が底板２ａにリンク接続され、他端が床上のベース１１にリンク接続された、複数の電動シリンダから構成されている。各電動シリンダの伸縮によりコックピット２を揺動させることが可能となっている。
コックピット２には、ステアリングホイールを模した操作部材４ａ（以下、単に「ステアリングホイール」という）と、アクセルペダルを模した操作部材６ａ（以下、単に「アクセルペダル」という）と、ブレーキペダルを模した操作部材７ａ（以下、単に「ブレーキペダル」という）と、映像表示部９とが設けられている。
【００１５】
図２は、ドライビングシミュレータの電気的構成を示すブロック図である。
ドライビングシミュレータ１は、揺動用アクチュエータ３と、ステアリングホイール４ａを含む操舵量入力装置４と、アクセルペダル６ａを含む駆動力入力装置６と、ブレーキペダル７ａを含む制動力入力装置７と、反力付加用アクチュエータ５と、映像表示部９と、視野映像生成装置１０と、制御装置２０とを備えている。
【００１６】
操舵量入力装置４は、コックピット２に回転自在に支持されたステアリングホイール４ａと、ステアリングホイール４ａの回転角である操舵角を検出するための舵角センサ４ｂと、被験者によってステアリングホイール４ａに加えられる操舵トルクを検出するためのトルクセンサ４ｃとを有する。舵角センサ４ｂによって検出される操舵角、トルクセンサ４ｃによって検出される操舵トルクは、制御装置２０に入力される。
【００１７】
反力付加用アクチュエータ５は、ステアリングホイール４ａに操舵反力を付加するためのものである。反力付加用アクチュエータ５は、操舵反力を発生する電動モータと、電動モータによって発生された操舵反力をステアリングホイール４ａに伝達するための減速機構とを備えている。反力付加用アクチュエータ５は、制御装置２０によって制御される。
駆動力入力装置６は、コックピット２に踏み込み操作可能に取り付けられるアクセルペダル６ａと、アクセルペダル６ａの踏み込み量（駆動力）を検出するための駆動力検出用センサ６ｂとを有する。駆動力検出用センサ６ｂによって検出される踏み込み量は、制御装置２０に入力される。
【００１８】
制動力入力部７は、コックピット２に踏み込み操作可能に取り付けられるブレーキペダル７ａと、ブレーキペダル７ａの踏み込み量（制動力）を検出するための制動力検出用センサ７ｂとを有する。制動力検出用センサ７ｂによって検出される踏み込み量は、制御装置２０に入力される。
映像表示部９は、液晶表示装置等の表示器から構成されている。視野映像生成装置１０は、被験者の前方視野の変化を模擬した視野画像を生成する。視野映像生成装置１０は、例えば、ＣＰＵおよびメモリ（ＲＯＭ、ＲＡＭ等）を有するマイクロコンピュータから構成されており、コンピュータグラフィクス（ＣＧ）により、視野画像を生成する。視野映像生成装置１０によって生成された視野画像が映像表示部９に表示される。視野映像生成装置１０と映像表示部９とによって、視野画像模擬手段が構成されている。なお、映像表示部９は、プロジェクタであってもよい。その場合には、視野映像生成装置１０によって生成された視野画像がプロジェクタによってスクリーンに投影される。
【００１９】
制御装置２０は、マイクロコンピュータから構成されており、揺動用アクチュエータ３、反力付加用アクチュエータ５および視野映像生成装置１０を制御する。制御装置２０は、被験者の運転模擬操作に応じた各種操作量と車両モデルとから、車両挙動や操舵反力に関するパラメータを演算し、視野映像生成装置１０、揺動用アクチュエータ３および反力付加用アクチュエータ５を制御する。
【００２０】
被験者の運転模擬操作に応じた各種操作量は、この実施形態では、舵角センサ４ｂによって検出される操舵角と、トルクセンサ４ｃによって検出される操舵トルクと、駆動力検出用センサ６ｂによって検出されるアクセルペダル６ａの踏み込み量と、制動力検出用センサ７ｂによって検出される踏み込み量からなる。
また、この実施形態では、制御装置２０は、「人の車両制御動作モデル」に基づいて、操舵に関係する車両の運動に関するパラメータを演算し、演算されたパラメータと、被験者の実際の操作に基づいて演算された対応するパラメータとを比較することにより、被験者が注視している前方位置（以下、「前方注視位置」という）が予め設定された基準前方注視位置より近いか否かを判定する。
【００２１】
操舵に関係する車両の運動とは、操舵によって生じる車両の運動をいう。より具体的には、車両の重心点を原点に、車両の前後方向をｘ軸、左右方向をｙ軸、上下方向をｚ軸とした座標系を想定すると、操舵に関係する車両の運動には、ｙ方向の並進運動（横方向の運動）、ｚ軸回りの回転運動（ヨーイング運動）およびｘ軸回りの回転運動（ローリング運動）がある。
【００２２】
そして、制御装置２０は、前記判定結果に基づいて、視野映像生成装置１０によって生成される視野画像の流れの速度を制御する。具体的には、被験者の前方注視位置が基準前方注視位置より近いと判定された場合には、視野画像の流れの速度が遅くなるように、視野映像生成装置１０を制御する。
一定速度で車両を運転している場合において、運転者の前方注視位置が近くなるほど、運転者の速度感が増加することが知られている。また、被験者の運転模擬操作に応じた各種操作量と車両モデルとに基づいて視野映像生成装置１０から生成される視野画像は、被験者の前方注視位置が基準前方注視位置にあるものとして生成されている。言い換えれば、各種操作量と車両モデルとに基づいて視野映像生成装置１０から生成される視野画像は、被験者から被験者の前方注視位置までの距離（以下、「前方注視距離」という）が、基準前方注視位置に対応する基準前方注視距離に等しいものとして、生成されている。したがって、そのような視野画像に対して、被験者が基準前方注視位置より近い位置を注視している場合には、被験者が感じる速度感は、被験者の運転模擬操作に応じた車速よりも速くなる。そこで、視野画像の流れの速度が遅くなるように、視野画像生成装置１０を制御することにより、被験者の運転模擬操作に応じた適切な速度感を被験者に与えることができる。
【００２３】
一方、被験者の前方注視位置が基準前方注視位置より遠いと判定された場合には、走行視界の流れの速度が速くなるように、視野画像生成装置１０を制御する。被験者が基準前方注視位置より遠い位置を注視している場合には、被験者が感じる速度感は被験者の運転模擬操作に応じた車速よりも遅くなる。そこで、視野画像の流れの速度が速くなるように、視野画像生成装置１０を制御することにより、被験者の運転模擬操作に応じた適切な速度感を被験者に与えることができる。
【００２４】
「人の車両制御動作モデル」について説明する。この実施形態では、「人の車両制御動作モデル」は、前記非特許文献１に記載されているように、次のような考え方をモデル化することによって構築されたものである。つまり、車両の制御者は、車両からＬ（ｍ）前方の位置を注視し、現在の車両の姿勢のまま車両がＬ（ｍ）進んだとした場合の車両の予測位置と目標コースとの誤差を検知し、誤差が零になるようにフィードバック制御を行なうものと考える。車両からＬ（ｍ）前方の位置が制御者の前方注視点となる。また、Ｌは、制御者から制御者の前方注視点までの距離（前方注視距離）となる。
【００２５】
前記非特許文献１に基づいて、より具体的に説明する。車両の制御者によって制御を受けた車両の運動を見るために、図３に示されるような、ゆるやかな曲線を含み、ほぼ直線とみなせるような車両の目標コースを与える。車両は、制御者の制御を受けて、この目標コースに沿った運動を行なおうとするから、コースに沿った方向をＸ軸、それに直角な方向をＹ軸とすれば、車両の運動状態は図３のようになる。
【００２６】
図３において、Ｖは車速であり、δは実舵角（タイヤ角）である。また、図３において、ｙは車両の横変位、θはヨー角、ｙＯＬは前方注視点での目標コースの横変位である。｜θ｜≪１と考えてよいから、このときの前方注視点での車両の予測位置と目標コースとの誤差εは、次式(1)のようになる。
ε＝ｙ＋Ｌθ−ｙＯＬ      …(1)
制御者（人）の伝達関数Ｈ（ｓ）は、例えば次式(2)で表される。
【００２７】
Ｈ（ｓ）＝ｈ（１＋τＤｓ）ｅ−τＬｓ      …(2)
前記式(2)のｅ−τＬｓ、ｈおよびτＤの意義について説明する。一般に人はなんらかの刺激（入力）が与えられてから、動作（出力）が表われるまでにはむだ時間がある。これを示すのがｅ−τＬｓであり、むだ時間をτＬで表している。人が最も負担が少なく、簡単に行うことができる制御動作は、入力信号の大きさに比例した出力信号を出す動作、つまり、比例動作である。これを比例定数ｈで表している。人は入力信号の変化の速さ（入力信号の微分値）に比例した出力信号を出すという、入力の変化を予測した制御動作、つまり、微分動作を行なうことができる。この微分時間をτＤで表している。
【００２８】
また、実舵角δに対する車両自体の運動を、δに対するｙの伝達関数Ｇｙ（ｓ）およびδに対するθの伝達関数Ｇθ（ｓ）で示すことにする。δに対するｙの伝達関数Ｇｙ（ｓ）は、例えば次式(3)で表される。
【００２９】
【数１】
2013083883.tif 000003
ｓはラプラス演算子である。ｙ（ｓ）およびδ（ｓ）は、ｙおよびδのラプラス変換である。Ｇδｙ”（０）は、横加速度ゲイン定数であり、定常円旋回時のδに対する横加速度ｙ”の値である。ωｎおよびζは、操舵に対する車両の応答の固有振動数および減衰比である。ｌは、ホイールベースであり、ｌ＝ｌｆ＋ｌｒである。ｌｆは、車両重心点と前車軸間の距離であり、ｌｒは車両重心点と後車軸間の距離である。Ａは、スタビリティファクタである。Ｋｆは、前輪１輪当たりのタイヤコーナリングパワーである。Ｋｒは、後輪１輪当たりのタイヤコーナリングパワーである。ｍは、車両の質量である。Ｖは車両の走行速度（車速）である。Ｉは車両のヨーイング慣性モーメントである。
【００３０】
一方、δに対するθの伝達関数Ｇθ（ｓ）は、例えば次式(4)で表される。
【００３１】
【数２】
2013083883.tif 000004
θ（ｓ）は、θのラプラス変換である。Ｇδｒ（０）は、ヨー角速度ゲイン定数であり、定常円旋回時のδに対する車両のヨー角速度ｒの値である。
以上のような、前方注視点での目標コースの横変位ｙＯＬが与えられたときのｙＯＬに対する車両の運動ｙの関係をブロック図で示すと、図４に示すようになる。このようにして、人による制御を受けた車両は目標コースに沿って走行することになる。
【００３２】
図５は、制御装置２０によって実行される処理の手順を示すフローチャートである。図５の処理は、所定の演算周期毎に繰り返し実行される。
図５には図示していないが、制御装置２０は、電源がオンされたときに、各種パラメータの初期値を設定する。
制御装置２０は、各種センサ値を読み込む（ステップＳ１）。具体的には、制御装置２０は、舵角センサ４ｂによって検出される操舵角、トルクセンサ４ｃによって検出される操舵トルク、駆動力検出用センサ６ｂによって検出されるアクセルペダル６ａの踏み込み量（駆動力）、制動力検出用センサ７ｂによって検出されるブレーキペダル７ａの踏み込み量（制動力）を読み込む。
【００３３】
次に、制御装置２０は、読み込まれたセンサ値と車両モデルを用いて、車両挙動や操舵反力に関するパラメータ（以下、「制御用パラメータ」という）を演算する（ステップＳ２）。制御用パラメータには、例えば、車両の前後方向速度、前後方向加速度、横方向速度、横方向加速度、ヨー角、ヨーレート、セルフアライニグトルク、マニュアルステアリング時の操舵トルク、各前輪の制動力または駆動力、各後輪の制動力または駆動力、実舵角（タイヤ角）、走行距離、操舵方向、車両の位置座標、車両の横変位、目標コースの位置座標等がある。ただし、これに限定されるものではない。
【００３４】
次に、制御装置２０は、「人の車両制御動作モデル」を用いて、操舵に関係する車両の運動に関するパラメータを演算する（ステップＳ３）。この実施形態では、制御装置２０は、図４のブロック図で示される演算を行うことにより、実舵角δ、車両の横変位ｙおよび車両のヨー角θを演算する。
より具体的には、図４を参照して、制御装置２０は、前方注視点での目標コースの横変位ｙＯＬと前方注視点での車両の予測位置（ｙ＋Ｌθ）との誤差εに対して、人の伝達関数Ｈ（ｓ）を乗算することによって、実舵角δを演算する。前方注視点での目標コースの横変位ｙＯＬは、前方注視距離Ｌ、前記ステップＳ２で演算された目標コースの座標位置等から演算される。また、前方注視点での車両の予測位置（ｙ＋Ｌθ）は、前回の演算周期において、ステップＳ３で演算された値が用いられる。
【００３５】
また、制御装置２０は、実舵角δに対して伝達関数Ｇｙ（ｓ）を乗算することによって、車両の横変位ｙを演算するとともに、実舵角δに対して伝達関数Ｇθ（ｓ）を乗算することによって、車両のヨー角θを演算する。そして、制御装置２０は、車両のヨー角θに前方注視距離Ｌを乗算した値Ｌθに対して、車両の横変位ｙを加算することによって、次回における前方注視点での車両の予測位置（ｙ＋Ｌθ）を演算する。
【００３６】
次に、制御装置２０は、前記ステップＳ２で演算された制御用パラメータに基づいて、揺動用アクチュエータ３、反力付加用アクチュエータ５および視野画像生成装置１０を制御する（ステップＳ４）。
具体的には、制御装置２０は、前記ステップＳ２で演算された、車両の前後方向速度、前後方向加速度、横方向速度、横方向加速度、ヨーレートおよび実舵角に基づいて、揺動用アクチュエータ３を制御する。制御装置２０は、前記ステップＳ２で演算された、マニュアルステアリング時の操舵トルクに基づいて、反力付加用アクチュエータ５を制御する。さらに、制御装置２０は、前記ステップＳ２で演算された車速、走行距離、操舵方向等の情報を視野画像生成装置１０に与える。視野画像生成装置１０は、制御装置２０から与えられた情報に基づいて、視野画像を生成して映像表示部９に送る。
【００３７】
次に、制御装置２０は、被験者の前方注視位置と基準前方注視位置との遠近関係を判定するための処理（以下、「前方注視位置に関する遠近関係判定処理」という）を行なう（ステップＳ５）。具体的には、制御装置２０は、「人の車両制御動作モデル」に基づいて演算された、操舵に関係する車両の運動に関するパラメータと、被験者の実際の操作に基づいて演算された対応するパラメータとを比較することにより、被験者の前方注視位置と基準前方注視位置との遠近関係を判定する。
【００３８】
図６は、図５のステップＳ５の前方注視位置に関する遠近関係判定処理の詳細な手順を示すフローチャートである。
前方注視位置に関する遠近関係判定処理で用いられる、操舵に関係する車両の運動に関するパラメータには、例えば、実舵角、ヨー角、車両の横変位等がある。この実施形態では、操舵に関係する車両の運動に関するパラメータが実舵角である場合を例にとって説明する。この場合には、制御装置２０は、「人の車両制御動作モデル」に基づいて演算された実舵角（以下、「第１の実舵角δ１」という）と、被験者の実際の操作と車両モデルとに基づいて演算された実舵角（以下、「第２の実舵角δ２」という）とを比較することにより、被験者の前方注視位置と基準前方注視位置との遠近関係を判定する。
【００３９】
第１の実舵角δ１は図５のステップＳ３で演算され、第２の実舵角δ２は図５のステップＳ２で演算される。第２の実舵角δ２は、例えば、ステアリングホイール４ａの操舵角に対するステアリングホイール４ａの操作により変化する実舵角（タイヤ角）の比であるオーバーオールギヤレシオＲ（Ｖ）に、舵角センサ４ｂによって検出される操舵角を乗算することによって演算される。オーバーオールギヤレシオＲ（Ｖ）は車速Ｖの関数として表され、オーバーオールギヤレシオＲ（Ｖ）と車速Ｖとの関係は予め記憶されている。
【００４０】
遠近関係判定処理においては、制御装置２０は、図７Ａまたは図７Ｂに示されるように、現時点から所定時間前までの一定期間Ｔ内における第１の実舵角δ１の時間的変化を表す波形Ａの周波数ｆ１と、前記一定期間Ｔ内における第２の実舵角δ２の時間的変化を表す波形Ｂの周波数ｆ２をそれぞれ求める（ステップＳ２１）。以下、周波数ｆ１を第１の周波数といい、
周波数ｆ２を第２の周波数という場合がある。
【００４１】
「人の車両制御動作モデル」で用いられる前方注視距離Ｌは、基準前方注視位置に対応した基準前方注視距離に設定されているものとする。第１の実舵角δ１は、被験者の前方注視位置が基準前方注視位置であると仮定した場合に「人の車両制御動作モデル」によって演算される実舵角である。したがって、第１の実舵角δ１の時間的変化を表す波形Ａの周波数ｆ１が、基準前方注視位置に対応した周波数となる。「人の車両制御動作モデル」において、前方注視位置が短く設定されるほど、操舵に関係する車両の運動に関するパラメータの変化を表す波形の周波数は高くなることが知られている。
【００４２】
次に、制御装置２０は、第２の周波数ｆ２と第１の周波数ｆ１との差の絶対値が所定の閾値α未満であるか否かを判定する（ステップＳ２２）。第２の周波数ｆ２と第１の周波数ｆ１との差の絶対値が前記閾値α未満である場合には（ステップＳ２２：ＹＥＳ）、制御装置２０は、被験者の前方注視位置が基準前方注視位置と同等であると判定する（ステップＳ２３）。そして、今回の遠近関係判定処理を終了する。
【００４３】
一方、第２の周波数ｆ２と第１の周波数ｆ１との差の絶対値が前記閾値α以上である場合には（ステップＳ２２：ＮＯ）、制御装置２０は、第２の周波数ｆ２が、第１の周波数ｆ１より高いか否かを判定する（ステップＳ２４）。図７Ａに示すように、第２の周波数ｆ２（波形Ｂの周波数）が、第１の周波数ｆ１（波形Ａの周波数）より高い場合には（ステップＳ２４：ＹＥＳ）、制御装置２０は、被験者の前方注視位置が基準前方注視位置より近いと判定する（ステップＳ２５）。そして、今回の遠近関係判定処理を終了する。
【００４４】
一方、図７Ｂに示すように、第２の周波数ｆ２（波形Ｂの周波数）が、第１の周波数ｆ１（波形Ａの周波数）より低い場合には（ステップＳ２４：ＮＯ）、制御装置２０は、被験者の前方注視位置が基準前方注視位置より遠いと判定する（ステップＳ２６）。そして、今回の遠近関係判定処理を終了する。
図５に戻り、ステップＳ５の前方注視位置に関する遠近関係判定処理が終了すると、制御装置２０は、前方注視位置に関する遠近関係判定処理における判定結果に応じた処理を行なう。具体的には、前方注視位置に関する遠近関係判定処理において、被験者の前方注視位置が基準前方注視位置と同等であると判定されている場合には（ステップＳ６：ＹＥＳ）、制御装置２０は今演算周期での処理を終了する。
【００４５】
前方注視位置に関する遠近関係判定処理において、被験者の前方注視位置が基準前方注視位置より近いと判定されている場合には（ステップＳ６：ＮＯ，ステップＳ７：ＹＥＳ）、制御装置２０は、視野画像の流れの速度が遅くなるように、視野画像生成装置１０を制御する（ステップＳ８）。例えば、制御装置２０は、ステップＳ２で演算された車速を低減補正して、視野画像生成装置１０に与える。そして、制御装置２０は今演算周期での処理を終了する。
【００４６】
前方注視位置に関する遠近関係判定処理において、被験者の前方注視位置が基準前方注視位置より遠いと判定されている場合には（ステップＳ７：ＮＯ）、制御装置２０は、視野画像の流れの速度が速くなるように、視野画像生成装置１０を制御する。例えば、制御装置２０は、ステップＳ２で演算された車速を増加補正して、視野画像生成装置１０に与える。そして、制御装置２０は今演算周期での処理を終了する。
【００４７】
前記実施形態によれば、被験者が基準前方注視位置より近い位置を注視している場合には、視野画像の流れの速度が遅くなるように、視野画像生成装置１０が制御されるから、被験者の運転模擬操作に応じた適切な速度感を被験者に与えることができる。一方、被験者の前方注視位置が基準前方注視位置より遠い位置を注視している場合には、視野画像の流れの速度が速くなるように、視野画像生成装置１０が制御されるから、被験者の運転模擬操作に応じた適切な速度感を被験者に与えることができる。これにより、ドライビングシミュレータ１を用いて行われる各種評価の精度を向上させることができる。
【００４８】
以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明はさらに他の形態で実施することもできる。たとえば、前述の実施形態では、制御装置２０は、「人の車両制御動作モデル」に基づいて演算された実舵角と、被験者の実際の操作と車両モデルとに基づいて演算された実舵角とを比較することにより、被験者の前方注視位置と基準前方注視位置との遠近関係を判定している。しかし、実舵角の代わりに実舵角以外の、操舵に関係する車両の運動に関するパラメータを用いて、被験者の前方注視位置と基準前方注視位置との遠近関係を判定してもよい。例えば、実舵角の代わりにヨー角、車両の横変位、ヨーレート、横加速度等を用いて、被験者の前方注視位置と基準前方注視位置との遠近関係を判定してもよい。
【００４９】
また、図２に破線で示すように、被験者の前方視点位置を検出できる視線計測装置２１を制御装置２０に接続し、視線計測装置２１によって検出される被験者の前方視点位置（前方視点距離）と、基準前方注視位置（基準前方視点距離）とを比較することにより、被験者の前方注視位置と基準前方注視位置との遠近関係を判定するようにしてもよい。視線計測装置２１としては、例えば下部は株式会社ナックイメージテクノロジー社製のアイマークレコーダ（商品名）を用いることができる。
【００５０】
以上、この発明の実施形態について説明したが、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【符号の説明】
【００５１】
１…ドライビングシミュレータ、４ｂ…舵角センサ、４ｃ…トルクセンサ、６ｂ…駆動力検出用センサ、７ｂ…制動力検出用センサ７ｂ、９…映像表示部、１０…視野画像生成装置、２０…制御装置、２１…視線計測装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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