(57)【要約】【課題】運転者による運転操作の特性に拘わらず並進移動による移動範囲を適正化することを可能とする。【解決手段】運転者による運転操作に基づいて、車両に加わる仮想的な加速度及び角速度を演算し、算出された加速度にスケールファクタ(係数)を乗じるスケーリングを行い、スケーリング後の加速度からチルト機構による模擬車両のチルトによって模擬される加速度の定常成分を除去し、更にハイパスフィルタを通して抽出した加速度の高周波成分に応じて並進機構による模擬車両の並進移動を制御するにあたり、算出された加速度の最大値が第１の所定値以上又は加速度の高周波成分が大きい場合はスケールファクタを小さくすることで並進移動範囲を小さくし、加速度の最大値が第２の所定値以下又は加速度の低周波成分が大きい場合はスケールファクタを大きくするかハイパスフィルタのカットオフ周波数を低下させることで並進移動範囲を大きくする。【選択図】図３
2009128378.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転者が着座する座席及び該座席に着座した運転者が車両の運転操作を行うための操作部が少なくとも設けられた被移動部を並進移動させる並進手段と、
前記被移動部をチルト移動させるチルト手段と、
前記運転者による車両の運転操作に伴う車両の仮想的な加速度が、前記並進手段による前記並進移動と前記チルト手段による前記チルト移動に分解されて模擬されるように、前記並進手段及び前記チルト手段を制御する制御手段と、
前記運転者による車両の運転操作の特性を表す特徴量に応じて、前記仮想的な加速度のうち前記並進移動によって模擬される加速度の大きさを変更する変更手段と、
を含む運転模擬試験装置。
【請求項２】
前記運転操作の特性を表す特徴量は前記運転操作の緩急の度合いを表す特徴量であり、
前記変更手段は、前記特徴量が表す運転操作の緩やかさが高くなるに従って、前記仮想的な加速度のうち前記並進移動によって模擬される加速度を増大させることを特徴とする請求項１記載の運転模擬試験装置。
【請求項３】
前記運転操作の特性を表す特徴量は、前記運転者による車両の運転操作に基づいて演算した前記車両の仮想的な加速度の最大値、前記演算した前記車両の仮想的な加速度における高周波成分の大きさ、前記運転者による車両の運転操作に基づいて演算した前記車両の仮想的な角速度の最大値、前記演算した前記車両の仮想的な角速度における高周波成分の大きさ、及び、前記運転者による車両の運転操作における操作量及び操作速度の少なくとも１つであることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の運転模擬試験装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記運転者による車両の運転操作に伴う車両の仮想的な加速度を演算し、演算した仮想的な加速度に係数であるスケールファクタを乗じ、当該スケールファクタを乗じた後の仮想的な加速度に基づいて前記並進手段及び前記チルト手段を制御する構成であり、
前記変更手段は、前記運転者による車両の運転操作の特性を表す特徴量に応じて前記スケールファクタの値を変更することで、前記仮想的な加速度のうち前記並進移動によって模擬される加速度の大きさを変更することを特徴とする請求項１記載の運転模擬試験装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記運転者による車両の運転操作に伴う車両の仮想的な加速度のうちの高周波成分をハイパスフィルタによって抽出し、抽出した高周波成分に応じて前記並進手段を制御する構成であり、
前記変更手段は、前記運転者による車両の運転操作の特性を表す特徴量に応じて前記ハイパスフィルタのカットオフ周波数を変更することで、前記仮想的な加速度のうち前記並進移動によって模擬される加速度の大きさを変更することを特徴とする請求項１記載の運転模擬試験装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記運転者による車両の運転操作に伴う車両の仮想的な加速度のうちの低周波成分をローパスフィルタによって抽出し、抽出した低周波成分に応じて前記チルト手段を制御すると共に、前記車両の仮想的な加速度から前記低周波成分を除去して残った周波数成分に応じて前記並進手段を制御する構成であり、
前記変更手段は、前記運転者による車両の運転操作の特性を表す特徴量に応じて前記ローパスフィルタのカットオフ周波数を変更することで、前記仮想的な加速度のうち前記並進移動によって模擬される加速度の大きさを変更することを特徴とする請求項１記載の運転模擬試験装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記運転者による車両の運転操作に伴う車両の仮想的な加速度のうちの低周波成分をローパスフィルタによって抽出し、抽出した低周波成分に応じたチルト角を演算し、演算したチルト角の変化速度が許容値以下となるように演算したチルト角の値をリミッタによって変更した後に、前記リミッタによって値を変更したチルト角に応じて前記チルト手段を制御すると共に、前記リミッタによって値を変更した値のチルト角に対応する加速度成分を前記車両の仮想的な加速度から除去して残った周波数成分に応じて前記並進手段を制御する構成であり、
前記変更手段は、前記運転者による車両の運転操作の特性を表す特徴量に応じて前記リミッタの前記許容値を変更することで、前記仮想的な加速度のうち前記並進移動によって模擬される加速度の大きさを変更することを特徴とする請求項１記載の運転模擬試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は運転模擬試験装置に係り、特に、運転者が着座する座席及び運転者が車両の運転操作を行うための操作部が少なくとも設けられた被移動部を、運転者による車両の運転操作に応じて並進移動及びチルト移動させることで、前記運転操作に伴う車両の仮想的な加速度を模擬する運転模擬試験装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の開発や運転者の訓練等を目的として、運転者の運転操作に応じた車両の挙動を運転者に模擬体感させることが可能なドライビングシミュレータが知られている。ドライビングシミュレータの一例として特許文献１には、被験者の運転操作に基づいて目標加速度を算出し、運転体感手段を並進運動手段によって並進運動させると共に、チルト運動手段によってチルト運動させることで目標加速度を模擬する構成において、目標加速度の大きさが所定加速度（例えば0.3Ｇ）を超える場合に、所定加速度に応じた並進運動分の加速度に基づいて並進運動制御を行うと共に、目標加速度に応じたチルト運動分の加速度に並進運動における所定加速度を超える分の加速度を加味した加速度に基づいてチルト運動制御を行うことで、並進範囲が過大となることを抑制する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００７−３３５６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１に記載の技術のように、並進移動及びチルト移動を併用して車両の加速度を模擬する構成では、加速度の過渡的な変化等の加速度の高周波成分を主に並進移動によって模擬し、定常的な加速度等の加速度の低周波成分を主にチルト移動によって模擬しており、模擬すべき加速度を、予め設定された制御パラメータに従い、並進移動によって模擬する加速度成分とチルト移動によって模擬する加速度成分とに分離した後に、分離した各々の加速度成分に基づいて並進移動及びチルト移動を制御している。上記の制御パラメータは、従来、運転者によって平均的な運転操作が行われることを前提とし、平均的な運転操作が行われた場合に並進移動における移動範囲が最適となる（例えば図８(Ａ)に示すように、並進移動における実際の移動範囲が、並進可動範囲から逸脱することなくなるべく広範囲に分布する）ように設定されている。
【０００４】
しかしながら、運転操作の特性は運転者によって相違している。このため、従来のドライビングシミュレータにおいて、平均的な運転操作よりも緩やかな運転操作が運転者によって行われた場合には、平均的な運転操作が行われた場合よりも模擬すべき加速度の高周波成分が小さくなることで、例として図８(Ｃ)にも示すように並進移動による移動量が過小となり、並進移動が有効に利用できなくなると共に、模擬すべき加速度のうちチルト移動によって模擬される加速度の割合が高くなり、過大なチルト角変化によって運転者がシミュレータ酔い等の不快感を感ずる可能性がある。
【０００５】
また、平均的な運転操作よりも急な操作の多い積極的な運転操作が運転者によって行われた場合は、平均的な運転操作が行われた場合よりも模擬すべき加速度の高周波成分が大きくなることで、例として図８(Ｂ)にも示すように並進移動による移動量が過大となり、これを見込んで装置を大型化せざるを得なくなる。上記のように並進移動による移動量が過大となることは特許文献１に記載の技術を適用すれば抑制できるものの、この場合、加速度が所定値を超えたか否かを境界として制御が切り替わり、加速度が所定値を超えた場合の超過分は全てチルト移動によって模擬されるので、ドライビングシミュレータの作動中に加速度が所定値を超えるとチルト角の変化速度が急に大きくなることで、運転者がシミュレータ酔い等の不快感を感ずる可能性がある。
【０００６】
本発明は上記事実を考慮して成されたもので、運転者による運転操作の特性に拘わらず並進移動による移動範囲を適正化することが可能な運転模擬試験装置を得ることが目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために請求項１記載の発明に係る運転模擬試験装置は、運転者が着座する座席及び該座席に着座した運転者が車両の運転操作を行うための操作部が少なくとも設けられた被移動部を並進移動させる並進手段と、前記被移動部をチルト移動させるチルト手段と、前記運転者による車両の運転操作に伴う車両の仮想的な加速度が、前記並進手段による前記並進移動と前記チルト手段による前記チルト移動に分解されて模擬されるように、前記並進手段及び前記チルト手段を制御する制御手段と、前記運転者による車両の運転操作の特性を表す特徴量に応じて、前記仮想的な加速度のうち前記並進移動によって模擬される加速度の大きさを変更する変更手段と、を含んで構成されている。
【０００８】
請求項１記載の発明において、被移動部には、運転者が着座する座席及び該座席に着座した運転者が車両の運転操作を行うための操作部が少なくとも設けられており、請求項１記載の発明は、被移動部を並進移動させる並進手段と、被移動部をチルト移動（傾斜）させるチルト手段を備えている。また制御手段は、運転者による車両の運転操作に伴う車両の仮想的な加速度が、並進手段による並進移動と前記チルト手段によるチルト移動に分解されて模擬されるように、並進手段及びチルト手段を制御する。そして変更手段は、運転者による車両の運転操作の特性を表す特徴量に応じて、仮想的な加速度のうち並進移動によって模擬される加速度の大きさを変更する。
【０００９】
並進移動による被移動部の移動範囲の大きさは、並進移動によって模擬される加速度の大きさ（特に加速度の高周波成分の大きさ）によって変化し、並進移動によって模擬される加速度の大きさが大きくなるに従って、並進移動による被移動部の移動範囲も大きくなる。これに対して請求項１記載の発明では、運転者による車両の運転操作の特性を表す特徴量に応じて、並進移動によって模擬される加速度の大きさを変更するので、前記特徴量が表す運転者による車両の運転操作の特性が、並進移動による被移動部の移動範囲が過小となり易い特性である等の場合には、並進移動によって模擬される加速度を大きくすることで、並進移動による被移動部の移動範囲を大きくする（適正化する）ことができ、前記特徴量が表す運転者による車両の運転操作の特性が、並進移動による被移動部の移動範囲が過大となり易い特性である等の場合には、並進移動によって模擬される加速度を小さくすることで、並進移動による被移動部の移動範囲を小さくする（適正化する）ことができる。従って、請求項１記載の発明によれば、運転者による運転操作の特性に拘わらず並進移動による移動範囲を適正化することが可能となる。
【００１０】
なお、請求項１記載の発明において、例えば請求項２に記載したように、運転操作の特性を表す特徴量としては運転操作の緩急の度合いを表す特徴量を適用することができ、変更手段は、前記特徴量が表す運転操作の緩やかさが高くなるに従って、仮想的な加速度のうち並進移動によって模擬される加速度を増大させるように構成することが好ましい。これにより、平均的な運転操作よりも緩やかな運転操作が運転者によって行われた場合は、並進移動によって模擬される加速度が増大されることで、並進移動による移動範囲が適正化されると共に、平均的な運転操作よりも急な操作の多い積極的な運転操作が運転者によって行われた場合は、並進移動によって模擬される加速度が減少されることで、並進移動による移動範囲が適正化される。従って、請求項２記載の発明によれば、運転者による運転操作の特性に拘わらず並進移動による移動範囲を適正化することができる。
【００１１】
また、請求項１又は請求項２記載の発明において、運転操作の特性を表す特徴量としては、例えば請求項３に記載したように、運転者による車両の運転操作に基づいて演算した車両の仮想的な加速度の最大値、演算した車両の仮想的な加速度における高周波成分の大きさ、運転者による車両の運転操作に基づいて演算した車両の仮想的な角速度の最大値、演算した車両の仮想的な角速度における高周波成分の大きさ、及び、運転者による車両の運転操作における操作量及び操作速度の少なくとも１つを用いることができる。
【００１２】
運転者による運転操作の緩やかさが高くなると、車両の仮想的な加速度の最大値は小さくなり、前記仮想的な加速度における高周波成分も小さくなる一方、運転者によって行われる運転操作において急な操作が多くなると、車両の仮想的な加速度の最大値は大きく、前記仮想的な加速度における高周波成分も大きくなる傾向がある。同様に、運転者による運転操作の緩やかさが高くなると、車両の仮想的な各速度の最大値は小さくなり、前記仮想的な角速度における高周波成分も小さくなる一方、運転者によって行われる運転操作において急な操作が多くなると、車両の仮想的な角速度の最大値は大きく、前記仮想的な角速度における高周波成分も大きくなる傾向がある。また、車両の仮想的な加速度の最大値や高周波成分の大きさ、車両の仮想的な角速度の最大値や高周波成分の大きさは、運転者による車両の運転操作における操作量及び操作速度に依存して変化するので、これらの特徴量は運転者による車両の運転操作における操作量及び操作速度から推定可能である。
【００１３】
このように、運転操作の特性を表す特徴量として、上述した車両の仮想的な加速度の最大値、車両の仮想的な加速度における高周波成分の大きさ、車両の仮想的な角速度の最大値、車両の仮想的な角速度における高周波成分の大きさ、及び、運転者による車両の運転操作における操作量及び操作速度の少なくとも１つを用いることで、運転者による車両の運転操作の特性（詳しくは請求項２に記載の「運転操作の緩急の度合い」）を正確に検知することが可能となるので、並進移動による移動範囲をより精度良く適正化することができる。
【００１４】
また、請求項１記載の発明において、制御手段が、運転者による車両の運転操作に伴う車両の仮想的な加速度を演算し、演算した仮想的な加速度に係数であるスケールファクタを乗じ、当該スケールファクタを乗じた後の仮想的な加速度に基づいて並進手段及びチルト手段を制御する構成である場合、並進手段（及びチルト手段）の制御に用いる仮想的な加速度の大きさはスケールファクタの値に応じて変化するので、変更手段による、仮想的な加速度のうち並進移動によって模擬される加速度の大きさの変更は、例えば請求項４に記載したように、変更手段を、運転者による車両の運転操作の特性を表す特徴量に応じてスケールファクタの値を変更するように構成することで実現することができる。より詳しくは、前記特徴量が表す運転操作の緩やかさが高くなるに従ってスケールファクタの値を増大させることで、並進移動によって模擬される加速度を増大させることができる。
【００１５】
また、請求項１記載の発明において、制御手段が、運転者による車両の運転操作に伴う車両の仮想的な加速度のうちの高周波成分をハイパスフィルタによって抽出し、抽出した高周波成分に応じて並進手段を制御する構成である場合、並進手段の制御に用いる仮想的な加速度の高周波成分の大きさはハイパスフィルタを通過する周波数範囲、すなわちハイパスフィルタのカットオフ周波数に応じて変化するので、変更手段による、仮想的な加速度のうち並進移動によって模擬される加速度の大きさの変更は、例えば請求項５に記載したように、変更手段を、運転者による車両の運転操作の特性を表す特徴量に応じてハイパスフィルタのカットオフ周波数を変更するように構成することで実現することができる。より詳しくは、例えば車両の仮想的な加速度の低周波成分が比較的大きい場合は、ハイパスフィルタを通過する周波数成分の大きさが大きくなることで、並進移動による移動範囲が過大となり易い。このため、運転者による車両の運転操作の特性を表す特徴量が、車両の仮想的な加速度の低周波成分が比較的大きくなる運転操作が運転者によって行われていることを示している場合には、ハイパスフィルタのカットオフ周波数を上昇させることで、ハイパスフィルタを通過する周波数成分の大きさを小さくする。これにより、仮想的な加速度のうち並進移動によって模擬される加速度の大きさが小さくなり、並進移動による移動範囲が過大となることを防止することができる。
【００１６】
また、請求項１記載の発明において、制御手段が、運転者による車両の運転操作に伴う車両の仮想的な加速度のうちの低周波成分をローパスフィルタによって抽出し、抽出した低周波成分に応じてチルト手段を制御すると共に、車両の仮想的な加速度から低周波成分を除去して残った周波数成分に応じて並進手段を制御する構成である場合、並進手段の制御に用いる前記残った周波数成分の大きさはローパスフィルタのカットオフ周波数に応じて変化するので、変更手段による、仮想的な加速度のうち並進移動によって模擬される加速度の大きさの変更は、例えば請求項６に記載したように、変更手段を、運転者による車両の運転操作の特性を表す特徴量に応じて前記ローパスフィルタのカットオフ周波数を変更するように構成することで実現することができる。より詳しくは、前記特徴量が表す運転操作の緩やかさが高くなるに従ってローパスフィルタのカットオフ周波数を上昇させることで、並進移動によって模擬される加速度の大きさを増大させることができる。
【００１７】
また、請求項１記載の発明において、制御手段が、運転者による車両の運転操作に伴う車両の仮想的な加速度のうちの低周波成分をローパスフィルタによって抽出し、抽出した低周波成分に応じたチルト角を演算し、演算したチルト角の変化速度が許容値以下となるように演算したチルト角の値をリミッタによって変更した後に、リミッタによって値を変更したチルト角に応じてチルト手段を制御すると共に、リミッタによって値を変更した値のチルト角に対応する加速度成分を車両の仮想的な加速度から除去して残った周波数成分に応じて並進手段を制御する構成である場合、並進手段の制御に用いる前記残った周波数成分の大きさはリミッタの許容値に応じても変化するので、変更手段による、仮想的な加速度のうち並進移動によって模擬される加速度の大きさの変更は、例えば請求項７に記載したように、変更手段を、運転者による車両の運転操作の特性を表す特徴量に応じてリミッタの許容値を変更するように構成することによっても実現することができる。より詳しくは、前記特徴量が表す運転操作の緩やかさが高くなるに従ってリミッタの許容値を低下させることによっても、並進移動によって模擬される加速度の大きさを増大させることができる。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように本発明は、運転者による車両の運転操作の特性を表す特徴量に応じて、仮想的な加速度のうち並進移動によって模擬される加速度の大きさを変更するようにしたので、運転者による運転操作の特性に拘わらず並進移動による移動範囲を適正化することが可能となる、という優れた効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の実施形態の一例を詳細に説明する。図１には、本実施形態に係る運転模擬試験装置１が示されている。運転模擬試験装置１は内部に模擬車両７が設けられたドーム２を備えており、模擬車両７には、運転者が着座するための座席と、該座席に着座した運転者が車両の運転操作を行うための操作部１１（図２参照）が設けられている（図示省略）。運転模擬試験装置１は、模擬車両７の座席に着座した運転者が操作部１１を介して行った車両の運転操作に伴う車両の仮想的な運動状態（加速度や角速度等）を算出し、算出した運動状態が運転者によって体感されるように、ドーム２を並進移動（水平面内で移動）させるための並進機構８の動作（ドーム２の並進移動）を制御すると共に、ドーム２をチルト移動（傾斜）させるためのチルト機構の油圧シリンダ２６（図２参照）の動作（ドーム２のチルト角）を制御する。
【００２０】
なお、ドーム２及び模擬車両７は本発明に係る被移動部に対応している。また、後述するＸ方向並進駆動モータ２２及びＹ方向並進駆動モータ２４を含む並進機構は本発明に係る並進手段に、後述する油圧シリンダ２６を含むチルト機構は本発明に係るチルト手段に各々対応している。
【００２１】
図２に示すように、運転模擬試験装置１は、前述した操作部１１、Ｘ方向位置検出センサ１２、Ｙ方向位置検出センサ１３及び記憶装置１４を備えており、これらは演算装置３０に接続されている。操作部１１は、アクセルペダル、ブレーキペダル、ステアリングホイール、シフトレバー等を備え、運転者によるこれらの操作量やポジションを検出し、検出結果を演算装置３０へ出力する。またＸ方向位置検出センサ１２は、並進機構８によって並進移動されるドーム２の並進可動範囲の中心を基準としたときのドーム２(模擬車両７)の現在のＸ方向位置ｘ（水平面内の一方向に沿った位置）を検出し、検出結果を演算装置３０に出力する。またＹ方向位置検出センサ１３は、ドーム２の並進可動範囲の中心を基準としたときのドーム２（模擬車両７）の現在のＹ方向位置ｙ（水平面内でかつＸ方向と直交する方向に沿った位置）を検出し、検出結果を演算装置３０へ出力する。
【００２２】
また、運転模擬試験装置１は、モータ制御部２１、２３、ドーム２をＸ方向に移動させるためのＸ方向並進駆動モータ２２、ドーム２をＹ方向に移動させるためのＹ方向並進駆動モータ２４、油圧制御部２５、及び、ドーム２（模擬車両７）のチルト角を調整可能なチルト機構の一部を構成する油圧シリンダ２６を備えており、Ｘ方向並進駆動モータ２２はモータ制御部２１を介して演算装置３０に接続され、Ｙ方向並進駆動モータ２４はモータ制御部２３を介して演算装置３０に接続され、油圧シリンダ２６は油圧制御部２５を介して演算装置３０に接続されている。
【００２３】
モータ制御部２１は演算装置３０からの指示に従ってＸ方向並進駆動モータ２２の回転を制御し、Ｘ方向並進駆動モータ２２はモータ制御部２１により回転制御され、並進機構８を介してドーム２（模擬車両７）をＸ方向に移動させる。また、モータ制御部２３は演算装置３０からの指示に従ってＹ方向並進駆動モータ２４の回転を制御し、Ｙ方向並進駆動モータ２４はモータ制御部２３により回転制御され、並進機構８を介してドーム２（模擬車両７）をＹ方向に移動させる。また、油圧制御部２５及び油圧シリンダ２６は、図２では１組しか示されていないが、実際には、ドーム２（模擬車両７）のピッチ方向、ロール方向、ヨー方向の各々のチルト角を調整可能なように複数組設けられており、個々の油圧制御部２５は演算装置３０からの指示に従って、対応する油圧シリンダ２６に供給する作動油圧を制御し、個々の油圧シリンダ２６は、対応する油圧制御部２５から供給される作動油圧の変化に応じて伸縮することで、チルト機構を介してドーム２（模擬車両７）のピッチ方向又はロール方向又はヨー方向のチルト角を変化させる。
【００２４】
また、記憶装置１４は、模擬車両７内に設置された図示しないモニタに道路等を表示させるためのデータや、制御プログラム等を記憶している。この制御プログラムには、後述する並進移動量補正処理を行うための並進移動量補正プログラムも含まれている。演算装置３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭやＲＡＭ等から成るメモリ等を備え（図示省略）、並進移動量補正プログラムを含む制御プログラムをＣＰＵが実行することで、本発明に係る制御手段（詳しくは請求項４〜請求項７に記載の制御手段）及び変更手段として各々機能する。
【００２５】
次に本実施形態の作用として、まず、運転模擬試験装置１の動作中に演算装置３０のＣＰＵによって前述の制御プログラムが実行されることで実現される制御について、図３を参照して説明する。
【００２６】
模擬車両７の座席に着座した運転者が操作部１１を介して車両の運転操作を行うと、運転者による運転操作における操作量（アクセルペダルの踏込量やブレーキペダルの踏込量、ステアリングホイールの回転角度、シフトレバーのポジション等）が操作部１１によって検出され、検出された操作量は操作部１１から演算装置３０に入力される（図３に示す「操作量」も参照）。演算装置３０は、操作部１１から操作量が入力されると、入力された操作量が表す車両の運転操作に伴って車両が示す挙動（車両運動）として、車両の加速度（仮想的な加速度）及び角速度（仮想的な角速度）をシミュレーション演算によって求める（図３に示す「車両運動演算」も参照）。この車両運動演算は、例えば以下のようにして行うことができる。
【００２７】
すなわち、まず車両の前後方向加速度の演算には、車両の駆動系を模式化したモデル（図４(Ａ)参照）を用いて行うことができる。図４(Ａ)に示すように、車両の車輪には、エンジンで発生した駆動力が変速機、差動装置を経て伝達されると共に、ブレーキが操作されることで発生した制動力が加わる。このモデルにおいて、車両質量をｍ、エンジンの出力トルクをＴe、ブレーキトルクをＴb、変速機の減速率をＲt、差動装置の減速率をＲd、駆動輪の半径をＲとすると、車両の前後方向の加速度αは次の(１)式で求めることができる。
【００２８】
【数１】
2009128378.tif 000003
【００２９】
上記の(１)式に代入する各種のパラメータのうち、エンジンの出力トルクＴeについては、例として図４(Ｂ)に示すように、エンジン回転数及びアクセル開度（スロットル開度）と出力トルクとの関係を規定したマップを用い、操作部１１から入力されたアクセルペダルの踏込量から演算したアクセル開度と、別途演算によって求めたエンジン回転数に対応するエンジンの出力トルクをマップから読み出すことで得ることができる。また、変速機の減速率Ｒtについては、例えば車両の変速機がＡＴであれば、例として図４(Ｃ)に示すような自動変速線図を表すマップを用い、アクセル開度及び変速機の出力軸回転数(∝車両速度Ｖ)に対応するギア位置をマップから読み出し、読み出したギア位置に対応する減速比を読み出すことで得ることができる。また、ブレーキトルクＴbについては、例として図４(Ｄ)に示すようにブレーキ操作量とブレーキトルクの関係を規定するマップを用い、操作部１１から入力されたブレーキペダルの踏込量から演算したブレーキ操作量に対応するブレーキトルクをマップから読み出すことで得ることができる。なお、差動装置の減速率Ｒdとしては一定値を用いることができる。これらのパラメータを(１)式に代入することで、車両の前後方向の加速度αを算出することができる。更に、これを積分することで車両の前後方向の速度Ｖも演算される。
【００３０】
また、車両の角速度（ヨー角速度ｒ）の演算には、演算の簡略化のため、車両の左右の前輪を１輪と見なすと共に、左右の後輪も１輪と見なした２輪モデルが用いられることが多い。２輪モデルにおける運動方程式を次の(２)式に示す。
【００３１】
【数２】
2009128378.tif 000004
【００３２】
但し、上記の(２)式において、Ｌfは車両の重心から前輪までの距離、Ｌrは車両の重心から後輪までの距離、ｍは車両質量、Ｉは車両の慣性モーメント、Ｖは車両速度、δは前輪の操舵角、Ｋfは前輪のコーナリングパワー、Ｋrは後輪のコーナリングパワー、βは横滑り角を表す。このため、操作部１１から入力されたステアリングホイールの回転角度に基づいて演算した操舵角を前輪の操舵角δとして(２)式に代入すると共に、その他のパラメータも(２)式に代入した上で、(２)式の方程式を解くことで、車両の角速度（ヨー角速度ｒ）を算出することができる。また、車両の左右方向の加速度αyはヨー角速度ｒと前後方向の速度Ｖを用いて、
αy＝ｒＶ    …(３)
で求められる。ピッチ方向及びロール方向の角速度についても、前後方向及び左右方向の加速度とサスペンションの特性から各々算出することができる。
【００３３】
上記の車両運動演算によって車両の加速度及び角速度が算出されると、演算装置３０は、算出された加速度に、予め設定された係数（スケールファクタ）を乗ずるスケーリングを行う（図３に示す「Ｓｆ」も参照）。なお、スケールファクタとしては０よりも大かつ１未満の値が用いられる。スケーリング後の加速度は、運転模擬試験装置１によって模擬すべき加速度として、チルト角の演算及び並進方向加速度の抽出に各々用いられる。なお、この演算は前後方向及び左右方向の各々の加速度に対して行われる。
【００３４】
チルト角の演算では、まず、予め設定されたカットオフ周波数に従って動作するローパスフィルタにより、スケーリング後の加速度から加速度の定常成分（加速度の直流成分と低周波成分を含む成分）を抽出する（図３に示す「ＬＰＦ」も参照）。次に、ローパスフィルタによって抽出された加速度の定常成分に基づき、重力の分力が入力加速度α（加速度の定常成分）と等しくなるように、次の(４)式に従って目標チルト角θを演算する（図３に示す「チルト角演算」も参照）。
θ＝sin-1(α／ｇ)    …(４)
但し、ｇは重力加速度である。続いて、算出された目標チルト角θに基づいてチルト角の変化速度を演算し、算出されたチルト角の変化速度が予め設定された許容値を超えている場合には、チルト角の変化速度が許容値以下となるように目標チルト角θを変更するリミッタ処理を行う（図３に示す「リミッタ」も参照）。リミッタ処理を経て得られた目標チルト角θ'はチルト機構によってドーム２（模擬車両７）のチルト角を変化させる制御における目標値として用いられ、演算装置３０は、ドーム２（模擬車両７）のチルト角が目標チルト角θ'に一致するように、油圧制御部２５を介して油圧シリンダ２６を伸縮させる。
【００３５】
一方、並進方向加速度の抽出では、まずスケーリング後の加速度（模擬すべき加速度）から、チルト機構によるドーム２（模擬車両７）のチルト（傾斜）によって模擬される加速度の定常成分を除去する。なお、スケーリング後の加速度から除去する加速度の定常成分αLOWは、リミッタ処理を経て得られた目標チルト角θ'に基づき次の(５)式の演算を行うことで求めることができる。
αLOW＝(sinθ')／ｇ    …(５)
続いて、予め設定されたカットオフ周波数に従って動作するハイパスフィルタにより、定常成分を除去した加速度から加速度の高周波成分を抽出する（図３に示す「ＨＰＦ」も参照）。そして演算装置３０は、並進機構によるドーム２（模擬車両７）の並進移動によって、ハイパスフィルタによって抽出された加速度の高周波成分に相当する加速度がドーム２（模擬車両７）に加わるように、前記加速度の高周波成分と、Ｘ方向位置検出センサ１２及びＹ方向位置検出センサ１３によって検出されたドーム２（模擬車両７）のＸ方向位置、Ｙ方向位置に基づき、モータ制御部２１、２３を介して並進機構のＸ方向並進駆動モータ２２及びＹ方向並進駆動モータ２４の駆動を制御する。なお、ハイパスフィルタによって抽出した加速度の高周波成分に基づいて並進機構を制御することで、加速度を模擬するために一旦並進移動されたドーム２（模擬車両７）をシミュレーション途中で中立位置に戻す移動も並進機構によって行われる。
【００３６】
演算装置３０が上記の制御を行うことで、運転者による運転操作に伴う車両の仮想的な加速度は定常成分と高周波成分に分解され、加速度の定常成分はチルト機構によるドーム２（模擬車両７）のチルト角の調整によって模擬され、加速度の高周波成分は並進機構によるドーム２（模擬車両７）の並進移動によって模擬される。これにより、チルト角の変化のみによって加速度を体感させる場合と比較して運転者にシミュレータ酔い等の不快感を与えることを抑制しつつ、実感的な加速度を運転者に体感させることができ、高度な臨場感を提供することができる。
【００３７】
更に、ピッチ方向、ロール方向の角加速度は、車両の回転感覚を運転者に与えるため、前後方向、左右方向の加速度によるチルト成分と加算され、チルト機構で模擬される。ヨー角速度はハイパスフィルタを通して定常成分を取り除いた上で、チルト機構で同様に模擬される。
【００３８】
また、運転者による運転操作の特性は運転者によって相違しており、並進機構によってドーム２（模擬車両７）が並進移動される範囲が運転者による運転操作の特性によって大きく相違することを考慮し、本実施形態では、演算装置３０によって図５に示す並進移動範囲補正処理が行われる。並進移動範囲補正処理は、例えば運転者による運転操作（シミュレーション）が開始されてから一定時間が経過した時点で１回のみ行うようにしてもよいし、同一の運転者による運転操作（シミュレーション）が行われている間も一定時間毎に繰り返し行うようにしてもよい。なお、並進移動範囲補正処理は本発明に係る変更手段に対応する処理である。
【００３９】
並進移動範囲補正処理では、まずステップ５０において、車両運動演算によって演算された車両の加速度の最大値αmaxを取得し、次のステップ５２では、ステップ５０で取得した加速度の最大値αmaxが予め設定した所定値α1よりも大きいか否か判定する。運転者による運転操作に伴って車両に加わる加速度の大きさ及び周波数特性は運転操作の特性毎に相違しており、平均的な運転操作よりも急な操作の多い積極的な運転操作が運転者によって行われた場合、例として図６において、急な操作の多い積極的な運転操作が行われた場合に車両に加わる加速度の周波数特性を表す「積極的ドライバ」を、平均的な運転操作が行われた場合に車両に加わる加速度の周波数特性を表す「平均的ドライバ」と比較しても明らかなように、車両に加わる加速度は、最大値が増大し、最大値を示す周波数も高くなり、加速度の高周波成分も全体的に大きくなる変化を示す。
【００４０】
ステップ５２における所定値α1は、積極的な運転操作と平均的な運転操作を弁別可能な値とされており、ステップ５２の判定が肯定された場合は、運転者によって積極的な運転操作が行われていると判断してステップ５４へ移行する。運転者によって積極的な運転操作が行われた場合、ハイパスフィルタ（図３）によって抽出される加速度の高周波成分が大きくなることで、図８(Ｂ)にも示すように並進移動による移動量が過大となる（並進移動による移動範囲が広くなり過ぎる）。一方、並進移動による移動範囲、すなわち並進機構の制御に用いる加速度の高周波成分の大きさは、スケーリングに用いるスケールファクタＳｆの値によって図７(Ａ)に示すように変化し、スケールファクタＳｆの値が小さくなるに従って並進機構の制御に用いる加速度の高周波成分が小さくなり、これに伴って並進移動による移動範囲も小さくなる。
【００４１】
このため、ステップ５４ではスケーリングに用いるスケールファクタＳｆから所定値γを減算した後にステップ６０へ移行する。これにより、以後の制御におけるスケーリング後の加速度の値が小さくなり、並進機構の制御に用いる加速度の高周波成分が小さくなることで、並進移動による移動範囲（移動量）が過大となることが防止される。また、並進移動による移動範囲（移動量）が過大となることを防止できることで、並進可動移動を過剰に広くする必要が無くなり、運転模擬試験装置１を小型化することが可能となる。
【００４２】
また、ステップ５２の判定が否定された場合はステップ５６へ移行し、ステップ５０で取得した加速度の最大値αmaxが予め設定した所定値α2（但しα2≪α1）よりも小さいか否か判定する。平均的な運転操作よりも急な操作の少ない緩やかな運転操作が運転者によって行われた場合、図示は省略するが、車両に加わる加速度は、最大値が減少し、最大値を示す周波数も低くなり、加速度の高周波成分も全体的に小さくなる変化を示す。ステップ５６における所定値α2は、緩やかな運転操作と平均的な運転操作を弁別可能な値とされており、ステップ５６の判定も否定された場合は、運転者によって平均的な運転操作が行われていると判断できるのでステップ６０へ移行するが、ステップ５６の判定が肯定された場合は、運転者によって緩やかな運転操作が行われていると判断してステップ５８へ移行する。
【００４３】
運転者によって緩やかな運転操作が行われた場合、ハイパスフィルタ（図３）によって抽出される加速度の高周波成分が小さくなることで、図８(Ｃ)にも示すように並進移動による移動量が過小となり（並進移動による移動範囲が狭くなり過ぎ）、並進移動が有効に利用できなくなることで、運転者にシミュレータ酔い等の不快感を与える恐れが生ずる。このため、ステップ５８ではスケーリングに用いるスケールファクタＳｆに所定値γを加算した後にステップ６０へ移行する。これにより、以後の制御におけるスケーリング後の加速度の値が大きくなり、並進機構の制御に用いる加速度の高周波成分が大きくなることで、並進移動による移動範囲（移動量）が過小となることが防止される。従って、並進移動が有効に利用されることで、運転者にシミュレータ酔い等の不快感を与えることを防止できる。
【００４４】
なおステップ５４，５８は、より詳しくは請求項４に記載の変更手段に対応している。また、ステップ５４，５８において、スケールファクタＳｆの値を変更したタイミングを境として並進移動による移動量が変化することが、運転者に違和感を与えることのないように、スケールファクタＳｆの値を所定値以下の変化速度で徐々に変化させるようにしてもよい。
【００４５】
ステップ６０では、車両運動演算によって演算された車両の加速度の周波数特性を分析する。なお、この周波数特性の分析は、例えば、平均的な運転操作が行われた場合の加速度の周波数特性と、緩やかな運転操作が行われた場合の加速度の周波数特性と、積極的な運転操作（又は後述する初心者による運転操作）が行われた場合の周波数特性を弁別可能な特徴量を求めることで行うことができ、この特徴量としては、例えば周波数特性を低周波領域及び高周波領域について各々積分（面積を演算）した結果の比率（低周波領域と高周波領域の面積比）等、種々の特徴量のうちの何れかを用いることができる。
【００４６】
次のステップ６２では、ステップ６０における周波数分析の結果、車両運動演算によって演算された車両の加速度の周波数特性が、低周波成分が比較的大きい特性と判断されたか否か判定し、ステップ６２の判定が肯定された場合はステップ６４へ移行する。並進移動による移動範囲、すなわち並進機構の制御に用いる加速度の高周波成分の大きさは、ハイパスフィルタのカットオフ周波数によって図７(Ｂ)に示すように変化し、カットオフ周波数ｆoffが低くなるに従って並進機構の制御に用いる加速度の高周波成分が大きくなり、これに伴って並進移動による移動範囲も大きくなる。このため、ステップ６４ではハイパスフィルタのカットオフ周波数ｆoffに所定値ｆxを加算することでハイパスフィルタのカットオフ周波数ｆoffを上昇させ、処理を終了する。
【００４７】
これにより、以後の制御においてハイパスフィルタから出力される加速度の高周波成分、すなわち並進機構の制御に用いる加速度の高周波成分が小さくなることで、並進移動による移動範囲（移動量）が過大となることが防止される。また、並進移動による移動範囲（移動量）が過大となることを防止できることで、並進可動移動を過剰に広くする必要が無くなり、運転模擬試験装置１を小型化することが可能となる。なおステップ６４は、より詳しくは請求項５に記載の変更手段に対応している。
【００４８】
また、ステップ６２の判定が否定された場合はステップ６６へ移行し、ステップ６０における周波数分析の結果、車両運動演算によって演算された車両の加速度の周波数特性が、高周波成分が比較的大きい特性と判断されたか否か判定する。ステップ６６の判定も否定された場合は、運転者によって平均的な運転操作が行われていると判断できるので処理を終了する。
【００４９】
一方、車両の運転操作に習熟していない初心者によって運転操作が行われた場合、例として図６において、初心者によって運転操作が行われた場合に車両に加わる加速度の周波数特性を表す「初心者」を「平均的ドライバ」と比較しても明らかなように、車両に加わる加速度の最大値は低下するものの、初心者は危険を予測する能力が低く、急ハンドルや急ブレーキを行う機会が多くなることで、加速度の高周波成分が大きくなる傾向を示す。この場合も、積極的な運転操作が行われた場合と同様に、並進移動による移動量が過大となる（並進移動による移動範囲が広くなり過ぎる）恐れがある。
【００５０】
これに対してステップ６６では、車両運動演算によって演算された車両の加速度の周波数特性が高周波成分が比較的大きい特性か否かを判断しているので、ステップ６６の判定が肯定された場合には、運転者によって積極的な運転操作が行われているか、又は初心者によって運転操作が行われていると判断できる。このため、ステップ６６の判定が肯定された場合はステップ６８へ移行し、先のステップ５４と同様に、スケーリングに用いるスケールファクタＳｆから所定値γを減算した後に処理を終了する。これにより、以後の制御におけるスケーリング後の加速度の値が小さくなり、並進機構の制御に用いる加速度の高周波成分が小さくなることで、並進移動による移動範囲（移動量）が過大となることが防止される。また、並進移動による移動範囲（移動量）が過大となることを防止できることで、並進可動移動を過剰に広くする必要が無くなり、運転模擬試験装置１を小型化することが可能となる。
【００５１】
なお、ステップ６８において、スケールファクタＳｆの値を小さくすることに代えて、先のステップ６４と逆の処理、すなわちハイパスフィルタのカットオフ周波数ｆoffに所定値ｆxを加算することでハイパスフィルタのカットオフ周波数ｆoffを上昇させる処理を行うようにしてもよい。この場合も、以後の制御においてハイパスフィルタから出力される加速度の高周波成分、すなわち並進機構の制御に用いる加速度の高周波成分が小さくなることで、並進移動による移動範囲（移動量）が過大となることを防止できる。
【００５２】
なお、上記では運転操作の特性を表す特徴量（運転操作の緩急の度合いを表す特徴量）として、加速度の最大値αmax及び加速度の周波数特性（高周波成分の大きさや低周波成分の大きさ）を各々用いる態様を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、何れか一方のみを用いてもよい。また、上記の特徴量は車両の加速度の最大値及び周波数特性に限られるものではない。例えば、車両の角速度についても、運転者による運転操作の特性に応じて車両の加速度と同様に変化することから、上記の特徴量として、車両運動演算によって算出された車両の角速度の最大値及び周波数特性の少なくとも一方を用いるようにしてもよい。また、車両の加速度（の最大値及び周波数特性）と角速度（の最大値及び周波数特性）を組み合わせて用いるようにしてもよい。また、車両の加速度や角速度は運転者による車両の運転操作における操作量や操作速度に応じて変化するので、操作部１１から演算装置３０に入力された操作量や該操作量から算出可能な操作速度を運転操作の特性を表す特徴量として用いて、運転者による運転操作の特性（運転操作の緩急の度合い）を判断するようにしてもよい。
【００５３】
また、上記では並進移動によって模擬される加速度の大きさを変更することで、並進移動による移動範囲（移動量）を変更することを、スケールファクタＳｆの値やハイパスフィルタのカットオフ周波数を変更することによって実現する態様を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、図３にも示すように、ハイパスフィルタに入力される加速度の周波数成分は、スケーリング後の加速度（模擬すべき加速度）から、チルト機構によるドーム２（模擬車両７）のチルト（傾斜）によって模擬される加速度の定常成分を除去して残った周波数成分であり、チルト機構によるチルトによって模擬される加速度の定常成分の大きさは、チルト角の演算に用いるローパスフィルタにおけるカットオフ周波数の値やリミッタにおける許容値に応じて変化する。このため、チルト角の演算に用いるローパスフィルタにおけるカットオフ周波数の値やリミッタにおける許容値を変更することで、並進移動によって模擬される加速度の大きさを変更し、その結果として並進移動による移動範囲（移動量）を変更するようにしてもよい。
【００５４】
具体的には、ローパスフィルタにおけるカットオフ周波数を高くすると、加速度の定常成分として抽出される周波数成分が増大する一方、ハイパスフィルタに入力される加速度の周波数成分が減少するので、並進移動による移動範囲（移動量）を小さくしたい場合にはローパスフィルタにおけるカットオフ周波数を高くし、並進移動による移動範囲（移動量）を大きくしたい場合にはローパスフィルタにおけるカットオフ周波数を低くすればよい。また、リミッタにおける許容値を高くすると、チルト角の変化速度に対する制限が緩やかとなり、チルト機構によるチルトによって模擬される加速度成分が増大する一方、ハイパスフィルタに入力される加速度の周波数成分が減少するので、並進移動による移動範囲（移動量）を小さくしたい場合にはリミッタにおける許容値を高くし、並進移動による移動範囲（移動量）を大きくしたい場合にはリミッタにおける許容値を低く（チルト角の変化速度に対する制限を厳しく）すればよい。また、ローパスフィルタにおけるカットオフ周波数の値の変更、及び、リミッタにおける許容値の変更の少なくとも一方を、スケールファクタＳｆの値の変更、及び、ハイパスフィルタのカットオフ周波数の変更の少なくとも一方と組み合わせて用いるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本実施形態に係る運転模擬試験装置の外観を一部破断して示す斜視図である。
【図２】運転模擬試験装置の制御系の概略構成を示すブロック図である。
【図３】運転模擬試験装置の演算装置による制御の内容を示すブロック線図である。
【図４】(Ａ)は車両運動演算に用いるモデルを示すブロック図、(Ｂ)はエンジンの出力トルク、(Ｃ)は変速機のギア位置、(Ｄ)はブレーキトルクの算出に用いるマップを各々示す線図である。
【図５】演算装置によって行われる並進移動量補正処理の内容を示すフローチャートである。
【図６】運転者による運転操作に伴って車両に加わる加速度の周波数特性を運転操作の特性毎に示す線図である。
【図７】(Ａ)はスケールファクタの値を変化させた場合の並進移動範囲の変化、(Ｂ)はハイパスフィルタのカットオフ周波数を変化させた場合の並進移動範囲の変化を各々示す線図である。
【図８】並進移動の軌跡を運転操作の特性毎に示す線図である。
【符号の説明】
【００５６】
１    運転模擬試験装置
２    ドーム
７    模擬車両
８    並進機構
１１  操作部
１４  記憶装置
２２  Ｘ方向並進駆動モータ
２４  Ｙ方向並進駆動モータ
２６  油圧シリンダ
３０  演算装置
【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８】
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【図６】
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【図７】
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