(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
標準教習プログラムに含まれる運転操作項目のそれぞれについて、予め用意された交通状況の場面の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前記標準教習プログラムにおいて教習者が行った運転操作に応じた操作機器の情報を取得する運転操作情報取得手段と、
前記標準教習プログラムに含まれる運転操作項目のそれぞれについて、前記運転操作に応じた操作機器の情報から得られた操作値と、該運転操作項目について予め決められた基準値との差を算出し、該差の大きさに基づいて、前記教習者の苦手とする運転操作項目を判定する運転操作判定手段と、
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。
【請求項２】
前記標準教習プログラムは、前記教習者の個人属性情報に基づいて複数の標準教習プログラムの中から１つ選択される、請求項１に記載の運転教習システム。
【請求項３】
前記標準教習プログラムにおいて、前記運転操作項目は、該標準教習プログラム中の交通状況に応じた複数のチェックポイントにそれぞれ設定される、
請求項１に記載の運転教習システム。
【請求項４】
前記記憶手段は、前記標準教習プログラムに含まれる運転操作項目のそれぞれについて、種々の交通状況の場面の合成画像を格納する、
請求項３に記載の運転教習システム。
【請求項５】
前記教習プログラム作成手段は、各運転操作項目を含む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運転操作項目に対応する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３に記載の運転教習システム。
【請求項６】
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、
運転操作情報取得手段が、前記運転シミュレータを介して標準教習プログラムにおいて教習者が行った運転操作に応じた操作機器の情報を取得するステップと、
運転操作判定手段が、前記標準教習プログラムに含まれる運転操作項目のそれぞれについて、前記運転操作に応じた操作機器の情報から得られた操作値と、該運転操作項目について予め決められた基準値との差を算出し、該差の大きさに基づいて、前記教習者の苦手とする運転操作項目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。
【発明の詳細な説明】
【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、教習者の運転技術を評価し、運転技術に適した教習プログラムを作成する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を見ながら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】
しかし、従来の運転シミュレータは、予め準備されている仮想の交通状況の教習プログラムを実行するので、実際の交通状況でも同様の運転傾向が出るとは限らない。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】
特開２０００−４７５６９号公報は、カーブに対する進入速度、先行車両との車間距離、ブレーキペダルの踏力等の実車によるドライバの運転操作に起因した各種の車両の動作を示すデータを取得し、そのデータと基準となるデータとを比較することによりドライバの運転傾向を判定する装置を開示している。この発明では、実車における普段の運転から各種データを取得するので、現実に近い運転傾向を得ることができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記発明は、実際の交通状況の中で実車を運転することから、教習中であり運転免許を未だ取得していない者や、運転に不安のあるペーパードライバ等の運転傾向を判定するには安全上適さない。また、実際の交通状況ではその時々によって必要となる運転操作の種類（右左折、車線変更など）が変わるので、教習者が自分の苦手とする運転操作を練習したい場合でも、その運転操作が必要となる場面になかなか遭遇しないことがある。
【０００８】
従って、本発明は、運転シミュレータにおける教習者の運転操作情報から該教習者の運転技術を評価して、苦手とする運転操作を判定し、判定した運転操作が必要となる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、運転技術の向上を図りかつ適切な運転傾向を判定できる運転教習システムを提供することを目的とする。
【０００９】
【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おいて教習者が行った運転操作に応じた操作機器の情報を取得する運転操作情報取得手段と、前記情報と所定の基準値との比較によって教習者の苦手とする運転操作を判定する運転操作判定手段と、判定された運転操作が必要となる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、作成した専用教習プログラムの画像をスクリーンに映写する画像制御手段と、を備える。
【００１０】
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苦手な運転操作を判定した後、その運転操作が必要となる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。ここでいう運転操作には、運転シミュレータに備えられたハンドル、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を用いて行われるブレーキ、右左折、車線変更、制限速度の遵守、車間距離の維持、坂道発進等が含まれる。
【００１１】
所定の標準教習プログラムは常に同一のものを用いても良いが、教習者の入力する個人属性情報に基づいて複数の標準教習プログラムの中から１つ選択するのが更に好ましい。
【００１２】
運転操作判定手段は、前記標準教習プログラム中の交通状況に応じた複数のチェックポイントにおいて、それぞれ設定された運転操作項目毎に教習者の苦手な運転操作を判定する。ここでいうチェックポイントとは、教習者により何らかの運転操作が必要となる場面であり、例えば交差点、横断歩道、一時停止箇所、追い越し箇所、カーブ等が含まれる。そしてこれらチェックポイントの運転操作項目にはそれぞれ最適な運転操作に対応する基準値が設定されている。運転操作判定手段は、この基準値と教習者の運転操作とを比較して各運転操作項目に点数をつけることによって、教習者の苦手な運転操作を判定する。
【００１３】
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、苦手と判定された運転操作に対応する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、各運転操作が必要となる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、苦手と判定された運転操作に対応する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。
【００１４】
【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。
【００１５】
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。
【００１６】
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、映写される画像に教習者による運転操作をリアルタイムで反映させるようにする。
【００１７】
操作情報はさらに運転操作判定部２４に送られる。運転操作判定部２４は、教習者による操作情報と、現在実行されている教習プログラムについて設定されている基準値とを比較する。そして、所定の点数表を参照して教習者による操作に点数をつけることによって、教習者の苦手とする運転操作を判定する。
【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、判定された運転操作が必要となる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。教習プログラム作成部３０は、専用教習プログラムに対応する基準値も設定する。
【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、映写する画像と同期させて基準値を運転操作判定部２４に送り、これによって運転操作判定部２４は教習者の運転操作を評価することができる。そして、この評価結果に基づいて、運転操作判定部２４は、教習者の運転評価シートを図示しないプリンタから印刷する。
【００２０】
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。
【００２１】
運転教習システムは警告装置３６を備えていても良い。警告装置３６は、運転操作判定部２４で作成される評価結果や警告を音声によりリアルタイムで教習者に通知する。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。
【００２２】
なお、上記各機能ブロック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教習者が行った運転操作情報が取得される。そして、この運転操作情報と標準教習プログラムについて設定されている基準値とを比較して、当該教習者の苦手とする運転操作項目を判定する。そして、ステップ５８で、この苦手項目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、教習者による運転操作情報が取得される。この場合、専用教習プログラムについて設定された基準値から運転操作が大きく外れた場合は、その旨（例えば、「ブレーキが早過ぎました」、「速度が出過ぎです」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ようにしても良い。
【００２８】
ステップ６２で、運転操作判定部２４によって、再度運転操作情報と基準値とが比較され、教習者の運転技術や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８に示す。運転評価シートには、教習実施日毎に苦手と判断された運転操作の項目が示されているので、教習者は自分の運転技術や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、苦手項目を判定する過程（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中に設定されている複数のチェックポイントにおいて、教習者が行った運転操作情報を取得する。チェックポイントとは、教習者により何らかの運転操作が必要となる場面であり、例えば交差点、横断歩道、一時停止箇所、追い越し箇所、カーブ等である。そして、それぞれのチェックポイントには、教習者の運転技術を判定すべき運転操作項目が設定されている。運転操作項目には、ハンドルの舵角、加速やブレーキングの開始時期、方向指示器のスイッチを入れる時期、車線変更や追い越しを開始する時期、速度等が含まれる。
【００３３】
ステップ７２で、交通状況に合わせて最も適切と思われる値が設定されている運転操作項目の基準値と、教習者の運転操作情報とがチェックポイント毎に比較され、このデータの数値の差が求められる。
【００３４】
ステップ７４で、計算した数値の差について、予め定められている点数表を参照して点数をつける。
【００３５】
図５を用いて、ステップ７０からステップ７４までの操作を具体的に説明する。標準教習プログラムには、図５(a)の表に示すようにＡ〜Ｆのチェックポイントが設定されているとする。そして、各チェックポイントには判定すべき運転操作項目が設定されている。つまり、Ａポイントについては、停止位置に対してブレーキペダルを踏むべき距離であり、Ｂポイントでは、右左折する位置に対して方向指示器を操作するべき距離であり、Ｃポイントでは、車線変更を開始するべき距離である。Ｄポイントでは制限速度の遵守であり、Ｅポイントでは、前方の車との車間距離の維持であり、Ｆポイントでは坂道発進時に車両が後退する距離である。これらは例示であり、他にも種々の運転操作項目を設定することができる。なお、図５では、各チェックポイントについて判定する運転操作項目が１つのみ設定されているが、１つのチェックポイントについて２つ以上の運転操作項目を設定しても良い。例えば、チェックポイントが交差点での左折の場合は、ブレーキのタイミングと方向指示器の操作の両方を運転操作項目とする等である。また、チェックポイントの数については制限がなく、ある運転操作項目を２つ以上のチェックポイントで判定しても良い。
【００３６】
図５(a)中の「基準値」は固定であっても、教習プログラムにおける車両の走行速度に応じて変化させても良い。「運転操作値」は、教習者の運転操作情報から得られる値であり、運転操作値から基準値を引いた値が「基準値との差」として示されている。例えばＡポイントでは、停止位置に対して３０ｍ手前でブレーキペダルを踏み始めるべきであったのに対し、教習者は１５ｍ手前からブレーキペダルを踏み始めたので、その差はマイナス１５ｍとなる。Ｄポイントでは制限速度が５０ｋｍであったのに対し、教習者は時速７０ｋｍで走行していたので、その差はプラス２０ｋｍとなる。他のチェックポイントについても同様である。
【００３７】
そしてこの差を図６の点数表と比較して、各チェックポイントの各項目毎に点数がつけられる。例えばＡポイントではマイナス１５ｍなので、点数は３点となる。点数表は判定する運転操作項目ごとに同一のものを用いても良いが、チェックポイントによって交通状況は異なるので、チェックポイント別に準備されているのが好ましい。または、教習プログラムにおける車両の走行速度等に応じて変化させても良い。
【００３８】
各チェックポイントの点数は合計され平均点数が計算される（図５(b)）。さらに、平均点数に応じて、ランク分けされる（図５(c)）。
【００３９】
ステップ７６で、運転操作判定部２４は、点数の高いものを教習者の苦手とする運転操作項目と判定する。図５(a)の例であれば、３点のブレーキと４点の速度が苦手項目と判定される。判定する苦手項目の数には制限がなく、例えば平均点数より高い項目を苦手項目と判定しても良い。
【００４０】
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、苦手項目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、例えば苦手項目がブレーキと判定された場合、図７(a)に示すブレーキ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、ブレーキが必要となる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られているので、これらを適宜選択して組み合わせることで、ブレーキ用の専用教習プログラムを作成することができる。
【００４１】
また、同じ市街地のプログラムでも、市街地Ａ、市街地Ｂのように複数準備しておき、先の平均点数によるランク分け（図５(c)）に応じて専用教習プログラムを作成しても良い。例えば、ランクＡの教習者はランクＢの教習者より総合的な運転技術が高いと想定されるので、市街地Ａはより高度な技術が要求される交通状況になっている。
【００４２】
苦手項目が２つ以上判定される場合、例えばブレーキと制限速度が苦手項目である場合は、図７(b)のように、それぞれの項目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。
【００４３】
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、例えばブレーキが苦手項目であった場合は、基本プログラムの中で赤信号に遭遇する回数を増やしたり、右左折が苦手項目である場合は、交差点を曲がる回数を増やしたり、車線変更が苦手項目である場合は、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。
【００４４】
以上説明したように、本発明による教習システムは、苦手と判定された運転操作項目が必要となる場面を多く含む専用教習プログラムを自動で作成するので、各教習者の運転技術に応じた教習を効果的に実施することができる。また、苦手項目の判定結果により専用教習プログラムは毎回変化することになるので、運転シミュレータによる教習を複数回受けても、飽きたり慣れたりすることがない。
【００４５】
続いて、本発明の第２の実施形態について図９及び図１０を参照して説明する。なお、この実施形態の全体構成、及び運転教習の過程のフローチャートはそれぞれ図２、図３に示した第１の実施形態と同様であり、ステップ５６の苦手項目を判定する過程のみ異なる。従って、重複する説明は省略する。
【００４６】
図９のステップ８０及びステップ８２における運転操作情報の取得と基準値との差の計算は、第１の実施形態のステップ７０及びステップ７２と同様である。但し、本実施形態では各運転操作項目に対して多数のチェックポイントを設定し、また図１０(a)に示すように複数回の教習のデータを蓄積するのが好ましい。そして、ステップ８４で、蓄積した基準値との差のデータについて、運転操作項目毎に、図１０(b)のような度数分布表を作成する。
【００４７】
ステップ８６で、作成した度数分布表に基づいて、度数分布が基準値に対しプラス側とマイナス側のどちらに偏っているか、すなわち、教習者のブレーキのタイミングの傾向が基準値に対し早いか遅いかを判定する。例えば、図１０(b)のような結果が得られた場合は、基準値よりマイナス側の範囲の度数の方が多いので、教習者はブレーキのタイミングが遅い傾向にあると判定する。教習プログラム作成部３０は、この判定に応じた専用教習プログラムを作成する。専用教習プログラムの作成の方法は、上記第１の実施形態と同様である。この実施形態では、多数のチェックポイント及び複数回の教習の結果に基づいて苦手項目の判定を行うので、運転技術をより適確に把握することができる。
【００４８】
【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苦手な運転操作を判定した後、その運転操作が必要となる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】本発明の第１の実施形態による苦手項目を判定する過程のフローチャートである。
【図５】チェックポイントを説明するための表である。
【図６】点数表の一例を示す図である。
【図７】教習プログラムデータベースの一例を示す図である。
【図８】運転評価シートの一例を示す図である。
【図９】本発明の第２の実施形態による苦手項目を判定する過程のフローチャートである。
【図１０】度数分布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        運転操作判定部
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
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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