No.8_安全運転学習用 Unity版ドライビングシミュレータ 「ぷらっとドライブ in 沼津」

PLATEAU AWARD 2023 ファイナリスト作品No.8
チーム名：九州産業大学 合志研究室
作品名：安全運転学習用 Unity版ドライビングシミュレータ 「ぷらっとドライブ in 沼津」

Transcript

1. https://x.gd/WKxYG ←Web版ドライビングシミュレータ 安全運転学習用 Unity版ドライビングシミュレータ 「ぷらっとドライブ in 沼津」 九州産業大学 合志研究室 春山真愛 前納聖菜 熊谷卓哉 清水魁成 Web版ぷらっとドライブin沼津、PCやChromebookで実際に試せます！
2. https://x.gd/WKxYG ←Web版ドライビングシミュレータ いまだに社会問題である交通事故を減らしたい！ ドライビングシミュレータによる安全運転教育！ 架空の街でなく現実の街のコースで運転したい 架空の街だと速度感や距離感が現実と違う シミュレータ 利用者の声 2
3. https://x.gd/WKxYG ←Web版ドライビングシミュレータ そこでPLATEAU！ 3 走行環境に利用 場所ごとの車両数に利用 3次元形状 セマンティクス（属性情報）
4. https://x.gd/WKxYG ←Web版ドライビングシミュレータ 沼津LOD3のドライビングシミュレータをUnityで実装 Windows版 ３画面＋コントローラ Web版 一部のコントローラは使用可 4 違反にはパトカーで警告 富士山に向かって走行 地元の人にはなじみの風景を！ 他の人には観光のきっかけを！ 元はテクスチャのついた単一モデル 赤青黄の切替え用に灯火部分を分離 • PlateauCityGmlUnityを 開発し信号を制御可能に 実用的な完成度（自画自賛） PlateauCityGmlUnityはPlateauCityGmlSharpがベース
5. https://x.gd/WKxYG ←Web版ドライビングシミュレータ 追突, 91,835 出会い頭衝突, 76,221 右・左折時衝 突, 39,150 歩行者横断 中, 20,893 人対車両その 他, 16,201 正面衝突等, 10,823 その他, 45,716 教育テーマは車間距離の維持 • 事故で一番多いのは追突事故 • 安全な車間距離の維持が大事 • シミュレータでの衝突体験が有効 • 前方車両を急停止させて 普段の車間距離だと衝突することを体験 • この距離でぶつかると～！？ • 現実の街による距離感の向上が活きてくる！ 令和4年事故類型別交通事故発生件数 内閣府ホームページより 5
6. https://x.gd/WKxYG ←Web版ドライビングシミュレータ 時間のカウントによる安全な車間距離のとりかた • 一般的な説明 • PLATEAU版：実際の街並み o 走行時のイメージがしやすい！ JAFホームページより https://jaf.or.jp/common/kuruma- qa/category-drive/subcategory- technique/faq138 東京海上日動 ホームページより https://www.tokiomarine- nichido.co.jp/world/guide/drive/202208.html 6
7. https://x.gd/WKxYG ←Web版ドライビングシミュレータ 開発したPlateauCityGmlUnityの他の機能 • 木や生垣のリアル化機能 • プレハブやテクスチャで置き換え • 植生差し替え版 https://x.gd/L50N4 8 • 他のオープンデータとの組み合わせ • 日本道路交通センターの一時停止規制情報 （開発中） • 高さ情報なしのLOD1道路の生成機能 • 地面の高さを平均化して使用 • ワイドエリア版 https://x.gd/QlMRE 地面の高さを そのまま使う とデコボコ 道路の箇所 のみ高さを 平均化
8. https://x.gd/WKxYG ←Web版ドライビングシミュレータ 実車走行データの活用 1. 実車の走行データを シミュレータの他車の走行経路に 2. 実車の走行データを シミュレータ上でリプレイ 9 実車とドライビングシミュレータ の組み合わせ Digital Twin! $GPRMC,083758.00,A,3338.46967,N,13040.61905, E,16.495,185.43,090922,,,A*49 地面の高さをUnityの Rayで測定(赤い線) 走行経路を生成 （黄色い線） 緯度 経度 実車GPSデータ 実際の都市モデルのPLATEAUならでは 福岡県飯塚市にて実車実験 CCD カメラ GPS アンテナ 実験車両 OBDⅡ (速度,燃費) 心拍・足の動き (疲労や踏み間違い)
9. https://x.gd/WKxYG ←Web版ドライビングシミュレータ PLATEAUをドライビングシミュレータで使うメリット • 交通量属性などが利用可能！ • 実際の街並みによる速度感・距離感の向上！ • 実車走行データと組み合わせ可能！（Digital Twin） 10 交通事故のない社会を目指した今後の車両安全のあり方について 国土交通省 https://www.mlit.go.jp/policy/shingikai/content/001411237.pdf R3/6/28の報告書 高齢者や脳機能障害者の運転についての運転可否の判断や安全指導 実際の街並みや実車走行データのシミュレータでのリプレイは有効 活用案
10. https://x.gd/WKxYG ←Web版ドライビングシミュレータ まとめと今後の課題 • まとめ • PLATEAUを用いた安全運転学習用 ドライビングシミュレータを開発 • LOD1道路、実車走行データの活用（Digital Twin!） • ドライビングシミュレータで使うメリット • 今後の課題 • 追突事故防止以外の教育への対応 • 多くの人に使ってもらう（社会貢献） • 自動車学校やリハビリ病院での実証実験  商用化にはデータの記録機能の開発も必要 11
11. https://x.gd/WKxYG ←Web版ドライビングシミュレータ 以降は質疑用スライド 質問に対して必要に応じて使用
12. https://x.gd/WKxYG ←Web版ドライビングシミュレータ Web版アドレス • 通常版 (2/24は大学が停電のため利用不可能） • http://www.is.kyusan-u.ac.jp/~goshi/plateaudrive • 通常版 • https://ss1.xrea.com/gosystems.s223.xrea.com/plateaudrive/ https://x.gd/WKxY G • 軽量版 • https://ss1.xrea.com/gosystems.s223.xrea.com/plateaudriveL/ https://x.gd/mlDB O • ワイドエリア版 • https://ss1.xrea.com/gosystems.s223.xrea.com/plateaudriveW/ https://x.gd/QlMRE • 植生差し替え版 • https://ss1.xrea.com/gosystems.s223.xrea.com/plateaudriveP/ https://x.gd/L50N4 13
13. https://x.gd/WKxYG ←Web版ドライビングシミュレータ ３つのポイント • 実用性 o 実際に使えるレベルの完成度（自画自賛） o PC版とWeb版で多くの人の事故防止の役に立つ • 技術力 o ツールPlateauCityGmlUnityとアプリを平行して開発 • PlateauCityGmlSharpをUnityに対応し拡張 • LOD1道路の活用（地面の高さを平均化して使用） • 植生の置き換え • 意義 o 事故防止の役に立つ o 社会貢献 14
14. https://x.gd/WKxYG ←Web版ドライビングシミュレータ こだわり • 都市モデルがリアルなので操作もリアルにしたい • 様々なハンドルコントローラに対応 • ゼミ室にある６種類で動作テスト（Thrustmaster社製はないけど） • ボタンや軸の割り振りがばらばら • ブレーキを踏んでエンジンスタートの操作で自動推測（エンジン音で盛り上がる） • 回転角度の範囲の違いに対応 • 180度しか回転しないタイプは90%までは1/4倍の回転角度 • 教育用の説明の画面をわかりやすく • 模範走行で数の数え方を数字表示と音声でデモ • 運転者視点と上方視点を併用し繰り返し視聴可能 15
15. https://x.gd/WKxYG ←Web版ドライビングシミュレータ 開発メンバーと主な担当箇所 • B4 春山真愛 信号動作担当 • B4 前納聖菜 車両動作担当 • B3 熊谷卓哉 違反処理担当 • B3 清水魁成 教育画面担当 九州産業大学（Unity Academic Alliance Member） 理工学部 情報科学科 16
16. https://x.gd/WKxYG ←Web版ドライビングシミュレータ 沼津のLOD3のモデルを使用 • 沼津港-沼津駅間はLOD3のデータが提供 • CityGMLデータをPlateauCityGmlUnityを開発して使用 • 公式SDKリリース前 • 信号機の点灯の制御のため灯火のモデルを分離 • テクスチャをリサイズ(256x256)し軽量化 沼津駅 沼津港 17
17. https://x.gd/WKxYG ←Web版ドライビングシミュレータ Unityで実装 自車 他車 ルーム ミラー 信号 18
18. https://x.gd/WKxYG ←Web版ドライビングシミュレータ Unityで実装 • 走行環境 PLATEAUの3D都市モデル • 信号 点灯の制御を実装 • 自車 UnityのStandard Assetsをベース、ギア制御、ミラー • 他車 UnityのStandard Assetsをベース、信号制御、車間維持 • 教育画面 PLATEAUの3D都市モデルを活用 • 背景（Skybox）地理院地図の3Dモデルで富士山等を遠景に活用 • ２通りの実行環境 • Windows PC版 ３画面モニタ＋ステアリングコントローラの活用 • Web版 WebGLによってインストールなしに多くの人が使用可能 19
19. https://x.gd/WKxYG ←Web版ドライビングシミュレータ 自車 • Standard Assets • モデルの変更 • シフトレバー(PRND)の実装（元はブレーキでバック） • ルームミラーの追加 o サイドミラーは処理の負荷を考慮して省略（ルームミラーを横長に） • クラクション・ウインカー（現状は音のみ） • スピード・シフトレバー(PRND)の表示 20
20. https://x.gd/WKxYG ←Web版ドライビングシミュレータ 他車 • PLATEAUで作成したコース上を自車で走行して座標を記録 • 記録した座標をWayPointデータに変換 • SphereCastを使用して車間距離を取得し速度制御 • 信号機付近では赤信号で停止 • 車間距離維持教育用機能（衝突体験） o 自車が後ろにいて短い車間距離の際に瞬間停止 21
21. https://x.gd/WKxYG ←Web版ドライビングシミュレータ 一部データの不備を修正（オープンデータのよいところ） • 信号機がない 箇所がある • 高さがおかしい 箇所がある シミュレータで 走行すると 気が付ける！ データチェック の手法として 有効かも！ 別の場所の信号をコピーして設置 モデルとしてのPLATEAUの活用！ Vertex Tweakerで調整 22
22. https://x.gd/WKxYG ←Web版ドライビングシミュレータ 違反処理 • 他車なしで、物理演算なしで、パトカーを出現（演出として） 23
23. https://x.gd/WKxYG ←Web版ドライビングシミュレータ 違反処理 以下に対応 • 速度超過 o スピード違反 • 通行区分違反 o 右側通行（逆走） o 右折レーンで直進 • 信号無視 o 赤信号 • パトカーで演出 24
24. https://x.gd/WKxYG ←Web版ドライビングシミュレータ 地域の特色を活用 • 富士山に向かって走行 地元の人にはなじみの風景を！ それ以外の人には観光のきっかけを！ 25
25. https://x.gd/WKxYG ←Web版ドライビングシミュレータ 背景 地理院地図の3DモデルをSkyboxにし軽量化 地理院地図の３Dモデル 組み合わせて位置縮尺を調整 Reflection Probeで Skyboxに PLATEAUの３Dモデル 背景に富士山 26
26. https://x.gd/WKxYG ←Web版ドライビングシミュレータ 教育画面 時間での車間距離の取り方を教える 27
27. https://x.gd/WKxYG ←Web版ドライビングシミュレータ PlateauCityGmlUnity • https://github.com/kazgoshi/P lateauCityGmlUnity • [PlateauCityGmlSharp](https:/ /github.com/ksasao/PlateauCi tyGmlSharp )をUnityで直接利 用できるよう、Forkしたもの • 公式SDKリリース前から開発 • 信号機の点灯の制御のため灯火 のモデルを分離 • テクスチャをリサイズ (256x256)し軽量化 • ドライビングシミュレータ内で 使うのではなく別に実行 • 走行環境を作ってpackage化 • ドライビングシミュレータのプ ロジェクトで読み込んで使用 28
28. https://x.gd/WKxYG ←Web版ドライビングシミュレータ PlateauCityGmlUnity 信号機 • PLATEAUのCityGMLデータの灯火部分を分離 元はテクスチャ 単色で切り替え 29
29. https://x.gd/WKxYG ←Web版ドライビングシミュレータ PlateauCityGmlUnity 信号機 • frn (都市設備）の4900 地物名 都市設備 属性名 機能 ファイル名 コード 説明 コード 説明 4900 交通信号機 CityFurniture_function.xml 30
30. https://x.gd/WKxYG ←Web版ドライビングシミュレータ PlateauCityGmlUnity 信号機 • 灯火の分割方法 • 方針 • 灯火部分が分割できれば他の 面の分割は気にしない • １つのサーフェース（面）の 頂点が18を超えていたら分割 • 少ない面は灯火でないので連結 • 上記でうまく行かない場合は 個別対応 31
31. https://x.gd/WKxYG ←Web版ドライビングシミュレータ PlateauCityGmlUnity LOD1道路を滑らかに LOD１道路は高さ情報なし 地面の高さの活用 単純に地面の高さで道路の 高さを決めるとデコボコになる 調整プログラムを開発！ 1. 道路のある地面を滑らかに平均化 2. 道路の高さを地面の高さから取得 3. 地面の高さを再調整 32 デコボコで 地面が道路の上に 今後の課題 白線の描画 多くの地域に対応するには LOD1,2データの活用も必要！
32. https://x.gd/WKxYG ←Web版ドライビングシミュレータ 33 LOD１道路 LOD3道路 ぷらっとドライブワイドエリア版ではLOD1地域も走行可能 • 高さ情報なしのLOD1道路の生成機能 開発したPlateauCityGmlUnityの他の機能 https://x.gd/QlMRE
33. https://x.gd/WKxYG ←Web版ドライビングシミュレータ PlateauCityGmlUnity 木や生垣のリアル化 • 木をプレハブで差し替えて元の高さに合わせて乱数で回転 • 生垣にテクスチャを貼る 34
34. https://x.gd/WKxYG ←Web版ドライビングシミュレータ PlateauCityGmlUnity LOD2建物への対応 • 粗いテクスチャは地表の視点だと 廃墟感がでる • 単色の方がドライビングシミュ レータ向きかも • テクスチャ画像から何箇所か色を抽 出しその平均で単色を設定する処理 • シンプルな方が３D酔いが起こり にくいという意見もある 35
35. https://x.gd/WKxYG ←Web版ドライビングシミュレータ PlateauCityGmlUnity 一時停止箇所 • 一時停止標識情報 • 日本道路交通センター • https://www.jartic.or.jp/service/opendata/ 36 静岡県の一時停止規制箇所
36. https://x.gd/WKxYG ←Web版ドライビングシミュレータ 関連する開発 実車走行データの活用 • 実車の走行データを他車の走行経路に • 緯度経度の位置情報の活用 高さはPLATEAUの道路に合わせる • 実車の走行データをシミュレータ上で リプレイ • 実際の都市モデルのPLATEAUなら可能 • シミュレータのように外部視点でリプレイが可能 • 自分の実車走行を客観的に確認できる • 安全運転教育に活用可能 • 事故状況の再現に活用 37 実車とドライビングシミュレータ の組み合わせ まさに Digital Twin! $GPRMC,083758.00,A,3338.46967,N,13040.61905,E,16.495,1 85.43,090922,,,A*49 地表の高さをUnityの Ray(赤い線)で測定 経路（黄色い線） を生成 緯度 経度 実車GPSデータ
37. https://x.gd/WKxYG ←Web版ドライビングシミュレータ PlateauCityGmlUnity 大阪LOD3地域 • 夢舞大橋付近 38
38. https://x.gd/WKxYG ←Web版ドライビングシミュレータ 39 交通事故のない社会を目指した今後の車両安全のあり方について 国土交通省 https://www.mlit.go.jp/policy/shingikai/content/001411237.pdf R3/6/28の報告書 高齢者や脳機能障害者の運転についての運転可否の判断や安全指導 • シミュレータが使用されているものの「ゲームでしょ」という反論 • PLATEAUを使ったシミュレータ（実際の街並み）でリアルに説明 • それでもだめなら本人の実車走行データをシミュレータでリプレイして説得 外部の視点から自分の運転を見せて危険であることを説明可能 活用案 詳細
39. https://x.gd/WKxYG ←Web版ドライビングシミュレータ ステアリングコントローラ調査 Windows版, Web版onWin, Web版onChromebook 40
40. https://x.gd/WKxYG ←Web版ドライビングシミュレータ 速度感・距離感 • 同じ走行環境の 別の教育内容の ドライビング シミュレータ でのアンケート • 前納卒論より 41
41. https://x.gd/WKxYG ←Web版ドライビングシミュレータ おまけの遊び機能 • なぜ追加？ o 遊び機能があったほうが頑張ってゴールしてもらえそう！ o 隠し機能（隠してないけど）はプログラミングの楽しみの一つ！？ • なぜ車がジャンプ？ o KNIGHT RIDER (80年代のアメリカの特撮ドラマ)が元ネタ • 他の隠し機能は？ o キーボードのBを押すと急加速（いわゆるBダッシュ！）
42. https://x.gd/WKxYG ←Web版ドライビングシミュレータ 今後の課題 • 追突事故防止以外の教育への対応 • 移動効率 • 先急ぎしても赤信号での停止や他車の存在でそれほど早く到着しないことを教える • 一時停止 • 多くの運転者が徐行で通過している、信号のない止まれ標識のある一時停止規制箇 所の運転方法を教える • 多くの人に使ってもらう（社会貢献） • Web版はしばらく利用できる状態に維持 • 自動車学校やリハビリ病院での実証実験 • 商用化にはデータの記録機能の開発も必要 43
43. https://x.gd/WKxYG ←Web版ドライビングシミュレータ 今後の課題 • 信号制御や交通量をリアルに • 信号制御 • 日本道路交通センターのオープンデータの交差点制御情報（ サイクル長やスプ リット値）の活用（ただし、今回の交差点１５ヶ所中の３ヶ所のしかない） • 交通量 • PLATEAUの交通量属性の活用（平均旅行速度や交通量）で他車の数を制御 44
44. https://x.gd/WKxYG ←Web版ドライビングシミュレータ 安全運転管理教育システムASSIST • 実車とICTを用いた安全運転管理教育のためのシステム • 移動効率、追突事故防止、出会い頭事故防止が主な教育内容 45 カメラ エッジAIデバイスによる 車間距離計測と一時停止判定 OBDⅡ (速度,燃費) GPS アンテナ ＡＳＳＩＳＴ実験車両 心拍・足の動き (疲労や踏み間違い)
45. https://x.gd/WKxYG ←Web版ドライビングシミュレータ 簡易自動車運転シミュレーター SiDS （シーディス） • 病気や交通事故などの要因により、 高次脳機能障害を発生した運転免 許保有者の運転再開可否の診断を 支援するための検査システム • 認知反応検査 • タイミング検査 • 走行検査 • 注意配分検査 46 https://www.takei-si.co.jp/products/1597/ より
46. https://x.gd/WKxYG ←Web版ドライビングシミュレータ 日本安全運転医療学会 http://js-safedrmd.jp/ • 日本安全運転医療学会は、障害者や高齢者等の自動車運転およ びその他の社会的移動を主題として、認知機能や身体機能、移 動に関わる安全性やその判断、助言・指導、実車教習、リハビ リテーション、社会システムなどに関し、医療・福祉専門職、 工学およびその他の研究職、自動車教習所専門職、交通安全に 関与する機関・団体等の専門職、行政職、企業関係者等、多方 面の専門職が一堂に会して、知識の結集、情報の交換を行い、 安全で円滑な運転と移動、社会生活の確保に寄与することを目 的とする。 47
47. https://x.gd/WKxYG ←Web版ドライビングシミュレータ 技術的なアピールポイント • PLATEAUの都市モデルをドライビングシミュレータの走行体 験部分と教育用の説明画面の部分の両方で活用 • Unityの活用により臨場感のある３画面＋ステアリングコント ローラが使用可能なPC版と多くの人が利用できるWeb版の２つ を用意 • 信号の灯火のモデルをプログラムで分離し色の切り替えを再現 • LOD1道路の活用 • 実車走行データとの組み合わせ（今回は未使用） 48
48. https://x.gd/WKxYG ←Web版ドライビングシミュレータ 社会的なアピールポイント • 自動車事故という身近でかつ大事な内容がテーマ • 自動運転は技術的には面白いが実現や普及には時間がかかる • 自動車事故で一番多い追突事故についての教育を対象 • 追突事故をまず防止をすることで事故削減の効果が大きい • 体験を通して車間距離の不足を理解できる • ビデオ視聴などより学習内容の定着の効果が大きい 49
49. https://x.gd/WKxYG ←Web版ドライビングシミュレータ 作品の概要・アピールポイント（400文字まで） PLATEAUの3D都市モデルを使用しUnityで開発した安全運転学習用のドラ イビングシミュレータです。自動運転の研究開発が盛んですが、安全運転 教育はまだまだ大事です。ドライビングシミュレータによる安全運転教育 では、利用者から架空の街でなく実際の街のコースでの練習がしたいとい う声がありました。そこで、PLATEAUを活用することにしました。 今回沼津のLOD3のデータを活用して車間距離維持教育用のドライビング シミュレータを開発しました。実際の都市データに基づくリアルな走行 コースで十分な車間距離の維持の必要性を体験的に学ぶことができます。 WindowsPC版とWeb版を実装し、WindowsPC版では、３画面のディスプレイ とステアリングコントローラを利用したリアルな体験が、Web版では、イン ストール不要で多くの人に利用してもらうことが可能です。 50
50. https://x.gd/WKxYG ←Web版ドライビングシミュレータ 使用したツールやデータ、API等（400文字まで） • 開発環境 Unity 2021.3.31LTS https://unity.com/ • Plateau CityGML読み込み PlateauCityGmlUnity https://github.com/kazgoshi/PlateauCityGmlUnity o （https://github.com/ksasao/PlateauCityGmlSharp をFork） • 車両モデル作成 Blender3.2 https://www.blender.org/ • 背景3Dモデル 地理院地図3Dモデル https://maps.gsi.go.jp/ • 効果音 効果音ラボ https://soundeffect-lab.info/ • 画像 いらすとや https://www.irasutoya.com/ 51
51. https://x.gd/WKxYG ←Web版ドライビングシミュレータ 動作環境（400文字まで） •Windows 版 Windows 10/11 •Web版 WebGLの動作するブラウザ http://www.is.kyusan-u.ac.jp/~goshi/plateaudrive/ からアクセス 52
52. https://x.gd/WKxYG ←Web版ドライビングシミュレータ 注) ここもPLATEAU！ 53