エンベデッドシステムスペシャリスト 2025年 午後1 問01

解答の導き方

1. ディスプレイ部は、「過去に走行したルートや走行速度及びその際に消費した電力量」を基に、バッテリー残量で往復できる領域を表示します。つまり、過去の走行データから、どこまでなら往復できるかを推定しています。
2. ただし、過去の走行で使った電力量は、今回の走行でも同じになるとは限りません。走行時の外的環境が変わると、過去のデータから推定した量より多くの電力を消費する可能性があります。
3. 過去のデータどおりに走行できると見込んで領域を広く表示すると、実際にはバッテリー残量が足りず、目的地から戻れなくなるおそれがあります。そのため、推定した領域よりも狭く表示し、往復できない事態を避けるようにしています。

誤りやすいポイント

• 過去の走行データによる推定値を、今回の走行でも必ず満たせる距離として扱わないようにします。
• 表示領域を狭くする理由は、単に利用者の行動範囲を制限するためではありません。外的環境による電力消費の変化を見込んだ安全側の表示です。
• 問われているのは、片道の走行ではなく、目的地との往復ができなくなる可能性です。

FAQ

解答の導き方

1. 信号補助機能では、信号機の存在を確認するだけでなく、信号灯の色を認識して進行・停止を判断します。本文には、信号が「青点灯であれば通行」し、「青点灯以外であれば」停止するとあります。したがって、必要なのは信号灯の色の情報です。
2. 表3では、ステレオカメラは「主に色情報を含んだ物体の認識に用いる」と説明されています。一方、LiDARは「色情報をもたず、主に形状や距離に関する認識に用いる」とあります。
3. このため、LiDARでは信号灯の色を識別できず、色情報を扱えるステレオカメラを使う必要があります。つまり、色認識はLiDARではできず、ステレオカメラではできるためです。

誤りやすいポイント

• LiDARで信号機までの距離を測れることと、信号灯の色を認識できることを混同しないようにします。距離を認識できても、色の判別には色情報が必要です。
• 信号補助機能では信号機の位置だけが必要だと考えないようにします。通行するか停止するかを判断するため、信号灯色の認識が必要です。
• LED式信号機の点滅周波数に注目しすぎないようにします。この設問で問われているのは、信号の認識に使うセンサーの違いです。

FAQ

解答の導き方

誤りやすいポイント

• 「赤信号で横断歩道内に取り残される危険」だけに絞ると、不要な緊急ブレーキが頻発する可能性を説明できません。
• 物体を検知しただけで必ず緊急ブレーキが作動するわけではありません。衝突の危険を判定した場合に作動しますが、横断中は歩行者などが近くを通るため、不要な危険判定が起こり得る点が重要です。
• 緊急ブレーキが安全のための機能だから常に有効にすべき、と考えるのは適切ではありません。横断歩道内での停止自体が危険を招く場合があります。

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解答の導き方

1. 本文では、クラウド上の3D地図作成システムを利用する一方で、目標速度や目標舵角を算出する処理はシニアカー側のマッピングユニットで行っています。つまり、安全運転支援機能の実行に必要な判断や制御は、車載の構成要素で完結する設計です。
2. 通信部は「電波の届かない場所を少なくするために4Gと5Gのハイブリッド通信」を行います。しかし、電波の届かない場所を少なくするのであって、通信できない場所をなくすわけではありません。安全運転支援機能をクラウドに依存させると、通信が途切れたときに支援機能を使えなくなるおそれがあります。
3. さらに、マッピングユニットは、自車位置情報やセンサー情報などから「100ミリ秒後に到達すべき位置」に対する目標速度と目標舵角を算出します。こうした制御を通信経由でクラウドに依頼すると、通信の遅延によって必要なタイミングに間に合わない可能性があります。
4. したがって、通信断や遅延の影響を避け、安全運転支援のリアルタイム性を確保するため、支援機能はシニアカー内で処理します。

誤りやすいポイント

• 「4Gと5Gのハイブリッド通信」があるから常に通信できる、と考えないようにします。本文の説明は、電波の届かない場所を少なくするというもので、通信の常時接続を保証するものではありません。
• クラウドを使わない理由を、通信速度や通信費だけに限定しないようにします。安全運転支援では、通信できない場合への備えに加えて、制御のタイミングを守ることも重要です。
• 3D地図作成システムがクラウド上にあることと、安全運転支援機能の実行をクラウドに依存させることは別です。地図の利用と、走行中の判断・制御を分けて考えます。

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解答の導き方

1. まず、坂道・カーブ減速機能が何をするかを確認します。本文には、下り坂及びカーブ区間では「ブレーキによって速度を自動的に2km／時まで減速させる」とあります。この機能は、坂道やカーブでの安全を確保し、転倒を防ぐためのものです。
2. 一方、歩行者追従機能は、先導者との距離を一定に保つように速度を調整します。先導者の速度や位置の変化に合わせて走行するため、坂道・カーブ減速機能の指示とは異なる速度が必要になる場合があります。
3. そこで、坂道・カーブ減速機能を優先しない場合を考えます。歩行者追従機能の速度調整が優先されると、坂道やカーブでも必要な減速ができず、シニアカーが速度を落とさず走行する可能性があります。その結果、転倒につながることが想定されます。

誤りやすいポイント

• 歩行者との距離が一定に保てなくなることだけを答えるのは不十分です。問われているのは、坂道・カーブ減速機能を優先しない場合に起きる事象です。
• 「坂道・カーブ減速機能が働かない」とだけ書くのではなく、減速できないことで生じる危険まで結び付けます。
• 「衝突する」とするのは本文から直接導ける事象ではありません。坂道やカーブでの速度と、転倒防止の関係に注目します。

FAQ

解答の導き方

1. まず、カラーカメラ1台が画像1枚で送るデータ量を求めます。表3には、カメラ1台の画素数が「1,200×700画素」、1画素当たりの色情報が「24ビット」とあります。
   画像の総画素数に1画素当たりのビット数を掛けると、画像1枚のデータ量をビット単位で求められます。これをバイト単位にするには、8ビットで1バイトなので8で割ります。
   $1,200\times 700\times 24÷8=2,520,000\text{バイト}$
   したがって、aには2,520,000が入ります。
2. 次に、カラーカメラ2台から1秒間に送信するデータ量を求めます。表3には、画像を「100ミリ秒周期で撮影」するとあります。100ミリ秒は0.1秒なので、1秒間に送信する画像はカメラ1台当たり10枚です。
3. カメラ2台分のデータ量は、カメラ1台分のデータ量に2台分と1秒当たりの画像枚数を掛けて求めます。
   $2,520,000\times 2\times 10=50,400,000\text{バイト／秒}$
4. 1Mバイトは1,000,000バイトなので、50,400,000バイト／秒は50.4Mバイト／秒です。小数第1位を四捨五入すると、bは50になります。

誤りやすいポイント

• 24ビットをそのままバイト数として扱わないようにします。1画素当たりのデータ量をバイトに直すため、8で割ります。
• ステレオカメラはカラーカメラ2台で構成されるため、1台分の画像データ量だけで終わらず、2倍します。
• 100ミリ秒周期は、1秒間に100枚ではなく、1秒間に10枚です。
• 50,400,000バイトをMバイトに直すときは、問題文の指定どおり1Mバイトを1,000,000バイトとして計算します。

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解答の導き方

1. まず障害物回避機能が働きます。
   障害物回避機能は、LiDARで検知した障害物について、半径10m以内にあり、そのまま走行すると接触する可能性がある場合に回避を行います。図3では、自転車がLiDARの検知範囲に入った後も、シニアカーと自転車との間には距離があります。また、設問ではシニアカーの左側に十分なスペースがあり、障害物もないとされています。そのため、左側へ進路を変えて自転車を避けられます。
2. 次に緊急ブレーキ機能が働きます。
   緊急ブレーキは、ステレオカメラで検出した障害物について、対象との距離が3m以内の場合に判定します。自転車がさらに接近して衝突の危険が高まると、緊急ブレーキが作動します。問題文には、緊急ブレーキ機能は障害物回避機能とは独立して動作し、緊急ブレーキが優先するとあります。したがって、回避を続けて自転車の横を通り抜けるのではなく、回避途中で停止します。
3. この二段階の動きに合う軌跡を選びます。
   図3の（エ）は、シニアカーがまず左方向へ進路を変え、その後の走行位置が重なって停止した様子を表しています。これは、LiDARによる障害物回避の後、ステレオカメラによる緊急ブレーキが優先して作動する流れと一致します。よって、該当する軌跡は（エ）です。

誤りやすいポイント

• LiDARの検知範囲と緊急ブレーキの判定距離を混同しないことが大切です。障害物回避は半径10m以内が対象ですが、緊急ブレーキの判定は3m以内です。
• 左側に安全な場所があるからといって、自転車を回避し続けるとは限りません。衝突の危険が高まると、優先される緊急ブレーキが作動します。
• 軌跡を選ぶ際は、進路を変えたかどうかだけでなく、その後に停止しているかも確認します。回避だけを続ける軌跡では、機能の優先関係を反映できません。

FAQ

解答の導き方

誤りやすいポイント

• 速度が下がったことだけに注目し、利用者がブレーキを操作したと考えないようにします。問題では、追従中にブレーキレバーなどを操作していないとされています。
• 先導者が一定速度で歩いているため、追従機能だけで速度が2km／時まで下がったと判断しないようにします。坂道・カーブ減速機能が優先される仕様です。
• 機能名から「カーブ」と答えないようにします。設問に先導者は直進すると示されているので、減速した場所は坂道と特定できます。

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解答の導き方

1. 問われているのは、自車位置情報を受信できないとき、すぐにアラートを送らず「一定時間以上」受信できない場合に限る理由です。アラートの送信条件には、シニアカーが解錠された状態であることも含まれています。
2. 本文には、シニアカーと行動内容確認システムが通信部を経由して通信することが示されています。通信は一時的に途切れたり、不安定になったりすることがあります。そのたびにアラートを送信する仕様では、シニアカーに問題がない場合にも通知が発生しかねません。
3. そこで、受信できない状態が一定時間続いた場合に限ってアラートを送信すれば、一時的な通信障害による不要な通知を抑えられます。つまり、通信断を一定時間以上とする目的は、間欠的な通信障害によるアラートの頻発を防ぐことです。

誤りやすいポイント

• 通信が途切れた理由を、シニアカーの故障や事故に限定して考えないようにします。一時的な通信障害でも位置情報を受信できないことがあります。
• 一定時間の設定を「通知を遅らせるため」とだけ捉えないようにします。重要なのは、一時的な通信断による不要なアラートを減らすことです。
• 解錠状態という条件と、通信断を一定時間以上とする目的を混同しないようにします。前者はアラートの条件、後者は通信の一時的な途切れへの対策です。

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解答の導き方

1. 問題は、前方カメラを30フレーム／秒で撮影したときに問題が生じる映像の対象と、その理由を問うています。表4では、前方カメラの映像を27.5フレーム／秒で受信し、30フレーム／秒に変換するとされています。つまり、撮影時のフレームレートを30フレーム／秒にしないことがポイントです。
2. 対象を特定する手掛かりは、安全運転支援機能の説明にある「LED式信号機は東日本では100Hz、西日本では120Hzで点滅している」という記述です。カメラの撮影タイミングとLED式信号機の点滅が関係するため、問題が生じる映像は信号機の映像だと分かります。
3. 特に西日本の120Hzと撮影の30フレーム／秒の関係を考えます。30フレーム／秒では、1秒間に30回、一定間隔で撮影します。120Hzの点滅は1秒間に120回なので、撮影の間に点滅が4周期進みます（$120/30=4$）。その結果、撮影のたびに同じ点滅位相を捉えることがあり、信号灯が点灯していても、消灯状態のように映る場合があります。
4. 27.5フレーム／秒では、撮影のタイミングと120Hzの点滅が同じ周期で繰り返されません。そのため、フレームごとに捉える点滅の位相がずれ、点灯している状態を映像に記録できる可能性が高まります。したがって、対象は「LED式信号機」であり、問題の理由は、信号機の点滅と撮影が同期して信号の色が映らなくなることです。

誤りやすいポイント

• 信号機の「色を認識する機能」の問題と捉えるだけでなく、撮影時のフレームレートとLEDの点滅周波数の同期が原因である点を押さえます。
• 問題の対象は信号機全般ではなく、点滅する「LED式信号機」です。
• 27.5フレーム／秒で受信した後に30フレーム／秒へ変換するため、撮影時点で色が映らない問題を、変換後に補えるわけではありません。撮影時の同期を避けることが重要です。

FAQ

解答の導き方

誤りやすいポイント

• カメラの受信レートである27.5フレーム／秒を使わないようにします。保存前に30フレーム／秒へ変換するため、保存動画のフレームレートは30フレーム／秒です。
• 1画素当たり24ビットを、そのまま24バイトとして計算しないようにします。8ビットが1バイトなので、1画素当たり3バイトです。
• 圧縮率2％は、圧縮後のサイズを圧縮前の2％として計算します。2％分を差し引いて98％とするのではありません。
• 1ファイルの長さは50秒です。1秒当たりのデータ量だけで計算を終えないようにします。

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