令和7年度 秋期 エンベデッドシステムスペシャリスト試験 午後I 問題 問1 電動車椅子の安全設計とセンサー活用

解答の根拠

シニアカーのバッテリーは、気温の低下や向かい風、路面状況といった外的環境の変化によって、想定よりも早く消耗することがあります。そのため、過去のデータに基づく最大走行可能領域をそのまま表示してしまうと、想定外の消耗によりバッテリー残量が不足し、利用者が目的地との往復ができなくなる（帰宅困難になる）リスクが生じます。安全面を考慮し、余裕を持たせた狭い領域を表示する仕様としています。

高得点のポイント

• 外的環境の変化など、バッテリー消費が予測より早まる要因に触れていること。
• その結果としてバッテリー残量が不足し、目的地との往復ができないという利用者の不都合・リスクを明確に説明できていること。

解答の根拠

LiDAR（光検出と測距）センサーは、レーザー光を照射して対象物までの距離や形状、位置を立体的に高精度で取得することができますが、対象物の色の識別はできません。一方、ステレオカメラは人間の目のように2つのレンズで撮影し、奥行きの認識に加えて色認識が可能です。信号機の状態（赤・青・黄）を判別するためには色の認識が必須であるため、ステレオカメラを使用する必要があります。

高得点のポイント

• LiDARでは色認識ができないことを指摘していること。
• ステレオカメラでは色認識ができることを対比して説明できていること。

解答の根拠

横断歩道は歩道とは異なり、自動車などの車両が行き交う危険なエリアです。もし横断歩道を通行している最中に緊急ブレーキ機能が動作してシニアカーが停止してしまうと、その間に信号が赤に変わってしまい、交差する自動車と衝突するなどの重大な事故につながる危険性があります。また、周囲の歩行者や自転車に反応して不要な緊急ブレーキが頻発した場合、横断歩道を時間内に渡り切れず、進めなくなってしまう不都合が生じます。

高得点のポイント

• 横断歩道上での停止による、信号変化に伴う衝突の危険性を説明できていること。
• または、周囲の状況による不要なブレーキの頻発で進めなくなるという不都合を明記していること。

解答の根拠

安全運転支援機能（障害物検知や緊急ブレーキなど）は、利用者の命に関わるため、極めて高い即応性が求められます。クラウドシステムを利用する場合、通信ネットワークを介するため遅延が発生しやすく、さらにトンネルや山間部などの電波が届かない場所では機能自体が停止してしまう致命的な問題があります。そのため、シニアカー本体（エッジ）で処理を完結させることで、リアルタイム性を確保し、通信環境に依存せずに安全機能を動作させる必要があります。

高得点のポイント

• 電波が届かない場所での機能不全リスクを指摘していること。
• または、エッジ処理によるリアルタイム性の確保という通信の観点からの利点を明記していること。

解答の根拠

シニアカーは重心が高く、車輪で走行する構造のため、歩行者（先導者）が歩く速度と同じであっても、坂道やカーブでは遠心力や傾斜によって姿勢が不安定になりやすいという特性があります。もし歩行者追従機能が優先され、坂道やカーブで速度を落とさず走行し続けてしまうと、シニアカーがバランスを崩して転倒するなどの重大な事故につながる危険性があります。利用者の安全を確保するため、減速機能が優先される仕様となっています。

高得点のポイント

• 坂道やカーブという状況下で、速度を落とさず走行してしまう事態を指摘できていること。
• その結果として生じる、利用者にとって極めて危険な転倒という事象を明記していること。

解答の根拠

画像データサイズの計算は、カメラの解像度、色深度、および必要に応じたフレームレートを用いて算出されます。
ステレオカメラで撮影した画像データを物体認識部に送信する際のデータ量は、以下のような一般的な計算式に基づきます。

$$\text{1枚あたりのデータ量} = \text{水平画素数} \times \text{垂直画素数} \times \text{色深度（バイト）} \times \text{カメラ数}$$

（※本設問の正答 $2,520,000$ バイトは、問題文で提示されている特定の解像度や画素設定条件を上記の式に当てはめることで導出されます。1Mバイトを $1,000,000$ バイトとして換算する計算過程を含め、仕様に基づき正確な数値を求める必要があります。）

解答の根拠

送信データ量の割合やフレームレートなどに関する数値計算の設問です。問題文の条件に基づき、画像データの送信に必要な帯域や処理時間、あるいはフレームの割合を算出します。
与えられたデータサイズや通信速度、または圧縮や間引きの条件から、該当する比率や時間を導出することで正答の $50$ が得られます。（計算時は小数第1位を四捨五入して整数で求めます。）

解答の根拠

見通しの悪い交差点で自転車が飛び出してきた場合、シニアカーの安全運転支援機能はまず障害物の検知と回避行動をとります。その後、回避行動をとったとしても依然として衝突の危険が予測される場合は、緊急ブレーキを作動させます。この一連の動作（回避による軌跡の逸れと、その後の停止）を正しく表している軌跡を選択します。

各選択肢の解説

• ア: 障害物を検知しているにもかかわらず直進し続けており、回避行動が取られていません。
• イ: 回避の動きは見られますが、動作が遅れるか軌跡が不自然であり、安全な回避行動とはいえません。
• ウ: 回避後、元の軌道に無理に戻ろうとしており、衝突の危険性を考慮した緊急停止の軌跡を表していません。
• エ: 正解です。自転車を検知して安全な方向（左側）に軌跡を変え、その後衝突を防ぐために安全に停止する自然な動きを示しています。

解答の根拠

シニアカーが直進中に自転車の飛び出しを検知した際の安全運転支援機能の動作順序を記述します。左側に十分なスペースがあり、利用者は操作を行っていないという条件から、システムが自律的に判断して行動します。まず、飛び出してきた自転車を検知して回避（ステアリング操作等）を行います。しかし、回避後も自転車との距離や速度差から衝突する危険を検知し、最終的に緊急ブレーキが作動して停止するという一連のプロセスを経ています。

高得点のポイント

• 自転車を検知し回避したという第一段階の動作が記載されていること。
• 回避後も衝突する危険を検知し、緊急ブレーキが作動し停止したという第二段階の動作が記載されていること。
• これらの一連の動作が時系列に沿って矛盾なく説明されていること。

解答の根拠

グラフの該当区間（オ）において、シニアカーの速度が一時的に低下し、その後再び回復している変化を読み取ります。周囲に障害物がなく、利用者の操作もない状況で速度が制限されるのは、シニアカーのシステムが自律的に介入したためです。これは、先導者を追従走行中に、坂道やカーブに差し掛かったことで、転倒防止のための「坂道・カーブ減速機能」が優先して働いたことを示しています。

高得点のポイント

• シニアカーが先導者を追従走行中であるという状況を明記していること。
• 速度低下の要因として、坂道（またはカーブ）において坂道・カーブ減速機能が働いたことを正しく読み取って説明していること。

解答の根拠

シニアカーが移動中、建物の陰やトンネルなどを通過する際に、一時的に電波が届かなくなる間欠的な通信障害は日常的に発生します。もし通信が途切れるたびに即座にアラートを送信してしまうと、アラートが頻発し、利用者が本当に必要な重大な警告を見落としてしまう「アラート疲れ」に繋がります。これを防止し、実用的な運用とするために、通信断を一定時間以上という条件を設けています。

高得点のポイント

• 一時的・間欠的な通信障害による影響を考慮していること。
• それによってアラートが頻発することを防止するという目的を明確に説明できていること。

解答の根拠

シニアカーの前方カメラで撮影した映像に問題が生じる対象は、点滅周期がカメラのフレームレートと同期してしまうLED式信号機です。白熱球の信号機とは異なり、LEDは高速で点滅を繰り返しているため、特定のフレームレートで撮影すると消灯した状態として記録されてしまう問題があります。

高得点のポイント

• 本文中の指定された字句「LED式信号機」を過不足なく正確に抜き出していること。

解答の根拠

日本の交流電源の周波数は、東日本が50Hz、西日本が60Hzです。LED式信号機はこの電源周波数に依存して点滅（1秒間に100回または120回）しています。西日本において、カメラのフレームレートを30フレーム/秒に設定すると、LEDが消灯している瞬間とカメラのシャッターのタイミングが完全に同期してしまう現象が発生し、信号の色が映らない（消灯して見える）状態が続く可能性があります。これを防ぐため、フレームレートをずらす仕様にしています。

高得点のポイント

• 周波数の違いによる影響が顕著に出る西日本という地域的要因に触れていること。
• カメラの撮影周期と信号機の点滅が同期してしまうという技術的な原因を説明できていること。
• 結果として信号の色が映らないという問題事象を明記していること。

解答の根拠

ドライブレコーダー機能における動画ファイルサイズは、撮影される画像のデータ量、フレームレート、保存時間、および圧縮率を用いて計算されます。

1. 非圧縮時の総データ量を計算します。
   $$\text{1フレームのデータ量} \times \text{フレームレート（fps）} \times \text{保存時間（秒）}$$
2. これに平均圧縮率（$2\%$ すなわち $0.02$）を掛け合わせることで、ファイルヘッダーを除いた動画ファイルのデータ量が算出されます。
3. 最後に、求められたバイト数を $1,000,000$ で割り、Mバイト単位に変換した上で小数第1位を四捨五入して整数値を求めます。

（※正答となる $90$ は、設問で与えられたカメラの画素数や保存時間などの各パラメータを上記の式に当てはめることで導出されます。）