(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両用衝突警告装置であって、第１の位置を示す第１の信号を検知する検知モジュールと、
第２の位置を示す第２の信号を受信する通信モジュールと、
前記検知モジュールおよび前記通信モジュールに接続されて、前記第１の信号および前記第２の信号を受信し、前記第１の信号および前記第２の信号をそれぞれ第１の速度および第２の速度に変換することによって相対速度および相対位置を取得し、ベクトル演算を実行することによって、前記第１の位置から前記相対速度の方向を示す線までの垂直な距離である通常距離（ＤＣＰＡ）と、前記相対速度に基づいた前記第２の位置から前記相対位置への到着時間である進行最近接点到着時間（ＴＣＰＡ）とを決定し、車両どうしの距離に係る第１の結果を生成するか否かを判断するとともに、前記第１の結果を生成したとき、前記通常距離（ＤＣＰＡ）または前記進行最近接点到着時間（ＴＣＰＡ）に基づいて警告に係る演算を実行することによって、前記車両どうしの衝突の可能性に係る第２の結果を生成するか否かを判断する演算ユニットと、
前記演算ユニットに接続されて、前記演算ユニットが前記第２の結果を生成したとき、警告を送信する警告部と、
を備えたことを特徴とする車両用衝突警告装置。
【請求項２】
前記通信モジュールは、前記検知モジュールにさらに接続されて、前記第１の信号を送信することを特徴とする請求項１に記載の車両用衝突警告装置。
【請求項３】
前記ベクトル演算では、前記第２の位置から前記相対位置までの第１の距離が前記第２の位置から前記第１の位置までの第２の距離以上であるか否かを判断し、前記第１の距離が前記第２の距離以上であると判断した場合、前記第１の結果を生成することを特徴とする請求項１に記載の車両用衝突警告装置。
【請求項４】
前記ベクトル演算では、前記通常距離が最小であるか否かを判断し、前記通常距離が最小であると判断した場合、前記第１の結果を生成することを特徴とする請求項１に記載の車両用衝突警告装置。
【請求項５】
前記警告に係る演算では、前記第１の結果に基づいて、前記通常距離が警告距離以下であるか否かを判断し、前記通常距離が前記警告距離以下であると判断した場合、前記第２の結果を生成することを特徴とする請求項１に記載の車両用衝突警告装置。
【請求項６】
前記警告距離は、少なくとも１台の車両の長さ、幅、および操舵角によって判断されることを特徴とする請求項５に記載の車両用衝突警告装置。
【請求項７】
前記警告に係る演算では、前記第１の結果に基づいて、前記ＴＣＰＡが警告時間以下であるか否かを判断し、前記ＴＣＰＡが前記警告時間以下であると判断した場合、前記第２の結果を生成することを特徴とする請求項１に記載の車両用衝突警告装置。
【請求項８】
前記演算ユニットに接続されて、少なくとも前記通常距離を格納する記憶部をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の車両用衝突警告装置。
【請求項９】
前記第１の速度は第１の対象の速度であり、前記第２の速度は第２の対象の速度であり、前記相対速度は前記第２の対象の前記第１の対象に対する相対速度であることを特徴とする請求項１に記載の車両用衝突警告装置。
【請求項１０】
前記相対位置は、間隔後の前記相対速度に基づく第１の対象および第２の対象の相対位置であり、前記間隔は、前記演算ユニットが前記ベクトル演算を終了するのに必要な時間である、請求項１に記載の車両用衝突警告装置。
【請求項１１】
前記警告は音声プロンプトまたは光によるプロンプトであることを特徴とする請求項１に記載の車両用衝突警告装置。
【請求項１２】
前記第１の信号または前記第２の信号は、少なくとも１台の車両の長さ、幅、および操舵角をさらに示すことを特徴とする請求項１に記載の車両用衝突警告装置。
【請求項１３】
車両用衝突警告方法であって、検知モジュールが第１の位置を示す第１の信号を検知する工程と、
通信モジュールが第２の位置を示す第２の信号を受信する工程と、
演算ユニットが前記第１の位置および前記第２の位置を第１の対象の第１の速度および第２の対象の第２の速度にそれぞれ変換する工程と、
前記演算ユニットが前記第１の対象に対する前記第２の対象の相対速度を取得する工程と、
前記演算ユニットが前記相対速度に基づいて相対位置を取得する工程と、
前記演算ユニットがベクトル演算を実行して、前記第１の位置から前記相対速度の方向を示す線までの垂直な距離である通常距離と、前記相対速度に基づいた前記第２の位置から前記相対位置への到着時間である進行最近接点到着時間（ＴＣＰＡ）とを決定し、車両どうしの距離に係る第１の結果を生成するか否かを判断する工程と、
前記演算ユニットが前記第１の結果を生成したとき、前記通常距離（ＤＣＰＡ）または前記進行最近接点到着時間（ＴＣＰＡ）に基づいて、警告に係る演算を実行することによって、前記車両どうしの衝突の可能性に係る第２の結果を生成するか否かを判断する工程と、
警告部が、前記演算ユニットが前記第２の結果を生成したとき、警告を送信する工程と、
を備えたことを特徴とする車両用衝突警告方法。
【請求項１４】
前記ベクトル演算を実行する工程は、
前記第２の位置から前記相対位置までの第１の距離が前記第２の位置から前記第１の位置までの第２の距離以上であるか否かを判断する工程と、
前記第１の距離が前記第２の距離以上であると判断した場合、前記第１の結果を生成する工程と、
を備えたことを特徴とする請求項１３に記載の車両用衝突警告方法。
【請求項１５】
前記ベクトル演算を実行する工程は、
前記通常距離が最小であるか否かを判断する工程と、
前記通常距離が最小であると判断した場合、前記第１の結果を生成する工程と、
を備えたことを特徴とする請求項１３に記載の車両用衝突警告方法。
【請求項１６】
前記警告に係る演算を実行する工程は、
前記第１の結果に基づいて、前記通常距離が警告距離以下であるか否かを判断する工程と、
前記通常距離が前記警告距離以下であると判断した場合、前記第２の結果を生成する工程と、
を備えたことを特徴とする請求項１３に記載の車両用衝突警告方法。
【請求項１７】
前記警告距離は、少なくとも１台の車両の長さ、幅、および操舵角によって判断されることを特徴とする請求項１６に記載の前記車両用衝突警告方法。
【請求項１８】
前記警告に係る演算を実行する工程は、
前記第１の結果に基づいて、前記ＴＣＰＡが警告時間以下であるか否かを判断する工程と、
前記ＴＣＰＡが前記警告時間以下であると判断した場合、前記第２の結果を生成する工程と、
を備えたことを特徴とする請求項１３に記載の車両用衝突警告方法。
【請求項１９】
前記相対位置は、前記演算ユニットが前記ベクトル演算を終了するのに要する時間間隔の後の前記相対速度に基づく第１の対象および第２の対象の相対位置であることを特徴とする請求項１３に記載の車両用衝突警告方法。
【請求項２０】
前記警告は音声プロンプトまたは光によるプロンプトであることを特徴とする請求項１３に記載の車両用衝突警告方法。
【請求項２１】
前記第１の信号または前記第２の信号は、少なくとも１台の車両の長さ、幅、および操舵角をさらに示すことを特徴とする請求項１３に記載の車両用衝突警告方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は車両の衝突の警告に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリクラッシュシステムなどの先進運転支援システム（ＡＤＡＳ：Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｄｒｉｖｅｒ  Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）は、最先端の車両に積極的な安全対策が増々取り入れられることにともない、その市場性がより一層向上している。ＡＤＡＳは、一般に、周囲の車両の検出をレーダ、超音波、または光学カメラに頼っているため、その性能については保証されるものではない。検知信号は、しばしば、障害物に妨害されたり、日光の有無によって影響を受けたりするためである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記を考慮し、本開示は、車両の運転状態が変化するときに、車両が衝突を警告する装置および方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本開示は、車両用衝突警告装置を提供する。この装置は、検知モジュールと、通信モジュールと、演算ユニットと、警告部とを備える。
検知モジュールは、第１の位置を示す第１の信号を検知する。通信モジュールは、第２の位置を示す第２の信号を受信する。演算ユニットは双方のモジュールに接続されて、第１および第２の信号を受信し、これらをそれぞれ第１の速度および第２の速度に変換することによって、相対速度および相対位置を取得する。演算ユニットは、ベクトル演算を実行して、通常距離（ＤＣＰＡ）、進行最近接点到着時間（ＴＣＰＡ：Ｔｉｍｅ  ｔｏ  Ｃｌｏｓｅｓｔ  Ｐｏｉｎｔ  ｏｆ  Ａｐｐｒｏａｃｈ）を決定し、および車両どうしの距離に係る第１の結果を生成するか否かを判断するとともに、当該第１の結果を生成したとき、前記通常距離（ＤＣＰＡ）または前記進行最近接点到着時間（ＴＣＰＡ）に基づいて、警告に係る演算を実行して第２の結果を生成するか否かを判断する。警告部は、演算ユニットに接続されて、演算ユニットが第２の結果を生成したとき警告を送信する。  
【０００５】
本開示はまた、車両用衝突警告方法を提供する。この方法では、検知モジュールは第１の位置を示す第１の信号を検知し、通信モジュールは第２の位置を示す第２の信号を受信する。演算ユニットは、第１および第２の位置をそれぞれ変換して第１の対象の第１の速度および第２の対象の第２の速度とすることによって、第１の対象に対する第２の対象の相対速度が取得する。また、演算ユニットは、相対速度に基づいて相対位置を取得する。
ベクトル演算が演算ユニットによって実行されて、通常距離とＴＣＰＡを決定し、車両どうしの距離に係る第１の結果を生成するかを判断する。第１の結果を生成したとき、演算ユニットは、前記通常距離（ＤＣＰＡ）または前記進行最近接点到着時間（ＴＣＰＡ）に基づいて、警告に係る演算を実行して第２の結果を生成するか否かを判断する。警告部は、警告に係る演算によって前記車両どうしの衝突の可能性に係る第２の結果が生成されると、警告を送信する。
【０００６】
前述した通常距離とは、第１の位置から相対速度の方向を示す線までの垂直な距離であり、前述したＴＣＰＡとは、相対速度に基づいて、第２の位置から相対位置に到着する時間である。
【０００７】
つまり、本開示では、同一または互換性のある衝突警告装置の位置を送受信して、ベクトルおよび警告に係る演算を通じて、衝突の可能性を示す結果と、警告を送信する必要性とを生成する。本開示は、全方向検出とより一層正確な警告とを提供しつつ、既存の製品の欠点を回避する。
【０００８】
本開示は、以下に記載する詳細な説明および添付図によってより完全に理解できるであろう。これらは例示目的でのみ示すものであり、本開示を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態に係る車両用衝突警告装置の上位概念のブロック図である。
【図２】本実施形態に係るベクトル演算を例示した図である。
【図３】本実施形態に係る車両用衝突警告方法のフローチャートである。
【図４】本実施形態に係る警告距離の演算を例示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下の詳細な説明では、説明を目的として、開示される実施形態を完全に理解するために多数の特定の詳細を示す。ただし、１または複数の実施形態はそれらの特定の詳細を用いずに実施されてもよいことは明らかであろう。別の例では、図を簡略化するために、周知の構造および装置を概略的に示す。
【００１１】
図１は車両用衝突警告装置１０（以下、「装置」という）を示す。装置１０は、自動車またはオートバイに一体化されていてもよいし、あるいはスマートホン、タブレット、もしくはラップトップコンピュータなどの車両に配置される携帯装置であってもよい。装置１０は、演算ユニット１１と、通信モジュール１２と、検知モジュール１３と、記憶部１４と、警告部１５とを備えている。
演算ユニット１１はプロセッサであり、数学的な演算を実行し、論理的判断を行う。通信モジュール１２は、演算ユニット１１に接続する無線通信装置であり、信号を受信または送信する。検知モジュール１３は、演算ユニット１１と、通信モジュール１２との双方に接続されて、装置１０自体の位置または車両の位置を検知するために衛星航法（たとえばＧＰＳ）受信器を備えている。検知モジュール１３は、操舵角を検出するためのセンサなど、別のセンサをさらに備えていてもよい。記憶部１４は一時的なデータまたは永続的なデータを格納するための媒体として、演算ユニット１１に接続されている。警告部１５は、演算ユニット１１に接続されて、スピーカまたはモニタなどの少なくとも音声または映像を出力する装置である。
【００１２】
道路上の車両間で信号を問題なく交換するために、通信モジュール１２は、一般に、車両環境における無線アクセス（ＷＡＶＥ：Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ａｃｃｅｓｓ  ｉｎ  Ｖｅｈｉｃｕｌａｒ  Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ）に基づくスポット通信（ＤＳＲＣ：Ｄｅｄｉｃａｔｅｄ  Ｓｈｏｒｔ−Ｒａｎｇｅ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）などの一般的な車両対車両通信標準規格に準拠していなければならない。この標準規格は、通常、信号の形式、周波数帯域、および当該信号を伝送する速度を特定する。
検知モジュール１３が検出する信号に係る情報は、たとえば車両の位置、長さ、幅、型式、および操舵角を含有する。通信モジュール１２は、検知モジュール１３から直接、または演算ユニット１１を介して上記信号を受信してもよく、１秒に複数回、上記信号を送信または配信してもよい。通信モジュール１２は、別の車両から配信される同様の信号を同一の速度で受信し、それらを演算ユニット１１に転送する。
【００１３】
相互に対向して移動している２台の車両間の距離は、車両がすれ違うまで徐々に減少し、車両がすれ違った後からは、増加し始める。２台の車両のうちの一方から見ると、衝突は車両がすれ違う地点の前、またはすれ違う地点で起こることもある。地点は、したがって、両車両の長さ、幅、速度、操舵角などに関連する。
図２を参照されたい。同図に示すように、本車両は速度ベクトルＡで紙面上方に移動し、対象車両は紙面左向きに速度ベクトルＢで移動する。車両はそれぞれ角度θＡ１およびθＢ１で曲がっている。ベクトルＡ、ベクトルＢ、θＡ１、およびθＢ１は検知した信号または受信した信号を変換して取得される。たとえば、単位時間（通常１秒以内）中の位置の変化は速度に変換され、任意の３頂点を接続する２辺は操舵角を形成する。操舵角はまた、検知モジュール１３のセンサから直接取得することもできる。
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【００１４】
車両の長さおよび幅にかかわらず、本車両の点Ａ（通常、車両の中心または検知モジュール１３がある場所）を本車両が静止している基準点とし、対象車両の相対速度を（相対速度ベクトルＶＢＡ）＝（速度ベクトルＢ）＋（速度ベクトル（−Ａ））とする。
相対速度を車両の受信信号および検知信号から演算して取得した後、一時的な点または一定の時点での本車両に対する対象車両の相対位置をＴＰ１として取得できる。下付きの１は最初の一連の演算を示す。その後ベクトル演算を行い、対象車両からＴＰ１までの距離をＤＲ１として示すとともに、本車両から相対速度ベクトルＶＢＡの方向を示す線（点線）までの通常距離または垂直な距離をＤＣＰＡ１として示す。この線は、距離ＤＣＰＡ１と、第１の進行最近接点（ＣＰＡ：Ｃｌｏｓｅｓｔ  Ｐｏｉｎｔ  ｏｆ  Ａｐｐｒｏａｃｈ）であるＣＰＡ１で交差する。
上記の説明および点Ａ、ＣＰＡ１、およびＢからなる三角形から明らかであるように、距離ＤＲ１は、本車両の点Ａから対象車両の点Ｂまでの距離であるＤＡＢ１より短い。これは、距離ＤＣＰＡ１は最小ではないことを示唆する。つまり、２台の車両はいまだに、すれ違うかもしれない地点、またはお互いに衝突するかもしれない地点に到達しておらず、ｎ回目の演算で最小距離ＤＣＰＡｎを取得するまで、演算ユニット１１は第２回以降の一連の演算を実行し続ける。
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【００１５】
相対位置ＴＰｎおよびそこから対象車両の点Ｂまでの距離であるＤＲｎは、ｎ回目の演算で取得される。すれ違いまたは衝突は、ＤＲｎが車両間の距離ＤＡＢｎと等しいか、またはわずかに大きい場合に、ＴＰｎの前またはＴＰｎで発生する。このとき、距離ＤＣＰＡｎは、点Ａから任意の点ＣＰＡ、特に点ＣＰＡｎまでの最小距離であり、対象車両が点ＢからＣＰＡｎに到着するのにかかる時間はＴＣＰＡｎであり、進行最近接点到着時間（ＴＣＰＡ）にｎ番目に近い。
本実施形態では、演算ユニット１１はＤＲｎがＤＡＢｎ以上であるか否かに関する。同様の結果を伴う別の実施形態では、代替的にＤＲ１＋ＤＲ２＋…＋ＤＲｎの合計がＤＡＢ１以上であるか否かを判断する。前述の位置、速度、および距離は時間と共に変動するため、それらおよびそのうちの特にＤＣＰＡｎは、一時的に記憶部１４に格納される。実際に、前述の演算は本車両によって、複数台の対象車両に対して実行される。つまり、様々な時点での様々なＣＰＡに対する距離および回数を取得することで、警告の判断が容易になる。
【００１６】
衝突の正確な地点を予測し、警告距離または時間を判断するために、実際の車までのＣＰＡおよび距離および時間に加えて、図２に記載するように実際の車両の長さおよび幅を考慮にいれなければならない。
図３を参照されたい。フローチャートに示すように、一連の演算が実行される速度はステップＳ２１でまず決まる。信号は、毎秒複数回、車両対車両通信標準規格の仕様にしたがって送信または配信されることに留意されたい。本車両の検知信号を送信することに加えて、通信モジュール１２は、信号を近くの対象車両から受信する。このような信号は、少なくとも対象車両の位置を特定する。
演算ユニット１１自体の能力によって、演算ユニット１１は演算するために信号のすべての伝達を取り込まなくてもよく、その代わりにステップＳ２１の作業負荷を、たとえば、本車両と対象車両間の距離、または本車両の操舵角に適応させる。たとえば、演算速度は、距離が短くなるか、操舵角が大きくなるとき増加することもあり、その反対の場合は減少することもある。一連の演算すべてで実行する必要がないため、ステップＳ２１は点線で示す。
【００１７】
一連の演算はステップＳ２２から開示する。演算速度が決まり、本車両上に搭載された装置１０の演算ユニット１１は、検知モジュール１３が検知する第１の信号と、通信モジュール１２が受信する少なくとも１つの第２の信号とを受信する。本明細書における「第１」および「第２」という用語は、例示のみを目的とする。
第１の信号は、装置１０の第１の位置を示し、第２の信号は、対象車両上に搭載された、同一または互換性のある装置の第２の位置を示す。位置は、一般に、「Ｎ２４２０５１．２  Ｅ１２０４８５３．１」のように経度および緯度で表わされる。第１および第２の信号はさらに、それぞれ元となる車両の長さ、幅、操舵角を示す。
【００１８】
第１の位置は装置１０の位置を表し、第２の位置は別の装置の位置を表す。第１の位置と第２の位置を受信すると、演算ユニット１１はステップＳ２３において、２つの位置それぞれを第１の速度および第２の速度に変換する。これによって、一定の時間後の本車両および対象車両の相対速度および相対位置（または一時的な点）を取得する。
演算ユニット１１は、次に、ベクトル演算を開始し、第２の位置から相対位置までの距離ＤＲｎ、第２の位置から第１の位置までの距離ＤＡＢｎ、および第１の位置から相対速度の方向を示す線までの通常距離ＤＣＰＡｎを取得する。
【００１９】
距離ＤＲｎ、ＤＡＢｎ、およびＤＣＰＡｎを取得した後、演算ユニット１１はステップＳ２４において、ＤＲｎがＤＡＢｎ以上であるか否か、ＤＲ１＋ＤＲ２＋…＋ＤＲｎの合計がＤＡＢ１以上であるか否か、またはＤＣＰＡｎが最小であるか否かを判断する。３つの条件のうちの１つが有効であるとき、進行最近接点であるＣＰＡｎ、およびそこまでの時間（ＴＣＰＡｎ）および最小の通常距離（ＤＣＰＡｎ）が決定される。ステップＳ２４の結果によって本開示の方法はステップＳ２５に進むか、または、ステップＳ２２に戻り一連の演算を再度開始する。
【００２０】
ＣＰＡｎ、ＴＣＰＡｎ、およびＤＣＰＡｎをステップＳ２３およびＳ２４において確定後、演算ユニット１１は、ステップ２５において、第１および第２の信号に含まれる車両の長さ、幅、および操舵角に基づいて、警告距離および警告時間を導出する。警告距離は、対象車両がたとえば左または右から実際に、どのように本車両と衝突するかに基づいてもよい。
図４は本車両の右側への衝突を示す。本図では、警告距離はＡＷ／２＋（ＢＷ／２）ｃｏｓθ＋（ＢＬ／２）ｃｏｓ（９０°−θ）以上でなければならない。ＡＷは本車両の幅であり、ＢＷおよびＢＬはそれぞれ対象車両の幅および長さであり、θは衝突時の本車両に対する対象車両の相対操舵角である。θは車両の瞬間的な位置および速度から導出されてもよく、または直接検知モジュール１３から取得してもよい。
図２の用語と同様に、θは反対方向に向かう車両ではθＡｎとθＢｎの合計であり、それ以外では操舵角の差である。警告時間はＴＣＰＡｎ以下であるべきであり、車両の性能または運転手の性別、年齢、または精神状態に合わせて調節してもよい。
【００２１】
警告距離および時間が確立されると、警告に係る演算はステップＳ２６において継続し、演算ユニット１１は最小通常距離ＤＣＰＡｎが警告距離以下であるか否かを判断する。ＤＣＰＡｎが警告距離以下であり、衝突はＣＰＡｎ以前に、またはＣＰＡｎで発生すると判断されるとき、またはＴＣＰＡｎが警告時間以上であるとき、演算ユニット１１は命令を警告部１５に発行する。それ以外の場合は、本開示の方法はステップＳ２２に戻る。
【００２２】
ステップＳ２６の結論を受けて、および演算ユニット１１からの命令に基づいて、警告部１５は、ステップＳ２７において、警告を本車両の運転手に送信する。警告は「６メートル以内で右側が衝突します」または「３秒以内に左側が衝突します」などの音声プロンプトを備えていてもよい。または警告は光によるプロンプト、たとえば警告灯点滅を備えていてもよい。
警告は装置１０が携帯装置の場合は、装置１０によって送信される。緊急事態が解消されるまで、警告は絶え間なく送信されてもよい。つまり、ステップＳ２６またはＳ２４における判断は、本車両または対象車両の位置または操舵角が変化したため、もはや有効ではない。本事例では、本開示の方法はステップＳ２１またはＳ２２に戻り、新しい一連の演算を開始する。
【００２３】
既存のＡＤＡＳなどのレーダ、超音波、または光学カメラを用いて車両周囲を検出する代わりに、本開示は一般的な車両対車両通信標準規格、たとえば５．９ＧＨｚの周波数幅、低い遅延（０．２ｍｓ）、長距離（１０００ｍ）、および高伝達速度（２７Ｍｂｐｓ）で動作する車両対車両通信標準規格に準拠する。また、本開示は同一または互換性のある衝突警告装置の位置（または衝突警告装置を搭載する車両の位置）を適応して送受信する。
ベクトルおよび警告に係る演算によって、ＣＰＡまでの最小距離および時間を取得して、それぞれを警告距離および警告時間と比較し、衝突の可能性を示す結果と、警告を送信する必要性を生成する。本開示は、多方向の検出と、正確さを強化した警告を提供しながら、既存の製品の欠点を回避する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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