(57)【要約】開示された発明は、乗物のオペレータへ衝突警報を送るためのシステム及び方法に関する。開示された方法に従って作動できるところの開示されたシステムは、レンジゲート式可視画像生成手段と処理手段を備える。画像生成手段は、乗物に対する位置が既知である検出ゾーン内に位置する物体の可視画像を得るように作動できる。処理手段は、画像を処理して、乗物に対する物体の位置を求め、乗物が物体に衝突するかどうかを判断し、かつ乗物が物体に衝突するかもしれないと判断された場合にオペレータに警告するように作動できる。
2005538340.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
乗物のオペレータへ衝突警報を送るためのシステムであって、乗物に対する位置が既知の検出ゾーン内に位置する物体の可視画像を得るように作動できるレンジゲート式可視画像生成手段と、画像を処理して乗物に対する物体の位置を求め、乗物が物体に衝突するかどうかを判断し、そして乗物が物体に衝突するかもしれないと判断した場合にオペレータに警告するように作動できる処理手段とを備えるシステム。
【請求項２】
画像生成手段は、検出ゾーンを乗物に対して一定位置に維持するように作動できる請求項１のシステム。
【請求項３】
画像生成手段は、乗物に対する検出ゾーンの位置を変えるように作動できる請求項１のシステム。
【請求項４】
乗物に対する検出ゾーンの位置が、乗物の加速または減速に応じて変えられる請求項３のシステム。
【請求項５】
乗物に対する検出ゾーンの位置は、乗物の加速に応じて検出ゾーンが乗物から離れて動くように変えられる請求項４のシステム。
【請求項６】
乗物に対する検出ゾーンの位置は、乗物の減速に応じて検出ゾーンが乗物へ向けて動くように変えられる請求項４のシステム。
【請求項７】
乗物に対する検出ゾーンの位置は、乗物により実施されている、または実施されるべき操縦に応じて変えられる請求項３のシステム。
【請求項８】
画像生成手段は、検出ゾーンのサイズを変えるように作動できる請求項１のシステム。
【請求項９】
検出ゾーンのサイズは、乗物と検出ゾーンとの間の距離に比例する請求項８のシステム。
【請求項１０】
乗物のオペレータへ衝突警報を送るための方法であって、
（ｉ）乗物に対する位置が既知である検出ゾーン内に位置する物体の可視画像を得るためにレンジゲート式可視画像生成手段を作動させる段階と、
（ii）画像を処理して乗物に対する物体の位置を求め、乗物が物体に衝突するかどうかを判断する段階と、
（iii）乗物が物体に衝突するかもしれないと判断された場合にオペレータに警告する段階とを含む方法。
【請求項１１】
乗物に対する検出ゾーンの位置は一定である請求項１０の方法。
【請求項１２】
乗物に対する検出ゾーンの位置が変えられる請求項１０の方法。
【請求項１３】
乗物に対する検出ゾーンの位置は、乗物の加速または減速に応じて変えられる請求項１２の方法。
【請求項１４】
乗物に対する検出ゾーンの位置は、乗物の加速に応じて検出ゾーンが乗物から離れて動くように変えられる請求項１３の方法。
【請求項１５】
乗物に対する検出ゾーンの位置は、乗物の減速に応じて検出ゾーンが乗物へ向けて動くように変えられる請求項１３の方法。
【請求項１６】
乗物に対する検出ゾーンの位置は、乗物により実施されている、または実施されるべき操縦に応じて変えられる請求項１２の方法。
【請求項１７】
検出ゾーンのサイズが変えられる請求項１０の方法。
【請求項１８】
検出ゾーンのサイズは、乗物と検出ゾーンとの間の距離に比例する請求項１７の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に衝突警告システム及び方法に関する。特に本発明は、乗物のオペレータへ衝突警報を送るシステムとその方法に関する。
【０００２】
本発明は、乗物の経路に設けられることがある電力ケーブルや通信施設のような物体の存在に対して、回転翼または固定翼の航空機のような乗物のオペレータへ警告するために本来案出されたものであり、以下にこの用途を参照して説明することにするが、本発明はこの特定の用途に限定されないことは勿論である。
【背景技術】
【０００３】
ヘリコプターまたは飛行機のような乗物の経路に存在する物体を適時に検出することは、乗物と検出された物体との間で生じる衝突を防止するために適切な回避処置をとる機会を乗物のオペレータへ提供するので、そのような乗物の安全操縦にとり非常に重要である。
【０００４】
乗物の経路に設けられる物体を、人が視覚を使用して検出できる。代わりに、レーダー、ソナー、レーザーレーダー（ライダー）または従来の画像生成システムのような人工的手段を使用できる。しかしながら、これらの全ては、物体を適切に検出する能力の限界を欠点として有する。
【０００５】
たとえば、人の視覚に頼る場合、必ずしも物体の検出ができなかったり、あるいは回避処理をとるには遅すぎると、物体を検出するだけで、物体と乗物の衝突を妨げることができないこともある。
【０００６】
レーダー、ソナー、およびレーザーレーダーのシステムに関して、乗物に近接する広い領域を走査するために、これらのシステムが必要とする比較的長い時間により、物体を適時に検出するこれらのシステムの能力が制限される。
【０００７】
他方では従来の画像生成システムは、比較的短い時間で大量の情報を取得できるが、幾つかの点で欠点がある。たとえば、これらのシステムにより取得された大量の情報を処理するために要求されることが多いかなり長い時間により、物体を適時に検出するのが妨げられる恐れがある。またその情報は、乗物の経路に存在する一部の物体の存在を十分に開示しないことがある。加えて、一部の従来の画像生成システムは、電力ケーブルのようなある種の物体を検出できない。さらに従来の画像生成システムは、衝突の可能性の適切な評価ができるように、乗物に対する物体の位置を求めるのに必要なデータを得ることが一般にできない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、乗物のオペレータへ衝突警報を送るシステムと方法を提供することにある。
【０００９】
本発明の別の目的は、従来技術に付随する１つ以上の欠点を克服するか、または少なくとも大幅に改善することにある。
【００１０】
本発明の他の目的および利点は、添付図面に関連してなされる以下の説明から明らかになるであろう。添付図面は説明及び例示のために本発明の実施例を開示したものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１の態様によれば、乗物のオペレータへ衝突警報を送るためのシステムが提供され、そのシステムは、乗物に対する位置が既知である検出ゾーン内に位置する物体の可視画像を得るように作動できるレンジゲート式可視画像生成手段と、画像を処理して乗物に対する物体の位置を求め、乗物が物体に衝突するかどうかを判断し、そして乗物が物体に衝突するかもしれないと判断された場合にオペレータに警告するように作動できる処理手段とを備える。
【００１２】
ここで用いた用語「可視画像」とは、可視光、赤外線または紫外線のような光線の検出を通して得られ、かつ可視または非可視形態で表すことができる画像を意味するものと解釈されるべきである。たとえば、可視形態で表される画像の場合、人がその画像を視覚的に識別できるように、その画像をコンピュータモニター上にアナログ画像として表示できる。非可視形態で表される画像の場合、画像を、たとえば、デジタルデータとしてコンピュータメモリに記憶できる。
【００１３】
好ましくは画像生成手段は、検出ゾーンを乗物に対して一定位置に維持するように、または乗物に対して検出ゾーンの位置を変えるように作動できる。乗物に対する検出ゾーンの位置は、乗物の加速または減速に応じて変えることができる。特に、乗物に対する検出ゾーンの位置は、乗物の加速に応じて検出ゾーンが乗物から離れて動くように変えることができる、あるいは乗物の減速に応じて検出ゾーンが乗物へ向けて動くように変えることができる。乗物に対する検出ゾーンの位置は、乗物により実施されている、または実施されるべき操縦に応じて変えることができる。
【００１４】
好ましくは画像生成手段は、検出ゾーンのサイズを変えるように作動できる。検出ゾーンのサイズは、乗物と検出ゾーンとの間の距離に比例することができる。
【００１５】
本発明の第２の態様によれば、乗物のオペレータへ衝突警報を送るための方法が提供され、その方法は、
（ｉ）乗物に対する位置が既知である検出ゾーン内に位置する物体の可視画像を得るためにレンジゲート式可視画像生成手段を作動させる段階、
（ｉｉ）画像を処理して乗物に対する物体の位置を求め、乗物が物体に衝突するかどうかを判断する段階、及び
（ｉｉｉ）乗物が物体に衝突するかもしれないと判断された場合にオペレータに警告する段階を含む。
【００１６】
好ましくは、乗物に対する検出ゾーンの位置は、一定であるか、または変えられる。乗物に対する検出ゾーンの位置は、乗物の加速または減速に応じて変えられる。特に、乗物に対する検出ゾーンの位置を、乗物の加速に応じて検出ゾーンが乗物から離れて動くように、または乗物の減速に応じ検出ゾーンが乗物へ向けて動くように変えることができる。乗物に対する検出ゾーンの位置を、乗物により実施されている、または実施すべき操縦に応じて変えることができる。
【００１７】
好ましくは検出ゾーンのサイズは可変である。検出ゾーンのサイズを、乗物と検出ゾーンとの間の距離に比例するようにすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明を、一層完全に理解でき、かつ実施できるために、本発明の好ましい実施例を、ここに添付図面を参照して説明する。
【００１９】
図１を参照すると、ヘリコプターまたは飛行機のような乗物は、レンジゲート式可視画像生成システム１１と処理システム１２とを有する衝突警告システム１０を備える。衝突警告システム１０は、乗物が進入する空間を繰返し画像生成することにより、乗物の経路に存在する物体を迅速に検出するように作動できるで。衝突警告システム１０が乗物と検出された物体との間で衝突が起こりそうであると判断した場合、システム１０は、乗物と検出された物体との間で衝突が生じるのを防止するために、オペレータが適切な回避処置をとるに足る時間を有するように乗物オペレータへ適時な警告を出力する。衝突警告システム１０は、画像生成される空間の位置とサイズを変更し、乗物の移動速度および乗物が実施している、または実施できる操縦に適合するように警告の適時性を変えることができる。
【００２０】
画像生成システム１１は、光源１３およびセンサ１４を備える。画像生成システム１１は、センサ１４から所定の距離内、かつセンサ１４に関連する視界内に位置する物体の画像を取得するように作動できる。センサ１４の視界と組合せた距離の範囲が検出ゾーンを形成し、センサ１４に対する検出ゾーンの位置は、衝突警告システム１０により既知である。センサ１４に対する検出ゾーンの位置が知られているので、衝突警告システム１０は、センサ１４に対しての、画像に現れる物体の位置を容易に求めることができるという結果になる。センサ１４が乗物に搭載されると、センサ１４に対しての物体の位置は、乗物に対しての物体の位置に対応する。
【００２１】
光源１３は、検出ゾーンへ向けて投射される可視光、紫外線または赤外線のパルスを放出するように作動される。光パルスを、たとえば、従来の光源により、または代わりにレーザーのような手段により放出できる。従来の光源の場合、または光が赤外線、紫外線などであり、かつレーザーにより放出される場合、その光パルスは、センサ１４の視界をカバーする広いビームとして放出される。光パルスの持続期間は、画像生成システム１１のレンジゲートの所要の最大と最小の距離を規定し、かくしてセンサ１４のゲーティングのタイミングと連係して、センサ１４により画像生成される検出ゾーンを規定する。
【００２２】
センサ１４は、光源１３により放出される光に主として感度を有する光センサの形態である。センサ１４は、たとえば、カメラでもよい。センサ１４は、検出ゾーン内に位置する物体からセンサ１４へ向けて反射されるところの、光源１３から放出される光を検出するように作動される。センサ１４の上述の作動には、それぞれの光パルスが光源１３により放出されてから短時間光をセンサ１４が検出し、またはそうなるようにゲーティングすることが含まれる。センサ１４のゲーティングは、それぞれの光パルスが光源１３により放出されてから短時間遅延される。その遅延の長さは、放出された光の１つのパルスが光源１３から検出ゾーンへ移動するのに必要な時間、および検出ゾーン内に位置する物体からセンサ１４へ向けて反射される放出された光の一部分がセンサ１４に達するのに必要な時間にほぼ等しい。センサ１４のゲーティングおけるこの時間遅延により、検出ゾーンとセンサ１４との間の距離、したがって、センサ１４と検出ゾーン内に存在する物体との間の距離を計算できる。センサ１４と検出ゾーンとの間の距離は、遅延期間で割った光の速度として計算される。センサ１４がゲーティングされる時間は、検出ゾーン内から反射されてセンサ１４により受光される放出された光パルスの一部分が、画像生成システム１１により取得される画像を決定づけるような時間である。
【００２３】
画像生成システム１１は、センサ１４をゲーティングする前の遅延期間を変えることにより、検出ゾーンとセンサ１４との間の距離を変えることができる。つまり、遅延期間を減少することにより、検出ゾーンはセンサ１４に近くなり、一方、遅延期間を増加することは、検出ゾーンをセンサ１４からさらに離して動かす効果を有する。
【００２４】
画像生成システム１１は、センサ１４をゲーティングする前の遅延期間を変えること、センサ１４がゲーティングされる期間を変えること、またはセンサ１４の視界を変えることにより検出ゾーンのサイズを変えることもできる。
【００２５】
光学的レンジゲート式可視画像生成システム１１の作用については、そのようなシステムとそれらの作用は業界において周知であるので、これ以上論じない。
【００２６】
処理システム１２は、記憶装置１５、プロセッサ１６および出力手段１７を備える。処理システム１２は、画像生成システム１１により取得される画像を、衝突警告システム１０を備える乗物に関連する他のデータと共に処理する。この他のデータは、乗物の速度および乗物の操縦能力とに関係し得る。特に処理システム１２は、画像を処理して、画像に現れる物体を検出し、かつ乗物に関しての物体の位置を求める。処理システム１２は、検出された物体が乗物に衝突する可能性も判断する。処理システム１２が、乗物が物体と衝突しそうであると判断した場合、適切な警告信号が出力手段１７から出力される。
【００２７】
記憶装置１５は、画像生成システム１２により取得された画像データと乗物データとを記憶するのに利用される。
【００２８】
プロセッサ１６により実行されるプログラムが、記憶装置１５に記憶された画像及び乗物データを処理する。そのプログラムは、Ｈｏｕｇｈ変換のような適切なアルゴリズムを用いて、画像に現れる、電力ケーブルのような直線状物体およびアンテナ塔のような通信施設を検出しかつ特徴づける。ついでプログラムは、検出された物体の位置、およびその物体と乗物との衝突の可能性を判断する。プログラムは、乗物と検出された物体との間で衝突が生じそうであると判断した場合、適切な警告信号を出力手段１７から出力させる。その警告信号には、乗物に対する検出された物体の位置と範囲とに関する情報を含み得る。出力手段１７からの警告信号が、乗物のオペレータへ送られ、このオペレータは、たとえば、人でもよいし、または自動操縦装置のような自動化された乗物制御システムでもよい。警告信号が自律乗物制御システムへ出力される場合、警告信号は、回避処置の必要について自律乗物制御システムに警告する。警告信号のタイミングは、乗物のオペレータが警告信号を受けて処置するに十分な時間があって、衝突が避けられるようになっている。
【００２９】
衝突警告システム１０は、乗物速度或いは乗物が実施しておりあるいは実施できる操縦の変化に応答して、センサ１４（したがって乗物）に対する検出ゾーンのサイズと位置を調整できる。これにより、衝突警告システム１０は、ある範囲の状況下で可能性のある衝突を適切に警告することができる。たとえば、乗物の速度が変わる場合、または乗物により実施される操縦の性質が変わる場合、衝突警告システム１０は、センサ１４に対する検出ゾーンのサイズと位置を適切に調整して、警告信号が生じたならば、乗物のオペレータが回避処置をとり、かつ衝突発生を防止するに足る時間が確実にあるようにする。かくして検出ゾーンを、たとえば、乗物の加速に応答して乗物から離れるように、または乗物の減速に応答して乗物へ向けて動かすことができる。また乗物が、操縦するために一定量の空間を必要とすることが分かれば、画像生成システム１１が乗物の操縦空間の画像を取得できるように、検出ゾーンのサイズと位置を調整できる。したがって、システム１０は、乗物が操縦される全ての領域の地図を保持できる。
【００３０】
乗物の移動の開始前または開始中、衝突警告システム１０は、乗物が最初に進入する検出ゾーンの三次元画像を取得し、ついでその画像を記憶装置１５に記憶する。ついでプロセッサ１６は、記憶された画像を処理して、画像で現れるあらゆる物体を検出する。プロセッサ１６は、ついで、乗物対する検出物体の位置、および乗物と検出物体との間に生じる衝突の可能性を求める。システム１０が、乗物と検出された物体との間の衝突が発生しそうであると判断した場合、警告信号が出力手段１７から出力される。
【００３１】
乗物が移動するに伴い、システム１０は、別の検出ゾーンが初期の検出ゾーンと重なるように、初期の検出ゾーンを越えて位置する別の検出ゾーンから画像を取得する。ついでプロセッサ１６は、初期の検出ゾーンからの画像と同一の仕方で別の検出ゾーンから取得した画像を処理する。乗物が通過したか、または乗物が通過できない検出ゾーンに関係するデータは、記憶装置１５から削除される。検出ゾーンからの画像の取得から始まって記憶装置１５からのデータの削除に至る種々のステップが繰返される。
【００３２】
図２を参照すると、衝突警告システム１０を備える乗物２０が、矢印Ａにより示される方向に移動する。時間の特定の瞬間にシステム１０は、乗物２０の経路に存在する検出ゾーン２１から画像を取得し、ついで取得された画像を記憶装置１５に記憶する。検出ゾーン２１は、センサ１４の視界（線Ｆにより示される）、および曲率中心がセンサ１４の位置に一致する２つの離間する湾曲した表面Ｓ１およびＳ２とにより仕切られる空間部分によりおおよそ規定される。湾曲した表面Ｓ１およびＳ２は、センサ１４からの距離の範囲を規定する。処理システム１２は、乗物２０の速度、および乗物の操縦能力のような乗物に関連する他のデータと共に、画像生成システム１１により取得された画像を処理する。処理システム１２は、乗物２０と検出された物体との間に生じる衝突の可能性があると判断した場合、出力手段１７から適切な警告信号を出力する。警告信号のタイミングは、乗物２０と検出された物体との間に生じる衝突が避けられるように、乗物のオペレータが警告信号を受けて処置するに足る時間があるようなものである。乗物２０が移動するにつれて、衝突警告システム１０は上述のプロセスを繰返す。別々の検出ゾーンを互いに重ねるのが好ましいが、別々の検出ゾーンを互いに隣接することもできる。
【００３３】
図３を参照すると、乗物２０は、矢印Ａにより示される方向に移動を開始しようとするか、または丁度移動を開始している。乗物２０の移動開始前か、または移動開始中にシステム１０は、乗物２０から特定の最大距離内でかつ種々の距離に位置する複数の小さい検出ゾーン（例えば検出ゾーン２２及び２３）を含む検出ゾーンから画像を最初に取得する。システム１０は、種々の小さい検出ゾーンから取得された画像を記憶装置１５に記憶する。それらの取得された画像は、乗物２０の経路に存在する物体の初期地図を乗物のオペレータへ提供する。システム１０が、乗物２０の移動開始中に画像を取得するならば、乗物２０に最も近い検出ゾーンが、乗物２０からさらに離れて位置する検出ゾーンに先立って画像生成される。たとえばシステム１０は、検出ゾーン２３の前に検出ゾーン２２を画像生成することになる。図示されないが、乗物２０と検出ゾーン２２、２３との間に介在検出ゾーンがある。一旦、初期地図がシステム１０により取得され、かつ乗物２０が移動開始すると、画像生成システム１２は、乗物２０の移動経路に存在する別の検出ゾーンから画像を取得し始める。別の検出ゾーンからの画像は、記憶装置１５に記憶される。代わりにシステム１０は、乗物２０から特定の最大距離内でかつ種々の距離に位置する複数の検出ゾーンからの画像の取得を継続することもできる。処理システム１２は、乗物２０と検出された物体との間で衝突が起こりそうであると判断した場合、出力手段１７から適時な警告信号を出力する。
【００３４】
図４を参照すると、乗物２０は、矢印Ａにより示される方向に移動していて、システム１０が検出ゾーン２４から画像を取得した場所から距離Ｄだけ変位している。乗物２０が距離Ｄだけ変位することに続いて、システム１０は、距離Ｄだけ直前の検出ゾーン２４から変位した検出ゾーン２５から新規の画像を取得し、その新規の画像を記憶装置１５に記憶する。距離Ｄは、検出ゾーン２５が検出ゾーン２４に隣接するように検出ゾーン２４を仕切る球面間の距離に等しい。しかしながら距離Ｄは、検出ゾーン２４と２５が重なり、或いは離間するようなものでも良い。処理システム１２は、乗物２０と検出された物体との間で衝突が起こりそうであると判断した場合、出力手段１７から適時な警告信号を出力する。システム１０は、乗物２０が移動するにつれて、別の検出ゾーンから画像を取得し続ける。
【００３５】
図５において乗物２０は、矢印Ａにより示される方向に移動しており、また衝突警告システム１０は、電力ケーブル３０が内部に位置する検出ゾーン２６から画像を取得している。処理システム１２は、画像生成システム１１により取得された画像を処理し、乗物２０がケーブル３０と衝突する可能性を求める。処理システム１２は、乗物２０とケーブル３０との間で衝突が起こりそうであると判断した場合、出力手段１７から適時な警告信号を出力する。
【００３６】
以上は、本発明の１つの実施例のみを説明したものであり、当業者にとり明らかなように、本発明の範囲から逸脱することなく、変更をなすことができる。
【００３７】
たとえば、画像生成システム１１により取得された画像に現れる物体を検出するために、Ｈｏｕｇｈ変換とは異なるアルゴリズムを利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施例に従う衝突警告システムのブロック図である。
【図２】図１に図示される衝突警告システムを備える乗物と、乗物の経路に存在しかつそのシステムにより画像生成される検出ゾーンとを示す概念図である。
【図３】図２と同様な概念図であり、複数の異なる検出ゾーンを、衝突警告システムによりどのようにして順次に画像生成できるかを示す。
【図４】図２と同様な概念図であり、乗物の２つの異なる位置において、衝突警告システムにより画像生成される検出ゾーンを示す。
【図５】図２と同様な概念図であり、時間の特定の瞬間に衝突警告システムにより画像生成される検出ゾーン内に電力ケーブルの一部分が位置する状態を示す。
【図１】
2005538340.tif 000003
【図２】
2005538340.tif 000004
【図３】
2005538340.tif 000005
【図４】
2005538340.tif 000006
【図５】
2005538340.tif 000007
【国際調査報告】
2005538340.tif 000008
2005538340.tif 000009
2005538340.tif 000010