(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車の追突回避システムにおいて、
ａ．自動車の速度に相関したパラメータを有する周期関数を発生する車両速度センサと、
ｂ．上記車両速度センサの周期関数のパラメータにおける変化から上記自動車の加速度を計算して、該自動車の減速状態を出力する加速度監視装置と、
ｃ．上記自動車のブレーキング状態を検出するブレーキ装置係合検出器と、
ｄ．上記自動車のスロットルの係合を検出するスロットル係合検出器と、
ｅ．上記自動車の減速状態を他のドライバに知らせることができる警告装置と、
ｆ．上記加速度監視装置、上記スロットル係合検出器、上記ブレーキ装置係合検出器及び上記警告装置に接続された制御装置とを備え、
上記加速度監視装置は、信号を上記制御装置に供給し、該制御装置は、上記自動車の減速状態に依存した方法で上記警告装置を動作させ、該制御装置は、上記ブレーキ装置係合検出器がブレーキペダルが踏まれていないことを検出し、かつ、上記スロットル係合検出器がスロットルペダルが外されていることを検出した場合にのみ、該警告装置を動作させ、
上記警告装置は、点滅する灯を上記自動車上に備え、
上記灯は、可変の速度で点滅し、上記制御装置は、減速の割合に相関した速度で該灯を点滅させることを特徴とする追突回避システム。
【請求項２】
上記灯は、従来の方向指示灯及び従来の制動灯のうちの１つであることを特徴とする請求項１記載の追突回避システム。
【請求項３】
上記灯は、元々の製造の間に上記自動車に装備された灯であることを特徴とする請求項２記載の追突回避システム。
【請求項４】
上記制御装置は、従来の制動灯装置用の制御装置を更に備え、
当該追突回避システムは、全ての制動灯用の集中制御及び回路装置であることを特徴とする請求項２記載の追突回避システム。
【請求項５】
上記従来の制動灯装置用の既存の制御装置は変更されておらず、上記制御装置は、リレー、スイッチ、又はコントローラを備え、これらの構成要素を介して該従来の制動灯装置と通信することを特徴とする請求項２記載の追突回避システム。
【請求項６】
上記制御装置は、従来の制動灯装置用の制御装置に加えられるものであることを特徴とする請求項２記載の追突回避システム。
【請求項７】
上記灯は、ハイマウントストップランプであることを特徴とする請求項２記載の追突回避システム。
【請求項８】
上記灯は、従来の制動灯及び従来の方向指示灯に加えられるものであることを特徴とする請求項１記載の追突回避システム。
【請求項９】
上記灯は、減速中に、黄色に発光することを特徴とする請求項１記載の追突回避システム。
【請求項１０】
上記灯は、減速の後に、赤に発光することを特徴とする請求項１記載の追突回避システム。
【請求項１１】
上記灯は、二色発光ダイオードであることを特徴とする請求項９又は請求項１０記載の追突回避システム。
【請求項１２】
上記制御装置に接続された入力装置を更に備える請求項１記載の追突回避システム。
【請求項１３】
上記制御装置は、上記加速度監視装置、上記スロットル係合検出器及び上記ブレーキ装置係合検出器からの信号を、周期的に受信することを特徴とする請求項１２記載の追突回避システム。
【請求項１４】
上記入力装置は、クラッチ状態を上記制御装置に中継するクラッチ係合検出器を含むことを特徴とする請求項１２記載の追突回避システム。
【請求項１５】
ブレーキ装置が一旦かけられると、従来の制動灯装置が起動され、当該追突回避システムは、停止されることを特徴とする請求項１記載の追突回避システム。
【請求項１６】
上記ブレーキ装置が一旦外されると、当該追突回避システムは、再起動されることを特徴とする請求項１５記載の追突回避システム。
【請求項１７】
上記警告装置は、非可視光送信機を備えることを特徴とする請求項１記載の追突回避システム。
【請求項１８】
上記パラメータは、上記周期関数の周波数であることを特徴とする請求項１記載の追突回避システム。
【請求項１９】
上記パラメータは、上記周期関数のパルス幅であることを特徴とする請求項１記載の追突回避システム。
【請求項２０】
上記車両速度センサは、上記自動車の可動部の回転を検出する近接センサ対を備えることを特徴とする請求項１記載の追突回避システム。
【請求項２１】
減速している自動車に接近中のドライバに警告することによる自動車の追突回避方法において、
ａ．上記自動車の速度を検出するステップと、
ｂ．上記自動車の速度に相関したパラメータを有する周期関数を生成するステップと、
ｃ．上記周期関数のパラメータの変化に基づいて、上記自動車の加速の割合を判定するステップと、
ｄ．上記自動車のブレーキング状態を検出するステップと、
ｅ．上記自動車のスロットル状態を検出するステップと、
ｆ．上記ブレーキング状態を検出するステップでブレーキをかけていることが検出されることなく、上記加速の割合を判定するステップで上記自動車が減速していることが検出された場合にのみ、該自動車が減速していることを知らせる信号を発生するステップとを有し、
上記信号は、上記自動車の減速の割合、ブレーキング状態及びスロットル状態に基づいて変化し、
上記信号は、可視光を含み、減速の割合に相関した可変の速度で上記自動車上の灯を点滅させることを特徴とする追突回避方法。
【請求項２２】
上記信号は、従来の方向指示灯及び従来の制動灯のうちの１つによって発光されることを特徴とする請求項２１記載の追突回避方法。
【請求項２３】
上記方向指示灯及び制動灯は、元々の製造の間に上記自動車に装備された灯であることを特徴とする請求項２２記載の追突回避方法。
【請求項２４】
上記方向指示灯及び制動灯のうちの１つは、ハイマウントストップランプであることを特徴とする請求項２２記載の追突回避方法。
【請求項２５】
上記信号は、従来の制動灯及び従来の方向指示灯に加えられる灯によって発光されることを特徴とする請求項２１記載の追突回避方法。
【請求項２６】
上記信号は、減速中に、黄色灯によって発光されることを特徴とする請求項２１記載の追突回避方法。
【請求項２７】
上記信号は、停止中に、赤色灯によって発光されることを特徴とする請求項２１記載の追突回避方法。
【請求項２８】
上記信号は、非可視光を含むことを特徴とする請求項２１記載の追突回避方法。
【請求項２９】
ａ．上記減速している自動車に接近中の自動車において、上記信号を受信するステップと、
ｂ．上記減速を、上記接近中の自動車のドライバに知らせる警告信号を発生するステップとを更に有することを特徴とする請求項２８記載の追突回避方法。
【請求項３０】
上記非可視光は、赤外線及び無線周波数信号のうちの１つであることを特徴とする請求項２８記載の追突回避方法。
【請求項３１】
上記パラメータは、上記周期関数の周波数であることを特徴とする請求項２１記載の追突回避方法。
【請求項３２】
上記パラメータは、上記周期関数のパルス幅であることを特徴とする請求項２１記載の追突回避方法。
【請求項３３】
上記自動車の速度を検出するステップは、上記自動車の可動部の回転の周波数を検出することを含むことを特徴とする請求項２１記載の追突回避方法。
【請求項３４】
上記自動車の速度を検出するステップは、上記回転の周波数を自動車のスピードに変換することを更に含むことを特徴とする請求項３１記載の追突回避方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【０００１】
この特許出願は、２００５年１０月３日に出願された米国特許出願であって、出願番号が１１／２４３，３６４、発明の名称が「走行中の自動車内で用いられる絶対加速度センサ（ABSOLUTE ACCELERATION SENSOR FOR USE WITHIN MOVING VEHICLES）」の一部係属出願であり、この一部係属出願は、引用することにより、本願に完全に援用され、また、この特許出願は、２００４年１０月５日に出願され、継続中の米国仮特許出願であって、出願番号が６０／６１６，４００、発明の名称が「追突回避システム（REAR-END COLLISION AVOIDANCE SYSTEM）」の優先権を主張し、この仮特許出願も、引用することにより、本願に援用される。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、一般的には、走行中の自動車内の縦方向（longitudinal）、横方向（lateral）及び鉛直方向（vertical）の加速度の絶対レベルを検出する方法及び装置に関し、また、これらの絶対レベルの変化に応答する様々な方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
加速度計は、最新の自動車内の多種多様な用途に用いられている。これらの用途のうちの最も一般的なものは、最新の乗用車及びトラック内の正面及び側面衝突エアバックを展開するための衝突及び追突センサである。
【０００４】
この用途において、追突センサは、突然で且つ急激な減速によって動作するので、重力の存在は、余り重要でなく、加速度計の働きには影響を及ばさない。しかしながら、自動車内のフィードバックシステムでは、加速度計のデータを、加速度の非常に低い及び微妙なレベルで用いることが益々増えている。
【０００５】
一例として、追突防止警告装置（anti-collision warning system）がある。道路交通法に適合した（street-legal）自動車は、他のドライバにブレーキをかけたことを知らせるための制動灯を備えるが、これらの合図は、後続のドライバに急ブレーキを警告するものではない。ブレーキペダルの操作に関係なく、感度が高い加速度計からの減速信号に応じて、自動車の制動灯装置（brake lamp system）を動作させる少なくとも１つのシステムが提案されている。ブルームフィールド（Bloomfield）等に付与された米国特許番号６，４１１，２０４、発明の名称「自動車の減速ベースの追突防止安全ライト制御（DECELERATION BASED ANTI- COLLISION SAFETY LIGHT CONTROL FOR VEHICLE）」に記載のシステムは、制動灯の変調に関連した複数の減速閾値を有する。
【０００６】
しかしながら、このシステムでは、重力の影響を最小にし、早期警告装置（early warning system）としてその影響を減らし、減速状態に対するその影響を制限する重力を正確に説明していない。ゲーム及びロボット産業における傾きセンサ（tilt sensor）として知られている加速度計は、重力に対して非常に感度が高く、重力に対して垂直でない。走行中の自動車内で加速度計を用いることによって、加速度の低いレベルを検出することを試みる全てのシステムは、加速度計の感度が高いと、自動車が坂道を上ったり、下ったりするときに導入される、地球の重力に対する加速度の様々な方向を、キャンバが付けられた（cambered）又はオフキャンバ曲線（off-camber curve）、及びオンキャンバの程度（on cambered grade）によって説明しなければならないので、複雑になる。例えば、４５度の下り坂で停止した自動車内の加速度計は、重力の０．７１倍の加速度に等しい減速度を検出することになる。重力の加速度による偽信号（artifacts）を避けるために、ブルームフィールドのシステムは、減速信号が、標準的な運転条件の間に導入される偽信号のレベル以上に設定された所定の閾値を超えた場合に、出力信号を生成するだけである。
【０００７】
しかしながら、このシステムの閾値に対する減速信号の信頼度が低いと、早期警告装置としての効果が減少する。対象の自動車が減速を開始したときから、後続の自動車が減速を開始するまでの遅れが短いときでさえ、自動車間の間隔、すなわち車間距離が急速に接近し、追突の可能性がある。したがって、自動車間の車間距離が短いほど、後続の自動車のドライバは、追突を避ける余裕がなくなる。アクセルペダルを外す、すなわち惰力運転は、多くの場合、前方の道路における緊急でない交通事故を見た対象の自動車のドライバがする最初の反応であり、通常、僅かな減速となる。提案されているシステムでは、対象の自動車の緊急ブレーキの可能性を他のドライバに警告することに失敗すると、貴重な時間が失われる。この問題を回避するために、閾値は低く設定しなければならず、それは、システムの出力に影響を及ぼす重力の加速度による偽信号となる。例えば、上がり勾配におけて、加速度計は、地球の重力の成分を加速度として検出するので、閾値を余り低くすると、システムは、減速を知らせることが妨げられる。同様に、閾値を低くすると、下り勾配においては、重力が減速として現れるので、システムは、制動灯を絶えず点滅することになる。
【０００８】
閾値ベースのシステムにおける時間のロスは、幾つかの他のシステムにおいては許容できることがあるが、追突防止においては、瞬間でも、追突を防止することができる。国家運輸安全委員会（National Transportation Safety Board：ＮＴＳＢ）によって２００１年１月に発行された特別調査報告書には、この問題の規模が説明されている。この報告書には、１９９９年に、米国の道路で１８４万８千件の追突事故があり、数千人が死亡し、約１００万人が負傷したことが報告されている。この報告書は、僅かな早期警告でさえ、多くの追突を防止することができると結論付けている。
【０００９】
個々の状況に関わらず、これらの事故にあったドライバは、車の流れ（traffic）が遅くなり、又は止まったことに気付いて、自動車を、追突しないように停止することができなかった。乗用車のドライバに、更に０．５秒の警告時間があれば、約６０％の追突は防ぐことができる。警告時間に１秒の余裕があれば、約９０％の追突を防ぐことができる（２００１年１月発行のＮＴＳＢ特別調査報告書、自動車及びインフラストラクチャベースの追突防止の技術）。
【発明の開示】
【００１０】
この出願において、「加速度」は、正の加速度と負の加速度（時には「減速」と称す。）のいずれか又は両方を表し、「減速」は、負の加速度のみを表す。
【００１１】
本発明は、対象の自動車がブレーキをかけ、及び／又は後続の自動車が減速する必要があるあらゆる可能性を、他の自動車のドライバに警告する装置及び方法を提供する。この警告は、従来のリアブレーキ警告装置によって提供されている警告よりも早く起こる。本発明の好ましい実施の形態では、リアブレーキ警告灯に素早く反応するという現在のドライバの既存の条件付けを、新たな減速警告を伝えるこれらの装置を用いることによって、利用する。
【００１２】
本発明の幾つかの実施の形態は、自動車の移動した距離に直接関係する、パルス又は正弦波発生器からの信号を積分することによって、従来の技術の限界を克服する装置に関する。これらの装置は、一般的には、車両速度センサ（vehicle speed sensor：以下、ＶＳＳという。）と呼ばれる。最新の自動車の殆どは、電子ＶＳＳが標準装備として出荷されている。標準装備のＶＳＳは、自動車の電子制御モジュール（electronic control module：以下、ＥＣＭという。）及び速度計と通信し、自動車の速度を運転者に表示する。なお、ＶＳＳは、アフターマーケットのアドオンとして装着することもできる。
【００１３】
本発明の実施の形態では、自動車の減速を検出する自動車のＶＳＳからの信号を用い、自動車の減速に応じて、自動車の警告灯を変調する。好ましくは、ＶＳＳは、自動車の速度に対応したパラメータを有する周期関数を発生する。例えば、本発明の幾つかの実施の形態では、自動車の速度に対応した周波数でＤＣパルスを出力するＶＳＳを用いる。さらに、本発明の幾つかの実施の形態では、自動車の速度に対応した周波数でＡＣ正弦波関数を出力するＶＳＳを用いる。
【００１４】
一面において、本発明は、自動車の追突回避システムに関する。自動車の追突回避システムは、自動車の速度に相関したパラメータを有する周期関数を発生する車両速度センサと、車両速度センサの周期関数から自動車の加速度を計算して、自動車の減速状態を出力する加速度監視装置と、自動車のブレーキング状態を検出するブレーキ装置係合検出器と、自動車のスロットルの係合を検出するスロットル係合検出器と、自動車の減速状態を他のドライバに知らせることができる警告装置と、加速度監視装置、スロットル係合検出器、ブレーキ装置係合検出器及び警告装置に接続された制御装置とを備える。加速度監視装置は、信号を制御装置に供給し、制御装置は、自動車の減速状態に依存した方法で警告装置を動作させ、制御装置は、ブレーキ係合検出器がブレーキペダルが踏まれていないことを検出し、かつ、スロットル係合検出器がスロットルペダルが外されていることを検出した場合にのみ、該警告装置を動作させる。上記警告装置は、点滅する灯を上記自動車上に備え、上記灯は、可変の速度で点滅し、上記制御装置は、減速の割合に相関した速度で該灯を点滅させる。好ましくは、パラメータは、周期関数の周波数である。幾つかの実施の形態において、パラメータは、周期関数のパルス幅である。本発明の幾つかの実施の形態は、減速している自動車に接近中のドライバに警告することによる自動車の追突回避方法に関する。この自動車の追突回避方法は、自動車の速度を検出するステップと、自動車の速度に相関したパラメータを有する周期関数を生成するステップと、周期関数のパラメータの変化に基づいて、自動車の加速の割合を判定するステップと、自動車のブレーキング状態を検出するステップと、自動車のスロットル状態を検出するステップと、ブレーキング状態を検出するステップでブレーキをかけていることが検出されることなく、加速の割合を判定するステップで自動車が減速していることが検出された場合にのみ、自動車が減速していることを知らせる信号を発生するステップとを有する。信号は、自動車の減速の割合、ブレーキング状態及びスロットル状態に基づいて変化する。上記信号は、可視光を含み、減速の割合に相関した可変の速度で上記自動車上の灯を点滅させる。
【００１５】
ＶＳＳによって発生される周期関数は、好ましくは、その周波数に関連したパルス幅を有する。本発明の幾つかの実施の形態において、減速を判定するために、パルス幅の変化を測定する。幾つかの実施の形態において、減速を判定するために、周波数の変化を測定する。幾つかの実施の形態において、パルス幅と周波数の両方を用いる。
【００１６】
減速を判定するためにパルス幅の変化を測定する実施の形態では、第１のパルスと第２のパルス間の距離又は幅を、第２のパルスと第３のパルス間の距離又は幅と比較する。幅の継続時間が、前の幅よりも長い場合、自動車は減速している。幅の継続時間が、前の幅よりも短い場合、自動車は加速している。幅の継続時間が等しい場合、自動車の速度は、一定である。
【００１７】
また、本発明は、旋回時に、加速度計からのデータに応じて車両のサスペンションシステムを調整するシステムを提供する。幾つかの実施の形態において、ジャイロスコープを用いて、自動車が旋回しているかを検出する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１Ａは、横加速度を測定するように配置され、本発明の実施の形態に基づいた加速度計及びジャイロスコープセンサを備える一軸加速度計を示す図であり、図１Ｂは、鉛直加速度及び縦加速度を測定するように配置され、本発明の実施の形態に基づいた加速度計及びジャイロスコープセンサを備える二軸加速度計を示す図である。
【図２】図２Ａは、ヘッディングを測定するように配置され、本発明の実施の形態に基づいた加速度計及びジャイロスコープセンサを備えるジャイロスコープを示す図であり、図２Ｂは、横傾角を測定するように配置され、本発明の実施の形態に基づいた加速度計及びジャイロスコープセンサを備えるジャイロスコープを示す図であり、図２Ｃは、縦傾角を測定するように配置され、本発明の実施の形態に基づいた加速度計及びジャイロスコープセンサを備えるジャイロスコープを示す図である。
【図３Ａ】対象の自動車の減速をドライバに警告する本発明の実施の形態に基づいた追突回避システムの構成を示すブロック図である。
【図３Ｂ】本発明の好ましい実施の形態に基づいた制御装置の状態機械を示す状態遷移図である。
【図３Ｃ】本発明の他の実施の形態に基づいた制御装置の状態機械を示す状態遷移図である。
【図４】本発明の実施の形態に基づいた横転防止システムの構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施の形態に基づいたエンジン性能監視システムの構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の実施の形態に基づいた道路及びサスペンション状態監視システムの構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の実施の形態に基づいたナビゲーションシステムの構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の実施の形態に基づいた横転防止システムの構成を示すブロック図である。
【図９】対象の自動車の減速をドライバに警告する本発明の好ましい実施の形態に基づいた追突回避システムの構成を示すブロック図である。
【本発明の好ましい実施の形態】
【００１９】
図１Ｂ、２Ｃに示すように、本発明の一実施の形態は、二軸加速度計（dual axis accelerometer）と、ピッチ−ヨー平面（pitch-yaw plane）を形成するピッチ軸（pitch axis）とヨー軸（yaw axis）を有する運動体（図示せず）上に配置された電子ジャイロスコープとを備え、運動体は、ピッチ−ヨー平面に直交する運動ベクトルに沿って運動しようとする。二軸加速度計の第１の軸は、縦軸（longitudinal axis）と呼ばれ、運動ベクトルに沿った加速度を検出するように、ピッチ軸とヨー軸の平面に直交して置かれる。二軸加速度計の第２の軸は、鉛直軸（vertical axis）と呼ばれ、ヨー軸に沿った加速度を検出するように、ヨー軸に平行、すなわち運動ベクトルに直交して置かれる。したがって、二軸加速度計の２本の軸は、ピッチ−ヨー平面に直交した縦−鉛直平面（longitudinal-vertical plane）を形成する。
【００２０】
図２Ｃのジャイロスコープは、二軸加速度計の縦−鉛直平面に平行して搭載されており、すなわち運動体のピッチ−ヨー平面に対して垂直な平面に沿って搭載されている。この構成により、ジャイロスコープは、運動体に作用する重力の加速度に関連した運動体の運動ベクトルの傾角（inclination）を検出することができる。
【００２１】
本発明の幾つかの実施の形態において、別の種類の運動を検出するために、加速度計が用いられる。図１Ａに示す方向において、横加速度（lateral acceleration）を検出することができる。図１Ａにおいて、横軸（lateral axis）と呼ばれる第１の軸を有する一軸加速度計（single axis accelerometer）は、運動体のピッチ軸検出横加速度（pitch axis senses lateral acceleration）に平行しており、例えば縦−鉛直平面に直交した平面内の加速度を検出する。
【００２２】
運動体が横加速度を受けるとき、その実際の運動は、最早望ましい運動ベクトルに沿っていない。したがって、別のジャイロスコープを設けることにより、横加速度を受けている間、実際の運動ベクトルの横軸に沿って存在する成分の傾角を検出することができる。図２Ｂは、ピッチ−ヨー平面に平行して構成されたジャイロスコープを示しており、したがって、運動体の横傾角（lateral inclination）と呼ばれる、横軸に存在する運動の成分の傾角を検出するジャイロスコープを示している。
【００２３】
幾つかの実施の形態において、また、システムは、横−縦平面（lateral-longitudinal plane）（この平面に、全ての望ましい運動ベクトルが存在する）に平行して配置されたもう１つのジャイロスコープを備え、このジャイロスコープは、運動体のヘッディング（heading）を検出する。この更なるジャイロスコープは、ナビゲーションシステムに補足データを供給する実施の形態において、必要とされる。
【００２４】
好ましくは、本発明の実施の形態では、横傾角、縦傾角（longitudinal inclination）及びヘッディングの信号だけではなく、横軸、縦軸及び鉛直軸に沿った加速度の信号を受信し、必要に応じて、これらの信号を処理し、運動体の運動の特性を表す様々な出力信号を生成する論理回路を備える。これらの信号は、好ましくは、絶対縦加速度（absolute longitudinal acceleration、正及び負）、絶対鉛直加速度（absolute vertical acceleration、正及び負）、絶対横加速度（absolute lateral acceleration、正及び負）、ヘッディング及び実際の速度を含んでいる。
【００２５】
加速度計は、本質的には、特に内部温度補償を行ったときには、安定しているが、ジャイロスコープは、機械的且つ電気的に不安定であり、ドリフトがある。これらのドリフト特性のために、ジャイロスコープは、通常、信頼性が高い出力を得るためには、周期的な自動零点調整（auto-zeroing）、すなわち再較正（re-referencing）が必要である。
【００２６】
本発明の幾つかの実施の形態において、絶対減速度（absolute deceleration）を検出する方法は、再較正する処理を含む。この処理は、好ましくは、加速度計からの信号を用いて行われるが、他の実施の形態では、ホール効果、電子又は他の種類のコンパスが用いられる。
【００２７】
再較正は、好ましくは、周期的に行われ、ホール効果又は幾つかの他の独立したコンパスを用いたシステムでは、特定のヘッディング又はタイミング間隔で、単に再較正する。なお、再較正のために加速度計のデータを用いるシステムは、好ましくは、より細かい。運動体が静止しているとき、加速度計からのあらゆる信号は、本質的に地球の重力を表しており、この信号は、初期の基準値を、本発明に含まれるあらゆるジャイロスコープに提供することができ、これは、好ましくは、運動体の運動の前に行われる。
【００２８】
一旦、運動体が動きを開始した場合、再較正を周期的に行わないと、ジャイロスコープの出力は信頼できなくなる。本発明は、移動の間の再較正の幾つかの方法を提供する。これらの方法の幾つかは、周期的な停止を含む移動に適用できるだけである。例えば、鉛直軸又は横軸の加速度計は、運動体が停止しているか否かを検出するために用いることができる。運動体が停止しているとき、加速度計の縦軸からの信号は、ジャイロスコープを再較正するために用いることができる。さらに、移動している間に、加速が所定の時間検出されなかったときはいつでも、ジャイロスコープを再較正することができる。このように、長い時間に亘って停止することなく、移動しているときでさえ、較正を繰り返すことができる。
【００２９】
本発明は、好ましくは、自動車において実行され、本発明の以下の実施の形態では、自動車に関連して説明する。なお、本発明に係る通信方法及び通信システムは、自動車以外の多種多様な運動体において実行することができる。
【００３０】
実施例１：追突回避システム
図３Ａは、対象の自動車の減速をドライバに警告する本発明の一実施の形態に基づいた追突回避システム３００の構成を示すブロック図である。追突回避システム３００は、加速度計及びジャイロスコープセンサ３１０と、ブレーキ装置係合検出器３２０と、スロットル係合検出器３３０と、制御装置３４０とを備える。加速度計及びジャイロスコープセンサ３１０は、制御装置３４０に接続されており、自動車の絶対縦減速（absolute longitudinal deceleration）を検出して、信号を制御装置３４０に供給する。ブレーキ装置係合検出器３２０も制御装置３４０に接続されており、自動車のブレーキ装置のあらゆる係合を検出して、信号を制御装置３４０に供給する。スロットル係合検出器３３０も制御装置３４０に接続されており、スロットルの係合を検出する。他の実施の形態において、本発明に基づく追突回避システム３００は、また、更なる入力装置、例えばクラッチ状態を制御装置３４０に中継するクラッチ係合検出器を備える。次に、制御装置３４０は、加速度計及びジャイロスコープセンサ３１０、ブレーキ装置係合検出器３２０及びスロットル係合検出器３３０から受信される入力信号を処理して、自動車の警告装置を動作させるか否かを決定する。幾つかの実施の形態において、制御装置３４０は、ブレーキをかけるのではなく、スロットルを緩めた場合に、警告装置を動作させるだけである。幾つかの実施の形態において、制御装置３４０は、絶対縦減速がゼロ以外の場合だけ、警告装置を動作させる。一実施の形態において、追突回避システム３００は、さらに、制御装置３４０に接続された警告装置起動回路３５０を備え、制御装置３４０は、警告装置起動回路３５０に信号を送信し、警告装置起動回路３５０は、制御装置３４０からの信号に基づいて、警告装置を動作させる。
【００３１】
幾つかの他の実施の形態の追突回避システムは、車両速度センサ（vehicle speed sensor、以下、ＶＳＳという。）の入力信号を用いて、同様の機能を行う。図９は、対象の自動車の減速をドライバに警告する本発明の一実施の形態に基づいた追突回避システム９００の構成を示すブロック図である。追突回避システム９００は、車両速度センサ９１０と、加速度監視装置９１５と、ブレーキ装置係合検出器９２０と、制御装置９４０とを備える。幾つかの実施の形態において、追突回避システム９００は、また、スロットル係合検出器９３０を備える。
【００３２】
車両速度センサ９１０は、加速度監視装置９１５に接続されており、加速度監視装置９１５は、制御装置９４０に接続されている。車両速度センサ９１０は、自動車の速度を検出して、自動車の速度に相関した周波数を有する周期関数を発生する。加速度監視装置９１５は、周期関数の変化を用いて、自動車の加速度（又は減速度）を計算する。加速度監視装置９１５は、自動車の減速度を表す信号を、制御装置９４０に送信する。また、ブレーキ装置係合検出器９２０は、制御装置９４０に接続されており、自動車のブレーキ装置のあらゆる係合を検出して、信号を制御装置９４０に送信する。スロットル係合検出器９３０は、また、制御装置９４０に接続されており、スロットルの係合を検出する。他の実施の形態において、本発明に基づく追突回避システム９００は、また、更なる入力装置、例えばクラッチ状態を制御装置９４０に中継するクラッチ係合検出器を備える。次に、制御装置９４０は、加速度監視装置９１５、ブレーキ装置係合検出器９２０及びスロットル係合検出器９３０から受信される入力信号を処理して、自動車の警告装置を起動する否かを決定する。幾つかの実施の形態において、制御装置９４０は、ブレーキをかけるのではなく、スロットルを緩めた場合に、警告装置を起動するだけである。幾つかの実施の形態において、制御装置９４０は、絶対縦減速がゼロ以外の場合だけ、警告装置を起動する。一実施の形態において、追突回避システム９００は、さらに、制御装置９４０に接続された警告装置起動回路９５０を備え、制御装置９４０は、警告装置起動回路９５０に信号を送信し、警告装置起動回路９５０は、制御装置９４０からの信号に基づいて、警告装置を起動する。
【００３３】
好ましい実施の形態においては、加速度監視装置９１５として、マイクロプロセッサ又はマイクロコントローラが用いられ、マイクロプロセッサ又はマイクロコントローラは、連続したパルス間のパルス幅の差異を測定する。ＶＳＳ９１０によって生成される周期関数がＤＣパルスの場合、ＶＳＳ９１０に接続するために必要なワイヤは１本だけである。周期関数がＡＣ正弦波の場合、２本のワイヤが用いられる。図９を用いて説明する好ましい実施の形態の機能は、好ましくは、マイクロプロセッサ又はマイクロコントローラと、信号処理に関係した様々なディスクリート電子部品とを含むモジュールにおいて実行され、モジュールは、計算を実際に行う。好ましくは、モジュールは、マイクロプロセッサ、インタプリタ、電圧レギュレータ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ、共振器、通信ポート、及び様々なフィルタと電圧保護回路が一緒になった回路のうちの１つ以上を備える。好ましくは、モジュールは、１／１００００００秒以下のパルス幅（pulse widths of 1 millionth of a second or less）、又はマイクロ秒〜ミリ秒の時間内における０Ｈｚ〜ＭＨｚの周波数を正確に測定して、比較することができる。本発明は、アナログ回路又は電気機械回路で実現することができるが、好ましい実施の形態では、プログラマブル素子を含むデジタル回路で実現することができる。
【００３４】
さらに、幾つかの実施の形態において、上述した様々な実施の形態は、独立したアフターマーケットＶＳＳを備えるモジュールで実現される。これらの実施の形態は、元々の装備として、ＶＳＳを備えていない古い自動車を改造するために用いるときに、有利である。
【００３５】
さらに、幾つかの実施の形態において、アフターマーケットＶＳＳは、新車にも用いることができる。例えば、そのようなＶＳＳは、自動車の自在継手（universal joint）の回転を検出するセンサを含む。幾つかの実施の形態において、他の可動部（moving part）の回転を検出するために、同様なセンサを用いる。
【００３６】
この実施の形態において、センサは、後部ハウジング、あるいはトランスミッションの後端、すなわち自在継手の上に搭載される。センサは、スピニング自在継手（spinning universal joint）に接触しないが、非常に近く、例えば１／８又は１／４インチの空隙を空けて搭載される。センサは、好ましくは、鉄合金（ferrous metal）を検出するように構成されている。したがって、実際のスピニング自在継手には何も付け加える必要はない。自在継手は、通常、４つの突起を有する。センサは、突起の２つ又は４つを選択的に検出する。結果として得られる信号は、突起が磁場を横切る毎にセンサによって生成される磁束（magnetic flux field）の変化を表している。本発明の幾つかの実施の形態において用いられる１つの種類のセンサは、コアを有するコイル又はコアがないコイルを備える。コイルに電圧が印加されたとき、コイルの周りに磁束が発生する。鉄合金の物体が磁束を横切ると、この物体は、磁場に蓄えられているエネルギを少し奪い、この少しのエネルギは、コイル及びコイルに給電する導体の電圧及び電流の変化となって現れる。そして、この信号は、矩形波を発生するのに用いられる。
【００３７】
本発明の実施の形態は、入力装置を備える。これらの入力装置には、上述したブレーキ装置係合検出器３２０、９２０、スロットル係合検出器３３０、９３０、加速度計及びジャイロスコープセンサ３１０、ＶＳＳ９１０／加速度監視装置９１５が含まれる。他の実施の形態において、本発明に基づく通信システムは、更なる入力装置、例えばクラッチ状態を制御装置に中継するクラッチ係合検出器を備える。
【００３８】
本発明の実施の形態は、警告装置を備える。本発明において、警告装置は、好ましくは、可視光を点滅して発光できる灯を自動車上に備える。一面として、警告装置の灯は、ある一定の速度で点滅するだけであり、また、他の面として、この灯は、可変の速度で点滅し、更に他の面として、制御装置は、減速の割合に相関した速度でこのライトを点滅させる。灯は、好ましくは、従来の方向指示灯（signaling lamp）及び制動灯（brake lamp）のうちの１つである。なお、他の実施の形態において、警告装置は、自動車の後部から後続の自動車に無線（以下、ＲＦという。）信号を送信できるＲＦ送信機である。また、他の実施の形態において、警告装置は、他の種類の非可視光（non-visible radiation）を用いるようにしてもよい。好ましくは、接近中の自動車は、非可視光を受信して、ドライバに減速状態を知らせる警告信号を発生する装置を備える。例えば、幾つかの他の実施の形態において、用いられる方向指示灯は、二色発光ダイオード（bicolor light emitting diode：以下、ＬＥＤという。）からなる。これらの実施の形態において、二色ＬＥＤは、これらを動作させるのに用いられる電流の極性に基づいて、色を変える。したがって、これらの実施の形態における制御装置は、送信する信号に基づいて極性を変えた電流を、二色ＬＥＤに供給する。例えば、一実施の形態におけて、制御装置は、減速が生じておらず、且つブレーキがかけられていないときには、二色ＬＥＤに電流を流さず、減速状態のときには、二色ＬＥＤが黄色光を発光するような極性で電流を供給し、ブレーキをかけたときには、二色ＬＥＤが赤色光を発光するような極性で電流を供給する。
【００３９】
なお、この明細書では、用語「従来の方向指示灯」、「従来の制動灯」は、元々の製造において自動車に含まれている種類の方向指示灯、制動灯をそれぞれ指すものである。また、本発明は、従来の方向指示灯及び制動灯に加えて、自動車に取り付けられるアフターマーケットの装置に用いられる方向指示灯及び制動灯も意図するものである。
【００４０】
本発明に係る通信システムは、アフターマーケットのアドオン製品、又は元々の自動車の装置として組み込まれる。本発明の幾つかの実施の形態は、異なる種類の制御装置を備える。アドオン方式において、制御装置は、好ましくは、既存の制動灯制御装置（brake lamp system）と干渉することがない。制御装置は、既存の制動灯制御装置とは実質的に異なる方法で制動灯と通信する。本発明で用いられる制御装置は、リレー、スイッチ、又はマイクロコントローラ（micro controllers）を備える。一面として、アフターマーケット方式では、中間的な制御装置（intermediate control device）を必要とすることなく、警告装置起動回路に電力を連続して供給することができる。
【００４１】
なお、元々の装備品からなる装置（original equipment system）においては、本発明に基づく通信システムは、好ましくは、従来の制動灯装置を制御する制御系（control system）からなる制御装置を更に備え、更なる制御装置によって、通信システムは、全ての制動灯用の集中制御及び回路装置（integrated control and circuitry system）となる。この点において、単一の制御系は、従来のブレーキ通知と、本発明の特徴とする通知との処理を行う。動作において、本発明の通信システムは、様々な入力装置からの情報を用いて、警告装置を制御する方法を決定する。第１の特徴として、この通信システムは、ブレーキ装置の状態に関係なく、スロットルペダルが外されている限り、加速度計及びジャイロスコープセンサ３１０の入力に基づいて、警告装置を連続して変調する。第２の特徴として、ブレーキ装置が一旦かけられると、この通信システムは、ブレーキ装置が外されるまで、警告装置を連続して動作させ、スロットルペダルが再び踏まれたと一旦見なすと直ぐに、加速度計及びジャイロスコープセンサ３１０の入力に基づいて、警告装置を制御する方法を選択する。第３の特徴として、従来のブレーキ装置が本発明に係る通信システムとは別に存在する場合、制御装置は、ブレーキ装置がかかるのに応じて、警告装置を停止し、ブレーキ装置が外されるのに応じて、警告装置を再び起動する。好ましくは、制御装置は、入力信号を周期的に受信して、それぞれの周期中に、警告装置の動作を決定する。
【００４２】
一実施の形態において、制御装置９４０は、加速度監視装置９１５、ブレーキ装置係合検出器９２０及びスロットル係合検出器９３０からの入力を、実質的に連続して遅れることなく周期的に受け取る。好ましい実施の形態において、制御装置９４０は、各周期毎に、次の４つの状態のうちの１つに入る。第１の状態は、警告装置を、その周期全体で起動させない状態である。第２の状態は、警告装置を、その周期全体で起動させる状態である。第３の状態は、警告装置を、その周期の期間と比較して短い時間、少なくとも１回起動させる状態である。第４の状態は、警告装置を、その周期において複数回起動させる状態である。
【００４３】
図３Ｂは、これらの４つの出力状態を出力する好ましい実施の形態を示す図である。本発明に基づく制御装置に含まれる状態機械３０１は、５つの起こり得る入力状態を受け取る。なお、これらの入力状態のうちの４つは、スロットル状態に関係がないものである。すなわち、第１の入力状態は、ブレーキペダルが踏まれておらず、かつ、減速が検出されていない状態である。第２の入力状態は、ブレーキペダルが踏まれておらず、かつ、減速が検出されている状態である。第３の入力状態は、ブレーキペダルが踏まれ、かつ、減速が検出されている状態である。第４の入力状態は、ブレーキペダルは踏まれているが、減速が検出されていない状態である。第５の入力状態は、スロットルペダルが外され、かつ、ブレーキペダルが踏まれていない場合にのみ発生する状態である。第１の入力状態は、第１の出力状態に対応し、第２の入力状態は、第３の出力状態に対応し、第３及び第５の入力状態は、第２の出力状態に対応し、第４の入力状態は、第４の出力状態に対応する。
【００４４】
全ての入力状態間の遷移が処理され、全ての遷移は、制動現象又は加速現象（braking or acceleration event）の信頼性が高い結果である。例えば、ドライバがスロットルペダルを外すことによって、第１の入力状態から第５の入力状態に遷移する。第５の入力状態が検出された最初の周期において、制動灯が点灯される。一旦、ある必要レベルの減速を検出すると、第５の入力状態から第２の入力状態への遷移が起こる。第２の入力状態が検出された最初の周期において、第３の出力状態に対応して制動灯が点滅され、又は他の警告装置が起動される。第１の入力状態から直接第２の入力状態への遷移は、急勾配を上り始めると起こる。すなわち、スロットルペダルが踏まれており、ブレーキペダルが外されているが、自動車が減速し始めた場合に起こる。
【００４５】
一方、第５の入力状態から第１の入力状態への遷移は、ドライバが再びスロットルペダルを踏んだ場合に起こり、第２の入力状態から第１の入力状態への遷移は、急勾配を上昇中に、ドライバがスロットルペダルを更に踏み込んだ場合に起こる。その後、ドライバがブレーキペダルを踏んだ場合、第２又は第５の入力状態から第３の入力状態への遷移が起こる。ブレーキペダルが踏まれている間は、第２の出力状態が維持され、制動灯が点灯される。さらに、ブレーキペダルが踏まれている間に、第３の入力状態から第４の入力状態への遷移が起こることがある。この場合、第４の入力状態において、制動灯は高速に点滅される。ブレーキペダルが踏まれているときは常に、第２又は第４の出力状態が起こり、加速度計及びジャイロスコープセンサ３１０のデータは、事実上無視される。ブレーキペダルが解除されると、第１の入力状態、第２の入力状態及び第５の入力状態のうちの１つに入る。第３の入力状態から第２の入力状態への遷移は、ブレーキペダルのタッピング又はポンピングに対応している。ポンピングの周期が占める時間の長さに応じて、制動灯の点滅の残像が残ることがある。第３の入力状態から第１の入力状態への遷移は、坂の上で停止している状態から加速する場合に起こり、第４の入力状態から第１の入力状態への遷移は、坂の上で停止している状態から下り坂を惰性で下る場合に起こる。第４の入力状態から第２の入力状態への遷移は、例えば、坂道の停止信号で、後退したときに起こる。これらの追突回避システム３００、９００は、他の特徴として、後退における警告を出すことができる。
【００４６】
図３Ｃに示す他の実施の形態において、本発明に基づく制御装置に含まれる状態機械３０１’は、最初の３つの出力状態のみを考慮したものである。状態機械３０１’は、４つの起こり得る入力状態を受け取る。第１の入力状態は、ブレーキペダルが踏まれておらず、かつ、減速が検出されていない状態である。第２の入力状態は、ブレーキペダルが踏まれておらず、かつ、減速が検出されている状態である。第３の入力状態は、ブレーキペダルが踏まれ、かつ、減速が検出されている状態である。第４の入力状態は、ブレーキペダルが踏まれ、かつ、減速が検出されていない状態である。第１の入力状態は、第１の出力状態に対応し、第２の入力状態は、第３の出力状態に対応し、第３及び第４の入力状態は、第２の出力状態に対応している。
【００４７】
全ての入力状態間の遷移が処理され、全ての遷移は、制動現象又は加速現象の信頼性が高い結果である。例えば、ドライバが自身の足をアクセルペダル（accelerator pedal）から離すことによって、第１の入力状態から第２の入力状態に遷移する。第２の入力状態が検出された最初の周期において、第３の出力状態に対応して制動灯が点滅され、又は他の警告装置が起動される。また、第１の入力状態から第２の入力状態への遷移は、急勾配を上り始めると起こる。すなわち、アクセルペダルが踏まれており、ブレーキペダルが外されているが、自動車が減速し始めた場合に起こる。一方、第２の入力状態から第１の入力状態への遷移は、ドライバが再びアクセルペダルを踏んだ場合、あるいは急勾配を上昇中に、ドライバがアクセルペダルを更に踏み込んだ場合に起こる。その後、ドライバがブレーキペダルを踏んだ場合、第２の入力状態から第３の入力状態への遷移が起こる。ブレーキペダルが踏まれている間は、第２の出力状態が維持され、制動灯が点灯される。さらに、ブレーキペダルが踏まれている間に、第３の入力状態から第４の入力状態への遷移が起こることがある。この場合、そのような状態の遷移によって、出力状態は変化しない。ブレーキペダルが踏まれているときは常に、第２の出力状態が起こり、加速度計及びジャイロスコープセンサ３１０のデータは、事実上無視される。ブレーキペダルが解除されると、第１の入力状態又は第２の入力状態のいずれかに入る。
【００４８】
この実施の形態における状態遷移は、上述した好ましい実施の形態における状態遷移に類似している。第３の入力状態から第２の入力状態への遷移は、ブレーキペダルのタッピング又はポンピングに対応している。ポンピングの周期が占める時間の長さに応じて、制動灯の点滅の残像が残ることがある。第３の入力状態から第１の入力状態への遷移は、坂の上に停止している状態から加速する場合に起こり、第４の入力状態から第１の入力状態への遷移は、坂の上に停止している状態から下り坂を惰性で下る場合に起こる。第４の入力状態から第２の入力状態への遷移は、例えば、坂道の停止信号で、後退したときに起こる。これらの追突回避システム３００、９００は、他の特徴として、後退における警告を出すことができる。
【００４９】
本発明に係る実施の形態は、対象の自動車のあらゆる減速又はブレーキングの可能性を他の自動車に対して警告信号を提示する通信システムを、対象の自動車のドライバに提供する。本発明の新規且つ顕著な特徴は、対象の自動車の通信システムが、対象の自動車がブレーキをかけ始めるというあらゆる可能性を、他の自動車に警告することである。通常、スロットペダルから足を離すと、直ちにブレーキペダルに足を載せるので、ブレーキングの開始の可能性を警告することができる。
【００５０】
このように、本発明は、ドライバがブレーキペダルを踏んだ場合、又は加速度計が閾値以上の減速を検出した場合に警告灯を駆動する装置のみを備えた最新の自動車で現在利用可能な装置よりも早く、対象の自動車が減速しようとする意図を後続の自動車のドライバに警告する。本発明は、現在のドライバがリアブレーキ警告灯に素早く反応するという条件付けを、新たでより分かり易い警告を伝えるこれらの装置を用いることによって、利用する。現在の道路上の車間距離は、多くの場合、不十分であるので、この警告装置の構成によって、多数の追突を防止することができる。
【００５１】
実施例２：横転防止システム（ANTI-ROLLOVER SYSTEM）
本発明の幾つかの実施の形態では、絶対横加速度の検出からの出力を用いて、走行中の自動車の外側のサスペンション装置を固くし、及び／又は内側のサスペンション装置を柔らかくすることによって、サスペンションシステムを調整する。さらに、幾つかの他の実施の形態では、旋回中に、単なる横加速度を用いて、サスペンションシステムを調整する。
【００５２】
横加速度又は力が自動車に作用するとき、自動車は、サスペンションシステムの柔らかさに一部起因して、作用した力と反対側の方向に傾く傾向にある。このように傾くことによって、重心は、更に中心から外れ、場合によっては、横転の限界点（the critical rollover point）に近いホイールベースの外側に移動する。外側のサスペンション装置を固くし、及び／又は内側のサスペンション装置を柔らかくすることによって、自動車の重心を、ホイールベースに比較してより狭い包絡線内に維持する。これとは逆に、特に荷物を積んで自動車の重心が高くなっている場合において、積み荷の重心が、ホイールベースを越えて、横転の限界点に達したとき、外側のサスペンション装置を固くし、内側のサスペンション装置を柔らかくすることは、横転に対して反対に作用する。さらに、このようにサスペンションシステムを調節することによって、左側の車輪と右側の車輪間の荷重分布がより均一に保たれ、結果として、トラクションが向上する。
【００５３】
上述したサスペンションシステムの調整は、絶対横加速度信号及びジャイロスコープの較正と、単なる横加速度信号（uncorrected lateral acceleration signal）とのいずれかを用いることよって、行うことができる。横加速度信号を用いる場合、横加速度を検出するように搭載された加速度計は、傾斜しながら旋回している間は、重力加速度の成分も検出する。横（遠心）加速度に対する重力成分の強さは、旋回時の速度によって決まる。サスペンションシステムの調整は、以下のように行われる。さらに、この種類のサスペンション調整装置は、自動車が旋回しているときだけ、用いるようにしてもよい。ヘッディングを検出するように水平面に搭載されたジャイロスコープ（例えば図２Ａ）は、自動車が旋回しているか否かを検出するために用いることができる。一般的に、ジャイロスコープは、パルス幅変調（ＰＷＭ）制御装置として構成される。このようなＰＷＭ制御装置は、一般的には、アナログ電圧レベルの入力信号を受信し、そして、対応するパルス幅変調出力信号に変換する。このような出力信号は、調整された量の電流を油圧ソレノイドのような装置に供給して制御する一般的な方法である。油圧ソレノイドは、言うまでもなく、油圧サスペンションシステム（hydraulic suspension system）又は空気圧サスペンションシステム（pneumatic suspension system）内において、圧力レベルを増加させ、減少させ又は維持する役割を果たす。
【００５４】
図４は、絶対横加速度信号を用いた横転防止システム４００の構成を示すブロック図である。この実施の形態において、自動車は、可変サスペンションシステム（adjustable suspension system）、通常は油圧サスペンションシステム又は空気圧サスペンションシステムを装備しているものとする。絶対横加速度が検出されると、加速度計及びジャイロスコープセンサ４１０は、絶対横加速度を表す信号をサスペンションセレクタ４２０に送信し、サスペンションセレクタ４２０は、この信号を、サスペンションシステムの適切な１／４の部分（Ｑ１〜Ｑ４）を制御する役割を果たすサスペンションコントローラ（４３１〜４６１）に送る。サスペンションセレクタ４２０は、適切な１／４の部分を決定するために、この信号を解釈する必要がある。例えば、１／４の部分Ｑｌにおけるサスペンション装置４３２は、サスペンションコントローラ４３１によって制御される右前輪である。１／４の部分Ｑ２におけるサスペンション装置４４２は、サスペンションコントローラ４４１によって制御される左前輪である。１／４の部分Ｑ３におけるサスペンション装置４５２は、サスペンションコントローラ４５１によって制御される右後輪である。１／４の部分Ｑ４におけるサスペンション装置４６２は、サスペンションコントローラ４６１によって制御される左後輪である。言うまでもなく、他の制御方法も可能であり、例えば、２つの独立した領域だけを有するシステムでは、２つの領域をロックステップ（lockstep）で制御する。
【００５５】
図８は、横加速度計を用いた横転防止システム８００の構成を示すブロック図である。この実施の形態において、自動車は、可変サスペンションシステム、通常は油圧サスペンションシステム又は空気圧サスペンションシステムを装備しているものとする。横加速度が検出されると、加速度計８１０は、横加速度を表す信号をサスペンションセレクタ８２０に送信し、サスペンションセレクタ８２０は、この信号を、サスペンションシステムの適切な１／４の部分（Ｑ１〜Ｑ４）を制御する役割を果たすサスペンションコントローラに送る。サスペンションセレクタ８２０は、適切な１／４の部分を決定するために、この信号を解釈する必要がある。例えば、１／４の部分Ｑｌにおけるサスペンション装置８３２は、サスペンションコントローラ８３１によって制御される右前輪である。１／４の部分Ｑ２におけるサスペンション装置８４２は、サスペンションコントローラ８４１によって制御される左前輪である。１／４の部分Ｑ３におけるサスペンション装置８５２は、サスペンションコントローラ８５１によって制御される右後輪である。１／４の部分Ｑ４におけるサスペンション装置８６２は、サスペンションコントローラ８６１によって制御される左後輪である。言うまでもなく、他の制御方法も可能であり、例えば、２つの独立した領域だけを有するシステムでは、２つの領域をロックステップ（lockstep）で制御する。
【００５６】
実施例３：性能監視システム
燃費効率の目標及び競争圧力（competitive pressures）のために、最新の自動車は、多数のセンサ及び検出器によって、エンジンシステムの性能を監視する能力を有する。絶対加速度計とジャイロスコープを組み合わせることにより、エンジン／自動車の性能を計算するのに使用する実動力（actual power）を地表地上データ（ground data）に変換する。この実施の形態において、加速度計及びジャイロスコープセンサは、絶対加速度の値を連続して累積して、絶対加速度の値と実際の速度の値との両方を、メーカの車載コンピュータユニット（vehicle computer unit：以下、ＶＣＵという。）に供給する。
【００５７】
例えば、図５に示す性能監視システム５００は、加速度計及びジャイロスコープセンサ５１０を備え、加速度計及びジャイロスコープセンサ５１０は、実際の速度データと絶対加速度データをＶＣＵ５２０（又はＶＣＵの少なくともエンジン監視部）に送信する。ＶＣＵ５２０は、基本エンジン性能データ５４０を用いて、フィードバック機構によって自己補正し、あるいは性能警告装置５３０によって警告を発する。
【００５８】
メーカの基本エンジン性能データ５４０は、所定のスロットル量に対してどの程度の加速度が得られるか、及び所定のスロットル量に対してどの程度の自動車の速度が得られるかを決定するのに有効である。例えば、ＶＣＵは、最高効率になるように調整できたとしても、自動車の対応する速度又は加速度は、期待した値よりも数十パーセント低いことがあり、これは、おそらく、タイヤの空気圧が低い、あるいは正常よりも多くの荷物を積載していること示し、この場合、タイヤの空気圧を上げなければならない。
【００５９】
実施例４：道路及びサスペンション状態監視システム
本発明で用いられる又は本発明の一部である加速度計及びジャイロスコープセンサは、二軸加速度の１つの軸を立向姿勢（vertical position）で用いることができるので、鉛直加速度出力信号（vertical acceleration output signal）は、他の監視装置又はこの情報を必要とするコンピュータで利用可能となる。このような情報を用いて、道路の質及び／又はショックアブソーバの稼働率（utilization）及び性能を監視及び評価することができる。例えば、劣化したショックアブソーバ（worn out shock absorber）の自動車に乗ったときには、乗客は、それに気がつく。しかしながら、ショックアブソーバが長い期間に亘って徐々に劣化するときは、余り分からない。ショックアブソーバが劣化してしまったとドライバが最初に実感するのは、限界性能が要求される場合である。あるいは、摩耗したタイヤを交換して、タイヤに、ショックアブソーバが劣化している証拠が見つかったときである。絶対Ａ／Ｇセンサ（absolute A/G sensor）は、鉛直加速度を非常に狭い刻み幅で検出する。鉛直加速度の増加の度合いは、容易に調べることができるので、したがって、ショックアブソーバシステムが劣化していることを、ドライバに注意することができる。
【００６０】
例えば、図６に示す道路及びサスペンション状態監視システム６００において、加速度計及びジャイロスコープセンサ６１０は、絶対鉛直加速度データを、ＶＣＵ６２０又はＶＣＵ６２０の少なくともサスペンションを監視している部分に供給する。ＶＣＵ６２０は、基本サスペンション性能データ６４０を用いて、フィードバック機構によって自己補正し、あるいは性能警告装置６３０によって警告を発する。
【００６１】
実施例５：ナビゲーションシステム
殆どの実施の形態において、加速度計及びジャイロスコープセンサは、連続して加速度を監視している。加速度の単位に時間の単位を乗算することにより、速度（velocity）の単位（その大きさとしてスピード（speed）を有する）が得られる。好ましくは、加速度計及びジャイロスコープセンサは、加速度の単位を時間の小さな刻み幅で連続して累積する。この場合、加速度計及びジャイロスコープセンサは、積分された速度（integrated velocity）、すなわちスピードを、出力信号として出力する。好ましくは、加速度計及びジャイロスコープセンサは、ジャイロスコープが水平に搭載されているときには、方向（direction）、すなわちヘッディング（heading）を、出力信号として出力する。
【００６２】
なぜならば、速度、すなわちヘッディングとスピードは、慣性航法方式（inertial navigation systems）に必要とされる生の要素（raw elements）である。図７に示すナビゲーションシステム７００において、加速度計及びジャイロスコープセンサ７１０は、実際のスピード及びヘッディング情報を、出力信号として、ナビゲーションシステムコントローラ７２０に供給する。ナビゲーションシステムコントローラ７２０は、通常、グローバルポジショニングシステム（global positioning system：以下、ＧＰＳという。）７３０からのナビゲーションデータを、直接ナビゲーションシステム入出力（Ｉ／Ｏ）７５０に供給し、ＧＰＳの衛星システムとの接続が切れている間は、加速度計及びジャイロスコープセンサ７１０からのヘッディング情報を取り込む。ナビゲーションシステムコントローラ７２０は、ヘッディング情報、すなわちヘッディングデータを慣性航法装置７４０に供給するとともに、そのＧＰＳデータを補足し、又は置換するために、慣性航法装置７４０からナビゲーションデータを受信する。
【００６３】
好ましくは、ナビゲーションシステムコントローラ７２０は、また、加速度計及びジャイロスコープセンサ７１０に、その中に含まれているジャイロスコープを再較正できるように、ＧＰＳヘッディングデータを供給する。水平方向搭載されたジャイロスコープの連続した較正及び再較正は、衛星信号が受信されている間に、ＧＰＳヘッディングの値を利用して行われる。一旦衛星信号が失われると、ジャイロスコープのヘッディングの値としては、ＧＰＳから最後に受信された既知の有効なヘッディングが優先して用いられる。ＧＰＳシステム７３０が信号を受信できないときに、ＧＰＳデータを補うために、絶対Ａ／Ｇ値を用いているこの方法は、自動車産業以外での多くの用途において用いることができる。
【００６４】
衛星信号が失われた、すなわちダウンしている期間に、ＧＰＳナビゲーションシステムのユーザが、これらの期間においてダウンタイム（down time）に気がつかないように、出力信号形式のこれらの要素は、これらの期間において、補足のために、データポートを介してオンボードＧＰＳベースのナビゲーションシステム（on board GPS based navigation system）に利用可能となる。
【００６５】
他の面として、スピード又は速度は、正及び負の加速度に時間を掛けて合計することによって、追跡することができるので、速度に更に時間を掛けることによって、距離が得られ、この距離は、また、ナビゲーションに利用できる。
【００６６】
実施例６：高度計システム（ALTIMETER SYSTEM）
他の面として、正及び負の鉛直加速度を時間軸上で累積することによって、高度が得られる。例えば、加速度計及びジャイロスコープセンサを備え、飛行機又は他の飛行物体に設置される計器は、全ての鉛直加速度を連続して累積し、高度を出力する回路を含んでいる。一方、飛行しない自動車に設けられた加速度計及びジャイロスコープセンサを含むシステムは、高度の変化を追跡して、エンジン性能又は幾つかの他の種類のパラメータを変えるのに用いる信号を出力する。この高度測定方法は、レーダ、大気圧センサ又はＧＰＳ三角測量のいずれかに基づいて高度を決定する現在の高度測定方法よりも、ある利点を有する。言うまでもなく、現在の高度測定方法における海抜高度（altitude above sea level：ＡＳＬ）の測定精度は、初期の高度情報に依存し、対地高度（altitude above ground level：ＡＧＬ）の測定精度は、地形図（terrain map）又はそれに類似したものに依存する。この種の計器は、飛行機の下の変化する地表面（changing ground level）については、何も示さないので、それを備える全ての飛行機は、計器進入（instrument approaches）時には、ＡＧＬを測定するために、今でも、レーダ高度計を必要としている。
【００６７】
実施例７：ダイナミックサスペンション調整システム（DYNAMIC SUSPENSION ADJUSTMENT SYSTEM）
幾つかの実施の形態において、横加速度の検出からの出力信号を用いて、走行中の自動車の外側のサスペンション装置を固くし、及び／又は内側のサスペンション装置を柔らかくすることによって、サスペンションシステムを調整する。
【００６８】
横加速度又は力が自動車に作用するとき、自動車は、サスペンションシステムの柔らかさに一部起因して、作用した力と反対側の方向に傾く傾向にある。このように傾くことによって、重心は、更に中心から外れ、場合によっては、横転の限界点に近いホイールベースの外側に移動する。外側のサスペンション装置を固くし、及び／又は内側のサスペンション装置を柔らかくすることによって、自動車の重心を、ホイールベースに比較してより狭い包絡線内に維持する。これとは逆に、特に荷物を積んで自動車の重心が高くなっている場合において、積み荷の重心が、ホイールベースを越えて、横転の限界点に達したとき、外側のサスペンション装置を固くし、内側のサスペンション装置を柔らかくすることは、横転に対して反対に作用する。さらに、このようにサスペンションシステムを調節することによって、左側の車輪と右側の車輪間の荷重分布がより均一に保たれ、結果として、トラクションが向上する。
【００６９】
一般的に、ジャイロスコープは、パルス幅変調（ＰＷＭ）制御装置として構成される。このようなＰＷＭ制御装置は、一般的には、アナログ電圧レベルの入力信号を受信し、そして、対応するパルス幅変調出力信号に変換する。このような出力信号は、調整された量の電流を油圧ソレノイドのような装置に供給して制御する一般的な方法である。油圧ソレノイドは、言うまでもなく、油圧サスペンションシステム又は空気圧サスペンションシステム内において、圧力レベルを増加させ、減少させ又は維持する役割を果たす。
【００７０】
図４は、横転防止システム４００の構成を示すブロック図である。この実施の形態において、自動車は、可変サスペンションシステム、通常は油圧サスペンションシステム又は空気圧サスペンションシステムを装備しているものとする。絶対横加速度が検出されると、加速度計及びジャイロスコープセンサ４１０は、絶対横加速度を表す信号をサスペンションセレクタ４２０に送信し、サスペンションセレクタ４２０は、この信号を、サスペンションシステムの適切な１／４の部分（Ｑ１〜Ｑ２）を制御する役割を果たすサスペンションコントローラ（４３１〜４６１）に送る。サスペンションセレクタ４２０は、適切な１／４の部分を決定するために、この信号を解釈する必要がある。例えば、１／４の部分Ｑｌにおけるサスペンション装置４３２は、サスペンションコントローラ４３１によって制御される右前輪である。１／４の部分Ｑ２におけるサスペンション装置４４２は、サスペンションコントローラ４４１によって制御される左前輪である。１／４の部分Ｑ３におけるサスペンション装置４５２は、サスペンションコントローラ４５１によって制御される右後輪である。１／４の部分Ｑ４におけるサスペンション装置４６２は、サスペンションコントローラ４６１によって制御される左後輪である。言うまでもなく、他の制御方法も可能であり、例えば、２つの独立した領域だけを有するシステムでは、２つの領域をロックステップで制御する。他の実施の形態においては、単なる横加速度をサスペンション制御装置に供給する。
【００７１】
言うまでもなく、本発明は、上述した実施の形態において説明していない他の用途を有する。本発明は、発明の構成及び動作の原理を容易に理解できるように、特定の実施の形態について詳細に説明している。このような特定の実施の形態及びその詳細な説明は、特許請求の範囲を限定するものではない。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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