(57)【要約】相対位置決め情報を決定するためのシステム、方法、装置、及びコンピュータ可読媒体が開示される。第１の車両に関連するよう構成される信号検出ユニットは、１以上の信号センサ及び１以上のプロセッサを有し、第２の車両に関連する１以上の信号源から受信される１以上の信号を検出するよう構成される。時間値の組は、信号の到着時間に基づき決定されてよく、距離表現の組が生成されてよい。距離の式の組は、時間値の組及び距離表現の組に基づきを生成されてよく、距離の式の組は、定義された座標系内で第１の車両又は１以上の信号源に関連する１以上の位置を決定するよう、解かれてよい。
2015514202.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１又はそれ以上の信号センサ及び１又はそれ以上のプロセッサを有する、第１の車両に関連する信号検出ユニットで、１又はそれ以上の信号源から受信される１又はそれ以上の信号を検出するステップと、
前記１又はそれ以上のプロセッサによって、前記１又はそれ以上の信号の到着時間に基づき時間値の組を決定するステップと、
前記１又はそれ以上のプロセッサによって、夫々の距離表現が前記１又はそれ以上の信号源のうちの１つと前記１又はそれ以上の信号センサのうちの１つとの間の距離に対応する距離表現の組を生成するステップと、
前記１又はそれ以上のプロセッサによって、前記時間値の組及び前記距離表現の組に基づき距離の式の組を生成するステップと、
前記１又はそれ以上のプロセッサによって、前記１又はそれ以上の信号源に関して定義される座標系内で前記第１の車両に関連する位置を表す第１の位置、又は前記第１の車両に関して定義される座標系内で前記１又はそれ以上の信号源に関連する位置を表す第２の位置を決定するよう、前記距離の式の組を解くステップと
を有する方法。
【請求項２】
前記１又はそれ以上の信号センサは、前記第１の車両に位置付けられる少なくとも３つの信号センサを有し、前記１又はそれ以上の信号は、１つの信号源から前記少なくとも３つの信号センサの夫々によって受信される信号を有する、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記１又はそれ以上の信号は、少なくとも３つの夫々対応する信号源から受信される少なくとも３つの信号を有する、
請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記時間値の組は、前記１又はそれ以上の信号の夫々の前記信号検出ユニットでの到着時間と、他の前記１又はそれ以上の信号の夫々の到着時間との差を有し、夫々の距離の式は、１つの距離表現と１つの他の距離表現との間の差を表す、
請求項１乃至３のうちいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記第１の位置又は前記第２の位置を、前記第１の車両の１以上の制御ユニット又はユーザインターフェースのうちの少なくとも１つへ出力するステップ
を更に有する請求項１乃至４のうちいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記１以上の制御ユニットは、前記第１の位置又は前記第２の位置に基づき前記第１の車両の１又はそれ以上の構成要素を制御する、
請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記時間値の組は、前記信号検出ユニットによって検出される前記１又はそれ以上の信号の間の位相差に基づき決定される、
請求項１乃至６のうちいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記１又はそれ以上の信号の夫々は、第２の車両に位置付けられる夫々対応する信号源に関する情報を搬送する変調信号であり、前記情報は、前記第２の車両に関連する識別子、又は前記夫々対応する信号源に関連する空間座標のうちの少なくとも１つを含む、
請求項１乃至７のうちいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記１又はそれ以上のプロセッサによって、前記１又はそれ以上の信号源に関して定義される座標系内で前記第１の車両に関連する他の位置を表す第３の位置、又は前記第１の車両に関して定義される座標系内で前記１又はそれ以上の信号源に関連する他の位置を表す第４の位置を決定するよう、前記距離の式の組を解くステップと、
前記第１の位置及び前記第３の位置に基づき、又は前記第２の位置及び前記第４の位置に基づき、前記第１の車両と第２の車両との間の角度偏差を決定するステップと
を更に有する請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
１又はそれ以上の信号センサ及び１又はそれ以上のプロセッサを有し、１又はそれ以上の信号源から受信される１又はそれ以上の信号を検出するよう構成される、第１の車両に関連する信号検出ユニットを有し、
前記１又はそれ以上のプロセッサは、
前記１又はそれ以上の信号の到着時間に基づき時間値の組を決定し、
夫々の距離表現が、前記１又はそれ以上の信号センサのうちの１つと前記１又はそれ以上の信号源のうちの１つとの間の距離に対応する距離表現の組を生成し、
前記時間値の組及び前記距離表現の組に基づき距離の式の組を生成し、
前記１又はそれ以上の信号源に関して定義される座標系内で前記第１の車両に関連する位置を表す第１の位置、又は前記第１の車両に関して定義される座標系内で前記１又はそれ以上の信号源に関連する位置を表す第２の位置を決定するよう、前記距離の式の組を解く
よう構成される、システム。
【請求項１１】
前記信号検出ユニットへ結合される前記第１の車両を更に有する
請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記１又はそれ以上の信号センサは、前記第１の車両に位置付けられる少なくとも３つの信号センサを有し、前記１又はそれ以上の信号は、１つの信号源から前記少なくとも３つの信号センサの夫々によって受信される信号を有する、
請求項１０又は１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記１又はそれ以上の信号は、少なくとも３つの夫々対応する信号源から受信される少なくとも３つの信号を有する、
請求項１０又は１１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記時間値の組は、前記１又はそれ以上の信号の夫々の前記信号検出ユニットでの到着時間と、他の前記１又はそれ以上の信号の夫々の到着時間との差を有し、夫々の距離の式は、１つの距離表現と１つの他の距離表現との間の差を表す、
請求項１０乃至１３のうちいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１５】
前記１又はそれ以上のプロセッサは、前記第１の位置又は前記第２の位置を、前記第１の車両の１以上の制御ユニット又はユーザインターフェースのうちの少なくとも１つへ出力するよう構成される、
請求項１０乃至１４のうちいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１６】
前記１以上の制御ユニットは、前記第１の位置又は前記第２の位置に基づき前記第１の車両の１又はそれ以上の構成要素を制御する、
請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記時間値の組は、前記信号検出ユニットによって検出される前記１又はそれ以上の信号の間の位相差に基づき決定される、
請求項１０乃至１６のうちいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１８】
前記１又はそれ以上の信号の夫々は、第２の車両に位置付けられる夫々対応する信号源に関する情報を搬送する変調信号であり、前記情報は、前記第２の車両に関連する識別子、又は前記夫々対応する信号源に関連する空間座標のうちの少なくとも１つを含む、
請求項１０乃至１７のうちいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１９】
前記１又はそれ以上のプロセッサは、更に、
前記１又はそれ以上の信号源に関して定義される座標系内で前記第１の車両に関連する他の位置を表す第３の位置、又は前記第１の車両に関して定義される座標系内で前記１又はそれ以上の信号源に関連する他の位置を表す第４の位置を決定するよう、前記距離の式の組を解き、
前記第１の位置及び前記第３の位置に基づき、又は前記第２の位置及び前記第４の位置に基づき、前記第１の車両と第２の車両との間の角度偏差を決定する
よう構成される、請求項１０に記載のシステム。
【請求項２０】
少なくとも１つのメモリへ動作上結合される１又はそれ以上のプロセッサによる実行時に、
１又はそれ以上の信号センサを有する、第１の車両に関連する信号検出ユニットで、１又はそれ以上の信号源から受信される１又はそれ以上の信号を検出するステップと、
前記１又はそれ以上の信号の到着時間に基づき時間値の組を決定するステップと、
夫々の距離表現が前記１又はそれ以上の信号源のうちの１つと前記１又はそれ以上の信号センサのうちの１つとの間の距離に対応する距離表現の組を生成するステップと、
前記１又はそれ以上のプロセッサによって、前記時間値の組及び前記距離表現の組に基づき距離の式の組を生成するステップと、
前記１又はそれ以上の信号源に関して定義される座標系内で前記第１の車両に関連する位置を表す第１の位置、又は前記第１の車両に関して定義される座標系内で前記１又はそれ以上の信号源に関連する位置を表す第２の位置を決定するよう、前記距離の式の組を解くステップと
を有する方法を実行させるコンピュータ実行可能命令を記憶するコンピュータ可読媒体。
【請求項２１】
前記１又はそれ以上の信号センサは、前記第１の車両に位置付けられる少なくとも３つの信号センサを有し、前記１又はそれ以上の信号は、１つの信号源から前記少なくとも３つの信号センサの夫々によって受信される信号を有する、
請求項２０に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項２２】
前記１又はそれ以上の信号は、少なくとも３つの夫々対応する信号源から受信される少なくとも３つの信号を有する、
請求項２０に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項２３】
前記方法は、前記第１の位置又は前記第２の位置を、前記第１の車両の１以上の制御ユニット又はユーザインターフェースのうちの少なくとも１つへ出力するステップを更に有す、
請求項２０乃至２２のうちいずれか一項に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項２４】
前記方法は、
前記１又はそれ以上の信号源に関して定義される座標系内で前記第１の車両に関連する他の位置を表す第３の位置、又は前記第１の車両に関して定義される座標系内で前記１又はそれ以上の信号源に関連する他の位置を表す第４の位置を決定するよう、前記距離の式の組を解くステップと、
前記第１の位置及び前記第３の位置に基づき、又は前記第２の位置及び前記第４の位置に基づき、前記第１の車両と第２の車両との間の角度偏差を決定するステップと
を更に有する、請求項２０に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項２５】
１又はそれ以上の信号センサにより１又はそれ以上の信号源から受信される１又はそれ以上の信号を検出する手段と、
前記１又はそれ以上の信号の到着時間に基づき時間値の組を決定する手段と、
夫々の距離表現が前記１又はそれ以上の信号源のうちの１つと前記１又はそれ以上の信号センサのうちの１つとの間の距離に対応する距離表現の組を生成する手段と、
前記時間値の組及び前記距離表現の組に基づき距離の式の組を生成する手段と、
前記１又はそれ以上の信号源に関して定義される座標系内で前記第１の車両に関連する位置を表す第１の位置、又は前記第１の車両に関して定義される座標系内で前記１又はそれ以上の信号源に関連する位置を表す第２の位置を決定するよう、前記距離の式の組を解く手段と
を有するシステム。
【請求項２６】
前記１又はそれ以上の信号を検出する手段は、前記第１の車両に位置付けられる少なくとも３つの信号センサを有し、前記１又はそれ以上の信号は、１つの信号源から前記少なくとも３つの信号センサの夫々によって受信される信号を有する、
請求項２５に記載のシステム。
【請求項２７】
前記１又はそれ以上の信号は、少なくとも３つの夫々対応する信号源から受信される少なくとも３つの信号を有する、
請求項２５に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、概して、１又はそれ以上の信号センサ及び１又はそれ以上の信号源を用いて相対位置決め情報を決定することに関し、特に、車両間の相対位置決め情報を決定することに関する。
【背景技術】
【０００２】
様々な対象検出システム及び技術が存在する。例えば、ソナー（ＳＯＮＡＲ）（Sound  Navigation  and  Ranging）は、対象をナビゲーションするか又は対象と通信し若しくは該対象を検出するために音波の伝播を使用する技術である。ソナーは、水中及び空気中の両方における音響位置のために使用され得るが、一般に、空気中における対象の距離、速度、及びその他を決定するためのレーダー（ＲＡＤＡＲ）（Radio  Detection  and  Ranging）に取って代わられている。ソナーは、船が発した音響に聞き耳を立てることを伴うパッシブ・ソナーと、音響のパルスを発して、それにより発生したエコーに聞き耳を立てることを伴うアクティブ・ソナーとを含む２つの主たるタイプの測距及び検出スキームを含む。ソナーは、比較的安価な技術であり、短距離で相当に正確である一方で、ソナーは、レーダー及び他の測距技術と比較して相対的に分解能が低い。
【０００３】
レーダーは、対象の距離、高度、速度、及びその他を決定するために無線波を使用する対象検出システムである。レーダー技術は、一般に、対象により反射される無線波又はマイクロ波のパルスを送信する送信機を含む。対象は、無線波のエネルギの一部を、通常は送信機の近くに位置付けられているディッシュ又はアンテナへ返す。レーダーは、対象間の位置情報（例えば、対象間の角度関係）を直接的に決定することができず、位置情報は、代わりに、距離決定及びアンテナの角度から推測されなければならない。レーダーは、例えば、ソナーに比べて、より長い距離でのより良い精度と、より良い分解能とを提供する比較的高価な技術である。
【０００４】
他の検知及び測距技術、例えば、ライダー（ＬＩＤＡＲ）（Light  Detection  and  Ranging）は、レーザー（ＬＡＳＥＲ）（Light  Amplification  by  Stimulated  Emission  of  Radiation）源からの紫外の、可視の、又は近赤外のスペクトルにおける光のパルスにより標的を照射することによって、標的までの距離又は該標的の他の特性を測定することが可能な光学式リモートセンシング技術である。ライダーシステムは、コヒーレント又は非コヒーレント検出の両方を含み、それらの夫々は更に、２つのタイプのパルスモデル、すなわち、マイクロパルス及び高エネルギシステムを含む。マイクロパルスシステムは、相当に低出力のレーザーを使用し、通常は“目に優しい（eye-safe）”。高エネルギシステムは、大気調査を行う際に、より広く用いられている。可動プラットフォーム（例えば、車両、衛星、等）に取り付けられたライダーセンサは、センサの絶対位置及び方位を決定するための器具を要する。そのような器具は、一般に、グローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）（Global  Positioning  System）受信機及び慣性計測装置（ＩＭＵ）（Inertial  Measurement  Unit）を含む。レーダーと同様に、ライダーは、対象間の距離を決定することしかできず、対象間の位置情報の如何なる決定も間接的に推測されなければならない。ライダーは、一般に、ソナー及びレーダーのような他の測距技術と比べて、より良い精度及びより高い分解能を提供する一方で、ライダーは、実施するには相当により高価でもある。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
以下の詳細な説明の間中、本開示の部分を形成する添付の図面が参照される。添付の図面は、必ずしも、実寸通りに描かれない。夫々の図面の簡単な説明は、次のとおりである：
【図１Ａ】本開示の実施形態に従うシステムを用いる車両間のインタラクションの略図である。
【図１Ｂ】本開示の代替の実施形態に従うシステムを用いる車両間のインタラクションの略図である。
【図１Ｃ】図１Ａに表されている本開示の実施形態に従うシステムの構成要素を概略的に表すブロック図である。
【図１Ｄ】図１Ｂに表されている本開示の実施形態に従うシステムの構成要素を概略的に表すブロック図である。
【図１Ｅ】図１Ａ及び図１Ｃに表されている本開示の実施形態に従う信号の送信及び受信の概要描写である。
【図１Ｆ】図１Ｂ及び図１Ｄに表されている本開示の実施形態に従う信号の送信及び受信の概要描写である。
【図２】本開示の１又はそれ以上の実施形態に従って、車両間の距離情報を決定する方法を例示するフロー図である。
【図３】本開示の１又はそれ以上の実施形態に従う位置決め技術を表すグラフの例である。
【図４】本開示の１又はそれ以上の更なる実施形態に従う車両間のインタラクションの概要描写である。
【図５】本開示の１又はそれ以上の更なる実施形態に従う車両間のインタラクションの概要描写である。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
本開示の実施形態は、１又はそれ以上の信号センサ及び１又はそれ以上の信号源を用いて相対位置決め情報を決定するシステム、方法、装置、及びコンピュータ可読媒体に関する。本開示の１又はそれ以上の具体的な実施形態は、第２の車両に対して第１の車両の、あるいは、その逆の、１又はそれ以上の位置を決定するシステム、方法、装置、及びコンピュータ可読媒体であって、第１の車両が、第２の車両に関連する１又はそれ以上の信号源から受信される１又はそれ以上の信号を検出する、自身に関連する１又はそれ以上の信号センサを備える、システム、方法、装置、及びコンピュータ可読媒体に関する。
【０００７】
本開示の実施形態は、本開示の特定の実施形態が示されている添付の図面の参照を通じて以降でより完全に記載される。なお、本開示は、多数の異なる形態において具現されてよく、ここで説明されている実施形態に制限されると解釈されるべきではなく、むしろ、それらの実施形態は、本開示が徹底的且つ完全であるように提供され、開示されている主題の適用範囲を当業者に十分に伝える。同じ符号は、初めから終わりまで同じ要素を参照する。
【０００８】
ここで、本開示の実施形態の例が、添付の図を参照して記載される。
【０００９】
図１Ａは、本開示の１又はそれ以上の実施形態に従うシステムを用いる２台の車両間のインタラクションの概要描写である。本開示を通じて、語「車両」は、車、オートバイ、原動機付き自転車、スクーター、自転車、他の二輪車、全地形万能車（all-terrain  vehicle）（ＡＴＶ）、トラック、軽トラック、大型トラック、小型トラック、ミニバン、クロスオーバー車（crossover  utility  vehicle）（ＣＵＶ）、バン、商用車、私用車、スポーツ用多目的車（sport  utility  vehicle）（ＳＵＶ）、トレーラトラック、飛行機、ヘリコプター、他の航空機、宇宙船、衛星、又は通信及びセンサ機能を設けられた何らかの他の適切な移動体を指すが、これらに限られない。なお、当然ながら、本開示の実施形態は、２つのシステムの間の電子通信が実施され得る他の輸送又は非輸送関連の用途においても利用され得る。
【００１０】
更に、本開示を通じて、語「位置」又は「位置ベクトル」は、３次元空間（例えば、＜ｘ，ｙ，ｚ＞）におけるベクトルを指す。本開示の様々な実施形態は、定められた座標系内で対象の位置について解くことに関する。本開示の１又はそれ以上の実施形態で、ｚ座標は知られており、その場合に、かかる実施形態に従う技術は、位置ベクトルのｘ及びｙ座標のみについて解くことを必要とする。加えて、本開示の１又はそれ以上の実施形態で、語「距離」は、位置ベクトルの斜辺（又は大きさ）を指す。
【００１１】
図１Ａを参照すると、第１の車両１００Ａは、自身に関連する信号センサ１０２を有してよい。図１Ｃを参照すると、信号センサ１０２は、車両１００Ａに関連する信号検出ユニット１０８の少なくとも部分を形成してよい。信号検出ユニット１０８は、１又はそれ以上のプロセッサ１０９と、１又はそれ以上のプロセッサ１０９へ動作上結合されたメモリ１１０と、メモリ１１０へ動作上結合された位相差検出器１１１とを更に有してよい。位相差検出器１１１及び／又は１以上のプロセッサ１０９は、１又はそれ以上のデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）を有してよい。第１の車両１００Ａは、１以上のプロセッサ１０９によって制御されるよう構成されている１又はそれ以上の車両制御部１１２及び１又はそれ以上の入出力制御部１１３を更に有してよい。１以上の車両制御部１１２は、１又はそれ以上の車両構成要素１１４の動作を制御するよう構成されてよい。１以上の入出力制御部１１３は、車両１００Ａに関連して設けられているユーザインターフェース（ＵＩ）１１５を制御するよう構成されてよい。
【００１２】
第２の車両１００Ｂは、３つの信号源１０１Ａ〜１０１Ｃを有してよい。図１Ａ及び図１Ｃを参照すると、信号源１０１Ａ〜１０１Ｃは、夫々伝播経路１０３Ａ〜１０３Ｃに沿って移動することができる夫々の対応する信号１１８Ａ〜１１８Ｃを発するよう構成されてよい。座標系１０４は、第２の車両１００Ｂに対して定義されてよい。座標系１０４は、信号源１０１Ａ〜１０１Ｃの近くに、例えば、垂直に信号源１０１Ｂの真下に、位置付けられた中心座標１０４Ａを有してよい。なお、他の実施形態では、座標系１０４は、車両１００Ｂに関連する信号源１０１Ａ〜１０１Ｃの比較的近くにあるいずれかの空間位置に中心を置かれてよい。
【００１３】
車両１００Ａに関連する信号センサ１０２は、信号源１０１Ａ〜１０１Ｃから夫々受信される信号１１８Ａ〜１１８Ｃを検出するよう構成されてよい。本開示の１又はそれ以上の実施形態に従って、信号源１０１Ａ〜１０１Ｃは夫々、何らかの適切な波長、強さ、及びコヒーレンスで放射線を発することができる如何なる装置であってもよい。信号源１０１Ａ〜１０１Ｃによって発せられる放射線は、単色又は多色であってよく、紫外（ＵＶ）の、近紫外（近ＵＶ）の、赤外（ＩＲ）の、又は可視の範囲にあってよい。例えば、本開示の１又はそれ以上の実施形態で、信号源１０１Ａ〜１０１Ｃは夫々、ＵＶ、近ＵＶ、ＩＲ、又は可視の波長範囲において放射線を発する発光ダイオード（ＬＥＤ）であってよい。
【００１４】
信号源１０１Ａ〜１０１ＣがＬＥＤであるそのような実施形態で、夫々のＬＥＤは、パルス信号を生成するよう電気的に制御されてよい。例えば、図１Ｃを参照すると、信号発生器１１６は、車両１００Ｂに関連して設けられてよく、パルス信号１１８Ａ〜１１８Ｃを同期して発するよう信号源１０１Ａ〜１０１Ｃを電気的に制御する（例えば、信号源は、同期してオン及びオフしてよい。）。
【００１５】
上述されたように、信号源１０１Ａ〜１０１Ｃの夫々は、夫々の対応する信号１１８Ａ〜１１８Ｃ（例えば、測距波形）を送信してよい。信号源１０１Ａ〜１０１Ｃによって送信される信号１１８Ａ〜１１８Ｃは夫々、伝播経路１０３Ａ、１０３Ｂ及び１０３Ｃに沿って進んでよい。信号１１８Ａ〜１１８Ｃは、例えば、振幅偏移（ＡＳＫ）変調のような振幅変調；例えば、位相偏移（ＰＳＫ）のような位相変調；例えば、１又はそれ以上の形式の周波数偏移（ＦＳＫ）のような周波数変調；直交振幅変調（ＱＡＭ）；又は何らかの他の変調技術を含むがそれらに限らない何らかの適切なアナログ又はデジタル変調技術を用いて、変調されてよい。本開示の特定の実施形態で、１又はそれ以上のサブキャリア信号が、信号１１８Ａ〜１１８Ｃの夫々に加えられてよく、サブキャリア信号は、位相変調又は周波数変調されてよい。加えて、サブキャリア信号は、直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）により変調されてよい。限定されない例として、信号源１０１Ａ〜１０１Ｃは夫々、高周波オン−オフ変調（ON  and  OFF  keyed）波形を生成するようパルス制御されるＬＥＤに相当してよい。オン−オフ・キーイング（ＯＯＫ）は、デジタルデータをキャリア波の有無として表すＡＳＫ変調の形である。
【００１６】
信号１１８Ａ〜１１８Ｃは夫々、信号検出ユニット１０８に知られ得る異なるＯＯＫ周波数により変調されてよい。代替的に、本開示の１又はそれ以上の実施形態で、信号源１０１Ａ〜１０１Ｃの夫々は、同じＯＯＫ周波数を有する夫々の対応する信号１１８Ａ〜１１８Ｃを発してよい。信号１１８Ａ〜１１８Ｃは夫々、約２０ＭＨｚから約７０ＭＨｚの範囲にある周波数により変調されてよい。なお、他の周波数も本開示の適用範囲内である。一般に、信号１１８Ａ〜１１８Ｃは、位置決め技術が信号を解析するために使用されることを可能にするほど十分に高いが、位相エイリアシングを引き起こすほどは高くない周波数で変調される。信号１１８Ａ〜１１８Ｃのタイム・オブ・フライト（time  of  flight）が信号の半周期を超える場合は、位相エイリアシングが起こり得る。
【００１７】
信号検出ユニット１０８は、信号源１０１Ａ〜１０１Ｃから夫々発せられた信号１１８Ａ〜１１８Ｃを検出してよい。信号１１８Ａ〜１１８Ｃが夫々進む伝播経路は、長さが様々であり得るので、信号源１０１Ａ〜１０１Ｃによって発せられる信号１１８Ａ〜１１８Ｃは、異なる時点で信号センサ１０２に達し得る。位相差検出器１１１は、信号センサ１０２によって受信される信号１１８Ａ〜１１８Ｃの各対の間の位相シフトを決定するよう構成されてよい。具体的に、位相差検出器１１１は、周波数領域において信号１１８Ａ〜１１８Ｃを処理するよう構成されてよい。すなわち、位相差検出器１１１は、信号１１８Ａ〜１１８Ｃの夫々の位相シフトを夫々の他の信号に対して測定するよう構成されてよい。例えば、図１Ｅを参照すると、信号１１８Ａと信号１１８Ｂとの間の位相シフトφ１、信号１１８Ｂと信号１１８Ｃとの間の位相シフトφ２、及び信号１１８Ａと信号１１８Ｃとの間の位相シフトφ３は、位相差検出器１１１によって測定されてよい。
【００１８】
２つの信号の間のラジアンにおける位相シフト又は位相差は、２×π×ｆ×τによって与えられ得る。ここで、ｆは、信号周波数を表し、τは、信号によって用いられる異なる伝播経路に起因した、信号センサでの信号の受信における時間遅延を表す。信号１１８Ａ〜１１８Ｃの各対の間の位相シフトφ１、φ２、φ３は、位相差検出器１１１によって測定されてよく、信号検出ユニット１０８の１以上のプロセッサ１０９へ送信されてよい。プロセッサ１０９は、上記の関係を用いて、測定された位相差に基づき時間値の組を決定するよう構成されてよい。時間値の組は、受信される信号１１８Ａ〜１１８Ｃの各対の間の時間遅延差を表してよい。例えば、時間値の組は、信号１１８Ａ及び１１８Ｂ、信号１１８Ｂ及び１１８Ｃ、並びに信号１１８Ａ及び１１８Ｃの信号センサ１０２での受信又は検出の時間における差を夫々表す値τ１、τ２及びτ３を含んでよい。
【００１９】
十分な信号対雑音比（ＳＮＲ）のために、位相差検出器１１１は、約１５０ピコ秒（ｐｓ）の遅延に対応する数度の位相シフトを測定することが可能であってよい。信号間の位相シフトをこのような精度で決定することは、約４０ｄＢのＳＮＲ及び約１００Ｈｚの検出バンド幅を必要とし得る。信号センサ１０２に存在するＳＮＲは、信号１１８Ａ〜１１８Ｃの送信の電力、信号センサ１０２のレンズのサイズ、又はデジタル信号プロセッサの検出バンド幅を含むがそれらに限られない様々な要因によって影響を及ぼされ得る。
【００２０】
信号センサ１０２は、位相差検出器１１１が信号１１８Ａ〜１１８Ｃの間の位相シフトを決定するために、信号源１０１Ａ〜１０１Ｃから受信された信号１１８Ａ〜１１８Ｃを空間的に分離することができるスターリングアレイであってよい。図１Ｅを参照すると、信号センサ１０２は、光学レンズ１１７を有する非イメージングセンサアレイであってよい。信号１１８Ａ〜１１８Ｃは、レンズ１１７の一方の側に集光し、レンズの他方の側で空間的に分離され得る。信号センサ１０２は、ピクセルセンサ１１９Ａ〜１１９Ｃを更に有してよく、夫々のピクセルセンサは、信号１１８Ａ〜１１８Ｃのうちの夫々の対応する信号を検出する。位相差検出器１１１は、ピクセルセンサ１１９Ａ〜１１９Ｃで受信された信号１１８Ａ〜１１８Ｃの間の位相シフトを検出してよい。
【００２１】
信号センサ１０２はまた、適切なピクセル密度を有するイメージングセンサアレイであってよい点が留意されるべきである。更に、信号センサ１０２は、信号１１８Ａ〜１１８Ｃの間の位相シフトが信号センサ１０２による受信時に決定され得るように、信号１１８Ａ〜１１８Ｃの周波数をサンプリングすることができる十分に高いフレームレートを有するスキャニングアレイであってよい。
【００２２】
以降でより詳細に記載されるように、１以上のプロセッサ１０９は、距離表現の組を生成するよう構成されてよい。夫々の距離表現は、信号源１０１Ａ〜１０１Ｃのうちの１つと信号センサ１０２との間の距離を表してよい。１以上のプロセッサ１０９は更に、距離表現の組及び時間値の組に基づき距離の式の組を決定するよう構成されてよい。加えて、１以上のプロセッサ１０９は更に、第２の車両１００Ｂに関して、あるいは、より具体的に、信号源１０１Ａ〜１０１Ｃに関して定義される座標系１０４内で第１の車両１００Ａの位置（例えば、信号センサ１０２の位置）を決定するために距離の式の組を解くよう構成されてよい。
【００２３】
本開示の１又はそれ以上の実施形態で、決定された位置は、協調走行、衝突回避、及び／又は衝突警告の各機能を助けるために利用されてよい。限定されない例として、１以上のプロセッサ１０９は、決定された位置を１以上の車両制御部１１２へ出力してよい。車両制御部１１２は、次いで、車両の速度若しくは加速度を変更するよう、衝突回避若しくは衝突安全測定を開始するよう、又は車両１００Ａのユーザ若しくは車両１００Ｂのユーザへ警告表示を提供するよう、１以上の車両構成要素１１４を制御してよい。他の限定されない例として、１以上のプロセッサ１０９は、決定された位置を１以上の入出力制御部１１３へ出力してよい。入出力制御部１１３は、次いで、車両１００Ａのユーザ（例えば、運転手）に、決定された位置の表示及び１又はそれ以上の潜在的な警告表示を提供するよう、ユーザインターフェース１１５を制御してよい。ユーザインターフェース１１５はまた、車両１００Ａのユーザに、ユーザが決定された位置に基づき１以上の車両制御部１１２を介して１以上の車両構成要素１１４を制御することを可能にする機能性を提供してよい。
【００２４】
３つの信号源１０１Ａ〜１０１Ｃ及び１つの信号センサ１０２は、図１Ａに表される実施形態において示される。しかしながら、多数の他の構成要素が、本開示の適用範囲内にある。車両１００Ｂは、自身に関連する信号源を幾つでも有してよい。同様に、車両１００Ａは、自身に関連する信号センサを幾つでも有してよい。限定されない例として、特定の実施形態で、車両１００Ｂは、３つの信号源の１又はそれ以上の更なるグループを有してよく、車両１００Ａは、更なる信号センサを有してよく、それにより、３つの信号源の各グループは、夫々の信号センサへ夫々の信号を送信する。そのようなものとして、様々な構成は、本開示の適用範囲内にあり、他の車両に対する車両の複数の位置を決定することを提供し、これは、例えば、車両間の角度偏差又は位置ずれを決定するために使用されてよい。更に、信号源１０１Ａ〜１０１Ｃは、車両の前部に位置付けられるよう表されているが、他の構成が本開示の適用範囲内にある。例えば、更なる信号源は、車両１００Ｂの前部、側部、屋根、又は後部に位置付けられてよい。同様に、更なる信号センサは、車両１００Ａの前部、屋根、側部、又は後部に位置付けられてよい。
【００２５】
図１Ｂは、本開示の１又はそれ以上の代替の実施形態に従って、２台の車両間のインタラクションを表す。図１Ｂは、第１の車両１００Ｃに関連する３つの信号センサ１０６Ａ〜１０６Ｃを有する第１の車両１００Ｃを概略的に表す。図１ｄを参照すると、信号センサ１０６Ａ〜１０６Ｃは、第１の車両１００Ｃに関連する信号検出ユニット１２０の少なくとも部分を形成してよい。座標系１０５は、信号センサ１０６Ａ〜１０６Ｃの近くに、例えば、垂直に信号センサ１０６Ｂの真下に、位置付けられた中心座標１０５Ａを有してよい。なお、多数の他の構成が本開示の適用範囲内にある。座標系１０５は、信号センサ１０６Ａ〜１０６Ｃの相対近傍内のいずれかの空間位置に中心を置かれてよい。信号源１２８は、第２の車両１００Ｄに付随してよい。信号源１２８は、伝播経路１０７Ａ〜１０７Ｃに沿って進む信号１３０を発してよい。
【００２６】
車両１００Ｃに関連する信号検出ユニット１２０は、信号源１２８から受信される信号１３０を検出するよう構成されてよい。図１Ａに表される本開示の実施形態に関連して先に記載されたように、信号源１２８は、何らかの適切な波長、強さ、及びコヒーレンスで放射線を発することができる如何なる装置であってもよい。すなわち、信号源１２８によって発せられる放射線は、単色又は多色であってよく、紫外（ＵＶ）の、近紫外（近ＵＶ）の、赤外（ＩＲ）の、又は可視の範囲にあってよい。例えば、本開示の１又はそれ以上の実施形態で、信号源１２８は、ＵＶ、近ＵＶ、ＩＲ、又は可視の波長範囲において放射線を発する発光ダイオード（ＬＥＤ）であってよい。信号源１２８は、パルス信号を生成するよう電気的に制御されてよい。例えば、図１Ｄを参照すると、信号発生器１２９は、車両１００Ｄに関連して設けられてよく、パルス信号１３０を発するよう信号源１２８を電気的に制御する。１よりも多い信号源１２８が設けられる場合に、それらの信号源は、同期してオン及びオフするよう構成されてよい。
【００２７】
信号源１２８によって発せられる信号１３０は、例えば、振幅偏移（ＡＳＫ）変調のような振幅変調；例えば、位相偏移（ＰＳＫ）のような位相変調；例えば、１又はそれ以上の形式の周波数偏移（ＦＳＫ）のような周波数変調；直交振幅変調（ＱＡＭ）；又は何らかの他の変調技術を含むがそれらに限らない何らかの適切なアナログ又はデジタル変調技術を用いて、変調されてよい。本開示の特定の実施形態で、１又はそれ以上のサブキャリア信号が、信号１３０に加えられてよく、サブキャリア信号は、位相変調又は周波数変調されてよい。加えて、サブキャリア信号は、直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）により変調されてよい。限定されない例として、信号源１２８は、高周波オン−オフ変調（ON  and  OFF  keyed）波形を生成するようパルス制御されるＬＥＤであってよい。オン−オフ・キーイング（ＯＯＫ）は、デジタルデータをキャリア波の有無として表すＡＳＫ変調の形である。
【００２８】
本開示の１又はそれ以上の実施形態で、異なるＯＯＫ周波数が、放射信号１３０に変調されてよい。本開示の１又はそれ以上の代替の実施形態で、信号源１２８によって発せられる信号１３０は、単一のＯＯＫ周波数を有してよい。
【００２９】
信号検出ユニット１２０は、１又はそれ以上のプロセッサ１２１と、１又はそれ以上のプロセッサ１２１へ動作上結合されたメモリ１２２と、メモリ１２２へ動作上結合された位相差検出器１２３とを更に有してよい。第１の車両１００Ｃは、１以上のプロセッサ１２１によって制御されるよう構成されている１又はそれ以上の車両制御部１２４及び１又はそれ以上の入出力制御部１２５を更に有してよい。１以上の車両制御部１２４は、１又はそれ以上の車両構成要素１２６の動作を制御するよう構成されてよい。１以上の入出力制御部１２５は、ユーザインターフェース（ＵＩ）１２７を制御するよう構成されてよい。
【００３０】
信号源１２８から発せられた信号１３０は、夫々伝播経路１０７Ａ〜１０７Ｃに沿って進んでよい。夫々の伝播経路は、長さが様々であり得るので、信号１３０は、異なる時点で信号検出ユニット１２０の信号センサ１０６Ａ〜１０６Ｃに達し得る。信号検出ユニット１２０の位相差検出器１２３は、信号センサ１０６Ａ〜１０６Ｃの夫々によって受信される信号１３０の受信又は検出時に信号間の位相シフト又は位相差を決定するよう構成されてよい。測定された位相シフトは、信号検出ユニット１２０の一意所婦のプロセッサ１２１へ送られてよく、プロセッサ１２１は、測定された位相シフトに基づき時間値の組を決定するよう構成されてよい。
【００３１】
信号１３０は、約２０ＭＨｚから約７０ＭＨｚの範囲にある周波数により変調されてよい。なお、他の周波数も本開示の適用範囲内である。一般に、信号１３０は、位置決め技術が信号センサ１０６Ａ〜１０６Ｃによる受信の時点で信号を解析するために使用されることを可能にするほど十分に高いが、位相エイリアシングを引き起こすほどは高くない周波数で変調される。信号１３０のタイム・オブ・フライト（time  of  flight）が信号の半周期を超える場合は、位相エイリアシングが起こり得る。
【００３２】
図１Ａに表される本開示の実施形態と同様に、信号検出ユニット１２０は、信号源１２８から発せられた信号１３０を検出してよい。信号１３０は、長さが様々であり得る伝播経路１０７Ａ〜１０７Ｃに沿って進むので、信号１３０は、異なる時点で信号センサ１０６Ａ〜１０６Ｃの夫々に達し得る。位相差検出器１２３は、信号センサ１０６Ａ〜１０６Ｃで受信される信号１３０の間の位相シフトを決定するよう構成されてよい。具体的に、位相差検出器１２３は、受信された信号１３０を周波数領域においてを処理するよう構成されてよい。すなわち、位相差検出器１２３は、信号センサ１０６Ａ〜１０６Ｃの夫々で受信される信号１３０の位相シフトを、他の信号センサ１０６Ａ〜１０６Ｃの夫々で受信される信号１３０に対して測定するよう構成されてよい。例えば、図１Ｆを参照すると、信号センサ１０６Ａで受信される信号１３０と信号センサ１０６Ｂで受信される信号１３０との間の位相シフトφ１、信号センサ１０６Ｂで受信される信号１３０と信号センサ１０６Ｃで受信される信号１３０との間の位相シフトφ２、及び信号センサ１０６Ａで受信される信号１３０と信号センサ１０６Ｃで受信される信号１３０との間の位相シフトφ３は、図１Ａに表される実施形態に関して先に記載されたのと同様に、位相差検出器１２３によって測定されてよい。
【００３３】
測定された位相シフトφ１、φ２、φ３は、位相検出器１２３によってメモリ１２２を介して位相検出ユニット１２０の１以上のプロセッサ１２１へ送られてよく、プロセッサ１２１は、測定された位相シフトに基づき時間値の組を決定するよう構成されてよい。時間値の組に含まれる各値は、信号センサ１０６Ａ〜１０６Ｃのうちの１つでの信号１３０の受信と、他の信号センサ１０６Ａ〜１０６Ｃのうちの１つでの信号１３０の受信との間の時間遅延差を表してよい。例えば、時間値の組は、信号センサ１０６Ａ及び１０６Ｂでの、信号センサ１０６Ｂ及び１０６Ｃでの、及び信号センサ１０６Ａ及び１０６Ｃでの信号１３０の受信又は検出器の時間の差を夫々表す値τ１、τ２及びτ３を含んでよい。
【００３４】
１以上のプロセッサ１２１は、距離表現の組を生成するよう構成されてよい。夫々の距離表現は、信号源１２８と信号センサ１０６Ａ〜１０６Ｃのうちの１つとの間の距離を表してよい。１以上のプロセッサ１２１は更に、距離表現の組及び時間値の組に基づき距離の式の組を決定するよう構成されてよい。加えて、１以上のプロセッサ１２１は更に、第１の車両１００Ｃに関して、あるいは、より具体的に、信号センサ１０６Ａ〜１０６Ｃに関して定義される座標系１０５内で第２の車両１００Ｄの位置（例えば、信号源１２８の位置）を決定するために距離の式の組を解くよう構成されてよい。
【００３５】
本開示の１又はそれ以上の実施形態で、決定された位置は、協調走行、衝突回避、及び／又は衝突警告の各機能を助けるために利用されてよい。限定されない例として、１以上のプロセッサ１２１は、決定された位置を１以上の車両制御部１２４へ出力してよい。車両制御部１２４は、次いで、車両１００Ｃの速度若しくは加速度を変更するよう、衝突回避若しくは衝突安全測定を開始するよう、又は車両１００Ｃのユーザ若しくは車両１００Ｄのユーザへ警告表示を提供するよう、１以上の車両構成要素１２６を制御してよい。他の限定されない例として、１以上のプロセッサ１２１は、決定された位置を１以上の入出力制御部１２５へ出力してよい。入出力制御部１２５は、次いで、車両１００Ｃのユーザ（例えば、運転手）に、決定された位置の表示及び１又はそれ以上の潜在的な警告表示を提供するよう、ユーザインターフェース１２７を制御してよい。ユーザインターフェース１２７はまた、車両１００Ｃのユーザに、ユーザが決定された位置に基づき１以上の車両制御部１２４を介して１以上の車両構成要素１２６を制御することを可能にする機能性を提供してよい。
【００３６】
信号センサ１０６Ａ〜１０６Ｃは夫々、フォトダイオード、光検出器、フォトダイオードとして機能する逆バイアスをかけられるＬＥＤ、フォトトランジスタ、フォトレジスタ、光電管、光電池セル、量子ドット光伝導体、電荷結合デバイス（ＣＣＤ）、又は能動型ピクセルセンサを含むがそれらに限られない当該技術で知られた如何なる光検知又は光検出デバイスであってもよい。前述のリストは、排他的なリストとして意図されず、当該技術で目下知られている又は将来開発され得る如何なる適切な信号センサも使用されてよい。
【００３７】
３つの信号センサ１０６Ａ〜１０６Ｃ及び１つの信号源１２８は、図１Ｂに表される実施形態において示される。しかしながら、多数の他の構成要素が、本開示の適用範囲内にある。車両１００Ｄは、自身に関連する信号源を幾つでも有してよい。同様に、車両１００Ｃは、自身に関連する信号センサを幾つでも有してよい。限定されない例として、特定の実施形態で、車両１００Ｄは、１又はそれ以上の更なる信号源を有してよく、車両１００Ｃは、３つの信号センサの更なるグループを有してよく、それにより、３つの信号センサの各グループは、夫々の信号源から送信される信号を受信する。そのような態様において、車両１００Ｃ及び１００Ｄの間の複数の相対位置が決定されてよく、それらは、次いで、車両１００Ｃ及び１００Ｄの間の角度偏差又は位置ずれを決定するために使用されてよい。更に、信号源１２８は、車両１００Ｄの後部に位置付けられるよう表されているが、他の構成が本開示の適用範囲内にある。例えば、更なる信号源は、車両１００Ｄの前部、側部、屋根、又は後部に位置付けられてよい。同様に、更なる信号センサ１０６Ａ〜１０６Ｃは、車両１００Ｃの前部、屋根、側部、又は後部に位置付けられてよい。
【００３８】
本開示の１又はそれ以上の実施形態で、パケット構造が、夫々の対応する信号源に関する情報を信号検出ユニットへ搬送するために用いられてよい。以下の議論は、本開示の１又はそれ以上の実施形態に受け入れられ、よって、如何なる具体的な実施形態も参照せずに一般論として提示される。典型的なパケット構造が以下に表される：
【００３９】
【数１】
2015514202.tif 000003
上に表されているパケット構造を参照すると、同期（Synchronization）フィールドは、ビット同期を得るために使用されてよく、車両ＩＤ（Vehicle  ID）フィールドは、信号源が関連する車両を一意に特定する識別子を有してよく、＜ｘ，ｙ，ｚ＞フィールドは、信号源に関連する空間座標を有してよく、この空間座標は、上述されたように、車両に関して定義される座標系内の空間座標であってよい。上記のパケット構造において表されている残りのフィールドは、信号源から発せられる信号を参照してよい。信号はＯＯＫ測距波形（OOK  Ranging  Waveform）と呼ばれるが、信号は、先に記載された変調スキームのいずれかに従って変調されてよい。本開示の１又はそれ以上の実施形態で、同期フィールド、車両ＩＤフィールド、及び信号源空間座標フィールドは、信号源から発せられる信号の変調を介して送信されてよい。限定されない例として、信号源から発せられる信号は、他の非測距フィールドに関するデジタルデータを搬送するために何らかの適切な変調スキーム（例えば、周波数シフトオン−オフ・キーイング（ＯＯＫ）、マンチェスタ符号か、及びその他）を用いて周波数変調されてよい。
【００４０】
本開示の実施形態は、従来のシステムに対して幾つかの利点を提供する。例えば、本開示の実施形態は、例えば、ソナーに関連する比較的安価なコストで、例えば、ライダーの精度を提供する、車両間の相対位置決め情報を決定するための位置決めシステム及び技術に関する。更に、ライダー、レーダー、及びソナーのような測距技術は、本開示の実施形態に従って対象間の位置決め情報を決定する能力がない。ライダーは、例えば、距離情報を決定することしかできず、空間的又は角度的関係は、レーザーの方向性に基づき間接的に決定されなければならない。
【００４１】
図１Ａに表されている実施形態の信号源１０１Ａ〜１０１Ｃ又は図１Ｂに表されている実施形態の信号源１２８のいずれかは、車両１００Ｂ及び１００Ｄの信号灯の部分として夫々設けられてよい。より具体的に、信号源１０１Ａ〜１０１Ｃ又は信号源１２８は夫々、１又はそれ以上の車両信号灯の部分として設けられるＬＥＤであってよい。１又はそれ以上の信号灯は、テールランプ、ブレーキランプ、バックランプ、ヘッドライト、サイドライト、ミラーライト、フォグランプ、ロービーム、ハイビーム、アドオンライト、又はそれらの組み合わせを含むがそれらに限られない如何なる適切な信号灯であってもよい。代替的に、如何なる信号灯にも無関係に、信号源１０１Ａ〜１０１Ｃは車両１００Ｂに位置付けられてよく、又は、信号源１２８は車両１００Ｄに位置付けられてよく、車両の操作者が、発せられる放射線を、信号灯によって提供される他のインジケーションと混同しないように、不可視の放射線を発するよう構成されてよい。
【００４２】
信号源１０１Ａ〜１０１Ｃ又は信号源１２８は、ＬＥＤ、白熱ランプ、ハロゲンランプ、蛍光ランプ、電球型蛍光ランプ、ガス放電ランプ、レーザー、ダイオードレーザ、ガスレーザ、ソリッドステートレーザ、又はそれらの組み合わせを含んでよいが、それらに限られない。
【００４３】
１以上のプロセッサ１０９又は１以上のプロセッサ１２１は、制限なしに、中央演算処理装置（ＣＰＵ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、縮小命令セットコンピュータ（ＲＩＳＣ）、複数命令セットコンピュータ（ＣＩＳＣ）、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、又はそれらの組み合わせを含んでよい。１以上のプロセッサ１０９又は１以上のプロセッサ１２１は、Ｉｎｔｅｌ  Ａｔｏｍ（登録商標）プロセッサファミリのようなＩｎｔｅｌ（登録商標）プロセッサのファミリのものであってよい。１以上のプロセッサ１０９又は１以上のプロセッサ１２１は、特定のデータプロセッシング機能又はタスクを扱うための１以上の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）又は特定用途向け規格品（ＡＳＳＰ）を更に含んでよい。
【００４４】
特定の実施形態で、１以上のプロセッサ１０９又は１以上のプロセッサ１２１は、一般的な車両用メインコンピュータシステムの一部であってよい。メインコンピュータシステムは、本開示の様々な実施形態で、エンジン制御、伝送制御、及び様々な構成要素制御のような、車両の動作の様々な態様を管理してよい。他の実施形態では、信号検出ユニット１０８又は信号検出ユニット１２０は、車両間通信を制御する別個の及びスタンドアローのシステムであってよい。加えて、特定の実施形態で、信号検出ユニット１０８又は信号検出ユニット１２０は、車両に組み込まれてよく、一方、他の実施形態では、車両の初期構成及び／又は車両後続製品に加えられてよい。
【００４５】
メモリ１１０又は１２２は、磁気記憶デバイス、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、動的ＲＡＭ（ＤＲＡＭ）、静的ＲＡＭ（ＳＲＡＭ）、同期式動的ＲＡＭ（ＳＤＲＡＭ）、ダブルデータレート（ＤＤＲ）ＳＤＲＡＭ（ＤＤＲ−ＳＤＲＡＭ）、ＲＡＭ−ＢＵＳ  ＤＲＡＭ（ＲＤＲＡＭ）、フラッシュメモリデバイス、電気的消去可能プログラム可能読み出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、不揮発性ＲＡＭ（ＮＶＲＡＭ）、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）取り外し可能メモリ、又はそれらの組み合わせを含むがそれらに限られない１又はそれ以上の揮発性及び／又は不揮発性メモリデバイスを含んでよい。
【００４６】
ユーザインターフェース１１５又はユーザインターフェース１２７は、１以上のプロセッサ１０９又は１以上のプロセッサ１２１と通信するためにユーザによって使用され得る如何なる既知の入力装置、出力装置、又は入出力装置であってもよく、タッチパネル、キーボード、ディスプレイ、スピーカ、スイッチ、視覚インジケータ、音声インジケータ、触覚インジケータ、音声−テキスト変換エンジン、又はそれらの組み合わせを含んでよいが、それらに限られない。本開示の１又はそれ以上の実施形態で、ユーザインターフェース１１５又はユーザインターフェース１２７は、車両１００Ａの運転手又は車両１００Ｃの運転手のようなユーザによって、信号検出ユニット１０８又は信号検出ユニット１２０を夫々選択的に作動又は非作動にするために使用されてよい。本開示の他の実施形態では、ユーザインターフェース１１５又はユーザインターフェース１２７は、１又はそれ以上の制御信号を１以上の車両制御部１１２又は１以上の車両制御部１２４へ夫々供給して車両１００Ａの１以上の構成要素１１４又は車両１００Ｃの１以上の構成要素１２６を制御するよう１以上のプロセッサ１０９又は１以上のプロセッサ１２１を制御するために用いられてよい。１以上の車両構成要素１１４又は１以上の車両構成要素１２６は、ブレーキ、エンジン、トランスミッション、燃料供給、スロットルバルブ、クラッチ、又はそれらの何らかの組み合わせを含んでよいが、それらに限られない。
【００４７】
図２は、到達時間差（Time  Difference  of  Arrival）（ＴＤＯＡ）技術を用いて車両間の位置情報を決定する方法の例を表す。ＴＤＯＡ技術は、車両１００Ａに関連する信号センサ１０２が、車両１００Ｂに関連する夫々の対応する３つの信号源１０１Ａ〜１０１Ｃから３つの信号１１８Ａ〜１１８Ｃを受信する図１Ａに表される実施形態の参照を通じて記載される。なお、当然ながら、本開示の実施形態に従う補婦法は、図１Ｂに表される本開示の実施形態を含むがそれに限られないあらゆる構成の信号センサ及び信号源に適用可能である。
【００４８】
図２を参照すると、ブロック２０１で、位相差検出器１１１は、信号１１８Ａと信号１１８Ｂとの間、信号１１８Ｂと信号１１８Ｃとの間、及び信号１１８Ａと信号１１８Ｃとの間の位相シフトφ１、φ２、φ３を夫々測定する。位相差検出器１１１は、測定された位相シフトを信号検出ユニット１０８の１以上のプロセッサ１０９へ送る。ブロック２０２で、プロセッサ１０９は、測定された位相シフトに基づき時間値の組を決定するよう構成されてよい。上述されたように、時間値の組は、受信された信号１１８Ａ〜１１８Ｃの各対の間の時間遅延差を表してよい。
【００４９】
ブロック２０３で、１以上のプロセッサ１０９は、距離表現の組を生成するために、例えば、メモリ１１０に記憶されている１又はそれ以上のコンピュータプログラム命令を実行するよう構成されてよい。夫々の距離表現は、座標系１０４内で信号源１０１Ａ〜１０１Ｃのうちの１つと信号センサ１０２との間の距離を表す。例えば、距離表現の組は、信号源１０１Ａと信号センサ１０２との間の距離、信号源１０１Ｂと信号センサ１０２との間の距離、及び信号源１０１Ｃと信号センサ１０２との間の距離の代数表現を有してよい。
【００５０】
ブロック２０４で、１以上のプロセッサ１０９は更に、距離表現の組及び時間値の組に基づき距離の式の組を生成するために、例えば、メモリ１１０に記憶されている１又はそれ以上のコンピュータプログラム命令を実行するよう構成されてよい。夫々の距離の式は、１つの距離表現と１つの他の距離表現との間の差を表してよく、信号１１８Ａ〜１１８Ｃのうちの１つの受信と他の信号１１８Ａ〜１１８Ｃのうちの１つの受信との間の時間遅延に信号１１８Ａ〜１１８Ｃの速度を乗じたものに等しくなり得る。
【００５１】
ブロック２０５で、１以上のプロセッサ１０９は、第２の車両１００Ｂに関して定義される座標系１０４に対する第１の車両１００Ａの１以上の位置を決定するよう距離の式の組を解くために、例えば、メモリ１１０に記憶されている１又はそれ以上のコンピュータプログラム命令を実行するよう構成されてよい。より具体的に、１以上のプロセッサ１０９は、ＴＤＯＡ双曲線位置決め技術を用いて距離の式の組を解くよう構成されてよい。
【００５２】
ここで、本開示の１又はそれ以上の実施形態に従う実例となる代数導出がより詳細に記載される。実例となる導出は、図１Ａに表される本開示の実施形態に関連して提示される。なお、当業者ならば、以下で記載される技術が本開示のいずれかの実施形態に適用可能であること、並びに１以上の信号源及びそれに関連する１以上の信号センサを有する車両間の位置を決定する他の技術が本開示の適用範囲内にあることを認識するであろう。
【００５３】
Ａｉ、Ａｊ及びＡｋは夫々、３つの信号源１０１Ａ〜１０１Ｃを表すとする。Ａｉ、Ａｊ及びＡｋは、座標面１０４に関して、夫々、空間座標＜ｘｉ，ｙｉ，ｚｉ＞、＜ｘｊ，ｙｊ，ｚｊ＞および＜ｘｋ，ｙｋ，ｚｋ＞を割り当てられてよい。更に、Ａｌは、信号センサ１０２を表すとする。信号センサＡｌは、座標系１０４に関して空間座標＜ｘｌ，ｙｌ，ｚｌ＞を割り当てられてよい。本開示の実施形態に従って、車両（例えば、車両１００Ａ及び車両１００Ｂ）の間の１以上の距離を決定するＴＤＯＡ技術のための開始点は、２点間の距離の式である。
【００５４】
【数２】
2015514202.tif 000004
送信側と受信側との間の距離は、送信源から受信側によって受信される信号の到達時間（ＴＯＡ）を決定することによって間接的に決定され得る。ＴＯＡｔに信号速度ｃ（例えば、空気中における光の速度）を乗じることは、移動距離Ｒをもたらす。式１（Eq.1）は、信号源Ａｉ、Ａｊ及びＡｋに関連するベクトル座標及び信号センサＡｌに関連するベクトル座標に基づき３つの距離表現に展開されてよい。
【００５５】
【数３】
2015514202.tif 000005
この実例となる導出のために、座標系１０４のｚ軸に沿った距離は、知られていると仮定される。そのようなものとして、図３を参照すると、以下の導出は、夫々の式が夫々の双曲線関数３０１、３０２を記述する２つの式のシステム３００をもたらす。２つの双曲線関数３０１、３０２の交点３０３は、信号源Ａｉ、Ａｊ及びＡｋに対する、すなわち、より具体的に、座標系１０４内の、Ａｌ（例えば、信号センサ１０２）の位置を表す。
【００５６】
式２（Eq.2）、式３（Eq.3）及び式４（Eq.4）は、距離の差Ｒｊｉ、Ｒｋｉ及びＲｋｊに対応する距離の式を生成するために使用されてよい：
【００５７】
【数４】
2015514202.tif 000006
距離の差Ｒｊｉ、Ｒｋｉ及びＲｋｊは夫々、信号１１８Ａ、１１８Ｂ又は１１８Ｃのうちの1つ及び他の信号１１８Ａ、１１８Ｂ又は１１８Ｃのうちの1つの信号センサ１０２での受信又は検出の間の時間遅延に信号１１８Ａ〜１１８Ｃの速度を乗じたものに等しいので、距離の差Ｒｊｉ、Ｒｋｉ及びＲｋｊの値は、ブロック２０２（図２）で決定される時間値の組に基づき決定され得る。なお、時間値の組は、ブロック２０１で測定された信号の間の位相シフトに基づき決定され得る。
【００５８】
先に論じられたように、以下で詳述される位置決め技術のために、ｚ軸に沿った車両間の距離は、既知の定数であると仮定される。しかしながら、当業者には明らかなように、ｚ軸に沿った距離が既知の定数でない実施形態も本開示の適用範囲内にあり、この実例となる導出はそのような実施形態を包含するよう拡張され得る。
【００５９】
ｚ軸に沿った距離の差が既知の定数であるとすると、それらの距離の差は、式８（Eq.8）において以下で示されるような定数を表す代数表現により置換されてよい。
【００６０】
【数５】
2015514202.tif 000007
式５（Eq.5）、式６（Eq.6）及び式７（Eq.7）の夫々について、式８によって与えられる定数において置換し且つ１つの平方根項を他方の側へ移動することで、以下の式が得られる：
【００６１】
【数６】
2015514202.tif 000008
式９（Eq.9）、式１０（Eq.10）及び式１１（Eq.11）の夫々の両側を二乗すると、以下の式の組が得られる：
【００６２】
【数７】
2015514202.tif 000009
式１２（Eq.12）、式１３（Eq.13）及び式１４（Eq.14）の夫々における残りの二乗項を展開すると、以下の式が得られる：
【００６３】
【数８】
2015514202.tif 000010
式１５（Eq.15）、式１６（Eq.16）及び式１７（Eq.17）の夫々の両側からｘｌ２及びｙｌ２を減じると、式の組は以下の式に通分される：
【００６４】
【数９】
2015514202.tif 000011
平方根項の他は全て式１８（Eq.18）、式１９（Eq.19）及び式２０（Eq.20）の夫々の右側へ移動して、同じ項を結合すると、以下の式が得られる：
【００６５】
【数１０】
2015514202.tif 000012
式２１（Eq.21）、式２２（Eq.22）及び式２３（Eq.23）は、このとき、次の変数置換、すなわち、ｘｉ−ｘｊのためのｘｉｊ及びｙｉ−ｙｊのためのｙｉｊ、を行うことによって簡単化され得る。
【００６６】
【数１１】
2015514202.tif 000013
上記の代数操作を通じて、式５乃至７は、二乗される場合に交差する双曲線を表す式２４乃至２６（Eq.24、Eq.25及びEq.26）に変換されている。式２７（Eq.27）を形成するよう式２４及び式２５を同等と見なすことによって、ｙ＝Ａｘ＋Ｃの形で平面式が導出され得る。式２４及び式２５を同等と見なすことで、以下の式が得られる：
【００６７】
【数１２】
2015514202.tif 000014
式２７の両側にＲｋｉを乗じ、分数成分を分けることで、以下の式が得られる：
【００６８】
【数１３】
2015514202.tif 000015
式２８（Eq.28）の両側の間で特定の項を動かすと、以下の式が得られる：
【００６９】
【数１４】
2015514202.tif 000016
式２９（Eq.29）の左側から特定の項を並び替えて取り出すと、以下の式が得られる：
【００７０】
【数１５】
2015514202.tif 000017
式３０（Eq.30）の左側から右側へ項ｘ（Ｒｊｉｘｉｋ−Ｒｋｉｘｉｊ）を動かすと、以下の式が得られる：
【００７１】
【数１６】
2015514202.tif 000018
式３１（Eq.31）の両側を（Ｒｊｉｙｉｋ−Ｒｋｉｙｉｊ）で割ると、以下の式が得られる：
【００７２】
【数１７】
2015514202.tif 000019
式３２（Eq.32）は、このとき、以下の式３３（Eq.33）によって与えられる一般的な平面式の所望の形をとる：
【００７３】
【数１８】
2015514202.tif 000020
式３３を式２６に代入し直すと、以下の式３６（Eq.36）が得られる。
【００７４】
【数１９】
2015514202.tif 000021
式３６の左側にある特定の項を並べ替えて展開すると、以下の式が得られる：
【００７５】
【数２０】
2015514202.tif 000022
式３７（Eq.37）の右側において特定の項を掛け算すると、以下の式が得られる：
【００７６】
【数２１】
2015514202.tif 000023
式３８（Eq.38）の右側において、同じ項を取り除き、特定の項をまとめ直し、分数項を分けると、以下の式が得られる：
【００７７】
【数２２】
2015514202.tif 000024
代替のシンボルが、このとき、式３９（Eq.39）において定数項を表すために使用されてよい：
【００７８】
【数２３】
2015514202.tif 000025
式４０乃至４４（Eq.40、Eq.41、Eq42、Eq.43及びEq.44）のシンボルは、このとき、以下の式を得るよう式３９に代入されてよい：
【００７９】
【数２４】
2015514202.tif 000026
式４５（Eq.45）の両側を二乗すると、以下の式が得られる：
【００８０】
【数２５】
2015514202.tif 000027
同じ項を取り除き、式４６（Eq.46）の両側の間で項を並べ替えると、以下の式が得られる：
【００８１】
【数２６】
2015514202.tif 000028
代替のシンボルが、以下のように、式４７（Eq.47）を簡単化するために使用されてよい：
【００８２】
【数２７】
2015514202.tif 000029
式４８乃至５０（Eq.48、Eq.49及びEq.50）の代替のシンボルを式４７に代入すると、以下の式が得られる：
【００８３】
【数２８】
2015514202.tif 000030
式５１（Eq.51）は、このとき、二次方程式の形をとる。このとき、以下に示される二次方程式を用いてｘｌについて解くことが可能である。
【００８４】
【数２９】
2015514202.tif 000031
ｘｌについて解くことは、正及び負の両方の根をもたらし得る。慣例により、負根は、車両１００Ａが車両１００Ｂの後ろに位置付けられることを示すと決定されてよい。同様に、正根は、車両１００Ａが車両１００Ｂの前に位置付けられることを示してよい。他の慣例は、本開示の１又はそれ以上の代替の実施形態に従って使用されてよい。式５２（Eq.52）は、ｙｌについて解くよう、式３３に代入され直してよい。ｚ軸に沿って信号センサ１０２と信号源１０１Ａ〜１０１Ｃとの間の距離は知られており、従って、ｚｌ（座標系１０４に対する信号センサＡｌのｚ座標を表す。）は知られていると仮定されるので、ｘｌ及びｙｌについて解くことは、座標系１０４内での信号センサＡｌ（例えば、信号センサ１０２）についての空間座標＜ｘｌ，ｙｌ，ｚｌ＞をもたらす。座標系１０４内での信号センサＡｌについての空間座標＜ｘｌ，ｙｌ，ｚｌ＞を決定することは、車両１００Ｂに対する車両１００Ａの位置の指標を提供する。
【００８５】
上記の位置決め技術は、図１Ａに表される本開示の実施形態の参照を通じて記載されてきたが、当該技術は、更なる信号源及び更なる信号センサが設けられる他の実施形態に加えて、図１に表される実施形態を含む本開示の他の実施形態に同じく適用可能である。
【００８６】
図４は、複数の信号源及び複数の信号センサが車両４００Ａと車両４００Ｂとの間の複数の位置を決定するために使用される本開示の特定の実施形態を表す。本開示の１又はそれ以上の実施形態で、要素４０２Ａ〜４０２Ｃは、車両４００Ｂに関連する３つの信号源を表してよい。信号源４０２Ａ〜４０２Ｃは、先に記載されたタイプのものであってよい。要素４０１Ａ〜４０１Ｃは、車両４００Ａに関連する３つの信号センサを表してよい。信号センサ４０１Ａ〜４０１Ｃは、先に記載されたタイプのものであってよい。信号センサ４０１Ａ〜４０１Ｃの夫々は、信号源４０２Ａ〜４０２Ｃの夫々から信号を受信してよい。先に記載された技術を用いると、車両４００Ａに関して定義される座標系内での信号源４０２Ａ〜４０２Ｃの夫々に関連する位置が決定され得る。車両４００Ａに対する車両４００Ｂの角度偏差及び位置ずれは、決定された位置に基づき決定され得る。
【００８７】
本開示の１又はそれ以上の代替の実施形態で、要素４０２Ａ〜４０２Ｃは、車両４００Ｂに関連する３つの信号センサを表してよい。信号センサ４０２Ａ〜４０２Ｃは、先に記載されたタイプのものであってよい。要素４０１Ａ〜４０１Ｃは、車両４００Ａに関連する３つの信号源を表してよい。信号源４０１Ａ〜４０１Ｃは、先に記載されタイプのものであってよい。信号センサ４０２Ａ〜４０２Ｃのそれぞれは、信号源４０１Ａ〜４０１Ｃの夫々から信号を受信してよい。先に記載された技術を用いると、車両４００Ａに関して定義される座標系内での信号センサ４０２Ａ〜４０２Ｃの夫々に関連する位置が決定され得る。車両４００Ａに対する車両４００Ｂの角度偏差及び位置ずれは、決定された位置に基づき決定され得る。
【００８８】
上記の位置決め技術を用いて決定される車両間の１以上の位置は、車両間の傾斜位置を表してよい。図５を参照すると、例えば、車両５００Ｄに対する車両５００Ｃの、又はその逆の１又はそれ以上の位置は、本開示の実施形態に従う位置決め技術に基づき決定されてよく、車両５００Ｃと車両５００Ｄとの間の傾斜位置を表してよい。傾斜位置は、車両５００Ｃ及び５００Ｄに関連する座標系の原点を通って延在する基準面に沿って定義されてよい。先に論じられたように、車両５００Ｃと車両５００Ｄとの間の高さ距離間隔は、車両５００Ｃ又は車両５００Ｄに関して定義される座標面のｚ軸に沿った既知の距離（定数）を表してよい。
【００８９】
ここで記載される実施形態は、例えば、ここで記載される方法及び／又は動作を実行するよう、ハードウェア、ソフトウェア、及び／又はファームウェアを用いて実施されてよい。ここで記載される特定の実施形態は、機械によって実行される場合に該機械にここで記載される方法及び／又は動作を実行させる機械実行可能命令を記憶する有形な非一時的機械読み出し可能媒体として提供されてよい。有形な機械読み出し可能媒体は、フロッピー（登録商標）ディスク、光ディスク、コンパクトディスク型読み出し専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、書き換え可能なコンパクトディスク（ＣＤ−ＲＷ）、及び光学磁気ディスクを含む何らかのタイプのディスク、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）のような半導体デバイス、動的及び静的ＲＡＭのようなランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、消去可能なプログラム可能読み出し専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）、電気的消去可能なプログラム可能読み出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、フラッシュメモリ、磁気又は光学カード、あるいは、電子命令を記憶するのに適した何らかのタイプの有形媒体を含んでよいが、それらに限られない。機械は、何らかの適切な処理又は計算プラットフォーム、装置、又はシステムを含んでよく、ハードウェア及び／又はソフトウェアの何らかの適切な組み合わせを用いて実施されてよい。命令は、何らかの適切なタイプのコードを含んでよく、何らかの適切なプログラミング言語を用いて実施されてよい。特定の実施形態で、ここで記載される方法及び／又は動作を実行するための機械実行可能命令は、コンパイル又はインタープリットされることが可能な１又はそれ以上のより高度なプログラミング言語、マイクロコード、あるいは、ファームウェアのいずれかで具現されるソフトウェアにおいて具現されてよい。
【００９０】
様々な特徴、態様、及び実施形態がここで記載されてきた。特徴、態様、及び実施形態は、当業者によって理解されるであろうように、変形及び変更に加えて、互いとの組み合わせの余地がある。本開示は、従って、そのような組み合わせ、変形、及び変更を包含すると考えられるべきである。
【００９１】
ここで用いられている語及び表現は、限定ではなく説明の点から使用される。そのような用語及び表現の使用において、図示及び記載される特徴（又はその部分）のあらゆる同等物を除く意図はなく、様々な変更が特許請求の適用範囲内で可能であることが認識される。他の変更、変形、及び代替も可能である。然るに、特許請求の範囲は、全てのそのような同等物を網羅するよう意図される。
【００９２】
本開示の特定の実施形態は、最も実際的な多様な実施形態であると目下考えられているものに関して記載されてきたが、本開示は、開示される実施形態に制限されるべきではなく、それどころか、特許請求の範囲の適用範囲内に含まれる様々な変更及び同等の配置を網羅するよう意図される点が理解されるべきである。具体的な用語がここでは用いられるが、それらは、限定のためではなく、単に総称的且つ記述的な意味において使用される。
【００９３】
本明細書は、ベストモードを含む本開示の特定の実施形態を開示し、且つ、当業者が、あらゆる装置又はシステムを制作及び使用すること並びにあらゆる組み込まれた方法を実行することを含め、本開示の特定の実施形態を実施することを可能にするために例を用いる。本開示の特定の実施形態の特許範囲は、特許請求の範囲で定義され、当業者に想到される他の例を含んでよい。そのような他の例は、それらが、特許請求の範囲の文字通りの言葉と同じ構造要素を有する場合に、又はそれらが、特許請求の範囲の文字通りの言葉と非実質的差異を伴う等価な構造要素を含む場合に、特許請求の範囲の適用範囲内にあるよう意図される。
【図１Ａ】
2015514202.tif 000032
【図１Ｂ】
2015514202.tif 000033
【図１Ｃ】
2015514202.tif 000034
【図１Ｄ】
2015514202.tif 000035
【図１Ｅ】
2015514202.tif 000036
【図１Ｆ】
2015514202.tif 000037
【図２】
2015514202.tif 000038
【図３】
2015514202.tif 000039
【図４】
2015514202.tif 000040
【図５】
2015514202.tif 000041
【国際調査報告】
2015514202.tif 000042
2015514202.tif 000043