(57)【要約】対象車両の衝突を避けるための方法が提供される。交差点に続く少なくとも１本のレーンがスキャンされる。少なくとも１本のレーンにおける危険車両の存在が検出される。対象車両および危険車両が、同時に交差点内に存在するか否かが予測される。予測する工程に応答して、警告を発する。また、前記検出する工程が、前記スキャンする工程によって見つけられた目標物を識別する工程と、該目標物が静止しているか、または前記交差点から離れるように移動している場合、危険車両としてみなさない工程とを包含する。【選択図】図２０
2004502992.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象車両の衝突を避けるための方法であって、
交差点に続く少なくとも１本のレーンをスキャンする工程と、
該少なくとも１本のレーンにおける危険車両の存在を検出する工程と、
該対象車両および該危険車両が、同時に該交差点内に存在するか否かを予測する工程と、
該予測する工程に応答して、警告を発する工程と、
を包含する、方法。
【請求項２】
前記検出する工程が、
前記スキャンする工程によって見つけられた目標物を識別する工程と、
該目標物が静止しているか、または前記交差点から離れるように移動している場合、危険車両としてみなさない工程と、
を包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記警告を発する工程を、現在の状態が、前記交差点内での衝突の可能性が低いことを示す場合にディセーブルする工程であって、該現在の状態は、前記対象車両の進行方向、前記危険車両の進行方向、該対象車両の特定の方向指示器の点灯状態、該対象車両の速度、該対象車両の速度、および該目標車両の加速度のうち少なくとも１つを含む、工程をさらに包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記ディセーブルする工程は、前記危険車両が前記対象車両の左側から交差点に接近しており、該危険車両が所定量より多く減速することに応答する、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記ディセーブルする工程は、
前記危険車両が、前記対象車両の前方から交差点に接近していること、および
該対象車両が左の方向指示器を点灯しており、該危険車両が所定量より多く減速していることと、
該対象車両が右の方向指示器を点灯しており、該危険車両が所定量より多くは減速していないことと、
該対象車両が方向指示器を点灯しておらず、該危険車両が所定量より多くは減速していないことと、
該対象車両が右の方向指示器を点灯しており、該交差点から延びる左のレーンがないことと、
のいずれかに応答する、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記ディセーブルする工程は、
前記危険車両が前記対象車両の右側から交差点に接近していること、および
該対象車両が左の方向指示器を点灯しており、該危険車両が所定量より多く減速していることと、
該対象車両が右の方向指示器を点灯していることと、
該対象車両が方向指示器を点灯しておらず、該危険車両が所定量より多く減速していることと、
のいずれかに応答する、請求項３に記載の方法。
【請求項７】
対象車両の衝突を避けるための方法であって、
該対象車両の左側部分、右側部分および前方部分を別個にスキャンする工程であって、該スキャンする工程は、該対象車両が、交差点から所定の距離内に入ることに応答する、工程と、
交差点に続く少なくとも１本のレーンにおける危険車両の存在を検出する工程と、
該対象車両および該危険車両が、同時に交差点内に存在するか否かを予測する工程と、
該予測する工程に応答して、警告を発する工程と、
を包含する、方法。
【請求項８】
マップデータベースを格納する工程と、
前記対象車両の位置を表す座標データを受信する工程と、
該座標データから、該対象車両の位置が該マップデータベース内の交差点からの所定の距離内にあることに応答する、前記別個にスキャンする工程と、
をさらに包含する、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
マップデータベースを格納する工程であって、該マップが交差点を含む、工程と、
前記左側、右側および中心をスキャンする工程を、前記左側部分、右側部分および中心部分に、該交差点に続くレーンがないことを示す該マップデータベースに応答してディセーブルする工程と、
をさらに包含する、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記左側部分および右側部分を別個にレーダースキャンする工程が、
制御ポイントに対して所定の角度で、レーダーアンテナを振動させる工程と、
前記対象車両が交差点に接近するにつれて、該制御ポイントを該交差点から移動させる工程と、
をさらに包含する、請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
移動中の車両に搭載されているレーダーアンテナを制御する方法であって、
制御ポイントに対して所定の角度で該レーダーアンテナを振動させる工程であって、該制御ポイントが、交差点に続くレーンにおけるある位置を表す、工程と、
対象車両が該交差点に接近するにつれて、該制御ポイントを該交差点から移動させる工程と、
を包含する、方法。
【請求項１２】
前記振動させる工程は、前記対象車両が前記交差点から所定の距離内に入ることに応答して開始する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記移動させる工程は、前記制御ポイントを前記対象車両から実質的に一定の距離に維持する工程を包含する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記レーダーアンテナからのレーダー信号に応答して、前記交差点に続く少なくとも１本のレーンにおける危険車両の存在を検出する工程と、
前記対象車両および該危険車両が、同時に交差点内に存在するか否かを予測する工程と、
該予測する工程に応答して、警告を発する工程と、
をさらに包含する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記発する工程を、現在の状態が前記交差点内での衝突の可能性が低いことを示す場合にディセーブルする工程であって、該現在の状態が、前記対象車両の進行方向、前記危険車両の進行方向、該対象車両の特定の方向指示器の点灯状態、前記対象車両加速度のうち少なくとも１つを含む、工程をさらに包含する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
対象車両の交差点内での事故を防ぐ方法であって、
マップをデータベースに格納する工程であって、該マップが、交通制御装置を有する少なくとも１つの交差点を含む、工程と、
該対象車両の位置を反映する座標データを受信する工程と、
該対象車両が、関連する交通制御装置を無視して該少なくとも１つの交差点に入るか否かを判定する工程と、
該対象車両が関連する交通制御装置を無視して該少なくとも１つの交差点のうちのある交差点に入るという判定に応答して、該対象車両の運転者に警告を発する工程と、
該交差点の周りの領域をスキャンする工程と、
該領域における危険車両を識別する工程と、
該対象車両および該危険車両が、同時に該交差点内に存在するか否かを予測する工程と、
該対象車両および該危険車両が同時に該交差点内に存在するという予測に応答して、該対象車両の運転者に警告を発する工程と、
現在の状態が、該交差点内での衝突の可能性が低いことを示すか否かを判定する工程と、
該現在の状態が、該交差点内での衝突の可能性が低いことを示す場合に、該対象車両の運転者に警告を発する工程をディセーブルする工程と、
を包含する、方法。
【請求項１７】
対象車両に搭載される衝突防止装置であって、
左側レーダーアンテナ、右側レーダーアンテナ、および中心レーダーアンテナと、
該左側レーダーアンテナおよび右側レーダーアンテナを、それぞれ左側制御ポイントおよび右側制御ポイントに対して所定の角度で振動させるようにプログラムされたコントローラであって、該制御ポイントは、交差点に続く左側レーンおよび右側レーンにおける位置を表し、
該コントローラは、該左側制御ポイントおよび右側制御ポイントを、該対象車両が該交差点に接近するにつれて、該交差点から移動させるようにプログラムされている、コントローラと、
を備えた、装置。
【請求項１８】
交差点を含むマップデータベースと、
前記左側レーダーアンテナ、右側レーダーアンテナ、および中心レーダーアンテナの有効範囲内の交差点に続くレーンがないことを該マップデータベースが示すことに応答して、それぞれ、該左側レーダーアンテナ、右側レーダーアンテナ、および中心レーダーアンテナの動作をディセーブルするようにプログラムされたコントローラと、
をさらに備えた、請求項１７に記載の衝突防止装置。
【請求項１９】
交差点を含む、マップデータベースと、
左側レーダーアンテナ、右側レーダーアンテナ、および中心レーダーアンテナによって検出された他の目標物から、危険車両を区別することができるトラッカーと、
該対象車両および該危険車両が、同時に該交差点内に存在するか否かを判定することができる、該トラッカーおよびコントローラのうちの少なくとも１つと、
該対象車両および該危険車両が、同時に該交差点内に存在するか否かに応答して、現在の状態が、該交差点内における衝突の可能性が低いことを示さない場合に、警告信号を発するようにプログラムされている該コントローラと、
をさらに備えた、請求項１７に記載の衝突防止装置。
【請求項２０】
前記トラッカーが、前記左側レーダーアンテナ、右側レーダーアンテナ、および中心レーダーアンテナによって検出された、静止しているか、または前記交差点から離れるように移動している任意の目標物を、危険車両から除外することができる、請求項１９に記載の衝突防止装置。
【請求項２１】
衝突防止装置であって、
左側レーダーアンテナ、右側レーダーアンテナ、および中心レーダーアンテナと、
マップデータベースであって、該データベース内のマップは、交差点を含む、マップデータベースと、
該左側レーダーアンテナ、右側レーダーアンテナ、および中心レーダーアンテナによって検出された他の目標物から、該交差点に接近している危険車両を区別することができるトラッカーと、
対象車両および該危険車両が、同時に該交差点内に存在するか否かを判定することができるコントローラであって、
該コントローラは、該対象車両および該危険車両が、同時に該交差点内に存在するか否かに応答して、現在の状態が、該交差点内での衝突の可能性が低いことを示さない場合に、警告信号を発するようにプログラムされている、コントローラと、
を備えた、衝突防止装置。
【請求項２２】
衝突の可能性が低いことを示す現在の状態は、前記危険車両が前記対象車両の左側から交差点に接近していることと、該危険車両が所定量より多く減速していることとを含む、請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
衝突の可能性が低いことを示す現在の状態は、
前記危険車両が、前記対象車両の前方から交差点に接近していること、および
該対象車両が左の方向指示器を点灯しており、該危険車両が所定量より多く減速していることと、
該対象車両が右の方向指示器を点灯しており、該危険車両が所定量より多くは減速していないことと、
該対象車両が方向指示器を点灯しておらず、該危険車両が所定量より多くは減速していないことと、
該対象車両が右の方向指示器を点灯しており、該交差点から延びる左のレーンがないことと、
のいずれかを含む、請求項２１に記載の装置。
【請求項２４】
衝突の可能性が低いことを示す現在の状態は、
前記危険車両が、前記対象車両の右側から交差点に接近していること、および
該対象車両が左の方向指示器を点灯しており、該危険車両が所定量より多く減速していることと、
該対象車両が右の方向指示器を点灯していることと、
該対象車両が方向指示器を点灯しておらず、該危険車両が所定量より多く減速していることと、
のいずれかを含む、請求項２１に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（関連出願）
本出願は、米国特許法第１１９条（ｅ）により、２０００年２月２８日に出願された米国仮特許出願第６０／１８５，７４８号に基づく優先権を主張する。上記米国仮特許出願の開示内容の全体を参考のため本明細書に明示的に援用する。本出願はさらに、１９９９年１１月４日に出願された係属中の米国特許出願シリアルナンバー第０９／４３３，７１７号に関連する。上記特許出願の開示内容の全体を参考のため本明細書に明示的に援用する。
【０００２】
（発明の背景）
（１．発明の分野）
本発明は、交差点での車両の衝突を回避するシステムおよび方法に関する。本発明は特に、対象車両が近づいている交差点と同じ交差点に近づいている、危険車両の存在を検知することに関する。
【０００３】
（２．従来の技術）
車道の交差点は、衝突の可能性を有する領域であり、このような領域は、これらを通過しようとする車両が曝される危険を増加させる。交差点の構造およびこれらに近づき通り抜ける車両の数は多様であるため、衝突の仕方も様々考えられる。国家道路交通安全局（ＮＨＴＳＡ）の予備推定によると、交差点で起こる横断時の衝突は、毎年、警察に届け済みの全衝突の約２６％を占めており、毎年約１７０万件起こっている。警察に未届けの衝突を考慮すると、この種の横断時の衝突は、毎年計約３７０万件に上る。これらの衝突は、４つのシナリオに分類される（衝突事故を引き起こした車両の観点から見て）。
【０００４】
図１は、第１のシナリオを示す。対象車両１００は停止を要求されず、交通制御手段に対する違反もない。対象車両１００は、別の車両がいる車線で速度を落としつつあるか、または停止している。対象車両１００は、道を譲ることを要求されるかもしれないが、停止を要求されることはなく、制御手段に対する違反はない。このようなシナリオではほとんどの場合、対象車両１００が青を表示する交通信号に近づいている。それ以外の場合は、交差点において、対象車両１００の進行方向を制御する交通制御手段がない。対象車両１００が左折して、近づいてくる危険車両（ＰＯＶ）１０２の進路を横切ろうとしたときに、衝突が起こる。典型的には、対象車両１００は、別の車両がいる車線で、速度を落としつつあるか、または停止している。
【０００５】
第２のシナリオを図２に示す。この場合、対象車両１００は、交通制御手段によって停止を要求され、制御手段に従って停止し、交差点に進む。このカテゴリーではほとんどすべての場合、対象車両１００が走行している車道に沿った「一時停止」の標識によって交差点が制御されている。他方の車両１０２が走行している車道には「一時停止」の標識はない。対象車両１００が交差点を横断しようとするか、危険車両１０２が走行している車線に向かって左折しようとしたときに、衝突が起こる。
【０００６】
図３は、第３のシナリオを示す。対象車両１００は交通制御手段によって停止を要求されるが、停止せずに交差点に入る（交通制御手段に対する違反）。このシナリオではほとんどの場合、対象車両１００は直進する（すなわち曲がらない）。
【０００７】
第４のシナリオを図４に示す。この場合、対象車両１００が、赤信号によって制御されている交差点に近づく。対象車両１００は停止し、信号が青に変わる前に前進する。
【０００８】
ＶＯＲＡＤ衝突回避システムおよびメルセデスベンツ安定性向上システムなどの様々なシステムが、衝突が起こりそうな状態を検知し、衝突回避操作中に車両の安定性を制御する可能性を示している。これらまたは他の最新の技術を適用することは、交通の安全性を革新するプログラムの一部である。このプログラムは、総合的にインテリジェントトランスポーテーションシステム（ＩＴＳ）と呼ばれ、車両の安全性および有用性を高めるためにセンサおよび処理装置を車両と一体化することを目指している。しかし、これらのシステムは主に車両の後部および車線変更時の衝突に適用されており、交差点での衝突を総合的に防止できてはいない。
【０００９】
（発明の要旨）
本発明は、従来技術の欠点を克服する、対象車両と他の車両との間の交差点における衝突を避ける方法およびシステムを提供する。
【００１０】
本発明は、交差点近傍の他の車両を追跡するレーダーシステムを含む。衝突防止システムは、これらの他の車両の予測される位置と、対象車両の予測される位置とを比較して、交差点内の起こり得る衝突を識別する。検出された衝突に応答して、適切な警告を発する。
【００１１】
本発明の好適な実施形態は、左側および右側レーダーシステムのスキャン角度を、並行でない道路上の左側制御ポイントおよび右側制御ポイントに対して方向付ける。対象車両が交差点に向かって移動するにつれて、各制御ポイントは、好ましくは、対象車両から離れて移動するように連続的に再計算される。アンテナコントローラは、制御ポイントの位置に基づいて、アンテナが指し示すようにし、制御ポイントに対して、小さい部分を、アンテナにスキャンさせる。
【００１２】
本発明のある実施形態によると、対象車両の衝突を避けるための方法が提供される。交差点に続く少なくとも１本のレーンがスキャンされる。少なくとも１本のレーンにおける危険車両の存在が検出される。対象車両および危険車両が、同時に交差点内に存在するか否かが予測される。予測する工程に応答して、警告を発する。
【００１３】
本発明の別の実施形態によると、対象車両の衝突を避けるための方法が提供される。対象車両が、交差点から所定の距離内に入ることに応答して、対象車両の左側部分、右側部分および前方部分を別個にスキャンする工程がある。交差点に続く少なくとも１本のレーンにおける危険車両の存在が検出される。対象車両および危険車両が、同時に交差点内に存在するか否かが予測される。予測する工程に応答して、警告を発する。
【００１４】
本発明のさらなる実施形態によると、移動中の車両に搭載されているレーダーアンテナを制御する方法が提供される。制御ポイントに対して所定の角度でレーダーアンテナを振動させ、制御ポイントが、交差点に続くレーンにおけるある位置を表す。対象車両が交差点に接近するにつれて、制御ポイントは交差点から移動される。
【００１５】
本発明のさらに別の実施形態によると、対象車両の交差点内での事故を防ぐ方法が提供される。マップがデータベースに格納され、マップは、交通制御装置を有する少なくとも１つの交差点を含む。対象車両の位置を反映する座標データが受信される。対象車両が、関連する交通制御装置を無視して少なくとも１つの交差点に入るか否かが判定される。対象車両が関連する交通制御装置を無視して少なくとも１つの交差点のうちのある交差点に入るという判定に応答して、対象車両の運転者に警告を発する。交差点の周りの領域がスキャンされる。領域における危険車両が識別される。対象車両および危険車両が、同時に交差点内に存在するか否かが予測される。対象車両および危険車両が同時に交差点内に存在するという予測に応答して、対象車両の運転者に警告を発する。現在の状態が、交差点内での衝突の可能性が低いことを示すか否かが判定される。現在の状態が、交差点内での衝突の可能性が低いことを示す場合に、対象車両の運転者への警告がディセーブルされる。
【００１６】
本発明のさらに別の実施形態によると、対象車両に搭載される衝突防止装置が提供される。左側レーダーアンテナ、右側レーダーアンテナ、および中心レーダーアンテナが車両に搭載される。コントローラは、左側レーダーアンテナおよび右側レーダーアンテナを、それぞれ左側制御ポイントおよび右側制御ポイントに対して所定の角度で振動させるようにプログラムされており、制御ポイントは、交差点に続く左側レーンおよび右側レーンにおける位置を表す。また、コントローラは、左側制御ポイントおよび右側制御ポイントを、対象車両が接近するにつれて、交差点から移動させるようにプログラムされている。
【００１７】
本発明のさらに別の実施形態によると、衝突防止装置が提供される。左側レーダーアンテナ、右側レーダーアンテナ、および中心レーダーアンテナが提供される。また、データベース内のマップは、交差点を含む、マップデータベースが提供される。トラッカーは、左側レーダーアンテナ、右側レーダーアンテナ、および中心レーダーアンテナによって検出された他の目標物から、交差点に接近している危険車両を区別することができる。コントローラは、対象車両および危険車両が、同時に交差点内に存在するか否かを判定することができる。コントローラは、対象車両および危険車両が、同時に交差点内に存在するか否かに応答して、現在の状態が、交差点内での衝突の可能性が低いことを示さない場合に、警告信号を発するようにプログラムされている。
【００１８】
本発明の他の例示的な実施形態および利点は、本明細書の開示内容および添付の図面を参考にすることによって、把握され得る。
【００１９】
（例示的な実施形態の詳細な説明）
本発明は、本発明の特定の実施形態を限定しない例によって、示される複数の図面を参照して、以下に記載の詳細な説明でさらに説明される。同様の参照符号は、いくつかの図面を通して同様の要素を示す。
【００２０】
本明細書中で示される詳細は、単なる例であって、本発明の実施形態を例示する目的にすぎず、本発明の原理および概念的な局面の最も有効であり、かつ、簡単に理解される説明であると思われるものを提供するために提示されている。この点について、本発明の構造的な詳細を、本発明の基本的な理解に必要とされる以上に詳細に示すことはしない。図面とともに行われる説明を読めば、本発明のいくつかの形態が実際にどのようにして具体化され得るかは当業者に明らかである。
【００２１】
（Ａ．システム概要）
上述に列挙したシナリオ群は、同様の機能的目標設定を適用することによって、衝突を防ぐこと可能な共通するファクタを示す。これらのシナリオに対して考案された対策を説明する前に、これらのシナリオのそれぞれに関連付けられた動的状況を検討することが有効である。これらのシナリオのいずれも、対象車両１００の行動にのみ焦点を向けている。
【００２２】
シナリオ番号１は、対象車両１００が侵入車両１０２の経路を横切って左折した場合に起因する点で他のシナリオと異なる。このシナリオに対応するシナリオの多くは、段階的に変わる交通信号によって制御された交差点で生じる場合と、残りは、交通制御をしていない交差点で生じる場合である。図５は、このシナリオに関連する衝突の特徴を示す。いずれのシナリオも、対象車両１００は、減速しているか、または、左折するために待機した状態で車線で停止しているかのいずれかである。
【００２３】
いくつかのファクタに起因してこの種の衝突が生じ得る。その９０パーセント以上が認識不足によるものである。認識不足には、目視、目視せず（２６．５パーセント）、他の車両の追い抜き（２４．９パーセント）、視覚妨害／減損、（２０．７パーセント）、および、運転者の不注意（１７．９パーセント）がある。それぞれにおけるファクタは、車間距離が不適切なまま車線を左折しようとする対象車両１００である。適切な対策は、対象車両１００の運転者が左折する前に、その運転者に車間距離が不適切であるという警告を提供することである。
【００２４】
シナリオ番号２は、対象車両１００の動きが異なる。このシナリオでは、対象車両１００は、交通制御デバイスに従って停止し、その後、早まって交差点に侵入する。対象車両１００が曲がろうとするか、または、交差点を通って直進しようとした際に衝突が起こる。図６は、このシナリオに関連する特徴の分布を示す。シナリオ番号１と同様に、運転者は、車間距離が不適切なまま交差点に侵入する。シナリオの幾何学的構成は、このシナリオの車両の直交する経路に起因して異なるが、基本的なファクタは同じである。適切な対策は、直交する経路をざっと調べ、接近する車両について警告を提供することである。
【００２５】
シナリオ番号３では、対象車両１００が、交通制御デバイスに違反して交差点に侵入する。図７は、このシナリオに関連する特徴を示す。多くのシナリオにおいて、対象車両１００が、直線経路上の交差点を横切っている。この方向転換によって、車両が交差点に侵入する速度は影響を受ける（例えば、対象車両１００が曲がろうとする際に、運転者は通常減速し、その後曲がり始める）。この場合の例外としては、対象車両１００が低速で横断し、運転者が自身の現在の速度で曲がれば安全であると考えている場合である。シナリオ番号１および２と同様に、この衝突シナリオは、運転者に交通制御に違反している可能性があるという警告を提供することによって、軽減され得る。対策は、運転者が交差点にさしかかって反応するのに丁度間に合うように、上記情報を運転者に提供する必要がある。
【００２６】
シナリオ番号４は、対象車両１００の運転者が、表示されている赤段階の交通信号に応答して停止し、その後、光が緑へ段階的に変わる前に、交差点に侵入するという点で異なる。図８は、衝突の特徴の分布を示す。このシナリオのいずれのシナリオも、運転者は、運転業務の注意を怠っており、信号の段階をよく見ていない。
【００２７】
本発明は、交差点対策システム１０００を提供する。この交差点対策システム１０００は、好ましくは、４つのサブセットシステム（すなわち、危険検出システム１１０、ＧＩＳ／ＧＰＳシステム１１２、運転者車両間インターフェース１１４、および、中央処理装置（ＣＰＵ）１１６）を含む。図９は、対策システム１０００のアーキテクチャを示す。
【００２８】
危険検出システム１１０は、ミリメートル波形のレーダーユニットを利用して、交差点に接近する車両に関するデータを獲得する。このレーダーユニットは、好ましくは、２４ＧＨｚで動作する３つのＶＯＲＡＤ　ＥＶＴ−２００レーダーユニットである。レーダーユニットは、レンジおよびレンジレートデータをＲＳ−２３２リンクを介してＣＰＵ１１６に提供するように、工場にて修正されている。レーダーのアンテナは、ポイントされるべき原動機付きギア駆動型走査プラットフォームに取り付けられ、車両が交差点に接近する際に、交差点領域を特定する。コントローラは、角位置データを提供する。走査プラットフォームは、アンテナが、車両が接近する交差点の隣接する道路に、コンピュータ制御を介して位置付けされ得るように設計されている。３つの走査プラットフォームは、好ましくは、その２つを非並行道路をモニタするために車両の屋根に設け、残り１つは並行道路をモニタするための前方監視ユニットである。危険検出システム１１０の標準ＶＯＲＡＤエレクトロニクスは、好ましくは、アンテナから出力されるデータを処理して、得られたレンジおよびレンジレートデータを最大レーダレンジ内で近接する対象に提供するために用いられる。トラッカーは、機内に搭載された地図データベースによって設けられた交差点情報とともにレーダデータを利用して、対象車両１００が、交差点に接近する交差路または並行方向の経路上の車両と同時に交差点を占めるかどうかを判定する。
【００２９】
地理情報システム／全地球測位システム（ＧＩＳ／ＧＰＳ）１１２は、好ましくは、ＧＰＳ受信機と、差分補正受信機と、機内ＧＩＳ地図データベースとを含む。このシステムは、地球ＧＰＳネットワークによって提供される差分補正位置情報を用いて、対象車両１００を地図データベースで同定される特定の道路上に配置する。地図データベースは、道路に沿った交差点の位置に関する情報を含む。この地図データベースは、好ましくは、Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｉｎｃ．（ＮａｖＴｅｃｈ）によって提供され、道路および交差点の詳細を含む（交差点制御デバイスを含む）。対策がこの情報を用いて、道路上の対象車両１００を見つけて、対象車両１００とまもなくさしかかる交差点との間の距離（「交差点までの距離」）を決定する。交差点までの距離が分かっている場合、車両の速度を車両センサ（例えば、速度メータ）から得ることができ、交差点に侵入するのを防ぐに必要なブレーキ作用力を計算するのに用いることができる。
【００３０】
運転者車両間インターフェース１１４は、警告を伝送するために複数のセンサモードを用いて、車両運転者に警告を伝送する。運転者車両間インターフェース１１４は、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）、聴覚システムおよびブレーキ警告システムを含む。このシステムはまた、ａｐ（交差点への侵入を防ぐに必要な加速度）閾値を超えた場合に、二次コンピュータ制御ブレーキシステムをトリガし得る。ブレーキシステムは、複数の減速パルスを提供し、交差点の運転者に警告を発し、いち早く反応する。
【００３１】
本発明は、本発明を備えた車両の運転者が、判断または認識を誤って上述した４つのシナリオのいずれかとなることがないように支援する。さらに、本発明は、他の車両１０２の運転者による、衝突をトリガする動作（またはその動作不足）が生じる場合に対処し得る。２つの主な防衛衝突シナリオは、道路を左折する（シナリオ番号１）と、交通制御を違反する（シナリオ番号３）である。シナリオのダイナミックスは変化しないが、シナリオにおける各車両が果たす役割は逆である。
【００３２】
本明細書中で説明される機器およびシステムは、データを衝突回避アルゴリズム１１８に提供する。アルゴリズムは、入ってくるデータを処理し、特定の閾値を超えた場合に、運転者に警告を提供するという命令のセットである。図９および１０は、対策システム１０００の構成要素間でのデータ交換を示す。信号車両間通信システム（図１０に点線でのみ示される）はまた、対策システムが交通制御デバイスによって光信号が段階的に変わるのに応答しようとする場合に、含まれ得る。
【００３３】
警告の処理および警告を発するために、車両システムからデータが受信される。アルゴリズム１１８は、ａｐおよびｔｇ（車両に接近する時間間隔（ｇａｐ　ｔｉｍｅ）をモニタリングする。これらの測定基準の計算値に基づいて、対向手段を備えた車両の運転者に警告が提供される。図１１は、システム全体のアルゴリズムを図示する。
【００３４】
アルゴリズム１１８は、対象車両１００におけるＤＧＰＳシステムからデータを処理し、車両の位置を確認する。この位置は、ＧＩＳマップにおける道路の位置と関連付けられる。ＤＧＰＳまたはＧＩＳのどちらかにおけるシステムの不正確さが車両を道路から離して配置する場合、ソフトウェアは車両の位置を最も近い道路上に補正する。ＧＰＳのみ、または位置確認の他の形式が用いられ得るが、ＧＰＳのみと比較すると、ＤＧＰＳはより正確であるので望ましい。道路の位置が確認されると、（ＤＧＰＳ機器および／または搭載されたセンサから獲得された）車両方向および車両速度が用いられ得、車両が接近しつつある交差点を特定する。ＧＩＳは、別個の交差点ＩＤを用い、４方向であるのか、右への／左への分岐点か、「Ｔ」型か、または他のタイプであるかという交差点の幾何学的構造および交差点における交通制御を決定する。搭載された処理機器は、警告アルゴリズムによって用いられるための交差点までの距離を計算する。
【００３５】
適切な対策は、特定の交差点における交通制御デバイスに基づいて異なり得る。停止サインにより制御される交差点に車両が接近しつつあるとき、システムは、（１）運転者が交通制御に従うこと、（２）交差点に進入するために、運転者が許容範囲である車両間隔を有するかどうかを判定しなければならない。一時停止のサインによって制御される交差点に接近する運転者は、停止し、車間間隔を点検して前進し、その後、交差点を横断することを常に必要とされる。システムは、運転者が停止サインに従っていることを測定基準ａｐ（例えば、交差点への距離を考慮した車両速度）をモニタリングすることによって判定し、車両が交差点に進入することを回避するために必要な制動努力を計算する。システムは、ａｐの値が０．３５ｇを超過した場合、警告を発する。
【００３６】
運転者が停止するために速度をおとして交差点に到達しつつある場合、危険検出システム１１０が交差点を走査し、危険車両１０２の存在を判定する。対象車両１００が交差点に接近すると、システムはレーダーユニットの位置を合わせ、（ＧＩＳ内のマップデータベースにより提供される）交差点の構成に適応させる。危険検出システム１１０は、交差点に接近しつつある危険車両１０２の距離範囲および距離レートをモニタリングする。トラッカーは、上述のデータ（例えば、位置、速度、距離、および加速度）に基づいて、対象車両１００および１つ以上の目標車両１０２が交差点を同時に占有するかどうかを判定する。
【００３７】
対象車両１００および任意の目標車両１０２により交差点が同時に占有されると、運転者に対する警告が開始されるが、車両がゆっくりとした速度で交差点に接近している場合、警告は無効になり得る（車両が非常に短い間隔で停止し得、従って、フォールスアラームを低減するために警告を無効にするというロジックが認識される）。運転者が交差点を安全に横断し得る場合、アラームは提供されない。他方、車間間隔が不十分である場合、および／または運転者が速度をおとさない場合、運転者車両インターフェースは、対象車両１００の運転者に適切なアラームを送達する。
【００３８】
位相信号に接近する対象車両１００の処理は、停止サインに関する処理と類似である。存在するならば、車両通信システムへの信号は、対象車両１００に、現在の信号の段階および信号が段階的に変化するまでの時間に関する情報を提供する。この情報は、接近する各道路の各信号から、交差点ＩＤ情報と一緒にブロードキャストされ、この情報から運転者に対する停止要求が決定され得る。対象車両１００が現在速度および方向を維持する一方で、信号位相が同じ状態で維持される（信号位相が緑であると想定）時間において交差点を横断し得る場合、警告は提供されない。しかしながら、その時間が不十分である場合、警告は運転者に伝達される。これは、停止サインによって制御される交差点のａｐを計算することと類似である。停止サインのａｐが交差点への距離を用い、その後、必要とされる制動努力を計算するのに対して、位相信号の警告測定基準は、車両速度および交差点を通過する距離に基づいて対象車両が交差点を通過し得る場合、時間を信号段階に代入して計算する。運転者が、交差点に進入する前に停止すると、危険検出システムは、停止サインに関して記載されたような方法で動作し、車両通路への接近を計算し、対象車両１００と同じ時間に交差点を占有するこれらの車両を決定する。これは、車両が緑の信号段階の交差点に進入するときにも起こり、停止する必要はない。
【００３９】
車両通信システムに信号がない場合、対策は位相信号による交通制御を違反する可能性のある運転者に警告し得ない。その代わりに、システムは、不十分な車間間隔で交差点に進行する場合に、運転者に警告し得るにすぎない。運転者が左折を実行するという入力を対策が（例えば、左折信号の活性化を通じて）受信する場合、対策システム１０００は、停止サインに関する上述の方法と一致して応答する。
【００４０】
対象車両１００が交差点を安全に横断すると、対策は、次の交差点の位置を確認し、上述のプロセスを繰り返す。
【００４１】
シナリオ１において、通路を横切って左折したときに起こる衝突は、主に、信号が緑のときの位相信号において起こり、対象車両１００が停止する必要はない。本発明の好適な実施形態の目的は、運転者が危険車両１０２に対して適切な車間間隔を有して進行することを保証することである。対策システム１０００は、ＤＧＰＳおよびＧＩＳデータからのデータを用い、交差点の幾何学的構造特性を提供する。車両の方向指示器の活性化によって提供される運転者の意図に関するさらなる情報は、好適には、特定の警告ロジックを活性化するか、または無効にするために用いられる。
【００４２】
図１２は、シナリオ１のアルゴリズム経路を図示する。方向指示器の起動は、前方レーダーユニットの警告ロジックを保証する。レーダーシステムは、好適には、すべての時間に機能し、警告を提供する能力を妨げるのはロジックのみである。レーダーシステムは、並列であるが、対象車両１００から反対の方向の交差点に接近する車両の距離範囲データおよび距離レートデータを獲得する。データは対策システム１０００によって処理される。このシステムは、任意の危険車両１０２が対象車両１００と同じ時間に交差点を占有するかどうかを予測する。対策システム１０００が許容範囲の車間間隔が存在すると判定／予測する場合、運転者に警告が提供されず、ＳＶ１００によって左折が安全に行なわれ得る。他方、車両が交差点を同時に占有し、適切な車間間隔が存在しない場合、警告が発せられる。警告は、音声トーン、ＨＵＤディスプレイ上のアイコン、および／または（適切ならば）制動システムのパルシングを含み得る。
【００４３】
シナリオ２は、車両が垂直方向に走行し、交通制御が違反されない状態（常に停止サイン）である。運転者は交通制御に従い、交差点で完全に停止する。交通のすべての方向を点検した後、運転者は不正に交差点に進入し、垂直方向の道路上を走行する１つ以上の対象車両と衝突する。これらの衝突は、主に、接近する対象車両１０２を運転者が感知することに失敗すること、または接近する対象車両１０２との距離を誤って知覚することによって引き起こされる。図１３は、適切な対策を図示する。この対策では、危険検出システム１１０は、公差道路上の危険車両１０２を追跡し、車間間隔が不十分な場合は警告を発する。
【００４４】
シナリオ３は、対象車両１００が交通制御に違反するという点でシナリオ２と異なる。図１４は、このシナリオに対する対抗措置の処理を図示し、交通制御の違反を防止するために設計される。交通制御が停止サインである場合、車両は、運転者が交通制御に従っていることを判定し、その後、運転者が交差点に進入するために許容範囲である車間間隔を有しているかどうかを判定しなければならない。対策１０００は、以下のａｐ測定基準をモニタリングすることによって運転者が停止サインに従っていることを判定する。ａｐメトリックは、車両が交差点に進入することを回避するために必要とされる加速度の量を表す。
【００４５】
【数１】
2004502992.tif 000003
ここで、
Ｔｄ＝運転者が認識してからの時間（典型的には、約２秒）
ν＝車両速度（ｆｔ／秒）
ｄ＝交差点までの距離（ｆｔ．）
である。対策１０００は、車両が交差点に進入することを防止するために必要とされる制動努力を計算する。運転者は、交差点に到着する前に、車両制動を適用する等の合図を提供する。この行動はａｐ測定基準をモニタリングすることによってキャプチャされ得る。ａｐの値が０．３５ｇを超過すると、警告が提供される。
【００４６】
位相信号の場合も、停止要件が信号車両間通信システムを通じて受信された位相信号の状態に応じて異なる点以外、処理は同様である。対策システム１０００は、運転者が（例えば、左折信号の活性化を通じて）左折を行なおうとしていることを示す入力を受信すると、シナリオはシナリオＮｏ．１に復帰し、危険検出システム１１０を、対象車両の走行方向と平行かつ反対方向に当該交差点に向かって走行している衝突危険車両１０２と対象車両との間の距離にアクセスさせる。対策システム１０００が、当該交差点に向かって走行している対象車両と１台以上の衝突危険車両との間の間隔が不適切であると判定した場合、対象車両の運転者に運転者車両インターフェース１１４を通じて警告が発せられる。
【００４７】
この信号車両間通信システムは、現在の信号位相と、位相整合が発生するまでの時間とに関する情報を対策システム１０００に提供することができる。この情報は、各進入道路および交差点ＩＤ情報に関する各信号からブロードキャストされる。この信号から現在の信号位相と、位相整合発生までの時間に関する情報とが得られると、当該運転者に適した停止要件を判定することが可能となる。当該車両が現在の速度および方向を維持しているときにおいて、信号位相整合が発生するまでにまだ時間が残っているとき（この際の信号位相を緑色と仮定する）に当該車両が交差点を横断する場合、警告は発せられない。しかし、この場合において信号位相整合が発生するまでの時間が十分残っていない場合、当該運転者には警告が発せられる。このプロセスでは、上記処理と並行して、停止標識が制御された交差点についてａｐを計算する。一方、停止標識に関するａｐが交差点までの距離を用いている場合、必要な制動力を計算し、位相信号用の警告測定基準を時間信号間位相の代わりに用い、車両速度と交差点を通行するのにかかる距離とに基づいて、ＳＶ１００が交差点を無事に通行できるか否かを計算する。運転者が交差点に進入する前に車両を停止した場合、衝突危険検出システムは、停止標識の場合について説明した様式と同様に動作して、進入中の車両の進入経路を計算し、これらの車両のうち対象車両１００と同時に交差点に進入する可能性のある車両を判定する。この判定工程は、信号位相が緑色のときに車両が交差点に進入した場合でかつ停止要件が存在しない場合にも行なわれる。
【００４８】
実施形態において信号車両間通信システムがサポートされていない場合において対象車両１００が適切な間隔で交差点に進入しつつある場合、対策１０００は、対象車両１００の運転者に対して警告のみを行なう。
【００４９】
左折可能レーンの付いた交差点が位相信号によって制御されている場合、シナリオＮｏ．４が発生する場合が多い。このような交差点における事故は、直進中のＳＶ運転者が交差点に侵入するタイミングが早すぎた場合に発生しやすく、このような事故を起こす運転者は、不注意により、左折可の矢印が活性化されたばかりであることに気づいていない。対象車両１００が進行可である状態であることを考えると、対象車両１００が交差点に進入し、別の車両に衝突する。図１５はこの場合における処理を示す。通信システムは、対象車両１００の信号位相情報を提供して、運転者の要件を示す。信号が赤色に変わると、対策システム１０００は、当該運転者が交差点に進入してはならない状態にあると判定し、違反があった場合、警告を発する。
【００５０】
（Ｂ．具体的なサブシステム）
図１６は、本発明の対策システム１０００の好適な実施形態の機能アーキテクチャを示す。レーダーシステム２００（左方レーダーユニット、右側レーダーユニットおよび中央レーダーユニットを含む）は、３つの基本的な衝突危険セクター（すなわち、左方、中央および右側）をスキャンする。ＧＰＳ／ＧＩＳ１１２中の差分型衛星航法システム（ＧＰＳ）の受信器２０８により、対象車両１００の位置をおよそ１０Ｈｚの更新レートで得る。追跡装置２０４（好適にはＫａｌｍａｎ／Ｆｉｌｔｅｒ追跡装置）により、各有効ターゲットを追跡する。ＧＩＳマップ２０６により、交差点の識別を当該交差点の緯度および経度を用いて行なう。対象車両１００が交差点に進入するタイミングと任意の衝突危険車両が当該交差点に進入するタイミングとが重なることが予測される場合、警告アルゴリズム１１８により、対象車両１００の運転者に警告を発する。様々な処理コンポーネントをＣＰＵ１１６上に設けると好適である。
【００５１】
図１７は、それぞれがレーンを２本有する４本の道路からなる直交型の交差点を示す。この交差点のサイズは、レーンの幅、レーン数およびカーブ部分の半径によって異なる。交差点位置はＧＩＳマップ２０６によって得られ、これにより、各交差点の中心を経度および緯度２０８を用いて識別する。対象車両１００車内に搭載されたＧＰＳは、対象車両１００の位置を判定する。レーダーシステム２００により、衝突危険車両１０２を特定する。
【００５２】
ここで図１８を参照して、レーダーシステム２００の各レーダーユニットを、コンピュータ制御されたサーボプラットフォーム３００上に搭載する。各レーダーは、ＥＡＴＯＮ／ＶＯＲＡＤレーダー（モデル番号：ＥＶＴ−２００）の「レンジオンドップラー（ｒａｎｇｅ−ｏｎ−ｄｏｐｐｌｅｒ）」型のレーダーであると好ましい。各レーダー２００の好ましいパラメータとしては、２４．７ＧＨｚの周波数、３９５フィートの最大試験範囲（Ｍａｘ　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｅｄ　Ｒａｎｇｅ）、１．６フィートの距離分解能、０．１３ｆｐｓの速度分解能、４／５．５度の方位／高度ビーム幅、および１０Ｈｚの更新レートがある。
【００５３】
左側レーダーユニットのアンテナは、左側の交差路を指向し、アンテナの有効角度範囲を向上させるために追加された方位において、小さなスキャンパターンを有する。その結果得られたスキャン角度は、道路内の制御ポイントに基づく。道路内の制御ポイントは、アンテナの最大半径範囲（好適には３９０フィート）であるが、他の範囲（例えば、レーダーの最大半径範囲よりも小さな範囲）を用いてもよい）にある交差路上の中心点として判定すると好ましい。この制御ポイントは、ＳＶ１００がアンテナ配備範囲（好適には交差点中心から３００フィート）を通行した後に１００ｍｓｅｃごとに計算すると好ましい。そのため、ＳＶ１００が交差点に近づくにつれ、制御ポイントは交差路上を外側にずれていき、これにより、制御ポイントと対象車両１００との間の距離は実質的に一定のままに保たれる。以下に説明するように、制御ポイントの方位角に角度を追加していくことで、振動するスキャンセクターにおいて、アンテナを制御ポイントに対して（好適には制御ポイント周囲を）駆動させる。
【００５４】
好適な実施形態において、レーダー範囲は３９０フィートであり、アンテナ配備範囲は３００フィートであり、垂直に交差する交差路の制御ポイントの初期位置は、交差点中心からおよそ２４５フィートの位置にある。
【００５５】
右側レーダーユニットのアンテナも、右側の交差路を同様にスキャンし、アンテナの角度範囲を向上させるために追加された方位において、小さなスキャンパターンを有する。
【００５６】
図１９は、対象車両１００がＧＩＳマップ２０６としてデジタル化されたルートに沿って交差点に進入する際のリアルタイムでのシナリオを示す。対象車両１００が交差点に近づくにつれ、これらの２つの側方監視アンテナはスタンバイ位置から回転して、制御ポイントにくる。レーダーの好適なビーム幅は４°であるため、動的指向角度（スキャン角度）を中心として小規模セクターにより、交差路方向の監視を補足する必要がある。スキャン角度は好適には２０°未満であり、指向角度を中心にして対称である必要はない。
【００５７】
このスキャンパターンは、アンテナプラットフォームのモーションコントローラによって制御される。対象車両１００が交差点の端部において静止している場合（例えば、信号待ちの場合）、アンテナの指向角度は、直交型の交差点の場合７０°〜９０°である。交差点へと続く道が、特定のレーダーユニットの探知範囲に含まれているセクターに含まれていない場合、その特定のレーダーユニットをスタンバイ／不活性モードまたは位置にすることができる。中央レーダー２００は、対象車両１００の直進方向のみをスキャンするため、わずか数度のみの指向角度範囲をスキャンする。
【００５８】
左側レーダー２００は、道路上の制御ポイントを指向するレーダーを維持するアルゴリズムに基づいてスキャンを行なう。先ず、制御ポイントは、レーダーからおよそ３９０フィートの距離にあり、すなわち、方位角度は対象車両１００からのおよそ３１°の初期アンテナ指向角度よりも大きく、左側レーダーユニットおよび右側レーダーユニットは、この角度から約１０°〜１５°の範囲で前後にスキャンを行なう。制御ポイントと対象車両１００の動きとの間の関係は１００ｍｓｅｃごとに更新されるが、各レーダーユニットのスキャン角度は、各スキャン工程の開始および終了時のみに行なうと好ましい。左側レーダーユニットおよび右側レーダーユニットは、外方スキャンの終了時、その対応する制御ポイントを指向すると好ましい。しかし、レーダーユニットと制御ポイントとの間の関係が一定に保持できる限り、これらのレーダーユニットを制御ポイントに対して相対的に配置してもよい。
【００５９】
これらの角度は、車両の進行方向も考慮している。例えば、運転者が交差点において停止したときに当該運転者の車両が（例えば、右折しようとして）車両が道路進行方向から１０°ずれた方向にある場合、レーダーのスキャン角度は補正され、スキャン角度は当該制御ポイントを指向し続ける。
【００６０】
レーダーシステム２００の左および右のレーダー装置は好適には、対象の車両１００が交差点の約３００フィート内にある場合のみ、ＳＶ１００が規定された交差点を離れるまで、アクティブに走査を行っている。３００フィートより遠い場所において、レーダーシステム２００の左および右のレーダーは好適には、待機状態、中心から３１°離れた場所に位置付けられている。
【００６１】
図２０は、対象の車両１００が直交する交差点に接近する場合の、レーダーシステム２００の左レーダーの通常の走査を示す。レーダーの最初の位置は、車両の方向に対して−３１°である（負の角度は、進行方向に向かって左、正の角度は進行方向に向かって右である）。対象の車両１００が（ＧＰＳ／ＧＩＳ情報に基づいて）交差点から３００フィートである場合、レーダーシステム２００の左のレーダーが外方に向かってアクティブに走査を開始する。約４２１秒で車両は交差点で停車し、レーダーは１５°の走査を維持する。図２０のプロット上の記号は、レーダーシステム２００がレーダービームを通過する各危険車両１０２からの５〜１５回のリターンを検出することを表す。トラッカー２０４は好適には、トラックを確立するには少なくとも２倍の危険車両を検出し、そして恐らく、危険車両１０２の加速度を正確に決定するにはより多くの危険車両を検出することが必要である。走査範囲は好適には１０°〜１５°である。
【００６２】
図２１は、レーダーシステム２００によって検出された危険車両１０２のトラッカー２０４による追跡プロセスを示す。危険車両１０２を検出すると、「候補」トラックが得られる。各候補トラックはトラックに格上げされ得、そしてこのトラックは削除されるまで維持される。レーダーシステム２００によって捕らえられる危険車両１０２を用いて、各処理間隔の終わりにおいてトラックを更新する。トラッカー２０４は、追跡パラメータ（例えば、位置、速度、加速度など）を用いて、以前の更新状態に基づいて各トラックまたは候補トラックの新しい状態（例えば、位置）を予測し、そして予測位置の周りに「ゲート」を配置する。好適なゲートは、公知の「最尤ゲート」である（例えば、Ｓ．Ｓ．Ｂｌａｃｋｍａｎ、Ｍｕｌｔｉｐｌｅ　Ｔａｒｇｅｔ　Ｔｒａｃｋｉｎｇ　ｗｉｔｈ　Ｒａｄａｒ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓを参照）。
【００６３】
検出が既存の候補トラックまたはトラックのゲート内に入らない場合、新しい候補トラックが形成される。検出がいかなる候補トラックとも関連しない場合、候補トラック（通常、木または駐車している車両など、移動していないオブジェクトによって生成される候補トラック）は削除される。候補トラックが検出と関連する場合、候補トラックはトラックに格上げされる。トラックが所定の指定数の更新の間に、いかなる検出にも関連しない場合、トラックは、指定数の更新の間、その現在の軌跡上に維持されるかまたは「惰性走行」されて、この指定数の更新の後に削除される。惰性走行モードにおいて、最後の更新の状態の変数が保持される。トラックは関連付けを待つ状態にある。トラックが削除されると、交差点までの予測時間が保持され得て、この結果、指定時間の間（通常の選択は０〜５秒）警告が延長される。これにより、角度範囲が限られているシステム２００が、ターゲットが観測されなくなった際に警告を提供することが支援される。この特徴は、トラックが維持される必要がないことを予期する惰性走行に類似する。トラックは、そのスピードが負である場合に削除される（例えば、車両が交差点から離れるように移動するため危険ではない）。トラックは、その速度が（車に対して）異常に大きい場合、またはその（ｘ、ｙ）の位置が交差点およびその道路に対して異常に大きい場合にも（例えば、レーダーが平面上で偶然捕らえた場合）、削除される。
【００６４】
上述したように、好適なトラッカーはカルマンフィルターである。カルマンフィルターに選択された状態の変数は、位置（ｘ、ｙ）、速度および加速度である。測定ベクトルは、範囲、距離レートおよび方位である。通常の「北」および「東」の座標系は、対象の車両１００を中心とする。平面図は、北をｘ、東をｙ、そして方位をアンテナの示す角度として示す。実現されたカルマンフィルターは、ターゲット状態およびレーダー測定値を関連付ける非線形測定値のマトリックスに適応する「延長された」カルマンフィルターである。カルマンフィルターへの入力は、処理されたレーダーの更新であり、出力はターゲット状態のベクトルの更新された推定値である。位置（交差点の中心点までの距離）、速度および加速度のこの状態のベクトルから、交差点に入って出るまでの予測時間が計算される。
【００６５】
対策システムの警告は、対象の車両１００および危険な車両１０２が両方、同時に交差点を占めるという予測に基づき、この時間の間、対象の車両１００の運転手への警告が運転手の車両インターフェース１１４によって提供される。警告は、レーダーの出力ごと（約１００秒ごと）に計算および更新される。レーダーシステム２００の３つのレーダー装置のいずれかの出力に基づいた警告がある場合、運転手の車両インターフェース１１４が作動される。警告は、対象の入ってくる危険車両１０２を検出する特定のレーダーに基づいて区別され得て、運転手が潜在的な危険の方向を決定することを支援する。
【００６６】
対象の車両１００が交差点に入って出るまでの時間は、対象の車両１００の現在の位置および速度から計算される。公称速度および加速度は運転手の意図する速度であると想定される。車両が公称速度より低い場合、車両が公称速度に達するまで公称加速度で加速すると想定される。逆に、車両が公称速度より高い場合、車両が公称速度に達するまで公称加速度で減速すると想定される。公差点において停止し、そして公差点に入ることを待っている対象の車両１００に対して、速度／加速度プロファイルが容易に合理化される。運転手は無限に加速するのではなく、適度に加速し、速度を適切な速度に制限する。対象の車両１００が止まることなく公差点を横断する場合、運転手は適度な速度で公差点を横断し、この速度を達成するために加速または減速することが想定される。しかし、適宜、他の想定またはアルゴリズムを用いてもよい。
【００６７】
危険な車両１０２に関して、トラッカー２０４からの位置、速度および加速度を用いて、交差点までおよび交差点からの時間を計算する。時間を決定するには、一定の加速度を有する一次元の動きの簡単な式の解を得る。
【００６８】
対策システム１０００の状態は、交差点までの範囲、交差点の種類、および対象の車両１００の方向指示器の状態によって決定される。交差点への範囲は、１００秒ごとに更新され、対象の車両１００の現在位置および交差点の場所に基づいて計算される。対象の車両１００の位置、交差点の場所、および対象の車両１００が接近している交差点の種類は、ＧＩＳ／ＧＰＳシステム１１２によって決定される。
【００６９】
対策システム１０００は好適には、対象の車両１００が交差点の５００フィート内になるまでアクティブでない。この距離内に入ると、対策システム１０００はアクティブになり、警告がディセーブルにされる。これにより、トラッカー２４０が初期化する時間が得られる。この時間の間、交差点が依然レーダー範囲外であるため、いかなる警告も無効である。交差点から３５０フィートの場所において、対象の車両１００が交差点を通過するまで警告はイネーブルにされる。
【００７０】
交差点の種類は、どのレーダーがアクティブであり、したがって、警告を生成し得るかを決定する。例えば、「Ｔ」字の交差点において、対象の車両の前には道路がなく、これにより、中心の対策コンポーネントがディセーブルにされ得る。同様に、左および右のレーダの対策コンポーネントをそれぞれ、右交差点および左交差点の合流点でディセーブルにされ得る。すべてのレーダーの対策コンポーネントは４つの（４方向）交差点で動作可能である。
【００７１】
対象の車両１００上の方向指示器のインジケータをモニタリングして、交差点を通る対象の車両１００の意図された経路を決定する。交差点を通る経路は、対象の車両１００が交差点を出るまでに進む距離を決定し、したがって、対象の車両１００が交差点を占める時間を決定する（例えば、右折は最も短い距離を有し、左折は最も長い距離を有する）。方向指示器はさらに、警告に対してさらなる効果を有する。
【００７２】
交差点のタイプ、および意図される経路のある特定の組み合わせの下では、たとえ、オーバーラップ状態が他の場合において存在したとしても、危険車両１０２は危険にはなり得ない。この論理は、対象車両１００の方向指示灯、交差点のタイプ、および危険車両１０２の減速度により示される、危険車両１０２が意図する行動に基づく。図２２は、異なった考えられ得る状況を示す。非限定的な例では：
・左レーダー２００（左側の交差道路の車両を観察する）
−四差路：対象車両１００が、
・左折、直進、または右折する場合：
危険車両１０２が所定量以上、好ましくは、３ｆｔ／ｓ２未満、減速している場合は警告しない。これは、危険車両１０２が右折するために速度を落としているか、または停止しようとしていることを示し、危険ではない。
【００７３】
−左側の道路との交差：対象車両１００が、
・左折または直進する場合：
危険車両１０２が減速している場合には警告せず、それ以外の場合には警告する。
【００７４】
−Ｔ字路：対象車両１００が：
・左折または右折する場合：
危険車両１０２が減速している場合には警告しない。
【００７５】
・中央レーダ２００（隣接するレーンの接近している車両を観察）
−四差路：対象車両１００が、
・左折する場合：
危険車両１０２が減速している場合には警告しない。これは、危険車両１０２が左折することを示し、危険ではない。それ以外の場合には警告する。
【００７６】
・右折する場合：
危険車両１０２が減速していない場合には警告しない。これは、危険車両１０２が左折しないことを示し、危険ではない。危険車両１０２が減速している場合、曲がることを示すため、警告が発せられる。危険車両が左折する場合、その警告は正しい。右折する場合は、そのターゲットは危険ではなく、警告は誤りである。しかしながら誤った警報が衝突を起こすことはない。
【００７７】
・直進する場合：
危険車両１０２が減速していない場合には警告しない。これは、危険車両１０２が曲がらないことを示し、危険ではない。
【００７８】
−左側の道路との交差：対象車両１００が、
・左折する場合：
危険車両１０２が減速している場合には警告しない。これは、危険車両１０２が右折するか、または停止しようとしていることを示し、危険ではない。
【００７９】
・直進する場合：
危険車両１０２は危険ではないため、警告は解除される。
【００８０】
−右側の道路との交差：対象車両１００が、
・直進する場合：
危険車両が減速している場合には警告する。これは、通りを横切って左折する可能性があることを示しているためである。
【００８１】
・右折する場合：
警告しない。
【００８２】
・右レーダー２００（右側の交差道路の車両を観察）
−四差路および右側の道路との交差：対象車両１００が、
・直進する場合：
危険車両１０２が減速している場合には警告しない。これは、危険車両１０２が右折する可能性があることを示し、危険ではない。
【００８３】
・右折する場合：
警告は解除される。対象車両１００が右折または停止しようとしている場合は、右側の道路からの危険の可能性はないからである。
【００８４】
−Ｔ字路：対象車両１００が：
・右折する場合：
警告が解除される。対象車両１００が右折をする場合は、右側の道路からの危険の可能性はないからである。
【００８５】
・左折する場合：
危険車両１０２が減速している場合には警告しない。
【００８６】
上記のアルゴリズムは減速度に依存するため、最小減速閾値も用いられ得る（これは０であり得る）。
【００８７】
さらなる誤った警報が、対象車両１００および危険車両１０２の対応部分に基づいて発生され得る。非限定的な例では、対象車両１００がちょうど交差点を出たところで、危険車両１０２が交差点に入った場合、警告が発せられる。このような誤った警報を避けるために、用いられるオーバーラップの領域は、交差点全体よりも小さくされ得る。代替例では、オーバーラップが異なる領域に対してテストされ得る。例えば、オーバーラップは、交差点全体に対してチェックされ、次いで、交差点の９０パーセントの領域に対して、再度チェックが行われ得る。他の除外的なアルゴリズムも用いられ得る。
【００８８】
誤った警報はまた、ブレーキの適用をともなった対象車両１００の減速に基づいて避けられ得る。次に、図２３を参照して、システムは、対象車両１００が交差点に向かって移動している時間である、「近接および減速」境界を、たとえそれがブレーキ制御下でゆっくりとしたものであっても、認識する。この対象車両のゆっくりした動きでさえも、対向車とのオーバーラップを予測することができる。それゆえ、対象車両が、交差点のある特定の距離（例えば、５０フィート）内でゆっくりと移動している（例えば、５フィート／秒）おり、運転者がブレーキをかけている場合、警告は無効にされ得る。
【００８９】
本発明のＧＩＳ／ＧＰＳシステム１１２は、複数の機能を有する。例えば、システムは、対象車両１００が接近している交差点に対して反応していることを判断し、交通規制を潜在的に違反しているという警告を提供し得る。ＧＩＳマップデータベース２０６は、交差点のタイプ、およびその交差点での交通規制等の各交差点に関するデータを提供する。この情報は、危険検知システム１１０に提供され、直交しない交差点に適合するように、システムがレーダーシステム２００の各レーダーの走査範囲を調整することを可能にする。動作時は、ＧＰＳから得られる車両の位置が、マップデータベース２０６の検索、および対象車両１００が現在走行している道路の位置確認のために用いられる。そして、マップデータベース２０６は、対象車両１００が接近している次の交差点を判定するために用いられる。交差点の特性は、運転者が（交通規制下である場合）交差点の交通違反をする可能性を判定するため、および危険検知システム１１０がレーダーシステム２００を調整するために用いられる。対象車両１００の位置は、１００ミリ秒ごとに更新される。交差点データは、新たな交差点が確認されたときに更新される。
【００９０】
ＫＶＨ　Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ（ＣＰＳ）もまた、車両の緯度、経度、行先、および速度を、ＧＰＳおよび推測航法を用いて提供するために用いられ得る。ＣＰＳは、カルマンフィルタ法を用いて、ＧＰＳ、光ファイバージャイロスコープ、および車両速度センサからのデータを合成することにより、ＧＰＳのドロップアウトまたは多重通路に関係なく、継続的な位置情報をもたらす。推測航法は、低速時または停車時であっても、正確な位置、速度、方向、および行先に関するデータを提供し、それにより、ＧＰＳの正確性および有効性が改善される。差動ＧＰＳ（ＤＧＰＳ）ビーコン受信器も、位置の正確性をさらに向上させるために追加され得る。
【００９１】
ＧＩＳマップデータベース２０６は、道路をノードおよびラインセグメントを含む個々のセグメントに分解する。これらのノードおよびセグメントには、種々の性質および属性が割り当てられる。これらのセグメントの通常の性質は、位置、長さ、ＩＤ番号、および道路セグメント接続である。図２４は、マップデータベース２０６が交差点を表すやり方を例示する。車両が特定の道路セグメント上に位置すると、車両方向データを使用して車両が接近中のノードを判定する。ソフトウェア内の連想アルゴリズムは、ノードが交差点かどうかを判定する。データベースは、所与の緯度および経度に対して最も近い道路を位置づけるための効率的な方法を提供するソフトウェア関数呼び出しのライブラリを使用して検索される。加算アルゴリズムを使用して、道路に沿って追跡して誤差をなくす。例えば、車両が交差点を通過する場合、ＧＰＳ位置に最も近い道路は、交差する道路であり、かつ現在の車両のいる道路であり得る。この場合、ソフトウェアは、曲がり角を示す向首方向に変化を検索し、その後トラックを交差する道路に変更する。
【００９２】
対象車両１００に取り付けられたラップトップコンピュータは、ＲＳ−２３２ケーブルによってＣＰＵ１１６に接続される。メッセージは、２つのコンピュータ間で送信され、データを交換する。ＧＩＳ／ＧＰＳシステムへのメッセージのためのデータ要素は、好ましくは、時間タグ；ＧＰＳ時間；対象車両１００の緯度、経度および真の向首方向を含む。このデータは、１００ｍｓｅｃごとに受信される。好ましくは、ＣＰＳは、時間遅れを避けるために直接ではなくＲＳ−２３２ケーブルによってＣＰＵ１１６に接続される。
【００９３】
メッセージが接続されると、データを使用してマップデータベースを検索し、車両が接近中の交差点を特定する。車両が交差点を通過し、そして新しい交差点が特定されると、メッセージがＣＰＵ１１６に送信され、危険検出ソフトウェアに新しい交差点の特徴を提供する。ＣＰＵ１１６は、周期的にメッセージをＧＩＳ／ＧＰＳシステム１１２へ送信し、現在接近中の交差点をリクエストする。これによって、危険検出システム１１０が常に現在の交差点情報を有することを確実にする。ＧＩＳ／ＧＰＳシステム１１２はまた、ＣＰＵ１１６へユーザインタフェースを提供する。なぜなら、このシステムは、好ましくは、ユーザ入力のためのディスプレイまたはキーボードを有するからである。このインターフェースをテスト中に使用して後テスト処理のためのデータ獲得を制御し、追跡装置または警告アルゴリズムパラメータ、およびエラーメッセージの表示を変更する。
【００９４】
システムは、車両の速度を使用して対象車両１００の交差点までの時間および追跡装置システムにおける危険車両１０２の速度の計算におけるレーダー範囲レートを計算する。ＣＰＳは、対象車両１００の速度センサを使用して対象車両１００の速度を測定するが、速度測定のために種々の方法を使用し得る。測定を検出する際のいずれの遅れにも対応するために、リード（ｌｅａｄ）フィルタを使用して、この遅れによるいずれのエラーも最小化または相殺し得る。
【００９５】
マルチモード運転者車両インターフェースは、運転者に警告を提供するよう推奨される。警告は、（１）ＨＵＤディスプレイを介して視覚的に、（２）パルストーンを使用して聴覚的に、および／または（３）ブレーキをパルスすることによって提供される。信号モードが全ての設計基準を満足するわけではない。例えば、ＨＵＤを介する視覚的警告は、より詳細な情報を提示することを可能にするが、警告を知覚するために前方に運転者の注意を向ける必要がある。聴覚警告は、広く使用されかつ方向特異的ではなく、聴覚に障害のある運転者を除外し、周囲のノイズによってマスキングされ得る（なお、左、右および中心のスピーカ配置を使用して、運転者に起こり得る危険の方向の知覚を与え得る）。ブレーキ警告は、ほとんどの基準を満たすが、詳細な情報を提供しない。
【００９６】
ブレーキシステムは、自動車レース用に設計されたアフターマーケットキャリパーを利用する。これらのキャリーパーは、４つすべての車輪に取り付けられる。ブレーキシステムは、運転者が入力せずに車両に減速を提供するように調整され得る。このシステムは、コンピュータ制御を利用して電磁弁を開閉する。これらのバルブは、流体の二次ブレーキキャリパーへのフローを制御する。減速のレベルおよび構成は、対策システム１０００によって制御される。このシステムは、一定の減速、または大きさおよび期間の変化するパルス減速を提供し得る。システムは、システムオフのファイルセーフモードを有するように設計される。すなわち、システムは、二次ブレーキが非機能モードである場合に、機能しなくなる。
【００９７】
なお、車両が交通制御デバイスに違反して交差点に進入することを防止するためのシステムが、係属中の米国特許出願シリアル番号第０９／４３３，７１７号において開示される。その開示は、本明細書中でその全体が参考として明確に援用される。さらに、なお、交差点での衝突を回避するための、本明細書中で開示の要素は、要素が交通制御デバイスにしたがうように指示されることなく、使用され得る。
【００９８】
上記好適な実施形態からの種々の逸脱または変更が本発明の範囲および精神内にある。
【００９９】
種々の公知の構成要素が本発明において使用され得る。本発明を限定しない例として、レーダーアンテナコントローラは、好ましくは、ＡＣＲＯＬＯＯＰ　ＭＯＴＩＯＮ　ＣＯＮＴＲＯＬ　ＳＹＳＴＥＭＳ、ＩＮＣ．製のＡＣＲ２０００、部品番号ＰＭ０８１１７、バージョン１．０４であり；ＧＰＳ受信器は、好ましくは、ＫＶＨ連続ポジショニングシステムであり；ディファレンシャルＧＰＳ受信器は、好ましくは、ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮＳ　ＳＹＳＴＥＭＳ　ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ　ＤＧＰＳビーコン受信器、モデルＡＢＸ−３であり；およびＧＰＳ／ＤＧＰＳアンテナは、好ましくは、ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮＳ　ＳＹＳＴＥＭＳ　ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ　ＧＰＳ／ＤＧＰＳアンテナ、モデルＭＢＬ−３である。
【０１００】
本発明を限定しない例として、３つのレーダーユニットが好適であるが、単一のユニットを含む、任意の数のユニットを使用し得る。レーザなどの他のタイプの検出器もまた、使用され得る。ユニットの位置は（相対量として）、それらが対向の交通の動きを効率的に検出し得る範囲に制限されるだけである。検出が視線以外の方法に基づく場合（各車両がそのＧＰＳ座標を他の局地の車両に送信する場合など）、検出器は、対象車両のいずれかの部位、または警告データを対象車両に送信するある遠隔位置に取り付けられ得る。
【０１０１】
同様に、対策システム１０００の種々の構成要素または動作は、本発明の範囲および精神に影響することなく種々のサブシステム内または間で移動され得る。
【０１０２】
好適な実施形態は、好ましくは、各スキャンの終了時に左右のレーダーユニットのスキャン角度を更新する。しかし、本発明はこれに限定されない。例えば、スキャン角度は、更新された中央スキャンであり得る。
【０１０３】
好適な実施形態の制御ポイントの種々の位置および他の技術特徴は、右車線走行の米国などの国に対して独特である。左車線走行の国における走行に同様に対応することは、本発明の範囲および精神内にある。そのような変更は、本明細書中に教示されるところに基づいて当該分野の範囲内に十分あり得る。
【０１０４】
なお、上記実施例は、単に説明のために提供されたものであり、かつ本発明の限定としては全く解釈されない。本発明はある実施形態を参照して記載されたが、本明細書中で使用された用語は、記載および例示の用語であり、限定の用語ではない。添付の請求項の範囲内で、ここで記載および改変されるように、その局面において本発明の範囲および精神を逸脱することなしに、変更され得る。本発明を特定の手段、材料および実施形態を参照して記載したが、本発明は、本明細書中に記載された特定事項に限定するようには意図しない。むしろ、本発明は、添付の請求項の範囲内にあるような、機能的に等価なすべての構造、方法および使用に拡張される。
【図面の簡単な説明】
【図１】
図１は、衝突シナリオを示す図である。
【図２】
図２は、衝突シナリオを示す図である。
【図３】
図３は、衝突シナリオを示す図である。
【図４】
図４は、衝突シナリオを示す図である。
【図５】
図５は、図１の衝突シナリオの原因を示す図である。
【図６】
図６は、図２の衝突シナリオの原因を示す図である。
【図７】
図７は、図３の衝突シナリオの原因を示す図である。
【図８】
図８は、図４の衝突シナリオの原因を示す図である。
【図９】
図９は、本発明の対策システムの好適な実施形態のアーキテクチャを示す。
【図１０】
図１０は、図９の実施形態の構成要素間のデータ交換を示す図である。
【図１１】
図１１は、図９の実施形態のアルゴリズムを示す。
【図１２】
図１２は、図１の衝突シナリオの図１１のアルゴリズム経路を示す。
【図１３】
図１３は、図２の衝突シナリオの図１１のアルゴリズム経路を示す。
【図１４】
図１４は、図３の衝突シナリオの図１１のアルゴリズム経路を示す。
【図１５】
図１５は、図３の衝突シナリオの図１１のアルゴリズム経路を示す。
【図１６】
図１６は、本発明の好適な実施形態のシステムアーキテクチャを示す。
【図１７】
図１７は、４つの二車線道路の直交する交差点を示す図である。
【図１８】
図１８は、本発明の好適な実施形態のレーダーユニットを示す。
【図１９】
図１９は、本発明の好適な実施形態による、ＧＩＳ地図にデジタル化されたルートに沿って、対象車両が交差点に進入する場合のリアルタイムシナリオを示す図である。
【図２０】
図２０は、対象車両が直交する交差点に近づく場合の、本発明の好適な実施形態による角範囲を走査した際の変化を示す図である。
【図２１】
図２１は、対象車両と同じ交差点に近づく他の車両について、本発明の好適な実施形態の追跡プロセスを示す。
【図２２ａ】
図２２ａは、誤った衝突警告に対して可能性のある状況を示す。
【図２２ｂ】
図２２ｂは、誤った衝突警告に対して可能性のある状況を示す。
【図２２ｃ】
図２２ｃは、誤った衝突警告に対して可能性のある状況を示す。
【図２３】
図２３は、警告をイネーブル／ディセーブルする交差点に関する境界を示す図である。
【図２４】
図２４は、地図データベース２０６が交差点を表す方法を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２ａ】
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【図２２ｂ】
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【図２２ｃ】
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【図２３】
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【図２４】
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【国際公開パンフレット】
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2004502992.tif 000083
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004502992.tif 000084
2004502992.tif 000085
【国際調査報告】
2004502992.tif 000086
2004502992.tif 000087
2004502992.tif 000088