(57)【要約】  本発明は、道路交通利用者（２００，２０２）の移動モデル（１０２）を形成する方法（６００）に関し、方法（６００）は、読取ステップ（６０２）、使用ステップ（６０４）、及び決定ステップ（６０６）を含む。読取ステップ（６０２）では、道路交通利用者（２００，２０２）の最新の移動ベクトル（１１０）が読み取られる。使用ステップ（６０４）では、所定時間にわたる道路交通利用者（２００，２０２）の特徴的な移動値（１１２）を得るために所定時間にわたって読み取られた移動ベクトル（１１０）が使用される。決定ステップ（６０６）では、移動値（１１２）を使用して移動モデル（１０２）が決定される。
2017535008.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
道路交通利用者（２００，２０２）の移動モデル（１０２）を形成する方法（６００）において、該方法（６００）が、
前記道路交通利用者（２００，２０２）の最新の移動ベクトル（１１０）を読み取る読取ステップ（６０２）と、
所定時間にわたる道路交通利用者（２００，２０２）の特徴的な移動値（１１２）を得るために、所定時間にわたって読み取られた前記移動ベクトル（１１０）を使用する使用ステップ（６０４）と、
移動値（１１２）を使用して移動モデル（１０２）を決定する決定ステップ（６０６）と
を含む方法（６００）。
【請求項２】
請求項１に記載の方法（６００）において、
別の所定時間のための別の移動値（１１２）を得るために、読取ステップ（６０２）及び使用ステップ（６０４）を再び実施し、
決定ステップ（６０６）において、別の移動値（１１２）を使用して前記移動モデル（１０２）を更新する方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の方法（６００）において、
前記道路交通利用者（２００，２０２）の最新の位置情報、最新の前記移動ベクトル（１１０）、及び前記モデル（１０２）を使用して、道路交通利用者（２００）の見込み滞在領域を判定するステップを含む方法（６００）。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれか一項に記載の方法（６００）において、
周辺（２０４）にいる少なくとも１人の他の前記道路交通利用者（２００，２０２）について、見込み滞在領域、前記移動モデル（１０２）及び／又は前記移動ベクトル（１１０）を準備するステップを含む方法（６００）。
【請求項５】
請求項４に記載の方法（６００）において、
他の道路交通利用者（２００，２０２）が当該道路交通利用者（２００，２０２）を特定できるように、準備ステップにおいて、さらに当該道路交通使用者（２００，２０２）の署名を準備する方法（６００）。
【請求項６】
請求項１から５までのいずれか一項に記載の方法（６００）において、
前記読取ステップ（６０２）において、前記移動ベクトル（１１０）として、前記道路交通利用者（２００，２０２）の立体的な加速度及び立体的な回転速度を読み取る方法（６００）。
【請求項７】
請求項１から６までのいずれか一項に記載の方法（６００）において、
使用ステップ（６０４）において、特徴的前記移動値（１１２）として、前記道路交通利用者（２００，２０２）の少なくとも１つの特徴的な移動プロセスにおける平均的な加速度を判定する方法。
【請求項８】
道路交通利用者（２００，２０２）の移動モデル（１０２）を形成するための装置（１００）において、
前記道路交通利用者（２００，２０２）の最新の前記移動ベクトル（１１０）を読み取るための読取手段（１０２）と、
所定時間にわたる前記道路交通利用者（２００，２０２）の特徴的な移動値（１１２）を得るために、所定時間にわたって読み取られた移動ベクトル（１１０）を使用するための使用手段（６０４）と、
前記移動値（１１２）を使用して移動モデル（１０２）を決定するための決定手段（１０６）と
を備える装置（１００）。
【請求項９】
請求項１から７までのいずれか一項に記載の方法の全てのステップを実施するように構成されたコンピュータプログラム。
【請求項１０】
請求項９に記載のコンピュータプログラムが保存された機械読取可能なメモリ媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、道路交通利用者の移動モデルを形成するための方法、適切な装置、及び適切なコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０２００８０４９８２４号明細書は、衝突を回避する方法を記載している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０２００８０４９８２４号
【発明の概要】
【０００４】
このような背景技術に基づいて、ここで説明するアプローチでは、独立請求項に記載の道路交通利用者の移動モデルを形成する方法、さらにこの方法を用いた装置、最後に適切なコンピュータプログラムを説明する。従属請求項及び以下の説明により、好ましい実施形態が明らかになる。
【０００５】
道路交通利用者、特に歩行者の移動を検出し、移動ベクトルで示すことができる。移動ベクトルは、センサ位置において道路交通利用者に作用する加速度及び回転速度を表す。移動ベクトルの数値を平滑化するために所定時間内の複数の移動ベクトルの平均値を出すこともできる。移動のモデルを最適化するために、平滑化された値を使用することもできる。道路交通利用者の独自性を良好に示すために、平均的なモデルからモデルをさらに開発することもできる。
【０００６】
道路交通利用者の移動モデルを形成する方法を説明する。この方法は、次のステップ：
道路交通利用者の最新の移動ベクトルを読み取る読取ステップ；
所定時間にわたる道路交通利用者の特徴的な移動値を得るために、所定時間にわたって読み取られた移動ベクトルを使用する使用ステップ：及び
移動値を使用して移動モデルを決定する決定ステップを含む。
【０００７】
移動モデルとは、少なくとも１つの移動をパラメータ化もしくは計算により示したものとして理解することができる。道路交通利用者は、例えば歩行者、自転車、自動二輪車、乗用車、又はトラックであってもよい。移動ベクトルは最新の移動を数値で示している。移動ベクトルは、例えば道路交通利用者の加速度又は速度を表す。使用ステップでは、特徴的な移動値を得るために、読み取られた移動ベクトルの平均値を出すことができる。少なくとも２つの移動ベクトルの数値に平滑化の処理規定を使用して平均値を出してもよい。付加的又は代替的に、使用ステップでは、移動ベクトルにおける一般的な周期性の周波数及び振幅の判定を行ってもよい。これらの周波数及び振幅はモデルを測定するために使用することもできる。
【０００８】
別の所定時間のための別の移動値を得るために、読取ステップ及び使用ステップを再び実施してもよい。この場合、別の移動値を使用して移動モデルを更新することができる。このようにして移動モデルを段階的に最適化することができる。
【０００９】
この方法は、道路交通利用者の最新の位置情報、最新の移動ベクトル、及び移動モデルを使用して、道路交通利用者の見込み滞在領域を判定するステップを含んでいてもよい。見込まれる滞在場所を計算するために移動モデルを使用することができ、この場合に最新の位置及び最新の移動ベクトルが移動モデルの入力値として使用される。
【００１０】
この方法は、周辺にいる少なくとも１人の他の道路交通利用者について、見込み滞在領域、移動モデル及び／又は移動ベクトルを準備するステップを含んでいてもよい。準備ステップは、データ伝送網とのインタフェースを使用して行ってもよい。見込み滞在領域、移動モデル及び／又は移動ベクトルは、中央のサーバを介して供給することができる。準備ステップにより、他の道路交通利用者は固有の見込み滞在領域、固有の移動モデル及び／又は固有の移動ベクトルを使用して事故の危険性を判定することができる。事故の危険性の警告を出してもよい。車両の場合には、事故の危険性を低減又は回避するために直接に車両の制御を行ってもよい。
【００１１】
さらに、準備ステップでは、他の道路交通利用者が当該道路交通利用者を特定できるように当該道路交通使用者の署名を準備してもよい。これにより、見込み滞在領域、移動モデル及び／又は移動ベクトルの誤った対応関係を防止することができる。
【００１２】
移動ベクトルとして、道路交通利用者の立体的な加速度及び立体的な回転速度を読み取ることができる。加速度及び／又は回転速度は３次元で示してもよい。移動ベクトルの立体性により、高いモデル精度を達成することができる。同様に、立体的な移動ベクトルによって、検出するセンサの傾斜を補正することもできる。
【００１３】
特徴的な移動値として、道路交通利用者の少なくとも１つの特徴的な移動プロセスにおける平均的な加速度を判定することができる。平均的な加速度は、ある移動プロセスから別の移動プロセスへ移行する場合の閾値であってもよい。例えば、ある平均的な加速度以上では「歩く」から「走る」への移行が行われる。
【００１４】
ここで説明したアプローチでは、さらに、ここで説明した方法の実施形態のステップを適宜な手段で実行、制御もしくは変更するように構成された装置が得られる。本発明のこれらの装置としての実施形態によっても本発明の基礎をなす課題を迅速及び効率的に解決することができる。
【００１５】
本発明では、装置は、センサ信号を処理し、センサ信号の関数として制御信号及び／又はデータ信号を出力する電気機器として理解されてもよい。装置は、ハードウェア及び／又はソフトウェアとして構成されたインタフェースを備えていてもよい。ハードウェアとして構成されている場合、インタフェースは、例えば、装置の種々異なる機能を含む、いわゆる「システムＡＳＩＣ」の一部であってもよい。しかしながら、インタフェースは、固有の集積回路であるか、又は少なくとも部分的に個別の構成部材からなっていることも可能である。ソフトウェアとして構成されている場合には、インタフェースは、例えば、他のソフトウェアモジュールと共にマイクロコントローラに設けられているソフトウェアモジュールであってもよい。
【００１６】
コンピュータプログラム製品、又はプログラムコードを備えるコンピュータプログラムも有利であり、プログラムコードは、機械読取可能な担体又はメモリ媒体、例えば半導体メモリ、ハードディスクメモリ、又は光学メモリなどに保存されていてもよく、特にプログラム製品又はプログラムがコンピュータ又は装置で実施される場合に上記いずれかの実施形態にしたがって方法ステップを実行、変更及び／又は制御するために使用される。
【００１７】
ここで説明したアプローチを以下に添付の図面に基づいて例示的に詳述する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態による道路交通利用者の移動モデルを形成するための装置を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態による監視方法によって監視される交通区域の複数の道路交通利用者を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態による交通区域を監視するためのシステムを示す図である。
【図４】本発明の一実施形態による交通区域を監視するためのシステムの構成要素を示す関係図である。
【図５】本発明の一実施形態による２つの異なる周波数帯域の強度‐距離特性線図である。
【図６】本発明の一実施形態による道路交通利用者の移動モデルを形成する方法を示すフロー図である。
【図７】本発明の一実施形態による交通区域を監視する方法のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
次に説明する本発明の好ましい実施形態では、異なる図面に示した同様に作用する要素には、同じ又は類似した符号を用い、これらの要素については繰り返し説明しない。
【００２０】
図１は、本発明の一実施形態による道路交通利用者の移動モデル１０２を形成するための装置１００のブロック図を示す。この装置１００は、読取手段１０４、使用手段１０６、及び決定手段１０８を備える。読取手段１０４は、道路交通利用者の最新の移動ベクトル１１０を読み取るように構成されている。使用手段１０６は、所定時間にわたって読み取られた移動ベクトル１１０を使用して、所定時間にわたる道路交通利用者の特徴的な移動値１１２を得るように構成されている。決定手段１０８は、移動値１１２を使用して動作モデルを決定するように構成されている。この場合、使用手段１０６は、読み取られた移動ベクトル１１０の平均値を出すか、又は移動ベクトル１１０における一般的な周期特性を決定し、周波数及び振幅に関して一般的な周期特性を分析するように構成されていてもよい。
【００２１】
図２は、本発明の一実施形態による監視方法によって監視される交通区域２０４における複数の道路交通利用者２００，２０２を示す図である。第１の道路交通利用者２００は、ここでは車両２００によって示されている。第２の道路交通利用者２０２は、ここでは子供２０２によって示されている。両方の道路交通利用者２００，２０２は交通区域２０４の内部を移動している。この場合、車両２００は道路を走行しており、子供２０２は、歩道領域を走っている。しかしながら、子供２０２は道路の方向に走っており、走行する車両２００の前方に子供２０２が飛び出し得る危険性がある。
【００２２】
交通区域２０４は、ここでは例示的な設備２０６，２０８を含み、これらの設備２０６，２０８は、ここで説明する方法の一実施形態では、少なくともいずれか一方の道路交通利用者２００，２０２に差し迫る危険についての情報を道路交通利用者２００，２０２に伝達するために使用される。
【００２３】
図示の実施形態では、車両２００は無線に基づいた検出システム２１０を備える。このために、車両２００には、電磁的な信号２１４を送受信することができる複数のアンテナ２１２が組み込まれている。アンテナ２１２は車両２００に空間的に分配されているので、複数のアンテナ２１２で受信される信号２１４の作動時間の差から、車両２００に対する信号２１４の信号源２１６の位置を算出することができる。この場合、検出システム２１０は、車両２００に対して直接の見通し線内に配置されている物体の検出に制限されていない。電波２１４による検出に基づいて、覆われている物体を検出することもできる。
【００２４】
ここでは、子供２０２は、信号源２１６として形成された機器２１６を装着している。例えば、信号２１４の周波数に合わせた電波反射器２１６が子供２０２の衣服に縫い付けられている。同様に電波反射器２１６は、子供２０２の衣服に固定された取外し可能なクリップとして構成されていてもよい。
【００２５】
携帯電話は極めて広く普及しているので、子供２０２の携帯電話２１６を信号源２１６として用いることもできる。この場合、信号２１４は携帯電話２１６の少なくとも１つのアンテナによって受信され、内部で処理され、このアンテナを介して、車両２００のアンテナ２１２に送り返される。
【００２６】
車両２００は、さらに全地球衛星測位システム２１８を備える。衛星測位システム２１８を介して、交通区域２０４における車両２００の位置を高精度に決定することができる。位置決定を改善するために、車両２００は慣性センサ２２０を備える。衛星測位システム２１８が制限された位置精度しか提供しない場合には、慣性センサ２２０によって、デッドレコニング（自立航法）を利用して車両２００の位置を固定することもできる。衛星測位システム及び慣性センサ２２０の使用により、交通区域２０４内における車両２００の位置がわかっているので、子供２０２の相対位置を使用して、交通区域２０４における子供２０２の絶対位置を決定することができる。したがって、例えば交通区域２０４のデジタルマップで子供２０２の絶対位置を特定することができる。これにより、子供２０２が歩道から道路の方向に走っているのか、又は子供２０２が安全な遊び場の中を走っているかどうかを決定することができる。換言すれば、子供２０２の見込み位置を決定することができる。この見込み位置は、子供２０２及び／又は車両２００にとっての危険性を把握するために、交通区域２０４の危険な範囲と照合される。ここでは、危険な範囲は、車両２００の見込み位置もしくは予想可能な走行軌道によって定義されている。子供２０２がさらに走り、この走行軌道に達した場合には、車両２００によって子供２０２がはねられる危険性が高い。このような危険性は、警告信号１２０によって車両２００のドライバに報告され、ドライバはこの危険性に対処することができる。
【００２７】
一実施形態では、検出システム２１０は、広い到達範囲で信号源２１６を検出できる周波数範囲で作動する。特にこの周波数範囲は低周波である。信号源２１６、例えば携帯電話が作動している場合には、信号源２１６は信号２１４に加えて、より狭い到達範囲を備える他の周波数範囲で他の情報２２２を送信する。特に、この周波数範囲は高周波である。他の情報２２２は、例えば位置情報１１０及び／又は信号源２１６の移動ベクトル１１２であってもよい。位置情報１１０及び／又は移動ベクトル１１２は、携帯電話２１６の慣性センサ２２０によって検出することができ、代替的又は補足的に携帯電話２１６の衛星測位システム２１８によって検出することができる。
【００２８】
交通区域２０４の監視精度を改善するために、他の情報２２２が車両２００内で評価される。
【００２９】
例えば、携帯電話２１６によって判定された位置情報１１０及び／又は移動ベクトル１１２が、検出システム２１０によって検出された子供２０２の位置及び／又は動きと比較される。これにより、システム全体の検出精度を改善することができる。
【００３０】
この実施形態では、設備２０６，２０８は、検出ユニット２１０の少なくとも１つの信号２１４のための送信ユニット２１６及び／又は受信ユニット２１６を備える。設備２０６，２０８は不動なので、設備２０６，２０８に対する車両２００の相対位置を判定することにより車両２００の位置を高精度で決定することができる。送信ユニット２１６及び／又は受信ユニット２１６を介して設備２０８に働きかけ、他の情報２２２を交換することもできる。この場合、移動可能な信号源２１６と設備２０６，２０８との間、及び車両２００と設備２０６，２０８との間で情報２２２を交換することができる。換言すれば、信号源２１６は検出装置２１０と連携してデータネットワークを形成する。
【００３１】
デッドレコニングは、ＧＰＳ２１８、地磁場、移動センサ２２０、及びデジタルマップに基づいて、歩行者２０２の正確な位置決定を可能にする。それぞれのアルゴリズムを最新のスマートフォン２１６で実行することもできる。この場合、特に「走る」、「歩く」、「止まっている」に動きを分類することもできる。
【００３２】
ここで説明したアプローチでは、歩行者の動きの予測に基づいて積極的な歩行者保護が行われる。このために、見込み滞在範囲を推定することができるように、「走る」から「歩く」又は「止まっている」への移行、又はその反対の移行のためのモデルが使用される。この動きの予測に基づいて衝突を予測し、必要に応じて、車両２００において積極的な歩行者保護システムを作動させることもできる。
【００３３】
スマートフォン２１６では、デッドレコニングによって歩行者２０２の正確な位置が決定される。さらに、歩行者２０２が走っているのか、歩いているのか、又は止まっているのかが判定される。
【００３４】
これに並行して、スマートフォン２１６では「走る」、「歩く」、及び「止まっている」の間の移行動作が判定され、特に、例えば、「走る」と「止まっている」との間の移行時の平均的な加速度が判定される。さらに、このために一般的な速度が判定される。これは、長時間にわたって連続的に行われ、最終的に、スマートフォン２１６の保持者２０２について個別に有効な移動モデルが得られる。
【００３５】
スマートフォン２１６は、最新の歩行者速度及び加速度、並びに特定された歩行者移動モデルに基づいて、歩行者２０２の見込み滞在領域、及びこの見込み滞在領域における場所及び時間に依存した滞在可能性を決定する。
【００３６】
予想される滞在領域、歩行者モデル、並びに最新の位置、速度及び加速度ベクトルが、例えばＤＳＲＣによって周辺２０４の道路交通利用者２００に送信される。デジタル著名によって、伝送されたデータが本物であることが確認される。
【００３７】
周辺の車両２００は、送信されたデータ２１４を受信し、衝突の危険がある歩行者２０２を選別することができる。周辺を検出するセンサ、例えばレーダ及び／又はビデオなどにより歩行者２０２の出現に早期に備えることができる。例えば、センサは、視界が遮られ、歩行者が見えない場合に備えることができる。歩行者２０２の追跡を早期に、視界が遮られている場合にも開始することができ、歩行者２０２がセンサの視界に入っている場合には、速度１１２及び位置１１０を、より正確に、より迅速に決定することができる。
【００３８】
さらに、伝送された歩行者モデルは、積極的な歩行者保護システムを個別に、正確に作動することを可能にする。特に、これにより道路端で頻繁に、急に立ち止まるランナーのように、平均よりも動作の早い歩行者に場合に、誤作動の割合を低減することができる。さらに、例えば、走行軌道の外側へ移動するのに時間がかかる高齢の歩行者のように、平均よりも動作の遅い歩行者の場合には、システムが早期に作動し、減速することにより事故が回避されるか、衝突が生じるかの違いをもたらすことができる。
【００３９】
車両２００は、同様に位置１１０、速度及び加速度ベクトル１１２もしくは既に得られた衝突の危険性の予測を送信することができる。データ２１４に基づいて、スマートフォン２１６は振動又は音響信号によって歩行者２０２に警告することができる。さらに、衝突の危険性がある場合には、歩行者２０２に警告するために車両２００のクラクションを自動的に操作することもできる。
【００４０】
歩行者２０２と車両２００とが危機的に接近した後に衝突した場合には、このことは、スマートフォン２１６及び車両２００から送信されたデータ２１４、特に加速度センサデータ１１２により決定され、スマートフォン２１６及び車両２００は自動的に緊急連絡を発信する。
【００４１】
衝突の危険性が高い場合には、事故多発地帯及び事故の危険性の高い場所を判定するために、特に衝突の（衝突しそうになった）場所及び時間がクラウドに伝送される。危険な地点で車道を横断する前にアプリを介して、例えば信号音及び／又は振動によって歩行者２０２に警告するために、これらの情報をスマートフォン２１６に送り返すこともできる。
【００４２】
換言すれば、ここで説明したアプローチにより、無線多重周波数通信、位置検出及び／又は微小電子機械システムセンサ２２０を備えるハイブリッドシステムによって、危険にさらされた道路交通利用者２００，２０２、特に歩行者２０２、自転車運転者及び自動車運転者２００を積極的に保護することが可能となる。
【００４３】
交通事故データの統計に基づいて重要な交通課題が設定される：歩行者２０２の死亡率及び損傷率は高い。このことにより、歩行者の保護に対する社会的関心が高まっている。
【００４４】
危険にさらされた道路交通利用者２０２の事故回避において、歩行者を保護するための積極的な安全システム及び受動的な安全システムが強化されている。
【００４５】
衝突の回避により、危険にさらされた道路交通利用者２００，２０２を積極的に保護することが主要目的であり、都市における歩行者事故に特に重点が置かれ、この場合、車両の最高速度は５０ｋｍ／ｈであり、平均的な歩行者速度は５〜１０ｋｍ／ｈである。
【００４６】
保護されていない道路交通利用者２００，２０２との交通事故を低減することは重要な目的である。２００９年の公式数値は、世界で毎年４００，０００人を超える歩行者２０２が交通事故で死亡していることを示している。
【００４７】
歩行者との衝突は、混雑の増した交通環境において日常的に起こる。例えば、スウェーデンでは、道路通行時に死亡した人のうち１６％が歩行者である。アメリカ合衆国では、道路通行時に死亡した人のうち１１％が歩行者である。ドイツでは１３％である。中国では２５％に及ぶ。
【００４８】
さらに事故の統計は、全ての歩行者死亡事故のうちの約４０パーセントにおいて、ドライバ２００が衝突直前まで歩行者２０２を見ていないことを繰返し明らかにしている。子供２０２の場合には、状況はさらに劇的である。２００６年のドイツ連邦統計局の数値によれば、６〜１４才の事故犠牲者の４８パーセントは、交通状況に注意を払わずに道路に飛び出している。子供の事故の２５パーセントは、子供が視界を妨げる物体の後方から突然に現れた時に起こっている。
【００４９】
自動車と、危険にさらされた道路交通利用者との間の衝突を回避するための保護システムは、可視光線、近赤外線、又は遠赤外線に基づいたビデオシステム、モノラル及びステレオビデオカメラ、レーダに基づいたシステム、ＬＩＤＡＲ（光検出と測距）及びレーザ距離測定システム、超音波に基づいたシステム、全地球測位システム（ＧＮＳＳ）に基づいたアプローチ（例えば補助ＧＰＳ、Ｇａｌｉｌｅｏなど）、位置検知システム（ＬＰＳ）もしくはリアルタイム位置情報システム（ＲＴＬＳ）に基づいたアプローチ、ＲＦＩＤタグに基づいたシステム及びＵＷＢに基づいたシステム、又は位置及び移動センサシステムとして分類することができる。
【００５０】
ここで説明したアプローチでは、危険にさらされた道路交通利用者２００，２０２が直接に見える状況においても、物体により覆い隠されている状況においても、高い到達範囲及び高い位置測定精度によって、危険にさらされた道路交通利用者２００，２０２の検出、追跡、及び衝突の分析が可能になる。雨又は雪などの悪天候の場合や照明条件が不適切な場合に、危険にさらされた道路交通利用者２００，２０２を検出、特定、及び追跡することもできる。危険にさらされた道路交通利用者２０２が装着している作動中のトランスポンダー２１６を使用することにより、検出時により大きい到達範囲が可能になる。これにより、危険にさらされた道路交通利用者２０２の種類を正確に特定することが可能である。危険にさらされた道路交通利用者２０２の正確な他の情報２２２、例えば６Ｄ加速度、３Ｄ方位などを伝送することができる。これにより、様々な交通状況、車両２００、及び危険にさらされた道路交通利用者２０２において、システムの高い調整能力、柔軟性、及びロバスト性が得られる。ここで説明したアプローチにより、能動的な保護システムの機能を、背景、状況、交通条件、及び危険にさらされた道路交通利用者のプロフィールに適合させることが可能となる。データ融合プロセスにより、信頼性及びロバスト性のあるシステム動作が可能となる。補助的なＭＥＭＳセンサ２００は、危険にさらされた道路交通利用者２２０の追跡を改善する。危険にさらされた道路交通利用者２０２が全地球測位システム２１８を随意に使用することにより、それぞれのシステムの利用可能性、信頼性、及びロバスト性が高められる。
【００５１】
道路端の信号２０６との無線を介した随意の通信により、システムの利用可能性、信頼性、及びロバスト性が高められる。システムは、情報及び通信技術設備などの手段なしに自動的に作動することもできる。車両２００と、弱い方の、もしくは危険にさらされた道路交通利用者２０２との衝突の危険性が、データ融合のアプローチによって良好に推測される。狭帯域及び超広帯域技術に基づいた高精度の位置検知システム２１０を使用することができる。
【００５２】
車両２００及び危険にさらされた道路交通利用者２０２に装着されている無線周波数に基づいたシステムにより、ＬＯＳ（見通し線内）及びＮＬＯＳ（見通し線外）条件下に、関心のある領域２０４で危険にさらされた道路交通利用者２００，２０２をリアルタイム検出、特定、位置測定、追跡するためのシステムを説明する。
【００５３】
車両２００と、危険にさらされた道路交通利用者２０２との間の相対位置が、無線周波数システムに基づいて車両２００内で構成される。重要なパラメータは、距離（領域）、水平方向角度（方位角）、及び垂直方向角度（仰角）である。
【００５４】
無線周波数に基づいた位置検知システム２１０と、危険にさらされた道路交通利用者２０２によって供給され、伝達された位置データとを組み合わせることにより、位置測定精度が改善される。
【００５５】
速度、６つの空間方向の加速度、３次元方位、全地球測位システム２１８の位置、ステアリングホイールの位置、及びウィンカーの位置からなる車両状態ベクトルが評価される。
【００５６】
ステアリングホイールの位置、ウィンカーの位置、道路、及び歩道による制限を使用して、見込み車両コースを推測する。
【００５７】
危険にさらされた道路交通利用者２０２の状態が、車両２００の内部で６Ｄ加速度、３Ｄ方位、及び全地球測位システムの位置を考慮して評価される。例えば、「止まっている」、「歩く」、「走る」、「歩道に上る、歩道から降りる」などの歩行者の状態を識別することができる。加速度計２２０を使用して、足の動きを識別し、歩行者２０２の歩き方を識別するために利用することができる。
【００５８】
位置検知システム２１０及び全地球測位システム２１８からの車両２００及び危険にさらされた道路交通利用者２０２の位置情報、並びに適切なカード情報が測位及び関連する危険評価のために使用される。
【００５９】
混雑した状況では、危険にさらされた道路交通利用者２０２のグループの一般的な特徴を評価してもよい。
【００６０】
３Ｄ加速度センサ２２０、３Ｄジャイロスコープ、３Ｄコンパス、圧力センサ、及び全地球測位システム２１８の位置を補足的にデータ融合することにより、危険にさらされた道路交通利用者２０２の方位の推測及び移動の推測が良好に達成される。この情報は、無線２１４を介して車両２００に伝送される。
【００６１】
ビデオ、レーダ、ライダー、音響又は無線超音波システムなどの付加的な車両センサを使用して、危険にさらされた道路交通利用者２０２の位置推測を改善することができる。
【００６２】
危険にさらされた道路交通利用者２０２の年齢、人格的な状態、又は障害などのプロフィール情報を危険評価及び制御方針を改善するために車両２００に伝送することもできる。
【００６３】
危険にさらされた道路交通利用者２０２の身体的状態又は予想されるアルコール摂取量などの状態に関する追加的な情報を、事故危険性の評価を改善するために車両２００に伝送してもよい。
【００６４】
学校の付近の子供又は特殊な出来事など、危険にさらされた交通利用者２０２についての関連情報を、移動の予測を改善するために車両２００に伝送し、危険の評価に利用してもよい。
【００６５】
昼夜の状態、交通条件、天候、又は道路２０４における歩行者２０２の平均的な数などの車両２００及び環境に関する関連情報を、関連する危険評価のために考慮してもよい。
【００６６】
危険性の推測及び操作方針を考慮するために、危険にさらされた道路交通利用者２０２のプロフィール、ドライバ、車両２００の状態及び周辺の状況をデータ融合して使用してもよい。
【００６７】
状況に関連した機能を改善するために、階層的及び多層的な処理情報を使用してもよい。例えば、位置、移動、時間、ＩＤなどの１次情報、又は空間的状況、動的状況、時間的状況、物理的関係性又は交通状況などの２次情報を使用してもよい。
【００６８】
システムは、電子走査式のアンテナ２１２と、狭帯域及び超広帯域無線周波数に基づいた位置検知システム２１０を含み、位置検知システムは、信号作動時間及び到来角に基づいた技術を使用している。
【００６９】
図３は、本発明の一実施形態による交通区域を監視するためのシステム３００を示す。このシステム３００は、少なくとも１つの車両モジュール３０２、少なくとも１つの携帯モジュール３０４、及び少なくとも１つの設備モジュール３０６を備える。ここに示したシステム３００は、実質的に図２に示した構成要素に対応する。それぞれのモジュール３０２，３０４，３０６は、第１周波数範囲のための第１アンテナ２１２及び第２周波数範囲のための第２アンテナ３０８を備える。アンテナ３０８，２１２は、通信インタフェース３１０及びコントローラユニット３１２を介してモジュール３０２，３０４，３０６に接続されている。
【００７０】
車両モジュール３０２は、位置検知システム、全地球測位システム、３軸コンパス、３軸加速度計、３軸回転速度センサ、ビデオカメラ、レーダ送受信機、ＲＦＩＤ位置検出システム、及び警告システムを備える。さらに、車両モジュール３０２は、データを融合し、処理するためのプロセッサを含む。ヒューマンマシンインタフェースを介して警告を出力することができる。車両モジュールは、同様に車両の制御部に直接に作用することができるアクチュエータを備える。
【００７１】
携帯モジュール３０４は、トランスポンダー、全地球測位システム、３軸コンパス、３軸加速度計、３軸回転速度センサ、ＲＦＩＤ位置検出システム、警告システム、及び電池を備える。
【００７２】
設備モジュール３０６は、位置検出システム、カメラ、レーダ送受信機、ＲＦＩＤタグ、及び警告システムを備える。
【００７３】
危険にさらされた道路交通利用者のための積極的な保護システム３００の核心は、位置検知システム（ＬＰＳ）及び微小電子機械システム（ＭＥＭＳ）センサによる分配されたモジュール形式の構成であり、全地球測位システム（ＧＮＳＳ）との協働が可能なことである。使用される多重周波数システムは、狭帯域及び超広帯域で作動し、車両と危険にさらされた道路交通利用者との間の無線通信を可能にする。さらに、危険にさらされた道路交通利用者の状況の複雑性及び多様性に対処するために、無線周波数を介した道路設備との協働を実現することができる。
【００７４】
ここで説明したアプローチの主な利点は、危険にさらされた道路交通利用者のためのそれぞれ積極的な保護システムにおける柔軟性、信頼性、及びロバスト性が高められることである。
【００７５】
ここで説明した機能を実施するための好ましい一般的なモジュラー形式のシステム３００は、次のユニットを含んでいてもよい：
危険にさらされた道路交通利用者に関する静的及び動的な情報を判定及び処理する特定モジュール、
例えば通信規格８０２．１１ｐに基づいた通信モジュール、
例えば６〜８．５ＧＨｚの超広帯域に基づいた位置検知モジュール、及び
例えば拡張カルマンフィルタ又は粒子フィルタに基づいた追跡モジュール。
【００７６】
危険にさらされた道路交通利用者の位置推測を改善するために、次の補助ユニットを組み込んでもよい：
例えば、加速度測定器及びジャイロスコープ３Ｄからなる３Ｄ微小電子機械システム（ＭＥＭＳ）を備える慣性測定モジュール、
方位測定モジュール、例えば３Ｄ‐ＭＥＭＳコンパス、
全地球測位システム（ＧＮＳＳ）モジュール、例えばＡ‐ＧＰＳ又は多重周波数ガリレオ、並びに現在地及び測位モジュール。
【００７７】
複雑な実施形態では、システム３００は、例えば多光束レーダ又はＬＩＤＡＲ、可視光線、近赤外線又は遠赤外線によるモノラル又はステレオ式ビデオカメラ、及び／又はＲＦＩＤに基づいた、例えば設備に組み込まれた受動的又は能動的なアンカーノードに基づいた位置検知システムを備える。受動的なアンカーノードは、例えば１３．５６ＭＨｚＨＦタグであってもよい。
【００７８】
一実施形態では、システム３００は分配された処理ユニットを含み、処理ユニットは、関連する車両、歩行者、設備、及び環境などの状態及び状況に合わせて、それぞれのデータの融合プロセスをデータの特徴を利用して実施する。アルゴリズムは、車両及び危険にさらされた道路交通利用者の軌跡を推測し、危険な状況を特定する。危険にさらされた道路交通利用者は、無線通信を介して道路交通利用者の種類、位置、方位、及び慣性状態に関するデータを伝送する。視覚的及び図解式の警告、例えばレーザヘッドアップディスプレイ及び／又は音響警告を、上述した車両のヒューマンマシンインタフェースにより出力することができる。危機的な状況ではクラクションが付加的に作動され、随意に、限界状況で自動的なフルブレーキが生成される。適切な警告指示を増強するために拡張現実ディスプレイを使用することができる。危険にさらされた道路交通利用者が身に着けているモジュールにおいて音響及び／又は振動による警告を行ってもよい。特に幾つかの危険な交通領域では道路端の信号又は関連設備のユニットによって、視覚的及び音響的警告を補助的に生成してもよい。
【００７９】
図４は、本発明の一実施形態による交通区域を監視するためのシステム３００の構成要素の関係図を示す。システム３００は、実質的に図２及び図３のシステムに対応している。この場合、システムのモジュール３０２，３０４，３０６は、この図では象徴的な利用者として示されている。車両モジュール３０２は、他のモジュール３０４，３０６との極めて大きい関連性を有している。車両モジュール３０２は、位置検知システムもしくは検出システム２１０によって、他の情報２２２及び警告信号１２０を介して携帯モジュール３０４と通信する。車両モジュール３０２は、危機管理４００において携帯モジュール３０４と通信する。設備モジュール３０６は警告信号を介して車両モジュール３０２及び携帯モジュール３０４と通信する。車両モジュール３０２及び携帯モジュール３０４は、それぞれ固有の衛星測位システム２１８及び慣性センサ２２０にアクセスする。さらに車両モジュールは車両を減速するために車両のブレーキ４０２にアクセスすることができる。
【００８０】
一実施形態によれば、特定、位置測定、及び追跡を行う適合的でロバストなハイブリット方式が得られる。この場合、見通し線内及び見通し線外の条件下で、車両と、危険にさらされた道路交通利用者との間の交通事故を低減するために危険性の推測が行われる。関連する危険評価機能により自動的な制御動作４０２を定義することができる。例えば、ドライバへの警告、車両速度の低減４０２、機械ブレーキ４０２の準備、ブレーキ４０２の自動的な作動及び／又は触覚的な作動を行うことができる。同様に、警告信号１２０及び設備３０６における警告によって危険にさらされた道路交通利用者に警告することができる。この方法は、危険にさらされた道路交通利用者の危険性の条件を時系列的及び連続的に監視するために、連続的な改善プロセスで使用することができる。
【００８１】
図５は、本発明の実施形態による２つの異なる周波数帯域の強度特性線５００，５０２を示す。強度特性線５００，５０２が線図に記入されており、横軸には距離がメートルで記入されている。この場合、距離は送信アンテナ２１２の場所に対して対称的に記入されている。縦軸には、検出可能な信号強度が記入されている。この場合、両方の周波数帯域の信号強度はアンテナ２１２の場所において最大であり、アンテナ２１２からの距離が大きくなるにつれて低下する。この場合、信号強度は指数関数的に低下する。第１強度特性線５００は、低周波の第１周波数帯域の第１信号を表す。第２強度特性線５０２は、高周波の第２周波数帯域の第２信号を表す。第１信号５００の信号強度はアンテナ２１２において第２信号５０２の信号強度よりも著しく高い。両方の信号５００，５０２はアンテナからの距離が大きくなるにつれて指数関数的に弱められるので、第２信号５０２は、第１信号５００の場合よりもアンテナ２１２から小さい距離において、検出可能な強度を下回る。一実施形態では、第１信号５００は１５０メートルの第１距離５０４で検出可能な強度を下回る。第２信号は、既に５０メートルの第２距離５０６で検出可能な強度を下回る。
【００８２】
一実施形態では第１信号５００は狭帯域にあり、情報交換及び大まかな位置決定のために使用される。一実施形態では第２信号５０２は超広帯域にあり、位置決定のために使用される。第２信号５０２は、車両の走行経路及び／又は車両の走行軌道における送受信のために使用される。
【００８３】
一実施形態では、２つのキャリア周波数を使用する周波数分割方式が様々な目的のために使用される。第１周波数５００は狭帯域の情報周波数である。第２周波数５０２は、超広帯域の位置決定周波数である。第２周波数５０２は第１周波数５００よりも大きく、パルスモードで使用される。第１周波数５００は第２周波数よりも小さく、連続モードで使用される。
【００８４】
一実施形態では、情報周波数信号が使用可能な場合には、ウェイクアップモード又はパルスモードが使用される。これにより、パルスモードにおける干渉の問題及び計算コストを減じることもできる。
【００８５】
一実施形態では、特に複数経路の伝送シナリオで位置検知システムの到達範囲の精度を改善するために、超広帯域（ＵＷＢ）が使用される。
【００８６】
一実施形態では、異なる角度方向を備える多光束アンテナを適切な増幅率及び超帯域能力で提供するために、ロットマンレンズが車内に配置されている。
【００８７】
一実施形態では、到来角（ＡＯＡ）又は到着時間（ＴＯＡ）により補足的に位置決定する方法を可能にするために、２つ以上のロットマンレンズが使用される。
【００８８】
一実施形態では、危険にされた道路交通利用者は、設定、リアルタイムの情報伝送、及び位置測定を行うために無線周波数送受信ユニットを有している。
【００８９】
一実施形態では、危険にさらされていると評価された交通利用者が、携帯電話などのヒューマンマシンインタフェース（ＨＭＩ）によって事故の危険性について知らされる。
【００９０】
一実施形態では、危険にさらされた交通利用者のグループについて危険性の評価が行われ、例えば信号又は交差点の付近の歩行者がまとめて評価される。
【００９１】
一実施形態では、同定、位置測定、追跡、及び関連する危険評価機能を改善するために、危険にさらされた道路交通利用者のリアルタイム位置測定が動的に「見通し線内」及び「見通し線外」に分類される。
【００９２】
危険にさらされた利用者の無線周波数が一時的に遮蔽された場合には、システムは、危険にさらされた当該利用者の無線周波数を追跡する他の可能性を提供する。このような状況に適合する多重周波数システムを使用することも可能である。無線による伝搬及び位置特定を改善するために、より高い又はより低い搬送周波数が使用される。無線周波数発生器の異なる周波数信号の様々な特性を車両の移動時に比較することができる。作動時間差を比較し、妥当性試験を可能にするために、２つの異なる搬送周波数を使用することができる。危険にさらされたそれぞれの道路交通利用者を追跡する場合に、電波の伝搬における複数の仮説を考慮することもできる。反射された信号は直接に受信された信号とは異なる特性を示すので、反射された信号の特性を分析してもよい。
【００９３】
図６は、本発明の一実施形態による道路交通利用者の移動モデルを形成するための方法６００のフロー図を示す。この方法６００は、読取ステップ６０２、使用ステップ６０４、及び決定ステップ６０６を含む。読取ステップ６０２では、道路交通使用者の最新の移動ベクトルが読み取られる。使用ステップ６０４では、所定時間にわたって読み取られた移動ベクトルの平均値が出され、その所定時間にわたる道路交通利用者の特徴的な移動値が得られる。決定ステップ６０６では移動値を使用して移動モデルが決定される。
【００９４】
一実施形態では、別の所定時間にわたる別の移動値を得るために、読取ステップ６０２及び使用ステップ６０４が再び実施される。移動モデルは、決定ステップ６０６で別の移動値を使用して更新される。
【００９５】
一実施形態では、移動ベクトルとして、道路交通利用者の立体的な加速度及び立体的な回転速度が読み取られる。
【００９６】
図７は、本発明の実施形態による交通区域を監視するための方法６００の方法フロー図を示す。この場合、物体の同定７００、物体の位置検出７０２、物体の追跡７０４、物体との通信７０６、データ融合７０８、危機管理７１０、及び警告７１２がヒューマンマシンインタフェースを介して行われる。
【００９７】
ここで説明した方法は、３Ｄ方位又は３Ｄジャイロ及び３Ｄ加速度などの慣性測定ユニット及び／又は方位測定ユニットを考慮して、危険にさらされた道路交通利用者２０２のリアルタイム追跡を可能にする。
【００９８】
ここで説明したアプローチの別の用途では、危険にさらされた道路交通利用者の識別及び警告のために、設備に埋設されたシステムが使用される。
【００９９】
一実施形態では、無線を介して危険性について知らせるために、設備の無線送受信ユニット、及び設備の他のセンサが、危険にさらされた道路交通利用者、車両及び道路状況に関する情報を収集するために使用される。例えば、これらの情報を使用して信号の警告ランプを作動するか、又は周辺の車両もしくは危険にさらされた道路交通利用者に無線を介して情報を送信することができる。
【０１００】
一実施形態では、事故の危険性が生じた場合には、視覚的及び／又は音響的な警告がドライバに供給される。ドライバが対処できる可能性がブレーキである場合には、ブレーキ準備などのＥＳＰによるさらなる支援が可能である。事故を防止及び／又は軽減するためにブレーキ及び／又は操舵などの積極的な介入が可能である。
【０１０１】
図面に示し、説明した実施形態は例としてのみ選択されている。異なる実施形態を、完全に、又は個々の特徴に関して互いに組み合わせることもできる。一実施形態を他の実施形態の特徴によって補足することもできる。さらに、ここで説明した方法ステップを繰り返してもよいし、説明した順序とは異なる順序で実施してもよい。
【０１０２】
実施形態が、第１の特徴及び第２の特徴の間に「及び／又は」の接続詞を含む場合には、この実施形態は、ある実施形態では第１の特徴及び第２の特徴の両方を備えており、別の実施形態では第１の特徴のみ、又は第２の特徴のみを備えていると読み取られるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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