JP2004511837A - ビークル間通信システム - Google Patents

Abstract

ビークル間通信システムであって、ビークル間の情報の転送は、各ビークル上の中央処理ユニットに接続された各ビークルのデータソース、データセンサ、およびビークルセンサによって提供される。中央処理ユニットはデータセンサを介して他のビークルから情報を受信し、そのデータに対する情報の重みを計算する。情報の重みは時間的または空間的変位または他の係数に基づくことができる。この場合、中央処理ユニットはビークルと状態状況を判断するためにその重み付けされたデータをビークル上のビークルセンサによって提供されたデータと接続する。この場合、中央処理ユニットは制御情報をビークルまたはビークルオペレータに提供する。中央処理ユニットは、ビークルに含まれるデータソースを介して他のビークルに転送するためのメッセージも生成する。データソースは、ヘッドライト、テールライト、または光学式データ転送用の他の既存光源を適応することによって提供することが好ましい。この場合、データセンサは光学式データセンサによって提供される。

Description

【０００１】
（分野）
本発明は、幹線道路を移動する際にビークル間でデータ交換を可能にするビークル用低コスト通信システムに関する。
【０００２】
（背景）
乗用車やトラックなどのビークルを幹線道路で運転している際、運転状態の監視は各個々人の運転手の責任となる傾向がある。当然ながら、運転手は、公共のラジオ局からも、またはアメリカ合衆国で使用可能な市民無線などの双方向無線を介して他の運転手からさえも安全対策情報を受信することができる。しかし運転手自身の置かれた状態の安全性と運転手が運転から得る満足度または不満度とはどちらもラジオで報道を聞き、次いで要求される応答時間内に適切な動作をとることができることを含めて必須のデータを収集し解釈する運転手の能力に直接的に依存している。残念ながら、人間の運転手は常に適切に必須のデータを収集して解釈するわけではないため、現在では人間の過失によって多くの交通事故が幹線道路で発生し、または運転中に運転手に強度の不満の感覚をもたらす傾向のあるニアミスが発生している。
【０００３】
従来技術のシステムは、幹線道路を移動中の乗用車間でデータを転送する機構を提供するよう試みてきた。１９８７年１１月１０日出願のＥ．Ｐａｎｉｚｚａによる米国特許出願第４，７０６，０８６号は、ビークル間で信号送受するシステムを開示している。Ｐａｎｉｚｚａでは、様々なビークルパラメータを検出するためにセンサが使用される。処理装置は、センサデータを処理してビークル環境を判断し、その環境に関する信号メッセージを生成する。このメッセージは次いで、赤外線または指向性無線周波数伝送によって反対方向に移動中の１つまたは複数のビークルに送信される。これらのビークルは、信号送受システムが装備されている場合、メッセージを処理して第１のビークルと同一方向に移動中のビークルにこれを再送信する。したがってこのシステムでは、後続ビークルにメッセージを渡すことが反対方向に移動中のビークルの存在に依存しており、また幹線道路の反対車線にあるビークル間の伝送経路がクリアであることにも依存している。多くのアメリカ合衆国の幹線道路は対向する車線が相互に障害を隔てて建築されており、したがってＰａｎｉｚｚａによって開示された信号送受システムはこのような幹線道路では機能することができない。
【０００４】
別の信号送受システムが、１９９６年１２月３１日出願のＭ．Ｓｃｕｒａｔｉによる米国特許出願第５，５８９，８２７号で開示されている。Ｓｃｕｒａｔｉは、速度、加速度、位置等のビークル情報が数珠つながりになったビークルの先導ビークルから後続ビークルに無線周波数伝送によって渡されるシステムを開示している。このシステムは、ビークル間での伝送が相互に干渉し合わないように伝送の緊密な同期に依存している。この同期は、幹線道路の範囲内にあるすべてのビークルに同期データを提供している主局から最適に獲得される。同期が低下すると、各ビークルの送受信システムが自己同期する際に、一部の伝送が相互に干渉し合う危険性が生じる。Ｓｃｕｒａｔｉによって開示されたシステムは、先導ビークルから後続ビークルに情報を転送するものであって、後続ビークルから先導ビークルや反対斜線を移動中のビークルに情報を転送する機能は提供しない。
【０００５】
さらに別の信号送受システムが、１９９５年６月１３日出願のＢ．Ｂｅｙｍｅｒによる米国特許出願第５，４２４，７２６号で開示されている。Ｂｅｙｍｅｒは、先導ビークル後部に装備された無線周波数送信機によってビークル情報を一般的に後方に送信し、後続ビークル前部に装備された受信機によってそれが受信されるシステムを開示している。Ｂｅｙｍｅｒは、前部に装備した無線周波数送信機と後部に装備した受信機とを使用して後続ビークルから先導ビークルに対する前方への情報の送信も可能にしている。しかしＢｅｙｍｅｒによって開示されたシステムは、事実上線形に数珠つながりになっているビークルしか通信することのできない指向性の高い送信機に依存している。したがって、隣接車線や反対車線のビークルはビークル情報を受信しないことになる。
【０００６】
従来技術のシステムは、ビークル間でのデータ通信を達成するために追加の構成要素を使用することを特徴としている。これらの追加の構成要素は、コストを高くし、メンテナンスを増やし、このようなシステムを装備したビークルを消費者がより受け入れないようにする。無線周波数伝送に依存するシステムは他の無線周波数源からの干渉を受け、また予想される規制への配慮の対象となる。したがって、当技術分野には、低コストで干渉に耐えるビークル間通信システムが求められている。
【０００７】
本発明は、低コストセンサと組み合わされた既存のビークル用光学部品を好適に使用して、個人向け、商用、警察用の乗用車およびトラックまたはボートや列車などのビークル間に低コストの通信リンクを提供する。ヘッドライトおよびテールライトなどのビークル構成要素に適切なデータ転送率で（一部の用途には１ＫＨ以下で）情報を符号化することによって、ビークル間で情報を伝送することができる。変調された光は検出器を使用してビークル上で感知され、復号されるので、符号化されたデータを運転手が直接認識する必要はない。データストリームは、周辺のビークルに関する情報に加えて衝突防止警報、緊急ビークルの存在に関する情報などを含めた重要な情報を運転手に提供することができる。
【０００８】
このシステムの典型的な用途は、ビークル間隔に自動的に対処することである。ビークルに関する位置および速度情報はグローバルポジショニング衛星受信機などのセンサまたはデータソースから得られる。ビークル間通信システムは情報を周囲のビークルに提供し、それらのビークルは次いでビークル間隔を判断するためにその情報を処理する。前方ビークルは後続ビークルが接近しすぎていると判断した場合、前方ビークルのブレーキライトを高速で点滅させて（ブレーキが上下に動かされているかのように）予想される安全上の問題の違反者に警告する。同時に、接近警戒情報はビークル間通信システムを介して前方ビークルから後続ビークルに送信することができ、それは違反者のビークル内で警戒または警告メッセージとなる。このシステムは、ビークル間距離を十分とらずに移動しているビークルに自動的に信号送信することによって、前方ビークルの運転手が判断しなければならない必要性を事実上解消する。
【０００９】
自動ビークル間通信は、運転手のストレスの軽減、より安全な車線変更、走行時間の短縮、より改善されたルートプラニングなどのさらなる利点を提供する。本発明の利点は、複数のビークル間での通信を支援することによってさらに強化される。小さなコーナーキューブまたは逆反射体アレイ（一方または両方のビークル上の）は、距離ドップラーまたは他の事故防止情報（飛行時間の測定により）に関する情報を他のビークルに対して後方にリレーするために使用することができる。本発明は、複数のビークル間で緊急ビークル警告を伝えるために使用することもできる。ヘッドライトに新しい放電灯を使用することは、ＬＥＤおよびネオン放電テールライトを使用することと同様に、ビークル上の既存のハードウェアに最低限の変更を行って非常に高いデータ転送率を得る機会を提供する。
【００１０】
（概要）
本発明の目的は、各ビークル上のデータソース、データセンサ、およびビークルセンサと、ビークル間でやり取りされるデータを処理するための各ビークル上の中央処理ユニットとを使用してビークル間で通信するためのビークル間通信システムを提供することである。好適には光学式であるデータセンサは、ビークル間通信システムによって他のビークルからデータメッセージを受信する。中央処理ユニットは、受信したデータの生成時刻、ソースからの距離、および他の係数に従って受信したデータに重み付けする。中央処理ユニットは次いで、重み付けされたデータを、ビークルセンサによってビークルから感知されたビークル上データと共に処理する。ビークル上データは、速度、加速度／減速度、ステアリングホイールの角度、ヨーレート、車線変更の意向、ブレーキング、位置および他のビークル情報を含むことができる。中央処理ユニットは次いでビークルに制御情報を提供する。この制御情報は、ビークル動作のための特別の制御コマンドまたはビークルオペレータへの警告を含むことができる。中央処理ユニットは、さらに他のビークルに転送するためのデータメッセージも生成する。このメッセージは、ここでもまた好適には光学式であるデータソースを使用して他のビークルに送信される。
【００１１】
動作中、第１のビークル上の中央処理ユニットは、速度、加速度／減速度、ステアリングホイールの角度、ヨーレート、車線変更の意向、ブレーキング、位置および第１のビークルに関する他のビークル情報に関する情報の第２のビークルへの転送を、第１のビークル上の好適には光学式である１つまたは複数のソースを使用して制御する。第２のビークルは、ここでもまた好適には光学式である１つまたは複数のセンサを介してこの情報を受信し、第２のビークル上の中央処理ユニットは受信した情報を処理し、その情報に重みを加え、ビークルオペレータに警告するかまたはビークル動作を制御し、他のビークルに送信されるべきメッセージを生成する。
【００１２】
本発明の他の目的は、１つのビークルから次のビークルに情報を転送するためにビークル間通信を使用して複数のビークル間で緊急情報をリレーする方法を提供することである。
【００１３】
本発明の第１の実施形態は、複数のビークル間で通信するためのビークル間通信システムであって、各ビークルが、中央処理ユニット、中央処理ユニットに接続された複数のデータソース、中央処理ユニットに接続されたデータセンサ、中央処理ユニットに接続されたビークルセンサとを含む装置を含み、中央処理ユニットが、データセンサおよびビークルセンサから受信したデータを処理し、そのデータに対する情報の重みを計算し、そのデータに基づいて送信メッセージを生成し、かつその送信メッセージをデータソースに提供するビークル間通信システムを提供する。
【００１４】
本発明の別の実施形態は、ビークル間通信方法であって、ビークル情報を感知するステップと、送信ビークルメッセージを生成するステップと、送信ビークルメッセージを送信するステップと、受信ビークルで送信ビークルメッセージを受信するステップと、受信ビークル情報を感知するステップと、送信ビークルメッセージからビークル情報を抽出するステップと、重み付けされたビークル情報を生成するためにビークル情報を重み付けするステップと、ビークル間状況を判断するために受信ビークル情報と重み付けされたビークル情報を処理するステップと、ビークル間状況に基づいて受信ビークル制御システムに制御情報を提供するステップとを含むビークル間通信方法を提供する。
【００１５】
本発明の別の一実施形態は、複数のビークル間でのビークル間通信方法において、現在の送信ビークル情報を感知するステップと、各送信ビークルに関するメッセージを生成するステップと、メッセージを送信するステップと、受信ビークルで各送信ビークルからのメッセージを受信するステップと、メッセージから現在の送信ビークル情報を抽出するステップと、受信したビークル情報から重み付けされた送信ビークル情報を生成するステップと、受信ビークルセンサから受信ビークル情報を読み取るステップと、複合ビークル状況を判断するために重み付けされた送信ビークル情報と受信ビークル情報を処理するステップとを含む複数のビークル間でのビークル間通信方法を提供する。
【００１６】
本発明の別の一実施形態は、ビークル間通信システムであって、光源が肉眼に可視的なスペクトルで光を放射する第１のビークル上の１つまたは複数の光源と、光源からデータと共に放射された光を変調する手段と、光センサが第１のビークルから変調された光を検出する第２のビークル上の１つまたは複数の光センサと、データを抽出するために検出された光信号を復調する手段とを含むビークル間通信システムを提供する。光源は、ヘッドライト、テールライト、サイドライト、緊急ビーコン、または他の可視的な光源を含むことができる。このような光源を使用することによって、光源は２つの用途を有することができる。第１の主要な用途は可視的照明または警告であり、第２の用途はビークル間通信のための機構を提供することである。光を変調する手段には、データに基づいて光源に印加される電圧または電流を変更する電気変調器と、データに基づいて光源を覆い光を送信する液晶光バルブ、または反射部品に向けられた光がデータに基づいて反射されるように反射部品を覆う液晶光バルブとが含まれる。光検出器などの光センサを使用することができ、検出された信号を復調する手段は当技術分野で周知のデモジュレータ回路を含むことができる。
【００１７】
（好ましい実施形態の詳細な説明）
図１はビークル間連続通信システムの利点を示す図である。図１では、トラックおよび牽引装置１が２車線の幹線道路２を封鎖している状態を示している。このトラックおよび牽引装置１に３台のビークルが接近してきているように示されている。第１のビークル３ａはビークル３ｂまたは３ｃよりもトラックおよび牽引装置１に近接して示されている。この議論の目的のために様々なビークルのヘッドライトとテールライトは発光しているものと想定する。実際は、日中走行時には現在では多くのビークルでライトは標準的に発光しているので、すべてのビークルが夜間だけではなく通常の昼間もそのヘッドライトとテールライトを通電することが非常に一般化する可能性がある。ビークルのブレーキが踏まれてブレーキライトが通電された時にも情報の転送を行うことができる。どのような場合でも、本発明の好ましい実施形態によると、ヘッドライトとテールライトを通信ソースとして使用することによってビークル間の通信リンクが好適に確立される。ビークル前部および後部に装備された低コストセンサ２３５、２４５（図２を参照のこと）は、隣接ビークルから情報を受信するための光感知情報受信デバイスを提供する。
【００１８】
図１に示す実施例に戻って、乗用車３ａは非常に減速しているかまたは停止するところであるという事実をそのテールライトによって乗用車３ｂに送信された符号化されたデータによって伝達すると想定する。この通信は、他の運転手にビークル３ａの乗用車の運転手がブレーキを踏んだことを可視的に警告するようにブレーキライトを点灯させるかテールライトの明度を増すことによって綿密に行われる通常のデータ通信よりも勝っており優れている。乗用車３ａから乗用車３ｂへのデータ通信はブレーキを踏んだビークル３ａの運転手には依存せず、ビークル３ａはその現在の速度、加速度／減速度などのデータを後続ビークル（ここではビークル３ｂ）に連続的または定期的に供給する。ビークル３ｂはこの情報を受信すると、この情報をそれ自体の現在の速度、加速度／減速度などに関する情報と共にビークル３ｃに渡すことが好ましい。したがってビークル３ｃは、ビークル３ｂの速度および加速度／減速度に関する情報だけでなく、ビークル３ａの現在の状況（速度、加速度／減速度等）に関する情報も受信する。同時に、緊急状態が発生したかのように思われる場合、運転手がその状態に適切に反応しなければ、この場合はビークル３ｂの運転手がビークル３ａにブレーキを踏むのが間に合わないほど高速で接近している場合、ビークル３ｂで警報が鳴ることが好ましい。当然ながら、ビークル３ｂで警報が鳴って運転手にブレーキを踏むよう警告した場合、ビークル３ｂはその情報を上記の情報と共にビークル３ｃに渡すことができる。
【００１９】
本発明の一実施形態の簡約化した図面を図２に示す。図２を参照すると、ビークル前部のセンサシステムは、光ダイオードなどのビークルのヘッドライト２３０と光受信センサ２３５によって実施される。ビークルのヘッドライト２３０は、ビークルおよび他の情報をヘッドライト２３０が放射する光に変調する前方送信機２５０に接続されている。光受信センサ２３５は、入射光から受信したデータを抽出する前方受信機に接続されている。同様に、ビークル後部のセンサシステムは、ビークルのテールライト２４０と光受信センサ２４５によって実施される。ビークルのテールライトは後部送信機２５０に接続されており、光受信センサは後部受信機２５５に接続されている。
【００２０】
中央プロセッサ２６０は送信機と受信機との間のデータの転送を管理する。中央プロセッサは、前方と後方のどちらかに送信するためにローカルビークルセンサバス２７０からデータを収集して処理する。このようなセンサバスは、他のビークルの作動に使用されるセンサバスと相互接続されることが好ましい。センサバスに接続されたビークルセンサは、速度計、ステアリングホイールトランスデューサ、加速度計、ブレーキングセンサ、ターンシグナルインジケータ、および時刻および位置インジケータなどを含むことができる。中央プロセッサは、局所的に収集されたセンサデータと受信したデータを接続させて、ビークル内に制御を提供するための制御情報を計算することができる。この制御情報は、通信システムによる使用専用であるかまたは他のビークル動作との共用であるローカル制御バス２８０を介して送信することができる。制御バスに接続されるべき使用可能な制御器には、聴覚警報２８１、視覚インジケータ２８２、および自動クルーズ制御器、衝突防止などのビークル動作に対する制御器２８３が含まれる。
【００２１】
ビークル間で情報をやり取りするために、１つの手法は、ヘッドライトおよびテールライトに印加された電流または電圧を変調するために電気変調器を使用する。この方法では、比較的近傍にあるビークルは隣接ビークルと通信することができる。変調した光を発したビークルからの戻り信号または他のビークルからの変調された光を感知するために、費用の掛からないオンボード検出器を使用することができる。ネオン、ＬＥＤ、キセノンおよび白熱タイプの電球を含めて変調可能な複数の異なる光源がある。十分な分量の情報を通過させるためには、変調の深さは１００パーセントである必要はなく、帯域幅は数十キロヘルツよりも大きくする必要はない。
【００２２】
ヘッドライトまたはテールライトの変調は、液晶を含む材料で光を覆うことによっても達成することができる。液晶材料の状態は、その材料に光を通過させるかまたはその材料内で光を分散させるために電気的に制御することができる。光がまったく変調を適用せずに作用する場合、液晶材料の状態は光源によって出力されたすべての光を通すようにセットされる。光変調が必要な場合、転送されるべき情報に従って光源が出力する光を分散するように液晶材料の状態が電気的に制御される。データ転送率が高く変調が浅い場合、光源からの光には顕著な明滅がなく、はっきり分かるほどには減光されない。
【００２３】
直前にあるビークルのテールライトと後続ビークルとの間での通信の場合、検出器の前にあるフィルタは、通常テールライトに使用されるスペクトルバンド、すなわち赤い光を選択するために使用することができる。検出器は、接近してくるヘッドライトおよびテールライトの発光をシステムが区別することを可能にする。このシステムは、「交差交通」の運転手に警告するためにも使用することができる。このシステムは、自動車と列車などの異なるタイプのビークル間での通信にさえも使用することができる。データには、その送信源すなわちヘッドライトまたはテールライトを示すようにタグを付けることもできる。
【００２４】
情報の転送は、送信されたビームではなく反射したビームを変調することによって達成することもできる。これによって第１のビークルからの情報は、第１のビークル上に別個の変調された光源を必要とせずに、第２のビークルから放射された光ビームに符号化し、第２のビークルに反射して戻すことができる。これを達成するために、１つまたは複数の光ビームを第２のビークルまたは他のビークルに反射して戻す逆反射体を含む。能動逆反射体は、第１のビークル情報を反射された光に符号化する目的で反射されたビームを変調するために使用することができる。能動逆反射体は、所望の変調を提供するために反射された光を通過または分散させるよう前述のように液晶材料を覆うことができる。反射されたビームを変調する他の手段は、能動逆反射体が１つまたは複数の鏡を含み、その１つまたは複数が圧電変圧器によって駆動されるように当技術分野では周知である。圧電変圧器は、逆反射体上で発生する光ビームの反射を制御し、したがって反射された光の変調を提供するために使用することができる。能動逆反射体は、ナンバープレートの枠、グリルワーク、またはビークルの美観を損ねないが他のビークルによって送信された光を反射する機能を依然として提供するビークル上の任意の他の場所に組み込むことができる。
【００２５】
多くの機能を実行するためにフィードバック制御と共にアルゴリズムを開発して使用することができる。最も単純な実施態様は、２台のビークルが接近「しすぎて」いる場合に、接近しすぎていると思われる第２のビークルに対して警告するために第１のビークルがそのブレーキライトを「点滅」させることができるというものである。上記の警告よりもより高度な警告は、一方または両方の運転手に対する図形による「ヘッドアップ」ディスプレイまたは音声による警告によって提供することができる。このシステムは、エンジンＲＰＭを低減させる、かつ／またはブレーキを適用するフィードバック制御により、または自動ビークルクルーズ制御にリンクすることによって、一方または両方のビークルにそれらの速度を低下させることができる。このアルゴリズムは、適切な動作を判断するために様々なセンサからの情報を使用することができる。例えば測定された速度が所定の閾値よりも低い場合、これはそのビークルが非常に込み合った交通状態に置かれているか、または駐車しようとしていることを示しており、したがって警告メッセージを変更またはディセーブルすることができる。
【００２６】
このシステムは、幹線道路上を移動するビークルの列を通して情報を伝送するためにも使用することができる。一群のビークルの先頭ビークルが事故またはある道路状況に接近している場合、その道路または移動状況をすべての後続ビークルにブロードキャストすることができる。情報は次の１つまたは複数のビークルにリレーされ、すべてのビークルが近づきつつある状況に気づくまで次のビークルに次々にリレーされる。情報を処理し、追跡ビークルに送信されるメッセージにそのビークル独自の情報を含めてその情報を渡して、情報は、先導ビークルから渡された情報を補足するビークルによって能動的にリレーすることができる。処理用件は、先導ビークルに関する情報を、仲介ビークルによる処理をまったく必要とせずに先導ビークルから後続ビークルに発光を送信する光導体などの光学デバイスによって受動的にリレーすることによって低減させることができる。受動的リレーまたは能動的リレーによって、能動グローバル通信マネージャからの通信の完全な制御を必要とせずに少数のビークル間で通信を確立することができる。
【００２７】
このシステムは、隣接ビークル間の距離を判断するために両方のヘッドライトから同時に発せられる情報を使用することができる。ヘッドライトから発せられる変調によって、前方の光センサは先導ビークルからのこの光の反射を検出して区別することができる。三角法の恒等式を使用することによって、距離を判断するために、２つのヘッドライト間の周知の距離と、光が受信された角度による三角法に基づくアルゴリズムを使用することができる。別法として、送信され、別のビークルから反射されるべきメッセージの飛行時間は、距離を判断するために使用することができる。メッセージは、第１のビークルから第２のビークルに送信される光パルスから単に構成することができる。ビークル間距離を判断するために、第２のビークルはこのパルスを第１のビークルに反射させ、第１のビークルはそのパルスが第１のビークルから第２のビークルに移動して戻ってくるのに要する時間を計算する。より高度なセンサは、当技術分野で周知のパルスドップラー技術を使用してビークル間の接近速度を計算する際に使用するために光パルスの周波数の変化を検出することができる。
【００２８】
テールライト及びヘッドライトは、例えば任意の特定ビークルが応答しなければならないデータソース数を元来限定している無線リンクとは対照的に使用されるので、上記システムの利点の１つは、このシステムが運転手を通信リンクの必須の部分とせずにビークル間で情報を伝達することである。例えば図１の図面では光は情報を通信するために使用されているので、ビークル３ｃ前部のセンサは、ビークル３ｂが中間に介入することによってビークル３ａのテールランプを「見る」。したがってビークル３ｃの通信システムはビークル３ｂからの情報だけで満足する。当然ながら前述のように、ビークル３ｂはビークル３ａに関する情報をビークル３ｃに渡すことができ、かつ／またはビークル３ａの運転手によってとられた動作によってビークル３ｂで発生している緊急状態に関する情報と共に渡すことができる。
【００２９】
しかしこのシステムは、複数のビークルへの同時または別個のデータの転送を支援する。例えば後続ビークルのヘッドライトはその後続ビークルの直前の先導ビークル、その先導ビークルに隣接するいかなるビークル、および反対車線の接近してくるビークルを照らす可能性がある。後続ビークルはこれらのビークルすべてに同時にメッセージを提供することも、またはハンドシェーキング機構によって個別のメッセージ転送を確立することもできる。光源は、複数のビークルへのそのようなデータ送信が特に容易になるように配置することができる。例えば緊急ビークルの緊急ビーコンからの光（「点滅光」）は、見える範囲内にあるすべてのビークルがそのビークルからのメッセージを受信するように変調することができる。
【００３０】
１つのビークルから別のビークルに渡される情報は、その情報に割り当てられた重みをその情報が１つのビークルから別のビークルに渡されるたびに減少させて、より多くのビークルに渡されるにつれて重み付けすることができる。地理的位置測位システム（ＧＰＳ）は益々ビークルに装備されるようになってきているため、すべてのビークルは、データにタイムスタンプするためにＧＰＳシステムによる非常に正確なクロックを有する可能性がある。情報の重みは次いで、データが生成された時刻に従って調整することができる。データを処理するアルゴリズムによって、データが１つのビークルから別のビークルに移動するために要するホップ数に関しておよび／またはデータの適時性に関してデータが確実に「寿命」を単に有するようにする。これらのアルゴリズムはしたがって、ビークルオペレータにどのタイプの通知がなされるべきか、またはどのタイプの動作がとられるべきかに従って情報の重みを使用する。
【００３１】
ビークルの速度、および加速度／減速度の情報と共に渡すことに加えて、ブレーキ圧、距離、ヨーレート、ステアリングホイールの位置、および横加速度などの重要な情報も他のビークルに送信することができる。さらに、非常に正確な位置情報を提供するＧＰＳシステムもビークルに益々装備されるようになってきているので、この位置情報も他のビークルに渡すことができる。そのようなデータが渡されるビークル数は、データにタイムスタンプすること、データがとるホップ数を制御すること、かつ／または送信元のビークルから受信しているビークルまでの距離に基づいてデータを制限することによって制御することができる。
【００３２】
最近のマイクロプロセッサは非常に多量のデータを処理することができ、かつ自動車の価格と比較して（または自動車保険の価格と比較しても）安価なので、最近のマイクロプロセッサチップが非常に良好に処理することのできるデータ量は運転手が処理することができるデータ量よりも多い場合がある。したがってビークル間通信システムは、ビークル３上の適切なオンボードコンピュータと共同して、個々のビークル間により多くの連係と協力とを提供し、幹線道路上の事故を減らし、当然ながら死亡事故をも減らす。
【００３３】
図３は、典型的な処理シーケンスを示す図である。先導ビークルのセンサは、ビークルの速度、ステアリングホイールの角度、ヨーレート、地域の変化の意向（ターンシグナルを使用して）、ブレーキ圧、加速度または減速度、ビークルの位置、およびこの情報が収集された時刻（タイムスタンプ）などのビークル情報を収集する。これらのセンサの多くは他のビークルの作動を支援するために既に大部分のビークルに装備されていることに留意されたい。位置および時刻情報は低コストのＧＰＳ受信機によって提供することができる。オンボードコンピュータは、ビークルの現在の状態を記述するメッセージを生成するために、収集した情報を処理する。帯域幅を保存するために、メッセージは前の状態からの変更だけを含むことができる。能動的なリレーが使用される場合、プロセッサによって生成されたメッセージは他のビークルから受信した情報を含むことができる。メッセージ情報は次いで、他のビークルに送信するために、前方の送信機、後部送信機または両方に渡される。メッセージは、ビークルの状態が変化した際に送信されるようにも、定期的に送信するようにもスケジュール設定することができる。
【００３４】
図３に示すように、受信した伝送は処理するために復調されてデジタル形式に変換され、アクセス用に記憶される。オンボードコンピュータは、そのデータを提供したビークル（ソースビークル）とそのビークルの現在の状態を判断するために受信したデータを処理する。データのハンドシェークが確立すると、オンボード受信機はデータソースに送信して戻されるべきメッセージを生成する。受信したデータとローカルセンサから収集したデータに基づいて、オンボードプロセッサは、ソースビークルと受信ビークルとの相関的な状態を判断するために計算を実行する。そのような計算は例えば、受信ビークルとソースビークルが接近する速度である。ソースビークルの位置と時刻情報によってオンボードプロセッサが衝突しそうであるか否かを判断することができる。オンボードプロセッサは、現在の計算に対する情報の適用可能度を判断するために情報の重みも判断する。中央プロセッサは、処理された結果をオンボード制御器に転送する。これらの制御器は、ビークルオペレータに音声または視覚的な合図を提供するか、または実際にビークルの作動を制御する他の制御システムに情報を提供する。例えば衝突しそうな状態の判断によって、ビークル制御システムにブレーキングを適用させるかまたは車線変更を行わせることができる。
【００３５】
受信ビークルのビークル上プロセッサは、他のビークルから受信したデータを判断するために受信したデータも処理する。このデータは、前述のように受動リレーまたは能動リレーによって受信されたものである。複数のソースからのデータの識別と処理によって、ビークル上プロセッサは交通渋滞、交通麻痺、または車線封鎖の存在などの状況評価を行うことができる。ここでもまた、現在の計算に対する情報の適用可能度を確認するために情報の重みを判断することができる。ビークル上プロセッサが、受信ビークル前方の位置に存在する状況を判断すると、オペレータが適切な動作をとるように、そのような状況を示す音声または視覚的な合図をビークルオペレータに送信することができる。ビークル上プロセッサは、受信ビークルがある状況に現在置かれていると判断した場合、他のビークルに送信されるべきメッセージにその情報を入れることができる。現在の受信したデータを以前に受信したデータまたは以前の処理の結果と比較することによって、状況分析判断を行うこともできる。最後に、ビークル上プロセッサはその計算に基づいて情報に優先順位を割り当てることができ、したがってより優先順位の高い情報が他のビークルに対してより早期にまたはより頻繁に転送されることになる。これらの優先順位は、ある種の情報に割り当てられる重みを増やすためにも使用することができる。
【００３６】
受信ビークルのビークル上プロセッサは、「緊急」信号の認識および処理も支援する。そのような信号は、緊急ビークル、幹線道路の標識、一般的な緊急信号をブロードキャストしている問題のあるビークル内に配置された無線周波数ワイヤレスリンクから獲得することができる。緊急信号は緊急ビークルによって生成され、交通路を移動中に回転ビーコンによって送信することができる。緊急信号は、ビークルオペレータからの入力、または緊急状態が存在するという別個の判断によりビークル上プロセッサによって生成することもできる。受信した緊急信号はビークルオペレータに対する警報をトリガする。ビークル上プロセッサは、送信されたメッセージにその情報を含めることによって受信した緊急信号を他のビークルに渡すこともできる。例えば長い数珠つなぎになった自動車に接近する緊急ビークルは、その数珠つなぎの最後尾の自動車に緊急信号を送信する。その最後尾の自動車はそのメッセージを、それ自体のヘッドライトに変調されたメッセージによって前方の自動車に転送する。他の自動車も同様にそのメッセージを転送することができる。このメッセージはヘッドライト送信によって反対車線のビークルにも送信される。したがって緊急ビークルの周囲にあるすべての自動車はその緊急ビークルの存在に関する情報を受信し、その緊急ビークルに対して優先路をあけるなどの適切な動作をとる。
【００３７】
既に指摘したように、プロセッサは他のビークルから獲得したデータに割り当てられるべき情報の重みに関しても判断を行う。情報の重みは、空間的な変位、時間的な変位、および他の係数から導出することができる。情報の重みの低いデータは、状況分析またはオペレータへの通知には使用することができない。プロセッサは、他のビークルに渡されるメッセージにそのデータを含めないほどデータの重みが低いかどうかも判定する。したがって１つのビークルから次のビークルに渡されたデータには、そのデータの古さと現在のビークルに対するビークルソースとを示すためにホップ数または何らかの他の指示によってタグが付けられる。異なるデータはデータの重要度によって割り当てられた、異なる重みを有することもでき、したがって、それ以上またはそれ以下の数のビークルによって使用される情報となる。例えば、緊急信号は、長い数珠つなぎの後部に位置する自動車のオペレータが代替ルートを使用することを選択できるようにその数珠つなぎになった自動車全体に伝播することができるが、特定の自動車が減速しているという情報は数台の後続自動車しかそのデータを使用しないので数台の後続自動車に伝えるだけでよい。他のビークルに渡されるメッセージから重みの低いデータを除去することによって、他のビークルにリレーされる必要のあるデータ量も低減される。
【００３８】
本発明の他の実施形態は、長期データ記憶ユニットに受信したメッセージと送信したメッセージとを記憶することができる。この装置に記憶されたメッセージは、まるで飛行機が墜落した後で「ブラックボックス」を検証するように、事故またはビークルのトラブルの後でそのトラブルの状況を判断することを支援するために回復することができる。長期データ記憶ユニットは、中央プロセッサによってビークルまたはビークルオペレータに提供された制御情報および中央プロセッサによって処理されたビークルセンサ情報を補足するために使用することもできる。
【００３９】
本発明によって提供されるシステムは送信源としてヘッドライトとテールライトを使用しているが、これらの代わりに、副灯、ＬＥＤ、レーザーまたは他の発光デバイスを使用することもできる。本発明は可視スペクトル形式による光の伝送を必要としない。したがって紫外線または赤外線スペクトルで動作する光源およびセンサを、本発明によって提供されたシステムで使用することもできる。場合によっては、ビークル間での情報転送を制限し導くためには、指向性または部分的指向性の光源およびセンサが好ましい。また別の場合には、多数のビークルによる情報の転送および受信を保証するために、全方向性の光源およびセンサが好ましい。図１に関しては、指向性光源およびセンサによってビークル３ｂはビークル３ａと３ｃの間における情報の転送を制御することができるが、接近してくるビークルおよび先導ビークルに対して斜めに位置するビークルに対しては依然としてある程度の送信が可能である。
【００４０】
本発明をその好ましい実施形態に関して説明したが、当業者であれば修正形態は確実に明らかとなろう。例えば本発明は乗用車には限定されず、トラック、バスなどの公共幹線道路上のすべての交通機関に使用することができる。本発明は、列車、飛行機、ボートなどの移動中のビークルの経路が別のビークルの経路または静止している物体と相互に作用する任意の状況で使用することもできる。したがって本発明は、頭記の特許請求の範囲によって要求される以外、開示の実施形態によって限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】
ビークル間連続通信を示す略図である。
【図２】
本発明の一実施形態とその実施形態と既存のビークル構成要素との相互作用を示すブロック図である。
【図３】
本発明の情報の獲得、転送および処理を示す図である。

Claims (24)

1. 複数のビークル間で通信するためのビークル間通信システムであって、
   中央処理ユニットと、
   前記中央処理ユニットに接続された１つまたは複数のデータソースと、
   前記中央処理ユニットに接続された１つまたは複数のデータセンサと、
   前記中央処理ユニットに接続された１つまたは複数のビークルセンサと
   を有する装置を、前記複数のビークルの各ビークルが含み、
   前記中央処理ユニットが、前記１つまたは複数のデータセンサと前記１つまたは複数のビークルセンサとから受信したデータを処理し、前記データに対する情報の重みを計算し、前記データに基づいて送信メッセージを生成し、そして、前記送信メッセージを前記１つまたは複数のデータソースに提供する
   ことを特徴とするビークル間通信システム。
2. ビークル情報を感知するステップと、
   前記ビークル情報から送信ビークルメッセージを生成するステップと、
   前記送信ビークルメッセージを送信するステップと、
   受信ビークルにおいて前記送信ビークルメッセージを受信するステップと、
   受信ビークル情報を感知するステップと、
   前記送信ビークルメッセージからビークル情報を抽出するステップと、
   前記ビークル情報を重み付けして、重み付けされたビークル情報を生成するステップと、
   前記受信ビークル情報と前記重み付けされたビークル情報とを処理して、ビークル状況を判断するステップと、そして、
   前記ビークル状況に基づいて、受信ビークル制御システムに制御情報を提供するステップと
   を含むビークル間通信方法。
3. １つまたは複数の送信ビークルの現在の送信ビークル情報を感知するステップと、
   １つまたは複数の送信ビークルの各送信ビークルに関するメッセージを生成するステップであって、各メッセージが送信ビークルに関する送信ビークル情報を含んでいるところのステップと、
   各送信ビークル上の１つまたは複数のソースから各送信ビークルに関する前記メッセージを送信するステップと、
   受信ビークル上の１つまたは複数のセンサによって各送信ビークルからの前記メッセージを受信するステップと、
   各メッセージから現在の送信ビークル情報を抽出するステップと、
   各送信ビークルからの前記送信ビークル情報に対する重みを計算して、重み付けされた送信ビークル情報を生成するステップと、
   受信ビークルセンサから受信ビークル情報を読み取るステップと、そして、
   各送信ビークルに関する前記重み付けされた送信ビークル情報と受信ビークル情報とを処理して、複合ビークル状況を判断するステップと
   を含むビークル間通信方法。
4. 肉眼に可視的なスペクトルで光を放射する、第１のビークル上の１つまたは複数の光源と、
   前記光源から放射された前記光をデータで変調する手段と、
   前記第１のビークルから放射された前記光を検出して、検出された光信号を生成する、第２のビークル上の１つまたは複数の光センサと、そして、
   前記検出された光信号を復調して、前記データを抽出するための手段と
   を含むビークル間通信システム。
5. 肉眼に可視的なスペクトルで変調された光を放射する、第１のビークル上の１つまたは複数の光源と、
   データ信号を、前記光源のそれぞれから放射される前記変調された光に変調する、前記光源のそれぞれに接続された電気変調器と、
   前記第１のビークルから放射された前記光を感知して、電気的に検出された光信号を生成する、第２のビークル上の１つまたは複数の光検出器と、そして、
   前記電気的に検出された光信号を受信する電気復調器と
   を含むビークル間通信システム。
6. 前記装置が、前記中央処理ユニットに接続された１つまたは複数の制御器をさらに含み、
   前記中央処理ユニットが前記制御器に送信されるべき制御情報を計算する、請求項１に記載のビークル間通信システム。
7. 前記装置が、前記中央プロセッサに接続された長期記憶ユニットをさらに含む、請求項１に記載のビークル間通信システム。
8. 前記１つまたは複数のデータソースが光源を含み、そして、前記１つまたは複数のデータセンサが光センサを含む、請求項１に記載のビークル間通信システム。
9. 前記受信ビークル上で受領メッセージを生成するステップと、
   前記受信ビークルから前記受領メッセージを送信するステップと、
   前記送信ビークルにおいて、前記受領メッセージを受信するステップと、そして、
   前記受領メッセージを処理するステップと
   をさらに含む請求項２に記載の方法。
10. ビークル情報を感知する前記ステップが、
    他のビークルから他のビークル情報を受信するステップと、そして、
    送信ビークルセンサから送信ビークル状況を読み取るステップと
    を含む請求項２に記載の方法。
11. ３台以上のビークルが、ビークルのチェーン状に配列されており、請求項２の複数のステップが前記チェーンにおける各ビークルに対して反復される、請求項２に記載の方法。
12. 前記送信ビークルと前記受信ビークルとが同一方向に移動する請求項２に記載の方法。
13. 前記送信ビークルと前記受信ビークルとが反対方向に移動する請求項２に記載の方法。
14. 前記送信ビークルメッセージが緊急信号を含み、そして、制御情報を提供する前記ステップが、ビークルオペレータに緊急警報信号を提供することを含む請求項２に記載の方法。
15. 前記送信ビークルメッセージを送信する前記ステップが、光データソースによって前記送信ビークルメッセージを送信することを含み、そして、受信ビークルにおいて前記送信ビークルメッセージを受信するステップが、光データセンサによって前記送信ビークルメッセージを受信することを含む請求項２に記載の方法。
16. 各送信ビークルに関する前記現在の送信ビークル情報を記憶するステップと、
    既に記憶されている送信ビークル情報を回復するステップと、
    前記既に記憶されている送信ビークル情報に対する重みを計算して、重み付けされた既に記憶されている送信ビークル情報を生成するステップと、そして、
    前記重み付けされた既に記憶されている送信ビークル情報と複合ビークル状況とを処理して、状況評価を提供するステップと
    をさらに含む請求項３に記載の方法。
17. 前記ビークル状況に基づいて受信ビークルの作動を制御するステップをさらに含む請求項２または３に記載の方法。
18. 前記ビークル状況に基づいて音声または視覚的な合図によって、ビークルオペレータに警告するステップをさらに含む請求項２または３に記載の方法。
19. 前記状況評価に基づいて前記受信ビークルの作動を制御するステップをさらに含む請求項１６に記載の方法。
20. 前記状況評価に基づいて、音声または視覚的な合図によって、ビークルオペレータに警告するステップをさらに含む請求項１６に記載の方法。
21. 前記ソースが光データソースを含み、そして、前記センサが光データセンサを含む請求項３に記載の方法。
22. 前記光データソースが、変調されたヘッドライト、テールライト、サイドライト、およびこれらのいくつかの組み合わせを含む、請求項８に記載のシステムまたは請求項１５または２１に記載の方法。
23. 前記光データソースが能動逆反射体を含む請求項２２に記載のシステムまたは方法。
24. 前記光源が、ビークルヘッドライト、ビークルテールライト、ビークルサイドライト、ビークル緊急ビーコン、およびこれらのいくつかの組み合わせを含む請求項４または５に記載のシステム。

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