JP2010535334A - 車両位置測定システム及び方法 - Google Patents

Abstract

車両１１０及び目標物１２０の（相対的な）位置を判定する車両位置測定システム１００及び方法が、提案される。当該システムには、光を発することができると共に、互いに所定の距離１４０に位置決めされている少なくとも２つの光源１３１、１３２を有している。更に、当該システムには、発される前記光を測定することができる少なくとも１つの検出器１５０／１５１，１５２を有している。前記光源によって発される前記光は、同期されている光源識別コードを含んでいる。前記検出器は、個々の光源１３１、１３２から生じている前記光と対照位相との間の位相差の測定に基づいて、車両１１０及び目標物１２０の位置を判定する。車両１１０は、少なくとも２つの光源１３１、１３２及び検出器１５１、１５２を有することができ、前記位相差が、目標物１２０から反射された光と前記対照位相との間で測定される。代替的には、車両１１０は、少なくとも２つの光源１３１、１３２を有していても良い一方で、目標物１２０が検出器１５０を有すると共に、前記検出器は、前記光源１３１、１３２のうちの一方から受け取られる前記光から前記対照位相を得る。前記目標物は、車両であっても良い。

Description

本発明は、添付の請求項１の前文に記載されている車両位置測定システムに関する。本発明は、添付の請求項１１の前文に記載されている車両位置測定方法にも関する。このような車両位置測定システム及び方法は、特に、車両と目標物との間の（相対的な）位置及び／又は距離の判定が望まれる状況において使用される。このような状況の例は、駐車における補助としての車両対車両の距離の測定又は目標物の位置測定である。

米国特許第５０３９２１７号は、これらの車のうちの１台が、互いから所定の距離で配されている一対のヘッドランプを有する、車対車の距離の測定システムを開示している。各ヘッドランプは、前方の車に向けて特定のコードを有するパルス光を前方に投射する光投射器を有する光学装置を前方に有している。更に、前記光学装置は、当該前方の車から反射された光を受け取ることができる光受信器を有している。前記光プロジェクタ及び前記受信器を互いに接近させて配することによって、前記光投射器及び前記受信器のそれぞれの光軸が実質的に同じであるとみなされることができる。更に、前記光学装置は、前記受信器からの信号に基づいて前記光プロジェクタの投射の角度を調整する駆動装置を有している。前記システムは、更に、前記ヘッドランプの各々の前記光受信器が反射された光を検出した場合、前記光投射器からの前記パルス光の投射の角度を測定する中央演算処理装置を有している。このことは、当該２台の車の軸の間の角度と同様に、当該２台の車間の距離の判定を可能にする。

このような従来技術のシステムが回転可能に調整可能なヘッドランプユニットを使用しているという事実は、前記システムを実施化し難いものにしている。更に、国際規格が車両上のリアランプ及び側部マーカが調節可能に取り付けられるのを許容していないので、この従来技術システムは、当該車両の周りの３６０度の視野を可能にしていない。

本発明の目的は、上述された種類の車両位置測定システムであって、固定された（即ち非回転可能な）光源を使用して車両と目標物との（相対的な）位置を判定することができるシステムを提供することにある。この目的は、添付の請求項１の前文に記載のシステムであって、前記検出器は、前記目標物に対する車両の位置を、個々の前記光源から生じている光と対照位相（comparison phase）との間の位相差測定に基づいて判定するように配されていることを特徴とするシステムによって達成される。

有利には、前記車両位置測定システムは、固定されているヘッドランプの使用を可能にする。更に、本発明のシステムは、前記車両の後部及び側部マーカ照明による位置／距離測定も可能にする。国際規格が、これらの光源が車両に調節可能に取り付けられるのを許容していないからである。有利には、本発明のシステムは、車両周辺の目標物に対する３６０度の視野を可能にし、これを駐車補助として非常に適切なものにする。

この発明の目的に関して、「位置」なる語は、距離及び方位の両方を含んでいる。従って、２つの目標物の相対的な位置の判定とは、これらの間の距離と、方向（即ち、前記目標物を相互接続している線の、所定の軸に対する角度）との両方の判定を含んでいる。言い換えれば、位置は、ベクトルを構成し、距離は、単なる整数を構成している。

一実施例において、前記対照位相は、前記光源識別コードと同期されている基準信号から得られる。有利には、前記基準信号は、前記距離及び位置測定値／計算が実施されるのを可能にする光の変調周波数を規定する。

一実施例において、前記車両は、前記少なくとも２つの光源及び前記少なくとも１つの検出器を有しており、前記少なくとも１つの検出器は、前記光源から所定の距離において位置決めされており、前記目標物から反射される光と前記対照位相の間の位相差を計算するように配されている。有利には、前記車両は、（順次的に又は同時に）幾つかの目標物に対する自身の位置の判定を可能にする自足的な態様（self contained manner）におけるシステムを有している。

一実施例において、前記車両は、前記少なくとも２つの光源を有しており、前記目標物は、前記少なくとも１つの検出器を有しており、前記検出器は前記光源のうちの一方から受け取られる前記光から前記対照位相を得る。有利には、この実施例は、前記目標物が自身の環境についての情報を得ることを可能にする。一実施例において、前記目標物は、他の車であり、３６０度の視野によって車両と通信することを可能にする。有利には、このことは、道路の安全性を改善する。

一実施例において、前記光源は、更に、前記光源識別コードに加えて、データを発信する。一実施例において、前記データは、前記光源間の所定の距離を含んでいる。有利には、このことは、前記車両及び目標物の距離だけではなく、位置も判定するための三角関数の計算を実施するのを可能にする。

一実施例において、当該システムは、スペクトル拡散変調を使用して光源識別コードを供給する。一実施例において、前記スペクトル拡散変調は、ＣＤＭＡ変調である。一実施例において、前記スペクトル拡散変調は、オンオフキーイング又はバイフェイズ変調に基づく。有利には、ＣＤＭＡ（符号分割多重アクセス）変調のような、スペクトル拡散変調を使用して前記光源識別コードを供給することによって、前記スペクトルの共有部分における同時信号の送信を可能にする一方で、全ての前記信号が識別のためのこれらの特定の符号化方式を有するのを可能にする。更に、ＣＤＭＡ符号化は、有利には、前記車両内の照明インフラストラクチャの通常の照明駆動機能を提供すると同時に、本発明による識別符号変調を活用する。

第二の見地によれば、本発明は、添付の請求項１１の前文に記載されている車両及び目標物の位置を判定する方法であって、前記車両及び目標物の位置を、個々の前記光源から生じている前記光と対照位相との間の位相差測定に基づいて判定することを特徴とする方法を提供する。

本発明のこれら及び他の見地は、以下に記載される実施例を参照して、明らかになり、説明されるであろう。

従来技術の車両距離測定システムを示している。 本発明の車両位置測定システムの実施例を示している。 本発明の車両位置測定方法の実施例を例示しているフォローチャートを示している。 本発明の車両位置測定システムの他の実施例を示している。

本発明の更なる詳細、フィーチャ及び利点は、添付図面に関連付けられている例示的で好適な実施例に関する以下の記載において開示される。

図１は、各々が光学装置４ａ，ｂを含んでいる２つのヘッドランプ６ａ，ｂを有している、従来技術の車３から車１までの距離の測定システムを示している。ヘッドランプ６ａ，ｂは、互いから距離２Ｄにおいて取り付けられている。当該光学装置は、符号化されている光を投射する光投射器（図示略）と、前方の車１から反射された光を検出する光受信器（図示略）とを含んでいる。光学装置４ａ，ｂは、それぞれの駆動システム５ａ，ｂによって回転可能に駆動されることができる。ヘッドランプ６ａ，ｂから発された光は、受信器駆動システム５ａ，ｂが、角度Φａ、Φｂ、Ψａ及びΨｂである場合、車１上に設けられているリフレクタ２ａ、ｂから光学装置４ａ，ｂ内の前記受信器に向かって反射する。ＣＰＵ１６を使用してこれらの角度を検出すると、これら２台の車の位置、即ち前記車間の距離Ｌと、車３に対して垂直な線ＲＯと線ＨＯとの間の角度θの判定が可能になる。

この従来技術における駆動システム５ａ，ｂと組み合わされている回転可能に駆動される光学装置４ａ，ｂは、自動車産業が、堅牢なシステム、改良された燃料効率（即ち軽い重さの構成要素が搭載されている）及び質の改善のアセンブリ技術に関して絶え間なく努力しているので、ひどく不利な点があることは明らかである。従って、本発明の目的は、回転可能な光源を必要とすることなく、車両と目標物との（相対的な）位置を判定することができる車両位置測定システムを設けることにある。

図２は、本発明の車両位置測定システム１００の実施例を示している。これは、車両１１０及び目標物１２０を開示している。この目標物は、他の車両であっても良い。しかしながら、他の種類の道路使用者（例えば、自転車に乗っている者又は歩行者）であっても良く、又は固定されている目標物（例えば、木又はポスト）であってさえも良い。国際規格は、車両１１０が少なくとも２つの光源１３１、１３２を有している照明インフラストラクチャ１３０を備えているべきであることを定めている。これらは、例えば、前方照明（例えば、パッシング一ビーム及びハイイビーム、並びに日中走行照明を備えるヘッドランプ）、後方照明（例えば、ブレーキ照明（break lights）及びリバース照明）、及び（前方及び後方の両方における、側部マーカとしての）方向転換信号を含む。典型的には、ＧＬＳ／ハロゲン電球、ＨＩＤ放電電球又はＬＥＤが、自動車の照明インフラストラクチャ１３０の光源として機能する。更に、これらの規格は、光源１３１、１３２が互いに所定の距離１４０において（当該車両の設計の幾らかの自由度を許容している或る範囲内で）位置決めされるように定めている。

光源１３１、１３２の変調は、光源１３１、１３２が光源識別コード１３５を送信するのを可能にしている。有利には、これらの符号化は、発せられた光の源の識別を可能にし、前記光源の混同を防止し、車両１１０及び目標物１２０の（相対的な）位置を判定するための三角関数の計算（trigonimetrical calculations）（以下参照）を可能にしている。ＣＤＭＡ（符号分割多重接続）変調のようなスペクトル拡散変調を使用した光源識別コード１３５の供給は、有利には、当該スペクトルの共有部分にわたって同時信号を送信することを可能にする一方で、全ての信号が、識別のためのこれらの自身の特定の符号化方式を有するのを可能にする。更に、ＣＤＭＡ符号化は、有利には、照明インフラストラクチャ１３０の通常の照明駆動関数を供給する一方で、同時に本発明による識別符号変調を活用する。一実施例において、このＣＤＭＡ符号化方式は、オンオフキーイングに基づく。オンオフキーイング（ＯＯＫ）変調とは、デジタルデータが搬送波の有無として表現される変調の一種である。この最も簡単な形態においては、特定の継続期間にわたる担体の存在がバイナリ『１』を表し、同じ継続期間にわたる前記担体の不在がバイナリ『０』を表すが、原則として、如何なるデジタルコード化方式も使用されることができる。更に他の実施例において、前記ＣＤＭＡ符号化方式は、バイフェイズ（ＢＰ）変調の一般化であり、任意のデューティサイクルを可能にしている。前記デューティサイクルが５０％に等しい場合、デューティサイクル・バイフェイズ（ＤＣ―ＢＰ）は、劣化してＢＰ変調になる。より一般には、光源１３１、１３２は、光源識別コード１３５に加えて（又はこの代わりに）、データを送信することができる。

車両位置測定システム１００は、更に、少なくとも１つの検出器１５１、１５２を有する。検出器の位置の光源１３１、１３２に隣接させての直接的な位置決めは、前記検出器の、前記光源間の所定距離１４０と本質的に同じ距離に位置決めし、より簡単な三角関数の計算（下記参照）を可能にするという利点を有する。代替的には、前記少なくとも１つの検出器１５１、１５２は、（僅かに）より複雑な三角関数の計算を犠牲にして、光源１３１、１３２の１つ以上のから離れて、（前記車両デザイナーの裁量で）適切な位置に位置決めされても良い。有利には、前記三角関数の計算の実施は、検出器１５１、１５２の前記光源に対する位置に関する知識又は光源１３１、１３２の場所（例えば、所定距離１４０）に関する知識によってなされることもできる。実施例において、この知識は、前記光源によって送信される前記データ内に含まれている情報に基づいている。

有利には、基準クロック信号が、光源１３１、１３２及び検出器１５１、１５２の変調を同期させる。この基準クロック信号は、当業者に知られているような、如何なる適切な仕方においてもなされることができる。例えば、このことは、車両１１０内に位置される基準信号発生器によってなされることができる。例えば、専用のワイヤが、基準クロック信号を各光源及び検出器に供給するために使用されることもできる。又は、前記基準信号は、前記電力線を通じて送られる。代替的には、前記クロック信号は、ワイヤレスで前記光源及び検出器に送信される。更に代替的には、共通クロックを表している仮想装置が、前記基準信号を作る。更に他の例として、前記基準信号は、ＧＰＳ受信器によって全地球測位システムの衛星から得ることもできる。

本発明の方法は、個々の光源１３１、１３２から生じている光と対照位相との間の位相差測定と、基づいて車両１１０と目標物１２０との位置を判定する。有利には、本発明の方法は、回転可能な／移動可能な／調整可能な光源のための必要性を除外する。

図３は、本発明の判定の工程を示す。発される（光源識別コード１３５を含む）変調された光が、目標物１２０からの反射の後に検出器１５１、１５２に到達したと仮定して、この方法は、個々の光源１３１、１３２が識別されるステップ３０１において開始する。

ステップ３０２は、符号化信号１３５の位相を対照位相と比較する。有利には、対照位相は、光源１３１、１３２を同期させている前記基準クロック信号から得られる。代替的には、実施例において、前記対照位相は、前記光源のうちの１つから受け取られる光から得られる。基準クロック信号周波数ｆ_ｍｏｄを知り、当該方法は、受け取られた変調光と前記対照位相との間の位相角Φを測定する。この位相角は、

によって放出と受信との間の時間遅延ｔ_ｄに関連付けられることができる。

ステップ３０３において、車両１１０と目標物１２０との間の距離ｄは、（最も簡単な場合、光源及び検出器が前記車両の縁に位置決めされると仮定している。そうでない場合は、補正が、前記車両の前記縁までの前記光源／検出器の距離に関して実施されなければならない）、光速をｃとして、

のように計算されることができる。

三次元の位置の場合、少なくとも３つの異なる光源１３１、１３２の光が、少なくとも１つの検出器１５１、１５２に到達しなければならないにもかかわらず、当業者は、目標物１２０に対する車両の位置の判定は、本質的に二次元の問題を構成していることを容易に理解するであろう。従って、本発明の方法は、当該位置の判定に少なくとも２つの光源１３１、１３２のみを必要とする。有利には、より多くの光源を使用する場合、判定される前記位置の精度は改善されるであろう。ひとたび、少なくとも２つの距離が、２つの個々の光源１３１、１３２から生じている変調された光を使用して判定されると、標準的な三角関数の計算により、（例えば、前記光源間の所定の距離１４０の使用によって）角度Ψ（図２参照）の判定が可能であり、従って、ステップ３０４において車両１１０及び目標物１２０の相対的な位置の判定が可能である。有利には、ひとたび、車両１１０及び目標物１２０の前記位置が判定されると、当該位置に関する情報が、従来技術において知られている適切な仕方（視覚的に、可聴的に等）において車両１１０の運転者に発信されることもできる。

図４に示されている前記車両位置測定システム１００の他の実施例において、車両１１０は、少なくとも２つの光源１３１、１３２を有している一方で、目標物１２０は、少なくとも１つの検出器１５０を有している。有利には、例えば、目標物１２０が他の車両である場合、前記システムのこの実施例は、通信車両を可能にする。ここで、検出器１５０は、間接的に（即ち反射の後）ではなく、直接的に（前記光源の識別コード１３５及び前記データを含んでいる）発される前記光を測定する。検出器１５０は、少なくとも２つの光源１３１、１３２のうちの１つから受け取った光から、前記対照位相を得る。前記対照位相は、例えば、前記光変調周波数自体から得ることもできる。代替的には、前記変調された光は、前記対照位相に関するデータを含んでいても良い。例えば、前記データは、車両１１０において受け取られるＧＰＳ信号に関する情報を含んでいる。有利には、前記光源によって送信される前記データは、光源１３１、１３２間の前記所定の距離１４０に関する情報を含んでおり、当該車両／目標物の位置が、目標物１２０における検出器１５０において計算されることを可能にする。有利には、目標物１２０が他の車である場合において、この運転者は、例えば、後方又は横から接近している車両１１０の位置に関して警告されることができる。代替的には、目標物／車１２０は、車両１１０内の運転者に、これらの相対的な位置、及び前記運転者が、例えば、自身の距離を保持しなければならないということに関して信号を送るように配され、道路の安全性を有利に改善することができる。有利には、データを両方のこれらの照明インフラストラクチャ１３０によって発される前記光内に変調して、２台の車両が適切な通信プロトコルを使用して通信するのを可能にする。例として、両方の車両に対する本発明の位置測定の実行と（一方の車両は前方照明光源を使用し、他方の車両は、後方照明を使用している）、当該結果の、発される前記光に重ね合わされているデータ通信による比較とが、精度を改善し、最終的には道路安全性を改善する。

有利には、車両１１０の位置は、「交通渋滞検出及び予測システム」に含まれている道に沿った目標物１２０に対して判定されることができる。道を占拠している車両の位置の連続的な判定によって、交通渋滞検出及び予測システムが、前記予想される車両密度と、従って、進展している交通渋滞のリスクとの計算をすることを可能にする。実施例において、当該「交通渋滞検出及び予測システム」の目標物１２０は、これらの発せられた光に埋め込まれているデータを送信することができる光源を有している。有利には、車両１１０は、前方に予想される道路渋滞に対する当該システムからのフィードバックを得る。

有利には、車両１１０の位置は、「盗難車両検出及び追跡システム」に含まれている道に沿って目標物１２０に対して判定されることができる。この場合、前記盗難車両検出及び追跡システムの目標物１２０は、検出器１５０を有する。有利には、全ての車両１１０が、前記車両のインフラストラクチャ１３０の光源１３１、１３２によって送信されるデータに埋め込まれることができる固有の識別コードを有している。固有の車両ＩＤは、前記盗難車両検出システムが、地理的領域の道路のインフラストラクチャに沿って盗難車両を識別する及び追跡することを可能にする。車両の識別は、複数の仕方で実施されることができる。有利には、前記車両ＩＤは、ブランド及び型コードを含んでいても良く、このためには１０のビットで十分であり得て、例えば、生産年（７つのビットで、十分である）及び１年ごとのシリアルナンバ（２０のビット）が後続する。この実施例は、約４０のビットの車両ＩＤを意味している。このようなデータは、例えば、蛍光体コーティングされているＬＥＤによって発される光に収容されるのに十分低いビットレートで伝達されることもできる。ここで、蛍光体放出の減衰時間が、最大ビットレートを本質的に決定する。実際の蛍光体は十分に短い（１μｓ以下）減衰時間を与え、前記ＭＨｚ領域までのビットレートを可能にする。

本発明は、上述の実施例に関連して説明されたが、他の実施例が、同じ目的を達成するために代替的に使用されることができることは、明らかである。従って、本発明の範囲は、上述の実施例に限定されるものではないが、構造（例えば、車両）の照明インフラストラクチャを使用する他の何らかの位置測定システムに利用されることができる。例えば、車両の代わりに、当該構造は、照明光インフラストラクチャを有する如何なる目標物でもあっても良い。例えば、目標物１２０は、道路のインフラストラクチャに含まれていても良く、即ち当該目標物が、道路、又は頭上の標識のような他の道路のインフラストラクチャを照明している照明器具であっても良い。

要約すると、車両１１０及び目標物１２０の（相対的な）位置を判定するための車両位置測定システム１００及び方法が、提案されている。当該システムは、光を発することができると共に、互いに所定の距離１４０に位置決めされている少なくとも２つの光源１３１、１３２を有している。更に、当該システムは、発される前記光を測定することができる少なくとも１つの検出器１５０／１５１、１５２を有している。前記光源によって発される前記光は、同期されている光源識別コードを有している。前記検出器は、車両１１０及び目標物１２０の位置を、個々の光源１３１、１３２から生じている前記光と対照位相との間の位相差測定に基づいて判定する。車両１１０は、少なくとも２つの光源１３１、１３２及び少なくとも１つの検出器１５１、１５２を有することができる一方で、前記位相差は、目標物１２０から反射される光と対照位相との間で測定される。代替的には、車両１１０は、少なくとも２つの光源１３１、１３２を有することができる一方で、目標物１２０が検出器１５０を有しており、前記検出器は、光源１３１、１３２のうちの１つから受け取られる光から対照位相を得る。前記目標物は、車両であっても良い。

Claims (14)

1. 目標物に対する車両の位置を判定する車両位置測定システムであって、
   − 同期化された光源識別コードを有すると共に互いに所定の距離において位置決めされている光を発することができる少なくとも２つの光源と、
   − 発される前記光を測定することができる少なくとも１つの検出器と、
   を有するシステムにおいて、
   前記検出器は、前記目標物に対する前記車両の位置を、前記光源から生じる前記光と対照位相との間の位相差の測定に基づいて判定することを特徴とする、システム。
2. 前記対照位相は、前記光源識別コードと同期されている基準信号から得られる、請求項１に記載の車両位置測定システム。
3. 前記車両は、前記少なくとも２つの光源及び前記少なくとも１つの検出器を有しており、前記少なくとも１つの検出器は、前記光源から所定の距離に位置決めされていると共に、前記目標物から反射された光と前記対照位相との間の前記位相差を測定する、請求項１又は２に記載の車両位置測定システム。
4. 前記車両は、少なくとも２つの光源を有しており、前記目標物は前記少なくとも１つの検出器を有しており、前記検出器は、前記光源のうちの一方から受け取られる前記光から前記対照位相を得る、請求項１又は２に記載の車両位置測定システム。
5. 前記光源は、前記光源識別コードに加えて、データを発信する、請求項１乃至４の何れか一項に記載の車両位置測定システム。
6. 前記データは、前記光源間の前記所定の距離を含んでいる、請求項５に記載の車両位置測定システム。
7. 前記目標物は車両である、請求項１乃至６の何れか一項に記載の車両位置測定システム。
8. スペクトル拡散変調を使用している前記光源識別コードを供給する、請求項１乃至７の何れか一項に記載の車両位置測定システム。
9. 前記スペクトル拡散変調は、符号分割多重接続（ＣＤＭＡ）変調である、請求項８に記載の車両位置測定システム。
10. 前記スペクトル拡散変調は、オンオフキーイング又はバイフェイズ変調に基づいている、請求項８又は９に記載の車両位置測定システム。
11. 動作中に、同期されている光源識別コードを含んでいる光を発することができる少なくとも２つの光源を設けるステップと、
    前記少なくとも２つの光源を互いに対する所定の距離に位置決めするステップと、
    発される前記光を測定することができる少なくとも１つの検出器を設けるステップと、
    を有する、車両及び目標物の位置を判定する方法であって、
    前記車両及び目標物の位置を、個々の前記光源から生じている前記光と対照位相との間の位相差測定に基づいて判定するステップ、
    を有することを特徴とする、方法。
12. 前記光源識別コードと同期されている基準信号から前記対照位相を得るステップを更に有する、請求項１１に記載の方法。
13. 前記少なくとも２つの光源及び前記検出器を前記車両に設け、前記車両及び前記目標物の位置の判定において前記目標物から反射された光と前記対照位相との間の前記位相差を測定するステップを更に有する、請求項１１又は１２に記載の方法。
14. 前記少なくとも２つの光源を前記車両に設け、前記検出器を前記目標物に設け、前記光源のうちの一方から受け取られた光から前記対照位相を得るステップを更に有する、請求項１１又は１２に記載の方法。

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