JP2017507065A - リアルタイム衝突モデリングのための方法、情報処理システム、およびコンピュータ・プログラム - Google Patents
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Abstract
Description
と、タイマとを含むことが可能である。
1)「差し迫った衝突」の検出構成要素110、
2)衝突モデルの計算の前と後に情報の交換を可能にする車両間の通信結合120、
3)交換された情報に基づいて、衝突を非常に迅速にモデル化し、その情報の詳細に合わせて衝突を最適化して、同乗者の傷害または車両の損害あるいはその両方を最小限に抑えることができる計算衝突モデリング構成要素130、
4)衝突計画プロトコルに準拠して衝突モデルの最適衝突シーケンスを交換する構成要素140、および
5)最適衝突シーケンスを実行する構成要素150
である。
1)衝突予測−差し迫った衝突の検出構成要素110
2つ以上の車両175および185が接近すると、各車両と動作可能に通信状態にあるセンサ112がその接近を検出することが可能である。センサ112は、それらの車両自体の上に配置されること、または道路上の戦略的位置に配置されることが可能である。衝突予測のために使用される感知される情報は、
A)センサ112、無線テレメトリ、レーダ114、および他の技術によって感知される車両の存在、
B)レーダ・テレメトリによって感知される、または直接に、デジタルで通信される車両の速度および進行方向、および
C)レーダ・テレメトリによって感知される、または直接に、デジタルで通信される速度変化率
を含み得る。
2)通信結合構成要素120
差し迫った衝突が検出されると、自動車A 175と自動車B 185が、急速通信結合120を形成して、その衝突予測を他方に知らせる。さらに、標準のプロトコルを使用して、これらの車両が、情報の交換のため、および衝突モデリングのために並列計算環境(図5参照)を確立する。この結合は、協働的衝突モデリングのために不可欠である。
3)計算衝突モデリング構成要素130
衝突モデリング時間ステップ反復データが、車両175と車両185の間で交換されて、変化するパラメータで衝突を反復的にモデル化して、予測される衝突までに残っている時間内に最適な計画を協働的に実現する。
4)最適衝突シーケンス交換構成要素140
初期のデジタル・ハンドシェークに基づいて、車両が、未来への特定の数の時間ステップt、および時間ステップ・シミュレーションが異なるパラメータで再実行される特定の数の最適化ステップを一緒にモデル化することに合意する。シミュレートされる時間ステップの数は、車両が、シミュレーションにおいて、あらかじめ決定された速度(例えば、0)に、または車両がもはや相互に作用していない状態に達することによって決定されることが可能である。車両は、車両のシミュレーションに、道路地図、搭載された、または近くの交通カメラ、Google Street View(R)データ、気象条件などの他のソースから導き出された情報を含めてもよいことに留意されたい。その後、各回の結果、および各最適化ステップの結果が交換されて、両方の車両が最新の予測を共有すること、および最終的な衝突シーケンスのための最適なパラメータを選択すること関して迅速に協働できることを確実にする。
5)衝突シーケンス実施構成要素150
衝突をモデル化する際に多くのパラメータが使用される。これらのパラメータは、車両構成要素の状態を表す。車両のモデル、タイプ、および重量、ならびに同乗者の数および位置などの、これらのパラメータのうちのいくつかは、固定であり、変更され得ない。自由パラメータである他のパラメータは、残っている時間内に衝突結果を変えるように変更され得るパラメータである。
A)4つすべての車輪にわたるブレーキ・パターン
このパターンおよび相対的アンチロック・ブレーキを変更することにより、車両がヨー軸を中心にした微妙なトルク差で衝突することが可能にされ得る。すると、このことが、衝撃を吸収するのに(車両の空いている側などの)様々な部分を向けて、同乗者の傷害を最小限に抑えることが可能である。
B)ステアリング方向
ステアリング方向の変更は、ブレーキ・パターンを変更することと同一の効果を有する可能性がある。
C)アクティブ・サスペンション
サスペンション・パラメータの変更は、ロールを促して、これにより、いくつかの特定の車両−車両組合せに関して衝撃エネルギーを最小限に抑えることが可能である。サスペンション・パラメータを使用して、いずれが「跳ねる」か、およびいずれの方向に「跳ねる」かについて車両が合意することを可能にすることが、アクティブ・サスペンションが傷害を最小限に抑えるのに使用され得る別の可能な手段である。
D)トランスミッション
衝撃に先立ってギア比を変更することにより、衝撃の主要な方向から離れるエンジン変位が可能になって、このため、衝突運動学が変化させられる可能性がある。この変化は、最適には、各車両に関して反対方向であり、このため、モデリングを介した協働的合意を要求する。
a)地形地理(landscape geography)(例えば、道路の勾配、知られている場合、道路材料、半径R内の事故の履歴)、
b)運転者に関する情報(運転の過去の履歴、ならびに衝突を最適化するのに、または衝突に耐えるのに、あるいはその両方に役立つ推定される能力)、
c)車両に関する情報(車種、ABS(アンチロック・ブレーキ)またはスノータイヤなどのフィーチャ、トランスミッション、全輪駆動、車両の価値など)、
d)近くの財産に関する情報(例えば、消火栓、ガソリン・ポンプ、変圧器、高価な財産など)、
e)その区域内の歩行者に関する情報(例えば、実際の、またはある時刻における区域の「業種」に基づいて予測された)、
f)自動車内の同乗者に関する情報(同乗者の体重、各同乗者に関する導き出された重心、シートベルトの使用、自動車座席にいる子供など)、および
g)関与するすべての車両内のすべての同乗者に関する頸椎捻挫の尤度および重症度のリアルタイムの計算
のいずれを含むことも可能である。
次に図5を参照して、本開示の本発明の好ましい実施形態による、衝突動力学の時間ステップ・シミュレーションの並列計算のためのプロセスのフローチャート500を示す。衝突をモデル化することを目的とする並列計算環境100において、並列計算環境100で実行される時間ステップtシミュレーションは、時間ステップt内で、モデル成分の計算される状態が、先行する時間ステップt−1からのモデル成分の状態にだけ依存するという前提に基づく。モデル成分に関するパラメータのいくつかの例が、車両速度、車両重量、車両方向、ブレーキ・システム、ステアリング、トランスミッション、サスペンション、トラクションおよびトラクション・コントロール、車両ロール情報である。これらのパラメータを利用するモデル成分は、その車両のモデル、その車両の同乗者、および環境における他の物体(相手車両を含む)に対するその車両の空間的な関係である。
次に図6を参照して、協働的衝突システム100が装備された自動車B 185を示す。自動車Bは、複数のセンサ112を含む。センサ112を、現実世界の特性を、コンピュータが処理することができるデータに変換する任意のデバイスと定義する。目的のために、車両の加速および減速の振舞い、他の車両に対する接近、およびその他の振舞いを測定することができるセンサ112に依拠する。さらに、センサ112は、タイヤ性能にともに影響し得る、温度および道路条件などの周囲条件を検出することが可能である。「事象」が生じ、差し迫った衝突が最小限に抑えられる必要がある場合、センサ112からの信号が、差し迫った衝突の検出構成要素110によって処理される。搭載されたカメラが、衝突検出構成要素110にデータを供給するセンサ112であることも可能である。レーダ・システム114が、システム100にデータを供給するのに使用されることも可能である。事象のレポートは、即時に生成され、協働的衝突システム100に送信される。すると、システム100は、その情報を、協働的衝突のために関与する相手車両と共有する。
本開示の別の実施形態によれば、可能な衝突のモデリングは、車両が、それらの車両が範囲に入ると、ただし、差し迫った衝突に先立って、車両によってローカルで作成されたモデルを互いに交換して、継続的に行われる。次に図7を参照して、本開示の本発明の好ましい実施形態による、予測衝突モデリングのための方法のフローチャート700を示す。ステップ710で、自動車A 175および自動車B 185におけるセンサ112が、両方の自動車が交差点に接近しているなど、それらのセンサが、衝突が生じ得る所定の範囲内にあることを感知する。ステップ720で、両方の車両が、協働的衝突モデルを生成するために要求される情報を交換する。
図8を参照して、本開示の別の実施形態による、ピア支援型衝突モデリングのフローチャート800を示す。ピア支援型衝突モデリングは、さらなる車両、または他の信頼されるコンピュータ・リソース(例えば、モバイル電話)もしくは信頼されないコンピュータ・リソースが、モデリングの計算負荷の一部またはすべてを実行することを自発的に提供することを除いて、予測衝突モデリングと同様である。ステップ810で、図7のステップ710の場合と同様に、プロセスは、自動車A 175が、自動車B 185に対する自動車A 175の接近を感知することから始まる。ステップ820で、2つの車両が、衝突モデリングの計算を実行することができる1つまたは複数の近くのコンピューティング・デバイスを決定する。近くのピア・デバイスが獲得されると、各車両が、ステップ830においてその車両の情報をそのピア・デバイスに供給する。ステップ840で、そのピア・デバイスが、その2つの車両によって供給された情報を用いて可能な衝突シナリオを計算する。ステップ850で、そのピアが、最適衝突シナリオをそれらの車両に送信する。
A)車両間のデジタル・ハンドシェークが並列計算衝突モデリング環境を確立することを可能にする。
B)全体的な同乗者傷害を最小限に抑えるように各車両によって差別的な振舞いが展開されることを可能にする。
C)同乗者詳細が、衝突シーケンスを計画する際、および実行する際に考慮に入れられることを可能にして、例えば、空いた座席が、占有された座席と比べて、より大きい衝撃を受けるように車両を位置付けること、または回避操作を協調させることを可能にする。
D)「すべての運転者が自らのために」、すなわち、各運転者が、相手車両の乗員に対する危険を顧みずに、その運転者自らの危険にだけ基づいて回避対策を行う戦略以外の最適化戦略を可能にする。
本開示は、システム、方法、またはコンピュータ・プログラム製品、あるいはその組合せとして具現化されることが可能である。コンピュータ・プログラム製品は、プロセッサに本発明の態様を実行させるためのコンピュータ可読プログラム命令を記憶しているコンピュータ可読記憶媒体(または複数の媒体)を含むことが可能である。
Claims (17)
- リアルタイム衝突モデリングのための方法であって、
並列計算環境において少なくとも1つのセンサに動作可能に結合されたプロセッサ・デバイスを使用して、
第1の車両と第2の車両の間で衝撃が生じる尤度を導き出すこと、
前記第1の車両と前記第2の車両の間で衝突モデリング・プロトコルをネゴシエートすること、ならびに
時間ステップ境界内で以下のこと、すなわち、
前記第1の車両および前記第2の車両と衝突モデリング・プロトコルに準拠して情報を交換することであって、前記情報は、協働的衝突パラメータの状態を示す各車両の可変のシミュレーション状態を備える、前記交換すること、
前記交換された情報を使用して、前記衝撃に先立って衝突モデルを協働的に計算することであって、前記衝突モデルは、傷害および損害を最小限に抑えるためにとるべき各車両に関する差別的なアクションを備える、前記計算すること、および
前記計算された衝突モデルを交換すること
を反復的に実行することによって、可能性がある傷害および損害を最小限に抑える最適衝突シーケンスを決定すること
を備える方法。 - 前記可能性がある傷害および損害を最小限に抑えるために、前記衝突モデルによって規定されるとおりに、前記協働的衝突パラメータに必要な変更を行うことによって前記最適な衝突シーケンスを展開することをさらに備える、請求項1に記載の方法。
- 前記衝突モデリング・プロトコルをネゴシエートすることは、
迅速でセキュリティ保護された情報転送のためのセキュリティ保護された通信パスを定義すること、
搭載されたモデリング・ファシリティを比較すること、
前記協働的衝突パラメータを設定すること、
前記並列計算環境を、前記第1の車両を表すコンピューティング・ノードと前記第2の車両を表すコンピューティング・ノードの間の区分に分割することであって、各区分は、その区分に関連付けられた車両に関する前記可変のシミュレーション状態を備える、前記分割すること、
衝撃までの時間を決定すること、および
衝撃までの時間ステップの数を決定すること
を備える、請求項1または2に記載の方法。 - 前記第1の車両および前記第2の車両と前記情報を交換することは、
地形地理、推定される運転者能力、車両データ、局地的財産データ、局地的歩行者データ、車両同乗者データ、ならびに頸椎捻挫の尤度および重症度から成るグループから選択された少なくとも1つの要因の関数として前記可能性がある傷害および損害の深度および尤度を決定することを備える、請求項3に記載の方法。 - 前記衝突モデルを協働的に計算することは、
前記コンピューティング・ノードから時間ステップ境界において、先行する時間ステップからの前記可変のシミュレーション状態を受信することを備え、
各コンピューティング・ノードは、前記先行する時間ステップからの前記協働的衝突パラメータの前記状態に従ってそのコンピューティング・ノードの区分における前記可変のシミュレーション状態を更新して、前記衝突モデルが、時間ステップにおいて計算された前記第1の車両の可変のシミュレーション状態と前記第2の車両の可変のシミュレーション状態のいずれかに対する偶発的な更新の効果を含むようにする、請求項3または4に記載の方法。 - 前記協働的衝突パラメータを設定することは、
ブレーキ、速度、移動の方向、ギア、馬力、補助拘束装置の展開、エアバッグ展開、トラクション・コントロール、ステアリング・ホイールの引き戻しの作動、ステアリング・ホイールの方向の変更、半径R内の信号機へのシグナルの送信、および道路表面材料のリアルタイムの展開から成るグループからパラメータを選択することを備える、請求項3ないし5のいずれかに記載の方法。 - 前記最適衝突シーケンスを決定することは、前記第1の車両の前記コンピューティング・ノードによって実行される、請求項3ないし6のいずれかに記載の方法。
- 前記最適衝突シーケンスを決定することは、前記2つの車両と通信状態にあるピア・デバイスによって実行される、請求項3ないし7のいずれかに記載の方法。
- 前記第1の車両および前記第2の車両と前記情報を交換することは、最適な衝突パラメータに至る交互の勾配上昇法を実行して、前記コンピューティング・ノードが、他方のコンピューティング・ノードがそのコンピューティング・ノードの可変のシミュレーション状態を一定に保ちながら、各車両に関する前記可変のシミュレーション状態を更新することを交互に行うようにすることを備える、請求項4ないし8のいずれかに記載の方法。
- リアルタイム衝突モデリングのための情報処理システムであって、
少なくとも1つのセンサに動作可能に結合されたプロセッサ・デバイスと、
前記プロセッサ・デバイスに動作可能に結合され、コンピュータ実行可能命令を記憶しているメモリと
を備え、前記コンピュータ実行可能命令は、
第1の車両と第2の車両の間で衝撃が生じる尤度を導き出すこと、
前記第1の車両と前記第2の車両の間で衝突モデリング・プロトコルをネゴシエートすること、ならびに
時間ステップ境界内で以下のこと、すなわち、
前記第1の車両および前記第2の車両と前記衝突モデリング・プロトコルに準拠して情報を交換することであって、前記情報は、協働的衝突パラメータの状態を示す各車両の可変のシミュレーション状態を備える、前記交換すること、
前記交換された情報を使用して、前記衝撃に先立って衝突モデルを協働的に計算することであって、前記衝突モデルは、傷害および損害を最小限に抑えるためにとるべき各車両に関する差別的なアクションを備える、前記計算すること、および
前記計算された衝突モデルを交換すること
を反復的に実行することによって、可能性がある傷害および損害を最小限に抑える最適衝突シーケンスを決定すること
を備える、情報処理システム。 - 前記衝突モデリング・プロトコルをネゴシエートするための前記コンピュータ実行可能命令は、
迅速でセキュリティ保護された情報転送のためのセキュリティ保護された通信パスを定義すること、
搭載されたモデリング・ファシリティを比較すること、
前記協働的衝突パラメータを設定すること、
前記並列計算環境を、前記第1の車両を表すコンピューティング・ノードと前記第2の車両を表すコンピューティング・ノードの間の区分に分割することであって、各区分は、その区分に関連付けられた車両に関する前記可変のシミュレーション状態を備える、前記分割すること、
衝撃までの時間を決定すること、および
衝撃までの時間ステップの数を決定すること
を備える、請求項10に記載の情報処理システム。 - 前記第1の車両および前記第2の車両と前記情報を交換することは、
地形地理、推定される運転者能力、車両データ、局地的財産データ、局地的歩行者データ、車両同乗者データ、ならびに頸椎捻挫の尤度および重症度から成るグループから選択された少なくとも1つの要因の関数として前記可能性がある傷害および損害の深度および尤度を決定することを備える、請求項11に記載の情報処理システム。 - 前記衝突モデルを協働的に計算するための前記コンピュータ実行可能命令は、
前記コンピューティング・ノードから時間ステップ境界において、先行する時間ステップからの前記可変のシミュレーション状態を受信することを備え、
各コンピューティング・ノードは、前記先行する時間ステップからの前記協働的衝突パラメータの前記状態に従ってそのコンピューティング・ノードの区分における前記可変のシミュレーション状態を更新して、前記衝突モデルが、時間ステップにおいて計算された前記第1の車両の可変のシミュレーション状態と前記第2の車両の可変のシミュレーション状態のいずれかに対する偶発的な更新の効果を含むようにする、請求項11または12に記載の情報処理システム。 - 前記協働的衝突パラメータは、
ブレーキ、速度、移動の方向、ギア、馬力、補助拘束装置の展開、エアバッグ展開、トラクション・コントロール、ステアリング・ホイールの引き戻しの作動、ステアリング・ホイールの方向の変更、半径R内の信号機へのシグナルの送信、および道路表面材料のリアルタイムの展開から成るグループから選択される、請求項11ないし13のいずれかに記載の情報処理システム。 - 前記車両と通信状態にあるピア・デバイスをさらに備え、前記ピア・デバイスは、前記最適衝突シーケンスを実行する、請求項10ないし14のいずれかに記載の情報処理システム。
- リアルタイム衝突モデリングのためのコンピュータ・プログラム製品であって、
処理回路によって読取り可能であり、かつ請求項1ないし9のいずれかに記載の方法を実行するために前記処理回路によって実行されるように命令を記憶するコンピュータ可読記憶媒体を備える、コンピュータ・プログラム製品。 - コンピュータ可読媒体上に記憶され、かつデジタル・コンピュータの内部メモリにロード可能であるコンピュータ・プログラムであって、
コンピュータ上で実行されると、請求項1ないし9のいずれかに記載の方法を実行するためのソフトウェア・コード部分を備える、コンピュータ・プログラム。
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