JP5360839B2 - 道路及びトラフィック状態感知システム - Google Patents

Description

多くのトラフィック監視システムが車両トラフィックをリアルタイムに監視するために開発されている。先進国よって用いられる監視技術は、車両に固定された全地球測位システム（「ＧＰＳ」）装置、固定位置カメラ、道路の誘導ループ車両探知器、ドップラーレーダー等を含む場合がある。収集された情報に基づいて、これらシステムは典型的には様々な場所でのトラフィック速度及び規模を推定する。先進国では道路が典型的には良好な状態にあり、トラフィックが典型的には規則正しい形で進行するので、速度及び規模情報はトラフィックパターンのかなり有用な指標であり得る。速度及び規模情報がドライバに（例えば、ウェブサイト及び専用トラフィック報告装置を介して）報告されることによって、ドライバは彼等の行程を然るべく計画することができる。一部のドライバは、報告された情報に基づいて、彼等の予定出発時間を早めたり遅くらせたり或いは代わりのルートを選択することもできる。速度及び規模情報は、また、運輸部門に報告されて、車両がトラフィックのフローに入るレートを制御するのを助けることできる。トラフィックを監視するこれら技術のコストがかなり高いことから、典型的には道路のうちで最も混んでいる範囲だけのトラフィックが監視される。

しかし、これらの監視技術は、様々な理由のために発展途上国で有用なトラフィックパターンの予測を提供してはいない。１つの理由は、発展途上国では道路品質が非常に変動する傾向があることである。例えば、でこぼこ道路や窪み（pothole）は都心でさえありふれたものである。他の理由は、多くの異なるタイプの車両が発展途上国では使われていることである。例えば、二輪車両（例えばスクータ）、三輪車両（例えば自動人力車）、四輪車両（例えば乗用車）、及び多輪車両（例えばバス及びトラック）によって道路が渋滞しているかもしれない。各タイプの車両は、道路状態に依存して特定の速度で走行することができるだけかもしれない。例えば、二輪自動車だけが特定の狭い又はでこぼこの道を走行することができるかもしれない。他の理由は、発展途上国におけるドライバは交差点における通行ルールを遵守しない場合があり、さらには彼等の警笛を鳴動させることによって自身の通行権を確保するのを助けようとする場合があり、トラフィックの流れはより混雑したものになるかもしれないことである。かかる警笛鳴動は、多くの先進国では社会的に容認できないか又は違法であるにも関わらず、多くの発展途上国で容認され得ると共に全くありふれたものである。

道路及びトラフィック状態を検出するシステム（「感知システム」）が提供される。感知システムは、トラフィック感知サーバと、トラフィック感知サーバにトラフィックレポートを送信する可搬型トラフィック感知（「ＭＴＳ」）装置とを含む。ＭＴＳ装置は、加速計を用いて、窪みを検出し、何時車両が制動しているかを検出し、ＭＴＳ装置が車両又は歩行者の何れに搬送されているかを検出し、又はその他を検出することが出来る。ＭＴＳ装置は、制動及び重力作用よって示される走行方向に基づいて、車両に対する加速計の配向を判別する。ＭＴＳ装置はまた、携帯電話のマイクロホンを用いて周囲ノイズを収集してもよく、警笛が鳴動しているか否か、並びに車両が密閉されているか又は解放されているかを判別するのを助けることができる。ＭＴＳ装置はまた、無線ローカルエリアネットワーク（例えばブルートゥース）を用いて、近隣のＭＴＳ装置と通信してトラフィックレポートを互いに送受信してもよい。ＭＴＳ装置は、ＭＴＳ装置を搬送している車両が走行する道路範囲におけるトラフィック状態の正確な評価のために、トラフィック感知サーバに多様な状態を報告する。

本概要は、発明の詳細な説明で更に説明される概念の単純化された形式の抜粋を紹介するために提供される。本概要は特許請求の範囲に記載される重要な特徴又は基本的特徴を識別することが意図されていないのみならず、本概要は特許請求の範囲を判別する目的で用いられることが意図されていない。

幾つかの実施形態におけるトラフィック感知システムの構成要素を例示しているブロック図である。 幾つかの実施形態における可搬型トラフィック感知装置のコンポーネントを例示しているブロック図である。 幾つかの実施形態における加速計配向コンポーネントの処理手順を例示しているフローチャートである。 幾つかの実施形態における事前回転及び傾斜算出コンポーネントの処理手順を例示しているフローチャートである。 幾つかの実施形態における一様加速計値取得コンポーネントの処理手順を例示しているフローチャートである。 幾つかの実施形態における事後回転算出コンポーネントの処理手順を例示しているフローチャートである。 幾つかの実施形態における変動加速計値取得コンポーネントの処理手順を例示しているフローチャートである。 幾つかの実施形態における制動検出コンポーネントの処理手順を例示しているフローチャートである。 幾つかの実施形態における窪み検出コンポーネントの処理手順を例示しているフローチャートである。 幾つかの実施形態における歩行者検出コンポーネントの処理手順を例示しているフローチャートである。 幾つかの実施形態における警笛鳴動検出コンポーネントの処理手順を例示しているフローチャートである。 幾つかの実施形態における場所判別コンポーネントの処理手順を例示しているフローチャートである。 幾つかの実施形態におけるエンクロージャタイプ検出コンポーネントの処理手順を例示しているフローチャートである。 幾つかの実施形態における大量旅客輸送検出コンポーネントの処理手順を例示しているフローチャートである。

道路及びトラフィック状態に関する情報を収集するトラフィック感知システムが提供される。幾つかの実施形態において、感知システムは、トラフィック感知サーバと、トラフィック感知サーバにトラフィックレポートを送信する可搬型トラフィック感知（「ＭＴＳ」）装置とを含む。ＭＴＳ装置はスマートフォンであってもよく、スマートフォンはＭＴＳシステムを備える３軸加速計（又は、外付け３軸加速計で機能拡張された携帯電話）を含み、ＭＴＳシステムは、ＭＴＳ装置を搬送している車両（又は人）に関係するトラフィック関連情報を収集し、収集されたトラフィック関係情報の分析結果に基づいてトラフィックレポートを生成するためのソフトウェアコンポーネントを含む。ＭＴＳ装置はソフトウェアコンポーネントが加えられただけの既存のスマートフォンであり得ることから、感知システムは既存の携帯電話インフラストラクチャを用いて実現され得る。ＭＴＳ装置は、加速計を用いて、窪みを検出し、何時車両が制動しているかを検出し、ＭＴＳ装置が車両又は歩行者の何れに搬送されているかを検出し、又はその他を検出することが出来る。ＭＴＳ装置の加速計は、装置自身を搬送している車両に合った配向を有する傾向があることから、ＭＴＳ装置は、制動及び重力作用よって示される走行方向に基づいて車両に対する加速計の配向を判別する。この配向によって、ＭＴＳ装置は走行方向の加速度変化（例えば制動）及び垂直方向の（例えば窪みよって生じる）加速度変化を判別することができる。ＭＴＳ装置はまた、携帯電話のマイクロホンを用いて周囲ノイズを収集してもよく、警笛が鳴動しているか否か、並びに車両が密閉されているか（例えば乗用車）又は解放されているか（例えばスクータ）を判別するのを助けることができる。ＭＴＳ装置はまた、無線ローカルエリアネットワーク（例えばブルートゥース）を用いて、近隣のＭＴＳ装置と通信してトラフィックレポートを互いに送受信してもよい。ＭＴＳ装置は、かかるトラフィックレポートを用いて、その近隣の装置との近接度に基づいて車両が大量旅客輸送車両であるか否か判別してもよい。ＭＴＳ装置は、ＭＴＳ装置を搬送している車両が走行する道路範囲におけるトラフィック状態の正確な評価のために、トラフィック感知サーバに多様な状態（例えば、制動、警笛鳴動、窪み検出及び走行速度）を報告してもよい。

幾つかの実施形態において、ＭＴＳ装置は、スマートフォン、様々な計算、通信及び感知能力を含む統合された加速計を備える携帯電話である。計算能力としては、中央処理ユニット、メモリ及びオペレーティングシステムを含んでもよい。通信能力としては、基本的なセル方式音声通信（例えばＧＳＭ）及びセル方式塔情報を収集する無線能力、並びに近隣のＭＴＳ装置と通信するための個人エリア無線ネットワーク（例えば、無線ローカルエリアネットワーク、ブルートゥース及びＷｉＦｉ）能力を含んでもよい。感知能力は、マイクロホン、ＧＰＳ受信機、加速計、及びカメラを含んでもよい。スマートフォンが必ずしもこれら能力を全て備える訳ではないが、現状市場にある幾つかのスマートフォンによってこれら能力の各々が提供される。ＭＴＳ装置はこれら能力の様々なサブセットを含んでもよい。特定のＭＴＳ装置が追加能力によって機能強化されてもよい。例えば、無線ローカルエリアネットワークインタフェースを備える加速計がそれらの能力を備えない特定のスマートフォンに接続され得る。

幾つかの実施形態において、ＭＴＳ装置は、その加速計を車両の走行方向及び垂直方向に仮想的に配向せしめることが必要である。ＭＴＳ装置は、ＧＰＳロケーションを用いた検出につれて、静止又は安定速度走行中における重力作用に基づいて及び制動事象中における加速計への作用に基づいて、この仮想的な配向を実行する。ＭＴＳ装置は、重力作用を用いて加速計の垂直軸を車両の垂直軸に仮想的に配向せしめるのを助ける。ＭＴＳ装置は、制動作用を用いて加速計の前方軸を車両の前方軸に仮想的に配向せしめるのを助ける。

通常、ＭＴＳ装置の加速計は、車両の走行方向及び垂直方向に対して任意に配向せしめられ得る３軸加速計である。以降の説明において、加速計の軸は（ｘ，ｙ，ｚ）と表され、車両の軸は（Ｘ，Ｙ，Ｚ）と表される。例えば、スマートフォンの加速計は、そのｘ軸が電話の上部方向に配向し、そのｙ軸が電話の右側方向に配向し、そのｚ軸が電話の後方向に配向しているとすると、かご状架台に垂直に置かれた電話は、そのｚ軸が走行方向に配置され、そのｘ軸が垂直軸とは逆方向に配置される。車両のｘ軸は走行方向にあり、車両のｙ軸は走行方向に対して右側にある方向であり、ｚ軸は下方向である。ＭＴＳ装置のＭＴＳシステムは、オイラー角のＺ−Ｙ−Ｚ公式を用いて、車両の配向に対して加速計の配向を判別する。加速計の配向は、Ｚ軸廻りの事前回転角φ_preで表され、Ｙ軸廻りの傾斜角θ_tiltを経て、次いでＺ軸廻りの事後回転角ψ_postで表される。加速計が静止しているか又は一様運動しているとき、加速計が経験する唯一の加速度は重力に起因する。（尚、加速計は、車両のｚ軸に加速計が正しく配置されていると仮定され、ｚ軸の加速度ａ_zが１ｇである重力場強度を報告することになると仮定されている。）傾斜操作はＺ軸に対するｚ軸の配向を変更するだけの操作である。結果として、以下の式がｚからＺへの変換を示している。

ａ_z＝１ｇであることから、傾斜角は以下の式によって表される。

傾斜前の事前回転は、また、ｘ軸及びｙ軸についての加速度ａ_x及びａ_yに重力効果に起因した零ではない加速度を生む。ａ_x及びａ_yの値は、Ｚ軸に沿った１ｇの加速度のｘ軸及びｙ軸への射影に等しい。射影を算出するために、ＭＴＳシステムは、各ａ_x及びａ_yをＸ軸及びＹ軸の各々に沿ったそれらの成分にそれぞれ分解する。傾斜（Ｙ軸廻り）が適用されるとき、Ｘ軸に沿ったａ_x及びａ_yの成分だけが重力の作用を受けることになる。このように、事前回転及び傾斜の後では、値は以下の式よって表される。

φ_preについて解くと、以下の式が結果として得られる。

これは以下の式になる。

これらの式を用いてθ_tilt及びφ_preを推定するために、ＭＴＳシステムは、ＭＴＳ装置が（例えばトラフィックの信号地点で）静止しているか又は一様運動（例えばＧＰＳを用いて速度推定される）にある期間を判別する。代替的に、装置は特定の期間にわたって収集されたａ_x、ａ_y及びａ_zの平均値を用いてもよい。平均値は１０秒枠にわたる中間値であってもよい。このように、短い時間枠にわたるａ_x、ａ_y及びａ_zを算出することによって、ＭＴＳシステムは、継続的且つ比較的低廉にθ_tilt及びφ_preを推定することができる（すなわち、ＧＰＳ装置の如き高い電力消費装置を用いることなく）。θ_tilt及びφ_preにおける何らかの有意な変化は、ＭＴＳ装置の配向における有意な変化を示すことになる。かかる場合、ＭＴＳシステムは加速計の十全の仮想的再配向を実行し得る。

事後回転が（事前回転と同様に）Ｚ軸廻りであることから、事後回転はＺ軸に平行に作用する重力場に関して何ら影響を有しない。結果として、ＭＴＳシステムは、Ｚ軸に平行ではない既知の配向を有する異なる重力場を用いて事後回転角を推定する。ＭＴＳシステムは車両の加速度又は制動を用いることができ、加速度又は制動の各々は、車両の運動の方向と一致している既知のＸ軸方向に重力場を生じる。かかる力の測定値を得るために、ＭＴＳシステムは、車両の場所をＧＰＳ装置を介して監視して、経路で大きなカーブのない（すなわち、ＧＰＳ軌跡は大まかには線形である）急激な減速期間を識別する。測定された加速度（ａ_x、ａ_y、ａ_z）及び事前回転φ_pre及び傾斜θ_tiltの角度が与えられて、ＭＴＳシステムは、制動方向であるＸ軸に沿った加速度α’_xの推定値（estimate）を最大にするものとして、事後回転ψ_postの角度を推定する。

ＭＴＳシステムは、事前回転、傾斜及び事後回転の複数ステップを順に走らせることよってα’_xを算出する。各ステップにおいて、ＭＴＳシステムは上記で説明された分解式を適用する。まさに事前回転から始めてその結果は以下の式で表される。

傾斜が適用された後ではその結果は以下の式よって表される。

最後に、事後回転が適用された後ではその結果は以下の式よって表される。

これらの式を拡張して以下の式を得る。

急激な減速期間に対応するａ’_xを最大にするために、ＭＴＳシステムは、

に関する導関数を零に、以下の式で表されるように設定し、

この式は以下の式よって表されるψ_postの推定値を与える。

このように、事後回転角を推定するために、ＭＴＳシステムは先に事前回転及び傾斜角を推定する。ＭＴＳシステムは、次いでＧＰＳデータを用いて急激な減速期間を識別し、この期間（例えば２秒）における平均のａ_x、ａ_y及びａ_zを記録する。事前回転角及び傾斜角の推定と比較して、事後回転角の推定はより精巧且つ高費用であり、ＧＰＳ装置が稼動状態にされていることを必要とする。このように、ＭＴＳシステムは、継続的に事前回転及び傾斜角を監視し、これらに有意な変化がある場合、又はＭＴＳ装置の配向が変わった（例えば、電話コールがなされたか又は他のユーザが電話に働き掛けた場合）という他の証拠がある場合のみ、ＭＴＳシステムは加速計の十全の仮想的再配向を実行する。

幾つかの実施形態において、ＭＴＳシステムは、劣悪な運転状態（例えば霧）又は酷いトラフィック渋滞を示す場合がある制動事象を検出する。ＧＰＳデータは、制動事象を検出するのに用いられ得るものの、高いエネルギ費用を招くことになる。この費用を避けるために、ＭＴＳシステムは加速計によって指示される前方向の加速度を監視する。もしスライドする特定秒数枠にわたる平均加速が加速度閾値を上回る場合、ＭＴＳシステムは制動事象を信号化する。例えば、４秒以上に亘って少なくとも１ｍ／ｓ²の減速が持続された場合（すなわち４秒にわたって少なくとも１４．４ｋｍ／ｈの速度減少）、ＭＴＳシステムは制動事象を信号化する。

幾つかの実施形態において、ＭＴＳシステムは異なるアルゴリズムを用いて、車両が低速度で走行しているか否かに基づいて窪みを検出する。低速度は低速度閾値（例えば２５ｋｍ／ｈ）を下回る如く定義されてもよい。もし車両が低速度で走行していない場合、ＭＴＳシステムは垂直方向の加速におけるスパイク（spike）をチェックする。もし加速におけるスパイクが加速度閾値度を上回っている場合、ＭＴＳシステムは窪みが検出された旨を信号化する。もし車両が低速度で走行している場合、ＭＴＳシステムは、垂直方向の加速度における持続性ディップを見る、例えば、少なくとも２０ミリ秒間にわたって対象が加速度閾値を下回っているか否かを見る（例えば、３１０Ｈｚのサンプリングレートで７つのサンプル値）。大まかな車両速度だけが必要であることから、ＭＴＳシステムは、凸包（convex hull）場所アルゴリズム（後述される）を用いて、異なる時点におけるＭＴＳ装置の場所を推定し、場所上の変化から速度を導出してもよい。

幾つかの実施形態において、ＭＴＳシステムは、ＭＴＳ装置が歩行者によって若しくは車両によって搬送されているか、又は静止しているかを判別してもよい。ストップアンドゴーのトラフィックで走行している車両はしばしば制動することから、ＭＴＳシステムは、車両制動事象の特性を拠り所として、ＭＴＳ装置を搬送している歩行者と、歩行者速度で走行しているストップアンドゴーのトラフィック下にある車両とを区別する。そして、ＭＴＳ装置の速度が歩行者速度閾値を下回っている間に制動事象が検出された場合に、ＭＴＳシステムは、歩行者ではなく車両がＭＴＳ装置を搬送していることを信号化する。

幾つかの実施形態において、ＭＴＳシステムはマイクロホンをサンプリングして警笛が鳴動されているか否かを判定する。ＭＴＳシステムは、ある時間にわたる音サンプルを収集し、離散的なフーリエ変換を実行してサンプルを周波数領域に変換する。ＭＴＳシステムは、次いで、周波数スパイク、すなわち周波数の平均振幅を上回る特定の回数（例えば５〜１０）と定義され得る周波数スパイクを検出する。警笛の鳴動は、２．５ｋＨｚ乃至４ｋＨｚの範囲内に１本がある少なくとも２本の周波数スパイクを有するものとして定義されてもよく、２．５ｋＨｚ〜４ｋＨｚの範囲は人間の最も高い耳感度の範囲と一致する特性周波数である。しかし、異なる判別基準が異なる種類の警笛による異なる音を検出するのに用いられてもよいことを当業者は認識するであろう。判別基準は、警笛音の実験的なサンプリングに基づいて判別され得る。

幾つかの実施形態において、ＭＴＳシステムは、マイクロホンからサンプリングして車両のエンクロージャを判別する。ＭＴＳシステムは、特定の期間（例えば１０秒）にわたるマイクロホンをサンプリングして、それらの平均音量レベルを算出してもよい。音量レベルが最大音量レベルよりもむしろ最小音量レベルにより近い場合、システムはエンクロージャタイプを密閉タイプ（例えば車）と指定する。しかし、音量レベルが最大音量レベルにより近い場合、ＭＴＳシステムはエンクロージャタイプを解放タイプ（例えばスクータ）と指定する。ＭＴＳシステムは、解放タイプの既知の車両及び密閉タイプの既知の車両の音量レベルをサンプリングすることによって、最小音量レベル及び最大音量レベルを決めてもよい。解放タイプのかなり高い車両の周囲ノイズは混雑したトラフィックの指標であってもよい。

幾つかの実施形態において、ＭＴＳシステムは、ＭＴＳ装置の場所と近隣のＭＴＳ装置の場所とを比較して車両タイプが大量旅客輸送タイプであるか否かを判定する。ＭＴＳシステムが、近隣の幾つかのＭＴＳ装置が密に近接し且つ類似したトラフィック特性（例えば、制動パターン及び車両速度）を有すると判別した場合、ＭＴＳシステムは、装置の全てが大量旅客輸送車両（例えばバス又は電車）上に在ると仮定する。密に近接しているが、同一大量旅客輸送車両上ではない多くの近隣のＭＴＳ装置の存在は、混雑したトラフィックの指標であり得る。

幾つかの実施形態において、ＭＴＳシステムは、低エネルギ消費の装置よって収集されたデータに基づいて実行されるアルゴリズムを用いて、高エネルギ消費装置よって収集されたデータに基づくアルゴリズムを何時働かせるかを決定する。例えば、セル方式塔（すなわちセル方式送信機）情報に基づくセル方式位置測定アルゴリズムは、低エネルギ消費装置であるセル方式無線通信からのデータを要求する一方で、ＧＰＳデータに基づくＧＰＳ位置測定アルゴリズムは高エネルギ消費装置であるＧＰＳ装置からのデータを要求する。ＭＴＳシステムは、セル方式位置測定アルゴリズムを用いて窪みの大まかの場所を識別する。後に、ＭＴＳ装置（ＭＴＳ装置又は他のＭＴＳ装置）がその窪みの大まかな場所に接近するとき、ＭＴＳシステムは、ＧＰＳ位置測定アルゴリズムを働かせて、再び遭遇されるとき窪みのより正確な場所を判別してもよい。上記に説明されたように、ＭＴＳシステムは、また、制動活動及び加速計によって測定される対応する変化を用いて、加速計のＧＰＳデータを用いた再配向が実行されるべきか否かを判定する。

図１は、幾つかの実施形態におけるトラフィック感知システムの構成要素を例示しているブロック図である。トラフィック感知システム１００は通信リンク１３０を介して様々な可搬型トラフィック感知装置１２０に接続されたトラフィック感知サーバ１１０を含む。トラフィック感知サーバは、レポート受信コンポーネント１１１と、レポート記憶部１１２と、レポート分析コンポーネント１１３と、分析報告コンポーネント１１４とを含む。レポート受信コンポーネントは、ＭＴＳ装置からトラフィックレポートを受信し、それらをレポート記憶部に記憶する。レポート分析コンポーネントは、トラフィックレポートを分析して様々な場所のトラフィック状態を識別する。例えば、レポート分析コンポーネントは、制動パターン、警笛鳴動パターン及び速度パターンに基づいて、混雑したトラフィック状態が交差点で発生していることを判別してもよい。分析報告コンポーネントは、様々なトラフィック状態をドライバ及びその他に報告してもよい。例えば、トラフィック感知サーバは、トラフィック状態を表示する地図の形でドライバが視認し得るウェブページを提供してもよく、テキストメッセージをドライバに送信してもよく、ラジオを介して状態を送信してもよく、トラフィック状態に基づいてルートを提案するナビゲーションシステムにトラフィック状態を提供してもよく、トラフィックフローを統制する輸送部門にトラフィック状態を提供してもよく、及びその他にトラフィック状態を提供してもよい。ナビゲーションシステムは、報告された道路及びトラフィック状態を用いて、ドライブ時間及び距離だけに基づいて識別されたルートよりもむしろドライバがより望ましいと判るルートを識別してもよい。例えば、ナビゲーションシステムは、窪みがある道路、雑音が多い道路、渋滞した道路（渋滞した道路を通ったドライブ時間がより短い場合であっても）その他の道路を避ける探索を行ってもよい。ナビゲーションシステムは、提案ルート、代替的な提案ルート、及び／又はドライブ時間又は距離だけで識別されたルートを示している地図を提供することができる。トラフィック感知サーバは、セル方式電話網の如き通信リンクを介してＭＴＳ装置に接続されてもよい。

図２は、幾つかの実施形態における可搬型トラフィック感知装置のコンポーネントを例示しているブロック図である。ＭＴＳ装置１３０は、可搬型装置コンポーネント２１０と、ＭＴＳシステム２２０とを含む。可搬型装置コンポーネントは、セル方式電話２１１と、ＧＰＳ装置２１２と、無線ローカルエリアネットワークインタフェース２１３とを含む。ＭＴＳシステムは、加速計２２１と、可搬型装置ＡＰＩ２２２と、データ記憶部２２３と、近隣データ記憶部２２４とを含む。加速計は、ｘ、ｙ及びｚ軸についての加速度データを提供し、これらは加速計の配向角を用いてＸ、Ｙ及びＺ軸についての加速度データに変換される。可搬型装置ＡＰＩは、可搬型装置によって収集されたデータへのアクセスを提供する。データ記憶部は、収集されたデータ及びＭＴＳシステムの分析結果を記憶するのに用いられる。近隣データ記憶部は、近隣のＭＴＳ装置から受信されたトラフィックレポートを記憶する。ＭＴＳシステムは、また、加速計配向コンポーネント２２５と、事前回転及び傾斜算出コンポーネント２２６と、事後回転算出コンポーネント２２７とを含む。加速計配向コンポーネントは、搬送している車両に対する加速計の配向を判別するために呼び出される。加速計配向コンポーネントは、事前回転及び傾斜算出コンポーネント及び事後回転算出コンポーネントを呼び出して配向を判別する。ＭＴＳシステムは、また、制動検出コンポーネント２３１と、警笛鳴動検出コンポーネント２３２と、大量旅客輸送検出コンポーネント２３３と、窪み検出コンポーネント２３４と、場所判別コンポーネント２３５と、近隣データ受信コンポーネント２３６と、歩行者検出コンポーネント２３７と、エンクロージャタイプ検出コンポーネント２３８とを含む。これらコンポーネントの各々の詳細が後述される。

トラフィック感知システムの構成要素は、中央処理ユニット、メモリ、入力装置、出力装置及び記憶装置並びに通信ポートを含んでもよい。メモリ及び記憶装置は、トラフィック感知システムのコンポーネントを実現するコンピュータ実行可能命令でコード化がなされてもよいコンピュータ読取可能記録媒体であり、命令を含むコンピュータ読取可能記録媒体を意味する。加えて、命令、データ構造及びメッセージ構造は、通信リンク上の信号の如きデータ伝送媒体を介して記憶又は伝送されてもよい。

トラフィック感知システムのコンポーネントは、１つ以上のコンピュータ又は他の装置よって実行される、プログラムモジュールの如きコンピュータ実行可能命令の通常の文脈において説明される。通常、プログラムモジュールは、ルーチン、プログラム、オブジェクト、コンポーネント、データ構造、及び特定タスク又は特定の抽象データ型を実現する他のものを含む。典型的には、プログラムモジュールの機能は、様々な実施形態において所望の形で結合又は分散配置されてもよい。例えば、ＭＴＳ装置とトラフィック感知サーバとの間の通信リンクの帯域幅に依存して、ＭＴＳ装置で実行されるとして説明される機能の幾つかはトラフィック感知サーバで実行されてもよい。

図３は、幾つかの実施形態における加速計配向コンポーネントの処理手順を例示しているフローチャートである。コンポーネントが呼び出されて搬送している車両に対する加速計の配向が判別される。ブロック３０１において、コンポーネントは事前回転及び傾斜算出コンポーネントを呼び出す。判定ブロック３０２において、搬送している車両に対する加速計の配向が変わったことを事前回転角及び傾斜角が示している場合、コンポーネントはブロック３０３に進み、それ以外の場合コンポーネントは終了する。ブロック３０３において、コンポーネントは、事後回転算出コンポーネントを呼び出して、ＧＰＳデータを用いて事後回転角を算出し、次いで終了する。

図４は、幾つかの実施形態における事前回転及び傾斜算出コンポーネントの処理手順を例示しているフローチャートである。コンポーネントは、事前回転角及び傾斜角を加速計への重力作用に基づいて算出する。ブロック４０１において、コンポーネントは、一様加速計値取得コンポーネントを呼び出し、車両が停止又は比較的一定速度で動いているとき、ｘ、ｙ及びｚ軸の加度度を検索する。ブロック４０２において、コンポーネントは、一様加速計値に基づいて事前回転角を算出する。ブロック４０３において、コンポーネントは、一様加速計値に基づいて傾斜角を算出し、次いで戻る。

図５は、幾つかの実施形態における一様加速計値取得コンポーネントの処理手順を例示しているフローチャートである。コンポーネントは、ある期間にわたる加速計値をサンプリングし、次いでその中間値を一様加速計値として用いる。ブロック５０１において、コンポーネントは、加速計のサンプリングを初期化する。ブロック５０２−５０５において、コンポーネントは反復処理して、期間にわたるサンプルを収集する。ブロック５０２において、コンポーネントは次のサンプルを収集する。ブロック５０３において、コンポーネントは収集されたサンプルを保存する。判定ブロック５０４において、十分なサンプルが収集された場合（例えば期間終了した場合）、コンポーネントはブロック５０６に進み、それ以外はコンポーネントはブロック５０５に進む。ブロック５０５において、コンポーネントは、次のサンプル時間を待ち、次いで次のサンプルを収集するためにブロック５０２に向けて反復処理する。ブロック５０６において、コンポーネントは、中間サンプル値を算出し、次いで戻る。

図６は、幾つかの実施形態における事後回転算出コンポーネントの処理手順を例示しているフローチャートである。コンポーネントは、変動加速計値を取得し、次いで事後回転角を算出する。ブロック６０１において、コンポーネントは、変動加速計値取得コンポーネントを呼び出し、変動加速計値を取得する。ブロック６０２において、コンポーネントは、変動加速計値に基づいて事後回転角を算出し、次いで戻る。

図７は、幾つかの実施形態における変動加速計値取得コンポーネントの処理手順を例示しているフロー図である。コンポーネントは、車両が制動している（例えば、変動加速計値を示している）と判別する迄、ＧＰＳデータをサンプリングし、次いで、サンプルの加速計値を収集する。ブロック７０１において、コンポーネントは、高エネルギ消費装置であるＧＰＳ装置を稼働状態にする。ブロック７０２−７０５において、コンポーネントは制動事象が識別される迄、ＧＰＳサンプルを収集する。ブロック７０２において、コンポーネントはＧＰＳサンプルを収集する。ブロック７０３において、コンポーネントは収集されたサンプルを分析して、制動事象が起こったか否かを判定する。判定ブロック７０４において、制動事象が起こった場合、コンポーネントはブロック７０６に進み、それ以外の場合コンポーネントはブロック７０５に進む。ブロック７０５において、コンポーネントは次のサンプル時間を待ち、次いで次のＧＰＳサンプルを収集するためにブロック７０２に向けて反復処理する。ブロック７０６において、コンポーネントは、変動加速計値としてサンプルの加速計値を収集し、次いで戻る。

図８は、幾つかの実施形態における制動検出コンポーネントの処理手順を例示しているフロー図である。コンポーネントは、加速計よって示されるような車両の加速度における変化に基づいて制動事象を検出する。ブロック８０１−８０７において、コンポーネントは反復処理し、加速計サンプルを収集し、制動事象が進行中か否か判別する。ブロック８０１において、コンポーネントは、Ｘ軸の次の加速計サンプルを収集する。コンポーネントは、ｘ、ｙ及びｚ軸についての加速計値を収集し、次いで配向角を用いて車両のＸ軸への合成された寄与を算出する。ブロック８０２において、コンポーネントはサンプルの加速度を保存する。判定ブロック８０３において、制動分析を実行するのに十分なサンプルが収集された場合、コンポーネントはブロック８０４に進み、それ以外の場合コンポーネントはブロック８０７に進む。ブロック８０４において、コンポーネントは、期間閾値内でサンプルの平均を算出する。判定ブロック８０５において、平均の加速度が制動加速度閾値を上回っている場合、コンポーネントはブロック８０６に進み、それ以外の場合コンポーネントはブロック８０７に進む。ブロック８０６において、コンポーネントは制動が進行中である旨を信号化し、ブロック８０７に進む。ブロック８０７において、コンポーネントは、次のサンプルを待ち、次いで次の加速計サンプルを収集するためにブロック８０１に向けて反復処理する。

図９は、幾つかの実施形態における窪み検出コンポーネントの処理手順を例示しているフロー図である。コンポーネントは、Ｚ軸について加速度データをサンプリングし、速度を基礎とするアルゴリズムを適用して窪みに遭遇したか否か判別する。ブロック９０１において、コンポーネントはＺ軸について加速度を収集する。コンポーネントは、加速計のｘ、ｙ及びｚ軸について加速度を収集し、配向データを用いてＺ軸についての加速度への寄与を算出する。ブロック９０２において、コンポーネントはサンプルを保存する。判定ブロック９０３において、窪み分析を実行するのに十分なサンプルが収集された場合、コンポーネントはブロック９０４に進み、それ以外の場合コンポーネントはブロック９１０に進む。ブロック９０４において、コンポーネントは車両の速度を取得する。判定ブロック９０５において、速度が低速度閾値を下回る場合、コンポーネントはブロック９０６に進み、それ以外の場合コンポーネントはブロック９０７に進む。ブロック９０６において、コンポーネントはＺ軸の加速度における持続性ディップについてチェックする。ブロック９０７において、コンポーネントはＺ軸におけるピークの加速度についてチェックする。判定ブロック９０８において、窪みが検出される場合、コンポーネントはブロック９０９に進み、それ以外の場合コンポーネントはブロック９１０に進む。ブロック９０９において、コンポーネントは窪みが検出された旨を信号化し、ブロック９１０に進む。ブロック９１０において、コンポーネントは次のサンプル時間を待ち、次いで次の加速計のサンプルを収集するためにブロック９０１に向けて反復処理する。

図１０は、幾つかの実施形態における歩行者検出コンポーネントの処理手順を例示しているフローチャートである。歩行者検出コンポーネントは、ＭＴＳ装置が車両又は歩行者に搬送されているか否か検出する。ブロック１００１において、コンポーネントはＭＴＳ装置の速度を取得する。ブロック１００２において、コンポーネントは速度を保存する。判定ブロック１００３において、歩行者検出分析を実行するのに十分な速度サンプルが保存された場合、コンポーネントはブロック１００４に進み、それ以外の場合コンポーネントはブロック１００９に進む。ブロック１００４において、コンポーネントは特定期間にわたる平均速度を算出する。判定ブロック１００５において、平均速度が歩行者閾値速度を下回る場合、コンポーネントはブロック１００６に進み、それ以外の場合コンポーネントはブロック１００７に進む。判定ブロック１００６において、制動事象が検出される場合、コンポーネントはブロック１００７に進み、それ以外の場合コンポーネントはブロック１００８に進む。ブロック１００７において、コンポーネントは、ＭＴＳ装置が車両に搬送されている旨を信号化し、次いでブロック１００９に進む。ブロック１００８において、コンポーネントは、ＭＴＳ装置が歩行者に搬送されている旨を信号化し、ブロック１００９に進む。ブロック１００９において、コンポーネントは次のサンプル時間を待ち、次いで次のサンプルを取得するためにブロック１００１に向けて反復処理する。

図１１は、幾つかの実施形態における警笛鳴動検出コンポーネントの処理手順を例示しているフローチャートである。コンポーネントは、セル方式電話のマイクロホンからの音サンプルを収集し、警笛が鳴動しているか否か検出する。ブロック１１０１において、コンポーネントは音サンプルを収集する。ブロック１１０２において、コンポーネントは収集された音サンプルを保存する。判定ブロック１１０３において、分析を実行するために十分な音サンプルが収集された場合、コンポーネントはブロック１１０４に進み、それ以外の場合コンポーネントはブロック１１０９に進む。判定ブロック１１０４において、現在が警笛鳴動を再度チェックする時である場合、コンポーネントはブロック１１０５に進み、それ以外の場合コンポーネントはブロック１１０９に進む。ブロック１１０５において、コンポーネントは収集されたサンプルに対して離散的フーリエ変換を実行しサンプルの周波数範囲を判別する。ブロック１１０６において、コンポーネントは周波数の振幅内で何らかのスパイクを識別する。判定ブロック１１０７において、識別されたスパイクが警笛音判別基準に適合する場合、コンポーネントはブロック１１０８に進み、それ以外の場合コンポーネントはブロック１１０９に進む。ブロック１１０８において、コンポーネントは警笛音が検出された旨を信号化し、次いでブロック１１０９に進む。ブロック１１０９において、コンポーネントは次のサンプル時間を待ち、次の音サンプルを収集するためにブロック１１０１に向けて反復処理する。

図１２は、幾つかの実施形態における場所判別コンポーネントの処理手順を例示しているフロー図である。コンポーネントは、ＭＴＳ装置がコンタクトしている各塔に関連する凸包に基づいてＭＴＳ装置の場所を判別する。ブロック１２０１において、コンポーネントは塔の信号を取得する。ブロック１２０２−１２０５において、コンポーネントは各塔毎に凸包を検索する反復処理を行う。ブロック１２０２において、コンポーネントは次の塔を選択する。判定ブロック１２０３において、全ての塔が選択された場合、コンポーネントはブロック１２０６に進み、それ以外の場合コンポーネントはブロック１２０４に進む。判定ブロック１２０４において、塔が塔情報データベースにある場合、コンポーネントはブロック１２０５に進み、それ以外の場合コンポーネントは次の塔を選択するためにブロック１２０２に向けて反復処理する。ブロック１２０５において、コンポーネントは塔の凸包をデータベースから検索し、次いで次の塔を選択するためにブロック１２０２に向けて反復処理する。ブロック１２０６において、コンポーネントは検索された複数の凸包の交差点をＭＴＳ装置の場所として算出し、次いで戻る。トラフィック感知システムは、ある期間にわたるＧＰＳ場所情報及び近くの塔情報を収集することによって、塔の凸包を判別してもよい。この情報から、トラフィック感知システムは様々な塔についての凸包を識別し得る。かかる凸包が実際には車両の場所に全てオーバラップしていないことから（例えば、まばらなデータ収集の理由で）、全ての凸包が交差する領域がないこともあり得る。このように、コンポーネントは、凸包の様々な組合せの交差を見つけてもよいし、最小交差の領域を車両の場所として選択してもよい。

図１３は、幾つかの実施形態におけるエンクロージャタイプ検出コンポーネントの処理手順を例示しているフロー図である。コンポーネントは、車両のエンクロージャタイプが開放タイプか又は密閉タイプかを検出する。ブロック１３０１において、コンポーネントはマイクロホンから音サンプルを収集する。ブロック１３０２において、コンポーネントは収集された音サンプルを保存する。判定ブロック１３０３において、分析を実行するのに十分な音サンプルが収集された場合、コンポーネントはブロック１３０４に進み、それ以外の場合コンポーネントはブロック１３１１に進む。判定ブロック１３０４において、現在がエンクロージャタイプを再度検出する時間である場合、コンポーネントはブロック１３０５に進み、それ以外の場合コンポーネントはブロック１３１１に進む。ブロック１３０５において、コンポーネントはある期間にわたる平均音量レベルを算出する。判定ブロック１３０６において、平均音量レベルが開放閾値音量レベルを上回っている場合、コンポーネントはブロック１３０７に進み、それ以外の場合コンポーネントは、ブロック１３０８に進む。ブロック１３０７において、コンポーネントはエンクロージャタイプを開放タイプと設定し、ブロック１３０９に進む。ブロック１３０８において、コンポーネントはエンクロージャタイプを密閉タイプと設定し、ブロック１３０９に進む。判定ブロック１３０９において、音量レベルが近隣のＭＴＳ装置よって検出される音量レベルと整合している場合、コンポーネントはブロック１３１０に進み、それ以外の場合コンポーネントはブロック１３１１に進む。ブロック１３１０において、コンポーネントは、適切なエンクロージャタイプを信号化し、次いでブロック１３１１に進む。ブロック１３１１において、コンポーネントは次のサンプル時間を待ち、次いで次の音サンプルを収集するためにブロック１３０１に向けて反復処理する。

図１４は、幾つかの実施形態における大量旅客輸送検出コンポーネントの処理手順を例示しているフローチャートである。コンポーネントは、車両タイプが大量旅客輸送の車両であるか又は乗用車であるかを判別する。ブロック１４０１において、コンポーネントはＭＴＳ装置の場所を判別する。ブロック１４０２−１４０５において、コンポーネントは近くのＭＴＳ装置が同一車両内にありそうであるか否かを判定する反復処理を行う。ブロック１４０２において、コンポーネントは次の近隣のＭＴＳ装置を選択する。判定ブロック１４０３において、全ての近隣のＭＴＳ装置が既に選択された場合、コンポーネントはブロック１４０６に進み、それ以外の場合コンポーネントはブロック１４０４に進む。判定ブロック１４０４において、選択された近隣のＭＴＳ装置のトラフィックレポートが、選択されたＭＴＳ装置が同一車両内の乗客によって搬送されていることを示している場合、コンポーネントはブロック１４０５に進み、それ以外の場合コンポーネントは次の近隣のＭＴＳ装置を選択するためにブロック１４０２に向けて反復処理する。ブロック１４０５において、コンポーネントは乗客の計数を増分し、次いで次の近隣のＭＴＳ装置を選択するためにブロック１４０２に向けて反復処理する。判定ブロック１４０６において、乗客数が乗客数閾値を上回っている場合、コンポーネントはブロック１４０７に進み、それ以外の場合コンポーネントは終了する。ブロック１４０７において、コンポーネントは、ＭＴＳ装置が大量旅客輸送の車両内にある旨を信号化し、次いで終了する。

本発明が構造上の特徴及び／又は方法上の行為に固有な言語で説明されたにも関わらず、添付の特許請求の範囲で定義される本発明が上記説明された特定の特徴又は行為に必ずしも限定されるものではないことが理解されるべきである。むしろ、上記説明された特定の特徴及び行為は、請求項の構成を実現する例として開示されている。従って、添付の特許請求の範囲による制限以外によって本発明が制限されることはない。

Claims (12)

1. 車両の走行状況を示すトラフィック状態の情報を収集するトラフィック感知システムであって、
   セル方式通信装置を備えた可搬型トラフィック感知装置から、前記トラフィック状態の情報を含むトラフィックレポートを受信し、当該受信されたトラフィックレポートから前記トラフィック状態を識別するトラフィック感知サーバと、
   前記トラフィック感知サーバに前記トラフィックレポートを送信する複数の可搬型トラフィック感知装置であって、各可般型トラフィック感知装置は車両によって搬送されており、
   加速度データを提供する３軸加速計、
   前記３軸加速計の向きを判別するコンポーネントであって、前記３軸加速計が前記車両内で任意に配向されている前記可搬型トラフィック感知装置内にあっても、前記車両の制動力によって示される前記車両の走行方向、及び重力によって示される前記重力の方向に基づいて前記３軸加速計の向きを判別する、前記３軸加速計の向きを判別するコンポーネント、
   前記加速度データをサンプリングするコンポーネント、並びに
   当該加速度データのサンプルを収集し、前記トラフィックレポートを生成するコンポーネント
   を含む可搬型トラフィック感知装置と
   を含むことを特徴とするシステム。
2. 前記３軸加速計の向きを判別するコンポーネントは、前記３軸加速計の事前回転角と、傾斜角と、前記重力及び制動力に基づいた事後回転角とを算出することを特徴とする請求項１に記載のトラフィック感知システム。
3. 前記３軸加速計は、基準方向Ｘが可搬型トラフィック感知装置を搬送している車両の前方向に沿い、Ｙが前記車両の側方向に沿い、Ｚが垂直下方向であるように、仮想的に再配向されることを特徴とする請求項２に記載のトラフィック感知システム。
4. 前記可搬型トラフィック感知装置は、当該装置自身を搬送している車両が現在制動中であるか否かについて検出するコンポーネントを含むことを特徴とする請求項１に記載のトラフィック感知システム。
5. 前記可搬型トラフィック感知装置は、当該可搬型トラフィック感知装置を搬送している車両が制動しているか否かを、加速計読み取り上の変化に基づいて検出することを特徴とする請求項４に記載のトラフィック感知システム。
6. 前記可搬型トラフィック感知装置は、当該装置近くの周囲音をサンプリングするマイクロホンと、前記周囲音のサンプリングに基づいて警笛が鳴動しているか否かを検出するコンポーネントとを含むことを特徴とする請求項１に記載のトラフィック感知システム。
7. 前記警笛が鳴動しているか否かを検出するコンポーネントは、前記周囲音のサンプルの周波数スペクトルを生成し、警笛鳴動に関連する特性周波数内に１つのピークを含む複数のピークを検出することに基づいて、検出することを特徴とする請求項６に記載のトラフィック感知システム。
8. 前記可搬型トラフィック感知装置は、当該装置を搬送している車両が道路の窪みに遭遇したか否かを検出するコンポーネントを含むことを特徴とする請求項１に記載のトラフィック感知システム。
9. 前記車両が道路の窪みに遭遇したか否かを検出する前記コンポーネントは、前記車両が低速度閾値より速く走行しているときに、加速計サンプルの垂直方向におけるスパイクをチェックすることよって、並びに、前記車両が前記低速度閾値より遅く走行しているときに、前記加速計サンプルの持続性ディップをチェックすることによって、当該遭遇したか否かを検出することを特徴とする請求項８に記載のトラフィック感知システム。
10. 前記可搬型トラフィック感知装置は、車両又は歩行者に当該装置が搬送されているか否かを検出するコンポーネントを含むことを特徴とする請求項１に記載のトラフィック感知システム。
11. 前記可搬型トラフィック感知装置は、セル送信機から信号を受信し、前記セル方式送信機の伝送範囲を表す複数の凸包の交差点を前記装置の場所として判別するコンポーネントを含むことを特徴とする請求項１に記載のトラフィック感知システム。
12. 車両の走行状況を示すトラフィック状態の情報を収集するトラフィック感知システムであって、
    セル方式電話を備えた可搬型トラフィック感知装置から、前記トラフィック状態の情報を含むトラフィックレポートを受信し、当該受信されたトラフィックレポートから前記トラフィック状態を識別するトラフィック感知サーバと、
    複数の可搬型トラフィック感知装置であって、各可搬型トラフィック関知装置は車両によって搬送されており、
    全地球測位システム（ＧＰＳ）装置であって、ＧＰＳデータを提供する装置、
    加速度データを提供する３軸加速計、並びに
    トラフィックレポートを生成且つ送信するコンポーネント群であって、
    前記３軸加速計の向きを判別するコンポーネントであって、前記３軸加速計が前記車両内で任意に配向されている前記可搬型トラフィック感知装置内にあっても、前記車両の制動力によって示される前記車両の走行方向、及び重力によって示される前記重力の方向に基づいて前記３軸加速計の向きを判別する、前記３軸加速計の向きを判別するコンポーネントと、
    前記３軸加速計の加速度データ及び前記全地球測位システム装置のＧＰＳデータをサンプリングするコンポーネントと、
    前記加速度データ及び前記ＧＰＳデータのサンプルを収集し、前記トラフィックレポートを生成するコンポーネントと、
    からなるコンポーネント群
    を含む可搬型トラフィック感知装置と
    を含むことを特徴とするトラフィック感知システム。

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