JP6916588B2 - 交通管理のための装置、システムおよび方法 - Google Patents

Description

本発明は、交通管理（traffic management）に関する。更に詳しくは、本発明は、適応型交通管理（adaptive traffic management）のための装置、システムおよび方法に関する。

現在、交通は、特定の位置または交差点における交通を、特定のタイミング・スケジュールに従って色を変更する交通信号灯など、信号を変更することによって管理する複数の独立したシグナリング・ユニットによって、管理されている。典型的には、各シグナリング・ユニット（または、交通信号灯）は、信号をオンおよびオフに切り替えることにより交通を管理する交差点コントローラまたは交通シグナリング制御システム（traffic signaling control system）によって、制御される。たとえば、交通シグナリング制御システムは、交差点の交通信号灯に結合されて、所定のタイミング・スケジュールと様々なセンサからの入力とに従って、交通信号灯におけるライトの切り替えのタイミングを制御することができる。しかし、そのようなシステムは、専用の通信と多くのサーバを備えた制御センタとのような、高価なインフラストラクチャとハードウェアとを必要とする。

したがって、本発明のいくつかの実施形態によると、適応型交通シグナリング装置が提供され、この適合型交通シグナリング装置は、少なくとも１つの信号出力ユニットと、少なくとも１つの信号出力ユニットに接続されて、交通シグナリング制御システムから第１の入力を受け取り、少なくとも１つの外部ソースから少なくとも１つの第２の入力を受け取り得る、少なくとも１つのプロセッサと、少なくとも１つの外部ソースとプロセッサとの間の通信を許容する無線通信モジュールと、を含む。

代替的な実施形態によると、適応型交通シグナリング装置が提供され、この適合型交通シグナリング装置は、少なくとも１つの信号出力ユニットと、少なくとも１つの信号出力ユニットに接続されたタイミング・コントローラに接続されて、交通シグナリング制御システムから第１の入力を受け取り、少なくとも１つの外部ソースから少なくとも１つの第２の入力を受け取り得る少なくとも１つのプロセッサと、少なくとも１つの外部ソースとプロセッサとの間の通信を許容する無線通信モジュールと、を含む。

いくつかの実施形態によると、プロセッサは、第１の入力と第２の入力とに基づき、信号出力ユニットの動作を制御し得る。

いくつかの実施形態によると、少なくとも１つの信号出力ユニットは、少なくとも１つの色を表示する少なくとも１つの光源を含む。

いくつかの実施形態によると、少なくとも１つの信号出力ユニットは、ＮＴＣＩＰを備えたイーサネット（登録商標）、ＡＢ３４１８Ｅもしくはプロプライエタリ・プロトコルを備えたシリアル、ＳＤＬＣまたはＮＥＭＡ ＴＳ−１／２ ＡＢＣコネクタなどの交通シグナリング制御システムのインターフェースを含んでおり、信号出力ユニットは、既知のタイプのセンサ信号を、交通シグナリング制御システムの交差点コントローラに提供する。いくつかの実施形態では、交通シグナリング装置は、リアルタイム・クロック（ＲＴＣ）を含むタイミング・コントローラを含んでおり、このタイミング・コントローラは、無線通信モジュールを経由してクロック同期信号を受け取り、少なくとも１つの信号出力ユニットの信号出力を、ＲＴＣ出力に基づき同期させ得る。

いくつかの実施形態によると、交通シグナリング装置は、全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ）モジュールを含み、タイミング・コントローラは、ＧＮＳＳモジュールを経由してクロック同期信号を受け取る。いくつかの実施形態では、交通シグナリング装置は、第１の入力を経由して受け取られた電気信号によって再充電されるように構成された再充電可能な電源を含む。いくつかの実施形態では、交通シグナリング装置は、プロセッサに結合された少なくとも１つのセンサを含み、交通シグナリング装置の近傍にあるオブジェクトを検出し得る。

いくつかの実施形態では、無線通信モジュールは、１つまたは複数の交通制御システムの動作を調整するために、データを１つまたは複数の遠隔受信者装置（remote recipient device）に送信し得る。いくつかの実施形態では、１つまたは複数の交通制御システムは、接続された車両、交通シグナリング装置、および航法システムのうちの少なくとも１つを含む。いくつかの実施形態では、プロセッサは、検出された各オブジェクトを識別し得る。いくつかの実施形態では、プロセッサは、少なくとも１つの信号出力ユニットまたはシグナリング装置の近傍にあるオブジェクトの個数を、少なくとも１つのセンサから受け取られた信号に基づき、連続的に決定し得る。

いくつかの実施形態では、プロセッサは、少なくとも１つのオブジェクトのパラメータを計算し得、この少なくとも１つのオブジェクトのパラメータは、速度、方向、オブジェクトの方位、加速度、オブジェクトのタイプ、およびオブジェクト識別子のうちの少なくとも１つから構成される。いくつかの実施形態では、プロセッサは、少なくとも１つの信号出力ユニットのそれぞれのためのタイミング・スケジュールを、第１の入力、計算されたオブジェクトのパラメータ、および少なくとも１つの第２の入力のうちの少なくとも２つに基づき、タイミング・コントローラに、自動的に調節するように命令し得る。

いくつかの実施形態では、交通シグナリング装置は、プロセッサに結合された少なくとも１つのメモリ・モジュールを含み、この少なくとも１つのメモリ・モジュールは、現在のタイミング・スケジュール、スケジュール履歴、センサ生データ、センサ処理済データ、および外部ソースからの履歴データのうちの少なくとも１つを記憶し得る。

したがって、本発明のいくつかの実施形態によると、適応型交通シグナリング方法が提供され、この方法は、少なくとも１つの適応型交通シグナリング装置のプロセッサによって、交通シグナリング制御システムから、現在のフェーズ・データを含み得るような第１の入力を受け取るステップと、プロセッサによって、少なくとも１つの外部ソースから少なくとも１つの第２の入力を受け取るステップと、第１の入力と第２の入力とに基づき、少なくとも１つの交通シグナリング制御装置の信号出力ユニットの動作を制御するステップと、を含む。

いくつかの実施形態では、この方法は、少なくとも１つのセンサの出力に基づき、少なくとも１つの信号出力ユニットの近傍にあるオブジェクトの個数を決定するステップを含む。いくつかの実施形態では、この方法は、少なくとも１つの外部ソースから交通状態パラメータを受け取るステップを含み、制御するステップは、受け取られた交通状態パラメータにも基づく。いくつかの実施形態では、この方法は、クロック同期信号を受け取るステップと、少なくとも１つのタイミング・スケジュールを受け取るステップと、クロック同期信号とタイミング・スケジュールとに基づき、少なくとも１つの信号出力ユニットの信号出力を同期させるステップと、を含む。

いくつかの実施形態では、この方法は、少なくとも１つの別の信号出力ユニットから出力信号を受け取るステップを含み、制御するステップは、受け取られた出力信号にも基づく。いくつかの実施形態では、この方法は、無線通信モジュールを経由して、データを１つまたは複数の遠隔受信者装置に送信するステップを含む。

したがって、本発明のいくつかの実施形態によると、適応型交通シグナリング・システムであって、それらの間でアクティブな通信がなされる、少なくとも２つの信号出力ユニットと、少なくとも２つの信号出力ユニットに接続されて、交通シグナリング制御システムから第１の入力を受け取り、少なくとも１つの外部ソースから少なくとも１つの第２の入力を受け取り得る少なくとも２つのプロセッサと、少なくとも１つの外部ソースと少なくとも２つのプロセッサとの間、および少なくとも２つの信号出力ユニットの間の通信を許容する無線通信モジュールと、を含む適応型交通シグナリング・システムが提供される。いくつかの実施形態では、少なくとも１つのプロセッサが、第１の入力、第２の入力、および他の信号出力ユニットからのデータに基づき、信号出力ユニットの動作を制御し得る。いくつかの実施形態では、この適応型交通シグナリング・システムは、少なくとも２つの信号出力ユニットに接続された１つのプロセッサを含む。

本発明と見なされる主題は、明細書の結論部分において、特に適示され弁別可能であるように特許請求の範囲として記載されている。しかし、本発明は、構成と動作方法との両方に関して、更には、目的、特徴、およびその効果に関しても、後述の詳細な説明を添付の図面を参照して読むことにより理解可能であり、添付の図面とは、次の通りである。

本発明の一実施形態による例示的な計算装置のブロック図である。 本発明の一実施形態による交通シグナリング装置のブロック図である。 本発明の代替的な実施形態による交通シグナリング装置のブロック図である。 本発明の一実施形態による交通シグナリング・システムの概略的な図解である。 本発明の一実施形態による、分散的な態様でタイミング計画を検証する方法のためのフローチャートである。 本発明の一実施形態による適応的な交通シグナリング方法のためのフローチャートである。

図解の単純性と明瞭性とのため、図面に示されている要素は、必ずしも一定の縮尺で描かれてはいないということが認識されるであろう。たとえば、明瞭性のために、いくつかの要素の寸法が、他の要素と比較して、誇張されている可能性があるし、または、複数の物理コンポーネントが、１つの機能ブロックもしくは要素に含まれることがあり得る。更に、適切だと考えられる場合には、対応するまたは類似の要素を指示するために、複数の図面の間で参照番号が反復されることがあり得る。

以下の詳細な説明では、本発明の完全な理解を提供するために、多数の特定の詳細が、述べられる。しかし、本発明が、これらの特定の詳細がなくても実現され得るということは、当業者には理解されるであろう。他の場合には、広く知られた方法、手順、およびコンポーネントが、本発明を曖昧にすることのないように、詳細に説明されていない。

本発明の実施形態はこの点について限定されないのであるが、「処理する」、「計算する（ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ）」、「算出する（ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇ）」、「決定する」、「確立する」、「解析する」、「チェックする」などの用語を用いた議論は、コンピュータのレジスタおよび／もしくはメモリの内部における物理量（たとえば、電子的量）として表されたデータを、コンピュータのレジスタおよび／もしくはメモリ、または、動作および／もしくはプロセスを実行する命令を記憶し得る他の情報の非一時的ストレージの内部における物理量として同様に表された他のデータに操作するおよび／もしくは変換する、コンピュータ、計算プラットフォーム、計算システム、または他の電子計算装置の（１つまたは複数の）動作および／もしくは（１つまたは複数の）プロセスを指し得る。本発明の実施形態はこの点について限定されないのであるが、本出願で用いられる「複数（ｐｌｕｒａｌｉｔｙ）」および「複数の（ａ ｐｌｕｒａｌｉｔｙ）」という用語は、たとえば、「多数（ｍｕｌｔｉｐｌｅ）」または「２またはそれより多く」を含み得る。「複数（ｐｌｕｒａｌｉｔｙ）」または「複数の（ａ ｐｌｕｒａｌｉｔｙ）」という用語は、本明細書を通じて、２またはそれより多くのコンポーネント、装置、要素、ユニット、パラメータ、または同様のものを記述するために用いられ得る。明示的に述べられていない場合には、この出願に記載された方法の実施形態は、特定の順序またはシーケンスに制約されない。更に、記載された方法の実施形態もしくはそれらの要素は、同じ時点で、すなわち、同時刻に、同時に生じるまたは実行されることがあり得る。

次に、本発明のいくつかの実施形態による例示的な計算装置１００のブロック図を示す図１が、参照される。計算装置１００は、たとえば中央処理装置プロセッサ（ＣＰＵ）、チップまたは任意の適切な計算装置もしくは計算のための装置であるコントローラ１０２と、オペレーティング・システム１０４と、メモリ１２０と、ストレージ１３０と、少なくとも１つの入力装置１３５と、少なくとも１つの出力装置１４０と、を含み得る。コントローラ１０２は、たとえば実行コードまたはソフトウェアによって、本出願で開示されているような方法を実施するように構成され得る。

オペレーティング・システム１０４は、調整、スケジューリング、アービトレーション、監督、制御、または、たとえばプログラムの実行をスケジューリングするなど計算装置１００の動作を管理することを含むタスクを実行するように設計された、および／もしくは構成された任意のコード・セグメントであり得る、または、そのような任意のコード・セグメントを含み得る。オペレーティング・システム１０４は、商用のオペレーティング・システムであり得る。メモリ１２０は、たとえば、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、リード・オンリ・メモリ（ＲＯＭ）、ダイナミックＲＡＭ（ＤＲＡＭ）、シンクロナスＤＲＡＭ（ＳＤ−ＲＡＭ）、ダブル・データ・レート（ＤＤＲ）メモリ・チップ、フラッシュ・メモリ、揮発性メモリ、不揮発性メモリ、キャッシュ・メモリ、バッファ、短期メモリ・ユニット、長期メモリ・ユニット、もしくは、他の適切なメモリ・ユニットもしくはストレージ・ユニットであり得る、または、それらを含み得る。メモリ２０は、複数の、異なることもあり得る、メモリ・ユニットであり得る、または、そのようなメモリ・ユニットを含み得る。

実行可能コード１２５は、たとえば、アプリケーション、プログラム、プロセス、タスクまたはスクリプトなど、任意の実行可能なコードであり得る。実行可能コード１２５は、おそらくは、オペレーティング・システム１０４の制御の下で、コントローラ１０２によって実行され得る。たとえば、実行可能コード１２５は、あるフレームにおけるオブジェクトの個数を識別するための、画像処理のアプリケーションであり得る。いくつかの実施形態では、図１に示されているコンポーネントのいくつかが削除されることがあり得る。たとえば、メモリ１２０は、ストレージ１３０の記憶容量を有する不揮発性メモリであり得る。したがって、別個のコンポーネントとして図示されているが、ストレージ１３０がメモリ１２０に埋め込まれているまたは含まれていることがあり得る。

入力装置１３５は、ビデオ・カメラ、ＲＡＤＡＲセンサもしくは任意の適切な入力装置であり得る、または、それらを含み得る。ブロック１３５によって示されているように、任意の適切な個数の入力装置が、計算装置１００に動作可能に接続され得るということが、認識されるであろう。出力装置１４０は、信号を配信するために、１つまたは複数のディスプレイおよび／もしくは任意の他の適切な出力装置を含み得る。ブロック１４０によって示されているように、任意の適切な個数の出力装置が、計算装置１００に動作可能に接続され得るということが、認識されるであろう。ブロック１３５および１４０によって示されているように、任意の適用可能な入力／出力（Ｉ／Ｏ）装置が、計算装置１００に接続され得る。

本発明の実施形態は、プロセッサもしくはコントローラによって実行されると本出願に開示されている方法を実施する、たとえばコンピュータ実行可能命令などの命令を、エンコードする、含める、または記憶する、たとえばメモリ、ディスク・ドライブ、あるいはＵＳＢフラッシュ・メモリなどの、コンピュータもしくはプロセッサの非一時的可読媒体、または、コンピュータもしくはプロセッサの非一時的記憶媒体などの物品を含み得る。たとえば、メモリ１２０などの記憶媒体、実行可能コード１２５などのコンピュータ実行可能命令、およびコントローラ１０２などのコントローラである。

本発明の実施形態によるシステムは、複数の中央処理装置（ＣＰＵ）、あるいはＧＰＵもしくはＤＳＰなどの任意の他の適切な多目的または専用プロセッサまたはコントローラ、複数の入力ユニット、複数の出力ユニット、複数のメモリ・ユニット、および複数のストレージ・ユニットなどのコンポーネントを含み得るが、これらに限定されることはない。システムは、追加的に、他の適切なハードウェア・コンポーネントおよび／またはソフトウェア・コンポーネントを含み得る。いくつかの実施形態では、システムは、たとえば、パーソナル・コンピュータ、デスクトップ・コンピュータ、モバイル・コンピュータ、ラップトップ・コンピュータ、ノートブック・コンピュータ、端末、ワークステーション、サーバ・コンピュータ、携帯情報端末（ＰＤＡ）装置、タブレット・コンピュータ、ネットワーク装置、または任意の他の適切な計算装置を含み得る、または、これらであり得る。明示的に述べられていない限り、本出願に記載されている方法の実施形態は、特定の順序またはシーケンスに制約されない。更に、記載されている方法の実施形態またはそれらの要素は、同じ時点で生じるまたは実行されることがあり得る。

次に、図２Ａおよび２Ｂ参照するが、図２Ａおよび２Ｂは、本発明のいくつかの実施形態による交通シグナリング装置２００のブロック図を示す。図２Ａおよび２Ｂにおける矢印の向きは、データ・フローの向きを示し得る。

図２Ａでは、交通シグナリング装置２００が、少なくとも１つのプロセッサ２０２（たとえば、図１のコントローラ１０２など）と、それに動作可能に結合された少なくとも１つの信号出力ユニット２０４とを含み得る。交通シグナリング装置２００は、自律型および／または適応型であり得る。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの信号出力ユニット２０４は、少なくとも１つの所定の色を表示するために、少なくとも１つの光源を含み得る。たとえば、信号出力ユニット２０４は、以下で更に説明されるように、信号を出力することによって交通を管理するように、交通信号灯の１つまたは複数の電球を交換し得る。いくつかの実施形態では、信号出力ユニット２０４は、運転者には可視的でない信号（たとえば、ＲＦ信号）をコンピュータ化された装置（たとえば、自動運転車）に出力することによって、交通を管理し得る。適応型の交通シグナリング装置２００は、入来入力に適応し得、たとえば、外部サーバからの新たなタイミング・スケジュールの受信に適応し得る。

いくつかの実施形態では、プロセッサ２０２は、交通シグナリング制御システム（たとえば、図３に示されているような交通シグナリング制御システム１０）から第１の入力２０３を受け取り、また、少なくとも１つの第２の入力２０５を、少なくとも１つの外部ソースから受け取り得る。プロセッサ２０２は、第１の入力２０３と第２の入力２０５とに基づき、信号出力ユニットの動作を制御し得る。たとえば、プロセッサ２０２は、既存の交通信号灯に結合された交通シグナリング制御システムからタイミング・スケジュールの第１の入力２０３を受け取り得、また、シグナリング装置２００に結合されたサーバなどの外部ソースや、全地球測位システム（ＧＰＳ）、全地球航法衛星システム（ＧＬＯＮＡＳＳ）および／または北斗航法衛星システム（ＢＥＩＤＯＵ：BeiDou Navigation Satellite System）などのシグナリング装置２００に結合された衛星航法システムから、クロックである第２の入力２０５を受け取り得る。いくつかの実施形態では、プロセッサは、衛星航法システム（たとえば、ＧＰＳ、ＧＬＯＮＡＳＳまたはＢＥＩＤＯＵ）に結合されており、少なくとも１つの信号出力ユニット２０４の信号出力を同期させるために、クロック同期信号を受け取り得る。いくつかの実施形態では、衛星航法システムからの位置決め情報が、たとえば、（ＧＰＳ位置決めデータに基づき）特定の交差点のための交通状態を受け取り、シグナリングをそれに従って変更するなど、特定の位置のための交通状態データを用いて、交通管理の最適化を可能にし得る。

いくつかの実施形態では、交通シグナリング装置２００は、更に、たとえば、少なくとも１つの外部ソースとプロセッサ２０２との間の通信を許容する無線通信モジュール２０６を含み得る。いくつかの実施形態では、無線通信モジュール２０６は、少なくとも１つの信号出力ユニット２０４の信号出力を同期させるクロック同期信号を受け取り得る。いくつかの実施形態では、交通シグナリング装置２００は、更に、プロセッサ２０２と少なくとも１つの外部ソースとの間で転送されるデータを暗号化する暗号化モジュールを含み得る。

いくつかの実施形態では、無線通信モジュール２０６は、１つまたは複数の交通制御システムの動作を調整するために、データを、１つまたは複数の遠隔受信者装置に送信し得る。いくつかの実施形態では、交通制御システムは、接続された車両、交通シグナリング装置、および航法システムならびにアプリケーションのうちの少なくとも１つであり得る、または、これらを含み得る。

いくつかの実施形態によると、交通シグナリング装置２００は、少なくとも１つの信号出力ユニット２０４の信号タイミングを制御するためのタイミング・コントローラ２１０を含み得る。いくつかの実施形態では、交通シグナリング装置２００の出力信号は、出力信号が無線通信モジュール２０６とは独立であり得るように、（プロセッサ２０２からではなくて）タイミング・コントローラ２１０から送られ得る。よって、出力信号は、（インフラストラクチャの問題に起因して）無線通信が使用不可能なときでも、タイミング・コントローラ２１０から送られ得る。更に、そのような交通シグナリング装置２００は、タイミング・コントローラ２１０がプロセッサ２０２から物理的に分離している場合であっても、無線通信モジュール２０６を経由しての（シグナリングを制御しようとする）悪意のあるハッキングの試みに対して、保護され得る。いくつかの実施形態では、プロセッサ２０２および／またはタイミング・コントローラ２１０は、たとえば、プロセッサ２０２が悪意ある者によってハッキングされていないことを保証するなど、プロセッサ２０２からのタイミング・コマンドがタイミング・コントローラ２１０におけるタイミング選好（timing preference）に従っていることを確認するために、少なくとも１つのタイミング検証チェックを実施し得る。

いくつかの実施形態では、交通シグナリング装置２００は、更に、プロセッサ２０２に結合されて、交通シグナリング装置２００の近傍にあるオブジェクト２０９を検出するように構成されている少なくとも１つのセンサ２０７を含み得る。そのようなオブジェクト２０９は、識別されて、車両、歩行者、および危険なオブジェクト（たとえば、道路上の障害物）から構成されるグループから選択されるオブジェクト・タイプと関連付けられ得る。いくつかの実施形態では、プロセッサ２０２は、少なくとも１つのセンサ２０７から、センサ生データを受け取り、少なくとも１つの信号出力ユニット２０４の近傍にあるオブジェクト２０９の個数を決定し得る（たとえば、たたみ込みニューラル・ネットワーク（ＣＮＮ：Convolutional Neural Networks）、ＨＯＧ ＳＶＭクラシファイア（classifier)、ブロッブ・トラッキング（blob tracking）、キーポイント・トラッキングおよび検出によるトラッキングなどの、オブジェクト検出アルゴリズムなどの、オブジェクト検出、トラッキング、および認識アルゴリズムを用いて）。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの信号出力ユニット２０４の近傍において、センサ２０７が撮像装置である場合には各フレームに対して、オブジェクト２０９の個数が決定され得る。いくつかの実施形態では、少なくとも１つのオブジェクト２０９の局所化（localization）が、たとえば、センサ２０７のフレーム／視野において、決定され得る。

いくつかの実施形態では、プロセッサ２０２は、速度、方向、オブジェクトの向き、加速度、オブジェクトのタイプ（たとえば、公共輸送機関、自家用車など）、オブジェクト識別子（たとえば、ライセンス・プレート）など、少なくとも１つのオブジェクト２０９のパラメータを計算し得る。いくつかの実施形態では、タイプおよび速度に関する情報は、各オブジェクトのためのＥＴＡを計算するのに用いられ得る。いくつかの実施形態では、センサ２０７は、ビデオ・カメラ、ＲＡＤＡＲセンサ、およびＬＩＤＡＲセンサのうちの少なくとも１つを含み得る。いくつかの実施形態では、オブジェクト２０９のパラメータのうちの１つまたは複数が、センサ２０７から受け取られた２つまたはそれより多くの連続的な読み取り（たとえば、カメラまたはＲＡＤＡＲによって得られた２つまたはそれより多くの連続画像）の比較に基づいて、計算され得る。

いくつかの実施形態では、プロセッサ２０２は、第１の入力２０３、計算されたオブジェクト２０９のパラメータ、タイミング・コントローラ２１０および少なくとも１つの第２の入力２０５のうちの少なくとも２つに基づき、少なくとも１つの信号出力ユニット２０４のそれぞれに対する所定のタイミング・スケジュールを、自動的に調節し得る。たとえば、プロセッサ２０２は、第１の入力２０３としてタイミング・スケジュールを、第２の入力２０５として交通シグナリング装置２００の所定の近傍（たとえば、５キロメートル）にあるリアルタイムの交通渋滞データを、そして、信号出力ユニット２０４のシグナリングを変更する必要がないように交差点で緑信号を待っている車両が存在しないことを検出する画像センサ２０７の読み取りを、受け取り得、それに応じて所定のタイミング・スケジュールを調節し得る。別の例では、画像センサ２０７は、信号出力ユニット２０４が車両に停止を指示するように信号を変更した場合でもその車両が停止不可能であるような、所定の閾値を超える（たとえば、時速８０キロメートルを超える）速度で近づいてくる車両を検出し得るが、そのシナリオの場合、信号出力ユニット２０４は、そのスピード違反の車両が通過するまで待ってシグナリングを変更することにより、他の車両および／またはオブジェクトとの衝突を回避し得る。更に他の例では、プロセッサ２０２が、第１の入力２０３としてタイミング・スケジュールを、近くの交差点で交通渋滞が発生することを示す第２の入力２０５として交通シグナリング装置２００の所定の近傍（たとえば、５キロメートル）におけるリアルタイムの交通渋滞データを、受け取ることがあり得、それによって、信号出力ユニット２０４は、その交差点への入来交通を減らすことにより交通渋滞を減少させるために、（たとえば、タイミング・コントローラ２１０を用いて交通信号灯における赤信号の時間を増加させるなど）その方向への交通の流れを自動的に制限することがあり得る。

いくつかの実施形態によると、第１の入力２０３は、交通シグナリング装置２００の動作のための電力を提供し得る。ある実施形態では、交通シグナリング装置２００は、第１の入力２０３を経由して受け取られた電気信号によって再充電される再充電可能な電源を含み得る。いくつかの実施形態では、交通シグナリング装置２００は、更に、少なくとも１つの信号出力ユニット２０４の手動制御を許容するためのユーザ・インターフェースを含み得る。

いくつかの実施形態によると、交通シグナリング装置２００は、更に、所定のタイミング・スケジュール、スケジュール履歴、センサ生データ、および外部ソースからの履歴データのうちの少なくとも１つを記憶するために、プロセッサ２０２に結合された少なくとも１つのメモリ・モジュール２０８を含み得る。

図２Ｂは、代替的な実施形態による交通シグナリング装置２００の代替的な構成を示している。図２Ｂでは、交通シグナリング装置２００は、以下で示される点を除いて、図２Ａに示され記載されているのと実質的に類似している。図２Ｂでは、少なくとも１つの信号出力ユニット２０４は、ＮＴＣＩＰにおけるコール・インターフェースなどの少なくとも１つの検出器インターフェース、ＲＳ−２３２／４８５／４２２などのシリアル・インターフェースを用いたプロプライエタリ・プロトコル、ＮＥＭＡ ＴＳ−１／２ＡＢＣコネクタ、またはデジタル電気信号を受け取る任意の他のコネクタを含み得る。たとえば、信号出力ユニット２０４は、（ループ検出器、ビデオ検出器、またはオン・オフ信号を出力するレーダ検出器などの）検出器をエミュレートし得、そのようにして、フリー・モードの完全に作動した交通シグナリング制御システムに電話をすること（placing call）によって、交通信号灯を制御し得る。交通シグナリング装置２００は、接続された車両などのセンサまたは外部ソースからのデータの受信など、入来入力に適応し得る。プロセッサ２０２は、既存の交通信号灯に結合された交通シグナリング制御システムからの現在のフェーズ状態という形式で、第１の入力２０３を受け取り得る。

図２Ｂのいくつかの実施形態では、交通シグナリング装置２００の出力信号は、タイミング・コントローラ２１０から信号出力ユニット２０４を通過して交通シグナリング制御システムに、出力信号が無線通信モジュール２０６とは独立になり得るように、送られ得る。このように、出力信号は、無線通信が（たとえば、インフラストラクチャの問題に起因して）使用不可能であるときでも、タイミング・コントローラ２１０から送られ得る。更に、交通シグナリング装置２００は、無線通信モジュール２０６を経由した（シグナリングを制御しようとする）悪意のあるハッキングの試みに対して保護され得、ここで、タイミング・コントローラ２１０が、プロセッサ２０２とは物理的に分離されている。物理的分離は、それらの間では特定のメッセージだけを許容することにより、攻撃面を低下させる専用インターフェースを経由して実現されることが好ましく、ここで、インターフェースの分離は、たとえば、電気光学分離またはソフトウェア・ベースのものなど、単方向通信インターフェースであり得る。いくつかの実施形態では、プロセッサ２０２および／またはタイミング・コントローラ２１０は、たとえば、プロセッサ２０２が悪意を有する者によってハッキングされないことを保証するなど、プロセッサ２０２からのタイミング・コマンドがタイミング・コントローラ２１０におけるタイミング選好に従っていることを確認するために、少なくとも１つのタイミング検証チェックを実施し得る。このような保護は、（ＲＳＡ公開秘密鍵などの）他の入力によって提供されたデータの暗号署名によって、機能する。出力ユニットに結合されているプロセッサが他のプロセッサまたは外部ソースからデータを受け取るときには、そのプロセッサは、次に、悪意あるデータの注入に対して保護するように、そのデータがそのデータの発信者によって署名されたことを検証する。更に、新たなタイミング・プランが作成されると、タイミング・コントローラは、ある与えられた交通交差点で見いだされる複数のシグナリング装置２００のすべてが、すべてのプロセッサ２０２にそれら自体の秘密暗号鍵でタイミング・プランに署名するように依頼することによって、その新たなプランが安全であり正確であることに合意することを検証する。更に、タイミング・コントローラ２１０は、交通サイクル当たりの最大青色時間、交通サイクル当たりの最小黄色時間、および、タイミング・コントローラ２１０を経由して構成されるまたは設定される交通シグナリング制御システムによって露出される他のマイクロレベルの設定など、タイミング・プランが遵守すべき１組の制約を命じる１組の選好を有することが好ましい。

図２Ｂのシステムの動作は、交通シグナリング制御システムが１つまたは複数の交通信号を制御する以下のシナリオの文脈で、図解され得る。第１の入力２０３は、交通シグナリング制御システムから、交通信号の現在のフェーズ状態を受け取る。第２の入力２０５は、センサ２０７の近傍にある車列に関するデータを、同じ交差点において見いだされる他のシグナリング装置２００からの他のそのような車列に関するデータと共に、受け取る。プロセッサ２０２は、現在のフェーズ状態と車列データとを用いて、最適な交通制御プランを計算し、それを、タイミング・コントローラ２１０に送る。タイミング・コントローラ２１０は、他のシグナリング装置２００が、そのプランを承認して自らの秘密鍵を用いて暗号で署名を行い、それらの記憶されている選好と安全ポリシとに従ってそのプランをチェックした後で、署名されたプランを、送信側のシグナリング装置２００に返送してほしい、という要求と共に、そのプランを、無線通信モジュール２０６を経由して、同じ交差点で見いだされる他の装置２００に送信する。シグナリング装置２００は、署名されたプランを受け取り、シグナリング装置２００がアクセスを有する送信側のシグナリング装置２００の公開暗号鍵を用いて、検証する。すべてのシグナリング装置２００がそのプランを承認し、署名されたプランがすべて検証される場合には、タイミング・コントローラ２１０は、そのタイミング・プランによって特定される順序および持続時間で、信号出力ユニット２０４を通して電話をすることによって、そのプランを実行する。そのような呼び出しを受け取るどの信号出力ユニット２０４が、エミュレートされた検出器信号を交通シグナリング制御システムに送っても、この交通シグナリング制御システムは、それ自体が、交通信号をプランによって命じられる所望の状態に変更する呼び出しを発行することにより、交差点における現在の交通を管理するように、交通信号を制御する。

次に、図３を参照するが、図３は、本発明のいくつかの実施形態による交通シグナリング・システム３００を概略的に図解している。図３における矢印の向きは、データ・フローの方向を示し得る。

いくつかの実施形態によると、交通シグナリング・システム３００は、少なくとも２つの信号出力ユニット２０４を有する少なくとも２つの交通シグナリング装置２００を含み得、少なくとも２つの信号出力ユニット２０４はそれらの間でアクティブな通信を行う。いくつかの実施形態では、交通シグナリング・システム３００は、第１の入力を交通シグナリング制御システム１０から受け取り、少なくとも１つの第２の入力を少なくとも１つの外部ソースから受け取るように、少なくとも２つの信号出力ユニットに接続された少なくとも１つのプロセッサ（たとえば、交通シグナリング装置２００のプロセッサ２０２）を含み得る。この少なくとも１つのプロセッサは、第１の入力、第２の入力、および他の信号出力ユニット２０４からのデータに基づき、少なくとも１つの信号出力ユニット２０４の動作を制御し得る。

交通シグナリング装置２００は、交通シグナリング制御システム１０から電力を受け取るだけであり得るが、他方で、信号出力ユニット２０４の間の通信は（図３において破線で示されているように）無線であり得ることは、注意されるべきである。

いくつかの実施形態では、交通シグナリング・システム３００は、更に、少なくとも１つの外部ソースと少なくとも１つのプロセッサ２０２との間、および少なくとも２つの信号出力ユニット２０４の間の通信を許容するために、無線通信モジュール２０６を含み得る。

いくつかの実施形態では、少なくとも１つのプロセッサ２０２は、信号出力ユニット２０４の信号を制御することによって交通の流れを最適化するために、（たとえば、センサ２０７によって検出される）交通シグナリング装置２００の近傍にある、および／または、他の位置にある車両など、交通におけるオブジェクトに関する情報を、受け取り得る。たとえば、プロセッサ２０２は、交通シグナリング装置２００の近傍だけではなく、様々な位置における交通に関するデータを有する航法アルゴリズムおよび／またはシステム（たとえば、グーグルマップ）から、情報を受け取り得る。

交通シグナリング・システム３００は、独立した分散型システム（各交通シグナリング装置２００がノードと見なされ得る）を用いて交通を管理するように、完全に自動的に動作し得、そのシステムが、各ノードからシステムに記憶されているすべてのデータへのアクセスを許容することは、注意されるべきである。交通シグナリング・システム３００は、また、ゴシップ（gossip）および／または分散型システムのためのレプリケーション通信プロトコルを用いて、単一のアクセス・ポイント（たとえば、各ノード、または、集中型サーバ）を経由して、すべてのノードの制御を可能にし得る。このようにして、分散型システムにおいては、どのノードも、データ（たとえば、交通信号灯の近くの交通渋滞の画像）を共有し得る。いくつかの実施形態では、データは、圧縮形式で記憶され得る。

いくつかの実施形態によると、（たとえば、交差点などの所定の領域に対して）少なくとも２つのプロセッサ２０２が分散型ネットワークに結合されるときには、一方のプロセッサが、たとえばリーダ選択アルゴリズムを用いて、マスタまたはリーダとして選択され得る。リーダ・プロセッサは、入力データを、無線通信モジュール２０６を経由して、（スレーブ）プロセッサ２０２から受け取り得、そのような入力データは、リーダ・プロセッサが入力データに基づきタイミング・プランを作成し得るように、各交通シグナリング装置２００に近い交通状態および／またはオブジェクトの個数を含み得る。いくつかの実施形態では、リーダ・プロセッサは、タイミング・プラン（たとえば、交差点における各交通信号灯のタイミング・シグナリング）を、認証および／または検証のために、それに結合されたタイミング・コントローラに送り得る。いくつかの実施形態では、そのタイミング・プランを受け取るタイミング・コントローラは、信号出力ユニットにおいてそのプランを実行し得、たとえば、タイミング・コントローラは、タイミング・プランを検証し、そのプランに従って信号を実行するように少なくとも１つの信号出力ユニットを制御し得る。

いくつかの実施形態では、各タイミング・コントローラ２１０は、リーダ・プロセッサによって受け取られたタイミング信号がそれの起点に関して識別され、受け取られたタイミング・プログラムに関するリーダ検証を許容するように、一意的な信号で、（たとえば、特定の信号出力ユニット２０４に対する）タイミング信号を認証し得る。そのようなリーダ検証が、システムに対するタンパリング（tempering）および／またはハッキングの試みをブロックする際の助けになり得るということが、注意されるべきである。

次に、図４を参照するが、この図４は、本発明のいくつかの実施形態により、分散型の態様でタイミング・プランを検証する方法のためのフローチャートを示す。いくつかの実施形態では、少なくとも２つの交通シグナリング装置２００を有する所定の地理的領域（たとえば、２つの交通信号灯を有する交差点）は、分散型システムと見なされ得、１つのプロセッサ２０２がリーダとして選択され得る。リーダ・プロセッサは、入力データを、たとえば各交通信号灯に近いオブジェクトの個数を、その分散型システムに結合された少なくとも２つのプロセッサ２０２から、受け取り得る（４０１）。リーダ・プロセッサは、受け取られた入力データに基づき、新たなタイミング・プラン（たとえば、各信号出力ユニット２０４に対するシグナリングの提案されるタイミング）を作成し得る（４０２）。

リーダ・プロセッサは、（たとえば、特定の交差点のための同一のシステムにおける）そのリーダ・プロセッサと関連するタイミング・コントローラ２１０に、提案されたタイミング・プランに署名し（および／または、検証し）、そのリーダ・プロセッサに返すように、要求し得る（４０３）。いくつかの実施形態では、タイミング・コントローラ２１０は、提案されたタイミングを、それが対応するプロセッサおよび／または信号出力ユニット２０４のタイミング・スケジュールにそれが従う場合であれば、検証および／または署名し得る。

いくつかの実施形態では、リーダ・プロセッサは、対応するタイミング・コントローラ２１０から、署名されたタイミング・プランを受け取り、署名され受け取られたタイミング・プランが検証されたかどうかをチェックし得る（４０４）。たとえば、リーダ・プロセッサは、そのリーダ・プロセッサと関連するすべてのタイミング・コントローラ２１０が署名されたタイミング・プランを送ったかどうかを、チェックし得る。署名され受け取られたタイミング・プランがリーダ・プロセッサによって検証される場合には、リーダ・プロセッサは、そのタイミング・プランを、対応する信号出力ユニット２０４で実行するため、すべてのタイミング・コントローラに、分配して戻し得る（４０５）。

署名され受け取られたタイミング・プランがリーダ・プロセッサによって検証されない場合には、リーダ・プロセッサは、そのリーダ・プロセッサと関連するタイミング・コントローラ２１０が提案されたタイミング・プランに署名して返すようにという別の要求を、署名されたプランがそのリーダ・プロセッサによって検証されるまで、送り得る（４０３）。いくつかの実施形態では、少なくとも１つのタイミング・コントローラは、受け取られたタイミング・プランが相反するコマンドを含まないことを、チェックおよび／または確認し得、たとえば、交差点における衝突を回避するために２つの隣接する交通信号灯が同時に青信号を表示しないことを検証し得る。

次に図５を参照するが、この図５は、本発明のいくつかの実施形態による適応型交通シグナリング方法のためのフローチャートを示す。いくつかの実施形態は、少なくとも１つの交通シグナリング装置２００のプロセッサ２０２によって、第１の入力２０３を、交通シグナリング制御システム１０（たとえば、図３に示されている）から受け取る（５０１）ステップを含み得る。いくつかの実施形態は、プロセッサ２０２によって、少なくとも１つの外部ソースから、少なくとも１つの第２の入力２０５を受け取る（５０２）ステップを含み得る。

いくつかの実施形態は、第１の入力２０３と第２の入力２０５とに基づき、少なくとも１つの交通シグナリング装置２００の信号出力ユニット２０４の動作を制御する（５０３）ステップを含み得る。

いくつかの実施形態は、クロック同期信号を受け取る（５０４）ステップと、クロック同期信号に基づき、少なくとも１つの信号出力ユニット２０４の信号出力を同期させる（５０５）ステップとを含み得る。

いくつかの実施形態は、少なくとも１つのセンサ２０７を用いて、少なくとも１つの信号出力ユニット２０４の近傍にあるオブジェクト２０９の量および／またはタイプおよび／または位置を決定するステップを含み得る。いくつかの実施形態は、少なくとも１つの外部サーバから交通状態パラメータを受け取るステップを含み得、この制御もまたタイミング・スケジュールに基づき得る。いくつかの実施形態は、少なくとも１つの信号出力ユニット２０４から出力信号を受け取るステップを含み得、この制御もまた受け取られた出力信号に基づき得る。

いくつかの実施形態は、少なくとも１つのタイミング・スケジュールを受け取るステップと、タイミング・スケジュールに基づき少なくとも１つの信号出力ユニット２０４の信号出力を同期させるステップとを含み得る。いくつかの実施形態は、無線通信モジュール２０６を経由して、１つまたは複数の遠隔受信者装置にデータを送信するステップを含み得る。いくつかの実施形態では、１つまたは複数の遠隔受信者装置に送信されたデータは、予め定義された時間間隔で予測される信号出力および／または現在の信号出力のうちの少なくとも一つを含み得る。いくつかの実施形態では、１つまたは複数の遠隔受信者装置は、ユーザ・計算装置、交通シグナリング・ユニット、遠隔サーバ、および車両から構成されるグループから選択され得る。

明示的に述べられていない限り、本出願に記載された方法の実施形態は、特定の時間的順序すなわち時間的シーケンスに制約されない。更に、記載されている方法の要素のうちのいくつかは、方法の動作シーケンスの間で、スキップされること、または、反復されることがあり得る。

以上で、様々な実施形態が提示された。これらの実施形態のそれぞれが、もちろん、提示された他の実施形態からの特徴を含むことがあり得、特に説明されていない実施形態がこの出願に記載された様々な特徴を含むことがあり得る。

Claims (22)

1. 適応型交通シグナリング装置であって、
   交通シグナリング制御システムから第１の入力を受け取り、
   少なくとも１つの外部ソースから少なくとも１つの第２の入力を受け取り、
   前記第１の入力と前記第２の入力とに基づき前記交通シグナリング制御システムの動作を制御するためのタイミング・コマンドを生成する
   ように構成された少なくとも１つのプロセッサと、
   前記タイミング・コマンドを前記交通シグナリング制御システムに送るように構成されたタイミング・コントローラと、
   前記少なくとも１つの外部ソースと前記プロセッサとの間の通信を許容する無線通信モジュールと、
   を備え、
   前記プロセッサと前記タイミング・コントローラとのいずれかが、前記タイミング・コマンドが前記タイミング・コントローラによって維持されるタイミング優先に従うことを保証するために、少なくとも１つのタイミング検証チェックを実行する、適応型交通シグナリング装置。
2. 適応型交通シグナリング装置であって、
   交通シグナリング制御システムから第１の入力を受け取り、
   少なくとも１つの外部ソースから少なくとも１つの第２の入力を受け取り、
   前記第１の入力と前記第２の入力とに基づき前記交通シグナリング制御システムの動作を制御するためのタイミング・コマンドを生成する
   ように構成された少なくとも１つのプロセッサと、
   前記タイミング・コマンドを前記交通シグナリング制御システムに送るように構成されたタイミング・コントローラと、
   前記少なくとも１つの外部ソースと前記プロセッサとの間の通信を許容する無線通信モジュールと、
   を備え、
   前記プロセッサが、前記プロセッサによって受け取られたデータを、前記データの発信者の暗号署名を用いて前記データが署名されていることを検証することによって、検証するように構成される、適応型交通シグナリング装置。
3. 前記データが、交通データ、処理されたセンサ・データ、およびタイミング計画データのいずれかである、請求項２に記載の装置。
4. 適応型交通シグナリング装置であって、
   少なくとも１つの信号出力ユニットと、
   前記少なくとも１つの信号出力ユニットに接続されて、交通シグナリング制御システムから第１の入力を受け取り、少なくとも１つの外部ソースから少なくとも１つの第２の入力を受け取るように構成された少なくとも１つのプロセッサと、
   前記第１の入力を経由して受け取られた電気信号によって再充電されるように構成された再充電可能な電源と、
   前記少なくとも１つの外部ソースと前記プロセッサとの間の通信を許容する無線通信モジュールと、
   を備え、
   前記プロセッサが、前記第１の入力と前記第２の入力とに基づき前記信号出力ユニットの動作を制御するように構成される、適応型交通シグナリング装置。
5. 前記無線通信モジュールが、１つまたは複数の交通制御システムの動作を調整するために、データを１つまたは複数の遠隔受信者装置に送信するように構成される、請求項４に記載の装置。
6. 前記１つまたは複数の交通制御システムが、接続された車両、交通シグナリング装置、および航法システムのうちの少なくとも１つを備える、請求項５に記載の装置。
7. 前記プロセッサに結合されて前記交通シグナリング装置の近傍にあるオブジェクトを検出するように構成された少なくとも１つのセンサを更に備える、請求項４に記載の装置。
8. 前記プロセッサが、更に、検出された各オブジェクトを識別するように構成される、請求項７に記載の装置。
9. 前記プロセッサが、前記少なくとも１つの信号出力ユニットの近傍にあるオブジェクトの個数を、前記少なくとも１つのセンサから受け取られた信号に基づき、連続的に決定するように構成される、請求項７に記載の装置。
10. 前記プロセッサが、少なくとも１つのオブジェクトのパラメータを計算するように構成され、前記少なくとも１つのオブジェクトのパラメータが、速度、方向、オブジェクトの方位、加速度、オブジェクトのタイプ、およびオブジェクト識別子のうちの少なくとも１つから構成される、請求項７に記載の装置。
11. 前記プロセッサが、前記少なくとも１つの信号出力ユニットのそれぞれのためのタイミング・スケジュールを、第１の入力、前記計算されたオブジェクトのパラメータ、および前記少なくとも１つの第２の入力のうちの少なくとも２つに基づき、タイミング・コントローラに、自動的に調節するように命令するように構成される、請求項１０に記載の装置。
12. 前記プロセッサに結合された少なくとも１つのメモリ・モジュールを更に備え、前記少なくとも１つのメモリ・モジュールが、現在のタイミング・スケジュール、スケジュール履歴、センサ生データ、および外部ソースからの履歴データのうちの少なくとも１つを記憶するように構成される、請求項４に記載の装置。
13. 適応型交通シグナリング方法であって、
    少なくとも１つの適応型交通シグナリング装置のプロセッサによって、交通シグナリング制御システムから第１の入力を受け取るステップと、
    前記プロセッサによって、少なくとも１つの外部ソースから少なくとも１つの第２の入力を受け取るステップと、
    前記第１の入力と前記第２の入力とに基づき、前記少なくとも１つの交通シグナリング制御装置の信号出力ユニットの動作を制御するステップと、
    少なくとも１つの外部サーバから交通状態パラメータを受け取るステップとを含み、
    前記制御するステップが、前記受け取られた交通状態パラメータにも基づく、適応型交通シグナリング方法。
14. クロック同期信号を受け取るステップと、
    少なくとも１つのタイミング・スケジュールを受け取るステップと、
    前記クロック同期信号と前記タイミング・スケジュールとに基づき、前記少なくとも１つの信号出力ユニットの信号出力を同期させるステップと、
    を更に含む、請求項１３に記載の方法。
15. 少なくとも１つの別の信号出力ユニットから出力信号を受け取るステップを更に含み、前記制御するステップが、前記受け取られた出力信号にも基づく、請求項１３に記載の方法。
16. 無線通信モジュールを経由して、データを１つまたは複数の遠隔受信者装置に送信するステップを更に含む、請求項１３に記載の方法。
17. 前記交通シグナリング制御システムの検出器入力をエミュレートし、検出信号を前記交通シグナリング制御システムに提供するように構成された少なくとも１つの信号出力ユニットを更に備える、請求項１または請求項２に記載の装置。
18. 前記タイミング・コントローラが、前記プロセッサから物理的に分離しており、前記タイミング・コントローラと前記プロセッサとが、前記タイミング・コントローラと前記プロセッサとの間で特定のメッセージだけが通過することを許容する専用のインターフェースを経由して通信する、請求項１または請求項２に記載の装置。
19. 前記少なくとも１つの信号出力ユニットが、少なくとも１つの色を表示する少なくとも１つの光源を備える、請求項４に記載の装置。
20. タイミング・コントローラを更に備え、リアルタイム・クロック（ＲＴＣ）を備え、前記タイミング・コントローラが、前記無線通信モジュールを経由してクロック同期信号を受け取るように構成され、前記タイミング・コントローラが、前記少なくとも１つの信号出力ユニットの信号出力を、ＲＴＣ出力に基づき同期させるように構成される、請求項４に記載の装置。
21. 全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ）モジュールを更に備え、前記タイミング・コントローラが、前記ＧＮＳＳモジュールを経由してクロック同期信号を受け取る、請求項２０に記載の装置。
22. 少なくとも１つのセンサの出力に基づき、前記少なくとも１つの信号出力ユニットの近傍にあるオブジェクトの個数を決定するステップを更に含む、請求項１３に記載の方法。

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