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課題・解決手段

本発明は、例えばレーダ装置のような送信機受信機装置によって自分自身の車両(23)に対する他の車両(25)の位置を測定することによって、自分自身の車両(23)に対する他の車両(25)のコースを測定する方法に関する。本発明の方法によって、直線部分およびカーブ部分の両者においてコースを測定することができる。本発明の方法によれば、他の車両と自分自身の車両の横方向の位置(d)が、他の車両の位置の位置測定に基づいて、前方の車両を適時、後方に移動させおよび/または後方の車両を適時、前方に移動させることによって、他の車両が自分自身の車両と同じレベルになった位置で測定される。他の車両の横方向の位置を自分自身の車両の横方向の位置と比較して、他の車両のコースと自分自身の車両のコースの差の尺度が得られる。本発明によれば、他の車両が自分自身の車両と同じレベルになったときの位置が、適時、一つ以上の点における他の車両(25)の慣性速度ベクトルに基づいて測定される。

概要

背景

概要

本発明は、例えばレーダ装置のような送信機受信機装置によって自分自身の車両(23)に対する他の車両(25)の位置を測定することによって、自分自身の車両(23)に対する他の車両(25)のコースを測定する方法に関する。本発明の方法によって、直線部分およびカーブ部分の両者においてコースを測定することができる。本発明の方法によれば、他の車両と自分自身の車両の横方向の位置(d)が、他の車両の位置の位置測定に基づいて、前方の車両を適時、後方に移動させおよび/または後方の車両を適時、前方に移動させることによって、他の車両が自分自身の車両と同じレベルになった位置で測定される。他の車両の横方向の位置を自分自身の車両の横方向の位置と比較して、他の車両のコースと自分自身の車両のコースの差の尺度が得られる。本発明によれば、他の車両が自分自身の車両と同じレベルになったときの位置が、適時、一つ以上の点における他の車両(25)の慣性速度ベクトルに基づいて測定される。

目的

効果

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2件
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請求項1

自分自身の車両に対する他の車両の位置をレーダ装置のような送信機受信機装置によって測定することによって、自分自身の車両に対するもう一つの車両のコースを測定する方法であり、下記の項目a〜dすなわちa)他の車両の位置を、位置を測定することによって測定し;b)項目a)で実施した位置測定に基づいて、他の車両と自分自身の車両の横方向の位置を、前方の車両を適時、後方に移動させるかおよび/または後方の車両を適時、前方に移動させることによって、他の車両を自分自身の車両と同じレベルにしたときの位置で測定し;c)項目b)で測定した位置における横方向の位置を自分自身の車両の横方向の位置と比較し;次いでd)自分自身の車両と他の車両間の、項目c)による横方向の位置の差を、他の車両のコースと自分自身の車両のコースとの間の相違尺度として用いる;を実施する方法であって;他の車両が自分自身の車両と同じレベルになった時の位置を、適時、一つ以上の点で他の車両の慣性速度ベクトル(地面上の速度ベクトル)に基づいて測定することを特徴とする方法。

請求項2

他の車両の慣性速度ベクトルを、自分自身の車両の速度と回転速度で補正される距離と角度によって測定された相対移動度によって測定することを特徴とする請求の範囲1記載の方法。

請求項3

自分自身の車両の回転速度を、角速度を測定するセンサ(偏揺速度センサ)を用いて測定することを特徴とする請求の範囲2記載の方法。

請求項4

他の車両が自分自身の車両と同じレベルになったときの位置を、他の車両を通過しそして他の車両のモーメント慣性速度ベクトルにそって示される線上の点を確認することによって測定し、その点は自分自身の車両と他の車両の間に位置し、その点の他の車両からの距離は、自分自身の車両と他の車両の間の距離の特定の比率kの距離であり、比率kは上記距離および他の車両の現在の慣性速度ベクトルと初期の慣性速度ベクトルの関数として測定され、そして上記点の横方向の位置が自分自身の車両と同じレベルになった他の車両の横方向の位置に一致することを特徴とする請求の範囲1〜3のいずれか一つに記載の方法。

請求項5

比率kが一定であることを特徴とする請求の範囲4記載の方法。

請求項6

比率kが0.4<k<0.6の範囲内で一定であることを特徴とする請求の範囲5記載の方法。

請求項7

他の車両が自分自身の車両と同じレベルになったときの位置が他の方法でも測定できることを特徴とする請求の範囲4〜6のいずれか一つに記載の方法。

請求項8

他の車両が自分自身の車両と同じレベルになったときの位置を、特定の距離の範囲内の距離については請求の範囲4〜6のいずれか一つの方法によって測定し、そして他の距離については別の方法を用いることによって測定することを特徴とする請求の範囲7記載の方法。

請求項9

実施した位置測定に基づいて、他の車両の慣性速度ベクトルを、他の車両と自分自身の車両の間の時間ギャップに少なくとも相当する期間を通じて測定すること、ならびに縦方向が自分自身の車両の走行方向に相当しそして横方向がこの走行方向に直角の方向に相当する場合、他の車両が自分自身の車両と同じレベルの状態になるまで縦方向に時間積分を行い同時に横方向に積分を行うことによって、他の車両と自分自身の車両を互いに同じレベルまで移動させることを特徴とする請求の範囲1〜3のいずれか一つに記載の方法。

請求項10

時間積分を行う際に、自分自身の車両の回転運動を相殺するため、他の車両の慣性速度ベクトルを新しい座標系に分解することを特徴とする請求の範囲9記載の方法。

請求項11

上記分解を、角速度を測定するセンサ(偏揺速度センサ)からの記録信号に基づいて行うことを特徴とする請求の範囲10記載の方法。

請求項12

上記分解を行うのに、小角近似式すなわちsin(x)=xおよび cos(x)=1を用いることを特徴とする請求の範囲10または11に記載の方法。

請求項13

他の車両が自分自身の車両と同じレベルになったときの位置が他の方法でも測定することができることを特徴とする請求の範囲9〜12のいずれか一つに記載の方法。

請求項14

他の車両が自分自身の車両と同じレベルになったときの位置を、特定の距離の範囲内の距離の場合は請求の範囲9〜12のいずれか一つに記載の方法によって測定し、そして他の距離については別の方法を用いることによって測定することを特徴とする請求の範囲13記載の方法。

請求項15

他の車両が自分自身の車両と同じレベルになったときの位置を、比較的短い距離については請求の範囲4〜8のいずれか一つの方法によって測定しそして比較的長い距離については請求の範囲9〜14のいずれか一つに記載の方法によって測定することを特徴とする請求の範囲1〜14のいずれか一つに記載の方法。

0001

本発明は、自分自身の車両に対する他の車両の位置を、レーダ装置のような送
信機/受信機装置によって測定することによって、自分自身の車両に対するもう
一つの車両のコースを測定する方法に関し、下記の項目a〜dが実施される。す
なわち

0002

a)他の車両の位置を、位置を測定することによって測定し;

0003

b)項目a)で実施した位置測定に基づいて、他の車両と自分自身の車両の横方向
の位置(side location)を、前方の車両を適時、後方に移動させるかおよび/
または後方の車両を適時、前方に移動させることによって、他の車両を自分自身
の車両と同じレベルにしたときの位置で測定し;

0004

c)項目b)で測定した位置における横方向の位置を自分自身の車両の横方向の位
置と比較し;次いで

0005

d)自分自身の車両と他の車両間の、項目c)による横方向の位置の差を、他の車
両のコースと自分自身の車両のコースとの間の相違尺度として用いる;項目が
実施される。

0006

道路の安全性を高めるため、安全性を改善する装置を見つける強力な研究がな
されている。これに関連して、とりわけ、自動車レーダ技術を用いること、い
わゆるカーレーダを用いることが提案されている。巡航制御装置の場合、カーレ
ーダは、自動車のドライバーが前方の車両から充分な距離をとるのに役立ち、後
から近づく車両に注意するのに役立ち、そして一層正しく、一層一般的な衝突
止装
置の一部を形成することができる。この場合の一つの問題点は、前方の自動車の
コースを測定する問題点である。前方の直線部分は比較的容易に監視することが
できる。その問題点は、前方の車両がカーブに入って進む時に一層大きくなる。
上記装置は、道路の曲率のいかんにかかわらず車両を追跡できなければならない
。本明細書の第一パラグラフに記載した種類の方法は米国特許第5249157
号明細書によって公知である。

0007

巡航制御装置で使用する場合、その装置は、前方の車両に対する距離が一定の
ままである場合、すなわち近づく速度=0の場合、および少しずつ距離が増大す
る状況の場合でも機能することが重要である。上記引用米国特許明細書の方法で
は、両方の車両を隔てる距離と接近速度比率で測定されるような“インター
プト時間(intercept time)”の予報を利用することが重要である。この公知
の方法の欠点は、接近速度がゼロの場合(これは巡航制御装置にとっては普通の
状態である)、“インターセプト時間”を測定できないということである。

0008

道路ネットワーク調査結果は、その長さの大部分にわたって、大多数の道路
は、高い精度で直線部分と円形部分に近似できることを示している。円形部分の
ないカーブは、ドライバーはそのカーブ全体を通じてハンドル操作修正しなけ
ればならないので通り抜けにくいと考えられ、したがってこのようなカーブは異
常である。円形カーブ部分は、公知の方式で、一定の曲率中心と一定の曲率半径
を有していると定義することができる。これと対照的に道路の
残りの部分は、直線部分を含めて上記のように定義することはできない。

0009

カーブの曲率は正接ベクトルが方向を変える比率の尺度である。したがって曲
率は二次導関数加速度)で表され、その二次導関数において、横断加速度(tr
ansversal acceleration)(角加速度とそれから誘導されるマグニチュード
は特に重要である。角度の測定値から測定される角加速度は一般に非常にノイ
ーな信号(noisy signal)である。このことは、レーダセンサが用いられる場
合に特にそうである。上記引用米国特許明細書に記載の方法では、角加速度は、
二次導関数として上記のようにして測定される。したがって有利なコース測定法
は、カーブしている道路で機能しなければならずしかも角加速度を使用すべきで
はなく、かつ直線部分を含めて非円形の道路部分を考慮しなければならずまた曲
半径の式を使うべきではない。

0010

前方の車両に対して速度を保持すると、距離は一定である。両方の車両が円形
カーブ部分内に同時に入っている場合、前方の車両はさらに一定の角度で観察さ
れるので、距離と角度の両者については相対移動度(relative movement)はゼ
ロに等しい。この理由から、一定速度で追跡する場合、相対移動度だけを測定す
ると、円形カーブ部分と直線道路を識別することができない。

0011

本発明の目的は、先に述べた、公知の装置に見られる欠点がない、他の車両の
コースを測定する方法を提供することである。

0012

本発明は、コース測定のために、他の車両の慣性速度のベクトル、すなわち地
面上の速度ベクトルを用いることに基づいている。本発明の方法は、他の車両が
自分自身の車両と同じレベルになった場合の位置を、適時、一つ以上の点で他の
車両の慣性速度ベクトル(地面上の速度ベクトル)に基づいて測定することを特
徴とするものである。この慣性速度ベクトルの成分は、自分自身の車両の速度と
回転速度で補正される距離と角度による相対移動度によって、熟練者にとって公
知の方法で測定することができる。上記回転速度は、角加速度を測定するセンサ
である、いわゆる偏揺速度(yaw rate)センサによって測定することができる

0013

直線道路で、他の車両は、自分自身の車両の移動方向を横切る慣性速度成分を
もっていない。このことはカーブには当てはまらない。カーブの開始と終了を確
認するため、前方の車両の横切る慣性速度の変化を検出することが有利である。

0014

有利なコース測定法で、自分自身の車両と同じレベルになったときの他の車両
の横方向の位置は、自分自身の車両と他の車両の間の距離の特定の比率kの長さ
で、自分自身の車両の方向に延ばした他の車両の慣性速度ベクトルによって測定
される。本発明の方法のその外の特徴は特許請求の範囲4から明らかである。

0015

円弧の場合、円弧の両末端点の接線は、カーブの中央点の外側で互いに交差す
る。これは線の部分にもあてはまるので、円弧と直線の場合、上記比率は0.5
である。両方
の車両が円形のカーブ部分にそって移動している場合、この方法によって、曲率
中心と曲率半径の知識に基づいて計算することによって得られる横方向の位置に
等しい横方向の位置が得られる。しかしこの方法は、上記のような知識を使用し
ない。比率kは、他の車両の慣性速度ベクトルと距離の現在の測定値と初期の測
定値に基づいて連続的に測定することができる。これによって、例えばカーブに
入り次いでカーブからでるのを確認されたときのkの値は特定の値であるであろ
う。上記のように場所の確認に基づいた有利な方法によれば、比率kは一定であ
る。この点について、特に有利な方法は、比率kが0.4<k<0.6の範囲で
一定の場合に得られる。この範囲にはk=0.5が含まれるが、この値は、円形
と直線とからなるカーブ部分に対する適切な値である。

0016

別の有利な方法によれば、前方の車両と自分自身の車両が同じレベルになった
ときの位置は、二つの方向の時間積分(time integration)によって測定する
ことができる。つまり一方の方向すなわちx方向は自分自身の車両の移動方向に
対応し、そして他方の方向は自分自身の車両の移動方向に直角の方向すなわちy
方向すなわち横方向に対応している。この方法は、実施した位置測定に基づいて
、他の車両の慣性速度ベクトルを、他の車両と自分自身の車両の間の時間ギャ
プに少なくとも相当する期間を通じて測定すること、ならびに縦方向が自分自身
の車両の走行方法に相当しそして横方向がこの走行方向に直角の方向に相当する
場合、他の車両を自分自身の車両と同じレベルの状態
になるまで縦方向に時間積分を行い、同時に横方向に積分を行うことによって、
他の車両と自分自身の車両を互いに同じレベルまで移動させることを特徴とする
ものである。この方法は、道路を、直線部分と円形の部分からなる道路に近似さ
せることは不要で、代わりにこの方法は道路の曲率とは完全に無関係である。

0017

他の車両が自分自身の車両と同じレベルになる位置は、同じ基本的原理のいく
つかの変量によって、例えば比較的短い距離に対して用いられる一つの変量と比
較的長い距離に用いられるもう一つの変量によって測定することが有利である。
二つの異なる変量によって行った計算結果をともに評価することも可能である。
このような意味で用いる場合、比較的短い距離は、100mの桁までの距離であ
ると考えることができ、一方比較的長い距離は、100m以上の桁の距離である
と考えることができる。

0018

その外の有利な方法は本明細書の特許請求の範囲から明らかになる。

0019

本発明を添付図面を参照して以下に詳細に説明する。図1はカーレーダの図式
ブロック図を示し、図2と3は自分自身の車両と他の車両との間の点を確認する
ことによって横方向の位置を測定する本発明の第一の方法を示し、そして図4
時間積分の原理にしたがって横方向の位置を測定する本発明の第二の方法を示す

0020

図1に示すカーレーダ4は、アンテナ6、送信機部分7および受信機部分8を
備えている。アンテナ6は車両の前部に取り付けることが好ましく、例えばカセ
グレン型の機
械的に走査する反射アンテナで構成されていてもよい。上記送信機部分は線形化
回路(linearization circuit)9と発信器10を備えている。その発信器は好
ましくはギガヘルツの範囲例えば77GHzの信号を発し、その信号は方向性
合器11とサーキュレータ12を通じてアンテナ6に伝達される。アンテナが受
信した反射信号はサーキュレータ12を通じてミクサ13に伝達され、ミクサで
、その受信信号は上記伝達された信号と混合される。増幅器14、フィルタ15
および信号処理装置16を通過した後、以下の定義によって、前方の車両に対す
る距離rと方向αを特に公知のレーダの原理にしたがって得ることができ、必要
に応じて前方の車両の相対速度について情報を提供できる。

0021

自分自身の車両と他の車両間の点を確認することによる横方向の位置を測定す
る本発明の第一の方法を、図2と3を参照して以下に説明する。

0022

図2において、第一車両23(以後、自分自身の車両またはホスト車両と呼ぶ
)は、もう一つの車両25とともにカーブ部分22内に位置し、もう一つの車両
25はこの場合前方に位置している。第一車両23は、図1に図式的にブロック
図で示したカーレーダを備えている。これら2台の車両間の距離はrで示し、そ
してαは、ホスト車両23の走行方向に対する前方の車両25の方向を示す。前
方の車両に対する横方向の距離すなわち横方向の差はdで示した。直交座標系が
ホスト車両23に与えられ、そのx軸はホスト車両の走行方向である。前方の車
両の位置と速度は
上記の速度原理によって分かるであろう。

0023

前方の車両25および自分自身の車両23から同じ距離a/2の点27まで、
前方車両25からまっすぐ後方に(接線方向に)直線26を引く。点27は、円
形カーブ部分にそって適時後方に移動させた前方車両に対して、自分自身の車両
に対する横方向の位置と同じ横方向の位置にあることは図2から明らかである。
両車両間横位置の差はこのようにして測定することができる。カーブ部分の曲
率半径が小さいと(通常そうである)両車両間の距離rはほぼ

0024

図2に示すように円弧の場合、その円弧の両端点の接線は該カーブの中点の外
側で互いに交差する。自分自身の車両ともう一つの車両との距離の比率kはこの
場合0.5に等しい。

0025

図3を参照して行った下記分析結果はある一定の比率kを有するカーブの方程
式に必要な条件であり、この場合、任意のカーブ部分42の両端点AとBにおけ
る接線は点Cで互いに交差し、点Cは、上記両端点間の距離を、長さが(1−k
):kの比率の部分に分割する。

0026

カーブ部分がy=f(x)で表されるとする。カーブ部分42の一方の末端点
Aが原点(0,0)になるように単位を選択する。関数g(x)=f(x)−x
*f′(0)に移行することによって、原点の接線方向が水平の場合に移行して
分析を行うことができる。さらに、関数gとその導関数g′は、カーブy=g(
x)にそった距離がx軸にそった距離に近似できるような小計であるとする。

0027

カーブ部分の他の末端点の接線B=(x,y)[式中x>0およびy=g(x
)]は、x軸(他の末端点すなわち原点の接線)と点C=((1−k)*x,0
)で交差する。同様にg(x)=0の場合すなわちカーブABが直線であれば、
これは、kの値にかかわりなく満たされている。そうでなければ、三角形BCD
[D=(x,0)および線CDは長さがk*xである]によって、BD/CD=
g(x)/(k*x)=g′(x)である。

0028

この関係は、xのすべての値に当てはまるが下記微分方程式で表される。
g′(x)/g(x)=1/k*1/x
なおその解は1n|g(x)|=(1/k)*1n|x|+C 、すなわち
g(x)=(±)exp(C)*x1/kである。

0029

k=0.5の場合は定二次導関数(constant second derivative)で表され
放物線すなわち曲率が一定の円弧の小角近似曲線になる。このことは、k=0
.5の場合の必要条件である。これは充分条件でもあることは容易に分かる。

0030

したがって、任意のカーブ部分の両末端点の接線がそのカーブ部分の中央の外
側で互いに交差することがあてはまるカーブは、(曲率が0の直線を含む)曲率
が一定のカーブ(の小角近似曲線)である。曲率が一定のカーブのこの特性解析
では曲率半径の値が分かっていることを利用しない。

0031

曲率が、道路距離が増すにつれて増大するカーブ部分の
はなく、代わりに、例えば点の間(車両間)の距離に依存している。このような
カーブの例はいわゆるクロソイド曲線であり(コルニューら線;Struick 著“
Differential Geometry”,Addison-Wesley,1950年,201頁参照)、こ
曲線は、曲率が、対称点からの円弧の長さが増すにつれて増大する。このよう
なカーブは部分的に三次のカーブに近似できるので、まっすぐな線の部分とカー
ブ部分の間の中間のカーブと考えられる。同様に道路距離が増
横方向位置の有利な測定方法では、例えばカーブに入っ
て例えばカーブから直線道路への移行が検出されたときは
測定にも使用される。

0032

図4に示す積分の原理は、

0033

道路=速度の時間積分値=[v(t)*dt]の合計という関係に基づいてい
る。

0034

図4は、道路のストレッチにそって第一点31から第二点32へ適時に後方へ
移動したときの変位を2成分33と34に分割する方法を示す。成分33はx方
向後方への変位に相当し、一方成分34はy方向後方への変位に相当し、そして
そのy方向の変位は横方向の変位に相当し、およびそのx方向の変位は上記横方
向の変位に対して直角方向の変位である。ある期間、前方の車両の横方向の速度
と縦方向の速度を実測することによって、前方の車両は、自分
自身の車両と同じレベルになるまでx方向後方に移動させることができる。y方
向に相当する長さにわたって積分すると横方向の位置が得られる。上記の積分原
理は道路の曲率のいかんにかかわらず適用できる。

0035

自分自身の車両は固定した系をもっておらずかわりにその車両の移動によって
変わるそれ自身の座標系をもっているので、自分自身の車両の移動に対して補正
をしなければならない。したがって積分(=総和)を行う場合、速度は、速度が
測定されてから自分自身の車両がどのように進行方向を変えるかによって分解さ
れる。この進行方向の変化は自分自身の車の偏揺速度(yaw rate)センサから
の信号の時間積分値として与えられる。その分解はいわゆる小角近似法(small

0036

angle approximation)すなわち近似式sin(x)=xとcos(x)=1を用いて行う
ことが多い。

0037

本発明を上記のように、レーダ周波数について説明してきたが、この範囲に全
く限定されず、かわりにレーダ周波数の範囲を含めて全く異なる周波数範囲が考
えられる。上記の代表的実施態様では、前方の車両を適時後方に移動させた。例
えば、少なくともある用途では、自分自身の車両を適時、前方に移動させるか、
または両方の車両を、それらがおかれているレベルの位置に適時移動させること
もできる。

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