JP6533343B2

JP6533343B2 - 重力場理論を使用した車の自動運転計算方法

Info

Publication number: JP6533343B2
Application number: JP2018537872A
Authority: JP
Inventors: 博隆北川
Original assignee: 博隆北川
Priority date: 2017-04-25
Filing date: 2017-04-25
Publication date: 2019-06-26
Anticipated expiration: 2037-04-25
Also published as: US20200026274A1; CN110382320A; JPWO2018198182A1; WO2018198182A1

Description

本発明は、車の自動運転を安全に、且つ最善の操作を行うものである。

自動車の自動運転を実用化する為には「自車の安全」だけでなく「歩行者や障害物の安全性」「交通ルール」「モラル」「天候」等の単一化できない各条件を完璧な整合性を維持した上で最善の操作を特定できる判断方法が必須となる。
しかし、従来の自動運転アルゴリズムは上記の各条件において個々の判別理論が含まれている為、整合性を保つ事が出来ない。
この発明は「重力場理論」だけで全ての条件を捉え数値化する事により完璧な整合性維持が確保できるのである。

明細書に記載されている基本事項設定集（基礎編及び路上編）によって自動運転の実用化は目途が立つ。
しかし、記されていない未設定の条件に対し「重力の発生場所・値」「それを観測する位置」を適切に設定する為には、基本事項設定集を身につけなければならない。
それが出来れば全ての国の「交通ルール」「モラル」「未来に発生する追加事項」にも柔軟に対応し拡張できる。
従ってこの基礎事項設定集はこの発明の中核であり、教科書でもあり、産業上利用する上で必要不可欠な要素でもある。

この発明は最善の操作を特定する判断方法として「個」と「全」の上昇率の合計値を対象としている。
従来の技術では「個」の値のみで判別していたが、条件によっては「全」も含ませる事により、空間的にはより広く、未来予測的には深く、最善の操作を特定できるようになる。
先行技術文献
非特許文献

非特許文献１：物理学基本方程式「相対性理論・重力場理論」発明者アインシュタイン博士

このアルゴリズムにおいて空間の基本設定は相対性理論（重力場理論）を使用する

この方程式を使った場合の特徴は
・近いほど”より”強くなる
・相互に影響を与え合う
・０が発生しない

３Ｄ空間内に車を設定。交通ルールに基づいて危険重力を配置する
入力する定数に制限はありませんが、基本値は全て同じ値にします
（危険重力の意図的な対比は除く）＞＞■基礎編１２危険重力の値
３Ｄ画像にした際の見やすさ、確認のし易さを優先すればよいです（上の図程
度がよい）

■基礎編１白線
最も一般的な制約である白線の設定をします

危険重力は白線の中心に沿って適度な間隔で配置します（もしくは内側）
間隔は３Ｄ空間の最小単位によりますが、とりあえず５ｃｍ（仮）とお考え下さい
その後の実証によって１０ｃｍに伸ばしたり３ｃｍに縮めたりしてください
この３Ｄ空間の最小単位は使用するＰＣの性能と入力するπ（パイ）の値とのバ
ランスを取り
適切な速度での計算が可能な間隔を最善とします

次は車の観測地点の設定をします

車の周囲に同じく５ｃｍ単位で観測位置を設定します
これにより車を３Ｄ空間で包むようになります
そしてそれぞれの観測位置には番号を付けて個別に管理します

全体観測設定

この図は非常に簡易に設定した場合の選択例です
まず車の観測位置の数が「８」個のみであると仮定します
さらに車の操作を「左・前・右」の３択のみと仮定します

白線の上に置かれた危険重力によって各緑色の観測位置で値が測定できます
ここでは非常に分かり易くするため「現在の値」を全て１０としました
そして「左・前・右」の３択を行った場合の予測値を計算すると「前の７５」
が最も危険値が低いので車の運転は「前」を選択するのが最善と言う結果が
出るのです。
実際の判別では観測位置の合計ではなく平均値の上昇率で判断します

個別観測設定

それぞれの観測位置について危険度の上昇率を計算します

ここまでの最終判断
全体と個別を合わせた上昇率の最も良い値が最善の操作となります
この例では９カ所の上昇率の合計が判断対象となります

車の自動運転を「アルゴリズムミス」が起きないようにするためには
この「重力場理論」「全体」「個別」の概念を取り入れた理論でないと成立
しません
なので現在各自動車メーカーが開発しているアルゴリズムでは絶対に事故防
止をする事が出来ません。
これはπによって構成される変化を有理数を使い適切に観測できるのか？と
言う哲学的問いになるからです。

ご存知の通りπは不規則で無理数です
なので観測するには同じくπを使わねばなりません
これを回避する方法は存在しません

赤の危険重力を避ける最善の道は「全体」と「個別」の上昇率合計値によっ
て予測できる

■基礎編２静止障害物
この図のように道路上に置かれた静止障害物の設定です

障害物の確認できる面に５ｃｍ単位で危険重力を設定します

これにより車に影響を与える危険度を白線の時と同じように予測できます
（白線と同じ設定で追加する）

更に「障害物全体設定」と「障害物個別設定」も追加します
車の観測地点と同じように３次元的に設定します
確認出来る範囲のみで構わないです

今度は自分の車に危険重力を設定します

静止障害物は自分の車からの影響で観測位置に値が現れます
もちろん「白線」の危険重力は影響を及ぼしません

車と同じように静止物体の上昇率を予測できるようになります

この状況での最終判断

全ての上昇率を合計した予測値で最善の操作が特定できます
静止障害物の数が増えると同じように計算対象は増えていきます
これにより車は交通ルールを守った上で障害物の安全も守るルートを走るよ
うになるのです

■基礎編３静止状態・人
人は障害物でもありそれ以上でもあります
なので追加で「命」設定を追加します

途中までは静止障害物と同じです

３次元的に観測位置を設定します
同じように危険重力も設定します（静止障害物と同じ）
人の場合は追加で「命」設定を加えます

人（静止物体）と命を分けた理由は後程説明します＞＞■基礎編１２危険重力の値

■基礎編４移動障害物
この図では移動方向は前方直線のみの場合とします

この図から分かるように、移動障害物は移動範囲を予測し、それに十分な予
備間隔を設け
それら全体を一つの障害物として扱います。
速度が速いと移動範囲は長く伸びます。

同速度でも移動方向によって予備間隔は変化します

以降は静止障害物と同じ設定、計算です

■基礎編５移動状態・人
人の場合は移動方向が予測しにくいので（特に子供）
全方位の移動を考慮し十分な間隔を取ります

以降は静止状態・人と同じ設定、計算です

■基礎編６移動障害物・車
移動している車の場合は人間が乗車している可能性が高いので
人間の確認が出来ようが出来まいが「命」設定を加えます

以降は「移動状態・人間」と同じ設定、計算です

車は移動方向が多岐にわたるので危険重力の設定範囲も左右に広がりますが
交通ルールを基にすれば方向はかなり限定できるでしょう

■基礎編７複数の障害物

障害物が複数の場合の最終判断です

この様にどれほどの数でも増やす事が出来ます
しかし判別対象が増えると計算速度が低下するので
遠すぎる障害物は重力設定を簡易にするなどの措置を取る方が効率的です
車の前方、サイド、人間を重視してください（ＰＣの性能次第）

■基礎編８速度制限

速度の制限を設定します
青が交通ルール順守重力、緑が現在の速度であり観測位置です
法定速度を順守するほど青に近づき走行の速度が適切になります

これを安定的に維持する為に以下の３つの設定を用意します

アクセルとブレーキの操作を設定します
なるべく踏み込まない方が安全な操作と言えます

更に走行安定度も設定します

法定速度を０％に当てはめ、速度０キロを１００％に当てはめます
そうすると現在の車の安定速度が％で割り出せます
６０キロで走る道であればそれ相応の踏み込み位置が最善の踏み込み度となる
のです

車の流れに合わせた速度については後程説明します＞＞■路上編２流れに乗る

■基礎編９赤信号
赤信号は法定速度を０すれば停止動作を行います
そしてもう一つ「交通ルール順守」設定を加えます
これは停止線との距離をなるべく縮める為の設定です

停止線の手前に順守重力を設定します。車の下部両脇に観測地点を設定
なるべく値が大きくなる方が停止線との距離を縮め交通ルールを順守してい
ることになります

この場合停止線を超えれば超えるほど値は低下し不適切操作となります
保険として赤信号時はバックしないように設定するのも良いでしょう
この二つを組み合わせると車は赤信号に対して程よい位置に停止する事が出
来ます

この状況での最終判断

この状況下での判断は以下のようになります

■基礎編１０黄色信号
黄色信号は各速度による停止線までの距離を事前に決めておき
それぞれにおいて通過するか停止するかを分ければよいだけです

例：
黄色が確認できた時点で走行速度が５０キロの時
停止線との距離２０ｍ以内は無視して通過する
停止線との距離２０ｍ以上は赤信号扱いとし停止する

例：
黄色が確認できた時点で走行速度が３０キロの時
停止線との距離１０ｍ以内は無視して通過する
停止線との距離１０ｍ以上は赤信号扱いとし停止する

■基礎編１１強制停止
障害物や人に対して接近しすぎるのを防止する設定です
黄色信号のように速度に対する限界距離を事前に決めておきます

障害物の危険重力発生位置の最下部に強制停止重力（★）を発生させます
観測位置は車の全面下部のライン上です
全て個別で観測し一つでも限界距離内に入ったら回避しつつ減速、停止操作
を行います
サイドは主に巻き込み防止措置ですめで前方程限界距離は取らなくてもいい
と思います

限界距離の設定例
速度が上がると範囲は前方に大きく広がる
ハンドルを左右にきるとサイドの限界距離も広がります

限度内に入ると減速操作が強制されます
それにより車に指定される速度は低下していき★との距離が近づくと停止し
ます
仮に危険重力を超えてしまっても強制速度は０のまま指定します
なので必ず停止を維持します

障害物との接触を確実に回避するためには十分な距離の限度線を設定する事
が重要です
［限度線を超える＝停止する］とは限りません
速度を落としつつ回避走行を継続します

ちなみに突然の近距離飛び出しの場合、急ブレーキが間に合わず接触する可
能性が発生しますが
車側の操作でこれを回避する術は有りません

この状態での最終判断です

■基礎編１２危険重力の値
障害物や人に設定する重力値には違いが必要です

この様なブレーキが間に合わない場合、且つ２者択一の場合どちらを守るの
か？
その為には障害物の種類によって重力に差を付けなければなりません

重力値１：白線、追い越し禁止車線
重力値２：荷物、ガードレール
重力値３：人間、走行車、動物
これはあくまで例でありその選別には多くの議論が必要となります

更に「命」も重力に違いが必要です
重力値１：動物
重力値２：同方向の走行車（多少の衝撃に強い）
重力値３：人間（衝撃に弱い）、走行車（正面衝突はとても危険）

人間とそれ以外の生命を明確に分けたいのであれば
追加設定で「命・人間」を加えれば人間が最優先になります

■基礎編１３ハンドル操作
ハンドルはまっすぐが一番安全で、斬り過ぎは良くありません

この設定でハンドルを切る時の適切さが維持できます

■基礎編１４車体の傾き
水平が一番安全です。これを維持するように設定します

車体の中央に基準線を設け傾きの度合いを測定します

■基礎編１５坂道・段差
観測できる坂道や段差には全て危険重量を設定する
角度や高さによって強制停止重力を加えればいいです

例：
坂道？度以下は道路として扱う
坂道？度以上は障害物として扱い強制停止重力を加え回避する

例：
段さ５ｃｍ以上は障害物として扱い強制停止重力を加え回避する
段さ５ｃｍ以下は通行可能として扱うが通過速度を５キロ以下に減速する
段さ３ｃｍ以下は通行可能として扱うが通過速度を１０キロ以下に減速する
段さ１ｃｍ以下は通行可能として扱うが通過速度を３０キロ以下に減速する

■基礎編１５異物や穴をまたぐ
道路上に落ちている静止異物（高さ１０ｃｍ以下程度）や、穴（深さ１０ｃｍ程度）
を
またいで通行する際の設定です

事前にまたげる大きさを確認しておきます
それ以下であればまたいでしまいます
サイドから回避できない場合の措置です
もちろん移動物体と確認できた場合は不可であります
交通ルール上は良くない行為ですが、これを設定しないと些細な障害物で停
止してしまい
かえって交通妨害となります

路面の穴の場合は通過時に速度を落とすのが安全となります

観測位置は前後のタイヤの幅です
異物の確認時に踏んでも良いものと判断できれば踏みつけるのも良いと思わ
れますが
減速は加えておいた方が良いでしょう

■基礎編１６天候
風、雨、雪、凍結などの設定です

「風」
横風の時は風下の観測位置を広げゆとりを設けます

台風のように風が乱れている場合は前後左右に広げます
そして法定速度を１０％〜３０％減速するのが良いでしょう
風の強さによって調整して下さい

障害物に対しても危険重力の範囲を広げます

移動物体でも同じです

「雨」「雪」の場合
滑りやすいので「風」と同じように前後左右に範囲を広げます
そして法定速度を１０％〜３０％減速するのが良いでしょう

水たまりの場合は
「１５異物・またぐ」、踏みつけ、と同じ扱いです
水たまりは踏みつけ可の設定を設けて下さい
減速して通過します

大きすぎる、深すぎる（深そう）の場合は障害物として扱い強制停止重力を
当てはめます

「凍結」
基本は水たまりと同じですが危険度はとても高いです
なので減速は５０％以下（３０キロ以下）が良いでしょう

凍結時は障害物の危険重力の範囲はさらに大きく広げます
走行車の範囲もさらに広げ安全性を重視してください

■路上編１車間距離
車間距離は■基礎編１１強制停止とほぼ同じです
移動障害物として扱い、追尾対象とすれば後方で適切な距離を保ち停止しま
す

限界距離の設定例
サイドの限界距離も必要

限度内に入ると減速操作が強制されます
それにより車に指定される速度は低下していき★との距離が近づくと停止し
ます

■路上編２流れに乗る
流れに乗るとは法定速度を超えた速度で走行すると言う事です
まず、何キロまで（？％まで）オーバーが許容できるのかを決めておきます

そして前方の車の速度を計りその許容内であるかを判断します
次に後方の車の速度を計り同じく許容内であるかを判断します
前後の速度から安定した速度（低い方の速度）を求め、走行速度に修正をか
けて追従します
これで流れに乗るが実現できます

前方、もしくは後方の車が法定速度以下であれば
無理にオーバー走行せず法定速度で走行するのが良いでしょう

■路上編３中央走行
走行路の中央に中央重力を設定します

観測位置は車の前部中央です
これにより車は中央走行を優先するようになります
中央を走行している時はこの二つが重なることになります

左右の限界は中央から１０ｍ程度でいいと思います

■路上編４車線変更
中央重力の位置を移動させればおのずと車線変更が行われます

■路上編５追い越し
前方の車の速度を測定して法定速度との差が事前の設定以下であれば追い越
しを行います
その際は中央重力の位置を車線変更と同様に移動させれば追い越しが行われ
ます
もちろん追い越し禁止車線をまたいで中央重力を移動させることは出来ませ
ん

■路上編６ルート
車の自動運転では殆どの場合ナビが搭載されると思いますが
ナビが無い場合のルートの設定方法も記載しておきます

まず大まかな目的地を決めます
この図では最初に「１を目指して国道を走る」とします

目的地に至る方向、１０ｍ程度先にルート重力を発生させます
観測地点は中央走行と同じ前部中央です
道路標識などを基に適切な車線、走行路に発生させます

曲がる時は道しるべのように先に曲がってもらい、車は後を追いかけます
適切な車線も含めて常に１０ｍ程度先を誘導してもらいます

目的地１に到着したら同じように２を追いかけます
こうして最終目的地まで到達できるのです

■路上編７死角
近距離において死角位置には危険重力を設定します

静止障害物があるかのように扱います
走行路であれば法定速度に合わせた大きさにして安全性を優先します
何もないことが確認できれば消えてなくなり上昇率を１００％にします

死角は拘り過ぎるとキリがないので、識別の段階である程度の甘さを入れて
おく方が良いでしょう

■超法規的措置編１精神的不満の解消
流れに乗るの項目で自分の車が先頭であり後続に車が繋がっていたら？
もちろん法定速度で追い越し禁止の場合です

この状態で速度を上げると主体的に速度違反になります
なのでこの場合はどうするのか？

後続に渋滞が発生していたら？キロまで速度オーバーが許されるのか？
行政と話し合いをして決めなくてはなりません
恐らく現行の交通ルールであれば「法定速度厳守」が妥当でしょう

前後に車が居れば「集団の一部亅として速度違反は黙認されやすいですが
先頭の場合だと「集団の一部」と解釈し難いからです
そもそも後ろから不満があるのかどうかも確認できないのですから
気を使う必要もないとも言えます
自動運転であるが故の「人間に対する気遣い」と言うめんどくさい現象です

■超法規的措置編２思いやり走行
この様な事例の場合
現行法ではこうなりますが

遠くの人が危険にさらされる可能性があります
対向車次第なのであくまでも可能性です
しかし、人命を優先するのであれば障害物の前で停止し対向車を逃がすのが
最善となります
ですが、それは円滑な走行の妨害であり、交通ルール上は不適切となります
（後続車の流れ妨害）

すぐにこれを改善する事は出来ませんが
将来的には対処できるように交通ルールを変えるべきだと思います
現在の仕組み

将来の仕組み
これをすると計算量が爆発的に増加するのでＰＣの性能次第です
対向車が自動運転搭載であれば通信が出来ますが、人間が運転している場合
も有り得るので
自分の車単独で計算、判断しなくてはなりません

■超法規的措置編３年齢による選別
この様な事例の場合

どちらを守り、どちらを犠牲にするめか？
倫理的には子を守り親を犠牲にするべきでしょう
（そして残された子供は社会が育てる）
ですが現在の法律では明確化できないと思います
なのでランダムが無難な対処法です

しかし、自動運転の車が世に普及することが避けられないのであれば
この様な困難な問いに対しても明確な答えを出し、車に搭載しなければなり
ません
人類は新たな倫理観を必要とされるのです

親子の優先度は危険重力の入力値によって差別化します

■超法規的措置編４温度センサーの義務化
可視光のみでは大きな事故が起きる可能性があります
なので将来的には全ての自動運転車には「温度センサー」を設置義務化し
人間・生物とそれ以外を明確に判断できるようにするべきでしょう

温度センサーと重ねれば人間を判断しやすい

Claims

車に自動運転を行わせるための自動運転計算方法であって、
前記車の走行のための条件を「重力場理論」で捉えるために、前記条件に基づいて、
前記車の走行時に回避すべき実空間内の位置（障害物、白線、もしくは自車）と、
表計算上空間の指定位置（速度、ブレーキ踏み込み、アクセル踏み込み、ハンドル
きり込み度、車体の傾き度）に重力の発生場所を設定し、該重力によって発生された
重力の値を、前記「重力場理論」に基づいて、実空間では前記車の位置もしくは障害
物の位置において観測し、
表計算上空間ではそれぞれ指定された位置において観測して数値化することによって、
同一化できない各条件（距離、速度、角度）を上昇率判断で統合し、同一関数として
管理して、車に自動運転を行わせる、自動運転計算方法。
請求項１に記載された自動運転計算方法において、
重力の発生場所及びその値と、重力の値を観測する位置とを設定することによって、
前記条件が設定される、自動運転計算方法。
請求項２に記載された自動運転計算方法において、
前記重力の値を観測する位置を前記車や障害物の場合は周囲に複数個設定し、
これら複数個の観測位置においてそれぞれの観測された重力の値である観測値に基づ
いて、個別の観測値の上昇率と各観測値の合計又は平均値の上昇率とを判別対象とし、
体積を持たない対象（速度、角度）の場合は個別の観測値の上昇率を判別対象として、
安全度を判別する自動運転計算方法。
請求項１に記載された自動運転計算方法において、各設定を「重力場理論」だけで行う事
により「重力場理論」の特徴である、「観測位置と重力の距離が近くなるほど上昇値が強
くなる」を方法内で維持しつつ同一化できない各条件（距離、速度、角度）を上昇率判断
で統合して、「重力場理論」だけで設定されていない既存の方法よりも安全性が向上して車
に自動運転を行わせる、自動運転計算方法。