The simulation is run in V-REP which can be downloaded for free at:
http://www.v-rep.eu/
The 3d models (track and vehicles) are constructed in 3dsmax and imported into V-REP.

Toyota develops Pre-collision System with Pedestrian-avoidance Steer Assist

As pedestrian versus car fatalities continue to rise in the U.S., automakers are working on new technologies to help address the problem. Most recently, both Ford and Toyota have developed new safety systems that use both automatic braking and steering to prevent the vehicles from striking a pedestrian or other obstacle in the roadway. Both announced their innovations last week, with Ford revealing a test car using its Obstacle Avoidance system, and Toyota announcing the development of its Pre-collision System with Pedestrian-avoidance Steer Assist.

Ford's test car, a Focus introduced at its proving grounds in Lommel, Belgium, uses automatic steering and braking to avoid collisions with vehicles that are stopped or slowing in the same lane ahead, or to avoid hitting a pedestrian. The system first issues warnings when it detects slow-moving or stationary obstacles; if the driver fails to steer or brake following those warnings, the system automatically steers and brakes to avoid a crash. Ford developed the Obstacle Avoidance-equipped Focus as part of a research project in cooperation with a consortium of 29 partners creating active safety systems to intervene in imminent collisions.

"There are many instances — such as unexpectedly queuing traffic ahead — when this technology could benefit both the driver whose car is equipped with the technology and others on the road," said Barb Samardzich, vice president of product development for Ford of Europe, in a statement.

On Friday in Japan, Toyota announced that it had developed a similar system, which uses automatic steering combined with increased precollision braking force and automatic braking specifically designed to help avoid striking pedestrians. The system, PCS with Pedestrian-avoidance Steer, kicks in when automatic braking alone is not sufficient, such as when the vehicle is going too fast or a pedestrian suddenly steps into its path, according to the automaker.

An onboard sensor detects pedestrians and issues a visual alert on the dashboard in front of the driver; if the likelihood of a collision increases, the system issues an audio alarm, and the increased precollision braking force and automatic braking functions are activated. If the system determines a collision cannot be avoided by braking alone, and there is sufficient room for avoidance, steer assist is activated to steer the vehicle away from the pedestrian.

"Toyota is committed to developing safety technologies that help eliminate traffic fatalities and injuries involving pedestrians and other vulnerable road users," the automaker said in a statement.

While Japan's pedestrian-death totals have been on the decline for a dozen consecutive years, the U.S. continues to see an increase in fatalities, according to the National Highway Traffic Safety Administration. Pedestrian deaths increased 4 percent to 4,280 from 2009 to 2010, and nearly another 4 percent in 2011, when there were 4,432 such deaths.

Toyota said it intends to make the pedestrian-avoidance technology widely available by 2015. Ford did not specify a timeline for the availability of the Obstacle Avoidance system.

Related 
Department of Transportation: Everyone Is a Pedestrian 
Automakers Say EV Noisemakers Too Loud 
More Safety News on Cars.com

Toyota Integrated Safety - Pre-collision System with Pedestrian-avoidance Steer Asssit

ボルボの「シティ・セーフティ」

ボルボが「XC60」に採用する「シティ・セーフティ」は、渋滞の多い都市交通で低速時に発生する衝突事故を回避することを目的に開発されたシステム。低速域に限定して機能し、クルマを停止させるところまで制御するのが特徴だ。世界中で「XC60」に全車標準装備の設定とし、日本でも2009年から販売が始まった。

フロントウィンドウの上部に設けられたレーダーでクルマの数m先の状況を監視し、前車との速度差が大きくなるとまずブレーキ圧を高める準備をして急ブレーキに備える。時速30km以下で作動し、追突の可能性があると判断すると急ブレーキをかける。このとき、速度差が時速15km以下であれば、衝突する手前で停止し、時速30km以下であれば減速して衝突の被害を軽減する。

なお、「XC60」では、この「シティ・セーフティ」に加え、ドライバーの動作を分析して居眠りに近いような状態にあると警告を発する「ドライバー・アラート・コントロール」や、車線からはみ出しそうになると警告を発する「レーン・デパーチャー・ウォーニング」や、前車の速度変化に応じて車間距離を維持する「アダプティブ・クルーズコントロール」などの別オプションを組み合わせることもできる。

この「シティ・セーフティ」に、2010年8月から追加されることになったのが「歩行者検知機能付きフルオートブレーキシステム」だ。レーダーにカメラを組み合わせることで、前方の歩行者を検知し、自動的にブレーキをかける。こちらは「シティ・セーフティ」と違って作動する速度領域が広く、相対速度が時速35km以下なら歩行者との衝突を回避し、時速35km以上の場合には減速によって被害を軽減する。これによって衝突速度が時速50kmから25kmに減速されると、歩行者の致死率は8％から1％にまで低下するという。

 

クルマの安全装備は日進月歩の勢いで進化している。今後もさまざまなメーカーによってさまざまな安全装備が開発されるはず。ユーザーとしては、こうした安全装備は積極的に装着するようにしたい。 

こうした新しい安全装備というのは、採用された当初は価格が高めになるのが避けられないため、グレードの高い高級車から順に採用されるのが慣例のようになっているが、自分の買おうとするクルマにオプション設定されているなら、可能な限り装着するようにしたい。また標準装備されている車種やグレードがあるなら、そちらを積極的に選びたいものだ。スバルの「アイサイト」はグレード設定で供給されるので装着グレードを選べばよいし、ボルボの「シティ・セーフティ」は全車標準なので「XC60」を選べば自動的に手に入る。

 このほかの安全装備として重要なのが「横滑り防止装置」だ。この技術については、輸入車の多くが標準装備しているのに対し、国産車ではまだオプション設定や非設定の車種が多い。オプションの場合には6～7万円程度の価格が設定されるので、必ず装着しておこう。横滑り防止装置を装着すると、事故率が大きく低減することは統計的に証明されている。とても重要な安全装備だ。

 しかし残念なことに、現在の日本車では、後ろの中央席に3点式シートベルトやヘッドレストレイントが装備されていなかったりする例がまだまだ多い。また「SRSサイドエアバッグ＆カーテンエアバッグ」もオプション設定だったり、装着できなかったりする車種も多いのが実情だ。ユーザー側でできることとしては、これらの装備も含めて、安全な仕様を充実させたクルマを積極的に選ぶことだろう。ユーザーが安全を重視する姿勢を示せば、メーカーのクルマ作りも変わってくるはずだ。

http://kakaku.com/article/pr/10/carsafety/p02.html

スバル｢EyeSight(アイサイト)｣

スバルの最新安全装備である「EyeSight(アイサイト)」は、ほかのメーカーの多くがレーダーを使うのに対し、2台のカメラ(ステレオカメラ)によってクルマの前方を監視するのが特徴。2台のカメラを使うことで前方の障害物を立体的に判断することができ、前方にクルマや歩行者、自転車などの障害物があると、まずは警報音やインパネのメーカー画面への表示で危険を知らせて回避操作をうながす。それでも回避操作が間に合わないと判断したときには、自動的にエンジンを絞ってブレーキを働かせ、衝突の回避や被害の軽減を図る。

自車と対象物との速度差が時速30km以内であれば、手前で停止して事故を回避することが可能。それを超える速度差があるときには、回避することはできないが、ブレーキを働かせて衝突の被害を軽減する。

ほかにも、駐車場などで前方に障害物があるのに発進しようとしたときに発進を抑制する「AT誤発進抑制制御」や、十分な車間距離がない位置に急な割り込みが入ったときに警報音で知らせる「車間距離警報」、走行中に車線からはみ出しそうになったときに知らせる「車線逸脱警報」、覚低走行に陥ったときに発生する車両のふらつきを知らせる「ふらつき警報」など、さまざまな運転支援機能が統合されている。

また、新型レガシィに採用された「アイサイト」は、価格が手ごろなことも大きなポイントだ。ほかのメーカーのプリクラッシュセーフティシステムは、トヨタのもっとも安いものでも147,000円の価格が設定されている。ホンダや日産のシステムはもっと高かったり価格がなかなかわからないような設定になっているが、レガシィでは、ベース車とアイサイト装着車の価格差がわずか105,000円に抑えられており、非常にリーズナブルな価格設定となっているのだ。このため、レガシィの初期受注を見ると、アイサイトの装着車の販売比率が60％近くに達しており、ほかのメーカーにはない高い普及率を達成している。

http://kakaku.com/article/pr/10/carsafety/p02.html

アクティブセーフティ技術

事故が起こった際の被害を最小に抑える安全性能が「パッシブセーフティ」なら、その逆に、事故を未然に防ぐ安全性能が「アクティブセーフティ」だ。これは、非常に広い範囲を示す言葉で、視界のよさやボディの見切りのよさ、扱いやすさといった抽象的なものまで、その範囲に含まれることもある。

最近では電子制御技術の進化によってさまざまな安全装備が登場している。日本では1983年に採用が始まった電子制御ブレーキの「ABS」（当初は「4輪ESC」と呼ばれた）は、今ではごく一部の軽自動車を除いて標準で装備される安全装備だ。また、制動時のABSだけでなく、発進時の「トラクションコントロール」や、走行中の「横滑り防止装置」などまで、さまざまな安全装備が開発され、順次普及が進められている。

また、最新のレーダー技術や解析技術などを活用し、一定の車間距離を維持して走ったり、走行車線からの逸脱を防止する仕組みや、夜間走行中に前方視界を確保して障害物を感知する仕組みなども実現化されており、すでに採用が始まっているものもある。

全輪駆動(4輪駆動)システムは、前後のタイヤに駆動力を伝えて走るので、前2輪だけのFF車や後2輪だけのFR(またはRR)車に比べて、操縦安定性が高まる。

電子制御でブレーキを断続的に働かせることで車輪のロックを防ぎ、緊急制動時にクルマの挙動を安定させる技術「ABS」は、ごく一部の軽自動車を除くとすでにすべてのクルマに標準で装備されており、アクティブセーフティの基本ともいえる装備となった。電子制御でブレーキ力の前後配分をコントロールする「EBD」や、緊急ブレーキと判断したときには踏力に対してブレーキ力を高める「ブレーキアシスト」などとも組み合わされることが多い。

滑りやすい路面での発進時にアクセルを踏みすぎたときなど、タイヤの空転を判断するとエンジンの出力を抑えてスリップを防止する仕組み。次の横滑り防止装置と組み合わせ採用されることも多い。

現在、普及の途上にあるのが、この「横滑り防止装置」だ。カーブを曲がるときにクルマの走行ラインがふくらんだり、あるいは巻き込んだりするのを防いで、安定した走行を確保する装置。メーカーによって、ESC、ESP、VSC、VDCなど多数の呼び方があるのが普及を妨げているとして、部品メーカーからは「ESC」という名称に統一しようという声が出ている。

トヨタが一部の高級車に採用している、横滑り防止装置を進化させたシステム。通常時からクルマの動きを判断し、クルマが滑り出す前から早期に介入してクルマの挙動を安定させる。

アクセルを踏まなくても一定の車速を維持して走るクルーズコントロールに、車間距離制御機能を追加したもの。プリクラッシュセーフティシステムに組み合わされる。

道路に書かれた車線を示す白線をカメラなどで判断し、それを踏み越えそうになると警告音やステアリングへの振動などでドライバーに知らせるもの。「車線逸脱防止機構」として、クルマを車線内に戻す形でステアリングを働かせるものもある。

ハンドルを操作したとき、操舵の方向に向けてヘッドライトが照らす向きを変えるシステム。暗い夜道での視界を確保する。

クルマの後部にカメラを設置してカーナビの液晶画面に後方視界を示すのは、メーカー純正カーナビに追加される常識的な機能となった。ほかにもクルマの周囲にカメラを配置して、周囲の状況を真上から見た形で表示する「アラウンドビューモニター」や、見通しの悪い交差点で左右方向の視界を確保する「サイドブラインドモニター」なども普及が進んできた。

追突時にヘッドレストと頸部の間隔を狭めてむち打ち症の被害を低減する「アクティブヘッドレスト」(メーカーによって呼び方が異なる)や、衝突時にペダルが落下するなどして足への被害を軽減する「セーフティペダル」(メーカーによって呼び方が異なる)、衝突時に乗員の潜り込みを防ぐ「アンチサブマリニングシート」など、いろいろな安全装備が考えられている。

このページの先頭へ

「プリクラッシュセーフティシステム」とは、衝突が避けられない状況になった場合に、被害を最小限に抑えるための技術で、ちょうどアクティブセーフティとパッシブセーフティの中間に位置するような安全技術だ。具体的には、走行するクルマの前方を監視して、衝突が避けられないと判断したときにブレーキ操作をうながし、さらに状況に応じてブレーキを働かせたり、シートベルトのゆるみを巻き上げたりして衝突に備えたりする。車間距離制御装置などと組み合わせて採用されることが多く、一定の条件下ではクルマを完全に停止させて安全を確保する仕組みも登場するなど、まさに最先端の安全技術と言っていいだろう。

こうした最先端の安全技術は、メーカーによって呼び方が異なっており、「プリクラッシュセーフティシステム」はトヨタの呼び方。ホンダでは「追突軽減ブレーキ（CMBS）」、日産では「インテリジェントブレーキアシスト/前席近急ブレーキ感応型プリクラッシュシートベルト」、スバルでは「アイサイト」などと呼ばれている。

「プリクラッシュセーフティシステム」は、日本メーカーでの採用が先行したが、最近ではヨーロッパ車にも採用されるようになった。ボルボが「XC60」に採用した「シティ・セーフティ」などはその典型で、ボルボでは歩行者検知機能付きフルオートブレーキシステムに発展させている。

http://kakaku.com/article/pr/10/carsafety/p01.html

パッシブセーフティ技術 (Passive Safety Technology)

クルマの安全性能は、わかりやすい「パッシブセーフティ」から普及が進んだ。乗員の安全の基本は「3点式シートベルト」で、これは50年以上も前にボルボによって発明され、特許が公開されてから世界中の自動車に採用されている。その発明から50年を経過した今でもこれを上回る発明はなされていない。

また最近のパッシブセーフティの代表的な装備は「SRSエアバッグ」で、日本車では1990年から採用が始まった。パッシブセーフティの基本はあくまでも3点式シートベルトであるが、その機能を補助して拘束性を高める（SRS）のがエアバッグだ。最近では事故の状況に応じて2段階に展開するタイプなど、機能も進化している。

自動車事故対策機構が実施する「J-NCAP」（自動車アセスメント）でも、安全に対する評価はこれらパッシブセーフティの性能評価が中心とされている。ちなみに2009年度に試験を実施した17車種の中で最高の評価となる「自動車アセスメントグランプリ」には、スバルの「レガシィ」が選ばれている。

最近のシートベルトは、緊急時に固定されるELR(緊急ロック式巻き取り装置)付きが常識になったうえ、衝突時にシートベルトのゆるみを巻き取るプリテンショナーが装備され、乗員の拘束性能を高めて安全性を向上させている。さらにこのプリテンショナー機能が乗員に与えるダメージを減らすため、フォースリミッター(ロードリミッター)付きへと進化している。

シートベルトだけでは、事故の状況によってハンドルなどに頭をぶつける可能性があるため、それを防いで安全性を高めるものだ。すでに、運転席と助手席には全車に標準装備されるようになったほか、「サイドエアバッグ」「カーテンエアバッグ」「ニーエアバッグ」など、9つものエアバッグを装着する車種もある。

クルマの前後の部分をつぶれやすくして衝突時のショックを吸収。逆に、乗員が乗る居住部分は骨格を頑丈にして、万一のときに生存空間が確保できるように設計されたボディ。今ではこれを採用していないクルマはない。

歩行者の足に衝撃を与えるバンパー部分や、はね上げた歩行者の頭がぶつかる可能性が高いボンネットフードを柔らかく作って歩行者への傷害を低減するボディ。NCAP(New Car Assessment Program)の評価要素のひとつとされており、最近になって研究開発が進んでいる。


http://kakaku.com/article/pr/10/carsafety/p01.html

Google Self-Driving Car: Part 2 - Inside 無人自動車

これはGoogleが開発した無人自動車。設置されたコーンの間をすいすい走り抜けていく姿はまさに圧巻だ。

이 것은 Google이 개발한 무인자동차이다. 가상 도로의 경계를 표시한 콘의 사이를 달려가는 자동차의 모습은 압권이다. 어떤 센서를 썼는 지 확인해 볼 필요가 있다.

자동차 + IT기술 접목 사례

◆ 발레파킹 부럽지 않아요 

김여사가 가장 두려워하는 게 주차다. 김여사를 주인공으로 한 시리즈에는 황당한 주차 장면이 많이 등장한다. 주차는 김여사만의 문제는 아니다. 미국이나 유럽보다 주차 공간이 협소한 국내에서는 베테랑 운전자도 주차할 때 골머리를 앓는다. 

자동차 관련 회사들은 이 같은 운전자들의 고민을 해결하기 위해 다양한 기술을 개발하고 있다. 주차 경보음과 후방 카메라로 주차 울렁증을 없애주는 주차 보조 시스템은 일반화된 상태다. 

폭스바겐은 여기서 더 나아가 차 스스로 알아서 주차하는 파크어시스트를 내놨다. 운전자가 디스플레이에 나타난 지시 문구에 따라 스티어링휠에서 손을 뗀 채 후진기어를 넣고 브레이크만 조작하면 차가 알아서 빈 공간을 찾아 주차하는 시스템이다. 

티구안 등에 장착된 파크어시스트 2.0은 평행 주차만 가능했던 1세대와 달리 직각(T자) 주차도 가능하다. 모퉁이, 도로변 연석, 나무와 기타 장애물 인식 능력도 향상됐다. 아울러 앞뒤를 다른 차가 막고 있더라도 여유 공간이 50㎝(앞뒤 25㎝)만 있으면 차를 뺄 수 있다. BMW 파킹어시스턴트도 초음파센서를 통해 주차 공간을 파악한 뒤 스티어링휠이 자동 작동하며 주차하는 시스템이다. 

◆ 일어나세요. 똑똑! 

졸음운전은 음주운전보다 더 위험하다. 잠깐 잠든 사이 자동차가 차선을 벗어나면 대형 흉기가 된다. BMW, 볼보, 폭스바겐 등 자동차 회사들은 차선이탈경고장치(LDW, Lane Departure Warning)를 해결책으로 제시했다. 정상 궤도를 벗어나려는 움직임이 감지됐을 때 소리나 진동으로 운전자에게 경고하는 시스템이다. 

현대 제네시스, 기아 K9 등에 장착된 차선이탈 경보장치는 룸미러 뒤쪽에 달린 적외선 센서가 양쪽 차선을 감지한 뒤 방향지시등 작동 없이 차선이 바뀌면 클러스터 경고메시지, 경고음, 시트 진동 등을 통해 운전자에게 경고를 보낸다. 

BMW 차선이탈경고장치는 시속 70㎞ 이상으로 달리는 도중 방향을 전환할 때 방향지시등을 켜지 않거나 브레이크 조작 없이 차선을 넘어서면 스티어링 휠에 강한 진동을 보내 안전운전을 유도한다. 

인피니티 차선이탈 방지시스템은 방향지시등 조작 없이 주행 차선이 변경되면 경고음을 낸다. 경고 이후에도 운전자가 스티어링 휠을 조작하지 않으면 차체자세제어장치와 연계해 각 바퀴의 브레이크 압력을 조절한 뒤 진행 차선으로 차가 되돌아오게 지원한다. 

◆ 피로할 땐 커피 한잔 

피로는 졸음 못지않게 운전자의 적이다. 피로는 집중력을 떨어뜨려 사고를 유발한다. 피로감지장치는 운전자가 피로한 상태에서 운전하지 못하도록 경고해 사고를 방지한다. 

벤츠의 주의 어시스트는 운전자의 스티어링휠 조작성향 등 70가지 이상의 측정 계수를 통해 운전 스타일을 살펴본 뒤 운전자가 평소와 다른 운전 패턴을 보일 경우 계기반에 휴식을 권유하는 커피잔 모양 아이콘이 뜨고 경고음도 낸다. 볼보의 운전자경고제어시스템도 이와 비슷하다. 폭스바겐 피로경보시스템은 운전자의 조향각, 페달 사용 등 운전 패턴을 분석한 뒤 주행 시작 15분 뒤부터 다른 패턴이 나타나면 운전자의 집중력이 저하됐다고 보고 경고음과 메시지로 휴식을 권고한다. 

도요타의 운전자 감시 장치는 카메라와 적외선 센서가 운전자 얼굴과 눈꺼풀을 감시하다 고개가 숙여지거나 눈꺼풀이 감기면 경고등을 켜고 경보음도 낸다. 아우디의 휴식 권장 시스템은 가속 및 브레이크페달 움직임, 컨트롤 레버 활용 빈도 등을 모니터링한 뒤 평소와 다른 움직임을 보이면 운전자에게 휴식을 권장한다. 

◆ 사각지대 걱정, 이제 그만 

어디선가 갑자기 나타나 차 옆을 휙 지나가는 이륜차나 자전거 때문에 간담이 서늘해진 경험을 운전자라면 누구나 한 번 이상 경험했다. 이는 사이드 미러를 통해서는 볼 수 없는 사각 지대가 존재하기 때문이다. 볼보 블리스(BLISㆍBlind Spot Information System)는 사각지대가 일으키는 사고를 예방하는 시스템이다. 양쪽 사이드 미러 밑부분에 소형 카메라를 장착해 사각지대에 이륜차 등이 감지되면 경고등을 켜준다. 

혼다 어코드에 장착된 레인 와치는 조수석쪽 사이드미러 하단에 카메라를 장착해 사각지대를 감시한다. 시야각은 80도에 달하고 리어범퍼 뒤 50ｍ범위 이내까지 물체를 식별할 수 있다. 도요타도 레이더 센서를 통해 사각지대에 있는 차량의 움직임을 감지한 뒤 사이드미러를 통해 경고를 보내주는 사각지대 모니터링 시스템을 채택했다. 

사각지대 감시와 주차 보조를 겸한 어라운드 뷰 시스템도 있다. 차의 전후좌우에 장착된 카메라를 통해 차를 위에서 내려다보는 것과 같은 영상을 제공해줘 사각지대를 없애주고 주차를 손쉽게 할 수 있도록 도와준다. 

닛산ㆍ인피니티가 채택한 어라운드 뷰 모니터의 경우 모니터 화면 좌측에는 진행 방향 영상이 나타난다. 우측에는 4대의 카메라에 촬영된 영상을 조합해 전후좌우를 하늘에서 내려다보는 장면이 나온다. 폭스바겐 투아렉에 장착된 탑뷰 기능은 앞 범퍼 밑에 보이지 않는 장애물이나 뒤 범퍼 쪽 눈높이 아래 있는 장애물까지도 보여준다. 

◆ 내 차 안의 주치의 

차 스스로 멈추고 부상도 줄여주는 능동형 안전장치도 점차 확산되고 있는 추세다. 벤츠 프리세이프는 주행 상황을 모니터링하다 위험 상황을 감지하면 운전자에게 경고하고, 더 나아가 심각한 부상을 당하지 않도록 예방해주는 능동적 안전시스템이다. 

운전자가 브레이크를 급하게 밟거나 스티어링휠을 위태롭게 조작하거나 차가 미끄러지는 상황이 발생하면 안전벨트를 조여주고 좌석 위치를 에어백이 팽창하기 좋은 상태로 맞춘다. 또 창문과 선루프를 자동으로 닫아 탑승자의 머리나 팔이 차량 밖으로 노출돼 부상당하는 것을 막아준다.

폭스바겐 긴급 자동제어시스템도 사고가 예상되는 순간 운전자에게 경고를 보내고 운전자가 제대로 대응하지 못하면 차를 빠르게 제동한 뒤 안전벨트를 조여 탑승자를 보호해준다. 볼보 시티세이프티는 도심 속에서 자주 발생하는 후방 추돌사고를 막아주는 세계 최초의 저속추돌방지 시스템이다. 시속 50㎞ 이하로 주행할 때 앞 차가 급정거했는데도 운전자가 브레이크를 밟지 않으면 차 스스로 브레이크를 작동한다. 

매경닷컴