JP2020504690A - 自律車両センサ用のポッドの接続 - Google Patents

Abstract

車両レーダシステムに関連する例が記載される。例示的なレーダシステムは、センサユニットを含み得る。センサユニットは車両の環境を感知するように構成された複数のセンサを含む。センサユニットはまた、センサユニットを車両に結合するように構成された結合部を含む。結合部は電源接続部とデータバスとを含む。データバスは車両の制御システムへ情報を提供するように構成され得る。【選択図】図３Ａ

Description

関連出願の相互参照
［0001］ 本出願は、２０１６年１１月２９日に出願された米国特許出願第１５／３６３，２１２号に付与された優先権を主張し、前出の特許出願はこれにより参照によって完全な形で組み込まれる。

［0002］ 車両は、環境全体にわたる人や物の輸送など、様々な仕事のために頻繁に使用される。技術の進歩に伴い、一部の車両は、車両が部分的または完全自律モードで動作することを可能にするシステムで構成されている。部分的または完全自律モードで動作するとき、車両動作のナビゲーション局面のいくつかまたはすべては、従来式の人間の運転手ではなく車両制御システムによって制御される。自動車の自律運転は、自動車の周囲環境を感知するシステムを伴い得るものであり、コンピューティングシステムがナビゲーションルートを計画し安全に実行して所望の目的地に到達することを可能にする。

［0003］ 本明細書に開示されるのは、車両システムの例示的な実践形態である。例示的な車両システムは、車両に自律制御を提供するように構成された制御システムを含む。車両システムはまた、センサユニットを車両に結合することを可能にするように構成された、車両の屋根に結合されたコネクタを含む。コネクタは電源接続部とデータバスとを含む。データバスは制御システムに結合することができる。

［0004］ 別の態様では、例示的なセンサユニットが提供される。センサユニットは、車両の環境を感知するように構成された複数のセンサを含む。センサユニットはまた、センサユニットを車両に結合するように構成された結合部を含む。結合部は、電源接続部とデータバスとを含む。データバスは、車両の制御システムに情報を提供するように構成することができる。

［0005］ 別の態様では、例示的な方法が提供される。この方法は、車両に自律制御を提供するように構成された制御システムを提供することを含む。方法はまた、センサユニットを車両に結合することを可能にするように構成された、車両の屋根に結合されたコネクタを提供することを含む。コネクタは、電源接続部とデータバスとを含み、データバスは制御システムに結合されている。

［0006］ 別の態様では、本明細書に開示されているのは、車両レーダシステムのためのシステムの例示的な実践形態である。例示的なシステムは、車両に自律制御を提供するための手段を含み得る。このシステムはまた、センサユニットを車両の屋根に結合するための手段を含む。コネクタは、電源接続部とデータバスとを含み、データバスは制御システムに結合されている。

［0007］ 前述の概要は例示的なものにすぎず、決して限定的であることを意図するものではない。上記の例示的な態様、実施形態、および特徴に加えて、さらなる態様、実施形態、および特徴が、図面および以下の詳細な記載を参照することによって明らかになるであろう。

［0008］例示的な車両を示す機能的ブロック図である。 ［0009］車両の例示的な物理的構成を示す。 ［0010］結合器を含む感知システムのブロック図を示す。 ［0011］結合器を含む別の感知システムのブロック図を示す。 ［0012］車両の物理的構成を示す。 ［0013］車両の物理的構成を示す。 ［0014］例示的な実施形態による方法のフローチャートである。 ［0015］例示的なコンピュータプログラムの概略図を示す。

［0016］ 以下の詳細な記載中、本明細書の一部を構成する添付の図面を参照する。図面中、文脈上別段の指示がない限り、類似の記号は通常類似の構成要素を識別する。詳細な記載、図面、および特許請求の範囲に記載されている例示的な実施形態は、限定的であることを意味していない。本明細書に提示された主題の範囲から逸脱することなく、他の実施形態を利用することができ、他の変更を加えることができる。本明細書に一般的に記載され、そして図に示されるような本開示の態様は、多種多様な異なる構成で配置、置換、組み合わせ、分離、および設計することができ、それらすべては本明細書において明示的に考えられる。

［0017］ 車両用のレーダシステムは、車両の前方方向の環境を感知するためにしばしば使用される。例えば、レーダシステムは、車両と、当該車両の前方を航行する別の車両との間の距離を測定することができる。このタイプのレーダシステムは、車両の前方ナビゲーションを改善する可能性があるが、レーダシステムは、車両の周辺環境の３６０度の視野を提供しない。

［0018］ 車両は、頂部取付け型センサユニットを有してもよい。センサユニットは、ＲＡＤＡＲセンサとＬＩＤＡＲセンサの両方を含み得る。いくつかの例では、センサユニットは、カメラ等などの他のセンサも同様に含み得る。センサユニットは、車両から取り外し可能であるように構成され得る。したがって、車両には、センサを車両に取り付けるためにセンサユニットを車両に接続することを可能にするコネクタを装備することができる。頂部取付け型センサユニットは、車両への標準化された接続を使用することができる。標準化された接続は、センサユニットを様々な製造業者からの車両に結合することを可能にし得る。接続は、冷却、電力伝送、データ伝送、および他のセンサデータ（ブレーキ、スロットル等）の伝送を支援し得る。いくつかの実践形態では、共通インターフェースが、センサユニットを広範囲の車両に結合することを可能にし得る。

［0019］ いくつかの例では、車両は「自律対応」として販売されている場合がある。自律対応車両は、自律走行機能を実行するためのいくつかの機能を有し得るが、これらの機能を可能にするためのいくつかのハードウェアを欠いていることがある。自律対応車両は、自律機能が望まれるときにセンサユニットを車両に結合することを可能にするコネクタを含むことができる。

［0020］ 一例では、自律対応車両は、自律機能を実行するための処理能力を有し得るが、センサユニットを欠いている。その場合、コネクタを使用してセンサを車両に結合することができる。別の例では、自律対応車両は、自律制御を可能にし得るが感知および処理能力の両方を欠くデータバスを有することがある。その場合、車両に結合することができるセンサユニットは、車両を自律的に動作させることができる処理ユニットも含むことができる。さらに、システムは、センサの融合および計算を実行し、それに応答して車両を制御するために、車両の計算能力を使用することができる。

［0021］ 変換ユニットは、任意選択の計算（車両に装備されていない場合）および電圧変換（車両が単一電圧バスとしてのみの場合）を実行することができる。変換ユニットは、完全にまたは部分的に自己駆動計算を実行することができる。いくつかの例では、変換ユニットは自動操縦または他の運転者支援機能を引き継ぐことができる。変換ユニットは、第三者拡張モジュールとして車両のデータバスを利用することができてもよい。別の実施形態では、例えば、十分な計算リソースを持たない車両の場合、追加の計算機能を可能にするためにセンサユニットと車両との間に中間計算モジュールを挿入することができる。

［0022］ 本明細書に記載の例示的なレーダシステムは、車両の周囲の測定値を取り込むことができる。場合によっては、車両のコンピューティングシステムまたは遠隔システムは、レーダデータを使用して、経路ナビゲーションおよび障害物回避などの制御動作を決定することができる。結果として、レーダシステムは、車両が部分的または完全に自律モードで動作することを可能にし得る。例えば、例示的なレーダシステムはまた、いくつかの実践形態内で車両の他のセンサシステムを補足するように構成され得る。いくつかの実践形態では、レーダシステムは、運転者が車両のナビゲーションを支援するために使用することができるインターフェースにレーダデータを提供することができる。

［0023］ ここで図面を参照すると、図１は、完全にまたは部分的に自律モードで動作するように構成され得る例示的な車両１００を示す機能ブロック図である。より具体的には、車両１００は、コンピューティングシステムから制御命令を受け取ることによって、人間の介入なしに自律モードで動作することができる。自律モードで動作することの一部として、車両１００は、安全なナビゲーションを可能にするためにセンサを使用して周囲環境の物体を検出し、場合によっては識別することができる。いくつかの実践形態では、車両１００はまた、運転者が車両１００の動作を制御することを可能にするサブシステムを含み得る。

［0024］ 図１に示すように、車両１００は、推進システム１０２、センサシステム１０４、制御システム１０６、１つまたは複数の周辺機器１０８、電源１１０、コンピュータシステム１１２、データ記憶装置１１４、およびユーザインターフェース１１６などの様々なサブシステムを含むことができる。他の例では、車両１００は、より多いまたはより少ないサブシステムを含むことができ、それらはそれぞれ複数の要素を含むことができる。車両１００のサブシステムおよび構成要素は様々な方法で相互接続することができる。さらに、本明細書に記載の車両１００の機能は、さらなる機能的または物理的構成要素に分割することができ、あるいは実践形態内でより少ない機能的または物理的構成要素に組み合わせることができる。

［0025］ 推進システム１０２は、車両１００に動力運動を提供するように動作可能な１つまたは複数の構成要素を含むことができ、数ある可能な構成要素の中でも、エンジン／原動機１１８、エネルギー源１１９、トランスミッション１２０、および車輪／タイヤ１２１を含むことができる。例えば、エンジン／原動機１１８は、エネルギー源１１９を機械的エネルギーに変換するように構成されてもよく、数ある可能な選択肢の中でも特に、内燃機関、電動機、蒸気機関、またはスターリングエンジンのうちの１つまたはそれらの組み合わせに対応することができる。例えば、いくつかの実践形態では、推進システム１０２は、ガソリンエンジンおよび電動機など、複数の種類のエンジンおよび／または原動機を含むことができる。

［0026］ エネルギー源１１９は、車両１００の１つまたは複数のシステム（例えばエンジン／原動機１１８）に完全にまたは部分的に動力を供給するエネルギー源を示す。例えば、エネルギー源１１９は、ガソリン、ディーゼル、他の石油ベース燃料、プロパン、他の圧縮ガスベース燃料、エタノール、太陽電池パネル、電池、および／または他の電力源に対応することができる。いくつかの実践形態では、エネルギー源１１９は、燃料タンク、電池、コンデンサ、および／またはフライホイールの組み合わせを含み得る。

［0027］ トランスミッション１２０は、エンジン／原動機１１８から車輪／タイヤ１２１および／または車両１００の他の可能なシステムに機械的動力を伝達するように構成することができる。このために、トランスミッション１２０は、数ある可能な構成要素の中でも特に、ギアボックス、クラッチ、差動装置、および駆動シャフトを含むことができる。駆動シャフトは、１つまたは複数の車輪／タイヤ１２１に接続するアクスルを含むことができる。

［0028］ 車両１００の車輪／タイヤ１２１は、例示的な実践形態内で様々な構成を有することができる。例えば、車両１００は、数ある可能な構成の中でも一輪車、二輪車／オートバイ、三輪車、または乗用車／トラックの四輪形式で存在し得る。したがって、車輪／タイヤ１２１は、様々な方法で車両１００に接続し得、金属およびゴムなど異なる材料で存在することができる。

［0029］ センサシステム１０４は、数ある可能なセンサの中でも、全地球測位システム（ＧＰＳ）１２２、慣性測定ユニット（ＩＭＵ）１２４、レーダ１２６、レーザ距離計／ＬＩＤＡＲ１２８、カメラ１３０、ステアリングセンサ１２３およびスロットル／ブレーキセンサ１２５など、様々な種類のセンサを含むことができる。いくつかの実践形態では、センサシステム１０４は、例えば、車両１００の内部システム（例えば、Ｏ_２モニタ、残量計、エンジンオイル温度、ブレーキ摩耗）を監視するように構成されたセンサを同様に含み得る。

［0030］ ＧＰＳ１２２は、地球に対する車両１００の位置に関する情報を提供するように動作可能なトランシーバを含み得る。ＩＭＵ１２４は、１つまたは複数の加速度計および／またはジャイロスコープを使用する構成を有し得、および慣性加速度に基づいて車両１００の位置および向きの変化を感知し得る。例えば、ＩＭＵ１２４は、車両１００が静止している間または動いている間、車両１００のピッチおよびヨーを検出し得る。

［0031］ レーダ１２６は、車両１００の局所的環境内で、物体の速度および進行方向を含めて物体を感知するために無線信号を使用するように構成された１つまたは複数のシステムを示し得る。したがって、レーダ１２６は、無線信号を送受信するように構成されたアンテナを含み得る。いくつかの実践形態では、レーダ１２６は、車両１００の周囲環境の測定値を取得するように構成された取り付け可能なレーダシステムに対応し得る。

［0032］ レーザ距離計またはＬＩＤＡＲユニット１２８は、数あるシステム構成要素の中でも特に、１つまたは複数のレーザ源と、レーザスキャナと、１つまたは複数の検出器とを含み得、および、コヒーレントモード（例えば、ヘテロダイン検出を使用して）またはインコヒーレント検出モードで動作し得る。カメラ１３０は、車両１００の環境の画像を取り込むように構成された１つまたは複数の装置（例えば、スチルカメラまたはビデオカメラ）を含み得る。

［0033］ ステアリングセンサ１２３は、ステアリングホイールの角度を測定すること、またはステアリングホイールの角度を表す電気信号を測定することを含み得る、車両１００のステアリング角度を検出し得る。いくつかの実践形態では、ステアリングセンサ１２３は、車両１００の前方軸に対する車輪の角度を検出するなど、車両１００の車輪の角度を測定することができる。ステアリングセンサ１２３はまた、ステアリングホイールの角度、ステアリングホイールの角度を表す電気信号、および車両１００の車輪の角度の組合せ（またはサブセット）を測定するように構成することができる。

［0034］ スロットル／ブレーキセンサ１２５は、車両１００のスロットル位置またはブレーキ位置のいずれかの位置を検出し得る。例えば、スロットル／ブレーキセンサ１２５は、アクセルペダル（スロットル）およびブレーキペダルの両方の角度を測定し得るか、または例えば、アクセルペダル（スロットル）の角度および／またはブレーキペダルの角度を表すことができる電気信号を測定し得る。スロットル／ブレーキセンサ１２５はまた、エネルギー源１１９の変調をエンジン／原動機１１８に提供する物理的機構（例えば、バタフライバルブまたはキャブレータ）の一部を含み得る、車両１００のスロットルボディの角度を測定し得る。さらに、スロットル／ブレーキセンサ１２５は、車両１００のロータ上の１つまたは複数のブレーキパッドの圧力またはアクセルペダル（スロットル）とブレーキペダルとの角度の組み合わせ（またはサブセット）、アクセルペダル（スロットル）およびブレーキペダルの角度を表す電気信号、スロットルボディの角度、および少なくとも１つのブレーキパッドが車両１００のロータに加える圧力を測定し得る。他の実施形態では、スロットル／ブレーキセンサ１２５は、スロットルまたはブレーキペダルなど、車両のペダルにかかる圧力を測定するように構成され得る。

［0035］ 制御システム１０６は、ステアリングユニット１３２、スロットル１３４、ブレーキユニット１３６、センサ融合アルゴリズム１３８、コンピュータビジョンシステム１４０、ナビゲーション／経路指定システム１４２、および障害物回避システム１４４など、車両１００のナビゲーションを支援するように構成された構成要素を含み得る。より具体的には、ステアリングユニット１３２は、車両１００の進行方向を調整するように動作可能であり得、スロットル１３４は、車両１００の加速を制御するためにエンジン／原動機１１８の動作速度を制御し得る。ブレーキユニット１３６は車両１００を減速し得、それは車輪／タイヤ１２１を減速するために摩擦を使用することを含み得る。いくつかの実践形態では、ブレーキユニット１３６は、車両１００の１つまたは複数のシステムによるその後の使用のために、車輪／タイヤ１２１の運動エネルギーを電流に変換することができる。

［0036］ センサ融合アルゴリズム１３８は、カルマンフィルタ、ベイジアンネットワーク、またはセンサシステム１０４からのデータを処理することができる他のアルゴリズムを含むことができる。いくつかの実践形態では、センサ融合アルゴリズム１３８は、個々の物体および／または特徴の評価、特定の状況の評価、および／または所与の状況内での潜在的な衝突の評価など、入ってくるセンサデータに基づいて査定を提供し得る。

［0037］ コンピュータビジョンシステム１４０は、物体、環境的物体（例えば、停止灯、道路の境界等など）、および障害物を判定するために画像を処理および分析するように動作可能なハードウェアおよびソフトウェアを含むことができる。このように、コンピュータビジョンシステム１４０は、例えば、物体認識、ＳＦＭ（Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｆｒｏｍ Ｍｏｔｉｏｎ）、ビデオトラッキング、およびコンピュータビジョンで使用される他のアルゴリズムを使用して、物体を認識する、環境をマッピングする、物体を追跡する、物体の速度を推定する等を行う。

［0038］ ナビゲーション／経路指定システム１４２は、車両１００の運転経路を決定することができ、それは動作中にナビゲーションを動的に調整することを含むことができる。したがって、ナビゲーション／経路指定システム１４２は、数ある情報源の中でも特に、センサ融合アルゴリズム１３８、ＧＰＳ１２２、およびマップからのデータを使用して、車両１００をナビゲートすることができる。障害物回避システム１４４は、センサデータに基づいて潜在的障害物を評価し、車両１００のシステムに潜在的障害物を回避させるか上手く通り抜けさせることができる。

［0039］ 図１に示されるように、車両１００はまた、無線通信システム１４６、タッチスクリーン１４８、マイクロフォン１５０、および／またはスピーカ１５２などの周辺機器１０８を含み得る。周辺機器１０８は、ユーザがユーザインターフェース１１６と対話するための制御部または他の要素を提供し得る。例えば、タッチスクリーン１４８は、車両１００のユーザに情報を提供し得る。ユーザインターフェース１１６はまた、タッチスクリーン１４８を介してユーザからの入力を受け取り得る。周辺機器１０８はまた、車両１００が他の車両装置などの装置と通信することを可能にし得る。

［0040］ 無線通信システム１４６は、直接または通信ネットワークを介して１つまたは複数の装置と無線通信することができる。例えば、無線通信システム１４６は、ＣＤＭＡ、ＥＶＤＯ、ＧＳＭ／ＧＰＲＳなどの３Ｇセルラ通信、またはＷｉＭＡＸまたはＬＴＥなどの４Ｇセルラ通信を使用することができる。あるいは、無線通信システム１４６は、ＷｉＦｉまたは他の可能な接続を使用して無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）と通信することができる。無線通信システム１４６はまた、例えば赤外線リンク、ブルートゥース、またはジグビーを使用して装置と直接通信することができる。様々な車両通信システムなど、他の無線プロトコルが本開示の文脈内で可能である。例えば、無線通信システム１４６は、車両および／またはロードサイドステーション間の公共および／または私的なデータ通信を含むことができる１つまたは複数の専用短距離通信（ＤＳＲＣ）装置を含むことができる。

［0041］ 車両１００は、構成要素に電力を供給するための電源１１０を含み得る。いくつかの実践形態では、電源１１０は、充電式リチウムイオンまたは鉛蓄電池を含み得る。例えば、電源１１０は、電力を供給するように構成された１つまたは複数の電池を含み得る。車両１００は他の種類の電源を使用することもできる。例示的な実施形態では、電源１１０とエネルギー源１１９は単一のエネルギー源に統合されてもよい。

［0042］ 車両１００はまた、本明細書に記載されている動作などの動作を実行するためのコンピュータシステム１１２を含むことができる。したがって、コンピュータシステム１１２は、データ記憶装置１１４などの非一時的コンピュータ可読媒体に格納された命令１１５を実行するように動作可能な少なくとも１つのプロセッサ１１３（少なくとも１つのマイクロプロセッサを含むことができる）を含むことができる。いくつかの実践形態では、コンピュータシステム１１２は、車両１００の個々の構成要素またはサブシステムを分散方式で制御するように機能し得る複数のコンピューティング装置を示し得る。

［0043］ いくつかの実践形態では、データ記憶装置１１４は、図１に関連して上述したものを含む、車両１００の様々な機能を実行するためにプロセッサ１１３によって実行可能な命令１１５（たとえばプログラム論理）を含み得る。データ記憶装置１１４は、推進システム１０２、センサシステム１０４、制御システム１０６、および周辺機器１０８のうちの１つまたは複数にデータを送信する、そこからデータを受信する、それと対話する、および／またはそれを制御するための命令を含む、さらなる命令も含み得る。

［0044］ 命令１１５に加えて、データ記憶装置１１４は、数ある情報の中でも特に、道路地図、経路情報などのデータを記憶することができる。そのような情報は、自律モード、半自律モード、および／または手動モードでの車両１００の動作中に、車両１００およびコンピュータシステム１１２によって使用され得る。

［0045］ 車両１００は、車両１００のユーザに情報を提供し、またはユーザから入力を受け取るためのユーザインターフェース１１６を含み得る。ユーザインターフェース１１６は、タッチスクリーン１４８に表示され得る対話型画像の内容および／またはレイアウトを制御し得るかその制御を可能にし得る。さらに、ユーザインターフェース１１６は、無線通信システム１４６、タッチスクリーン１４８、マイクロフォン１５０、およびスピーカ１５２などの一組の周辺機器１０８内に１つまたは複数の入出力装置を含むことができる。

［0046］ コンピュータシステム１１２は、様々なサブシステム（例えば推進システム１０２、センサシステム１０４、および制御システム１０６）から、ならびにユーザインターフェース１１６から受信した入力に基づいて車両１００の機能を制御することができる。例えば、コンピュータシステム１１２は、推進システム１０２および制御システム１０６によって生成される出力を見積もるためにセンサシステム１０４からの入力を利用し得る。実施形態に依存して、コンピュータシステム１１２は、車両１００およびそのサブシステムの多くの局面を監視するように動作可能であり得る。いくつかの実施形態では、コンピュータシステム１１２は、センサシステム１０４から受信した信号に基づいて、車両１００の一部または全部の機能を無効にすることができる。

［0047］ 車両１００の構成要素は、それらのそれぞれのシステム内または外の他の構成要素と相互接続された様式で動作するように構成され得る。例えば、例示的実施形態では、カメラ１３０は、自律モードで動作している車両１００の環境の状況に関する情報を表すことができる複数の画像を取り込むことができる。環境の状況は、車両が動作している道路のパラメータを含み得る。例えば、コンピュータビジョンシステム１４０は、道路の複数の画像に基づいて坂道（勾配）または他の特徴を認識することができ得る。加えて、ＧＰＳ１２２とコンピュータビジョンシステム１４０によって認識された特徴との組み合わせを、特定の道路パラメータを決定するためにデータ記憶装置１１４に記憶された地図データと共に使用することができる。さらに、レーダユニット１２６はまた、車両の周囲に関する情報を提供し得る。

［0048］ 言い換えれば、様々なセンサ（入力指示および出力指示センサとよぶことができる）およびコンピュータシステム１１２の組み合わせは、車両を制御するために提供される入力の指示または車両の周囲の指示を提供するために対話することができる。

［0049］ いくつかの実施形態では、コンピュータシステム１１２は、無線システム以外のシステムによって提供されるデータに基づいて様々な物体について決定を下すことができる。例えば、車両１００は、車両の視野内の物体を感知するように構成されたレーザまたは他の光学センサを有してもよい。コンピュータシステム１１２は、様々なセンサからの出力を使用して、車両の視野内の物体に関する情報を決定し、そして様々な物体までの距離および方向の情報を決定することができる。コンピュータシステム１１２はまた、様々なセンサからの出力に基づいて、物体が望ましいか望ましくないかを判断し得る。

［0050］ 図１は、車両１００の様々な構成要素、すなわち無線通信システム１４６、コンピュータシステム１１２、データ記憶装置１１４、およびユーザインターフェース１１６を、車両１００に一体化されたものとして示しているが、これらの構成要素の１つまたは複数は車両１００と別に取り付けるまたは接続することができる。例えば、データ記憶装置１１４は、部分的にまたは完全に、車両１００とは別に存在することができる。したがって、車両１００は、別々にまたは一緒に配置することができる装置要素の形で提供することができる。車両１００を構成する装置要素は、有線および／または無線方式で互いに通信可能に結合することができる。

［0051］ 図２は、車両２００の例示的な物理的構成を示し、これは図１を参照して記載した車両１００の１つの可能な物理的構成に相当する。実施形態に依存して、車両２００は、数ある可能な構成要素の中でも、センサユニット２０２、無線通信システム２０４、無線ユニット２０６およびカメラ２１０を含むことができる。例えば、車両２００は、図１に記載された構成要素の要素の一部または全部を含み得る。車両２００は図２に乗用車として描かれているが、車両２００は、数ある可能な例の中でも特に、トラック、バン、セミトレーラートラック、オートバイ、ゴルフカート、オフロード車両、または農場用車両などの例の中で他の構成を有することができる。

［0052］ センサユニット２０２は、車両２００の周囲環境の情報を捉えるように構成された１つまたは複数のセンサを含み得る。例えば、センサユニット２０２は、数ある可能なタイプのセンサの中でも特に、カメラ、レーダ、ＬＩＤＡＲ、距離計、無線装置（例えばブルートゥースおよび／または８０２．１１）および音響センサの任意の組み合わせを含み得る。いくつかの実践形態では、センサユニット２０２は、センサユニット２０２内のセンサの向きを調整するように動作可能な１つまたは複数の可動マウントを含み得る。例えば、可動マウントは、車両２００の周囲の各方向から情報を取得するようにセンサを走査できる回転プラットフォームを含み得る。センサユニット２０２の可動マウントはまた、特定の角度範囲および／または方位角内で走査式に移動可能であり得る。

［0053］ いくつかの実践形態では、センサユニット２０２は、センサユニット２０２を乗用車の屋根の上に取り付けることを可能にする機械的構造を含み得る。さらに、他の取り付け位置が様々な例の中で可能である。

［0054］ 無線通信システム２０４は、図２に示されるように車両２００に対する位置を有し得るが、実践形態内で異なる位置を有することもできる。無線通信システム２００は、他の外部または内部装置と通信することができる１つまたは複数の無線送信機および１つまたは複数の受信機を含むことができる。例えば、無線通信システム２０４は、数ある可能なエンティティの中でも特に、ユーザの装置、他の車両、および道路要素（例えば、標識、交通信号）と通信するための１つまたは複数のトランシーバを含み得る。したがって、車両２００は、専用短距離通信（ＤＳＲＣ）、無線周波数識別（ＲＦＩＤ）、および高度道路交通システム向けの他の提案されている通信規格など、通信を容易にするための１つまたは複数の車両通信システムを含み得る。

［0055］ カメラ２１０は、車両２００のフロントガラス上の位置など、車両２００に対して様々な位置を有することができる。したがって、カメラ２１０は、車両２００の環境の画像を取り込むことができる。図２に示されるように、カメラ２１０は車両２００に関して前方を向く視野から画像を取り込み得るが、カメラ２１０の他の取り付け位置（可動マウントを含む）および視野角も実践形態内で可能である。いくつかの例では、カメラ２１０は１つまたは複数の可視光カメラに対応し得る。代替的または追加的に、カメラ２１０は赤外線感知機能を含むことができる。カメラ２１０はまた、調整可能な視野を提供し得る光学系を含み得る。

［0056］ 図３Ａは、結合器３０６を含む感知システム３００のブロック図を示す。結合器３０６は、センサユニット３０４を車両３０２に結合するように構成されてもよい。結合器３０６は、センサユニット３０４を車両３０２に取り外し可能に結合することを可能にし得る。いくつかの例では、前述のように、車両は「自律対応」として販売されている場合がある。「自律対応」車両は自律運転機能を実行することができるが、自律運転機能を実行するために使用されるセンサのいくつかを欠いている場合がある。しかしながら、車両３０２は、センサユニット３０４を後で車両３０２に結合することを可能にする結合器３０６を含むことができる。例えば、「自律対応」車両を購入し、車両に自律機能を提供するためにセンサユニット３０４を購入するかまたはレンタルすることを後で決定してもよい。いくつかの例では、結合器３０６は、共通の非製造業者固有の標準化設計であり得る。すなわち、センサユニット３０４は、「自律対応」であるいずれの製造業者の車両にも結合することができる。

［0057］ 一例では、「自律対応」車両３０２は、プロセッサ３２２およびメモリ３２４を含む制御装置３２０を含み得る。「自律対応」車両３０２はまた、電源３２６およびヒートユニット３２８を含み得る。制御装置３２０は、図１のコンピュータシステム１１２と同様または同一であり得る。制御装置３２０は、結合器３０６を通過するデータバス３３０を介してセンサユニット３０４からセンサデータを受信するように構成され得る。制御装置３２０は、センサデータに少なくとも部分的に基づいて車両の自律制御のための制御命令を決定することができる。制御装置３２０はまた、いくつかのデータおよび／または制御命令をメモリ３２４に格納することができる。いくつかの例では、制御装置３２０は、センサ処理のすべてをそれ自体で実行することができる完全機能型制御装置であり得る。

［0058］ さらに、車両３０２は電源３２６を含むことができる。電源３２６は、図１に関して記載した電源１１０と同様または同じであることができる。電源３２６は車両３０２の様々な構成要素に電力を供給する電圧（例えば１２ボルト）を供給することができる。いくつかの例では、電源は、１２ボルト以外の他の電圧を供給するように構成され得る。電源は、結合器３０６を通過する電力バス３３２を介してセンサユニット３０４に結合することができる。さらに、車両３０２は、ヒートユニット３２８を含むことができる。ヒートユニット３２８は、車両３０２の様々な構成要素の冷却を提供するように構成されたラジエータまたは他のユニットであり得る。いくつかの様々な例では、ヒートユニット３２８は、空冷および／または液体冷却に基づいて冷却を提供することができる。ヒートユニット３２８は、結合器３０６を通過するヒートバス３３４を介してセンサユニット３０４に結合することができる。

［0059］ センサユニット３０４は、ハウジング３０８内に配置されたＬＩＤＡＲ装置３１０、ＲＡＤＡＲ装置３１２、および他の感知装置３１４（光学式、音響式、および／または他の感知装置など）などの様々なセンサを含むことができる。ハウジング３０８は、結合器３０６によって車両３０２に結合するように構成されてもよい。センサは、全体を通して記載されたものと同様であってもよい。センサは、結合器３０６を介してセンサデータを車両３０２の制御装置３２０に通信する前述のデータバスに結合されてもよい。センサユニットはまた、熱交換器３１６を含んでもよい。熱交換器３１６は、センサユニット３０４の様々なセンサおよび構成要素に冷却を提供するように構成され得る。熱交換器３１６は、様々なセンサ装置の動作中にそれらから熱を除去するために液体冷却を使用することができる。例えば、ＬＩＤＡＲ装置３１０および／またはＲＡＤＡＲ装置３１２は、動作中に熱を発生する可能性がある。装置を低温に保ち、それらの故障を防ぐために、熱交換器３１６は装置から熱を除去することができる。さらに、前述のように、蓄積された熱をセンサユニット３０４から除去するために、ヒートユニット３２８は、結合器３０６を通過するヒートバスによってセンサユニット３０２に結合されてもよい。液体、空気、または他の物質がセンサユニットから熱を除去するためにヒートバスを通って流れてもよい。

［0060］ 図３Ｂは、結合器３５６を含む別の感知システム３５０のブロック図を示す。いくつかの例では、「自律対応」車両は、自律運転機能を実行することができるが、自律運転機能を実行するために使用されるセンサのいくつかと、自律運転機能を実行するための処理電力の一部との両方を欠いていることがある。図３Ａに関して考察した例と同様に、「自律対応」車両３５２を購入することができる。しかしながら、図３Ｂの「自律対応」車両３５２は、図３Ａのものよりも低コストの車両であり得る。低コストの「自律対応」車両３５２は、自律運転計算のための十分な処理能力を持たない可能性がある。したがって、制御装置３７０は、車両を自律運転するためにセンサデータに基づいて必要な決定を下すことができない可能性がある。しかしながら、制御装置３７０およびプロセッサ３７２は、車両のいくつかの制御機能を実行することができる可能性がある。

［0061］ 図３Ａの車両３０２と同様に、車両３５２は、後で他の装置を車両３５２に結合することを可能にする結合器３５６を含むことができる。例えば、「自律対応」車両３５２を購入し、車両に自律機能を提供するためにセンサユニット３０４を購入またはレンタルすることを後で決定してもよい。前述のように、結合器３５６は、共通の非製造業者特有の標準化設計であり得る。すなわち、センサユニット３０４は、「自律対応」であるいずれの製造業者の車両にも結合することができる。

［0062］ 自律車両制御を提供するために、感知システム３５０は変換ユニット３５４を含むことができる。変換ユニット３５４は、結合器３５６を介して車両３５２に結合することができ、結合器３５８を介してセンサユニット３０４に結合することができる。いくつかのさらなる例では、変換ユニット３５４はセンサユニット３０４内に一体化されてもよく、結合器３５８は省略されてもよい。

［0063］ 変換ユニット３５４は、車両３５２が自律運転機能を実行することを可能にするためにいくつかの機能を実行することができる。いくつかの例では、変換ユニット３５４は、プロセッサ３６２を含み得る。プロセッサ３６２は、センサユニットのデータバスからセンサデータを受信するように構成され得る。プロセッサ３６２は、車両３５２の制御装置３７０からデータを受信することもできる。制御装置３７０は、車両３５２に関連する信号をプロセッサ３６２に通信することができる。制御装置３７０は通信状態にあり得、および／または車両３５２の制御バスへの接続をプロセッサ３６２に提供し得る。車両３５２のバスは、車載車両診断（ＯＢＤ）システムと通信する制御装置エリアネットワーク（ＣＡＮ）バスとすることができる。ＣＡＮバスは、車両３５２の様々なユニットが互いに通信することを可能にし得る。いくつかの他の例では、通信バスはＣＡＮバス以外のバスであり得る。

［0064］ プロセッサ３６２は、センサユニット３０４からのセンサデータおよび車両３５２からの車両データを解釈して、車両３５２の自律動作のための制御スキームを決定することが可能であり得る。プロセッサ３６２は、車両３５２への制御信号を決定することが可能であり得る。プロセッサ３６２は車両３５２を自律的に動作させるために制御信号を車両３５２の制御装置３７０に通信することができる。したがって、変換ユニット３５４のプロセッサ３６２は、通常であれば車両の処理ユニットによって実行され得る自律運転計算を実行し得る。したがって、プロセッサ３６２は、自律動作を提供するために車両のＣＡＮバス（または他のデータバス）を利用することが可能であり得る。

［0065］ 変換ユニット３５４はまた、電力変換器３６４を含み得る。電力変換器３６４は、センサユニット３０４の様々な構成要素に電力を供給するために、車両電圧を１つまたは複数の電圧に変換することが可能であり得る。電力変換器３６４は、車両３５２から１つまたは複数の電圧を受け、それらをセンサユニット３０４への１つまたは複数の出力電圧に変換し得る。

［0066］ 図４Ａは、車両４００の物理的構成を示す。車両４００は、車両の頂部に結合されたセンサユニット４０２を有し得る。車両４００はまた、センサユニット４０２と車両４００とを結合する結合器４０４を有し得る。図４Ｂは、車両４５０の物理的構成を示す。車両４５０は、第１の結合器４５４によって変換ユニット４５６に結合されたセンサユニット４５２を有し得る。変換ユニット４５６は結合器４５６によって車両４５０の頂部に結合されてもよい。

［0067］ 図５は、車両システムを実践するための例示的な方法５００のフローチャートである。方法５００は、数ある可能なシステムの中でも特に、図１、２、３Ａおよび４に示すシステムのいずれかによってそのそれぞれが実行され得る、ブロック５０２および５０４のうちの１つまたは複数によって示されるような、１つまたは複数の動作、機能、またはアクションを含み得る例示的な方法を表す。当業者は、本明細書に記載のフローチャートが本開示の特定の実践形態の機能および動作を示すことを理解するであろう。これに関して、フローチャートの各ブロックは、プログラムコードのモジュール、セグメント、または一部を示し得るものであり、プログラムコードはプロセス内の特定の論理機能またはステップを実践するために１つまたは複数のプロセッサによって実行可能な１つまたは複数の命令を含む。プログラムコードは、例えば、ディスクまたはハードドライブを含む記憶装置などの任意の種類のコンピュータ可読媒体に記憶することができる。

［0068］ さらに、各ブロックは、プロセス内の特定の論理機能を実行するように配線されている回路を表すことができる。当業者によって理解され得るように、含まれる機能に依存して、実質的に同時または逆の順序を含む、示されるまたは考察されるものとは異なる順序で機能を実行することができる代替の実践が本出願の例示的な実践の範囲内に含まれる。例では、コンピューティングシステムは、システムに方法５００の１つまたは複数のブロックを実行させることができる。

［0069］ ブロック５０２において、方法５００は、車両に自律制御を提供するように構成された制御システムを提供することを含む。前述のように、制御システムは自律モードで車両を制御するように構成されてもよい。制御システムは、車両を制御するためにスロットル、ブレーキ、ステアリング、および他の動作を操作するように構成されてもよい。いくつかの例では、制御システムはナビゲーション機能をさらに含み得る。ナビゲーション機能は、自律車両が運転経路を計画することを可能にし得る。車両はまた、「自律対応」であり得る。「自律対応」車両は、それ自体で動作する能力を有し得るが、車両の自律動作中に使用され得る感知システムを含まなくてもよい。

［0070］ 「自律対応」車両の第１の例において、車両はセンサデータを受信し、センサデータを解釈して車両を制御することができる処理システムを含む。センサデータが解釈されると、処理システムは、自律モードで「自律対応」車両を動作させるように制御システムに命令を伝達することができる。例えば、センサデータは、レーダ、ＲＡＤＡＲ、ＬＩＤＡＲ、光学、および／または他のセンサからのデータを含み得る。処理システムは、車両の位置特定、ならびに車両の近くに位置する障害物を判定することが可能であり得る。処理システムは、経路計画と車両の制御の両方において、位置特定と障害物の両方を使用することがある。

［0071］ 「自律対応」車両の第２の例において、車両は、センサデータを受信し解釈することができる処理システムを含まなくてもよい。これらの例では、センサデータを受信し解釈するために外部プロセッサを設けることができる。この外部プロセッサは、車両に追加される変換ユニットの一部であり得る。センサデータが変換ユニットの外部プロセッサによって解釈されると、外部プロセッサは、「自律対応」車両を自律モードで動作させるために「自律対応」車両の制御システムに命令を伝達し得る。センサデータは、ＲＡＤＡＲ、ＬＩＤＡＲ、光学、および／または他のセンサからのデータを含み得る。外部プロセッサは、車両の位置特定、ならびに車両の近くに位置する障害物を判定することが可能であり得る。外部プロセッサは、経路計画と車両の制御の両方において、位置特定と障害物の両方を使用することがある。さらに、外部プロセッサは、車両のデータバスを介して「自律対応」車両の制御システムと通信することが可能であり得る。

［0072］ ブロック５０４において、方法５００は、センサユニットを車両に結合することを可能にするように構成された、車両の屋根に結合されたコネクタを提供することを含む。コネクタは、センサユニットを「自律対応」車両の頂部に結合することを可能にし得る。センサユニットは、「自律対応」車両が完全自律モードで機能することを可能にするセンサを提供し得る。さらに、コネクタは共通コネクタであり得る。共通コネクタは、「自律対応」車両を製造する様々な車両製造業者によって使用され得る。共通コネクタを使用することにより、センサユニットを任意の製造業者からの「自律対応」車両に結合して自律機能を可能にすることができる。

［0073］ コネクタは、「自律対応」車両とセンサユニットとの間に様々な接続を提供することができる。コネクタはデータ接続を提供してもよい。いくつかの例では、データ接続は、センサユニットから車両にセンサデータを提供し得る。他の例では、センサユニットは変換ユニットに結合されてもよく、または変換ユニットを含んでもよい。これらの例では、コネクタは変換ユニットから制御信号を受信することができる。制御信号は、車両の自律動作のための命令であり得る。

［0074］ コネクタはまた、電力および熱交換をセンサユニットに提供し得る。コネクタは、センサユニットが車両に結合されているときにセンサユニットに電力を伝送する電圧を含み得る。いくつかの例では、コネクタはセンサユニットへの１２ボルト（または他の電圧）接続を提供してもよい。センサユニットまたは変換ユニットはまた、センサユニットの様々な構成要素に適切な電圧を提供する電圧変換を含み得る。さらに、コネクタは、センサユニットに熱交換を提供するように構成されてもよい。熱交換は、空気、液体、または他の熱交換手段によって行われてもよい。センサユニットの動作中に熱が発生する可能性がある。センサユニットから熱を除去することが望ましいかもしれない。車両は、コネクタの熱交換部分に接続されたラジエータまたは他のタイプの放熱部品を備えて構成することができる。

［0075］ 図６は、本明細書に提示された少なくともいくつかの実施形態に従って構成された、コンピューティング装置上でコンピュータプロセスを実行するためのコンピュータプログラムを含む例示的なコンピュータプログラム製品の概念部分図を示す概略図である。いくつかの実施形態では、開示された方法は、機械可読フォーマットの非一時的コンピュータ可読記憶媒体上、または他の非一時的媒体もしくは製品上に符号化されたコンピュータプログラム命令として実装することができる。

［0076］ 一実施形態では、例示的なコンピュータプログラム製品６００は、１つまたは複数のプロセッサによって実行されると図１〜６に関して上述した機能または機能の一部を提供することができる１つまたは複数のプログラミング命令６０４を含むことができる信号担持媒体６０２を使用して提供される。いくつかの例では、信号担持媒体６０２は、ハードディスクドライブ、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタルビデオディスク（ＤＶＤ）、デジタルテープ、メモリ、その他などであるがそれらに限定されない非一時的コンピュータ可読媒体６０６を含むことができる。いくつかの実践形態では、信号担持媒体６０２は、メモリ、読み取り／書き込み（Ｒ／Ｗ）ＣＤ、Ｒ／Ｗ ＤＶＤ、その他などであるがこれらに限定されないコンピュータ記録可能媒体６０８を含むことができる。いくつかの実践形態では、信号担持媒体６０２は、デジタルおよび／またはアナログ通信媒体（例えば、光ファイバケーブル、導波路、有線通信リンク、無線通信リンク、その他）などであるがこれらに限定されない通信媒体６１０を含み得る。同様に、信号担持媒体６０２は遠隔記憶装置（例えばクラウド）に対応し得る。コンピューティングシステムは、情報の送信または受信を含めて、クラウドと情報を共有することができる。例えば、コンピューティングシステムは、クラウドから追加の情報を受信して、センサまたは別のエンティティから取得された情報を増強することができる。したがって、例えば、信号担持媒体６０２は、無線形式の通信媒体６１０によって伝達されてもよい。

［0077］ １つまたは複数のプログラミング命令６０４は、たとえば、コンピュータ実行可能命令および／または論理実践命令であり得る。いくつかの例では、図１のコンピュータシステム１１２などのコンピューティング装置は、コンピュータ可読媒体６０６、コンピュータ記録可能媒体６０８、および／または通信媒体６１０の１つまたは複数によってコンピュータシステム１１２に伝達されるプログラミング命令６０４に応答して様々な動作、機能、またはアクションを提供するように構成され得る。

［0078］ 非一時的コンピュータ可読媒体はまた、互いに離れて配置することができる複数のデータ記憶要素および／またはクラウドの間で（例えば離れて）分散させることもできる。記憶された命令の一部または全部を実行するコンピューティング装置は、図２に示される車両２００などの車両とすることができる。あるいは、記憶された命令の一部または全部を実行するコンピューティング装置は、サーバなどの別のコンピューティング装置とすることができる。

［0079］ 上記の詳細な記載は、添付の図面を参照しながら、開示されたシステム、装置、および方法の様々な特徴および機能を記載している。様々な態様および実施形態が本明細書に開示されているが、他の態様および実施形態が明らかであろう。本明細書に開示されている様々な態様および実施形態は例示を目的としており、限定を意図するものではなく、真の範囲は特許請求の範囲によって示されている。

Claims (20)

1. 車両に自律制御を提供するように構成された制御システムと、
   センサユニットを前記車両に結合することを可能にするように構成された、前記車両の屋根に結合されたコネクタと、を備え、前記コネクタは、
   電源接続部と、
   データバスと、を備え、前記データバスは前記制御システムに結合されている、
   車両システム。
2. 前記コネクタが、前記センサユニットから熱を除去するように構成された熱接続部をさらに備える、請求項１に記載の車両システム。
3. 前記データバスが、前記センサユニットから前記制御システムへ車両制御命令を提供するように構成される、請求項１に記載の車両システム。
4. 前記データバスが、前記センサユニットから前記制御システムへセンサデータを提供するように構成される、請求項１に記載の車両システム。
5. 前記車両の環境内の物体を確認し、
   前記データバスを介して前記確認された物体に基づく制御信号を前記車両に伝達する ように構成された変換ユニットをさらに備える、請求項１に記載の車両システム。
6. 前記変換ユニットが、前記電源接続部によって提供された電圧を前記センサユニットの少なくとも１つの電圧に変換するようにさらに構成される、請求項５に記載の車両システム。
7. 前記コネクタが、前記センサユニットを前記車両に取り外し可能に結合するように構成される、請求項１に記載の車両システム。
8. センサユニットであって、
   車両の環境を感知するように構成された複数のセンサと、
   前記センサユニットを前記車両に結合するように構成された前記センサユニットの結合部と、を備え、前記結合部が、
   電源接続部と、
   データバスと、を備え、前記データバスは前記車両の制御システムへ情報を提供するように構成される、
   センサユニット。
9. 前記車両の前記環境内の物体を確認し、
   前記データバスを介して前記確認された物体に基づく制御信号を前記車両に伝達する
   ように構成された変換ユニットをさらに備える、請求項８に記載のセンサユニット。
10. 前記変換ユニットが、前記電源接続部によって提供された電圧を前記センサユニットの少なくとも１つの電圧に変換するようにさらに構成される、請求項９に記載のセンサユニット。
11. 前記結合部が、前記センサユニットを前記車両に取り外し可能に結合するように構成される、請求項８に記載のセンサユニット。
12. 前記結合部が、前記センサユニットから熱を除去するように構成された熱接続部をさらに備える、請求項８に記載のセンサユニット。
13. 前記データバスが、前記センサユニットから前記車両の前記制御システムへ車両制御命令を提供するように構成される、請求項８に記載のセンサユニット。
14. 前記データバスが、前記センサユニットから前記車両の前記制御システムへセンサデータを提供するように構成される、請求項８に記載のセンサユニット。
15. 車両に自律制御を提供するように構成された制御システムを提供すること、および
    センサユニットを前記車両に結合することを可能にするように構成された、前記車両の屋根に結合されたコネクタを提供することを含み、前記コネクタは、
    電源接続部と、
    データバスと、を備え、前記データバスは前記制御システムに結合されている、方法。
16. 前記車両の環境内の物体を確認し、
    前記データバスを介して前記確認された物体に基づく制御信号を前記車両に伝達する
    ように構成された変換ユニットを提供することをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
17. 前記変換ユニットが、前記電源接続部によって提供された電圧を前記センサユニットの少なくとも１つの電圧に変換するようにさらに構成される、請求項１６に記載の方法。
18. 前記センサユニットから熱を除去するように構成された熱接続部を提供することをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
19. 前記データバスが、前記センサユニットから前記車両の前記制御システムへ車両制御命令を提供するように構成される、請求項１５に記載の方法。
20. 前記データバスが、前記センサユニットから前記車両の前記制御システムへセンサデータを提供するように構成される、請求項１５に記載の方法。

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