JP6690056B2 - 自動連続車両の制御システムアーキテクチャ - Google Patents

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関連出願の相互参照

本出願は、２０１６年８月２２日出願の米国仮特許出願第６２／３７７，９７０号からの優先権を主張するものであり、その全体を参照により本明細書において援用する。

本願は、概して、部分自律または完全自律モードおよび／または相互に接近した状態で車両を安全に走行させることを可能とするコントローラ、アーキテクチャ、方法、およびシステムに関する。

近年、車両制御の分野は飛躍的な発展を遂げてきた。車両自動化の一部は連続車両制御に関し、この連続車両制御の例としては、各車両が、安全、効率的、かつ簡便に、相互に接近して追従することを可能とする車両集団システム等がある。各車両が相互に接近して追従することにより、大幅な燃料節約効果を潜在的に有するが、一般に、運転手が手動により行った場合には安全でない。車両集団システムの一種を、車両隊列走行と呼ぶ場合がある。車両隊列走行においては、第２車両および場合によってはそれ以上の車両を自動的または半自動的に制御して、先頭車両に接近して安全に追従させる。

隊列走行による燃費向上の利点は、ハイウェイスピードで長距離を移動する場合が多いトラック産業の業界等において特に顕著である。車両隊列走行および集団システムにおける目下の課題は、費用対効果が高く効率的であり、かつ主流の路上走行車両に統合する際に要求される厳格な安全基準を満たす制御システムアーキテクチャを構築することである。従来の車間距離制御システムアーキテクチャは良好に機能するが、快適なユーザ体験を提供しつつ安全かつ省燃費運転が可能な改良型隊列走行コントローラを開発する取り組みが今もなお続いている。

隊列走行の他、一部または完全自律型の車両制御アプリケーションは多種多様であり、当該車両制御アプリケーションにおいて、ホスト車両の一部または完全自律型制御において、第２車両の挙動についての検証済みの知識が非常に有用なものとなりうる。

道路車両の安全性に関しては、いくつかの業界標準または政府標準がある。道路車両における電子電気システムの機能安全を分類するための国際標準のうちよく知られているものの一つには、ＩＳＯ２６２６２- Functional Safety for Road Vehicles standardにより規定されたＡＳＩＬ（Automotive Safety Integrity Level）標準がある。ＡＳＩＬ標準では４つの安全性要求レベル（ＡＳＩＬ−Ａ、ＡＳＩＬ−Ｂ、ＡＳＩＬ−Ｃ、およびＡＳＩＬ−Ｄ）を認定している。ここで、ＡＳＩＬ−Ａは最も低い順守要件であり、ＡＳＩＬ−Ｄは最も高い安全性要件に相当する。上記標準により規定されていない安全性要求を有する項目は、ＱＭ（Quality Management）として設計される。

市販の道路車両において使用されるＥＣＵ、パワートレイン制御モジュール（ＰＣＭ)、および他のコントローラは、受信するすべてのコマンドは特定の最低限のＡＳＩＬレベルに準拠するＡＳＩＬ準拠部品（コンポーネント）からのものであることを要求するように設計されている。したがって、状況によっては、隊列走行コントローラから発行された制御コマンドがＡＳＩＬ関連または他の指定信頼度基準を満たすことが望ましい。同時に、隊列走行制御において有用なデータ（ＧＰＳ位置データ等）によっては、それ自体がＡＳＩＬ定格に適した信頼度を有さない場合がある。本願は、種々の源（ソース）から入手可能な情報を用いて隊列走行制御関連のタスクを効率的に取り扱うのに特に好適な隊列走行制御システムアーキテクチャについて説明する。所望により、制御システムが最終的に発行するパワートレイン制御コマンドがＡＳＩＬ定格であればよい。

米国特許出願第１５／６０５，４５６号明細書 米国特許出願第１５／６０７，９０２号明細書 米国特許出願第１３／５４２，６２２号明細書 米国特許出願第１３／５４２，６２７号明細書 米国仮特許出願第６２／３７７，９７０号明細書 米国仮特許出願第６２／３４３，８１９号明細書 ＰＣＴ米国出願第２０１４／０３０７７０号明細書 ＰＣＴ米国出願第２０１６／０４９１４３号明細書 ＰＣＴ米国出願第２０１６／０６０１６７号明細書 米国特許出願第１５／５９０，７１５号明細書 米国特許出願第１５／５９０，８０３号明細書 米国仮特許出願第６２／４８９，６６２号明細書 米国仮特許出願第１５／６０７，９０２号明細書

第２車両から受信した情報に少なくとも基づいてホスト車両を少なくとも部分的に自動制御するための種々のコントローラ、制御アーキテクチャ、システム、方法、およびアルゴリズムについて説明する。一例として、隊列走行におけるホスト車両の参加を制御するものがある。種々の実施形態において、車両制御システムは、（ｉ）連続車両または隊列走行コントローラと、（ｉｉ）ゲートウェイプロセッサと、（ｉｉｉ）車両インタフェースコントローラのうち少なくとも２つを備える。連続車両／隊列走行コントローラは、ホスト車両を少なくとも部分的に自動制御するため、第２車両から受信した現在の運転状態情報の少なくとも一部に基づいて、トルク要求およびブレーキ要求を決定するように構成される。ゲートウェイプロセッサは、ホスト車両と第２車両／隊列走行パートナーとの間の通信を調整（coordiate）する。車両インタフェースコントローラは、連続車両／隊列走行コントローラと１以上のホスト車両制御ユニットとの間の通信を管理する。車両インタフェースコントローラは、また、連続車両／隊列走行動作が安全であることを検証する１以上の安全モニタリングアルゴリズムを備える安全モニタを備えてもよい。

いくつかの実施形態において、車両インタフェースコントローラは少なくともＡＳＩＬ−Ｃ準拠であるが、連続車両／隊列走行コントローラおよびゲートウェイプロセッサのＩＳＯ２６２６２下でのＡＳＩＬ定格またはＱＭ定格はそれより低くてもよい。

いくつかの実施形態において、隊列走行コントローラはリスナとして構成される。該リスナは、ホスト車両の通信バスの少なくとも１上を送信されたメッセージを受信できるが、ホスト車両の制御関連通信バスのいずれ上にもメッセージを送信できない。車両インタフェースコントローラは、車両通信バス（例えばＣＡＮバス）の少なくとも１上でメッセージを送信および受信するように構成される。ゲートウェイプロセッサは車両の制御に関連したバスのいずれにも連結されておらず、そのような車両バス上にいかなるメッセージを受信または送信することもできない。

いくつかの実施形態において、連続車両／隊列走行コントローラと車両インタフェースコントローラとの間のインタフェースは、連続車両／隊列走行コントローラのトルク要求およびブレーキ要求を含む。いくつかの実施形態において、インタフェースは、さらに、第２車両の速度および制動レベルを少なくとも示す検証済みのパートナー状態情報を含む。検証済みのパートナー状態情報は、好ましくは、第２車両上の車両インタフェースコントローラにより送られ検証された情報であり、ホスト車両の車両インタフェースコントローラにより実行される安全モニタリングアルゴリズムの少なくとも１において使用することができる。

いくつかの態様において、ゲートウェイプロセッサが第２車両から受信した検証済みのパートナー状態情報は、当該ゲートウェイプロセッサにより変更されることなく連続車両／隊列走行コントローラに渡される。次に、連続車両／隊列走行コントローラが、検証済みの状態情報を変更せずに車両インタフェースコントローラに渡し、一方で当該情報をトルク要求およびブレーキ要求を決定する際に使用する。いくつかの実施形態において、検証済みのパートナー状態情報は、パートナー車両上の車両インタフェースコントローラにより適用されたチェックサムを含むデータブロックにおいて渡される。そして、ホスト車両の車両インタフェースコントローラは、当該チェックサムを利用して、パートナー状態情報の整合性を検証すればよい。

いくつかの実施形態において、ゲートウェイプロセッサは、また、ＧＮＳＳ位置データ等の未検証のパートナー状態情報をパートナー車両から受信する。未検証のパートナー状態情報は、連続車両／隊列走行コントローラに渡され、連続車両／隊列走行コントローラは、トルク要求およびブレーキ要求を決定する際に当該情報を使用するが、当該情報は車両インタフェースコントローラには渡されない。

種々の実施形態において、隊列走行コントローラと車両インタフェースコントローラとの間のインタフェースは、任意選択で、（ｉ）隊列走行コントローラがそのトルク要求およびブレーキ要求が前記ホスト車両の動作に向けられるべきものであると判断したときを示す隊列走行状態インジケータ、（ｉｉ）運転手入力インジケータ、（ｉｉｉ）リターダコマンド、（ｉｖ）ステアリングコマンドのうち、１以上をさらに備えてもよい。

いくつかの実施形態において、連続車両／隊列走行コントローラは第１のシステム・オン・モジュール（ＳＯＭ）として構成され、ゲートウェイプロセッサは第２のシステム・オン・モジュール（ＳＯＭ）として構成され、車両インタフェースコントローラは単一パッケージ集積回路として実装される。

いくつかの実施形態において、ゲートウェイプロセッサは隊列走行コントローラから、ホスト車両の速度、制動レベル、および位置を少なくとも示すホスト車両状態情報を受信し、当該ホスト車両状態情報を隊列走行パートナーに渡す。いくつかの好ましい実施形態において、速度および制動レベル情報は、車両インタフェースコントローラにより検証され、変更されることなく隊列走行コントローラおよびゲートウェイプロセッサを通過する。

いくつかの実施形態において、ゲートウェイプロセッサは、例えばＤＳＲCプロトコル等の短距離車間無線通信プロトコルを用いて隊列走行パートナーと無線で通信するように構成される。ゲートウェイプロセッサは、また、セルラー通信プロトコルおよび衛星通信プロトコルを用いてネットワークオペレーションセンタと通信するように構成してもよい。

いくつかの実施形態において、専用通信リンクにより隊列走行コントローラをゲートウェイプロセッサに直接接続し、専用通信リンクにはそれ以外の装置は連結されない。連続車両／隊列走行コントローラおよびゲートウェイプロセッサは、例えばイーサネット等の標準通信プロトコルを用いて専用通信リンクを介して通信するようにすればよい。

いくつかの実施形態において、ゲートウェイプロセッサは、また、パートナー車両からビデオストリームを受信し、当該ビデオストリームをキャビン内に搭載されたディスプレイに転送して、運転手が当該ビデオストリームを見ることができるようにする。ビデオストリームは、パートナー車両前方の道路の映像とすることができ、隊列走行コントローラには渡らない。

いくつかの実施形態において、ゲートウェイプロセッサはメッセージロガーを備え、連続車両／隊列走行コントローラはいかなるログ機能も有さない。メッセージロガーは、ゲートウェイプロセッサを通過したパートナー状態情報およびホスト状態情報をすべてログするように構成してもよい。いくつかの実施形態において、隊列走行コントローラはトルク要求およびブレーキ要求およびシステム設計者がログしようとする任意の他の情報を、ロギング目的でゲートウェイコントローラに渡す。

いくつかの実施形態において、車両制御システムは、上記のゲートウェイプロセッサの有無にかかわらず、上記の連続車両／隊列走行コントローラおよび車両インタフェースコントローラを備える。

他の実施形態において、車両制御システムは、上記の車両インタフェースコントローラの有無にかかわらず、連続車両／隊列走行コントローラおよびゲートウェイプロセッサを備える。

隊列走行を支援する自動化された／一部自動化された車両制御システムにおける使用に好適なコントローラアーキテクチャのブロック図である。 自動化された／一部自動化された車両制御システム用の代表的な隊列走行コントローラアーキテクチャのブロック図である。 一実施施形態による、車間距離コントローラのブロック図である。 図４Ａ〜図４Ｃは、一実施形態による、異なる動作状態中に車間距離レギュレータが使用する異なる制御状態を示す一連の図である。 スライディングモード制御スキームを示す状態空間図である。 隊列走行を支援する自動化された／一部自動化された車両制御システムにおける使用に好適な特定のＡＳＩＬ準拠コントローラハードウェアアーキテクチャである。 一実施例によるゲートウェイの各部品（コンポーネント）を示す図である。

本発明およびその有利な点は、添付の図面とともに以下の記載を参照することにより最もよく理解することができる。

添付の図面に記載したいくつかの実施形態を参照して本発明を以下に詳述する。以下の説明において、本発明の各実施形態を完全に理解するため、本願の異なる複数の態様についての記載を含む多くの具体的な詳細を示し、場合によっては、１以上の代替案を示す。当業者には、本明細書に開示したすべての特徴を実施することなく本発明を実施可能であることが理解されよう。

出願人は、第２車両を、および場合によってはさらに多くの車両を、自動的にまたは半自動的に制御して先頭車両に接近して追従させる種々の車両隊列走行システムを提案してきた。米国特許出願第１５／６０５，４５６号明細書、米国特許出願第１５／６０７，９０２号明細書；米国特許出願第１３／５４２，６２２号明細書、および米国特許出願第１３／５４２，６２７号明細書；米国仮特許出願第６２／３７７，９７０号明細書および米国仮特許出願第６２／３４３，８１９号明細書；およびＰＣＴ出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１４／０３０７７０号明細書、ＰＣＴ出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１６／０４９１４３号明細書、およびＰＣＴ出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１６／０６０１６７号明細書には、例えば、後続車両を少なくとも部分的に自動制御して、指定した先頭車両に接近して追従させる種々の車両隊列走行システムが記載されている。これらの先願は、それぞれ、参照により本願明細書に組み込まれる。

隊列走行の目的の一つは、一般に、各隊列走行車両間に所望の長手方向距離を維持することである。この長手方向距離は「所望の車間距離」として本明細書に頻出する。すなわち、後続車両（例えば、後続トラック）は、特定車両（先頭トラック）に対して所望の車間距離を維持することが望ましい。隊列走行に参加している各車両は、一般に、隊列走行を開始し、多種多様な異なる駆動条件下において車間距離を維持し、当該隊列走行を適宜解除するのに好適な高度な制御システムを有することになる。

車両隊列走行の実施に好適な制御システムのアーキテクチャおよび設計には多くの種類がありうる。当該コントローラについて意図する自動化のレベル、および当該隊列走行に参加しているホスト車両の性質および当該ホスト車両上で利用可能な機器に基づいて、具体的なコントローラ設計を異なるものとすることができる。図１は、例示として、隊列走行中のトラクタ・トレーラトラックとともに使用するのに好適な車両制御アーキテクチャの線図を示す。図示した特定のコントローラは、主に、両車両に実際の運転手がいる隊列走行システムと協働して使用するように設計されている。先頭車両の運転手は、先頭車両の制御に対して全責任を負う。後続車両の運転手は、当該後続車両の操舵（ステアリング）に対して責任を負うが、隊列走行コントローラ１１０は、実際の隊列走行中の後続車両のトルク要求およびブレーキ要求の制御について主に責任を負う。しかしながら、隊列走行パートナーのうちの１車両または両車両についてさらに自動化した制御を行うことを意図するシステムにおいても一般に同様の制御手法を用いることができることを理解されたい。

図１に示す実施形態において、隊列走行コントローラ１１０は、トラクタおよび／または１以上のトレーラまたは他の接続ユニット上の多数のセンサ１３０から、またはトラクタの駆動系（パワートレイン）および他の車両システムの動作を制御するよう設けられた多数のアクチュエータおよびアクチュエータコントローラ１５０から入力を受信する。アクチュエータインタフェース１６０を設けて、隊列走行コントローラ１１０とアクチュエータコントローラ１５０との間の通信を容易にしてもよい。隊列走行コントローラ１１０は、また、隊列走行パートナーとの通信を指揮する車両間通信コントローラ１７０およびネットワークオペレーションセンタ（ＮＯＣ）との通信を指揮するＮＯＣ通信コントローラとも相互作用する。車両は、また、車両についての既知の情報を含む構成ファイル１９０を予め選択していることが好ましい。

隊列走行コントローラ１１０の機能部品（コンポーネント）の一部としては、車間距離コントローラ、種々のエスティメータ１１４、１以上のパートナー車両トラッカー１１６、および種々のモニタ１１８が挙げられる。多くの用途において、種々の他のコンポーネント１１９をも含むことになる。隊列走行コントローラ１１０および車間距離コントローラ１１２の実施形態の例は、図２および図３を参照して以下にさらに詳述する。

隊列走行コントローラ１１０が使用するセンサの一部の例としては、ＧＮＳＳ（ＧＰＳ）ユニット１３１、車輪速センサ１３２、慣性計測装置１３４、レーダーユニット１３７、ＬＩＤＡＲユニット１３８、カメラ１３９、アクセルペダル位置センサ１４１、ステアリングホイール位置センサ１４２、ブレーキペダル位置センサ１４３、および種々の加速度計１４４を挙げることができる。もちろん、隊列走行に参加している全車両がこれらのセンサをすべて含むとは限らず、任意の特定の実施形態においてこれらのセンサのすべてが必要とされるわけではない。他の実施形態において、隊列走行コントローラは、種々の他のセンサ１４９（現在既存のもの、または後に開発されたもの、または商業展開されたもの）を付加的または代替的に利用してもよい。本明細書に記載の主な実施形態において、ＧＰＳ位置データを用いる。しかしながら、ＧＰＳは、現在利用可能なグローバルナビゲーション衛星システム（ＧＮＳＳ）の１つに過ぎない。したがって、ＧＰＳシステムに代えて、またはＧＰＳシステムに加えて、任意の他のＧＮＳＳシステムまたは他の好適な位置検知システムを用いてもよい。

車輪速センサ１３２、レーダーユニット１３７、アクセルペダル位置センサ１４１、ステアリングホイール位置センサ１４２、ブレーキペダル位置センサ１４３、および加速度計１４４等、本明細書に記載のセンサの多く（すべてではないが）は、セミトレーラの牽引に用いる新しいトラック（トラクタ）においては比較的標準的な機器である。しかしながら、ＧＮＳＳユニット１３１、および（使用する場合には）ＬＩＤＡＲユニット１３８等のように、現在はそのようなトラクタに標準的に装備されていない機器であるものもあり、特定の車両には存在しない場合があり、適宜必要に応じてインストールして隊列走行のサポートを支援してもよい。

隊列走行コントローラが少なくとも一部を監督（direct）しうる車両アクチュエータコントローラ１５０のいくつかの例としては、エンジントルクコントローラ１５２（エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）またはパワートレイン制御モジュール（ＰＣＭ）の統合された機能の一部であることが多い）；トランスミッションコントローラ１５４；ブレーキコントローラ１５６；ステアリングコントローラ１５７（自動ステアリングとした場合）；およびクラッチコントローラ１５８が挙げられる。もちろん、任意の特定の実施形態においてこれらのアクチュエータのすべてが利用可能または必要となるとは限らず、管理された車両上で利用可能な種々の他の車両アクチュエータコントローラ１５９を連携して機能できるように接続することが望ましい。したがって、特定の管理された車両上で隊列走行コントローラが監督または利用する特定のアクチュエータコントローラ１５０には種々のものがあることを理解されたい。さらに、任意の特定のアクチュエータコントローラ（例えば、エンジントルクコントローラ１５２）およびそのインタフェース（例えば、当該インタフェースが取り扱いまたは生成可能なコマンド、指示、要求、およびメッセージの性質およびフォーマット）の能力は、多くの場合、その特定のアクチュエータコントローラの型（作り）およびモデルに応じて異なることになる。したがって、アクチュエータインタフェース１６０を設けて、隊列走行コントローラ１１０からの要求、コマンド、メッセージ、指示を翻訳して、管理された車両上で利用される特定のアクチュエータコントローラハードウェアおよびソフトウェア用に適したフォーマットにすることが好ましい。アクチュエータインタフェース１６０は、また、種々のアクチュエータコントローラから受信したメッセージ、コマンド、指示、および要求を隊列走行コントローラ１１０に通信／翻訳して戻すための機構を備えてもよい。一般に、適切なアクチュエータインタフェースを設け、利用される特定の車両コントローラのそれぞれと相互作用させることが想定される。種々の実施形態において、このインタフェースの例としては、エンジントルクインタフェース１６１；ブレーキインタフェース１６２；トランスミッションインタフェース１６４；リターダインタフェース１６５（別個のリターダコントローラを用いる場合）；ステアリングインタフェース１６７；および／または任意の他のコントローラインタフェース１６９を挙げることができる。

大型トラックおよび他の大型車両は、当該トラックを「制動」する複数のシステムを有していることが多い。当該複数のシステムの例としては、従来の制動システムアセンブリであって車両の車輪に搭載したものを挙げることができる。この制動システムアセンブリは、業界において「基礎ブレーキ」と呼ばれることが多い。ほとんどの大型トラック／大型車両は、また、基礎ブレーキを増強し、車両を減速させ、下り坂で加速するのを防ぐための「リターダ」と呼ばれる機構も有している。多くの場合、リターダは、エンジントルクコントローラ１５２に制御されることになり、そのような実施形態においては、適切なトルクコマンド（負コマンドとすればよい）をエンジントルクコントローラ１５２に送ることによりリターダを制御することができる。他の実施形態においては、別個のリターダコントローラ（図示せず）にアクセス可能とし、したがって、隊列走行コントローラ１１０により適切なリターダインタフェースを介して監督可能とすることができる。さらに他の実施形態において、隊列走行コントローラ１１０は、アクチュエータインタフェース１６０に送るリタードコマンドを別個に決定してもよい。このような各実施形態において、アクチュエータインタフェースは、リタードコマンドを解釈し、適切なリターデイション制御コマンドをＥＣＵまたは他の適切な車両コントローラに渡す。

車両間の通信は、任意の適切なチャネル上で監督すればよく、車両間通信コントローラ１７０により調整すればよい。例示として、車両間通信用に開発された双方向の近中距離無線通信技術である専用狭域通信（ＤＳＲＣ）プロトコル（例えば、IEEE 802.11p プロトコル）が良好に機能する。もちろん、ＤＳＲＣリンクに加えて、または代案として、他の通信プロトコルおよびチャネルを用いてもよい。例えば、車両間通信は、付加的または代替的に、4G LTE Direct、５Ｇ、市民ラジオ（ＣＢ）無線チャネル、１以上のＧＭＲＳ（General Mobile Radio Service）帯域、および１以上のＦＲＳ（Family Radio Service）帯域、または任意の他の既存の通信チャネルまたは任意の好適な通信プロトコル用いて後に開発された通信チャネル等のセルラー通信チャネルを介して送信してもよい。

車両間で相互に送信される特定の情報は、コントローラのニーズに基づいて大きく異なる。種々の実施形態において、送信される情報は、隊列走行コントローラ１１０により生成された、要求／指令（コマンド）されたエンジントルク２８０、要求／指令された制動減速度２８２等の現コマンドを含み得る。また、隊列走行コントローラ１１０によりステアリング態様、ギア態様が制御されている場合には、ステアリングコマンド、ギアコマンド等も含むことができる。これらのコマンドが隊列走行コントローラにより生成されたものか、またはパートナー車両上の他の好適なコントローラ（例えば、アダプティブ・クルーズ・コントロール・システム（ＡＣＣ））または衝突被害軽減ブレーキ・システム（ＣＭＳ））により生成されたか、またはその他従来のメカニズムにより、例えば運転手のインプット（例えば、アクセルペダル位置、ブレーキ位置、ステアリングホイール位置等）に応答して生成されたかに関わらず、対応する情報をパートナー車両から受信する。

多くの実施形態において、隊列走行コントローラ１１０に提供されたトラクタセンサ情報は、隊列走行パートナーにも送信され、当該隊列走行パートナーから対応する情報を受信して、各車両上の隊列走行コントローラが、パートナー車両が何をしているかについての正確なモデルを構築することができるようにする。隊列走行コントローラに関する任意の車両構成情報１９０をはじめとする、隊列走行コントローラに提供される任意の他の関連情報についても同様である。送信された特定の情報は、隊列走行コントローラ１１０、各車両上で利用可能な各センサおよび各アクチュエータ、および各車両が当該車両について有する具体的な知識に基づいて、大きく異なる場合があることを理解されたい。

車両間で送信される情報は、意図された将来動作についての情報を含む。例えば、先頭車両が上り坂に近付いていることがわかっているなら、その後まもなくトルク要求を増加させる（または、下り坂の場合にはそのトルク要求を減少させる）ことが予想され、その情報を後続車両に伝えれば隊列走行コントローラ１１０は当該情報を適宜使用することができる。もちろん、将来的なトルク要求またはブレーキ要求を予見するのに用いることができる他の情報は多種多様であり、そのような情報は種々の異なる形式で送信することができる。いくつかの実施形態において、そのようなイベントの発生するタイミング予想とともに、予想されるイベント自体の性質（例えば、上り坂、カーブ、または出口が近づいていること）を示すことができる。また別の実施形態においては、意図された今後の動作を、予想されるトルクおよび／または他の制御パラメータ等の予想制御コマンドおよび当該変化が予想されるタイミングの観点から報告することができる。もちろん、隊列走行に関連する予想イベントには多種多様な種類がある。

各車両とＮＯＣとの間の通信は、セルラーネットワーク、種々のＷｉ−Ｆｉネットワーク、衛星通信ネットワーク、および／または任意の種々の他のネットワーク等、適宜、種々の異なるネットワークを介して送信すればよい。ＮＯＣと通信は、ＮＯＣ通信コントローラ１８０により調整（coordinate）してもよい。ＮＯＣに送信され、および／またはＮＯＣに送信から受信される情報は全体のシステムデザインによって大きく異なりうる。状況によっては、ＮＯＣは、目標車間距離許容差等の特定の制御パラメータを提供してもよい。これらの制御パラメータまたは制約は、ＮＯＣにおいてわかっている要因、例えば、制限速度、道路／地形の性質（例えば、坂道に対して平地、曲がり道に対して直線道路等）、天候状況、交通状況または道路状況等に基づくものとすることができる。また別の状況下において、ＮＯＣは、そのような情報を隊列走行コントローラに提供してもよい。ＮＯＣは、また、パートナー車両についての情報、例えば、そのコンフィグレーション情報、およびパートナー車両の重量、トレーラ長等、現在の運転状態についてわかっている他の関連情報があれば提供してもよい。

構成ファイル１９０は、コントローラにとって重要であると考えられるホスト車両についての多種多様な情報を含むことができる。例えば、その情報の一部には、エンジン性能特性、利用可能なセンサ、その制動システムの性質、キャブ前方に対するＧＮＳＳアンテナの位置、ギア比、シート比等、当該車両の諸元を含みうる。

図２に、隊列走行コントローラ１１０の特定の実施形態を示す。本実施形態において、隊列走行コントローラ１１０は、車間距離コントローラ１１２、複数のエスティメータ１１４、１以上のトラッカー１１６、任意の所望のモニタ１１８、および場合により任意の種々の他のコンポーネント１１９を備える。

本実施形態において、車間距離コントローラ１１２は、標的および状態セッタ２００、車間距離レギュレータ２１０、および車間距離エスティメータ２４０を備える。一般に、標的および状態セッタ２００は、車間距離レギュレータ２１０の動作モード（状態）および当該動作モードにおいて使用するのに適した任意の可変制御パラメータを決定するように設けられる。

車間距離レギュレータ２１０は、標的および状態セッタ２００に指定された通りに後続の隊列走行パートナーを制御するように設けられる。車間距離制御動作モードにおいて、車間距離レギュレータ２１０は、標的および状態セッタ２００により特定された任意の指定制御パラメータにしたがって所望の車間距離を達成し維持するように車両を制御する。すなわち、車間距離レギュレータ２１０は、選択された動作モードに対する適切な応答を達成しようとする方法で車両を制御する。

車間距離エスティメータ２４０は、実測値および／または隊列走行コントローラ１１０が入手可能な他の情報に基づいて現在の車間距離を推定／決定するように設けられる。車間距離レギュレータが正常に動作するためには、現在の車間距離を正確に把握することが重要であることは明らかである。同時に、任意の測定システムは固有の許容差（tolerances）等を有しており、エラー通知対象となる場合および／または状況により利用不可能となる場合があることを理解されたい。よって、車間距離エスティメータ２４０は、複数の位置または相対位置関連センサから情報を受信し、そのデータを用いて現在の車間距離を確実に推定するように構成される。

車間距離レギュレータ２１０により生成されたトルク要求およびブレーキ要求は、適切なアクチュエータインタフェース（例えば、エンジントルクインタフェース１６１およびブレーキインタフェース１６２のそれぞれ）に送信される。そして、エンジントルクインタフェース１６１は適切なトルク指令をエンジントルクコントローラ１５２に転送し、エンジントルクコントローラ１５２は、フュエル・チャージ（供給燃料）、バルブタイミング（弁調期）、リターダ状態等の種々のエンジン動作パラメータを適宜命じることにより、要求されたトルクの出力を命じる。ブレーキインタフェース１６２は、ブレーキコントローラ１５６に送信する適切なブレーキ要求を生成する。

以下、図３を参照して、車間距離コントローラ１１２の具体的な実施形態をさらに詳細に説明する。

図２を再度参照すると、車間距離コントローラ１１２において有用な種々のエスティメータ１１４がある。種々の実施形態におけるエスティメータの例としては、例えば、１以上の質量エスティメータ２７１、ドラッグエスティメータ２７３、対地速度エスティメータ２７５、ジャイロバイアスエスティメータ２７７、および／または他のエスティメータ２７９が挙げられる。

質量エスティメータ２７１は、各隊列走行パートナーそれぞれの質量を推定するように設けられる。車間距離コントローラ１１２は、これらの質量推定値を用いて、隊列走行パートナーそれぞれの重量（質量）に基づき、そのトルク要求およびブレーキ要求の適切なスケール変更を支援することができる。

ドラッグエスティメータ２７３は、各隊列走行パートナーそれぞれのドラッグ抵抗を推定するように設けられる。車間距離コントローラは、また、これらのドラッグ抵抗推定値を用いて、そのトルク要求およびブレーキ要求の適切なスケール変更を支援することもできる。一般に、特定のトラックまたは他の車両のドラッグ抵抗は、以下の要因により異なりうる。すなわち、（ａ）そのドラッグプロファイル（トラックの場合には、牽引しているトレーラがあればそれに応じて、またその他積み荷の特性により異なる場合がある）；（ｂ）車両の現在の速度、（ｃ）風速および方向、（ｄ）回転速度、（ｅ）隊列走行状態（すなわち、隊列走行がアクティブか否か、隊列走行における当該車両の位置、車間距離）、（ｆ）軸受摩耗等、により異なりうる。

対地速度エスティメータ２７５は、隊列走行パートナーのそれぞれについて実際の対地速度を推定するように設けられている。多くのトラックおよび他の車両は、関連する車輪の実際の回転速度を非常に正確に測定可能な車輪速センサを有する。各車両が移動する際の実際の対地速度は、各車輪径および各タイヤの滑り状態に基づき異なることになる。各正確な車輪径は、使用するタイヤにより異なりうる。さらに、各車輪径は、タイヤの摩耗、周囲温度の変化、および他の要因に伴って経時的に変化することになる。さらに、車輪径は、特定の移動の経路にわたって、タイヤが使用中に加熱する（または温度変化する）のに伴い、変化することもある。実際には、車輪径におけるこれらの変化はすべて十分に顕著であり、車間距離推定および車間距離制御に影響する可能性がある。したがって、対地速度エスティメータ２７５を配置して、測定した車輪速およびＧＮＳＳ情報等の他の入手可能な情報に基づき実際の対地速度を推定する。対地速度測定値は、例えば、車線変更などにより隊列走行車両が横方向にオフセットしている場合等、トラッカー系車間距離測定値（例えば、レーダー、カメラ、ＬＩＤＡＲ等）が利用できない場合に特に有用である。

車間距離コントローラ１１２が使用する測定値のいくつかは、車両が進路変更するときのヨー角の測定値、縦加速度測定値等を示すジャイロ系の慣性測定値である。多くの場合、ジャイロはジャイロバイアスと呼ばれる固有の測定誤差を有し、当該誤差は測定値にも影響しうる。ジャイロバイアスエスティメータ２７７はそのようなバイアスを推定し、車間距離コントローラによってそのようなジャイロ系測定誤差を相殺することが可能となる。

隊列走行コントローラ１１０は任意の他のエスティメータ２７９を備えることができ、これは任意の特定の車間距離コントローラ１１２にとっても有用である。

隊列走行コントローラ１１０は、また、１以上のトラッカー１１６を備えてもよい。各トラッカー１１６は、車間距離を測定するかまたは決定するように設けられる。多くの実施態様（implementation）において用いられるトラッカーの１種は、追尾系のレーダートラッカー２８３である。近年市販されているトラックには、レーダーユニットが標準装備品として実装される場合が多くなっており、レーダートラッカーはそのような車両における使用に特に好適である。もちろん、レーダーユニットが予め装備されていない車両に１以上のレーダーユニットを取り付けてレーダートラッカー２８３を利用しやすくしてもよい。例として、２０１７年５月９日に出願された同時係属出願である米国出願第１５／５９０，７１５号明細書および米国出願第１５／５９０，８０３号明細書には、ある特定のレーダートラッカーについてのより詳細な記載があり、これら２つの文献はいずれも参照により本明細書に援用する。

ＬＩＤＡＲは、車両間の距離を測定するのに非常に好適なさらに別の距離測定技術である。ＬＩＤＡＲは、自動化された自律運転アプリケーションにおける使用が急速に普及している。ＬＩＤＡＲトラッカー２８６は、ＬＩＤＡＲユニットを有しまたは備える車両において好適に使用される。カメラおよびステレオカメラも、種々の自動化された自律運転アプリケーションにおける距離測定ツールとして普及してきている。

もちろん、他のトラッカー２８９として示すように、他の距離測定技術を用いて、車両間の距離を測定または推定することもできる。例えば、各車両について報告されたＧＰＳ位置に主に基づくＧＰＳトラッカーを用いうる。

多くの実施形態において使用するトラッカーは、複数のセンサからのデータを融合して、個々のトラッカーが使用する主要センサの測定値の検証を支援する。先のレーダートラッカー出願には、データを融合することにより主要センサの測定値の検証を支援する種々の方法が記載されている。

種々の実施形態において、車間距離エスティメータ２４０は、１以上のトラッカーに代替することも代替されることもでき、または、複数のセンサからの入力に基づいて車間距離を決定／推定するため、トラッカーそのものと考えることもできる。本実施形態において、車間距離エスティメータ２４０は、車間距離コントローラ１１２の一部として、独立して図示されている。各車両上のトラッカーおよび例えばＧＮＳＳセンサ等の任意の他の利用可能なソースからの距離データを融合するからである。

隊列走行コントローラ１１０は、また、車間距離制御に関連する特定のコンポーネントをモニタするように構成した１以上のモニタ１１８を備えてもよい。例として、隊列走行するトラックの制御に特に有用な具体的なモニタの一つは、ブレーキ状態モニタ２９１である。ブレーキ状態モニタ２９１は、ブレーキシステムをモニタし、ブレーキが隊列走行制御に通常要求される制動レベルを発揮できない状況を識別するように構成される。そのような状況は、例えば、基礎ブレーキが、山中の下り坂を移動中にオーバーヒートに近くなるまで使用されたドラムブレーキを含む場合に生じうる。ブレーキ状態モニタ２９１は、そのような状況を認識すると、隊列走行コントローラに通知し、隊列走行コントローラは適切な救済措置を講じることができる。適切な救済措置は、ブレーキ状況モニタが認識した特定の状況に基づいて異なることになるが、例えば、隊列走行を解除し、目標車間距離を当該ブレーキ状況に適したレベルまで増加させる等の行為が含まれればよい。もちろん、ブレーキ状況モニタは、ブレーキの状態が改善した状況（例えば、ブレーキが十分に冷却された等）を認識し、これらの状況も隊列走行コントローラに通知するようにして、隊列走行コントローラがそれに応じて作用することができるように構成することができる。例えば、ブレーキ状況が向上すれば、目標車間距離を減少すること、隊列走行の再構築、または他の適切な動作（actions）が可能となる。

隊列走行コントローラは、隊列走行制御に関連しうる、他のコンポーネント、システム、環境状態、または道路交通状況等の状態または状況をモニタするように構成された種々の他のモニタ２９９のうち任意のものを備えることができる。例えば、ＤＳＲＣリンクモニタを設けて、パートナー車両間のＤＳＲＣ通信リンクの状態をモニタしてもよい。

次に、図３を参照して、車間距離コントローラ１１２の他の実施形態をさらに詳細に説明する。図２に示す実施形態と同様、車間距離コントローラ１１２は、標的および状態セッタ２００と、車間距離レギュレータ２１０と、車間距離エスティメータ２４０とを備える。図３の実施形態において、標的および状態セッタ２００は動作状態セレクタ２０３と、制御パラメータセレクタ２０６とを備える。制御パラメータセレクタ２０６は、選択された動作モードにおける使用に好適な任意の可変制御パラメータの値を決定し、選択し、設定し、または、車間距離レギュレータに、当該値を示す。

動作状態セレクタ２０３は、車間距離レギュレータ２１０について意図する動作モード（状態）を決定するように設けられる。いくつかの特定の実施形態において、動作モードは、例えば、「正常」モードまたは「車間距離制御」動作モード等とすればよい。「車間距離制御」動作モードにおいては、車間距離レギュレータが車両間に指定車間距離を達成し維持するような制御を行うように構成される。「車間距離制御」動作モードにおいて、制御パラメータセレクタが規定する制御パラメータ変数は、目標車間距離自体（たとえば、１０ｍ、１２ｍ等）を含みうるが、この距離は、運転条件（例えば、天候、地形、道路状況、交通等）に基づいてある程度変化しうる。正常動作中の他の制御パラメータとしては、引き込み速度（draw-in speed）、トルク制御と制動制御との間の制御、許容差、または変化のタイトネスなどに影響するパラメータが挙げられる。他の実施形態において、「隊列走行を開始する」および／または「引き込み（draw in）」または「停止（pull in）」とは、１以上の別個の状態であり、これらを用いて、少なくとも部分的な自動化制御の下で、安全に隊列走行を達成し、および／または隊列走行パートナーを集合させることができる。

別の潜在的な動作モードは、「解除」モードであり、当該モードにおいて、隊列走行コントローラは後続車両を、後続車両の運転手（または自動クルーズコントロールシステム）が安全に車両の制御を引き継ぐことができる位置へ向かって遷移させる。一般に、隊列走行を解除することは、隊列走行を解除可能な点でありかつ車両制御を安全に運転手による手動制御、またはアダプティブ・クルーズ・コントロール等の異なるシステムを用いることによる制御に移行させることができる点に向かって、統制下で、各車両の車間距離を増加させることを含む。解除モードは、任意選択で、異なる種々の状況下によりトリガすればよく、例えば、隊列走行の終了を決定している隊列走行パートナーまたはＮＯＣに対する応答、隊列走行車両間に割り込んできた車の検出、長期間にわたる各車両間の通信の欠如、先頭車両の前方において、非常に遅い物体または隊列走行に非常に近い物体が検出されたこと等により、トリガすればよい。

別の潜在的な動作モードは、速度制御モードまたは相対速度制御モードとすればよい。速度制御または相対速度制御は、例えば、車線変更その他の状況下で隊列走行車両が横方向にオフセットしている場合に後続車両のレーダー（または他の）トラッキングユニットがパートナー車両を見失ったとき等、種々の特定の状況において特定の車間距離を制御維持しようとする際に好ましい。

また、種々の他の動作モードがありうることはもちろんである。

車間距離レギュレータ２１０は、標的および状態セッタ２００が指定した方法で後続の隊列走行パートナーを制御するように設けられる。図３に示す実施形態において、車間距離レギュレータ２１０は、スケーラ２１２、および異なる動作モードにおいて異なる組み合わせで用いられる２つの独立したコントローラを備える。本実施形態において、各コントローラは、（車間距離制御を行う）スライディングモードコントローラ２１５および速度／相対速度コントローラ２１８を備える。他の実施形態において、任意の特定の実施態様について、適宜、単一のコントローラを備えても、付加的および／または異なるコントローラを備えてもよいことを理解されたい。

本実施形態において、先行予測型（フィードフォワード）スケーラ２１２は、前方車両からのトルク信号／制動信号をスケール変更してからスライディングモードコントローラ２１５、相対速度コントローラ２１８からの出力に付加して、エンジンコントローラおよびブレーキコントローラに対しトルク要求およびブレーキ要求を生成するように構成される。このようなスケール変更は、隊列走行パートナーそれぞれの重量（質量）、各車両それぞれのドラッグ、制動イベントの強度（例えば、制動レベルが高いシナリオにおいては、ブレーキコマンドをわずかに増加させ安全裕度（安全マージン）を増加させて、制動性能および反応時間における不確実性を説明に備える）に基づくものであればよい。他の実施形態において、所望により、そのようなスケール変更関数を個々のコントローラ自体に統合することもできる。

スライディングモードコントローラ２１５は、目標車間距離および制御パラメータセレクタ２０６が特定した任意の他の制御パラメータに応じて所望の車間距離を達成し維持しようとする方法で後続車両を制御するように構成される。よって、その主要な機能は車間距離の管理である。速度コントローラ２１８は、先頭車両に対する指定速度、または状況によっては、単なる指定速度を維持する方法で後続車両を制御するように構成される。本実施形態において、これらの２つの別個のコントローラは、車間距離レギュレータ２１０により、異なる動作状況において適宜異なるタイプの制御が行えるように設けられる。いくつかの特定の実施例を、図４Ａ〜図４Ｃを参照して説明する。本明細書に記載の各実施形態において、各コントローラ２１５および２１８はいずれも隊列走行中は連続的に動作させ、選別器（セレクタ）／加算器２５０を用い、現在の動作モードに基づき適切な信号を選択して出力する。任意選択の制動モニタ２５５は、安全性／衝突防止の観点から必要な場合を除き、セレクタ／加算器２５０から出力されたブレーキコマンドが後続車両を過度に急激に制動しないようにするのを支援するのに使用可能な安全機能である。これは、後続の隊列走行パートナーの予期せぬ急激な制動により、当該後続の隊列走行パートナーに続く交通に影響を与えるリスクを減少させようとするものである。

スライディングモードコントローラ２１５は、前方車両に対する後続車両の相対速度が各車両間の車間距離の関数として変化するような方法で後続車両を制御するように設けられる。この特徴を図５の状態空間図に示す。図５は、１の特定の実施態様に応じた制御手法を示す。より詳細には、図５には、各車両間の相対速度（Ｙ軸）対各車両間の車間距離（Ｘ軸）をプロットしている。また、図５には、トルク要求コントローラ目標制御線３２０を示す。本実施形態において、名目上の所望車間距離は１２メートルであり、これは線３１０により示す。よって、目標制御点３１１は、０相対速度での１２メートルであり、これは線３１０（１２メートル車間距離）と線３１２（ゼロ相対速度）との交点により表す。

車間距離レギュレータ２１０のトルク要求コントローラコンポーネント２２１は、目標制御線３２０に応じて車間距離を制御するのに適切なトルク要求を生成するように構成される。そして、トルク要求は、エンジントルクコントローラ１５２により実施される。図５からわかるように、車間距離が所望の車間距離よりも大きい場合には、後方のトラックを制御して前方のトラックの移動速度よりも少し高速で移動させ、後方のトラックの相対速度が小正値となるようにする。後方車両が先頭車両に近付くにつれ、その相対速度をスムーズに減少させて車間距離が目標制御点３１１まで減少するようにし、制御が完璧に行われればその点での相対速度はゼロになるはずである。後方のトラックが所望の車間距離よりも近づいた場合には、減速して、先頭車両に対し負の相対速度を有するようにして、所望の車間距離を再度達成する。

スライディングモードコントローラ２１５は、「停止（pull in）」および隊列走行の車間距離維持の両方の段階中に統一されたスライディングモード制御スキームを利用する。スライディングモードコントローラを目標制御線３２０にむかって制御するように構成することにより、相対速度対車間距離の関係を隊列走行に安全な領域内にとどまらせることができる。

図３に示す実施形態において、スライディングモードコントローラ２１５は、異なる車間距離制御対象に向かって制御するように構成した別個のコントローラ（例えば、トルク要求コントローラ２２１およびブレーキ要求生成器コンポーネントブレーキ要求生成器コンポーネント２２３）を備える。特定の一実施態様による制御スキームを示す図５の状態空間図において、異なる制御対象を示す。より具体的には、図５は、トルク要求コントローラ目標制御線３２０に加えて、ブレーキ要求コントローラ目標制御線３３０を示す。図５には、さらに、状態空間における種々の点からトルク要求目標制御線３２０までの代表的な遷移パスを示す。

ほとんどの広い幹線道路（オープンハイウェイ）走行条件で車間距離を適切に制御するには、トルク要求のみを変更すれば十分であり、基礎ブレーキは必要としない。その理由の一つは、エンジンブレーキおよび／または（利用可能な場合には）リターダを使用すれば、基礎ブレーキを作動しなくても、トルク要求をある程度までは負とすることができるからである。先に述べたように、燃料が遮断されると、パワートレインにおいて一定のポンプ損失および摩擦損失が生じることになるため、フュエル・チャージ（供給燃料）を適切に減少させるだけで、通常のバルブタイミング（弁調期）を使用しつつ、負のトルクをある程度提供することができる。さらに大きな負のトルクが必要な場合には、エンジントルクコントローラ１５２は、リターダを作動させることにより、および／または他の適切な手段をとることにより、さらに大きな負のトルクを生成することができる。

別途、車間距離レギュレータ２１０のブレーキ要求コントローラコンポーネント２２３は、通常運転中にブレーキ要求を生成するように設けられる。ブレーキ要求は、一般に、トルク要求コントローラ２２１が目的とするのとは異なる車間距離−具体的にはより小さい車間距離−を維持するようにする。本明細書において、場合により、トルク要求コントローラおよびブレーキ要求コントローラが制御する車間距離のこの差分を車間距離許容差３４０という。一般に、車間距離が減少して車間距離許容差がトルク要求目標制御線３２０を下回らない限り、ブレーキ要求２１３は生成されない。ブレーキは車両を減速するためだけに使用されるため、この差分があることにより、車間距離レギュレータ２１０がトルク要求のみでは所望の車間距離を維持できない場合に、基礎ブレーキを作動させる前から、後続のトラックが比較的徐々に（本例では２メートル）クリープ可能となるという効果が生じる。目標制動制御線３３０を交差することなくトルク要求のみを変更することにより所望の車間距離を回復できるときは、基礎ブレーキを使用する必要は全くない。これは、基礎ブレーキが不必要に展開されることになる蓋然性を減少しつつ車間距離を安全に維持する効果がある。

図４Ａに通常車間距離制御を示す。通常車間距離制御中は、スライディングモードコントローラ２１５を使用して、制御パラメータセレクタ２０６により設定された目標車間距離を達成し維持するのに適したトルク要求およびブレーキ要求を決定する。適宜、スライディングモードコントローラ２１５が生成したトルク要求およびブレーキ要求を、フィードフォワードスケーラ２１２からの入力に基づいてセレクタ／加算器２５０が適切にスケール変更してもよい。この通常車間距離制御モードにおいては、後続車両の制御において相対速度コントローラ２１８の出力を使用しない。

いくつかの実施形態において、スライディングモードコントローラ２１５は、図３に示すように、別個のトルク要求コントローラ２２１、ブレーキ要求コントローラ２２３を備える。トルク要求コントローラ２２１、ブレーキ要求コントローラ２２３は、エンジンおよびブレーキをそれぞれ異なる車間距離目標に向かって制御するように構成される。異なる車間距離目標に向かって制御することにより、同じ車間距離目標に向かってエンジンおよびブレーキを制御した場合と比べて、結果的に、よりスムーズかつより快適な乗り心地を提供し、車輪ブレーキ（例えば、トラクタ・トレーラ・リグにおける基礎ブレーキ）の使用を減少することにつながる。そのような車間距離制御アーキテクチャについては、本明細書に参照により援用する米国仮特許出願第６２／４８９，６６２号明細書においてさらに詳細な記載がある。

スライディングモードコントローラ２１５は車間距離を制御するのに非常に良好に機能するが、運転状況によっては異なるタイプの制御が適切となりうることがある。例えば、隊列走行を解除して後続車両を手動制御または他の自動制御に戻すことが必要なときは、異なるタイプの制御が望ましい場合がある。一般に、隊列走行中の各車両間の車間距離は、手動制御下において運転手が安全に維持することのできる車間距離よりも小さくなり、多くの場合非常に小さくなることになる。したがって、一般に、後続車両を手動制御に戻すべく隊列走行が解除されたら、制御を運転手に譲渡する前に、手動制御に適切な距離まで車間距離を増加させることが望ましいことになる。これは、相対速度コントローラ２１８によりスムーズに達成可能である。

隊列走行を解除すべきであると動作状態セレクタ２０３が判断したら、動作状態セレクタ２０３は、車間距離レギュレータ２１０に、図４Ｂに示すような解除モードに遷移するように指示する。解除モードにおける主な制御は相対速度コントローラ２１８が行う。制御パラメータセレクタ２０６により、隊列走行解除中における後続のトラックの所望の（目標）相対速度を指定してもよい。具体的な目標相対速度は、状況の性質および／または隊列走行に参加していた各車両に基づいて異なってもよい。一般に、後続車両を過度に減速させる（これは後の交通を不当に妨げることとなりうる）ことなく、また、先頭車両にその運転計画を変更させる必要なしに、各車両を徐々にではあるが迅速に分離させることになる相対速度を選択することが望ましい。例として、隊列走行するトラックの場合には、解除中の相対速度は約０．５メートル／秒〜４メートル／秒であり、例えば、１〜２ｍ／秒であれば、良好に機能することがわかった。

解除中は、先頭車両は種々の動作を行うことができる。例えば、先頭車両は加速してもよく、またはそのトルクコマンドを急激に上昇させてもよい。そのような場合には、後続車両を同様に加速させることは望ましくなく、それにより、相対速度制御下で生じ得る車間距離よりも先頭車両をさらに引き離すことが可能となる。トラックの隊列走行においてこのような制御を行う方法の一つは、フィードフォワードスケーラ２１２からの正のトルクコマンドを無視するかまたは使用不可（ディスエーブル）にすることである。

別の潜在的なシナリオは、速度制御下にある間に先頭トラックを急激に制動または減速させることである。状況によっては、車間距離が比較的大きいときは、速度コントローラ２１８により車間距離の一定量縮小させることを許可することにより、全体的な必要制動量を減少するように構成すればよい。本実施形態においては、（妥当な）予期せぬイベントの発生にかかわらず、各車両間に十分な車間距離を常に確保して、先頭車両の後方に後続車両が追突するのを防ぎつつ、応答するための時間が十分に確保されるように、スライディングモードコントローラを構成する。したがって、もしスライディングモードコントローラが制動信号または負トルク信号を出力しているなら、より大きな制動／負トルクコマンドを車両のエンジンブレーキコントローラに渡さなければならない。したがって、解除中は、セレクタ／加算器２５０は、スライディングモードコントローラ２１５からの負コマンド（すなわち、ブレーキコマンドおよび負トルクコマンド）のみを使用し、そのようなコマンドの大きさが相対速度コントローラ２１８からのコマンドよりも大きい場合にそのようなコマンドのみを使用するように構成される。
また、解除以外にも、相対速度制御または単なる速度制御のみが望ましい運転状況もありうる。例えば、先頭車両の後部が後続車両のトラッカー１１６の視野から外れてしまう状況、またはトラッカー１１６が隊列走行パートナーの後部を見失ってしまう状況もあり得る。これのような状況は、例えば、隊列走行パートナーの１つが車線変更することにより生じ得る。そのような状況においては、車間距離レギュレータが、車両間の長手方向の車間距離の正確な測定値を有していないことがあり、車間距離を決定する際に精度の低いアプローチ、例えば、車両のそれぞれのＧＮＳＳ位置等に頼らなければならなくなる場合がある。そのような状況においては、先頭車両の後部がトラッカーの視野に入るまで後続車両の速度を落とすように制御することが望ましいだろう。この場合も、相対速度コントローラ２１８はそのような状況での使用に好適である。もっとも、この好ましい相対速度制御は、解除中に発生する制御とは若干異なってもよい。すなわち、一般的な目標は、解除中のように急速に後退したり過度に後退したりしないことであり、よって、相対速度はより小さい（例えば、２ｍ／秒に対して０．５ｍ／秒）ことが適切でありうる。

図４Ｃに、そのような相対速度制御に対する１つのアプローチを示す。図４Ｃの速度制御スキームにおいて、フィードフォワードスケーラ２１２からの通常のスケール変更と共に速度コントローラ２１８を用いる。そうすれば、後続の隊列走行パートナーは、図４Ｂに示す解除状態中よりも、先頭車両の加速および／またはトルクの上昇をより良好に追従することができる。同時に、安全目的で、セレクタ／加算器２５０は、図４Ｂを参照に説明したアプローチと同様の方法で、スライディングモードコントローラ２１５からのブレーキ要求及びトルク要求を適宜用いてもよい。

安全性配慮型アーキテクチャ
自律型車両コントローラの開発に際しては、システムが安全（真に安全）であることが重要である。また、当該システムの安全性が検証可能であることも重要である。すなわち、システムが安全であることを高い信頼性をもって検証できることが望ましい。背景技術の項において検討したように、いくつかの業界表標準または政府標準は、車両運行に関連する安全性リスクを分類するためのガイドラインおよび／または標準を普及させてきた。そのような取り組みの一つに、ＩＳＯ２６２６２- Functional Safety for Road Vehicles standardにより規定されたＡＳＩＬ（Automotive Safety Integrity Level）標準がある。ＡＳＩＬ標準では、現在、４つの安全性要求レベル（ＡＳＩＬ−Ａ、ＡＳＩＬ−Ｂ、ＡＳＩＬ−Ｃ、およびＡＳＩＬ−Ｄ）を認定している。このように定義された標準のうち、ＡＳＩＬ−Ｄは最も高い安全性要件を表し、ＡＳＩＬ−Ａは最も低い順守要件に相当する。上記標準により規定されていない安全性要求を有する事項は、「ＱＭ（Quality Management）」として設計されるが、それは、ＡＳＩＬの文脈からは、その要求レベルがいずれのＡＳＩＬ標準とも完全には一致しないことを意味する。

例えば、隊列走行コントローラをＡＳＩＬ準拠とすること（および／または他の安全要求レベル標準に準拠させること）等により、隊列走行制御システムを検証可能に安全なものとすることには、潜在的に、顕著な利点がある。特筆すべきは、業務用道路車両において用いられるＥＣＵ、パワートレイン制御モジュール（ＰＣＭ）、および他のコントローラの多くが、受信するコマンドのすべてが、例えばＡＳＩＬ−Ｃレベル以上等、特定の最小ＡＳＩＬレベルに適合する特定のＡＳＩＬ準拠コンポーネントから発信されることを見込むように設計されていることである。したがって、隊列走行システムから発行された制御コマンドはＡＳＩＬ定格であるか、または他の指定信頼性基準または標準に適合することが望ましい。また、システム全体が、選択された一定レベルの安全性を有することも望ましい。ＩＳＯ２６２６２のような各プロセスおよび標準も、安全なシステムの開発を誘導するものとして有用である。

ＡＳＩＬ準拠は、包括的なコマンド整合性のチェックおよびデータ検証を要する厳格な標準である。一般に、ＡＳＩＬ整合性チェックにおいて使用するデータは、ＡＳＩＬからのものでなくてはならず、または少なくとも同一の要求レベルを有するＡＳＩＬ準拠装置により検証されたものでなくてはならない。そのコマンドまたはデータの妥当性がＡＳＩＬ装置により検証され適切な標準であると認められる限りにおいて、ＱＭ準拠装置（または低レベルＡＳＩＬ装置）からの入力をＡＳＩＬ準拠装置において使用してもよい。

隊列走行制御において使用するデータの一部（例えば、ＧＰＳ位置データ等）は、それ自体がＡＳＩＬの要求レベルにあると直ちに証明することはできない。そうであるから、隊列走行制御システム全体におけるすべてのコンポーネントがＡＳＩＬ標準を満たすような設計とし、よって、各コマンドは安全目標を達成するのに適したものとなることを保証することは困難でありうる。したがって、任意の車両制御システムに指示を直接送るすべてのコンポーネントがＡＳＩＬ準拠（または、さらに高いＡＳＩＬレベルに準拠）であるとした上で、隊列走行制御システムをＱＭおよびＡＳＩＬコンポーネント（または異なるＡＳＩＬレベルコンポーネント）に明確に区別することが有用である。

図６に、ＡＳＩＬ準拠の隊列走行制御に特に好適な隊列走行制御システムハードウェアアーキテクチャを示す。本実施形態は、３つの独立したコントローラハードウェアユニットを含む。これらは、隊列走行コントローラ４１０、車両インタフェースコントローラ４６０、およびゲートウェイプロセッサ４７０を含む。代表的なゲートウェイプロセッサ４７０の選択されたコンポーネントを図７に示す。図６において最もよく分かるように、隊列走行コントローラ４１０は、インタフェース４２０を介して車両インタフェースコントローラ４６０と、ダイレクトリンク４７８を介してゲートウェイ４７０と通信する。いくつかの実施形態において、リンク４７８は、専用のダイレクト有線接続であり、他の装置は当該リンクに接続されていない。当該有線接続は、任意の好適なケーブル配線またはトレース等の形で、例えば、同軸ケーブル、ツイストペア配線、光ファイバ、または任意の他の好適な物理接続媒体等により提供すればよい。

本実施形態において、隊列走行コントローラ４１０には、上記の隊列走行コントローラ１１０が有するすべての機能を組み込む。車両インタフェースコントローラ４６０（システムマネジャと呼ぶ場合もある）は、アクチュエータインタフェース１６０の機能を果たし、さらに、多数の安全モニタを含む。いくつかの実施形態において、各安全モニタは、ＡＳＩＬ準拠の安全モニタリングアルゴリズムを実施するように設けられ、車両インタフェースコントローラ４６０はＡＳＩＬ準拠装置として設計される。

一般に、車両インタフェースコントローラ４６０は、高安全性レベルプロセッサおよびソフトウェア（安全モニタを含む）を備える。高安全性レベルプロセッサおよびソフトウェア（安全モニタを含む）は、隊列走行コントローラ１１０から送信されたコマンドが車両アクチュエータにわたる前にそれぞれ独立して各コマンドを検証する。これらの検証においては、隊列走行コントローラが使用するものとは異なる独立した検証アルゴリズムとともに、利用可能なセンサ入力のサブセットを使用する。

ゲートウェイプロセッサ４７０は、ホスト車両と各隊列走行パートナーとの間の通信を調整し、また、ホストとネットワークオペレーションセンタおよび／または車両外部の任意の他の要素との間の通信を調整するように設けられる。そうであるから、図１に示すシステムの特定の実施態様において、ゲートウェイプロセッサ４７０は、図７に最もよく図示されるように、車両間通信コントローラ１７０およびＮＯＣ通信コントローラ１８０を備える。一般に、車両間通信コントローラは、例えばＤＳＲＣプロトコル等の狭域車両間無線通信プロトコルを利用する。ＮＯＣ通信コントローラは、一般に、セルラー通信または衛星通信を使用してネットワークオペレーションセンタと通信する。

いくつかの実施形態において、ゲートウェイプロセッサ４７０と隊列走行コントローラ４１０との間の接続（リンク４７８）は、専用の直接有線接続であり、他の装置は当該リンクに接続されていない。いくつかの実施態様において、イーサネットまたは同様の標準的な通信プロトコルを用いて、ゲートウェイプロセッサと隊列走行コントローラとの間で情報の受け渡しを行う。これにより、ゲートウェイプロセッサと隊列走行コントローラとの間に高速かつ信頼性の高い通信を容易にする。特定の例において、１００ＢＡＳＥ以上（例えば、１０００ＢＡＳＥ、１０ＧＢＡＳＥ等）のイーサネット物理層を使用すればよいが、他の実施形態において種々の他の物理層が使用できることを理解されたい。

いくつかの実施形態において、ゲートウェイプロセッサ４７０は、また、車両上の前向きカメラ４７７およびダッシュボードディスプレイ４７５と通信するように設けられる。ホスト車両が隊列走行における先頭車両である場合、ゲートウェイプロセッサは、前向きカメラ４７７から受信した配信動画を後続車両に送信し、先頭車両の前方に何があるか後続車両の運転手に見えるようにする。ホスト車両が隊列走行における後続車両である場合、ゲートウェイプロセッサ４７０は、先頭車両上のゲートウェイプロセッサから上記配信動画を受信し、当該配信をダッシュボードディスプレイ４７５に送信し、ダッシュボードディスプレイ４７５において表示して先頭車両の前方に何があるかホスト車両の運転手に見えるようにする。後続車両の運転手に安心感を与え、隊列走行の前方において発生する状況に対して個別に反応することができるようになるため、先頭車両の前方に何があるか後続車両の運転手に見えるようにすることが望ましい。多くの隊列走行（例えば、トラクタ、トレーラ、トラックが参加する隊列走行においては）において後続車両は先頭車両に非常に接近する（通常の手動運転よりもはるかに近接する）ことになり、先頭車両は後続車両の視野を事実上遮断することになり、後続の隊列走行パートナーの運転手および／または同乗者にとっては、特に隊列走行の前方において何が起こっているのか見えない場合には、不愉快な経験となりうるため、先頭車両の前方に何があるか後続車両の運転手に見えるようにすることは特に重要となりうる。

ゲートウェイを介して渡されたビデオストリームは、ビデオマネジャ４７４により管理すればよい。ゲートウェイ４７０はカメラ４７７および／またはダッシュボードディスプレイ４７５と直接通信するため、隊列走行コントローラ４１０は、そのデータフロー管理の必要性に迫られることはない。

いくつかの実施形態において、ゲートウェイ４７０は、また、診断目的等の記録を提供することを目的として、当該ゲートウェイ４７０を通過する種々のメッセージおよび他の情報をログ（記録）するメッセージロガー４７３を備える。以下、メッセージロガー４７３の機能についてさらに詳述する。

隊列走行コントローラ４１０は、任意の適切な車両通信バス上の受信者（リスナ）として構成され、そこで、当該車両の現在の車輪速、任意のブレーキまたはアクセルペダル入力、（必要に応じて）ステアリングホイール位置、伝動装置等、車両の運転状態についての情報を直接得ることができる。隊列走行コントローラ４１０は、ＧＰＳユニット１３１等のセンサユニットにも連結され、車両の位置についての位置情報を受信し、また、前を見ているレーダーユニット１３７にも連結されて、車両外の物体の位置についての情報（レーダーシーン等）を受信する。同様の情報は、ＬＩＤＡＲ１３８、カメラ１３９等の他のセンサからも受信することができる。隊列走行コントローラ４１０は車両通信バス上のリスナとして厳格に構成されており、それ自体は当該バスを介して情報を送信しないため、隊列走行コントローラ４１０が車両インタフェースコントローラに出力した制御コマンドを車両インタフェースコントローラ４６０によりＡＳＩＬ標準について検証する限り、ＡＳＩＬ準拠である必要はない。

車両インタフェースコントローラ４６０（場合によりシステムマネジャ４６０ともいう）はＡＳＩＬ準拠であり、車両のエンジンコントローラ（ＥＥＣＵ）、ブレーキコントローラ（ＢＥＣＵ）、および／または任意の他の適切なコントローラに対して、直接または車両のＣＡＮバス等の１以上の通信バスを介して、コマンドを送るように、またそうでなければ通信するように、設けられる。

ここに説明する実施形態において、隊列走行コントローラ４１０と車両インタフェースコントローラ４６０との間のインタフェース４２０（場合により、システムマネジャ４６０ともいう）は、かなり狭く定義されている。インタフェース４２０は、隊列走行コントローラが生成した相当数のコマンドを含む。本実施形態において、当該コマンドは、トルク要求４２２、ブレーキ要求４２４、および任意選択でリターダ要求４２６を含む。隊列走行コントローラが、ホスト車両のステアリングまたは他の態様も制御する場合には、ステアリングおよび／または他の適切な制御コマンドも含むことができる。

インタフェース４２０は、また、隊列走行状態インジケータ４２８も備える。隊列走行状態インジケータ４２８は隊列走行コントローラからの信号であり、隊列走行コントローラが、その出力を、車両の運転を指示すべきものとみなしているか否かを示すものである。隊列走行状態インジケータ４２８は、様々な形をとることができ、例えば、「高」のときには隊列走行コントローラが、隊列走行がアクティブである／あるべきとみなし、そのトルクコマンド４２２、ブレーキコマンド４２４、リタードコマンド４２６に従わなければならないとみなしていることを示すフラグとすることができる。そのような構成において、フラグが「低」のときは、隊列走行コントローラが、車両を制御していないとみなす場合を示す。車両インタフェースコントローラ４６０は、隊列走行状態インジケータ４２８が隊列走行制御はアクティブではないことを示すときは、いかなる場合も、トルクコマンド、ブレーキコマンド、リタードコマンド、または他の制御コマンドを転送することはない。（通常はありえないが）万一、隊列走行コントローラ４１０が（隊列走行状態インジケータ４２８により）隊列走行が有効であるとみなしているときに、安全モニタ４６５の一つが隊列走行は適切ではないことを示す場合には、車両インタフェースコントローラ／システムマネジャ４６０は隊列走行の終了を開始する。

また、インタフェース４２０は、ホスト車両およびパートナートラックの両方についての、一定の状態情報、好ましくはＡＳＩＬ検証済み状態情報であって、安全モニタにとって有用な情報の送信を容易にする。具体的には、ホスト車両状態情報４４１は、システムマネジャ４６０により検証済み（例えばＡＳＩＬ−Ｃと検証済み）のホスト車両についての状態情報であって、パートナー車両上の１以上の安全モニタにとって有用な情報を含む。パートナー車両状態情報４４４は、パートナー車両のシステムマネジャにより検証済みのパートナー車両についての状態情報であって、ホスト車両上の１以上の安全モニタ４６５にとって有用な情報を含む。ホスト車両状態情報４４１は隊列走行コントローラ４１０に送信され、隊列走行コントローラ４１０は当該情報を変更することなくゲートウェイ４７０に転送し、今度はゲートウェイ４７０がホスト車両状態情報をパートナー車両上のゲートウェイに転送する。ゲートウェイ４７０がパートナー車両のゲートウェイから受信したパートナー車両状態情報４４４は、変更されることなく隊列走行コントローラ４１０に転送され、そこから（この場合も変更されることなく）システムマネジャ４６０に転送される。好ましくは、ホスト状態情報４４１は、チェックサムまたは他の好適なデータ整合性検証メカニズムとともに送信することにより、受信するシステムマネジャにより受信したデータが不正なものでないことを検証することが可能となる。そして、いかなる不正なデータも無視することができる。このアプローチによれば、ＡＳＩＬ検証済み所状態情報は、変更されることなく、１つのＡＳＩＬ準拠装置（第１の隊列走行パートナー上のシステムマネジャ４６０）から別の装置（第２の隊列走行パートナー上のシステムマネジャ４６０）に渡されるため、したがって、中間送信装置（例えば、隊列走行コントローラ４１０、ゲートウェイ４７０等）自体がＡＳＩＬ準拠でなくても、ＡＳＩＬ準拠安全検証アルゴリズムにおいて好適に使用することができる。

ホスト車両状態情報およびパートナー車両状態情報は、任意の安全モニタにより使用される任意のＡＳＩＬ検証済み状態情報を含んでもよい。当該情報は、例えば、車両車輪速、ブレーキ要求、トルク要求、および／または伝達トルク、ブレーキ給気圧力、ステアリング位置、加速度センサ読取値、および／または、安全モニタの一部としてのシステムマネジャ４６０が使用するパートナー車両についての任意の他の情報を含んでもよい。隊列走行コントローラ４１０が、システムマネジャ４６０の使用する状態情報のほか、ＡＳＩＬ検証済み装置が生成したパートナー状態情報を利用する限りにおいて、その情報を任意選択で車両状態情報４４１、４４４にも含むことができるが、含むことは必ずしも必要ではなく、そのような情報は一般にパートナー車両の隊列走行コントローラが取得して送信することができ、それによってインタフェース４２０に割り当てなければならない帯域幅が減少してしまうので、通常あまり望ましくない。

なお、ホスト車両のセンサ情報（例えば、車輪速、ブレーキペダル位置、レーダーシーン等）の一部は、隊列走行コントローラ４１０およびシステムマネジャ４６０の両方により用いられる。隊列走行コントローラ４１０は任意の適切な車両制御バス上の認可（authorized）リスナであることが好ましいため、隊列走行コントローラはシステムマネジャからそのような情報を受信するのを待つ必要がない。むしろ、任意の関連ホスト車両センサ情報を、適切なＣＡＮバス等の任意の適切な接続を介して、適切なセンサから直接取得する。しかしながら、パートナー車両上のシステムマネジャに関連する任意のセンサ情報は、（隊列走行コントローラも読み取ったか否かにかかわらず）当該システムマネジャが読み取り、ホスト車両状態情報４４１に含ませて、その情報がＡＳＩＬ検証済みであることをパートナー車両のシステムマネジャが確認できるようにする。他の実施形態において、隊列走行コントローラが直接アクセスできない任意のホスト車両センサ情報は、仲介機関としての機能するシステムマネジャ４６０を介して受信することができる。

使用されるセンサ情報は一部が重複することになるが、ホスト車両隊列走行コントローラ４１０およびホスト車両システムマネジャ４６０が使用するホスト車両センサ情報は異なることが多く、さらに、対象とするパートナー車両センサ情報とも異なることを理解されたい。例えば、ホスト隊列走行コントローラは、トルク要求およびブレーキ要求を決定する際にＧＮＳＳ位置データを使用するが、ＧＮＳＳ位置情報はＡＳＩＬ準拠ではないためシステムマネジャにより使用されない場合がある。

ホスト車両上の安全モニタが使用するセンサ情報の一部は、パートナー車両上の安全モニタにとっては必要とされない場合がある。この例として、レーダーシーン、アクセルペダル位置、ホスト車両運転手インタフェース装置４６９からの入力等の情報が挙げられる。パートナー車両がそのようなセンサ情報を必要としない限り、そのような情報を車両状態情報４４１、４４４に含ませる必要はない。

パートナー車両上の隊列走行コントローラが使用するホスト車両のセンサ情報の一部は、ＡＳＩＬ準拠でない場合があり、したがって、パートナー車両上の安全モニタにおいて使用されない場合がある。そのような、パートナー車両上の安全モニタにとって重要でないセンサ情報は車両状態情報４４１、４４４の一部に含む必要はない。むしろ、そのようなデータは隊列走行コントローラ４１０が取得し、パートナー車両上の対応する隊列走行コントローラに（通信コントローラ４７０を介して）送信する。例えば、ＧＰＳまたは他のＧＮＳＳ位置データをＡＳＩＬ検証するのは極めて困難である。したがって、ＧＮＳＳ位置データは車両状態情報４４１、４４４に含まないことが好ましい。むしろ、そのような情報は、ホスト車両の隊列走行コントローラから、各ゲートウェイ４７０を介して、パートナー車両の隊列走行コントローラに渡される。

運転手インタフェース装置４６９は、ホスト車両ダッシュボード上またはホスト車両キャビンのほかの箇所の適切な場所に位置するボタンまたは他の好適なメカニズムとすればよい。運転手インタフェース装置４６９は、運転手が適宜押すことにより、隊列走行開始の際には、運転手が隊列走行する準備ができたことを示し、隊列走行が不要になった場合には、解除を開始する準備ができたことを示すメカニズムである。運転手インタフェース装置４６９の使用については、参照により本明細書に援用する米国特許出願第１５／６０７，９０２号明細書により詳細に記載されている。本実施形態において、運転手インタフェース装置４６９のコマンド（コマンドはＡＳＩＬ準拠であることが好ましい）は車両インタフェースコントローラ４６０に送信され、そこから隊列走行コントローラ４１０に渡される。同様に、運転手インタフェース装置への要求も隊列走行コントローラから車両インタフェースコントローラ４６０へ渡り、車両インタフェースコントローラ４６０から運転手インタフェース装置４６９へ渡る。このアーキテクチャにより、運転手インタフェース装置４６９をＡＳＩＬ準拠とするために必要な作業が簡便になる。なお、しかしながら、他の実施形態において、隊列走行コントローラ４１０も、運転手インタフェース装置からのコマンドに対する直接のリスナとすることができる。図６に示す実施形態において、インタフェース４２０は、運転手インタフェース装置４６９に送信された要求および運転手インタフェース装置４６９から受信したコマンドを表す運転手隊列走行関連の要求およびコマンドを含む。

いくつかの特定の実施形態において、車両インタフェースコントローラ４６０は、単一の専用集積回路チップとして実装され、隊列走行コントローラ４１０およびゲートウェイプロセッサ４７０はそれぞれ別個のシステム・オン・モジュール（ＳＯＭ）として実装される。

図６に示す隊列走行制御システムハードウェアアーキテクチャは、隊列走行制御関連タスクを、それ自体がＡＳＩＬ準拠ではないものも含めた種々のソースから入手可能な情報を使用して、ＡＳＩＬに準拠した方法で効率的に処理するのに特に好適である。上記の構成により、制御システムが最終的に発行するパワートレイン制御コマンドをＡＳＩＬ定格とすることができる。

図６のハードウェアアーキテクチャは、また、セキュリティの観点からいくつかの利点を有する。本実施形態において、ゲートウェイプロセッサ４７０は、車両制御関連の通信バス（例えばＣＡＮバス）のいずれにも接続していない。したがって、３つのハードウェアコンポーネントのうち、ゲートウェイプロセッサ４７０は潜在的に安全性が最も低いが、ゲートウェイプロセッサ４７０は、いかなる情報も、より安全な車両通信バス上に直接伝送することはできず、そのようなバスからいかなる情報も直接受信することはできないが、これはセキュリティの観点から有利である。なぜなら、不正なエンティティは、ゲートウェイプロセッサ４７０内に何らかの形で不正アクセス（ハッキング）する等いかなる方法によっても車両の支配権を握ることはできないからである。さらに、この構成によれば、ゲートウェイプロセッサ４７０はＡＳＩＬ準拠とする必要がなく、その認証が非常に簡便になる。

メッセージ・ロギング
先に述べたように、ゲートウェイ４７０は、診断目的、機械学習目的、他の目的において有用な隊列走行セッションの包括的な記録を提供するため、当該ゲートウェイを通過する種々のメッセージおよび他の情報をログしてするように構成したメッセージロガー４７３を含むことが好ましい。一般に、ゲートウェイを介して各車両間を通過する制御関連メッセージをすべてログすることが望ましい。この情報には、検証済みのパートナー状態情報４４４、およびゲートウェイ４７０を介して各システムマネジャ４６０間で受け渡しされた検証済みのホスト車両状態情報４４１が含まれる。また、当該情報は、例えばＧＮＳＳ位置データ等、各隊列走行コントローラ４１０間で相互に送信された任意のセンサ情報も含む（当該情報は、システムマネジャによりＡＳＩＬ検証されていないため、本明細書において、未検証の状態情報と呼ぶ場合がある。ただし、そのような情報についてＧＰＳユニット、隊列走行コントローラ、ゲートウェイ自体、または、必要に応じ、任意の他の好適なユニットにより種々のデータ検証を行うことができることは理解されたい）。

いくつかの実施形態において、隊列走行コントローラ自体はいかなるログ機能も有さない。これは隊列走行コントローラのタスクを簡便化し、ロギングに関連する複雑性および計算負荷を軽減するという利点を有する。そのような実施形態において、トルク要求４２２、ブレーキ要求４２４、リターダ要求４２６、および隊列走行状態要求４２８等の隊列走行コントローラが生成したコマンドは、たとえパートナー車両には伝えないとしても、ロギング目的でゲートウェイに伝送することが望ましい。

必要があれば、隊列走行コントローラが利用したがパートナー車両へは渡していない、アクセルペダル入力、レーダーシーンまたはＬＩＤＡＲ、カメラシステム等の他の環境センサからのシーン等の他のセンサ情報を、診断目的で、適宜記録してもよい。記録された特定の情報は、ログシステムおよび／または診断システムの設計目標に基づいて、異なってもよい。なお、ダッシュボードディスプレイ４７５に伝達され、または前向きカメラ４７７から受信したパートナー車両の配信動画等、隊列走行制御においては直接使用されない高帯域幅ストリームのロギングは可能ではあるが、一般には行わない。

多くの実施形態において、システムマネジャ４６０も独立したログ機能を有さない。その場合、システムマネジャは、ログをとりたい任意の情報をゲートウェイ４７０にも送るように構成することができる。（本実施形態において、そのようなメッセージは隊列走行コントローラ４１０を通過する）。ログをとることが望ましい情報の例としては、異常な状況または潜在的な問題を検出する任意の安全モニタアルゴリズムに関連するメッセージ、運転手インタフェース装置から受信したコマンド、安全モニタ自身の動作等が挙げられる。

一般に、ログをとったすべてのメッセージにはタイムスタンプ処理をして、順序と相対的なタイミングが適宜簡単に復元できるようにする。

以上、自律車両および連続車両において使用するのに好適な安全配慮型アーキテクチャについて説明した。主に、隊列走行制御システムに基づき本発明を説明したが、本明細書に記載のアーキテクチャは、１以上の他の車両からのセンサ入力の一部に基づいてホスト車両の制御を行う種々の連続車両用途に非常に好適であることを理解されたい。よって、第２車両からの入力の一部に基づいてトルクコマンド、ブレーキコマンド、および／または他の制御コマンドを生成する連続車両コントローラで隊列走行コントローラを代替したシステムにおいて全く同じアーキテクチャを使用することができる。

より広範には、上記のような、車両コントローラが生成した制御コマンドを別個のシステムにより高レベルの安全性をもって処理することを使用することは、多種多様な自律型および自動化車両用途（一部または完全自律型／自動化車両制御の両方を含む）に用いることができる。例えば、多種多様な自律型および自動化車両コントローラは、容易に、本願の隊列走行コントローラに代替することができる。

図２、図３、および図６には特定の車間距離コントローラアーキテクチャを示すが、使用した特定のアーキテクチャを種々に異ならせて任意の特定の隊列走行またはその他の自動化車両制御スキームのニーズに適合させてもよいことを理解されたい。当業者には明らかなように、本明細書に記載の制御機能は、１以上のプロセッサを実施するソフトウェアまたはファームウェアアルゴリズムを用いて、プログラマブルロジックを用いて、デジタルまたはアナログコンポーネントを用いて、またはこれらの任意の組み合わせを用いて、アルゴリズム的に実施することができる。

上記の詳細な説明において、制御対象の動力装置（パワープラント）は、例えば、ディーゼルエンジン等の内燃機関を想定している。しかしながら、上記の制御アプローチは、トルクを提供してホスト車両を駆動するのに用いる動力装置の性質にかかわらず利用できることを理解されたい。よって、例えば、上記の制御手法は、電気自動車、ハイブリッド車両、タービンエンジンおよび／または任意の他のタイプの動力装置を使用する車両にも同様に適用可能である。さらには、本発明を、主に、隊列走行および車両集団走行に関する特定の用途の文脈において説明したが、本発明は、アダプティブ・クルーズ・コントロール、ハイウェイ限定オートメーションシステム、低速限定オートメーションシステム、等、レベル１〜５の自動制御方式のいずれかを含むその他の種々の車両制御システムに適用可能であることを理解されたい。したがって、本実施形態は例示にすぎず、非限定的なものと考えるべきであり、本発明は本明細書において記載した内容に限定されず、添付の特許請求の範囲内およびその均等物の範囲内において変更してもよい。

Claims (24)

1. ホスト車両を少なくとも部分的に自動制御する車両制御システムであって、
   該車両制御システムは、
   前記ホスト車両に常駐の車両コントローラであって、センサ情報の少なくとも一部に基づいて前記ホスト車両を少なくとも部分的に自動制御するための車両制御コマンドを決定するように構成した車両コントローラと、
   少なくとも部分的な自動運転中に、前記車両コントローラから受信した車両制御コマンドが指定安全基準に適合することを検証する前記車両コントローラとは別個に実行される１以上の安全モニタリングアルゴリズムと、を備え、
   前記車両コントローラは隊列走行コントローラであり、
   前記車両制御コマンドは、それぞれ、前記ホスト車両上に常駐の１以上のホスト車両制御ユニットにより直接または間接に利用されて、該車両制御コマンドの実行を可能にするように設けられ、
   前記１以上の安全モニタリングアルゴリズムの少なくとも一部は、前記車両コントローラから受信した前記車両制御コマンドの検証において、センサ情報を利用し、
   前記車両コントローラが前記車両制御コマンドを決定する際には、前記安全モニタリングアルゴリズムも前記安全モニタリングアルゴリズムからの出力も使用せず、
   前記検証された車両制御コマンドは、前記１以上のホスト車両制御ユニットにより使用されて、前記車両制御コマンドの実行を可能にする、
   車両制御システム。
2. 前記車両制御コマンドの検証おいて利用された前記センサ情報は、その少なくとも一部に、第２車両上の各センサから受信した情報を含み、
   前記第２車両は隊列走行パートナーである、
   請求項１に記載の車両制御システム。
3. 前記車両制御コマンドの検証において利用された前記センサ情報は、その少なくとも一部に、前記ホスト車両上の１以上の各センサから受信したデータを含む、
   請求項１に記載の車両制御システム。
4. 前記１以上の安全モニタリングアルゴリズムの少なくとも一部は、前記車両コントローラから受信した前記車両制御コマンドの検証において、前記第２車両から受信した検証済み情報を利用し、
   前記第２車両から受信した前記検証済み情報は、前記第２車両上のコンポーネントであって、前記安全モニタリングアルゴリズムに要求される指定安全基準と少なくとも同等の高い指定安全基準に準拠したコンポーネントにより検証される、
   請求項２に記載の車両制御システム。
5. 前記車両制御コマンドは、トルク要求およびブレーキ要求の少なくとも１を含む、
   請求項１に記載の車両制御システム。
6. 前記１以上のホスト車両制御ユニットは、エンジン制御ユニット、パワートレイン制御モジュール、および制動コントローラからなる群から選択される、
   請求項１に記載の車両制御システム。
7. 前記車両コントローラは、前記１以上のホスト車両制御ユニットとは別個である、
   請求項１に記載の車両制御システム
8. 前記第２車両から受信した前記センサ情報であって、前記１以上の安全モニタリングアルゴリズムにより利用されるセンサ情報は、
   前記第２車両上のコンポーネントであって、前記１以上の安全モニタリングアルゴリズムが準拠する安全基準と少なくとも同等の高い安全基準であり、前記車両コントローラが準拠する安全基準よりも高い安全基準に準拠するコンポーネントから受信される、
   請求項２に記載の車両制御システム。
9. 前記安全モニタリングアルゴリズムの少なくとも一部は、前記ホスト車両制御ユニットの少なくとも１上で実行される、
   請求項１に記載の車両制御システム。
10. 前記車両コントローラと前記１以上のホスト車両制御ユニットとの間の通信を管理するように設けられた車両インタフェースコントローラをさらに備え、
    前記車両インタフェースコントローラは、前記車両コントローラから前記車両制御コマンドを受信して、対応する車両制御コマンドを適切なホスト車両制御ユニットに通信するように構成されており、
    前記安全モニタリングアルゴリズムの少なくとも一部は、前記車両インタフェースコントローラにより実行される、
    請求項１に記載の車両制御システム。
11. 前記安全モニタリングアルゴリズムの少なくとも一部は、前記ホスト車両制御ユニットの少なくとも１上で実行される、請求項１０に記載の車両制御システム。
12. 前記安全モニタリングアルゴリズムの少なくとも１をホストするコントローラのＡＳＩＬ定格は、前記車両コントローラについてのＡＳＩＬ定格よりも高い、
    請求項１に記載の車両制御システム。
13. 前記安全モニタリングアルゴリズムの少なくとも１をホストするコントローラのＡＳＩＬ定格は少なくともＡＳＩＬ−Ｃ準拠である、
    請求項１に記載の車両制御システム。
14. 前記車両コントローラは、ＩＳＯ２６２６２下においてＱＭ定格である、
    請求項１３に記載の車両制御システム。
15. ホスト車両を少なくとも部分的に自動制御する車両制御システムであって、
    センサ情報の少なくとも一部に基づいて、前記ホスト車両を少なくとも部分的に自動制御するための車両制御コマンドを決定するように構成した車両コントローラと、
    少なくとも部分的な自動運転中に、前記車両コントローラから受信した選択した車両制御コマンドが指定安全基準に適合することを検証する１以上の安全モニタリングアルゴリズムをホストする第２コントローラと、を備え、
    前記車両コントローラは隊列走行コントローラであり、
    前記車両制御コマンドは、それぞれ、前記ホスト車両上に常駐の１以上のホスト車両制御ユニットにより直接または間接に利用されて該車両制御コマンドの実行を可能にするように設けられ、前記車両コントローラはＡＳＩＬ定格であり、
    前記１以上の安全モニタリングアルゴリズムの少なくとも一部は、前記車両コントローラから受信した前記車両制御コマンドの検証において、第２車両からの検証済みセンサ情報を利用し、前記第２車両から受信される該検証済みセンサ情報は、指定安全基準に準拠する前記第２車両上のコンポーネントにより検証され、
    前記第２車両は隊列走行パートナーであり、
    前記第２コントローラのＡＳＩＬ定格は、前記車両コントローラのＡＳＩＬ定格よりも高く、
    前記第２車両から受信した前記検証済みセンサ情報を検証した前記第２車両上の前記コンポーネントのＡＳＩＬ定格は、前記第２コントローラのＡＳＩＬ定格と少なくとも同じ高さである、
    車両制御システム。
16. 前記安全モニタリングアルゴリズムは、隊列走行中に、指定安全基準が満たされていることを検証するように構成されている、
    請求項１５に記載の車両制御システム。
17. ホスト車両を少なくとも部分的に自動制御する車両制御システム用の車両インタフェースコントローラであって、
    該車両インタフェースコントローラは、選択された車両制御コマンドを、前記車両制御コマンドを決定するように構成された車両コントローラから受信して前記ホスト車両の少なくとも部分的な自動制御を可能にし、該車両制御コマンドを、前記ホスト車両に常駐する１以上のホスト車両制御ユニットに、該１以上のホスト車両制御ユニットによる使用に好適な形式で通信するように構成されており、
    前記車両コントローラは隊列走行コントローラであり、
    前記車両インタフェースコントローラは、
    該車両インタフェースコントローラ上で実行される１以上の安全モニタリングアルゴリズムであって、前記少なくとも部分的な自動運転中に、前記車両コントローラから受信した前記選択された車両制御コマンドが指定安全基準に適合することを検証する１以上の安全モニタリングアルゴリズムを備え、
    前記１以上の安全モニタリングアルゴリズムの少なくとも一部は、前記車両コントローラから受信した前記車両制御コマンドを前記検証する際にセンサデータを利用する、
    車両インタフェースコントローラ。
18. 前記センサデータは、前記ホスト車両上の各センサから受信したデータを含む、
    請求項１７に記載の車両インタフェースコントローラ。
19. 前記１以上の安全モニタリングアルゴリズムの少なくとも一部は、前記車両コントローラから受信した前記車両制御コマンドを検証する際に、第２車両から受信した検証済み情報を利用し、
    前記第２車両は隊列走行パートナーであり、
    前記第２車両から受信した前記検証済み情報は、該第２車両上のコンポーネントであって、前記安全モニタリングアルゴリズムに要求される指定安全基準と少なくとも同じ高さの指定安全基準に準拠するコンポーネントにより検証される、
    請求項１７に記載の車両インタフェースコントローラ。
20. 前記１以上のホスト車両制御ユニットは、エンジン制御ユニット、パワートレイン制御モジュール、または制動コントローラ、の少なくとも１を備える、
    請求項１７に記載の車両インタフェースコントローラ。
21. 前記車両制御コマンドは、トルク要求およびブレーキ要求の少なくとも１を備える、
    請求項１７に記載の車両インタフェースコントローラ。
22. 前記車両インタフェースコントローラのＡＳＩＬ定格は、前記車両コントローラのＡＳＩＬ定格よりも高い、
    請求項１７に記載の車両インタフェースコントローラ。
23. ホスト車両を少なくとも部分的に自動制御する車両制御システム用の車両インタフェースコントローラであって、
    該車両インタフェースコントローラは、選択された車両制御コマンドを、車両コントローラから受信し、該車両制御コマンドを、前記ホスト車両に常駐する１以上のホスト車両制御ユニットに、該１以上のホスト車両制御ユニットによる使用に好適な形式で通信するように構成されており、
    前記車両コントローラは隊列走行コントローラであり、
    前記車両インタフェースコントローラは、
    前記車両インタフェースコントローラ上で実行される１以上の安全モニタリングアルゴリズムであって、前記少なくとも部分的な自動運転中に、前記車両コントローラから受信した前記選択された車両制御コマンドが指定安全基準に適合することを検証する１以上の安全モニタリングアルゴリズムを備え、
    前記１以上の安全アルゴリズムの少なくとも一部は、前記車両コントローラから受信した前記車両制御コマンドを前記検証する際にセンサデータを利用し、
    前記１以上の安全モニタリングアルゴリズムの少なくとも一部は、前記車両コントローラから受信した前記車両制御コマンドの検証において、第２車両から受信した検証済み情報を利用し、前記第２車両から受信した該検証済み情報は指定安全基準に準拠した前記第２車両上のコンポーネントにより検証され、
    前記第２車両は隊列走行パートナーであり、
    前記車両インタフェースコントローラのＡＳＩＬ定格は、前記車両コントローラのＡＳＩＬ定格よりも高く、前記第２車両から受信した前記検証済みのセンサ情報を検証した前記第２車両上の前記コンポーネントのＡＳＩＬ定格は、前記車両インタフェースコントローラのＡＳＩＬ定格と少なくとも同じ高さである、
    車両インタフェースコントローラ。
24. 前記車両制御コマンドを受信した前記車両コントローラは隊列走行コントローラであり、
    前記第２車両は隊列走行パートナーであり、
    前記安全モニタリングアルゴリズムは、隊列走行中に、前記指定安全基準が満たされていることを検証するように構成されている、
    請求項１９に記載の車両インタフェースコントローラ。
    

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