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JP7707487B2 - 自律走行車両システム - Google Patents

自律走行車両システム

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JP7707487B2
JP7707487B2 JP2021548178A JP2021548178A JP7707487B2 JP 7707487 B2 JP7707487 B2 JP 7707487B2 JP 2021548178 A JP2021548178 A JP 2021548178A JP 2021548178 A JP2021548178 A JP 2021548178A JP 7707487 B2 JP7707487 B2 JP 7707487B2
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autonomous
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ピー. カヴルヤ、ソイラ
タトーリアン、イゴール
エイチ. ウォウヘイビ、リタ
ジェイ. アルヴァレズ、イグナシオ
エス. アデンワラ、ファテマ
シー. タンリオヴァー、カグリ
エス. エリ、マリア
ジェイ. ザゲ、デイヴィッド
クティー、ジシン サンカー サンカラン
イー. ロペス-アライザ、クリストファー
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Original Assignee
Intel Corp
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Description

[関連出願の相互参照]
本願は、2019年3月29日に出願された「Autonomous Vehicle System」と題された米国仮特許出願第62/826,955号の利益および優先権を主張し、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれている。
本開示は、概して、コンピュータシステムの分野に関し、より具体的には、自律走行車両を可能にするコンピューティングシステムに関する。
一部の車両は、ドライバからの入力をほとんどまたは一切伴わずに車両が環境をナビゲートする自律モードで動作するように構成されている。そのような車両は、典型的には、環境についての情報を感知するように構成された1つまたは複数のセンサを含む。車両は、感知された情報を使用して、環境をナビゲートし得る。例えば、センサが、車両が障害物に近づいていることを感知した場合、車両は、障害物の周りをナビゲートし得る。
少なくとも1つの実施形態による例示的な自律運転環境を示す簡略化された図である。
少なくとも1つの実施形態による、自律運転機能を装備した車両(および対応する車載コンピューティングシステム)の例示的な実装形態を示す簡略ブロック図である。
少なくとも1つの実施形態による特定の実施形態によるニューラルネットワークの例示的な部分を示す。
少なくとも1つの実施形態による、様々な車両において(例えば、それらの対応する車載コンピューティングシステムによって)サポートされ得る例示的な自律運転のレベルを示す簡略ブロック図である。
少なくとも1つの実施形態による、一部の自律運転システムにおいて実装され得る例示的な自律運転フローを示す簡略ブロック図である。
少なくとも1つの実施形態による、自律走行車両を制御するための例示的な「感知、計画、動作」モデルを示す。
少なくとも1つの実施形態による、簡略化された社会規範理解モデル700を示す。
少なくとも1つの実施形態による、車両のうちの少なくとも一部が半自律性であるかまたは完全自律性である環境における車両間の調整の態様を示すダイアグラムを示す。
少なくとも1つの実施形態による、2つの車両間の例示的な情報交換を示すブロック図である。
少なくとも1つの実施形態による、例示的な道路交差点を示す簡略ブロック図である。
少なくとも1つの実施形態による、ローカライズされた挙動モデルコンセンサスの決定を示すダイアグラムを示す。
少なくとも1つの実施形態による、例示的な「ピッツバーグ左」のシナリオを示す。
少なくとも1つの実施形態による、人間が運転する車両による例示的な「あおり運転」のシナリオを示す。
少なくとも1つの実施形態による、自律走行車両の不規則/異常挙動追跡モデルを示す簡略ブロック図である。
少なくとも1つの実施形態による、所与のコンテキストにおいてある運転パターンが発生する頻度を追跡するコンテキストグラフを示す。
少なくとも1つの実施形態による、車両により観察された不規則挙動を追跡する例示的なプロセスのフロー図である。
少なくとも1つの実施形態による、コンテキスト挙動パターンを特定する例示的なプロセスのフロー図である。
少なくとも1つの実施形態による、高度に自動化された自律走行車両のための故障および侵入検出システムを示す。
少なくとも1つの実施形態による、細工されたグラフィックスの一例を示す。
少なくとも1つの実施形態による、車両のための簡略化された集中車両制御アーキテクチャのブロック図である。
少なくとも1つの実施形態による、自律的感知および制御パイプラインの簡略ブロック図である。
少なくとも1つの実施形態による、高度に自動化されたまたは自律走行車両の例示的なxバイワイヤ式アーキテクチャを示す簡略ブロック図である。
少なくとも1つの実施形態による、高度に自動化されたまたは自律走行車両の例示的な安全性リセットアーキテクチャを示す簡略ブロック図である。
少なくとも1つの実施形態による、高度に自動化されたまたは自律走行車両の一般的な安全性アーキテクチャの一例を示す簡略ブロック図である。
少なくとも1つの実施形態による、高度に自動化された自律走行車両のための故障および侵入検出システムの例示的な動作フローを示す簡略ブロック図である。
少なくとも1つの実施形態による、故障および侵入検出システムに関連付けられる動作の高レベルの考えられるフローを示す簡略フローチャートである。
少なくとも1つの実施形態による、故障および侵入検出システムに関連付けられる動作の高レベルの考えられるフローを示す簡略フローチャートである。
少なくとも1つの実施形態による、故障および侵入検出システムに関連付けられる動作の高レベルの考えられるフロー2800を示す簡略フローチャートである。
少なくとも1つの実施形態による、コンパレータ動作に関連付けられる追加の動作の高レベルの考えられるフロー2850を示す簡略フローチャートである。
少なくとも1つの実施形態による、自律走行車両に一般的に見られるセンサアレイの一例を示す。
少なくとも1つの実施形態による、車両が利用可能な、感知および処理能力に基づく自律走行車両機能に適合する動的自律レベル検出(「DALD」)システムの一例を示す。
少なくとも1つの実施形態による、2つの車両の例示的な位置を示す。
少なくとも1つの実施形態による、車両のAckermanモデルを示す。
少なくとも1つの実施形態による、付属物を有する車両の一例を示す。
少なくとも1つの実施形態による、車両に結合された拡張物により付加される寸法を組み込んだ車両の新たな寸法をトレースする単純な方法の使用の一例を示す。
少なくとも1つの実施形態による、車両モデル閉塞補償フローの一例を示す。
少なくとも1つの実施形態によって使用され得る例示的なコンピュータアーキテクチャのブロック図である。 少なくとも1つの実施形態によって使用され得る例示的なコンピュータアーキテクチャのブロック図である。
図1は、例示的な自律運転環境を示す簡略化された図100である。車両(例えば、105、110、115など)は、それぞれの自律運転スタックを有効化するためのハードウェア、ファームウェア、および/またはソフトウェアにおいて実装されたロジックを有する車載コンピューティングシステムを通じて容易にされる異なるレベルの自律運転能力を備えてよい。そのような自律運転スタックは、道路を検出する、ある地点から別の地点へとナビゲートする、他の車両および道路上の主体(例えば、歩行者(例えば135)、自転車乗用者など)を検出する、障害物および危険要因(例えば120)、ならびに道路状態(例えば、交通、道路状態、天候状態など)を検出する、かつ適宜に車両の制御および誘導を調整するために、車両が自己制御を行うかまたはドライバ補助を提供することを可能にし得る。本開示において、「車両」は、1人または複数人の人間の乗客を運ぶように設計された有人車両(例えば、車、トラック、バン、バス、バイク、電車、航空輸送車両、救急車など)、人間の乗客を伴ってまたは伴わずに運転する無人車両(例えば、貨物車両(例えば、トラック、鉄道ベースの車両など)、人間ではない乗客を輸送するための車両(例えば、家畜輸送など)、および/またはドローン(例えば、運転環境内で移動する(例えば、運転環境に関する情報を収集する、他の車両の自動化の補助を提供する、道路整備タスクを実行する、産業タスクを提供する、公共安全性および緊急応答タスクを提供するなどのために)地上ベースもしくは航空ドローン、またはロボット)であり得る。いくつかの実装形態では、車両は、他の例の中でも、代替的に複数の異なるモード(例えば、乗用車、無人車両、またはドローン車両)で動作するように構成されるシステムであり得る。車両は、車両を地面(例えば、舗装されたまたは未舗装の道路、経路、または風景)に沿って、水中を通って、または空中を通って移動させるために環境内で「運転」し得る。この意味で、「道」または「道路」は、実装形態に応じて、屋外または屋外の地上の経路、水路、または規定された空中の境界を具現化し得る。したがって、以下の開示および関連する実施形態が、様々なコンテキストおよび車両の実装例に等しく適用され得ることが理解されるべきである。
いくつかの実装形態では、車載コンピューティングシステムが、1つまたは複数の技術(例えば、IEEE 802.11通信(例えば、WiFi、携帯電話データネットワーク(例えば、第3世代パートナーシッププロジェクト(3GPP)ネットワーク、グローバルシステムフォーモバイルコミュニケーション(GSM(登録商標))、汎用パケット無線サービス、符号分割多重アクセス(CDMA)など)、4G、5G、6G、Bluetooth(登録商標)、ミリ波(mmWave)、ZigBee(登録商標)、Z-Waveなど)を使用して無線通信をサポートするための通信モジュールを含み、車載コンピューティングシステムが、他の車両の車載コンピューティングシステム、路側ユニット、クラウドベースのコンピューティングシステム、または他のサポートインフラストラクチャなどの他のコンピューティングシステムに接続し、それらと通信することを可能にする点で、環境内の車両(例えば、105、110、115)は「接続」され得る。例えば、いくつかの実装形態では、車両(例えば、105、110、115)は、車両自体の自律運転能力のサポートにおいてセンサ、データ、およびサービスを提供するコンピューティングシステムと通信し得る。例えば、図1の説明のための例に示されるように、他の例の中でも、サポートドローン180(例えば、地上および/または航空)、路側コンピューティングデバイス(例えば、140)、様々な外部(external)の(車両の外部、または「外部(extraneous)の」)センサデバイス(例えば、160、165、170、175など)、および他のデバイスが、車両を通じて提供される自律運転の結果をサポートおよび改善するために車両(例えば、105、110、115)に実装されるコンピューティングシステム、センサ、およびロジックとは別個の自律運転インフラストラクチャとして設けられてよい。車両はまた、他の例示的な通信の中でも、自律運転環境内でデータを共有し、移動を調整するために、無線通信チャネルを介して他の接続された車両と通信し得る。
図1の例に示されるように、自律運転インフラストラクチャは、多様な異なるシステムに組み込まれ得る。そのようなシステムは位置に応じて異なり得、より発達した道路(例えば、特定の地方自治体または料金所当局により管理されている道路、市街地の道路、自律走行車両にとって問題となることが知られている道路の区画など)は、道路の他の区画などよりも多い数の、かつより先進的なサポートインフラストラクチャデバイスを有する。例えば、補助センサデバイス(例えば、160、165、170、175)が設けられてよく、これらは、道路の部分および環境内で移動する車両を観察し、センサの観察結果を説明または具現化する対応するデータを生成するためのセンサを含む。例として、センサデバイスは、他の例の中でも、道路自体(例えば、センサ160)、路側または頭上の標識(例えば、標識125上のセンサ165)に埋め込まれてもよく、路側電子機器または備品(例えば、信号機(例えば、130)、電子道路標識、電子ビルボードなど)、専用路側ユニット(例えば、140)に取り付けられたセンサ(例えば、170、175)であってもよい。センサデバイスはまた、それらが収集したセンサデータを直接、近くの接続された車両に、またはフォグベースもしくはクラウドベースのコンピューティングシステム(例えば、140、150)に通信する通信能力を含み得る。車両は、外部センサデバイス(例えば、160、165、170、175、180)により収集されたセンサデータ、またはこれらのセンサデバイス(例えば、160、165、170、175、180)からのセンサデータに基づいて他のシステム(例えば、140、150)により生成された観察結果または推奨を具現化するデータを取得し、車載自律運転システムにより実行されるセンサ融合、推論、経路計画、および他のタスクにおいてこのデータを使用し得る。いくつかの場合では、そのような外部のセンサおよびセンサデータは、実際には、例えば、車両に取り付けられた市販のセンサ、車両の乗客により運ばれるまたは着用される個人用コンピューティングデバイス(例えば、スマートフォン、ウェアラブルなど)の形態などで、車両内にあってもよい。歩行者、自転車、ドローン、無人航空車両、ロボット、電子スクーターなどを含む他の道路上の主体にも、他の例の中でも、自律走行車両、クラウドまたはフォグベースのサポートシステム(例えば、140、150)、他のセンサデバイス(例えば、160、165、170、175、180)により使用および消費され得る、自律運転環境を説明するセンサデータを生成するセンサが備えられてよく、またはそれらを運んでよい。
自律走行車両システムは、様々なレベルの機能性および洗練性を保有し得るため、一部の車両の感知能力のみでなく、一部の車両の自律運転機能を可能にするコンピュータおよび機械学習機能も補充するためにサポートインフラストラクチャが求められ得る。例えば、機械学習モデル訓練およびそのような機械学習モデルの使用を促進するために使用されるコンピュータリソースおよび自律運転ロジックは、完全に車載コンピューティングシステム上に、または車載システムおよび一部の外部システム(例えば、140、150)の両方の上に部分的に提供され得る。例えば、接続された車両は、道路の特定のセグメント内にある路側ユニット、エッジシステム、またはクラウドベースのデバイス(例えば、140)と通信し得、そのようなデバイス(例えば、140)は、データ(例えば、ローカルセンサ(例えば、160、165、170、175、180)から集計したセンサデータ、または他の車両のセンサから報告されたデータ)を提供する、車両により提供されたデータに対して計算(サービスとして)を実行して、車両に特有の能力を補充する、および/または通過するまたは近づいてくる車両に情報をプッシュする(例えば、デバイス140で、または近くのセンサデバイスから収集されたセンサデータに基づいて、など)ことができる。接続された車両(例えば、105、110、115)は、さらにまたは代わりに、車両で利用可能なものを高めるために同様のメモリ、感知、および計算リソースを提供し得るクラウドベースのコンピューティングシステム(例えば、150)と通信し得る。例えば、他の例示的な実装形態の中でも、クラウドベースのシステム(例えば、150)は、1つまたは複数の位置にある多様なデバイスからセンサデータを収集し、このデータを利用して、(クラウドベースのシステム150と通信する様々な車両(例えば、105、110、115)に結果を提供するため、またはそれらの車載システムによる使用のために車両にプッシュするために)クラウドベースのシステムで使用され得る機械学習モデルを構築および/または訓練し得る。携帯電話塔、路側ユニット、様々な道路インフラストラクチャに搭載されるネットワークアクセスポイント、近隣の車両または建物により提供されるアクセスポイント、および他のアクセスポイントなどのアクセスポイント(例えば、145)は、環境内に設けられてよく、1つまたは複数のローカルまたは広域のネットワーク(例えば、155)を介した、クラウドベースのシステム(例えば、150)と様々な車両(例えば、105、110、115)との間の通信を促進するために使用されてよい。そのようなインフラストラクチャおよびコンピューティングシステムを通じて、本明細書で説明される例、特徴、および解決策は、システム間の通信および連携を通じて、そのような車載コンピューティングシステム、フォグベースのもしくはエッジコンピューティングデバイス、またはクラウドベースのコンピューティングシステム、あるいは前述のものの組み合わせのうちの1つまたは複数により完全に実行され得ることが理解されるべきである。
一般に、本明細書で説明される「サーバ」、「クライアント」、「コンピューティングデバイス」、「ネットワーク要素」、「ホスト」、「プラットフォーム」、「センサデバイス」、「エッジデバイス」、「自律運転システム」、「自律走行車両」、「フォグベースのシステム」、「クラウドベースのシステム」、および「システム」などは一般に、自律運転環境に関連付けられるデータおよび情報を受信、送信、処理、格納、または管理するように動作可能な電子コンピューティングデバイスを含み得る。本文書で使用される場合、用語「コンピュータ」、「プロセッサ」、「プロセッサデバイス」、または「処理デバイス」は、他の例の中でも、中央処理装置(CPU)、グラフィック処理ユニット(GPU)、特定用途向け集積回路(ASIC)、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)、デジタル信号プロセッサ(DSP)、テンソルプロセッサ、および他の行列演算プロセッサを含む、任意の好適な処理装置を包含することが意図される。例えば、環境内で単一のデバイスとして示される要素は、複数のサーバコンピュータを含むサーバプールのように、複数のコンピューティングデバイスおよびプロセッサを使用して実装されてもよい。さらに、コンピューティングデバイスのいずれか、すべて、または一部は、Linux(登録商標)、UNIX(登録商標)、Microsoft(登録商標) Windows(登録商標)、Apple OS、Apple iOS(登録商標)、Google Android(登録商標)、Windows(登録商標) Serverなどを含む任意のオペレーティングシステムを実行するように適合されてもよく、ならびに、カスタマイズされたプロプライエタリオペレーティングシステムを含む特定のオペレーティングシステムの実行を仮想化するように適合された仮想マシンであってもよい。
以下に記載される、または図に示される様々なコンポーネントのいずれかのフロー、方法、プロセス(もしくはその一部)、または機能のいずれかは、1つまたは複数のモジュール、エンジン、ブロック、ユニット、モデル、システム、または他の好適なコンピューティングロジックなどの任意の好適なコンピューティングロジックにより実行され得る。本明細書における「モジュール」、「エンジン」、「ブロック」、「ユニット」、「モデル」、「システム」、または「ロジック」への言及は、1つまたは複数の機能を実行するためのハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、および/または各々の組み合わせを指し得る。一例として、モジュール、エンジン、ブロック、ユニット、モデル、システム、またはロジックは、マイクロコントローラまたはプロセッサにより実行されるように適合されたコードを格納する非一時的媒体に関連付けられる1つまたは複数のハードウェアコンポーネント、例えば、マイクロコントローラまたはプロセッサを含み得る。したがって、モジュール、エンジン、ブロック、ユニット、モデル、システム、またはロジックへの言及は、一実施形態では、非一時的媒体上で保持されるコードを認識および/または実行するように具体的に構成されたハードウェアを指し得る。さらに、別の実施形態では、モジュール、エンジン、ブロック、ユニット、モデル、システム、またはロジックの使用は、所定の動作を実行するためにマイクロコントローラまたはプロセッサにより実行されるように具体的に適合されたコードを含む非一時的媒体を指し得る。そして、推論され得るように、さらに別の実施形態では、モジュール、エンジン、ブロック、ユニット、モデル、システム、またはロジックは、ハードウェアおよび非一時的媒体の組み合わせを指し得る。様々な実施形態では、モジュール、エンジン、ブロック、ユニット、モデル、システム、またはロジックは、ソフトウェア命令を実行するように動作可能なマイクロプロセッサもしくは他の処理要素、特定用途向け集積回路(ASIC)などの別個のロジック、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)などのプログラムロジックデバイス、命令を含むメモリデバイス、ロジックデバイスの組み合わせ(例えば、プリント回路基板に見られるような)、または他の好適なハードウェアおよび/もしくはソフトウェアを含み得る。モジュール、エンジン、ブロック、ユニット、モデル、システム、またはロジックは、例えばトランジスタにより実装され得る、1つまたは複数のゲートまたは他の回路コンポーネントを含み得る。いくつかの実施形態では、モジュール、エンジン、ブロック、ユニット、モデル、システム、またはロジックは、ソフトウェアとして完全に具現化され得る。ソフトウェアは、非一時的なコンピュータ可読記憶媒体に記録されるソフトウェアパッケージ、コード、命令、命令セットおよび/またはデータとして具現化されてよい。ファームウェアは、メモリデバイスにハードコーディングされた(例えば、不揮発性の)コード、命令または命令セットおよび/またはデータとして具現化されてよい。さらに、別個のものとして示されるロジック境界は、一般に変化し、潜在的には重複する。例えば、第1および第2のモジュール(または複数のエンジン,ブロック、ユニット、モデル、システム、またはロジック)は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはそれらの組み合わせを共有し得る一方、一部の独立したハードウェア、ソフトウェア、またはファームウェアを潜在的に保持する。
以下および添付の図に記載されるフロー、方法、およびプロセスは、単に、特定の実施形態で実行され得る機能を表している。他の実施形態では、フロー、方法、およびプロセスにおいて追加の機能が実行され得る。本開示の様々な実施形態は、本明細書において説明される機能を実行するための任意の好適なシグナリングメカニズムを想定している。本明細書に示される機能のいくつかは、該当する場合には、フロー、方法、およびプロセス内で繰り返される、組み合わされる、修正される、または削除され得る。さらに、機能は、特定の実施形態の範囲から逸脱することなく、フロー、方法、およびプロセス内で任意の好適な順序で実行され得る。
次に図2を参照すると、自律運転機能を装備した車両(および対応する車載コンピューティングシステム)105の例示的な実装形態を示す簡略ブロック図200が示される。一例では、車両105は、他の例の中でも、中央処理装置(CPU)、グラフィック処理ユニット(GPU)、特定用途向け集積回路(ASIC)、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)、デジタル信号プロセッサ(DSP)、テンソルプロセッサ、および他の行列演算プロセッサなどの1つまたは複数のプロセッサ202を装備し得る。そのようなプロセッサ202は、ハードウェアアクセラレータデバイス(例えば、204)に結合されてもよく、またはそれが一体化されていてもよく、このハードウェアアクセラレータデバイスには、他の例の中でも、機械学習推論または訓練(以下に記載される機械学習推論または訓練のいずれかを含む)に関連する機能、特定のセンサデータ(例えば、カメラ画像データ、LIDARポイントクラウドなど)の処理、自律運転に関する特定の演算機能(例えば、行列演算、畳み込み演算など)の実行などの、特定の処理およびメモリアクセス機能を高速化するためにハードウェアが設けられ得る。車両に実装された自律運転スタックのモジュールまたはサブモジュールのすべて、またはいずれか1つの一部を実装する機械実行可能命令を格納するために、ならびに、機械学習モデル(例えば、256)、センサデータ(例えば、258)、および、車両により実行される自律運転機能に関連して受信、生成、または使用される(もしくは本明細書で説明される実施例および解決策に関連して使用される)他のデータを格納するために、1つまたは複数のメモリ素子(例えば、206)が設けられてもよい。また、1つまたは複数のネットワーク通信技術を用いた1つまたは複数のネットワークチャネルを介して他の外部のコンピューティングシステムと通信するために車両のシステムにより使用される通信能力を実装するために、様々な通信モジュール(例えば、212)がハードウェア回路および/またはソフトウェアに実装されて設けられてもよい。これらの様々なプロセッサ202、アクセラレータ204、メモリデバイス206、およびネットワーク通信モジュール212は、他のものの中でも、Peripheral Component Interconnect Express(PCIe)、イーサネット(登録商標)、OpenCAPI(商標)、Gen-Z(商標)、UPI、ユニバーサルシリアルバス(USB)、アクセラレータ用のキャッシュコヒーレント相互接続(CCIX(商標))、Advanced Micro Device(商標)(AMD(商標))のInfinity(商標)、共通通信インターフェース(CCI)、またはQualcomm(商標)のCentriq(商標)相互接続などの技術を利用するファブリックなどの1つまたは複数の相互接続ファブリックまたはリンク(例えば、208)を通じて車両システム上で相互接続され得る。
図2の例で続けると、例示的な車両(および対応する車載コンピューティングシステム)105は、ハードウェアおよび/またはソフトウェアにおける自律走行車両の他の例示的なモジュール実装機能の中でも、車載処理システム210、運転制御部(例えば、220)、センサ(例えば、225)、およびユーザ/乗客インターフェース(例えば、230)を含み得る。例えば、車載処理システム210は、いくつかの実装形態では、自律運転スタックおよび処理フロー(例えば、図5の例で示され、説明されるように)のすべてまたはその一部を実装し得る。自律運転スタックは、ハードウェア、ファームウェア、またはソフトウェアに実装され得る。本明細書の例において説明されるような、車両に、または車両のために提供および実装される1つまたは複数の自律的機能および特徴に関連して車両105に提供される様々な機械学習モデル(例えば、256)を利用するために、機械学習エンジン232が設けられてもよい。そのような機械学習モデル256は、人工のニューラルネットワークモデル、畳み込みニューラルネットワーク、決定木ベースのモデル、サポートベクトルマシン(SVM)、ベイズモデル、ディープラーニングモデル、および他の例示的なモデルを含み得る。いくつかの実装形態では、例示的な機械学習エンジン232は、機械学習モデル256のうちの1つまたは複数の訓練(例えば、初期訓練、継続訓練など)に参加するための1つまたは複数のモデル訓練エンジン252を含み得る。また、訓練された機械学習モデル256を利用して様々な推論、予測、分類、および他の結果を導出するために、1つまたは複数の推論エンジン254が設けられてもよい。いくつかの実施形態では、本明細書に記載される機械学習モデルの訓練または推論は、車両の外で、例えばコンピューティングシステム140または150によって実行されてもよい。
車両に設けられた機械学習エンジン232は、自律運転スタックおよび他の自律運転に関連する特徴を実装する車載処理システム210の他の論理コンポーネントおよびモジュールによる使用のために結果をサポートおよび提供するために利用され得る。例えば、データ収集モジュール234には、(例えば、車両により使用される様々な機械学習モデル256の訓練または使用における入力のための)データが収集されるソースを決定するロジックが設けられ得る。例えば、特定のソース(例えば、内部センサ(例えば、225)または外部のソース(例えば、115、140、150、180、215など)が選択され得、ならびに、データがサンプリングされ得る頻度および忠実度が選択される。いくつかの場合では、そのような選択および構成は、(例えば、特定の検出されたシナリオを仮定して、該当する場合、データを収集するために)1つまたは複数の対応する機械学習モデルを使用して、少なくとも部分的に、データ収集モジュール234により自律的に行われ得る。
センサ融合モジュール236はまた、車載処理システムの機械学習エンジン232および他のモジュール(例えば、238、240、242、244、246など)により利用される様々なセンサ入力の使用および処理を管理するために使用され得る。複数のセンサデータソース(例えば、車両上の、または車両の外部にある)から出力を導出し得る1つまたは複数のセンサ融合モジュール(例えば、236)が設けられてもよい。ソースは、同種または異種のタイプのソースであり得る(例えば、共通のタイプのセンサの複数のインスタンスから、または複数の異なるタイプのセンサのインスタンスからの複数の入力)。例示的なセンサ融合モジュール236は、他の例示的なセンサ融合技術の中でも、直接融合、間接融合を適用し得る。センサ融合の出力は、いくつかの場合では、本明細書に説明される例示的な解決策に記載されるように、自律運転機能または他の機能を提供することに関連して、車載処理システムの別のモジュール、および/または1つまたは複数の機械学習モデルへの入力(潜在的な追加の入力と共に)として供給され得る。
いくつかの例では知覚エンジン238が設けられてもよく、知覚エンジン238は、いくつかの例では、車両105が遭遇した(または遭遇する)環境の自律的知覚に対応する他の例示的な機能の中でも、物体認識および/または検出した物体の追跡を実行するために、外部のソースおよび/またはセンサ融合モジュール236からのデータを含む様々なセンサデータ(例えば、258)を入力として取り得る。知覚エンジン238は、ディープラーニングを使用して、例えば、1つまたは複数の畳み込みニューラルネットワークおよび他の機械学習モデル256を通じて、センサデータ入力から物体認識を実行し得る。物体追跡はまた、物体が移動しているかどうか、および、もしそうである場合、どの軌道に沿って移動しているかをセンサデータ入力から自律的に推定するために実行され得る。例えば、所与の物体が認識された後、知覚エンジン238は、その所与の物体が車両に関してどのように移動するかを検出し得る。そのような機能は、例えば、他の例示的な使用の中でも、道路上の車両の経路に影響し得る物体、例えば、環境内で移動する他の車両、歩行者、野生動物、自転車乗用者などを検出するために使用され得る。
いくつかの実装形態では、ローカライゼーションエンジン240も車載処理システム210内に含まれ得る。いくつかの場合では、ローカライゼーションエンジン240は、知覚エンジン238のサブコンポーネントとして実装され得る。ローカライゼーションエンジン240はまた、車両の高信頼性の位置、および所与の物理的空間(または「環境」)内でそれが占有する空間を決定するために、1つまたは複数の機械学習モデル256およびセンサ融合(例えば、LIDARおよびGPSデータのものなど)を利用し得る。
車両105は、環境内での車両105の運転を制御するために運転制御部(例えば、220)により使用され得る車両の経路計画および/または動作計画を決定するために、他のものの中でも(例えば、推奨エンジン244)、データ収集234、センサ融合236、知覚エンジン238、およびローカライゼーションエンジン(例えば、240)などの様々な他のモジュールの結果を利用し得る経路プランナ242をさらに含み得る。例えば、経路プランナ242は、これらの入力および1つまたは複数の機械学習モデルを利用して、環境内で動作するための有効なリアルタイムの計画を決定するために運転環境内の様々な事象の確率を決定し得る。
いくつかの実装形態では、車両105は、車両105自体のセンサ(例えば、225)により生成されたセンサデータ、ならびに外部のセンサ(例えば、センサデバイス115、180、215上などの)からのセンサデータから様々な推奨を生成するために、1つまたは複数の推奨エンジン244を含み得る。いくつかの推奨は推奨エンジン244により決定され得、これらの推奨は、車両の自律運転スタックの他のコンポーネントに入力として提供されて、これらのコンポーネントによりなされる決定に影響を及ぼし得る。例えば、経路プランナ242により検討されると、推奨のために、経路プランナ242を、通常は別様に決定するであろう判断または計画から外れさせる推奨が決定され得る。推奨はまた、乗客の快適性および体験の検討に基づいて推奨エンジン(例えば、244)により生成され得る。いくつかの場合では、これらの推奨(車両のセンサおよび/または外部のセンサなどにより捕捉されたセンサデータ(例えば、258)から決定される)に基づいて、車両内の内装特徴が予測的かつ自律的に操作され得る。
上記で紹介したように、いくつかの車両の実装形態は、ユーザ/乗客体験エンジン(例えば、246)を含み得、これらは、センサデータ(例えば、258)により捕捉された観察結果に基づいて、運転操縦を変化させ、車室環境に変化をもたらして車両内の乗客の体験を高めるべく、センサデータおよび車両の自律運転スタック内の他のモジュールの出力を利用して、車両の制御ユニットを制御し得る。いくつかの例では、ユーザが車両およびその自律運転システムと相互作用することを可能にするために車両に設けられるユーザインターフェース(例えば、230)の態様が改良され得る。いくつかの場合では、他の例示的な使用の中でも、車両(例えば、105)内での乗客の体験に影響を及ぼして改善することを助けるために、情報提示(例えば、音声、視覚、および/または触覚提示)が生成され、ユーザディスプレイを通じて提供され得る。
いくつかの場合では、車両上の様々なセンサにより収集された情報をモニタリングして、車両の自律運転システムの性能に関連する問題を検出するシステムマネージャ250も設けられてもよい。例えば、計算エラー、センサの停電および問題、(例えば通信モジュール212を通じて提供される)通信チャネルの利用可能性および品質、車両システムチェック(例えば、モータ、トランスミッション、電池、冷却システム、電気システム、タイヤなどに関連する問題)、または他の動作事象が、システムマネージャ250により検出され得る。そのような問題は、システムマネージャ250により生成されるシステムレポートデータにおいて特定され得、これは、いくつかの場合では、車両105の自律運転機能においてセンサデータ258で収集された他の情報と共に、車両システムの正常性および問題も検討されることを可能にするために、機械学習モデル256および関連する自律運転モジュール(例えば、232、234、236、238、240、242、244、246など)への入力として利用され得る。
いくつかの実装形態では、他の例の中でも、ステアリング制御(例えば、260)、アクセラレータ/スロットル制御(例えば、262)、ブレーキ制御(例えば、264)、シグナリング制御(例えば、266)を含め、車両がどのように運転されるかに影響を及ぼすために、車両105の自律運転スタックは運転制御220に結合されてもよい。いくつかの場合では、車両はまた、ユーザ入力に基づいて完全にまたは部分的に制御され得る。例えば、人間のドライバが自律運転システムから制御を引き継ぐ(例えば、ハンドオーバで、またはドライバ補助動作の後に)ことを可能にするために、ユーザインターフェース(例えば、230)は運転制御(例えば、物理的または仮想ステアリングホイール、アクセラレータ、ブレーキ、クラッチなど)を含み得る。音声検出292、ジェスチャ検出カメラ294、および他の例など、ユーザ/乗客入力を受け取るために他のセンサが利用され得る。ユーザインターフェース(例えば、230)は、乗客/ユーザの望みおよび意図を捕捉し得、車両105の自律運転スタックは、これらを、車両の運転の制御(例えば、運転制御220)における追加の入力として検討し得る。いくつかの実装形態では、運転制御は、他の例示的な実装形態の中でも、運転の道順または制御を提供するために乗客が外部デバイス(例えば、スマートフォンまたはタブレット)を利用する場合、または、外部のドライバもしくはシステムが車両の制御を行う遠隔バレーサービス(例えば緊急事象に基づいて)の場合などに、外部コンピューティングシステムにより管理され得る。
上記のように、車両の自律運転スタックは、車両に、または車両の外部に設けられた様々なセンサにより生成された多様なセンサデータ(例えば、258)を利用し得る。一例として、車両105は、車両の外部および周囲環境に関連する様々な情報、車両システムの状態、車両内の状況、ならびに車両の処理システム210のモジュールにより使用可能な他の情報を収集するためにセンサ225のアレイを保有し得る。例えば、そのようなセンサ225は、他の例示的なセンサの中でも、全地球測位(GPS)センサ268、光検知測距(LIDAR)センサ270、2次元(2D)カメラ272、3次元(3D)もしくはステレオカメラ274、音響センサ276、慣性測定ユニット(IMU)センサ278、温度センサ280、超音波センサ282、生体センサ284(例えば、顔認識、音声認識、心拍センサ、体温センサ、情動検出センサなど)、レーダセンサ286、天候センサ(図示せず)を含み得る。そのようなセンサは、他の例の中でも、車両が動作する環境の属性および条件(例えば、天候、障害物、交通、道路状態など)、車両内の乗客(例えば、乗客またはドライバの意識または注意力、乗客の快適性または機嫌、乗客の健康状態または生理学的状態など)、車両の他の内容物(例えば、パッケージ、家畜、貨物、手荷物など)、車両のサブシステムを決定するために、組み合わせて利用され得る。センサデータ258はまた(または代わりに)、他の車両(例えば、115)(車両-車両間通信または他の技術を通じて車両105と通信し得る)上のセンサ、地上ベースまたは航空ドローン180上のセンサ、車両105の内側または外側で人間のユーザにより運ばれるユーザデバイス215(例えば、スマートフォンまたはウェアラブル)のセンサ、ならびに、他の路側要素、例えば路側ユニット(例えば、140)、道路標識、信号機、街頭などに搭載されるか設けられるセンサを含む、車両に一体的に結合されていないセンサによって生成され得る。そのような外部のセンサデバイスからのセンサデータは、他の例示的な実装形態の中でも、センサデバイスから車両に直接提供されてもよく、または、データ集計デバイスを通じて、もしくは他のコンピューティングシステム(例えば、140、150)によってこれらのセンサに基づいて生成された結果として提供されてもよい。
いくつかの実装形態では、自律走行車両システム105は、デバイス105の自律運転機能を高め、有効化し、または別様にサポートするために、他のコンピューティングシステムにより提供される情報およびサービスにインターフェース接続してそれらを活用し得る。いくつかの例では、一部の自律運転特徴(本明細書で説明される例示的な解決策のうちのいくつかを含む)は、車両の外部にあるコンピューティングシステムのサービス、コンピューティングロジック、機械学習モデル、データ、または他のリソースを通じて有効化され得る。そのような外部システムを車両が利用できない場合、これらの特徴が少なくとも一時的に無効されているということであり得る。例えば、外部コンピューティングシステムが提供および活用されてもよく、これらは、路側ユニットまたはフォグベースのエッジデバイス(例えば、140)、他の(例えば、より高レベルの)車両(例えば、115)、およびクラウドベースのシステム150(例えば、ネットワークアクセスポイント(例えば、145)を通じてアクセス可能な)にホストされる。路側ユニット140またはクラウドベースのシステム150(または、車両(例えば、105)がそれを用いて相互作用する他の連携システム)は、潜在的に追加の機能およびロジックと共に、例示的な車載処理システム(例えば、210)に属するものとして示されるロジックのすべてまたは一部を含み得る。例えば、クラウドベースのコンピューティングシステム、路側ユニット140、または他のコンピューティングシステムは、モデル訓練および推論エンジンロジックのいずれかまたは両方をサポートする機械学習エンジンを含み得る。例えば、そのような外部システムは、よりハイエンドなコンピューティングリソース、およびより発達した、もしくはより最新式の機械学習モデルを保有し得、それにより、これらのサービスが、車両の処理システム210において元々生成され得るものに対して優れた結果を提供することが可能となる。例えば、車載処理システム210は、特定のタスクおよび特定のシナリオの処理のために、クラウドベースのサービスを通じて提供された機械学習訓練、機械学習推論、および/または機械学習モデルに依拠し得る。事実、車両105に属するものとして説明され示されるモジュールのうちの1つまたは複数は、いくつかの実装形態では、代替的にまたは冗長的に、クラウドベース、フォグベース、または自律運転環境をサポートする他のコンピューティングシステム内に提供され得ることが理解されるべきである。
本明細書の様々な実施形態は、自律走行車両スタックの機能(または本明細書に記載される他の機能)を実行するために、1つまたは複数の機械学習モデルを利用し得る。機械学習モデルは、特定のタスクの性能を徐々に改善するためにコンピューティングシステムにより実行され得る。いくつかの実施形態では、機械学習モデルのパラメータは、訓練データに基づいて、訓練フェーズ中に調整され得る。訓練された機械学習モデルは、次いで、入力データに基づいて、予測または判断を行うために推論フェーズ中に使用され得る。
本明細書に記載される機械学習モデルは、任意の好適な形態を取ってもよく、または任意の好適な技術を利用してもよい。例えば、機械学習モデルのいずれも、教師あり学習、半教師あり学習、教師なし学習、または強化学習技術を利用し得る。
教師あり学習では、モデルは、入力および対応する所望の出力の両方を含むデータの訓練セットを使用して構築され得る。各訓練インスタンスは、1つまたは複数の入力および所望の出力を含み得る。訓練は、訓練インスタンスを通して反復すること、および目的関数を使用して新たな入力に対する出力を予測することをモデルに教えることを含み得る。半教師あり学習では、訓練セット中の入力の一部が所望の出力を欠損し得る。
教師なし学習では、モデルは、入力のみを含み、所望の出力を含まないデータのセットから構築され得る。教師なしモデルは、データにおけるパターンを発見することにより、データにおける構造(例えば、データポイントのグループ化またはクラスタリング)を見出すために使用され得る。教師なし学習モデルで実装され得る技術には、例えば、自己組織化マップ、最近傍マッピング、k平均クラスタリング、および特異値分解が含まれる。
強化学習モデルには、精度を改善するためにポジティブまたはネガティブなフィードバックが与えられ得る。強化学習モデルは、1つまたは複数の目的/報奨を最大化するように試み得る。強化学習モデルで実装され得る技術には、例えば、Q学習、時間差(TD)、およびディープな敵対的ネットワークが含まれ得る。
本明細書に記載される様々な実施形態は、1つまたは複数の分類モデルを利用し得る。分類モデルでは、出力は、値の限定されたセットに制限され得る。分類モデルは、1つまたは複数の入力値の入力されたセットのクラスを出力し得る。本明細書における分類モデルへの言及は、例えば、以下の技術、線形分類器(例えば、ロジスティック回帰または単純ベイズ分類器)、サポートベクトルマシン、決定木、ブースティング木、ランダムフォレスト、ニューラルネットワーク、または最近傍法のうちのいずれか1つまたは複数を実装するモデルを想定し得る。
本明細書に記載される様々な実施形態は、1つまたは複数の回帰モデルを利用し得る。回帰モデルは、入力された1つまたは複数の値のセットに基づいて連続する範囲から数値を出力し得る。本明細書における回帰モデルへの言及は、例えば、以下の技術(または他の好適な技術)、線形回帰、決定木、ランダムフォレスト、またはニューラルネットワークのうちのいずれか1つまたは複数を実装するモデルを想定し得る。
様々な実施形態では、本明細書で説明される機械学習モデルのいずれも、1つまたは複数のニューラルネットワークを利用し得る。ニューラルネットワークは、シナプスにより接続されたニューロンの大クラスタを含む生物学的脳の構造を大まかにモデル化したニューラルユニットのグループを含み得る。ニューラルネットワークでは、接続されたニューラルユニットの活性状態に対するそれらの効果が興奮性または抑制性であり得るリンクを介してニューラルユニットは、他のニューラルユニットに接続される。ニューラルユニットは、その入力の値を利用して、ニューラルユニットの膜電位を更新する機能を実行し得る。ニューラルユニットは、ニューラルユニットに関連付けられる閾値を超えた場合に、スパイク信号を接続されたニューラルユニットに伝搬し得る。ニューラルネットワークは、様々なデータ処理タスク(自律走行車両スタックにより実行されるタスクを含む)、例えば、コンピュータビジョンタスク、音声認識タスク、または他の好適なコンピューティングタスクを実行するように訓練または別様に適合され得る。
図3は、特定の実施形態によるニューラルネットワーク300の例示的な部分を示す。ニューラルネットワーク300は、ニューラルユニットX1~X9を含む。ニューラルユニットX1~X4は、一次入力I1~I4(ニューラルネットワーク300が出力を処理する間一定に保たれ得る)をそれぞれ受信する入力ニューラルユニットである。任意の好適な一次入力が使用され得る。一例として、ニューラルネットワーク300が画像処理を実行する場合、一次入力値は画像からの画素の値であり得る(そして、一次入力の値は、画像が処理されている間は一定に保たれ得る)。別の例として、ニューラルネットワーク300が音声処理を実行する場合、特定の入力ニューラルユニットに適用される一次入力値は、入力音声の変化に基づいて経時的に変化し得る。
特定のトポロジーおよび接続スキームが図3に示されている一方、本開示の教示は、任意の好適なトポロジーおよび/または接続を有するニューラルネットワークに使用され得る。例えば、ニューラルネットワークは、フィードフォワードニューラルネットワーク、回帰ネットワーク、またはニューラルユニット間の任意の好適な接続を有する他のニューラルネットワークであり得る。別の例として、ニューラルネットワークが入力層、隠れ層、および出力層を有するものとして図示されているものの、ニューラルネットワークは、任意の好適な様式で配置された任意の好適な層を有し得る。図示される実施形態では、2つのニューラルユニット間の各リンクは、2つのニューラルユニット間の関係の強さを示すシナプス荷重を有する。シナプス荷重は、WXYとして図示され、Xはシナプス前のニューラルユニットを示し、Yはシナプス後のニューラルユニットを示す。ニューラルユニット間のリンクは、接続されたニューラルユニットの活性状態に対するそれらの効果が興奮性または抑制性であり得る。例えば、X1からX5に伝搬するスパイクは、W15の値に応じて、X5の膜電位を増加または減少させ得る。様々な実施形態では、接続は有向であっても有向でなくてもよい。
様々な実施形態では、ニューラルネットワークの各時間ステップの間に、ニューラルユニットは、それぞれのシナプスを介してニューラルユニットに接続されたニューラルユニットのうちの1つまたは複数から、バイアス値または1つまたは複数の入力スパイクなどの任意の好適な入力を受信し得る(ニューラルユニットのこのセットは、ニューラルユニットのファンインニューラルユニットと称される)。ニューラルユニットに適用されるバイアス値は、入力ニューラルユニットに適用される一次入力および/またはニューラルユニットに適用される何らかの他の値(例えば、ニューラルネットワークの訓練または他の動作中に調整され得る一定値)の関数であり得る。様々な実施形態では、各ニューラルユニットは、それ自体のバイアス値に関連付けられてもよく、または、バイアス値は、複数のニューラルユニットに適用され得る。
ニューラルユニットは、その入力およびその現在の膜電位の値を利用して関数を実行し得る。例えば、更新された膜電位を生成するために、ニューラルユニットの現在の膜電位に入力が追加され得る。別の例として、シグモイド伝達関数などの非線形関数が入力および現在の膜電位に適用され得る。任意の他の好適な関数が使用され得る。ニューラルユニットは、次に、関数の出力に基づいてその膜電位を更新する。
次に図4を参照すると、(例えば、それらの対応する車載コンピューティングシステムによって)様々な車両においてサポートされ得る例示的な自律運転レベルを示す簡略ブロック図400が示されている。例えば、レベルの範囲は規定されてもよく(例えば、L0~L5(405~435))、レベル5(L5)は、最も高いレベルの自律運転機能(例えば、完全自動化)を有する車両に対応し、レベル0(L0)は、最も低いレベルの自律運転機能に対応する(例えば、自動化されていない)。例えば、L5車両(例えば、435)は、極限の道路状態および天候を含め、すべての運転シナリオにおいて、人間のドライバにより提供されるであろうものと等しいまたはそれより優れた自律運転性能を提供することができる完全自律コンピューティングシステムを保有し得る。L4車両(例えば、430)もまた、完全に自律的であり、安全重視の運転機能を自律的に実行し、開始位置から目的地までの行程全体を通して道路状態を効率的にモニタリングすることができると見なされ得る。L4車両は、L4の自律的能力が、すべての運転シナリオを含まない場合がある車両の「動作設計ドメイン」の限界内で規定されている点でL5車両と異なり得る。L3車両(例えば、420)は、特定の交通および環境条件のセットにおいて安全重視の機能を完全に車両にシフトするが、すべての他のシナリオでは人間のドライバが運転を処理するために関与し、手が空いていることを依然として想定する自律運転機能を提供する。したがって、L3車両は、人間のドライバから自律運転スタックへ、およびその逆の制御の移管を組織化するためのハンドオーバプロトコルを提供し得る。L2車両(例えば、415)は、ドライバが時々、車両を物理的に操作することから離れ、その結果、ドライバの手および足の両方が車両の物理的制御から定期的に離れ得ることを可能にするドライバ補助機能を提供する。L1車両(例えば、410)は、1つまたは複数の特定の機能(例えば、ステアリング、ブレーキなど)のドライバ補助を提供するが、車両のほとんどの機能についてドライバの一定の制御を依然として必要とする。L0車両は、自律的ではないと見なされ得、人間のドライバが車両の運転機能のすべてを制御する(しかし、そのような車両は、それでもなお、例えば、センサデータをより高レベルの車両に提供すること、センサデータを使用してGPSおよび車両内のインフォテインメントサービスを高めることなどにより、受動的に自律運転環境内に参加し得る)。いくつかの実装形態では、単一の車両は、複数の自律運転レベルの動作をサポートし得る。例えば、ドライバは、所与の行程の間にどのサポートレベルの自律性を使用するかを制御および選択し得る(例えば、L4以下のレベル)。他の場合では、車両は、例えば、道路または車両の自律運転システムに影響を及ぼす条件に基づいて、レベルを自律的にトグルで切り替え得る。例えば、他の例の中でも、1つまたは複数のセンサが損なわれたことの検出に応答して、L5またはL4車両は、センサの問題を鑑みて人間の乗客が関与するように、より低いモード(例えば、L2以下)にシフトし得る。
図5は、一部の自律運転システムにおいて実装され得る例示的な自律運転フローを示す簡略ブロック図500である。例えば、自律的(または半自律的)車両に実装される自律運転フローは、感知および知覚段階505、計画および判断段階510、ならびに制御および動作段階515を含み得る。感知および知覚段階505の間、様々なセンサによりデータが生成され、自律運転システムによる使用のために収集される。データ収集は、いくつかの例では、データフィルタリング、および外部ソースからセンサデータを受信することを含み得る。この段階はまた、センサ融合動作および物体認識、ならびに1つまたは複数の機械学習モデルを使用して実行される他の知覚タスク、例えばローカライゼーションを含み得る。計画および判断段階510は、センサデータおよび様々な知覚動作の結果を利用して、先にある道路の確率的予測を行い、これらの予測に基づいてリアルタイムな経路計画を決定し得る。さらに、計画および判断段階510は、障害物および他の事象の検出に反応して経路計画に関連する判断を行って、これらの事象を鑑みて、決定した経路を安全にナビゲートするために動作を取るべきかどうか、およびどのような動作を取るべきかを判断することを含み得る。計画および判断段階510の経路計画および判断に基づいて、制御および動作段階515は、ステアリング、加速、およびブレーキ、ならびに二次制御、例えば、方向指示灯、センサクリーナ、ワイパー、ヘッドライトなどを含む運転制御を操作するアクチュエータを通じて、これらの決定を動作に変換し得る。
いくつかの実装形態では、自律運転スタックは、「感知、計画、動作」モデルを利用し得る。例えば、図6は、少なくとも1つの実施形態による、自律走行車両を制御するための例示的な「感知、計画、動作」モデル600を示す。モデル600はまた、いくつかの例では、自律走行車両制御パイプラインと称され得る。示される例では、感知/知覚システム602は、移動するおよび移動しない主体、および感知要素に対するそれらの現在位置を含む、環境のデジタル構築(センサ融合を介した)を可能にする、シングルタイプのセンサまたはセンサのマルチモーダルな組み合わせ(例えば、示されるようなLIDAR、レーダ、カメラ、HDマップ、または他のタイプのセンサ)のいずれかを含む。これにより、自律走行車両が、その周囲の内部表現を構築して、その表現(環境モデルと称される得る)内に自身を置くことが可能となる。環境モデルは、いくつかの場合には、3つのタイプのコンポーネント、すなわち、環境についての静的情報(これはHDマップと相関し得る)、環境についての動的情報(例えば、現在位置情報および速度ベクトルにより表され得る道路上で移動する物体)、およびモデル内で自律走行車両が適合する場所を表す自車位置推定情報を含み得る。
環境モデルは、次に、車載自律運転システムの計画システム604に供給され得、この計画システム604は、能動的に更新された環境情報を受け取り、これらの環境条件の予測される挙動に応答して動作の計画(例えば、経路情報、挙動情報、予測情報、および軌道情報を含み得る)を構築する。計画は次に、作動システム606に提供され、この作動システム606は、車を上記計画の通りに動作させることができる(例えば、自律走行車両のガス、ブレーキ、およびステアリングシステムを作動させることにより)。
1つまたは複数の態様では、社会規範モデリングシステム608は、感知および計画システムの間に存在し、計画システムへの並列入力として機能する。提案される社会規範モデリングシステムは、車両の挙動を特定の位置で観察された社会規範に適合させることを目的として、車両の環境についての適応意味論的挙動の理解を提供するように機能し得る。例えば、示される例では、社会規範モデリングシステム608は、知覚システム602により生成された環境モデルを、計画システム604により使用される挙動モデルと共に受信し、そのような情報を入力として使用して、検討のために計画システム604に戻されて提供され得る社会規範モデルを決定する。
社会規範モデリングシステム608は、車両の感知コンポーネントから感覚情報を取得し、社会的運転規範の位置ベースの挙動モデルを作成することが可能であり得る。この情報は、弱気な自律走行車両の挙動に対処するのに有用であり得、これは、この情報が、人間のドライバが正常な道路でのネゴシエーションと見なすであろうものに対して自律走行車両をよりリスク回避型にしないような方法で人間のドライバの挙動を定量化して解釈するために利用され得るためである。例えば、現在のモデルは、計算されたアプローチを取り得、そのため、特定の動作を行った場合に衝突のリスクを測定する。しかしながら、このアプローチだけでも、攻撃的な運転が社会規範である環境において高速道路に入るときに自律走行車両を無力にし得る。
図7は、少なくとも1つの実施形態による、簡略化された社会規範理解モデル700を示す。社会規範理解モデルは、自律走行車両制御パイプラインの社会規範モデリングシステム、例えば、自律走行車両制御パイプライン600の社会規範モデリングシステム608によって実装され得る。
示される例では、702において、社会規範モデリングシステムは最初に環境モデル、および自律走行車両の挙動モデルをロードする。環境モデルは、自律走行車両制御パイプラインの知覚システムから社会規範モデリングシステムに送信された環境モデルであり得る(例えば、図6に示されるように)。挙動ポリシーは、自律走行車両制御パイプラインの計画フェーズから受信され得る(例えば、図6に示されるように)。いくつかの場合では、計画フェーズにより使用されるデフォルトの挙動ポリシーが送信され得る。他の場合では、挙動ポリシーは、知覚システムにより計画システムに送信される環境モデルに基づき得る。
704において、社会規範モデリングシステムは、環境モデルにより図示されるシナリオが、既存の社会規範プロファイルにマッピングされているかどうかを決定する。マッピングされている場合、既存の社会規範プロファイルが参照のためにロードされる。マッピングされていない場合、新たな社会規範プロファイルが作成される。新たに作成された社会規範プロファイルは、デフォルトの制約、また社会規範を説明する他の情報を含み得る。各社会規範プロファイルは、特定のシナリオ/環境(例えば、自律走行車両の周りの車の数、時間、周囲の車両のスピード、天候状態など)に関連付けられ得、制約(以下にさらに記載される)、および挙動ポリシーに対して社会規範を説明する他の情報を含み得る。各社会規範プロファイルはまた、特定の地理的位置に関連付けられ得る。例えば、異なる地理的位置において同じシナリオが提示され得るが、各シナリオは、異なる対応する社会規範プロファイルを有し得、これは、観察された挙動が異なる位置において大きく異なり得るためである。
次に、710において、社会規範モデリングシステムは、環境モデルにおける動的情報を観察する。動的情報は、動的障害物(例えば、道路上の他の車両または人間)についての挙動情報を含み得る。社会規範モデリングシステムは次に、並行して、(1)712において動的障害物により示された観察された挙動における変化を決定または推定し、(2)714において自律走行車両自体の挙動から、動的障害物により示された観察された挙動の逸脱を決定または推定する。例えば、モデルは、712において、他の車両の観察された挙動が、702においてロードされた挙動モデルの現在のパラメータ内にあるかどうかを決定し得、714において、車両の挙動の逸脱が挙動モデルの現在のパラメータ内にあるかどうかを決定し得る。
決定した変化および逸脱に基づいて、社会規範理解モデルは、716において、観察された社会規範が社会規範プロファイルから変更されたかどうかを決定し得る。変更されている場合、新たな情報(例えば、以下に記載される制約)が社会規範プロファイルに保存され得る。変更されていない場合、モデルは、720において、シナリオが変更されたかどうかを決定し得る。変更されていない場合、モデルは、動的情報を観察し続け、上記のように観察された挙動の変化および逸脱について決定を行う。シナリオが変更されていない場合、モデルは、702から開始して、プロセスを最初から実行する。
いくつかの実施形態では、社会規範理解モデル700は、自車挙動ポリシーのための観察結果に基づく制約として社会規範を生成することを担い得る。これらの制約の生成は、周囲の車両のシナリオにおける時間的な追跡挙動から導出され得る。特に、2つのプロセスが並行して実行され得る:
・挙動の変化の推定で、すべての周囲の車両の観察結果から現在の挙動ポリシー/モデルへのユークリッド(または他の距離の測定法、例えば、マハラノビス)距離を分析すること、および
・逸脱の推定で、観察された運転ポリシーに対する周囲の車両の反応を分析して、挙動の限界として機能するネガティブなフィードバック(違反)を決定すること。
これらの2つの並行するプロセスの結果は、社会規範を形成する挙動の境界限界を決定するために使用され得る。この社会規範(例えば、境界限界)は次に、特定の運転シナリオに適合する制約として機能するために計画モジュールに戻され得る。並行するプロセスにおいて観察された挙動の変化および逸脱に応じて、結果として得られる社会規範は、より厳しいまたはより緩やかな制約を挙動プランナに適用して、より自然な運転挙動を可能にし得る。いくつかの場合では、社会規範の構築は、道路形状およびシグナリングなどのシナリオの特性、ならびに観察される周囲の車両に依存し得る。道路環境、および自車と相互作用する車両の乗客の数の組み合わせから、異なる社会規範が出現し得る。いくつかの例では、モデルは、経時的に生じる社会規範の変化を許容し得る。
1つの例示的な実装形態では、シナリオは、HDマップの一部として、車線、および
により特徴づけられる状態を有するこれらの車線内に置かれた車両を指定するロードマップ形状で構成され得、ここで、(x,y)は位置を示し、θは方向を示し、
は各車両iの速度を示す。そのため、車両状態の数mは、セット(X,...X)としてもたらされ得る。それぞれの車両の軌道は、以下のコスト関数を使用して時間間隔で計算され得る。
Δuは、挙動モデルに対する車両制御の観察された差である。規定の観察結果ウィンドウNに対してコスト関数を適用することにより、軌道tryが生成される。この軌道計画への制約は、yi,kmin<yi,k<yi,kmaxとして静的障害物、動的障害物(安全性制約)(xi,k)∈S(x,y)、または特定の出力ui,kの実現可能性から取得され得る。それぞれの車両間の相互作用は、
として観察され得、観察された相互作用から制約の変化が導出され得る(例えば、コスト関数Jを最小化することによって)。導出された制約は、そのシナリオの「社会規範」と見なされ得、いくつかの実施形態では、軌道計画のための自コスト関数に直接適用するために計画システムに送信され得る。他の実装形態では、制約を導出するために他のコスト関数を使用してもよい。いくつかの場合では、例えば、実装形態は、社会規範を学習するためのニューラルネットワーク、または部分的に観察可能なマルコフ決定プロセスを使用することを含み得る。
運転文化/社会規範の理解が既知である場合(例えば、攻撃的な運転の場合)、計画システムは、より攻撃的に/より攻撃的でないようにすべくそれらのネゴシエーション手段を変更し、かつ、道路上の他の主体によって予期されるリスクの知識からリスクの低下が得られるため、リスクを受容するように変更するように適合され得る。さらに、社会規範をモニタリングすることにより、自律運転システムが特定の地理的コンテキストのために設計されていることに関する問題が解決され得、これは、挙動モデルが、複数の地理的位置のために設計され得、時間が経つにつれて改善され得るためである。このアプローチはまた、社会的な運転規範の作成および分配の基礎を設定する。自律走行車両が道路上の人口の大部分を占めるようになるにつれて、この適応意味論的挙動理解システムは、すべての道路上の主体の道路でのネゴシエーションを指令することができる共通の挙動モデルを許容し得る。
図6、7に示される例示的なプロセスにおける動作は、例示的な自律走行車両の車載コンピューティングシステムの様々な態様またはコンポーネントによって実行され得る。例示的なプロセスは、追加のまたは異なる動作を含んでもよく、動作は、示されている順序で、または別の順序で実行されてもよい。いくつかの場合では、図6、7に示される動作のうちの1つまたは複数は、複数の動作、サブプロセス、または他のタイプのルーチンを含むプロセスとして実装される。いくつかの場合では、動作は、組み合わされてもよく、別の順序で実行されてもよく、並行して実行されてもよく、繰り返されてもよく、または別様に繰り返されるもしくは別の様式で実行されてもよい。
リスク低下を実現するために、車両-車両間通信(V2V)が自律走行車両により利用され得る。例えば、そのような通信は、例えば衝突、道路における障害物の位置などの事象を報知するために使用され得る。他の使用の場合では、マッピングまたは操縦協力などの協力タスクのために遠隔感知を利用し得る。第2のタイプの協力タスクでは、ほとんどの概念は、非常に具体的な交通状況、または隊列走行を調整するために使用される協調型アダプティブクルーズコントロール(C-ACC)などの用途に制限される。C-ACCは、例えば、長手方向の調整を用いて、前の車両との最小の時間間隔を維持し、交通の流れおよび燃料効率の改善を得る。いくつかのシステムでは、車両の通路および隣接する車線において安全な間隔を確立すべく、長手方向および横方向の調整の組み合わせを通じて、車線変更および合流などの他の調整された操縦がサポートされ得る。しかしながら、長手方向および横方向に調整された制御は、連携を実現するために、複数の車両の調整および優先通行権の規則の適用が必要である交差点にでは十分でない場合がある。既存の解決策は特定の運転シナリオでは有用であるが、相互運用性のメカニズムを欠いている。さらに、そのような解決策のほとんどは、各車両が接続され自動化されていること、およびそれらが同じストラテ時により制御されていることを仮定している。この意味で、いくつかの自律運転システムに使用される機械学習モデルは、一般的な車両挙動を仮定し、これらの過程に基づいて自律運転の判断を合わせる。自律運転システムに対する標準的なアプローチはまた、理想(例えば、他の車が自律的であること、人間のドライバが法律を順守することなど)を仮定するモデルを適用し得る。しかしながら、人間のドライバおよびその挙動を制御することができず、規則または交通連携の目的を受け入れ得るまたは受け入れ得ない混合した交通シナリオには、そのような解決策を適用することができない。
いくつかの実装形態では、特定の車両の車載自律運転システムは、完全に自動化された、または混合した交通シナリオで操縦調整を実行し、特定の車両の自律運転判断および経路計画をサポートするために機能V2X通信技術(車両-車両間(V2V)またはインフラストラクチャ-車両間(I2V)などを含む)を介して通信される共通の挙動モデルを利用するように構成され得る。例えば、図8に示されるように、車両の少なくとも一部が半自律的または完全に自律的である環境における車両間の調整の態様を示すダイアグラム800a~cが示される。例えば、挙動モデルは、自動化された車両の場合には運転規則を使用して、または、事前な運転挙動を導出するデータ学習プロセスを介して構築され得る。例えば、上記のように、モデルにおいて規定された学習された制約を修正するための基礎として機能する、環境からの観察結果に基づく適合を通じた連続的な開発および改善が可能な挙動モデルが提供され得る。人間が運転する車両の場合、モデルが存在しない場合があり、人工ニューラルネットワークを使用して経時的に近似挙動モデルが構築され得る。そのようなニューラルネットワークモデルは、継続的に学習し、モデルに提供される入力に基づいて改良され得る。例えば、そのようなモデルへの例示的な入力パラメータには、他の例の中でも、道路環境情報(例えば、マッピングデータ)、周囲の車両の位置および速度ベクトル、自車初期位置および速度ベクトル、ドライバ識別情報(例えば、人間のドライバの人口統計)が含まれ得る。したがって、車両がその挙動モデルを他の車両と共有する場合、挙動モデルのバージョンは、改良され、観察結果、および道路上での動作中の車両によるさらなる学習に基づいてさらに微調整されたものであり得る。
図8に示されるように、ダイアグラム800aは、運転環境における2つの車両AおよびBを示す。車両のうちの一方または両方が他方と観察結果およびセンサデータを共有することを可能にするV2V通信が有効化され得る。例えば、車両Aは、道路のある区画に影響を及ぼしている障害物(例えば、805)を検出し得、道路の同じ区画内の、または同じ区画に進入する別の車両(例えば、車両B)の存在をさらに検出し得る。それに応じて、車両Aは、他の情報の中でも、障害物805に関する情報(例えば、その座標、障害物または危険要因のタイプ(例えば、物体、事故、天候事象、標識または信号機の停電など))、障害物について決定されたコンピュータビジョンに基づく分類(例えば、障害物が自転車であること)を通信し得る。さらに、上で紹介したように、車両AおよびBはまた、V2VまたはV2X通信を利用して、他の車両と挙動モデルを共有し得る。これらのモデルは、近隣の車両が特定の状況で特定の動作を取る確率を決定するために、受信側の車両によって利用され得る。これらの決定された確率は、次に、これらの近隣の車両の存在がある場合の判断および経路計画に影響を及ぼすために、車両の自身の機械学習または他の(例えば、規則ベースなどのロジックベース)モデル、および自律運転ロジックへの入力として使用され得る。
図8は、自律運転環境内で挙動モデルを交換および使用するためのフローを示す。例えば、ダイアグラム800aに示されるように、2つの車両は、道路の区画内で互いの存在を識別し、送信側の車両の現在位置、ポーズ、およびスピードなどを識別する情報を他方の車両に送信し得る。挙動モデルがまだ他の車両から共有または取得されていない範囲内で、車両間で、またはインフラストラクチャ媒介物との間で1つまたは複数の挙動モデルが交換され得る。ダイアグラム800cに示されるように、挙動モデルは、マッピングおよび他の地理的データ(例えば、どの潜在的な経路が運転できるかどうかを特定すること)、これらの経路内で検出された障害物、ならびに車両の状態(例えば、その位置、向き、スピード、加速、ブレーキなど)を入力として用いる。挙動モデルにより生成された出力は、対応する車両が特定の動作(例えば、ステアリング、ブレーキ、加速など)を取る確率を示し得る。挙動モデルは、一般的、またはシナリオ特有(例えば、車線維持、車線変更、斜道合流、または交差点モデルなど)であり得る。例えば、挙動モデルは、任意の特定の運転シナリオについて、そのシナリオにおける対応する車両の動作の確率を分類するものであるという意味で、「ユニバーサル」モデルであり得る。他の場合では、単一の車両(または車種/モデル)に対して複数のシナリオ特有または位置特有の挙動モデルが開発され得、モデルのコレクションが交換され得る(例えば、パッケージとして一度にすべて、車両が他の車両に遭遇する位置またはシナリオに基づいて場面ごとに、など)。そのような例では、他の例示的な実装形態の中でも、車両は最初に、計画しているシナリオを検出し(例えば、車両自身の経路計画フェーズにおいてなされた決定に基づいて)、その結果を使用して、他の車両の共有モデルのうちの特定の1つを識別して、現在のシナリオに最もよく「適合する」挙動モデルを識別し、この挙動モデルを使用し得る。
図8の例で続けると、車両Aの挙動モデルを受信すると、車両Bは、車両Aがその知覚にあることを検出し得、環境、障害物、車両Aのスピードなどを説明する、例えば、車両B自身のセンサアレイ、外部データソース(例えば、路側ユニット)、または、車両AによりV2Vで(例えば、ビーコン信号を通じて)共有されたデータからの挙動モデルの現在の入力をさらに検出し得る。これらの入力(例えば、810)は、確率値P(例えば、820)を導出するために、共通の挙動モデル(例えば、815)への入力として提供され得る。この確率値820は、車両Aが(車両Aの現在の環境および車両の観察された状態を仮定した場合に)特定の動作、例えば、特定の方向へのステアリング、加速、ブレーキ、スピードの維持、などを実行する確率を示し得る。この確率値820は、次に、自身の経路を計画し、車両Aの存在に関連して判断を行う際に、車両Bの自律運転スタック(例えば、825)により利用され得る。したがって、他の例示的な実装形態の中でも、共通の挙動モデルの使用を通じて、車両Bは、運転環境内で取る動作を決定する様式を、挙動モデルが利用できない車両の存在下で運転するときに自律運転スタック825が使用するデフォルトのアプローチまたはプログラミングから変更し得る。
したがって、いくつかの実装形態では、ある車両が他の車両、特に、異なる運転自律レベルを有する車両の動作および操縦を予期および計画する(自身の機械学習能力を使用して)ことを可能にするために、車両は、これらの他の車両の挙動モデルを取得するか、または別様にそれらにアクセスし得る。これらの近隣の車両のモデルに基づいて、これらの車両と道路を共有する車両は、車両の各々に影響を及ぼす環境内で観察された条件に基づいて、これらの車両がどのように反応するかを予測し得る。車両に周囲の車両の挙動モデルを提供することによって、車両は、環境条件の投影を通じて将来のシナリオを推定することが可能となり得る。このように、これらの追加の挙動モデルを装備した車両は、現在の観察結果、およびより低い不確実性を提示するモデルベースの予測に基づいて、リスク最適化した判断を計画し得る。そのような解決策は、自律運転環境内での安全性を高めるだけでなく、計算上より効率的である場合があり、これは、これらの他のモデルを使用する車両が、周囲の車両の確率的投影に基づく個々の挙動モデルを計算する必要がなく、単に、投影が確かであるかどうかをチェックしてそれに応じてその挙動を修正するためである。
次に図9を参照すると、2つの車両105、110の間の例示的な情報交換を示すブロック図900が示される。一例では、接続された車両は、情報報交換の複数の異なるモードを有し得、これにはビーコン交換およびモデル交換が含まれる。一例では、ビーコン交換は、ビーコン908を報知して対応する車両のアイデンティティ(例えば、接続された自律走行車両識別子(CAVid))を、同じ車両の位置、向き、および進行方向を表す状態ベクトルと共にシグナリングすることを含む。モデル交換は、報知している車両の挙動モデルを他の車両(および路側システム)に報知することを含み得る。
将来の車両挙動を予測して対応する動作を取るために挙動モデルが別の車両により作動され得ると仮定すると、いくつかの場合では、挙動モデルは、信頼できる車両から受信された場合にのみ許容されて使用され得る。したがって、車両間のモデルの交換は、デバイスを有効化して、その車両から受信した挙動モデルの初期信頼性を確立するための信頼プロトコルを含み得る。いくつかの実装形態では、この信頼性値は、出力された挙動が観察された車両挙動と著しく異なる場合には、経時的に変化し得る。信頼性値が特定の閾値を下回ると、モデルは好適でないと見なされ得る。図9に示されるように、いくつかの実装形態では、2つの車両105、110がある環境内で互いに遭遇すると、2つの車両(例えば、105、110)は、ビーコン交換を使用してそれぞれのCAVid報知を通じて他方を識別する。車両(例えば、105)は、CAVidから(例えば、910において)、他方の車両(例えば、110)が既知の車両であるかどうか(またはその挙動モデルが既知のモデルであるかどうか)を決定し得、その結果、車両105は対応する挙動モデル(例えば、ローカルキャッシュにおいて、または信頼できる(例えば、クラウドまたはフォグベースの)データベース(例えば、915)内に格納された)を識別し、それにアクセスすることができる。したがって、いくつかの実装形態では、別の車両に遭遇すると、ビーコン信号に含まれる示されたCAVidに対応する必要な挙動モデルがデータベース915内にあるかどうかを決定するために、ルックアップが実行され得る。識別された車両110の挙動モデルを車両105が保有していないと決定されると、車両は、トークンの交換を通じてセッションの確立することによりモデル交換を開始し得る(920において)。一例では、各トークン(例えば、925)は、CAVid、公開鍵、および秘密値、ならびにセッションIDを含み得る。各車両(例えば、105、110)は、他方のトークンを受信し、トークンの検証930を実行してトークンが有効であることを確認し得る。トークンシグネチャが検証されると、承認が他方の車両と共有され得、これにより、車両が他方を信頼し、モデル交換を進めたいことが示される。いくつかの実装形態では、モデル交換は、最後のパッケージのモデル交換940が完了するまで(例えば、これは承認によって示され得る)、複数のパケットに分割されて通信される挙動モデルの通信(例えば、935)を含み得る。セッションのセッションIDは、必要な場合には、2つの車両間の接続が喪失された場合にデータを復元することを可能にするために使用され得る。2つの車両間の通信においてV2VまたはV2X通信が利用され得る。いくつかの例では、通信チャネルは、遅延の少ない高いスループットの、5G無線チャネルなどであり得る。
別の車両の挙動モデルを受信すると、車両は、モデルのモデル検証945を実行し得る。モデル検証945は、規格準拠、および受信側の車両の自律運転スタックまたは機械学習エンジンとの適合性についてモデルをチェックすることを含み得る。いくつかの例では、過去の入力、および受信側の車両の挙動モデルの記録された出力が受信側の車両においてキャッシュされ、受信側の車両は、これらのキャッシュされた入力を受信した挙動モデルに適用して、出力をキャッシュされた出力と比較することによって、受信した挙動モデルの有効性を検証し得る(例えば、出力が同等である場合に、受信した挙動モデルを有効化する)。他の実装形態では、挙動モデル945の検証は、対応する車両(例えば、110)の性能を観察し、観察された性能が、挙動モデルを通じて決定された予期される性能に対応するかどうかを決定することによって(例えば、現在の環境に対応する入力をモデルに提供し、出力が車両の観察された挙動に適合するかどうかを識別することによって)実行され得る。図9の例では、受信した挙動モデルが検証されると、承認(例えば、950)がソース車両に送信され得、セッションがクローズされ得る。そこから、車両は、それらの連続して近接性を識別するため、ならびに他の情報(例えば、センサデータ、それらのモデルの出力など)を共有するために、ビーコンを交換し続けることができる(955において)。
図9の例は、知らない車両に遭遇し、新たな挙動モデルが共有される例を示しているが、2つの車両(例えば、105、110)が過去に互いに挙動モデルを既に共有している場合、キャッシュまたは挙動モデルデータベース915内のルックアップは、ポジティブな結果をもたらし、2つの車両間でモデル検証の承認メッセージが共有され得る。いくつかの場合では、他の例の中でも、挙動モデルは、更新され得るかまたは失効し得、その場合、車両は、別の既知の車両(または車両モデル)への更新を識別し得、モデル更新交換(例えば、新たなセッションにおける完全なモデル交換と同様の様式で)が実行され得る。いくつかの場合では、車両(例えば、105)は、特定の車両の観察された挙動が、挙動モデルの以前に格納されたバージョンを適用したときに決定された予測された挙動に準拠しないことを検出したこと(特定の車両とその後に遭遇したときに)に基づいて、特定の他の車両(例えば、110)の既に格納された挙動モデルが古い、不正確である、または不完全であると一方的に決定し得る。そのような決定は、車両(例えば、105)に、挙動モデルの更新されたバージョンを要求させ得る(例えば、そして図9に示されるものと同様のモデル交換をトリガする)。
検証された正確な信頼できる挙動モデルの交換および収集を通じて、車両は将来、ビーコン交換を利用して、環境のナビゲートにおいて信頼できる正確な挙動モデルを使用する車両を識別し得、それにより、効率的な方法で周囲の車両の挙動の将来の予測を生成し得る。いくつかの例では、挙動モデルおよびCAVidは、車両ごとに設けられ得る。他の例では、特定の自律走行車両モデル(例えば、車種、モデル、および年式)の各例は同じ挙動モデルを使用し、そのため、車両は、この車のモデルの任意の例に遭遇すると、他の例の中でも、この車のモデルに関連付けられる単一の挙動モデルの検証を使用し得るものと仮定され得る。
挙動モデルは、対応する車両において自律運転を有効化するために使用される機械学習モデルに基づき得る。いくつかの場合では、挙動モデルは、代わりに、規則エンジンまたはヒューリスティックに基づき得る(そのため、規則ベースであり得る)。いくつかの場合では、他の車両と共有および交換される挙動モデルは、車両により実際に使用されている機械学習モデルとは異なり得る。例えば、上記のように、挙動モデルは、全体的なモデルのより小さく、より単純な「かたまり」であり得、特定の環境、シナリオ、道路セグメントなどに対応し得る。例として、シナリオ特有の挙動モデルは、特定のシナリオのコンテキストにおける対応する車両の様々な動作(例えば、交差点での操作、環状交差点での操作、車線変更もしくは幅寄せの事象の処理、高速道路での運転、荒天での運転、様々な度合いの高度変化の中の運転、車線変更など)の確率を示すニューラルネットワークモデルであり得る。したがって、単一の車両に対して複数の挙動モデルが提供され、これらのモデルを使用する特定の車両のメモリに格納され得る。さらに、他の例示的な実装形態の中でも、これらの複数のモデルを個々に使用することにより、特定の車両のすべての潜在的な挙動をモデル化するユニバーサルな挙動モデルの使用と比較して、特定の車両による、より高速かつより効率的(及び正確)な予測が可能となり得る。
いくつかの例では、挙動モデルの交換および収集は、より低レベルの自律走行車両を含め、人間が運転する車両を網羅するように拡張され得る。いくつかの例では、個々のドライバ、ドライバのグループ(特定の地域または位置のドライバ、特定の人口統計のドライバなど)、混合モデル(車両が自律モードまたは人間のドライバモードで動作しているかに応じる)、および他の例のための挙動モデルが生成され得る。例えば、車両は、人間のドライバの動作を観察し、このドライバまたはドライバのグループのための挙動モデルを構築する(例えば、クラウドベースのアグリゲータアプリケーションとモニタリングデータを共有することによって)ためのモニタ(OEMコンポーネントまたは市販のコンポーネントとして)を含み得る。他の例では、個々の人間のドライバまたはドライバのグループの観察された運転を説明する路側センサおよび/またはクラウドソースされたセンサのデータが利用され得、この情報に基づいて挙動モデルが構築され得る。人間のドライバのための挙動モデルは、関連付けられた車両に格納され、上の例で記載されるような挙動モデルの他の交換に従って、他の車両と共有され得る。人間が運転する車が接続されていないかモデル交換をサポートしない場合などの他の例では、人間のドライバのための挙動モデルを共有して広めるために、他の例の中でも、路側ユニット、他の車両によるピアツーピア(例えば、V2V)分配などの他のシステムが利用され得る。
より多くの道路上の主体が自動運転になり、都市インフラストラクチャが現代化されると、これらの主体が依存する、様々な自律運転スタックと機械学習ベースの挙動モデルとの間で衝突が生じ得る。事実、異なる車および自律的システムプロバイダが個々の解決策と競合するため、これらの多くの車両および他の主体によって利用される様々なモデル間での調整およびコンセンサス構築を促進することが望ましい場合がある。様々な技術間の安全性および適合性の促進を補助すべく、政府による立法及び規制、ならびに業界標準化が発展し得る。しかしながら、複数のキープレーヤーがそれら自身の解決策を取っていると、道路上での全体的な安全性の改善の問題は答えがないままとなる。政治家および公衆がこれら車両によりなされた判断を確認する明確な方法が存在しないため、安全性の標準は依然としてその発展期にある。さらに、自律走行車両はそれらのモデルおよび対応する判断を改善するために、古くなったモデルおよび解決策(例えば、自律運転の初期の間に車両に含まれる)は、道路上での危険を増長し得る。これにより、古いまたは誤動作する自律走行車両の道路上の主体は、矛盾するモデルを利用し得、より新しい進化したモデルを通じて提供される改善された機能の利益を享受しない場合があるため、挙動コンセンサスの問題が生み出される。
自律走行車両産業が若くて発展中であり、5Gネットワークおよびインフラストラクチャが初期段階であることから、V2X通信および解決策は同様に限定されている。例えば、今日与えられる現在のV2Xの解決策は、主に、ローカライゼーションおよびマッピングドメインにある。自律走行車両およびサポートしているインフラストラクチャがより主流になるにつれて、接続された車両およびそれらの環境との間の連携および相互通信を利用する新たな解決策を拡張して発展させる機会が出現する。例えば、いくつかの実装形態では、車両の機械学習モデルが絶えず進化して、最も安全かつ最も効率的で、乗客にやさしい革新および「知識」を採用するように、例えば、「最良」のモデルを車両に広めるために共有および利用され得るコンセンサス挙動モデルの構築を可能にするコンセンサスおよびサポートするプロトコルが実装され得る。例えば、そのようなコンセンサスシステムを補助するために、高速無線ネットワーク技術(例えば、5Gネットワーク)および改善された道路インフラストラクチャが利用され得る。
一例では、フォールトトレラントなコンセンサスを実装するために、自律運転システムにおける主体間でビザンチンコンセンサスアルゴリズムが規定および実装され得る。そのようなコンセンサスは、大部分の提供者(例えば、共通の挙動モデルの提供者)が正確な情報をコンセンサスシステムに提供することに依存し得る。所与の時間における所与の交差点での道路上の主体の合計量は潜在的に低い場合があり、そのため、悪いコンセンサスの確率が増加する(例えば、少ない主体間でのモデル共有を通じて)ので、自律走行車両のコンテキストでは提供の精度が問題となり得る。いくつかの実装形態では、道路のセグメントおよび道路のインターチェンジ(例えば、交差点、環状交差点など)と一致するように、他の例示的な位置の中でも、例えば、路側ユニット(例えば、140)内に、街灯、近くの建物、信号機などに搭載されて、コンピュートノードが提供され得る。いくつかの場合では、コンピュートノードは、道路セグメントに対応する交通状況を観察することが可能であり得る補助センサデバイスと一体化されるかまたはそれと接続され得る。そのような路側コンピューティングデバイス(本明細書では便宜上、「路側ユニット」または「RSU」と総称する)は、対応する道路セグメント位置における、モデル提供の収集、車両間のモデルの分配、入ってくる接続された自律走行車両にわたるモデルの確認、およびこれらのモデルからコンセンサスを決定する(有効化された場合、RSUのセンサの観察結果に基づいて)ことのための中心点として動作するように指定および構成され得る。
いくつかの実装形態では、道路の特定の区画のためのコンセンサスノードを実装する路側ユニットは、モデルベースの挙動情報を各車両の感覚および知覚スタックから受け取り、その道路セグメントにとって理想的な挙動モデルがどのようなものであるかを経時的に改良し得る。それを行う際に、この中心点は、そのときに道路上にあるピア、ならびに過去に道路のその同じ区画で以前にネゴシエーションしたピアと比較して、モデルの精度を確認し得る。このように、コンセンサスノードは、履歴に基づく様式でモデルを検討し得る。この中心ノードは、次に、正確なコンセンサスの提供者の異なる量および分配にかかわらず、異なる主体間での道路上の安全性を標準化するためのビザンチンコンセンサス通信におけるリーダーとして機能し得る。
次に図10を参照すると、例示的な道路交差点1005を示す簡略ブロック図1000が示される。道路セグメント1005のコンセンサスノードとして機能する1つまたは複数の路側ユニット(例えば、140)が提供され得る。この例では、コンセンサスノードデバイス(例えば、140)は、1つまたは複数のセンサ、例えばカメラ1010を含み得る。いくつかの実装形態では、他の例示的な実装形態の中でも、コンセンサスノードは、対応する道路セグメント1005のためのコンセンサスサービスを実行するときに単一のデバイスとして通信および相互動作する2つ以上の別個の併置されたコンピューティングデバイスとして実装され得る。コンセンサスノードを実装する路側ユニット(例えば、140)の信頼性は基礎的であり得、RSU140は、政府機関などの信頼できる主体と提携していてもよい。いくつかの実装形態では、他の例示的な特徴の中でも、RSU140は、立証の処理を実行して、他の近くの道路上の主体(例えば、車両105、110、115など)に関連付けられる他のコンピューティングシステムにそのアイデンティティおよび信頼性を立証するハードウェア、ファームウェア、および/またはソフトウェアで構成され得る。例示的なRSUは、他の道路上の主体のシステムと無線通信する、車両間の挙動モデル交換を観察および捕捉する(図8および9の例において上記のように)、他の道路上の主体から挙動モデルを直接受信する、(例えば、ビザンチンコンセンサススキームまたはアルゴリズムに基づいて)コンセンサスモデルを決定する(それが受信したモデル入力から)、および、対応する道路セグメント(例えば、1005)の道路上の主体のナビゲーションを最適化するためのそれらの内部モデルの更新(または交換)における使用のためにコンセンサスモデルを道路上の主体(例えば、105、110、115)に分配するためのハードウェアおよび/またはソフトウェアベースのロジックを有する演算およびメモリリソースを含み得る。
コンセンサスノードを実装するRSUは、補助センサデバイスを伴わずにそれを行い得ることが理解されるべきである。しかしながら、いくつかの実装形態では、RSEセンサシステム(例えば、1010)は、コンセンサス挙動モデルの構築においてRSEにより利用され得る有用な入力を提供し得る。例えば、RSUは、ローカライズされたモデル(例えば、道路セグメント(例えば、1005)のための)を作成すべく、1つまたは複数のセンサ(例えば、1010)を利用して、非自律的車両の道路上の主体(例えば、非自律的車両、電気スクーター、および他の小型電動輸送手段、自転車乗用者、歩行者、動物など)を観察し、これらの観察結果をコンセンサスモデルに含め得る。例えば、非自律的車両は挙動モデルと通信することができない場合があると仮定され得、RSUのセンサシステムは、そのセンサ(例えば、1010)の観察結果に基づいて、非自律的車両、人間のドライバ、および他の道路上の主体のための挙動モデルを構築し得る。例えば、例示的なRSU(例えば、140)のセンサシステムおよびロジックは、特定の非自律的車両の認識、またはさらには特定の人間のドライバの認識を可能にし得、道路環境内の存在(およびこれらの主体の存在の頻度)に基づいて対応する挙動モデルが開発され得る。コンセンサスモデルを適用する自律走行車両(例えば、105)によりそのような非自律的な主体が検出されたときに、どのように最良に経路計画および判断を行うかの知識を組み込むために、この道路セグメント1005に対してコンセンサスモデルが構築され得る。さらに他の例では、非自律的車両は、それでもなお、車両またはそのドライバの動作を記録し、これらの記録された動作に対応する環境条件を記録し(例えば、これらの条件に対する運転の反応の検出を可能にするために)、それらのそれぞれの場所または道路セグメントに対してこれらのRSUの各々によって生成されたコンセンサスモデル内で使用され一体化され得るデータの提供を補助するためにこの情報を路側ユニットに通信し得るセンサ(例えば、OEMまたは市販)を装備し得る。OEMおよび市販のシステムはまた、非自律的車両においていくつかの自律運転特徴を有効化するため、および/またはドライバ補助を提供するために提供され得、そのようなシステムは、他の例示的な実装形態の中でも、RSUと通信し、そのようなドライバ補助システムを通じて提供されるサービスおよび情報を増加させる使用のためのコンセンサスモデルを取得する機能を装備し得る。
コンセンサス提供者は、自律走行車両または非自律的車両の道路上の主体のいずれかであり得る。例えば、車両(例えば、105、110、115)が互いの、および道路セグメント(例えば、1005)を管理する路側ユニット140の範囲内にある場合、車両は相互通信して、それらのそれぞれの挙動モデルを各々共有し、コンセンサスネゴシエーションに参加し得る。RSU140は、ネゴシエーション内に干渉して、経時的にRSU140により開発されたコンセンサスモデルに基づいて、古い、悪意をもって不正確な、または不完全なモデルを識別し得る。コンセンサスモデルは、ネゴシエーションにおける少数の主体が、コンセンサスモデルにおいて具現化された蓄積された知識の質を劇的に低下させ、それらを無効化することを防ぐ、作業記述書と類似している。次に図11を参照すると、道路セグメントのための各コンセンサスネゴシエーションにおける対応するRSU(例えば、140)の関与を鑑みて、所与の道路セグメントに対してローカライズされた挙動モデルコンセンサスが時間(t)にわたって収集および決定され得ることを示すダイアグラム1105、1110が示される。様々な自律運転システムを有する異なる車種および製造者の自律走行車両が、現在および過去の両方において互いから利益を受けることができるため、この履歴的コンセンサスアプローチは、改善された道路上の安全性を許容する。そのようなコンセンサスベースのシステムは、挙動モデルの共有を通じて、全体論的および経時的に試験されたアプローチを道路上の安全性に適用する。各道路上の主体(例えば、105、110、115)は、自律走行車両であろうと非自律的車両であろうと、環境を観察して、それらが独立してどのように動作すべきかの判断を行うことが予期される。すべてのコンセンサス提供者(例えば、105、110、115、140など)も、それらのそれぞれの感覚システムを通じて、他の道路上の主体の動作を予測しようと試みる。ダイアグラム1105、1110の例示から分かるように、自律走行車両(例えば、105、110、115)は、次に、それらの挙動モデルをRSU(例えば、140)と、および互いに共有する。
コンセンサス構築スキーム(例えば、ビザンチンコンセンサスモデルに基づく)におけるモデルの連携した共有を通じて、自律走行車両は次に、コンセンサス挙動モデルを通じて環境のそれらの自身の知覚を利用し、他の道路上の主体の正確な動作を決定し得、これにより、それらならびにそれらのピアが、互いに対するそれらの初期の予測が正確であったかどうかを確認することを可能となる。この情報および確認は、このコンセンサスネゴシエーションにまた関与しているRSUにも視認可能であり得る。衝突をもたらすであろうよりリスクの高い挙動モデルの知識を用いて、投票が開始され得、ここで、衝突、または他の道路上の主体を含む環境の誤解をもたらさない挙動モデルの分配が提供される。比較を単純化し、プロセスの間のローカル挙動モデル予測の再実行を回避するために、選択されたモデルに基づくハッシュまたはシードが使用され得る。いくつかの実装形態では、コンセンサスノードとして、コンセンサスへのRSU提供は、それが関与した以前の成功したコンセンサスネゴシエーションに基づいて重みづけされ得、これは、他の道路上の主体によって考慮されるべきである。コンセンサスの確認は、次に、道路上の主体の動作に基づいてチェックされ得る。
自律走行車両は、記録された運転習慣に適合しない不規則挙動を呈し得る、人間が運転する車両(HV)と道路を共有し続けることが予想される。人間のドライバは、攻撃的な挙動(例えば、あおり運転または渋滞の中を縫うように進む)または弱気な挙動(例えば、示された速度制限よりも著しく遅いスピードで運転することも事故を引き起こし得る)を呈し得る。不規則な人間の運転パターンはまた、いくつかの例では、特定の地域における運転の習慣から生じ得る。例えば、ペンシルベニア州東部で観察される「ピッツバーグ左」と称される場合がある操縦方法は、最初の左折車両が、交差点を直進する車両よりも優先させる(例えば、両方向の停止信号が青に変わった後に)ことにより、交差点での車両の優先権の標準規則に違反する。別の例として、ある国の特定の地域におけるドライバはまた、その国の他の地域のドライバよりも攻撃的に、またはより攻撃的でないように運転する場合がある。
例示的な自律走行車両の車載コンピューティングシステムを通じて実装される自律運転スタックは、HVにより呈される不規則挙動を学習および検出し、それらに対して安全に応答するように改良され得る。いくつかの態様では、例えば、自律走行車両システムは、不規則挙動(例えば、以下の表に示されるもの)の頻度を観察および追跡して、個別のHVが近い将来に不規則挙動を呈する可能性が高いこと、または、国の所与の地域において特定のタイプの不規則挙動が生じる可能性がより高いことを予測することを学習し得る。
いくつかの実施形態では、不規則な運転パターンは、自律走行車両によって予期される正常挙動から外れた一連の運転動作としてモデル化され得る。図12および13は、不規則な運転パターンの2つの例、および自律走行車両がそのような挙動を観察したことに応答してその挙動に適合することをどのように学習し得るかを示す。
図12は、上記の例示的な「ピッツバーグ左」シナリオを示す。示される例では、信号機1208が青に変わったときに、HV1202および自律走行車両1204はいずれも交差点1206で停止している。典型的なシナリオでは、自律走行車両がHVの前に交差点を通過する優先権を有する。しかしながら、示されるピッツバーグ左シナリオでは、HVは、交差点を直進する自律走行車両に道を譲る代わりに、最初に左折する。地理的領域においてこの挙動を複数回観察することを通じて、自律走行車両は、このような挙動(最初の左折車両に優先権があると仮定する)を予期することを学習し得、そのため、その地理的領域内にある時には交差点により慎重に進入する。
図13は、HVによる例示的な「あおり運転」のシナリオを示す。示される例では、HV1302のドライバは、自律走行車両に対して怒っている場合があり、したがって、自律走行車両1304の前に割り込み得、突然減速し得る。これに応じて、自律走行車両は、減速して、HVを避けるために車線を変更し得る。HVは、次に、さらに加速して、再び自律走行車両の前に割り込み得、次に、再び突然減速し得る。自律走行車両はHVからのこの操縦を複数回見ているため、自律走行車両は、HVが、自律走行車両の前に繰り返し割り込む怒ったドライバであることを検出し得る。自律走行車両は、それに応じて、例えば、次に特定のHVに遭遇したときにその人間のドライバに制御を手渡すなどの修正措置を取り得る。
図14は、少なくとも1つの実施形態による、自律走行車両の不規則/異常挙動追跡モデル1400を示す簡略ブロック図である。示される例では、自律走行車両ソフトウェアスタックの感知フェーズ1410は、自律走行車両のセンサ1402からセンサデータを受信し、センサデータを使用して、観察された特定のHVによる異常挙動を検出/識別する(例えば、示されるように異常挙動検出ソフトウェアモジュール1404において)。異常挙動の検出に応答して、またはその検出と並行して、HVの匿名アイデンティティが作成される(例えば、示されるように匿名アイデンティティ作成ソフトウェアモジュール1406において)。HVの観察された挙動および関連付けられるアイデンティティは、次に、そのHV、および自律走行車両の周りの他のHVによる観察された挙動の頻度を追跡するために使用される(例えば、示されるように危険挙動追跡ソフトウェアモジュール1408において)。いくつかの場合では、追跡された挙動は、HVにおける異常挙動のパターンを見たことに応答して自律走行車両のための動的挙動ポリシーをトリガするために、自律走行車両ソフトウェアスタックの計画フェーズ1420によって使用され得る。モデル1400の態様は、以下にさらに記載される。
いくつかの実施形態では、自律走行車両は、例えば、自律走行車両の安全性モデルを妨害する(例えば、責任感知型安全論の規則セットに従った安全な横方向の距離を維持しないドライバ)、その運転挙動が近くの他のドライバの運転挙動と著しく異なっているドライバ(例えば、他のドライバよりも著しく遅いまたは速く運転するドライバ、または渋滞の中を縫うように進むドライバであり、そのスピードが周囲の交通と著しく異なるドライバは、事故の可能性を高め得ることが研究により示されている)、その動作により、他のドライバが不利に反応させられるようなドライバ(例えば、複数のドライバにより避けられているドライバ、または複数のドライバによりクラクションを鳴らされているドライバ)などの一連の運転動作を追跡することによって、所与のHVによる異常または不規則挙動を検出し得る。
一連の運転動作を追跡することに加えて、いくつかの実施形態では、自律走行車両はまた、音声および視覚的コンテキスト情報を使用し得、近い将来に危険な挙動をもたらす可能性が高くなり得る、ドライバのタイプ(例えば、注意散漫なドライバ、対、他の車から安全な距離をとる安全なドライバ)、ドライバ属性(例えば、道路に注意を払っている、対、電話を見下ろしている)、または車両属性(例えば、ミラーが欠損している、フロントガラスが割れている、または車両を道路での使用に不向きにする他の特性)を分類し得る。例えば、自律走行車両上の外向きのカメラからの映像は、携帯電話を使用している人間のドライバ、または雪で覆われた窓による限られた視界などの、事故のリスクを高める車両属性またはドライバ属性を検出するようにコンピュータビジョンモデルを訓練するために使用され得る。特定の例では、コンピュータビジョンモデルは、攻撃的なクラクション、叫び声などの攻撃的な挙動、または鋭いブレーキオンなどの危険な状況を認識し得る音響モデルで拡張され得る。以下の表は、将来の危険な挙動の可能性が高いことを示し得る音声および視覚的コンテキスト情報の特定の例を列挙している。
いくつかの実施形態では、自律走行車両は、特定の車両(例えば、HV)による観察された不規則挙動の頻度を追跡して、それが所与の時間枠において同じ挙動を呈している単一のドライバであるかどうか(これは1人の危険なドライバであることを示し得る)、または所与の場所で同じ挙動を呈する複数のドライバがいるのかどうか(これはその場所の社会規範を示し得る)を決定し得る。
人間のドライバのプライバシーを保護するため、自律走行車両は、危険なHVに対して匿名アイデンティティを作成し得、HVまたは他のHVによる追跡の再発を追跡するためにこのアイデンティティに危険な挙動をタグ付けし得る。匿名アイデンティティは、常に利用可能または信頼できるものではないナンバープレート認識に依存することなく作成され得る。いくつかの実施形態では、車を認識するために使用されるディープラーニングモデルから代表的な特徴を取り出することによって匿名シグネチャが作成され得る。例えば、自律走行車両のディープラーニングネットワークの特定の層は、その形状および色などの車に関する特徴を捕捉し得る。これらの特徴はまた、その車種、モデル、または凹み、ひっかき傷、割れたフロントガラス、サイドミラーの欠損のような異常な特徴など、その車について認識する追加の属性で拡張され得る。次に、組み合わされた特徴に暗号化ハッシュが適用され得、このハッシュは、自律走行車両の現在の行程の間のHVのための識別子として使用され得る。いくつかの場合では、このシグネチャは、車両に完全に固有でなくてもよい(例えば、自律走行車両の周りに同様の見た目の車両がある場合)。しかしながら、自律走行車両が行程の間に危険な車両を識別するのに十分であり得る。自律走行車両が危険な車両について当局に警告する必要がある場合などの特定の場合ではナンバープレート認識が使用され得る。
自律走行車両は、例えば、危険な事象間の期間が減少しているかどうか、または危険な動作のひどさが増大しているかどうかをモニタリングすることによって、危険な挙動がエスカレートしていることを決定し得る。この情報は、次に、自律走行車両がそれと再び遭遇した場合には危険な車両を避ける、または危険な挙動が道路上の他の自動車運転者に危険を及ぼしている場合には当局に警告するなどの動的ポリシーをトリガするために、ADパイプラインの計画フェーズに供給され得る。自律走行車両はまた、所与の車両の危険な挙動を追跡するための抑制ポリシーを規定し得る。例えば、抑制ポリシーは、自律走行車両が、行程の期間中、設定された数の行程、設定された時間の間のみなどに、危険なドライバについての情報を保持することを必要とし得る。
いくつかの実施形態では、自律走行車両は、検出した異常挙動についてのデータを車両ごとにクラウドに送信し得る。このデータは、人間の運転による不規則挙動のパターンを学習し、所与のコンテキストにおいてそのような挙動が生じる可能性が高いかどうかを決定するために使用され得る。例えば、所与の都市のドライバは、車両間の横方向の間隔が特定の距離よりも大きい場合に交通に割り込む可能性が高いこと、特定の交差点のドライバは停止せずに徐行することが多いこと、または携帯電話を使用しているドライバは車線から外れる可能性が高いことが学習され得る。自律走行車両からクラウドに伝達されるデータには、例えば、
・危険な車両、それに隣接する車両、および自律走行車両の軌道、
・危険な車両のドライバおよび車両属性、例えば、携帯電話を使用しているドライバ、雪で覆われた窓による視界不良、
・地理的位置、天候状態、交通標識、および信号機のデータ、
・自律走行車両の安全性モデルを妨害した急停止などの既知の動作、またはシステムによりフラグされた未知の異常挙動のいずれかとしてタグ付けされ得る、危険な動作のタイプ、が含まれ得る。
いくつかの実施形態では、人間の運転による不規則挙動のコンテキストベースのパターンを学習することは、最長共通部分列(LCS)などの技術を使用して危険な挙動に関連付けられる運転動作の時系列をクラスタリングすることを含み得る。クラスタリングにより、車両軌道データの次元性が低減され得、各危険な挙動について運転動作の代表的な順序が特定され得る。以下の表は、クラスタリングされ得る特定の時系列の例を提供する。
さら、いくつかの実施形態では、所与のコンテキストで生じる可能性が高い運転パターンが学習され得る。例えば、追跡された順序に基づいて、雪が降ったときに所与の都市において特定の不規則な運転パターンがより一般的であるかどうか、または怒ったドライバにより特定の運転動作が生じる可能性が高いかどうかが学習され得る。この情報は、所与のコンテキストでの運転パターンの条件付き確率分布をモデル化するために使用され得る。これらのコンテキストベースのモデルにより、自律走行車両が、所与のシナリオにおいて危険な車両が取り得る動作の可能性が高い順序を予期することが可能となる。例えば、所与のコンテキストにおいてある運転パターンが発生する頻度を追跡するコンテキストグラフが図15に示される。示されるように、コンテキストグラフは、特定された順序(図15の「運転パターン」ノード)を、コンテキスト情報(図15の「コンテキスト」ノード)および順序およびコンテキストの観察結果の関連付けられた頻度(図15のエッジの重み)と共に追跡して、特定のコンテキストにおいて他のコンテキストよりも頻繁に生じる特定の挙動パターン(例えば、特定の地理的コンテキスト、時間コンテキストなどで圧倒的に生じるパターン)があるかどうかを特定し得る。特定されたパターンはまた、危険な挙動を避けるために自律走行車両が取るべき動作を特定する強化学習モデルを訓練するために使用され得る。例えば、学習されたコンテキスト挙動パターンは、例えば、自律走行車両がコンテキスト挙動パターンに関連付けられた特定のコンテキストに進入するまたはそれを観察したときなどに、自律走行車両の挙動モデルを動的に修正するために使用され得る。
図16は、少なくとも1つの実施形態による、車両により観察された不規則挙動を追跡する例示的なプロセス1600のフロー図である。例示的なプロセス1600における動作は、自律走行車両またはクラウドベースの学習モジュールの1つまたは複数のコンポーネントによって実行され得る。例示的なプロセス1600は、追加のまたは異なる動作を含んでもよく、動作は、示されている順序で、または別の順序で実行されてもよい。いくつかの場合では、図16に示される動作のうちの1つまたは複数は、複数の動作、サブプロセス、または他のタイプのルーチンを含むプロセスとして実装される。いくつかの場合では、動作は、組み合わされてもよく、別の順序で実行されてもよく、並行して実行されてもよく、繰り返されてもよく、または別様に繰り返されるもしくは別の様式で実行されてもよい。
1602において、カメラ、LIDAR、または車両および周囲を識別するために自律走行車両により使用される他のセンサを含む、自律走行車両に結合した複数のセンサからセンサデータが受信される。
1604において、1つまたは複数の車両によって実行されるものとして不規則または異常挙動が検出される。いくつかの場合では、検出は、特定の車両により実行される観察された挙動を自律走行車両の安全性モデルと比較し、比較に基づいて、観察された挙動が自律走行車両の安全性モデルを妨害することを決定することによってなされ得る。いくつかの場合では、検出は、特定の車両により実行される観察された挙動を、他の車両により実行される観察された挙動と比較し、比較に基づいて、特定の車両により実行される観察された挙動が、他の車両により実行される観察された挙動から外れることを決定することによってなされ得る。いくつかの場合では、検出は、特定の車両により実行される観察された挙動を、他の車両により実行される観察された挙動と比較し、比較に基づいて、特定の車両により実行される観察された挙動が、他の車両により実行される観察された挙動から外れることを決定することによってなされ得る。検出は、別の様式でなされてもよい。検出は、センサデータ内の音声および視覚的コンテキスト情報に基づき得る。
1606において、不規則挙動が観察された各車両に対して識別子が生成される。識別子は、特定の車両のそれぞれの特徴の値を取得し、値の組み合わせに暗号を適用して識別子を取得することによって生成され得る。値は、他の車両を認識するために自律走行車両によって使用されるディープラーニングモデルから代表的な特徴を取り出すことによって取得され得る。識別子は、別の様式で生成されてもよい。
1608において、1604で検出された不規則挙動は、それぞれの不規則挙動を実行した車両に対して1606で生成された識別子に関連付けられる。
1610において、識別された車両について、不規則挙動の発生頻度が追跡される。
1612において、観察された不規則挙動が、特定の車両によって閾値数より多い回数だけ実行されていると観察されるかどうかが決定される。そうである場合、1614において、動的挙動ポリシーが開始される(例えば、車両をさらに避けるために)。そうでない場合、自律走行車両は、デフォルトの挙動ポリシーの下で動作し続ける。
図17は、少なくとも1つの実施形態による、コンテキスト挙動パターンを特定する例示的なプロセス1700のフロー図である。例示的なプロセス1700における動作は、自律走行車両またはクラウドベースの学習モジュールの学習モジュールによって実行され得る。例示的なプロセス1700は、追加のまたは異なる動作を含んでもよく、動作は、示されている順序で、または別の順序で実行されてもよい。いくつかの場合では、図17に示される動作のうちの1つまたは複数は、複数の動作、サブプロセス、または他のタイプのルーチンを含むプロセスとして実装される。いくつかの場合では、動作は、組み合わされてもよく、別の順序で実行されてもよく、並行して実行されてもよく、繰り返されてもよく、または別様に繰り返されるもしくは別の様式で実行されてもよい。
1702において、複数の自律走行車両から不規則挙動の追跡データが受信される。不規則挙動の追跡データは、車両識別子、車両識別子に関連付けられた車両により実行されたものと観察される関連付けられた不規則挙動、および自律走行車両により不規則挙動が検出されたコンテキストを示すコンテキストデータを含むエントリを含み得る。いくつかの場合では、コンテキストデータは、不規則挙動を実行する車両の軌道情報、不規則挙動を実行する車両の車両属性、不規則挙動を実行する車両のドライバ属性、不規則挙動を実行する車両の地理的位置、不規則挙動を実行する車両の周りの天候状態、および不規則挙動を実行する車両の周りの交通状況を示す交通情報のうちの1つまたは複数を含み得る。
1704において、不規則挙動の1つまたは複数の順序が特定される。これは、例えば、最長共通部分列(LCS)技術を使用することによって挙動をクラスタリングすることによってなされ得る。
1706において、1704で特定した順序および1702で受信したデータに基づいてコンテキストグラフが生成される。コンテキストグラフは、特定された順序を示すノードの第1のセットと、コンテキストデータを示すノードの第2のセットとを含み得、コンテキストグラフの端部は、ノード間の関連付けの頻度を示す。
1708において、コンテキストグラフを使用してコンテキスト挙動パターンが特定され、1710において、特定されたコンテキスト挙動パターンに基づいて1つまたは複数の自律走行車両のための挙動ポリシーが修正される。例えば、挙動ポリシーは、1つまたは複数の自律走行車両が、特定されたコンテキスト挙動パターンに関連付けられた特定のコンテキスト内にあることの検出に基づいて、1つまたは複数の自律走行車両について修正され得る。
本明細書で説明されるように、高度に自動化された自律走行車両に使用される例示的な自律運転スタックを実装するために、車載コンピューティングシステムにおいて現代のコンピュータビジョン(CV)および人工知能(AI)の原理および特徴が利用され得る。しかしながら、CVおよびAIモデルおよびロジックは、誤分類および操作が生じやすい場合があり得る。典型的な侵入検出システム(IDS)は低速かつ複雑であり、著しい量のノイズおよび誤検知を生成し得る。ディープニューラルネットワーク(DNN)アルゴリズムにおける単一ビットのフリップにより、完全な画像の誤分類が引き起こされ得る。したがって、高度に自動化された自律走行車両に対する故障および攻撃をより正確に特定するために、改善された自律運転システムが実装され得る。
以下の開示は、図18に示される高度に自動化された自律走行車両の故障および侵入検出システム1800を実装するための、様々な考えられる実施形態または実施例を提供する。1つまたは複数の実施形態では、いずれもより高レベルの抽象化である、車両運動予測事象および制御コマンドがモニタリングされる。車両運動パラメータおよび道路パラメータの現在の状態に基づいて、車両はある特定の運動エンベロープ内に残ったままとなる。運動エンベロープの固守を維持するために時間的な正常挙動モデル1841が構築される。少なくとも1つの実施形態では、時間的な正常挙動モデルを構築するために、少なくとも2つのアルゴリズムが使用される。アルゴリズムは、正常な車両挙動および回帰モデル1844を学習して、車両挙動モデルからの逸脱を見つけるための車両挙動モデル1842(例えば、隠れマルコフモデル(HMM)に基づく)を含む。特に、回帰モデルは、車両挙動モデルが故障を正確に検出するかどうかを決定するために使用され、こで、故障は、車両システムエラーまたは車両システムに対する悪意ある攻撃であり得る。
高度に自動化された自律走行車両のための故障および侵入検出システムのいくつかの実施形態を示す目的で、まず、高度に自動化された自律走行車両に関連する考えられる活動を理解することが重要である。したがって、以下の基礎的な情報は、本開示がそこから適切に説明され得る基礎として参照され得る。
自律走行車両に使用される現代のコンピュータビジョン(CV)および人工知能(AI)は、誤分類および操作が生じやすい。例えば、攻撃者は、車両に標識が実際に他のものを意味すると信じ込ませることができるステッカーを生成し得る。図19は、停止標識の「STOP」の上に「LOVE」が印字され、停止標識の「STOP」の下に「HATE」が印字されている「LOVE/HATE」グラフィックス1900に見られるような、そのような操作を示す。グラフィティでマークされた標識は英語を話すドライバには停止標識であることが明らかであるが、このグラフィティにより、少なくとも一部のコンピュータビジョンアルゴリズムは、停止標識が実際に速度制限または譲歩通知であると信じ込まされ得る。加えて、画像を分類するディープニューラルネットワーク(DNN)アルゴリズムにおける単一ビットのフリップエラーは、画像の誤分類を引き起こし得る。例えば、巨大なトラックの代わりに、単なる単一ビットのフリップにより、分類器には小動物または鳥に見えることが引き起こされ得る。
現在の(規則ベースの)侵入検出システム(IDS)は、自動車ネットワークの非決定的性質に起因して、過度のノイズおよびに過度の誤検知を生成するため、全範囲の異常挙動を網羅するには不適切なものとなる。エラー修正コード(ECC)アルゴリズムには限界があり、一般に、人工知能には有用ではない。敵対的生成ネットワーク(GAN)は価値があるが、訓練セットにおける敵対的データの選択に大きく依存する。現在の機械学習ベースの侵入検出システムは、高度な複雑さ、ならびにモニタリングされる内部ネットワークおよび外部接続の多さに起因して、自動車システムにおける使用には適切ではない。
図18に示されるような故障および侵入検出システム1800は、前述の問題の多く(およびさらに多く)を解決する。システム1800は、2つのアルゴリズム、kすなわち、車両の正常挙動を学習するための車両挙動モデル1842と、時間間隔tにおける車両のある挙動の可能性を予測するための回帰モデル1844とを有する、時間的な正常挙動モデル1841を含む。車両挙動モデルは、正常な車両挙動のための確率的モデルであり得る。車両挙動モデルは、ベースラインの低ランク静的モデルを学習し、次に、静的モデルからの時間的モデルの逸脱をモデル化する。この事象セットは一般に、経時的に静的であるため、故障および侵入検出システムを通過して保持された、以前のおよび新たな、精査されたトレーニングサンプルを与えられて、車両挙動モデルは定期的なパラメータの再重みづけを通じて更新され得る。回帰アルゴリズムは、車両挙動モデルから計算された、新たに受信した制御事象に基づく動きの変化の可能性を、回帰アルゴリズムによって予測されたモデル(例えば、運動エンベロープ)と比較する。
故障および侵入検出システム1800は、いくつかの潜在的な利点を提供する。例えば、システム1800は、典型的な侵入検出システムによりモニタリングされるものより高レベルの抽象化である、車両運動予測事象および制御コマンドをモニタリングする。本明細書の実施形態は、典型的な侵入検出システムによって捕まえられない場合がある低レベルの変化ではなく、悪意ある攻撃および意図が検出され得るより高レベルでの検出を可能にする。したがって、システム1800は、洗練された複雑な攻撃およびシステム不良の検出を可能にする。
次に図18を参照すると、故障および侵入検出システム1800は、クラウド処理システム1810、車両1850、他のエッジデバイス1830、ならびに、車両1850とクラウド処理システム1810との間、および車両1850と他のエッジデバイス1830との間の通信を促進する1つまたは複数のネットワーク(例えば、ネットワーク1805)を含む。クラウド処理システム1810は、クラウド車両データシステム1820を含む。車両1850は、CCU1840、および多数のセンサ、例えば、センサ1855A~1855Eを含む。図18の要素はまた、プロセッサ(例えば、1817、1857)およびメモリ(例えば、1819、1859)を含むがこれらに必ずしも限定されない、適切なハードウェアコンポーネントを含み、これらは、多数の異なる実施形態において実現され得る。
車両1850において、CCU1840は、ほぼ連続的なデータ供給をセンサ1855A~1855Eから受信し得る。センサは、ステアリング、スロットル、およびブレーキセンサを含む、本明細書に記載される任意のタイプのセンサを含み得る。多数の他のタイプのセンサ(例えば、画像捕捉デバイス、タイヤの空気圧センサ、道路状態センサなど)も、CCU1840にデータを提供し得る。CCU1840は、車両挙動モデル1842と、回帰モデル1844と、コンパレータ1846とを含む時間的な正常挙動モデル1841を含む。
車両挙動モデル1842は、ステアリングセンサデータ、スロットルセンサデータ、およびブレーキセンサデータなどのセンサの生データで訓練して、低レベルでの車両挙動を学習し得る。車両で生じる事象は、一般に経時的に静的であるため、車両挙動モデルは、故障および侵入検出システムを通過して保持された、以前のおよび新たな、精査されたトレーニングサンプルを与えられて、車両挙動モデルは定期的なパラメータの再重みづけを通じて更新され得る。
少なくとも1つの例では、車両挙動モデル1842は確率的モデルである。確率的モデルは、変数間の関係を規定するために使用される統計学的モデルである。少なくともいくつかの実施形態では、これらの変数は、ステアリングセンサデータ、スロットルセンサデータ、およびブレーキセンサデータを含む。確率的モデルでは、ある変数を他の変数から予測する際にエラーがあり得る。他の要因がデータにおける変動を説明することができ、確率的モデルは、これらの他の要因を説明するための1つまたは複数の確率分布を含む。少なくとも1つの実施形態では、確率的モデルは、隠れマルコフモデル(HMM)であり得る。HMMでは、モデル化されるシステムは、未観察の(例えば、隠れた)状態のマルコフ処理であると仮定される。
少なくとも1つの実施形態では、車両挙動モデルは、物理的な車両作動へのパイプライン内にある。作動事象(本明細書では「制御事象」とも称される)は、前のソフトウェア層による作動事象としてマーキングされ得る。車両挙動モデル1842によって、異なるタイプの入力データに対してベクトル構造が使用され得る(例えば、天候のベクトル、スピードのベクトル、方向のベクトルなど)。ベクトル構造における各パラメータに対して、車両挙動モデル1842は確率を割り当てる。車両挙動モデル1842は、車両のアクチュエータに向かうデータ上で連続的に実行され得る。したがって、各コマンド(例えば、車両の動きを変化させるための)は、車両挙動モデルを通過することができ、車両が何をしているかの挙動状態を維持することができる。
典型的には、制御事象は、ドライバコマンドによって(例えば、ステアリングホイールを回す、ブレーキを掛ける、スロットルを掛ける)、または、車両の次の動作を示す自律走行車両のセンサから開始される。制御事象はまた、センサおよびアクチュエータ自体からのフィードバックループから生じ得る。一般に、制御事象は、車両による動きの変化を示す。車両挙動モデル1842は、動きの変化が潜在的に異常であるか、または予期された挙動であるかを決定し得る。特に、車両挙動モデルの出力は、動きの変化の分類であり得る。一例では、分類は、動きの変化が故障(例えば、悪意ある攻撃または車両のコンピュータシステムにおける不良)である可能性を示し得る。
回帰モデル1844は、制御事象によって示される、所与の時間間隔tで生じる車両の動きの変化の可能性を予測する。回帰アルゴリズムは、2つ以上の変数間の関係を検討するための統計学的方法である。一般に、回帰アルゴリズムは、従属変数に対する1つまたは複数の独立変数の影響を検討する。
回帰モデル1844への入力は、より高レベルの事象、例えば、制御事象に関連付けられたモーションセンサ以外のモーションセンサからの入力を含み得る。例えば、制御事象がブレーキセンサに関連付けられている場合、回帰モデルへの入力はまた、スロットルセンサおよびステアリングセンサからの入力も含み得る。入力は、例えば、車両の慣性を示すジャイロスコープなどの他の関連する車両センサから受信され得る。回帰モデル1844はまた、車両に関連付けられた撮像デバイス(例えば、カメラ)により撮像された画像を分類し得る画像分類器などの車両内の他のモデルからの入力を受信し得る。加えて、回帰モデル1944は、他のエッジデバイス、例えば、セルサイト、料金所、インフラストラクチャデバイス、衛星、他の車両、ラジオ局(例えば、天気予報、交通状況などのための)などを含むが必ずしもこれらに限定されないリモートソースからの入力を含み得る。他のエッジデバイスからの入力は、追加の情報(例えば、環境条件、天気予報、道路状態、時間、車両の位置、交通状況など)を提供する環境データを含み得、これらは、追加の情報がどのように制御事象に影響を与えるかを決定するために回帰モデルによって検討され得る。
少なくとも1つの実施形態では、回帰モデル1844はバックグラウンドで実行され、センサ、他のモデル、リモートソース、例えば他のエッジデバイスなどからの入力の検討に基づいて、車両が行ってきたことのメモリを作成し、正常な(故障のない)状態で車両が何をすべきかを予測する。車両挙動モデルに限定を適用するために、運動エンベロープが作成され得る。運動エンベロープは、何の問題も生じないことを仮定して、所与の時間間隔tの間の車両の経路および車両の目的地の入力に基づく計算された予測である。回帰モデル1844は、制御事象が、運動エンベロープの外側にある車両の動きの変化を示すかどうかを決定し得る。例えば、制御事象が急ブレーキ事象である場合、車両挙動モデルは、ブレーキ事象が、ブレーキの正常な閾値の範囲外にあり、車両システムにおける故障の確率が高いことを示していることを決定し得る。しかしながら、回帰モデルは、交通渋滞(例えば、事故による)を示す路側インフラストラクチャデバイスからの入力を検討し得る。したがって、回帰モデルは、急ブレーキ事象が、時間間隔tの間の特定の交通状況に少なくとも部分的に基づいて計算された、予測された運動エンベロープ内で生じる可能性が高いことを決定し得る。
故障および侵入検出システム1800は、使用される回帰アルゴリズムのタイプに対して反発的である。例えば、隠れ変数に依存するHMMなどの統計学的モデルにおけるパラメータの最大公算を見つけるための反復方法である期待値最大化(EM)アルゴリズムが使用され得る。少なくとも1つの実施形態では、回帰アルゴリズム(例えば、線形またはラッソ)は、所望の運動エンベロープサイズに応じて逸脱を許容する度合いを大きくするまたは小さくするように選択され得る。例えば、1つの運動エンベロープは、一般人により使用される車両について制約され(または小さい)得る一方、別の運動エンベロープは、軍の使用のための車両についてはより緩和され得る。
車両挙動モデル1842に限定を適用するために、コンパレータ1846が使用され得る。コンパレータは、車両挙動モデル1842の出力された分類と、回帰モデル1844の出力された予測とを比較し得、制御事象により示される動きの変化が、故障であるか、または予測された運動エンベロープ内で生じ得る動きの許容可能な変化であるかを決定し得る。出力された車両挙動モデルの分類は、制御事象により示される動きの変化が故障(例えば、悪意ある攻撃または車両のコンピュータシステムにおける不良)である可能性を示し得る。回帰モデル1844の出力された予測は、センサ、エッジデバイス、車両内の他のモデルなどからの入力データに基づく、動きの変化が所与の時間間隔tで生じ得る可能性であり得る。コンパレータは、回帰モデルを使用して、車両挙動モデルによる制御事象の出力された分類に限定を適用し得る。
コンパレータ機能の一例では、車両挙動モデルはブレーキ事象が潜在的に異常であることを示すが、回帰モデルは、入力として受信した特定環境条件(例えば、センサからの高速のスピード、道路地図から先にある停止信号、天気予報からの雨)について、予期されるブレーキ事象が、許容可能な閾値内(例えば、運動エンベロープ内)にあることを示す。ブレーキ事象が運動エンベロープに基づく許容可能な閾値内にあるため、コンパレータは、ブレーキ事象が潜在的に異常であるとの車両挙動モデルの評価は無効にされ得ることを決定し得、ブレーキ動作を継続することを可能にするために制御信号が送信され得る。別の説明のための例では、回帰モデル1844は、車両が街の道路で35mphで走行していることを認識し、地図にアクセスできるため、交差道路での停止標識を予期する。回帰モデルはまた、天気予報が非常に寒いことを認識している。対照的に、車両挙動モデル1842は、その画像分類器が、先にある停止標識がより速いスピードを意味すると誤って決定したため、または、ハッカーが制御データを操作し、アクセラレータに間違ったコマンドを送信したために、加速する制御事象(例えば、アクチュエータへのコマンドを受信する。このシナリオでは、車両挙動モデルから出力された分類は、制御事象が潜在的に異常であることを示さないが、コンパレータは、運動エンベロープを仮定すると、所与の時間間隔tの間に制御事象が起こる可能性が低いという、回帰モデルにより出力された予測に基づいてエラーまたは制御信号を生成し得、これは停止標識に近づくにつれて車両がブレーキを掛けるべきあることを示す。
時間的な正常挙動モデル1841の可能性比較特徴を実装するために、複数の好適なコンパレータのいずれか1つが使用され得る。少なくとも1つの実施形態では、コンパレータは、使用される特定の車両挙動モデルおよび回帰モデルに基づいて選択され得る。
コンパレータ1846は、車両挙動モデル1842にフィードバックを送信して、そのモデルを修正するようにトリガされ得る。車両挙動モデルへのフィードバックは再訓練を可能にする。一例では、システムは、フィードバックに基づいて犯された過ちのメモリを生成し、例えば、位置および時間に基づいて、同様のシナリオを識別するように再訓練される。他の変数もまた、再訓練に使用され得る。
クラウド車両データシステム1820は、複数の車両に対して回帰モデル(例えば、1844)を訓練および更新し得る。一例では、クラウド車両データシステム1820は、走者車両(例えば、1850)における回帰モデル(例えば、1844)からフィードバック1825を受信し得る。フィードバック1825は、複数の車両の回帰モデルを更新して挙動を最適化するために、集計および再計算のためにクラウド車両データシステム1820に送信され得る。少なくともいくつかの例では、1つまたは複数のエッジデバイス1830は、集計、およびことによると、何らかの訓練/更新動作を実行し得る。これらの例では、これらの集計、訓練、および/または更新動作を可能にするために、フィードバック1835が回帰モデル(例えば、1844)から受信され得る。
次に図20を参照すると、少なくとも1つの実施形態による、車両のための簡略化された集中車両制御アーキテクチャ2000のブロック図が示される。車両制御アーキテクチャにおいて、バス2020(例えば、コントローラエリアネットワーク(得)、FlexRayバスなど)は、タイヤ2010A、2010B、2010Cおよび2010D、ならびにそれらのそれぞれのアクチュエータ2012A、2012B、2012Cおよび2012Dを、ステアリングECU2056A、スロットルECU2056B、およびブレーキECU2056Cを含む様々なエンジン制御ユニット(ECU)に接続する。バスはまた、接続制御ユニット(CCU)2040をECUに接続する。CCU2040は、ステアリングセンサ2055A、スロットルセンサ2055B、およびブレーキセンサ2055Cなどのセンサに通信可能に接続される。CCU2040は、ステアリング、スロットル、およびブレーキセンサ、ならびに/またはアクチュエータのうちの1つまたは複数からのフィードバックに加えて、自律的ECUまたはドライバから命令を受信し得、適切なECUにコマンドを送信する。車両挙動モデルを生成するための車両挙動学習は、上記のように生成され得る生データを使用することが多い。例えば、ホイールには特定のタイプの角度が現在なされ、ブレーキ圧力は特定委のパーセンテージであり、加速度など。
図21は、自律的感知および制御パイプライン2100の簡略ブロック図である。車両の制御は、作動を担うエンジン制御ユニット(ECU)に渡される。図21は、センサから、センサ融合および計画ECUと通じた、および車両制御ECUを通じた自律的処理パイプラインを示す。図21は、見通し外、見通し内、車両状態、および位置を含む、多様なセンサ入力を示す。特に、そのような入力は、V2X 2154A、レーダ2154B、カメラ2154C、LIDAR 2154D、超音波デバイス2154E、車両2154Fの動き、車両2154Gのスピード、GPS、慣性、テレメトリ2154H、および/または高精細(HD)マップ2154Iによって提供され得る。これらの入力は、センサモデル2155を介して中央ユニット(例えば、中央処理装置)に供給される。センサモデル2155は、確率的センサ融合および運動計画2110を実行するための入力を提供する。一般に、センサ融合は、すべての入力データを評価して、車両状態、動き、および環境を理解することを含む。車両の次の動作を予測する、車両のインストルメントクラスタ2120内の関連する情報を表示する、および車両制御アクチュエータ2130に適切な信号を送信するために、連続的なループが使用され得る。
図22は、高度に自動化されたまたは自律走行車両の例示的なxバイワイヤ式アーキテクチャ2200を示す簡略ブロック図である。CCU2240は、車両のステアリングホイール2202およびペダル2204から入力(例えば、制御信号)を受信し得る。しかしながら、自律走行車両において、ステアリングホイールおよび/またはペダルは存在しない場合がある。代わりに、自律運転(AD)ECUがこれらのメカニズムに取って代わり、すべての運転判断をなし得る。
有線ネットワーク(例えば、CAN、FlexRay)は、CCU2240を、ステアリングECU2256Aおよびそのステアリングアクチュエータ2258Aに、ブレーキECU2256Bおよびそのブレーキアクチュエータ2258Bに、ならびにスロットルECU2256Cおよびそのスロットルアクチュエータ2258Cに接続する。有線ネットワークは、ステアバイワイヤ2210、ブレーキバイワイヤ2220、およびスロットルバイワイヤ2230によって指定される。自律的または高度に自律的な車両では、CCU2240などのCCUは、デジタル署名のために必要とされるセキュアブート、立証、およびソフトウェアのコンポーネントを有する閉システムである。しかしながら、攻撃者がセンサへの入力(例えば、画像、レーダ、なりすましなど)を制御する、CCUへのネットワークトラフィックを操作する、および/または車両内の他のECU(CCU以外の)を損なわせ得ることが可能であり得る。CCU2240とアクチュエータ2258A~2258Cとの間のネットワークは、許容されるトラフィックおよび接続に対する追加のハードウェアチェックにより損なわれ得ない。特に、CCU2240以外のECUは有線ネットワーク上で許容されない。施行は、これらのデバイスを結束させることによる、および/または、トラフィックトランシーバおよびレシーバ(Tx/Rx)を使用する他の物理的な施行方法を使用することによる暗号であり得る。
図23は少なくとも1つの実施形態による、高度に自動化されたまたは自律走行車両の例示的な安全性リセットアーキテクチャ2300を示す簡略ブロック図である。アーキテクチャ2300は、バス2320(例えば、CAN、FlexRay)に接続されたCCU2340およびハードウェア/ソフトウェアモニタ2360を含む。HW/SWモニタ2360は、エラーについてCCU2340をモニタリングし、制御事象により示される動きの変化が、回帰モデルにより計算された運動エンベロープの範囲外にあると決定された場合にCCUをリセットする。少なくとも1つの実施形態では、HW/SWモニタ2360は、エラー信号を送信するかどうかの決定を行うコンパレータから入力を受信し得る。少なくともいくつかの実施形態では、エラー信号が送信され、CCUに対する自己リセットが、予測された運動エンベロープ内に含まれるように車両挙動を効率的に修正しない場合、CCU2340は、車両を安全に停止させ得る。
図24は、少なくとも1つの実施形態による、高度に自動化されたまたは自律走行車両の一般的な安全性アーキテクチャ2400の一例を示す簡略ブロック図である。安全性アーキテクチャ2400は、バス2420(例えば、CAN、FlexRay)を介して、ステアリングECU2456Aおよびそのステアリングアクチュエータ2458A、スロットルECU2456Bおよびそのスロットルアクチュエータ2458B、ならびにブレーキECU2456Cおよびそのブレーキアクチュエータ2458Cに接続されたCCU2440を含む。CCU2440はまた、ステアリングセンサ2455A、スロットルセンサ2455B、およびブレーキセンサ2455Cに通信可能に接続される。CCU2440はまた、環境メタデータ2415を受信するための他のエンティティに通信可能に接続され得る。そのような他のエンティティには、他のセンサ、エッジデバイス、他の車両などが含まれ得るが、必ずしもこれらに限定されない。
安全性に関与するいくつかの通信が生じ得る。最初に、CCUにおいて、スロットル、ステアリング、およびブレーキコマンド、ならびに感覚フィードバックがアクチュエータおよび/またはセンサから受信される。加えて、環境メタデータ2415が自律的ドライバ補助システム(ADAS)または自律的ドライバECU(AD ECU)から送信され得る。このメタデータには、例えば、道および道路のタイプ、天候状態、および交通情報が含まれ得る。これは、制限付きの運動エンベロープを作成し、次の数分間の動きを予測するために使用され得る。例えば、車が郊外の道を移動している場合、速度制限は、時速25または35マイルに制約され得る。速度制限とは矛盾するコマンドをAD ECUから受信した場合、CCUは、それが故障(例えば、悪意ある攻撃または悪意のないエラー)として識別し得る。
システムがリカバリ可能であるかどうかを見るために、他の冗長スキームも使用され得る。コマンドを複数回読み取り、中央値投票を使用するために時間的冗長2402が使用され得る。値を複数回処理し、メモリ内にいくつかのコピーを格納するために情報冗長2404が使用され得る。加えて、ECUの制御コマンドをスケジューリングするために多数決投票2406が使用され得る。冗長スキームがシステムをエラーからリカバリさせない場合、CCUは、車両を安全に停止させ得る。例えば、2408において、他の安全性制御は、車両運動ベクトルの仮説を構築し、仮説エンベロープ内で動きを制限し、制御値がエンベロープの範囲外になった場合に車両を停止させることを含み得る。
図25は、少なくとも1つの実施形態による、高度に自動化された自律走行車両のための故障および侵入検出システムの例示的な動作フロー2500を示す簡略ブロック図である。図25では、いくつかの動作がCCU2540内に示されている。CCU2540は、CCU1840の一例を表し、CCU1840において生じ得る考えられる動作および活動を示している。動作は、時間的な正常挙動モデル(例えば、1841)のアルゴリズムに対応する。HMM評価2542は車両挙動モデル(例えば、1842)に対応し、回帰評価2544は回帰モデル(例えば、1844)に対応し、可能性比較2546はコンパレータ(例えば、1846)に対応する。
制御事象2502はCCU2540により受信され、HMM評価2542および回帰評価2544の両方に使用され得る。制御事象は、ドライバコマンドから、車両の次の動作を示す自律走行車両のセンサから、またはセンサもしくはアクチュエータからのフィードバックループからもたらされ得る。HMM評価は、制御事象により示される動きの変化が故障である可能性を決定し得る。HMM評価2542はまた、センサデータ2555(例えば、スロットルセンサデータ、ステアリングセンサデータ、タイヤの空気圧センサデータなど)を受信して、動きの変化が正常挙動であるか、故障を示すものであるか決定することを助け得る。車両挙動モデルは、コンパレータ(例えば、1846)からフィードバック2504を受信し得、例えば、フィードバックは、以前に犯された間違いを認識し、同様の場合(例えば、位置および/または時間に基づいて)を識別するように車両挙動モデルを修正する。したがって、HMM評価2542は、コンパレータからのフィードバックに基づいて異なって実行され得る。
回帰評価2544は、制御事象により示される、正常な条件下で所与の時間間隔tで生じる動きの変化の可能性を予測する。回帰評価への入力は、センサデータ2555、および遠隔データソース2530(例えば、他のエッジデバイス1830)からの入力データを含み得る。加えて、クラウドから(例えば、クラウド車両データシステム1820から)のフィードバック2504により、回帰評価2544を実行する回帰モデルが更新され得、回帰モデルは、車両挙動を最適化し、他の車両における学習の利益を享受するように更新される。
一例では、回帰評価2544は、センサ、他のモデル、他のエッジデバイスなどからの入力の検討に基づいて、正常な車両挙動の1つまたは複数の限界または閾値によって規定される運動エンベロープを作成する。回帰評価2544は、次に、制御事象により示される動きの変化が、運動エンベロープの限界または閾値のうちの1つまたは複数の範囲外にあるかどうかを決定し得る。
可能性比較2546は、HMM評価2542から出力された動きの変化の分類および回帰評価2544から出力された予測に基づいて実行され得る。HMM評価から出力された分類は、動きの変化が故障(例えば、悪意ある攻撃または車両コンピュータシステムの不良)である可能性を示し得る。回帰評価2544から出力された予測は、センサ、エッジデバイス、車両内の他のモデルなどからの入力データに基づいて、動きの変化が所与の時間間隔t内に生じ得る可能性であり得る。回帰評価から出力された予測が、所与の時間間隔tの間に動きの変化が生じる可能性が低いことを示す場合、かつ、HMM評価から出力された分類が、動きの変化が故障である可能性が高いことを示す場合、予測は運動エンベロープの限界または閾値の範囲外にあり得、出力された分類は2547において示されるように正常な閾値の範囲外にあり得、補正手段を取るように適切なECUに、および/または適切な機器ディスプレイにエラー信号2506が送信され得る。回帰評価から出力された予測が、所与の時間間隔tの間に動きの変化が生じる可能性が高いことを示す場合、かつ、HMM評価により出力された分類が、動きの変化が故障である可能性が高くない(例えば、それが正常である可能性が高い)ことを示す場合、予測は運動エンベロープの限界または閾値の範囲内にあり得、出力された分類は2548において示されるように正常な閾値の範囲内にあり得、制御事象により示される動きの変化を引き起こす動作2508が生じることが許容される。少なくともいくつかの実装形態では、信号は、動作が生じることを許容するために送信され得る。他の実装形態では、エラー信号が存在しなくても動作が生じ得る。
他のシナリオでは、回帰評価2544により出力された予測およびHMM評価2542により出力された分類は矛盾し得る。例えば、回帰評価により出力された予測が、所与の時間間隔tの間に動きの変化が生じる可能性が低いことを示す場合、かつ、HMM評価の出力された分類が、動きの変化が故障である可能性が低い(例えば、それが正常挙動である可能性が高い)ことを示す場合、エラー信号2506が、車両挙動を制御するために適切なECUに送信され得る、および/または適切な機器ディスプレイに送信され得る。これは、動きの変化が運動エンベロープの限界または閾値のうちの1つまたは複数の範囲外にあるように、かつ、それが特定条件および要因の下で生じる可能性が低くなるように運動エンベロープを制約する追加の条件および要因(例えば、他のセンサデータ、環境データなど)を回帰評価が考慮することに起因し得る。結果として、HMM評価により出力された分類が、動きの変化が正常であることを示す場合であっても、回帰評価がエラー信号を送信させ得る。
別の例では、回帰評価により出力された予測が、所与の時間間隔tの間に制御事象により示される動きの変化が生じる可能性が高いことを示す場合、かつ、HMM評価により出力された分類が、動きの変化が故障である可能性が高いことを示す場合、HMM評価から出力された分類が、所望の閾値を超える故障の可能性を示すかどうかを決定するために閾値が評価され得る。例えば、HMM出力分類が、動きの変化が異常挙動である確率が95%であることを示すが、回帰評価出力予測は、それがその予測される運動エンベロープの限界または閾値内にあるので動きの変化が生じる可能性が高いことを示す場合、異常挙動の確率が所望の閾値を超えるかどうかを決定するためにHMM出力分類が評価され得る。そうである場合、車両挙動を制御もしくは別様に影響するために適切なECUに、および/または適切な機器ディスプレイにエラー信号2506が送信され得る。しかしながら、所望の閾値を超えてない場合、動きの変化を引き起こす動作は、動きの変化が運動エンベロープの限界または閾値の範囲内にあるように、かつ、それが特定条件および要因の下で予期される挙動を表すように運動エンベロープを緩和させる追加の条件および要因(例えば、他のセンサデータ、環境データなど)を回帰評価が考慮することに起因して許容され得る。
さらに、特定の制御事象(またはすべての制御事象)の可能性比較2546の結果のサンプル保持2549が保存されて、車両挙動モデルおよび/または回帰モデルを再訓練するために使用され得、および/または、保存されて評価の多延に使用され得る。
図26は、システム1800などの故障および侵入検出システムに関連付けられる動作の高レベルの考えられるフロー2600を示す簡略フローチャートである。少なくとも1つの実施形態では、動作のセットは図26の活動に対応する。車両内のCCU、例えば、車両1850内のCCU1840は、この動作のセットの少なくとも一部を利用し得る。車両1850は、動作を実行するための1つまたは複数のデータプロセッサ(例えば、1857)を含み得る。少なくとも1つの実施形態では、車両挙動モデル1842は、動作のうちの1つまたは複数を実行する。
2602において、制御事象が車両挙動モデル1842によって受信される。2604において、車両のセンサデータが車両挙動モデルによって取得される。2606において、制御事象により故障または故障でないと示される動きの変化(例えば、ブレーキ、加速、ステアリング)を分類するために車両挙動モデルが使用される。少なくとも1つの実施形態では、分類は、動きの変化が故障である可能性(例えば、確率)を示し得る。2608において、動きの変化の出力された分類は、コンパレータに提供される。
図27は、システム1800などの故障および侵入検出システムに関連付けられる動作の高レベルの考えられるフロー2700を示す簡略フローチャートである。少なくとも1つの実施形態では、動作のセットは図27の活動に対応する。車両内のCCU、例えば、車両1850内のCCU1840は、この動作のセットの少なくとも一部を利用し得る。車両1850は、動作を実行するための1つまたは複数のデータプロセッサ(例えば、1857)を含み得る。少なくとも1つの実施形態では、回帰モデル1844は、動作のうちの1つまたは複数を実行する。
2702において、制御事象が回帰モデル1844によって受信される。制御事象は、ブレーキ、ステアリング、または加速などの動きの変化を示す。2704において、車両のセンサデータが回帰モデルによって取得される。2706において、他のソース(例えば、エッジデバイス1830などのリモートソース、車両内でダウンロードおよび更新されたローカルソースなど)からの関連するデータが回帰モデルによって取得される。
2708において、所与の時間間隔tの間に制御事象により示される動きの変化が生じる可能性を予測するために、回帰モデルが使用される。予測は、センサデータおよび他のソースからのデータに少なくとも部分的に基づく。2710において、時間間隔tの間に動きの変化が生じる可能性の出力された予測がコンパレータに提供される。
図28Aは、システム1800などの故障および侵入検出システムに関連付けられる動作の高レベルの考えられるフロー2800を示す簡略フローチャートである。少なくとも1つの実施形態では、動作のセットは図27の活動に対応する。車両内のCCU、例えば、車両1850内のCCU1840は、この動作のセットの少なくとも一部を利用し得る。車両1850は、動作を実行するための1つまたは複数のデータプロセッサ(例えば、1857)を含み得る。少なくとも1つの実施形態では、コンパレータ1846は、動作のうちの1つまたは複数を実行する。
2802において、車両の動きの変化の分類が車両挙動モデルから受信される。図26の2608においてコンパレータに提供される出力された分類は、図28Aの2802において車両挙動モデルから分類を受信することに対応する。
2804において、時間間隔tの間に動きの変化が生じる可能性の予測が回帰モデルから受信される。図27の2710においてコンパレータに提供される出力された予測は、図28Aの2804において予測を受信することに対応する。
2806において、コンパレータは、動きの変化の分類を、時間間隔tの間に動きの変化が生じる可能性の予測と比較する。2808において、車両挙動モデルにより分類された動きの変化が、回帰モデルにより予測された予期される車両挙動の閾値(または限界)の範囲内にあるかどうかの決定を行う。一般に、車両挙動モデルにより分類された動きの変化が、回帰モデルにより予測された予期される車両挙動の閾値の範囲内にある場合、2810において、動きの変化を進めることを許容する信号が送信され得る(あるいは、エラー信号が存在しないことで動きの変化が進み得る)。一般に、車両挙動モデルにより分類された動きの変化が、回帰モデルにより予測された車両挙動の閾値(または限界)の範囲内にない場合、2812において、修正措置を取るようにドライバに警告する、または修正措置を取るように自律運転システムに警告するエラー信号が送信され得る。考えられるコンパレータ動作のより詳細な説明が図28Bに提供される。
図28Bは、図28A、より具体的には2808において示されるように、コンパレータ動作に関連付けられる追加の動作の高レベルの考えられるフロー2850を示す簡略フローチャートである。
2852において、以下の条件、すなわち、車両挙動モデル(例えば、HMM)から出力された分類が故障であることを示すこと、および、回帰モデルにより出力された予測が、同じ制御事象に基づく故障であることを示すことが真であるかどうかの決定が行われる。両方の条件が真である場合、2854において、修正措置を取るようにドライバに警告する、または修正措置を取るように自律運転システムに警告するエラー信号(または制御信号)が送信され得る。
2852における少なくとも1つの条件が真でない場合、2856において、以下の2つの条件、すなわち、車両挙動モデルから出力された分類が故障であることを示すこと、および、回帰モデルにより出力された予測が、同じ制御事象に基づく故障であることを示さないことが真であるかどうかの決定が行われる。両方の条件が真である場合、2858において、車両挙動モデルから出力された分類が、回帰モデルの出力を無効にし得る所望の閾値を超えるかどうかの別の決定が行われる。そうである場合、2854において、修正措置を取るようにドライバに警告する、または修正措置を取るように自律運転システムに警告するエラー信号(または制御信号)が送信され得る。そうでない場合、2860において、制御事象により示される車両挙動を進めることを許容する信号が送信され得る(あるいは、エラー信号が存在しないことで動きの変化が進み得る)。
2856における少なくとも1つの条件が真でない場合、2862において、以下の条件、すなわち、車両挙動モデルから出力された分類が故障であることを示さないこと、および、回帰モデルにより出力された予測が、同じ制御事象に基づく故障であることを示すことが真であるかどうかの決定が行われる。両方の条件が真である場合、2864において、修正措置を取るようにドライバに警告する、または修正措置を取るように自律運転システムに警告するエラー信号(または制御信号)が送信され得る。
2862における少なくとも1つの条件が真でない場合、2866において、以下の条件、すなわち、車両挙動モデルから出力された分類が故障であることを示さないこと、および、回帰モデルにより出力された予測が、同じ制御事象に基づく故障であることを示さないことが真であるべきである。両方の条件が真である場合、2868において、制御事象により示される車両挙動を進めることを許容する信号が送信され得る(あるいは、エラー信号が存在しないことで動きの変化が進み得る)。
自律走行車両の自律性のレベルは、自律走行車両が装備するセンサの数およびタイプに大きく依存する。加えて、例えば、高速道路での自律的運転などの、自律走行車両の異なる機能の多くは、車両の制御システムのアルゴリズムによって処理される適切な情報を自律走行車両に提供するよく機能するセンサの特定のセットによって実現される。
自律走行車両の動作においてセンサはそのような重要な役割を果たすため、様々なセンサの正常性を知ることが重要である。センサの正常性の安全性の懸念(センサ不良がある場合には、車両が自律的に走行し続けることが不可能である可能性がある)に加えて、車両のセンサの正常性を知ることによる他の利益がある。これには、例えば、ドライバ/乗客の信頼を高めること、および自律走行車両の効率を改善することが含まれ得る。
自律走行車両の技術が改善されるにつれて、自律走行車両のセンサの数が増加している。例えば、自動化レベル3に達するために、いくつかの車の製造者は、車に14個以上のセンサを装備した。図29は、自律走行車両に一般的に見られるセンサアレイの一例を示す。センサは、例えば、レーダ、LIDAR、カメラ、および超音波センサを含み得る。より多くのセンサを有することで、冗長性および機能の増加が説明され得るが、センサ不良が生じた場合、自律走行車両は、自己認識し、不良の後の車両の能力を決定することが可能であるように構成され得る。
図30は、車両が利用可能な、感知および処理能力に基づく自律走行車両機能に適合する動的自律レベル検出(「DALD」)システム3000の一例を示す。いくつかの実施形態では、システム3000は、ドライバの望む体験(例えば、ドライバが望む自律性のレベル)をおよび車両の動作の現在の経過を検討し得る。このDALDシステムは、例えば、天候状態、センサ性能、車両のカスタマイズ、およびドライバの計画のうちの1つまたは複数などの異なる入力を利用して、規定された経路について車両が機能すべき自律性の必要な最大レベルを動的に決定する。そのようにして、車両は、既存のセンサの正常性、車両のカスタマイズ(例えば、後部センサを遮るトレイラを有する車両)、天候状態などに基づいてその機能を適合し得る。
図30を引き続き参照すると、システム3000は、スコアモジュール3005および安全性モジュール3010を含む。スコアモジュール3005は、「L」スコア計算モジュールとも見なされ得る。スコアモジュールは、システム3000により受信された異なる入力に基づいて、車両が実装し得る自律性のレベル(「L」)を推定する。DALDシステム3000により受信される入力の例としては、センサ状態(または正常性)情報3030、望ましいユーザ体験3040、天候状態3050、計算リソース3020、および車両のカスタマイズ状態3060が含まれ得る。なお、本明細書における入力のリストは、単に例示的であり、列挙されるものよりも多いまたは少ない入力がシステム3000の入力と見なされ得ることに留意されたい。
一例として、「L」スコアは以下のように規定され得る。
ここで、入力は、図30に図示されるDALDシステム3000へのN個の異なる入力のうちの1つであり、Wは、各入力に関連付けられる異なる重みである。重みは、自律走行車両の能力が経時的に変化するにつれて動的に変化し得、例えば、車両のセンサおよびアルゴリズムなどの自律走行車両のアーキテクチャに依存する。W=0であることは、入力が無効化されたことを意味する。自律走行車両は、次に、そのLスコアを、車が利用可能な最大自動化レベルがレベル5である場合に0~5の整数であり得る、車が利用可能な自動化の異なるレベルに対応する数に適合する。
なお、少なくともいくつかの実施形態では、重みはまた、寄与する入力の数が変化したときにLスコアを一貫して生成するために、以下の条件を満たす必要がある。
したがって、一実施形態では、1つまたは複数の入力がゼロの重みを有する場合、いかなるときにも合計して1となるように残りの非ゼロの重みが調整される。
上記のLスコアの例は線形関係を示しているが、Lスコアが、より複雑な計算およびキャリブレーションを利用するより高次の多項式で規定され得ることが可能である。したがって、上記の線形関係は、Lスコアを計算する比較的単純な方法を表す一例として提供されている。
図30を引き続き参照すると、「L」スコア計算モジュール3005は、車両依存型であり、その現在の状態に基づいて車両の能力を示すことが意図される。「L」スコアに影響し得る入力の例は、車両の計算パワー3020、車両のセンサ3030、ユーザ体験3040、天候3050、および車両のカスタマイズ3060を含み得る。このリストは、「L」スコアを計算するために使用され得るすべての要因を網羅しておらず、列挙されている要因のすべてが「L」スコア計算に使用される必要はない。
上述のように、センサ3030は、自律走行車両の自律レベルにおける助けとなる。そのようにして、センサ3030は、「L」スコアに大きく影響し得る。センサまたは複数のセンサが損傷している場合、DALDシステム3000は、センサを無効化するか、または、影響を受けた/被害を受けたセンサに対してより小さい入力の重みを設定し得る。したがって、示される信頼レベルは低下し、「L」スコアが低下する可能性が高い。損傷したセンサのほかに、以下は、センサ入力の重みづけしたスコアが「L」スコア計算において低下され得る理由の例である:性能の乏しいセンサ、異常に機能するセンサ(例えば、段階的な劣化により異常に動作し始めるセンサ)、センサドリフト、および、現在の運転性能に必要とされない場合に計算パワーおよび電池のパワーを節約し得るセンサの意図的な無効化。
他の環境条件を含み得る天候3050はまた、車両の自律レベルに対して影響を有し得る。一例として、自律走行車両は、例えば、適切に対処するように準備されていない経路に沿った雪などの、危険な天候状態を検出した場合にその自律レベルを低下させ得る。そのような環境条件は、自律走行車両の感知能力に悪影響を及ぼし得るか、または、タイヤのトラクションを著しく減少させ得、これは、自律レベルの回帰をプロンプトし得る。
車両のカスタマイズ3060はまた、車両の自律レベルに影響し得る。センサをキャリブレーションした後に人間が車両に要素を加えると、いくつかのセンサが塞がれ得る。いくつかの例では、車両に改造をなす場合には、センサを無効化する必要があり得る。そのような状況では、センサは、一時的または永続的な改造のために、重みづけをより軽くする必要があり得る。車両の改造の例には、例えば、車両の後部に取り付けられたトレイラ/他のもの、取り付けられたルーフラック、またはさらには追加のペイロード(例えば、スーツケース、家具など)が含まれ得る。センサまたは車両の取り扱いに影響し得る車両に対する任意の変更が車両のカスタマイズ3060に含まれ得ることに留意されるべきである。
車両のドライバ/乗客は、運転/経路の特定の態様を優先したい場合がある。このユーザ体験3040また、車両の自律レベルに影響を及ぼし得る。一例として、ドライバは、自律走行車両が何度も車線変更を要求し得る(市街地を運転しているとき)場合でも走行時間を優先したい場合があり、または、ドライバは、より時間がかかることになる景色の良い場所を優先したい場合がある。ドライバは、さらには、高速道路の運転(これは最小限のセットのセンサで実現され得る)などの、より高レベルの自律性が必要とされない経路を優先し得る。いくつかの状況では、例えば、ドライバが単純に車を運転することを楽しんでいる、または景色を楽しんでいるなど、自律性のレベルは完全に無関係であり得る。
「L」スコアにおける別の要因は、利用可能な計算能力3020である。例えば、車の電池が完全に充電されていない場合、またはそれが故障している場合、自律走行車両においてより高レベルの自動化に到達するのに必要な余分な計算のために十分な電力が無い場合がある。別の例として、ハードドライブなどの、自律走行車両の自動運転能力に関連するコンポーネントが誤動作しているかまたはデータを保持するのに限られた容量しかない場合、自律走行車両は、それが保有する計算能力に基づいてその自律性のレベルを適合するべきである。
上述の入力を受信した後、DALDシステム3000は、経路に沿ってどの機能を有効化するかを決定し得る。そのようにして、システム3000は、行路の前に、自律走行車両に高度な文脈的注意力を提供する。例えば、異常に機能しているセンサがある場合、車両は、そのセンサを無効化し得、そのセンサがどのように現在の自律レベルに寄与していたか、および度のアルゴリズムがそのセンサ情報に依存していたかを決定し得る。センサの冗長性のおかげで、そのセンサを無効化することによって車が機能し得る場合、「L」スコアは同じままとなり得る。しかしながら、例えば、レベル4におけるローカライゼーションのために使用される360度LIDARセンサなどのように、そのセンサが自律走行車両の性能において決定的であった場合、自律走行車両は、その自律性のレベルを、そのセンサを有さずに自動化機能を最大化し得るレベルまで低下させるべきである。これは、自律レベルを、車両の設計に応じて、例えばL3またはL2に落とすことを意味し得る。別の例では、また、車両にトレイラが取り付けられているため、任意の後部センサを遮っている場合に、自律レベルを落とす必要があり得る。なお別の例として、スノーボードを載せたルーフラックが車のGPS信号に干渉している場合に自律レベルが落とされ得る。
図30を引き続き参照すると、自律レベルインジケータ3070は、より良好な視覚化のために現在の「L」スコアを表示し得、これにより、ユーザの注意力および自律走行車両の信頼性が高められ得る。インジケータ3070は、車両の能力に影響し得る事象の後に自律レベルがどのように変化するかをユーザが見ることを可能にする。結果として、ユーザが経路に沿った安全性および自動化能力により関心がある場合には、ユーザは、車両に対する変化(例えば、センサの損傷、カスタマイズなど)が、車両の自律レベルに対してどのように影響するかを認識し得、例えばトレイラを繋がないことなどの他の代替案を検討し得る。別の例として、経路に沿った状況に対処するユーザの能力における自信のレベルにさえ影響し得る、または、車両が常にもしくは時々、能力/期待を下回る動作をする場合に、ドライバ/オーナーに車両を点検に持っていくように促し得る。
DALDシステム3000はまた、経路計画アルゴリズムにおいて自律走行車両のどのパラメータが重要であるかの決定を担う安全性チェックモジュール3080を含む。そのようなパラメータの例には、異なる天候状態に起因して変化し得る、経路の特定のエリアにおける摩擦の係数や、車両のカスタマイズに起因して変化し得、自律走行車両の最大加速、ならびに最大および最小ブレーキに影響する、自律走行車両の重量が含まれ得る。各経路および経路計画アルゴリズムに特有のパラメータを修正することが可能であることは、自律走行車両の安全性において重要な役割を果たす。安全性モジュールは、ユーザのための最良の制御パラメータを推定すべく、これらのパラメータの精度に依拠する。
明らかな安全性の利益に加えて、システム3000の追加の利益は、自律走行車両に自己認識させ、その機能を動的に適合させることにより、車の電力消費および自律走行車両の整備コストが長期的に低減され得ることである。したがって、ユーザの入力は、システム3000にとって重要であり得る。最も早い経路で進むか、または景色の良い経路で進むかについてのユーザの望みに応じて、例えば、L5の自律走行車両は、センサ状態および予測される天候状態をチェックした後に、経路(または経路の一部)に沿ってL3モードを保つことを選択し得、これにより、高価なセンサおよび計算リソースを消耗することが回避され得る。
自律走行車両がユビキタスになるにつれて、それらは、通常の自家用車に代わって、家庭の一般的な一部になり得る。それらがよりユニバーサルになるにつれて、日常的なに美の通勤または通学だけでなく、従来の人間が運転する車両の機能を実行することが予期されることになる。これは、人々が、例えば、キャンプ旅行、ビーチもしくは湖への週末旅行、またはスポーツイベントでのテールゲートパーティーを容易にすることなどの、多能性を自律走行車両に提供することを期待することになることを意味する。したがって、自律走行車両は、機器を一時的な引っ張ることが可能であることが期待される。例として、そのような機器には、キャンピングギア、自転車、ボート、ジェットスキー、クーラーボックス、グリルなどが含まれ得る。したがって、自律走行車両は、トレイラ、フック、プラットフォーム、拡張物などを繋ぐ能力を含み得る。
しかしながら、自律走行車両へのそのような付属物によりセンサが塞がれ得、車両の寸法に対する車両挙動モデルの変更をもたらし得る。これは、安全な距離を保つための不可欠な部分である、前から存在するパラメータにおいて特に真であり、これは、道路に沿って操作するときに今後は車両が補償する必要がある。例として、図31を参照すると、自律走行車両が、別の車両の前に割り込むのに十分な空間があると考えるが、代わりに、その制御システムが認識しているよりも自律走行車両自体がはるかに長かった場合、後から来る車が停止するのに十分なスペースを有することを妨げ、さらに悪いことには、自律走行車両が追い越そうとしている車両にぶつかり得る。
他の例として、車両のオーナーが、車両の車高を低くする、またはオーバーサイズタイヤ(ホイールウェルの外側に突出し得る)、スポイラー、もしくは他のアドオンを組み込むなど、車両のカスタマイズを行い始める場合には、同様の検討が必要とされ得る。これらのカスタマイズは、車両パラメータのモデリングおよびキャリブレーションを変更し得る。
そのようにして、改造により車両の寸法が拡張された程度に、新たな車両寸法を取得することが重要であり得る。これにより、自律走行車両が、安全な距離のクリアランスモデルを変更して、拡張を補償するためにどれほどのガードバンドが必要かを決定することが可能となる。この距離はナビゲーションにおいて重要であり、これにより、自律走行車両は事故を回避することが可能となり、駐車スポットからバックで出るとき、および同様の自律動作を実行するときにアダプティブクルーズコントロールなどのシステムに適用可能となる。
例えば、安全運転距離などの運転の安全性のためのモデルが存在する一方、自律走行車両の安全性は、自律走行車両が車両の寸法が変更されたことを認識することにより高められ得る。さらに、自律走行車両のロボットドライバは、適切な実行のためにセンサおよび精密なキャリブレーションに依拠する。車両のセンサキャリブレーションの一部として、ことによると高度を除いて、車両の基準点が移動/変更される可能性が非常に低い、座標系が用いられる。図32に示される一例、すなわち、アッカーマンモデルは、2つのホイールの間に車両の後部軸の中心点を含む。このモデルに対する任意の変更は、そのような座標に対して検討および参照され得る。一例として、車両寸法の拡張が、車両に取り付けられたヒッチの結果である場合、ヒッチ点を説明するために座標がずれる。
車両モデリングシステムに対する混乱に加えて、トレイラーヒッチを取り付けることなどのカスタマイズは、車両のセンサおよび車両の操作性の両方を混乱させ得る。これらの混乱は、車両の自律性のレベルに影響を及ぼす可能性が高くなる。図33は、付属物3310(例えば、この例では、車両により牽引されるボート)を有する車両3300の一例を示す。この例で示されるように、カスタマイズにより、塞がれたエリア3320が生み出される。
車両の新たな寸法に対処するための1つの考えられる解決策は、対応するセンサをトレイラまたはヒッチに備えることである。しかしながら、これは、システムの複雑性を増すことになり、かつ、時間がかかり、高価であり得る。例えば、ユーザは、新たなセンサシステムの既存の車両システムとの互換性を心配する必要があり、キャリブレーションの精密なステップを完了するのに高価かつ時間がかかり、要素に対する曝露があり得(例えば、拡張がボート、ジェットスキー、カヌーなどである場合、センサが水に浸かる場合がある)、トレイラを超えて拡張するポールまたは他のハードウェアがあり得る(例えば、ボートはそのトレイラよりもはるかに大きい場合がある)。加えて、そのようなトレイラ(例えば、ボート)の使用は一時的なもの(週末の外出)であり得るため、この解決策は非実用的であり、実行/観察される可能性が低くなる。
別の考えられる代替案は、車両モデルと同じ座標系に沿って、センサを塞いでいるカスタマイズの幅および深さを、いくらかの近似により捕捉することができる3Dモデリングが可能な超音波センサのアレイを実装することである。
なお別の例として、単純で低コストな解決策としては、カスタマイズ(例えば、取り付けられたトレイラ/ヒッチ)の結果としての新たな外装車両寸法を捕捉してトレースする方法である。自律走行車両は、次に、一時的に、必要に応じて(トレイラ/ヒッチが取り付けられている間に)補償し得る。
図34は、車両に結合された拡張物により付加される寸法を組み込んだ車両の新たな寸法をトレースする単純な方法の使用の一例を示す。比較として、3410は、車両および拡張物の3D超音波マップを示し、これは、車両に取り付けられても取り付けられなくてもよい超音波センサにより感知され得る。いくつかの例では、3410の例は、自動化され得る。そのような例では、車両が、閉塞、またはトレイラが取り付けられていることを検出すると、3Dモデルのレンダリングを作成する自動超音波スキャンが開始され得る。別の例は3430に示される。3430の例では、車両の新たな寸法は、例えば、LIDARベースの基地局の使用によってなど、LIDARを使用して捕捉される。3420は、ユーザが、車両の新たな寸法をトレースするのを容易にするために手動ウォークスルーを実行する例を示す。ウォークスルーの後、車両の寸法の新たなモデル3440が作成される。ウォークスルーを行うために、車両のオーナーは、センサを運びながら、所与の長さ(例えば、腕長)で車両および拡張物の経路に沿って歩行し得る。いくつかの例では、このセンサは、スマートフォンとペアリング(例えば、通信可能に結合)され得る。他の例では、センサは、車両とペアリングされ得る。様々な実施形態では、3420によって示されるように、車両の周りを物理的に歩行する代わりに、車両の寸法は、ドローンおよびカメラを使用してトレースされ得る。トレース結果は、次に、自律走行車両に送達され得、ポリゴンモデル表現3440が近似され得る。このモデルは、自律走行車両の運転アルゴリズムに組み込まれ得る。
上記のオプションを組み込むためのシステムは、以下の要素のうちの1つまたは複数を含み得る:ヒッチが拡張物に取り付けられているまたはそこから取り外されるときに位置合わせするセンサを有する、車両と一体化したヒッチを有する車両;ヒッチ付属物の感知に応答して「安全性ウォークスルー」が必要であることをドライバに警告するアラーム;トレースを作成する感知要素/デバイス;トレースを行っている間に確認を行い/相互参照として機能する塞がれていないセンサ;ならびに、トレースおよび残りの機能的センサの結果としてその自律性レベルの変更をドライバに警告する車両警告システム。一実施形態では、感知要素/トレースデバイスは、スマートフォンカメラにより撮像された1つまたは複数の画像に基づいて新たな自律走行車両の寸法を計算するスマートフォンアプリを含み得る。新たな寸法をスキャンするために、ユーザは、単純に、車の周辺を歩行し得る,またはドローンが使用され得る。別の例では、スキャンデバイスは、上記のものと同様の機能を実行する一体化された取り外し可能な車両カメラを含み得る。スキャンの後、トレースにおいて間隙が存在する場合、または結果が正確には直線トレースでない場合(もしくは正確には起点において止まっていない場合)でも、トレースは依然として、トレースの捕捉点に基づいて車両の周りの閉じたポリゴン/ループに変換され得る。車両は、湾曲に対する「ピボット」点の効果を補償するために、元の寸法を検討し得、寸法の新たなモデルは、モデルが車両の限界の範囲外にあることを保証するオフセットを含み得、これは、追加の安全性バッファとなり得る。他の実施形態では、例えば、車両に取り付けられていても取り付けられていなくてもよい超音波およびLIDARセンサなどの、新たな寸法を決定する他の方法が使用され得る。
図35は、本開示の一実施形態による、車両モデル閉塞補償フローの一例を示す。図35の例はまた、自律走行車両の車両寸法を更新する方法と見なされ得る。
図35の例は、ヒッチスイッチが係合したかどうかを決定する動作を含む。いくつかの実施形態では、ヒッチは、ヒッチが係合したかどうかを示す自動センサ(例えば、スイッチ)を含み得る。様々な実施形態では、自律走行車両は、さらにまたは代替的に、ヒッチが係合したことを示す手動スイッチを含み得る。
ヒッチスイッチが係合している場合、車両が加えられた寸法で移動する前に、車両は、すべての必要な安全性動作が実行されたかどうかを決定するチェックを実行し得る。それらが実行されている場合、フローが終了する。それらが実行されていない場合、車両は、新たな車両寸法を捕捉する安全性ウォークスルーが完了したかどうかを決定し得る。それが完了していない場合、ドライバは、ウォークスルーが必要であることを警告され得、ウォークスルーが開始し得る。
ウォークスルーを実行するために、車両は最初に、感知デバイスをさせる、および/または、それとペアリングする。これは、スマートフォン内に一体化したもしくはそれとペアリングされた感知デバイスもしくは同様のデバイス、または車両に直接接続する別個のデバイスであり得る。デバイスがペアリング/起動された後、オーナーは、車両の周りでウォークスルーを行う。
次に、感知デバイスは、ウォークスルー中に取得したデータを自律走行車両に転送する。自律走行車両は、次に、感知デバイスによって取得されたデータをポリゴンモデルに変換し得る。自律走行車両は、次に、例えば、安全な距離アルゴリズムを含むその自律走行車両アルゴリズムにおいて新たな寸法を使用し得る。最後に、自律走行車両は、車両が動作している自律レベルに対して新たな寸法が影響を及ぼすかどうかを決定する自己テストを実行し得る。レベルが変更された場合、ドライバに対してこの新たなレベルが表示(または別様に通信)され得る(あるいは、ドライバに対して、レベルが変更されなかったというインジケーションが表示または別様に通信され得る)。
図36および図37は、本明細書に開示される実施形態によって使用され得る例示的なコンピュータアーキテクチャのブロック図である。プロセッサおよびコンピューティングシステムのための当技術分野において既知の他のコンピュータアーキテクチャ設計も使用され得る。一般に、本明細書に開示される実施形態のための好適なコンピュータアーキテクチャは、図36および図37に示される構成を含み得るが、これらに限定されない。
図36は、一実施形態によるプロセッサの例示的な図である。プロセッサ3600は、上記の実装形態に関連して使用され得るハードウェアデバイスのタイプの例である。プロセッサ3600は、マイクロプロセッサ、組み込みプロセッサ、デジタル信号プロセッサ(DSP)、ネットワークプロセッサ、マルチコアプロセッサ、シングルコアプロセッサ、又はコードを実行する他のデバイスなど、任意のタイプのプロセッサであり得る。1つのプロセッサ3600のみが図36に示されているが、処理要素は、代替的に、図36に示されるプロセッサ3600を2つ以上含んでもよい。プロセッサ3600はシングルスレッドコアであり得、または、少なくとも一実施形態では、プロセッサ3600は1つのコアにつき2つ以上のハードウェアスレッドコンテキスト(または「論理プロセッサ」)を含み得るという点で、マルチスレッドであってよい。
図36はまた、一実施形態による、プロセッサ3600に結合されたメモリ3602を示す。メモリ3602は、当業者に既知であるまたは利用可能である多様なメモリ(メモリ階層の様々な層を含む)のいずれかであり得る。そのようなメモリ素子は、ランダムアクセスメモリ(RAM)、リードオンリメモリ(ROM)、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)の論理ブロック、消去可能なプログラマブルリードオンリメモリ(EPROM)、および電気的に消去可能なプログラマブルROM(EEPROM)を含み得るが、これらに限定されない。
プロセッサ3600は、本明細書に詳述されるアルゴリズム、処理、または動作に関連付けられる任意のタイプの命令を実行し得る。一般に、プロセッサ3600は、ある要素またはある物体(例えば、データ)を、1つの状態またはものから別の状態またはものへと変換し得る。
プロセッサ3600によって実行される1つまたは複数の命令であり得るコード3604が、メモリ3602に格納され得、あるいは、ソフトウェア、ハードウェア、ファームウェア、もしくはこれらの任意の好適な組み合わせに、または必要に応じて特定のニーズに基づき、任意の他の内部または外部のコンポーネント、デバイス、要素、もしくはオブジェクトに格納されてよい。一例では、プロセッサ3600は、コード3604により示される命令のプログラムシーケンスに従い得る。各命令は、フロントエンドロジック3606に入り、1つまたは複数のデコーダ3608によって処理される。デコーダは、その出力として、予め定義されたフォーマットの固定幅のマイクロオペレーションなどのマイクロオペレーションを生成し得るか、または、元のコード命令を反映する他の命令、マイクロ命令、もしくは制御信号を生成し得る。フロントエンドロジック3606はまた、レジスタリネーミングロジック3610およびスケジューリングロジック3612も含み、これらのロジックは概して、リソースを割り当て、実行のために、命令に対応する動作をキューに入れる。
プロセッサ3600はまた、実行ユニット3616a、3616b、3616nなどのセットを有する実行ロジック3614を含み得る。いくつかの実施形態は、特定の機能または特定の機能セットに専用のいくつかの実行ユニットを含み得る。他の実施形態は、ある特定の機能を実行し得る1つのみの実行ユニットまたは1つの実行ユニットを含み得る。実行ロジック3614は、コード命令によって指定された動作を実行する。
コード命令によって指定される動作の実行完了後、バックエンドロジック3618は、コード3604の命令をリタイアし得る。一実施形態では、プロセッサ3600はアウトオブオーダー実行を許可するが、命令のインオーダリタイアメントを要求する。リタイアメントロジック3620は、様々な既知の形態(例えば、リオーダバッファなど)を取り得る。このようにプロセッサ3600は、少なくとも、レジスタリネーミングロジック3610により利用されるデコーダ、ハードウェアレジスタ、およびテーブル、ならびに実行ロジック3614により変更される任意のレジスタ(図示せず)が生成する出力に関して、コード3604の実行中に変換される。
図36には示されていないが、処理要素は、プロセッサ3600を有するチップ上の他の要素を含み得る。例えば、処理要素は、プロセッサ3600と共にメモリ制御ロジックを含み得る。処理要素は、I/O制御ロジックを含み得、および/または、メモリ制御ロジックと一体化されたI/O制御ロジックを含み得る。処理要素はまた、1つまたは複数のキャッシュを含み得る。いくつかの実施形態では、プロセッサ3600を有するチップ上には、不揮発性メモリ(例えば、フラッシュメモリまたはフューズ)も含まれ得る。
図37は、一実施形態による、ポイントツーポイント(PtP)構成で配置されたコンピューティングシステム3700を示す。特に、図37は、プロセッサ、メモリ、および入/出力デバイスがいくつかのポイントツーポイントインターフェースによって相互接続されているシステムを示す。一般に、本明細書に記載されるコンピューティングシステムのうちの1つまたは複数は、コンピューティングシステム3600と同一または同様の様式で構成され得る。
プロセッサ3770および3780はまた、メモリ素子3732および3734と通信するために、一体化されたメモリコントローラロジック(MC)3772および3782を各々含み得る。代替的な実施形態では、メモリコントローラロジック3772および3782は、プロセッサ3770および3780とは分離した別個のロジックであり得る。メモリ素子3732および/または3734は、本明細書に概説される動作および機能を実現する際にプロセッサ3770および3780により使用される様々なデータを格納し得る。
プロセッサ3770および3780は、本明細書において他の図に関連して説明したものなど、任意のタイプのプロセッサであり得る。プロセッサ3770および3780は、それぞれ、ポイントツーポイントインターフェース回路3778および3788を使用して、ポイントツーポイント(PtP)インターフェース3750を介してデータを交換し得る。プロセッサ3770および3780は、各々、ポイントツーポイントインターフェース回路3776、3786、3794および3798を使用して、個々のポイントツーポイントインターフェース3752および3754を介してチップセット3790とデータを交換し得る。チップセット3790はまた、PtPインターフェース回路であり得るインターフェース3739を介して、高性能グラフィックス回路、機械学習アクセラレータ、または他のコプロセッサ3738などのコプロセッサ3738とデータを交換し得る。代替的な実施形態では、図37に示されるPtPリンクのいずれかまたはすべては、PtPリンクではなく、マルチドロップバスとして実装され得る。
チップセット3790は、インターフェース回路3796を介してバス3720と通信し得る。バス3720は、それを介して通信する1つまたは複数のデバイス、例えば、バスブリッジ3718およびI/Oデバイス3716を有し得る。バス3710を介して、バスブリッジ3718は、ユーザインターフェース3712(例えば、キーボード、マウス、タッチスクリーン、または他の入力デバイス)、通信デバイス3726(例えば、モデム、ネットワークインターフェースデバイス、またはコンピュータネットワーク3760を通じて通信し得る他のタイプの通信デバイス)、音声I/Oデバイス3714、ならびに/またはデータストレージデバイス3728などの他のデバイスと通信し得る。データストレージデバイス3728は、プロセッサ3770および/または3780により実行され得るコード3730を格納し得る。代替的な実施形態では、バスアーキテクチャの任意の部分は、1つまたは複数のPtPリンクを実装し得る。
図37に図示されるコンピュータシステムは、本明細書で説明される様々な実施形態を実装するために利用され得るコンピューティングシステムの一実施形態の概略図である。図37に示されるシステムの様々なコンポーネントが、システムオンチップ(SoC)アーキテクチャ、または本明細書で提供される例および実装形態の機能および特徴を実現することができる任意の他の好適な構成に、組み合わされ得ることが理解されよう。
本明細書に記載され示されるシステムおよび解決策のいくつかは、複数の要素を含むまたはそれと関連付けられるように記載されているが、本開示の代替的な各実装形態において、明示的に示されるまたは記載されているすべての要素が利用されなくてもよい。さらに、本明細書に記載される要素の1つまたは複数は、システムの外部に位置してもよく、他の例では、他の記載される要素、ならびに示される実装形態に記載されていない他の要素のうちの1つまたは複数の中に、またはその一部として特定の要素が含まれ得る。さらに、特定の要素は、他のコンポーネントと組み合わされ得、ならびに、本明細書に記載される目的に加えて、代替的なまたは追加の目的のために使用され得る。
さらに、上に提示される例は、単に特定の原理および特徴を示す目的のために提供される非限定的な例であり、本明細書に記載される概念の潜在的な実施形態を必ずしも限定または制限するものではないことが理解されるべきである。例えば、多様な異なる実施形態は、本明細書に記載される特徴およびコンポーネントの様々な組み合わせを利用して実現され得、これには、本明細書に記載されるコンポーネントの様々な実装形態を通じて実現される組み合わせが含まれる。他の実装形態、特徴、および詳細は、本明細書の内容から理解されるべきである。
本開示は、特定の実装形態および概ね関連した方法の観点で説明されたが、これらの実装形態および方法の変更例および置換例が、当業者には明らかであろう。例えば、本明細書に記載される動作は、記載されたものとは異なる順序で実行されて、依然として望ましい結果を実現し得る。一例として、添付の図に図示されるプロセスは、所望の結果を実現するために、示される特定の順序または連続した順序を必ずしも必要としない。特定の実装形態では、マルチタスクおよび並列処理が有利であり得る。さらに、他のユーザインターフェースレイアウトおよび機能がサポートされ得る。他の変形例は、以下の特許請求の範囲の範囲内である。
本明細書は多数の特定の実装形態の詳細を含むが、これらは、あらゆる発明の範囲および特許請求され得ることの範囲を限定するものと解釈されるべきではなく、むしろ、特定の発明の特定の実施形態に特有の特徴を説明するものと解釈されるべきである。別個の複数の実施形態の文脈において本明細書で説明される特定の特徴は、単一の実施形態に組み合わせて実装されることもできる。逆に、単一の実施形態の文脈において説明される様々な特徴は、複数の実施形態で別個に、又は任意の好適なサブコンビネーションで実装されることもできる。さらに、特徴は、特定の組み合わせで動作するものとして上述され、さらに最初にそのようなものとして特許請求され得るが、特許請求される組み合わせの1つまたは複数の特徴は、いくつかの場合では、組み合わせから削除されることができ、特許請求される組み合わせは、サブコンビネーションまたはサブコンビネーションの変形形態を対象としてよい。
同様に、複数の動作が特定の順序で図面に示されているが、これによって、望ましい結果を実現するために、そのような動作が示された特定の順序で実行される、もしくは順番に実行されること、または示されたすべての動作が実行されることが必要とされていると理解されるべきではない。特定の状況において、マルチタスク及び並列処理が有利であり得る。さらに、上記の実施形態における様々なシステムコンポーネントの分離は、すべての実施形態においてそのような分離を必要とするものとして理解されるべきではなく、記載したプログラムコンポーネントおよびシステムは、一般的に単一のソフトウェア製品に共に一体化することができ、または複数のソフトウェア製品にパッケージ化することができることを理解されたい。
車載コンピューティングシステム(例えば、自動運転スタックの少なくとも一部を実装し、車両の自動運転機能を有効化するために使用される)、路側コンピューティングシステム(例えば、車両とは分離したもの、専用路側キャビネット内、交通標識上、信号機または街灯上などに実装されたもの)、自律運転環境をサポートするクラウドベースまたはフォグベースのシステムを実装する1つまたは複数コンピューティングシステム、または自律運転環境から遠隔にあるコンピューティングシステムを含む、1つまたは複数のコンピューティングシステムが提供され得る。これらのコンピューティングシステムは、以下の例(またはその一部)のうちの1つまたは組み合わせを実行または実装するために、1つまたは複数のデータ処理装置(例えば、中央処理装置、グラフィックス処理ユニット、テンサ処理ユニット、ASIC、FPGAなど)、アクセラレータ、ハードウェア、他のハードウェア回路、ファームウェア、および/またはソフトウェアのうちの1つまたは組み合わせを使用して実装されるロジックを含み得る。例えば、様々な実施形態では、以下の例示的な方法の動作は、車両(例えば、105)のコンピューティングシステムまたはそのコンポーネント(例えば、プロセッサ202、アクセラレータ204、通信モジュール212、ユーザディスプレイ288、メモリ206、IXファブリック208、運転制御220、センサ225、ユーザインターフェース230、車載処理システム210、機械学習モデル256、他のコンポーネント、またはこれらのいずれかのサブコンポーネント)、路側コンピューティングデバイス140、フォグベースまたはクラウドベースのコンピューティングシステム150、ドローン180、およびアクセスポイント145、センサ(例えば、165)、メモリ3602、プロセッサコア3600、システム3700、他の好適なコンピューティングシステムまたはデバイス、これらのいずれかのサブコンポーネント、または他の好適なロジックなどの任意の好適なロジックを使用して実行され得る。様々な実施形態では、以下の例示的な方法の1つまたは複数の特定の動作は、特定のコンポーネントまたはシステムにより実行され得る一方、例示的な方法の1つまたは複数の他の動作は、別のコンポーネントまたはシステムにより実行され得る。他の実施形態では、例示的な方法の動作は、各々、同じコンポーネントまたはシステムにより実行され得る。
実施例1は、第1の車両に近接する第2の車両を識別する信号を受信する少なくとも1つのインターフェースと、処理回路とを備える装置であって、処理回路が、第2の車両に関連付けられる挙動モデルを取得することであって、挙動モデルが第2の車両の運転挙動を規定する、取得することと、挙動モデルを使用して第2の車両の動作を予測することと、第2の車両の予測された動作に基づいて第1の車両の経路計画を決定することと、を行う、装置を含む。
実施例2は、上記処理回路が、上記挙動モデルを使用して上記第2の車両の動作を予測する前に、上記第2の車両に関連付けられる上記挙動モデルの信頼性を決定する、実施例1に記載の装置を含む。
実施例3は、上記挙動モデルの信頼性を決定することが、上記挙動モデルのフォーマットを検証することを含む、実施例2に記載の装置を含む。
実施例4は、上記挙動モデルの信頼性を決定することが、上記挙動モデルの精度を検証することを含む、実施例1~3のいずれか一項に記載の装置。
実施例5は、上記挙動モデルの精度を検証することが、少なくとも1つの機械学習モデルに提供される入力、および上記少なくとも1つの機械学習モデルの対応する出力を格納することと、上記挙動モデルに上記入力を提供し、上記挙動モデルの出力を上記少なくとも1つの機械学習モデルの上記出力と比較することと、を含む、実施例4に記載の装置を含む。
実施例6は、上記挙動モデルの精度を検証することが、観察された状態に対応する入力に基づいて上記挙動モデルに従った上記第2の車両の予期される挙動を決定することと、上記観察された状態に対応する上記第2の車両の挙動を観察することと、上記観察された挙動を上記予期される挙動と比較することと、を含む、実施例4に記載の装置を含む。
実施例7は、上記挙動モデルが、上記第2の車両の自律運転挙動を決定するために上記第2の車両により使用される少なくとも1つの機械学習モデルに対応する、実施例1~6のいずれか一項に記載の装置を含む。
実施例8は、上記処理回路が、上記第2の車両と通信して上記挙動モデルを取得し、上記第2の車両との通信が、上記第1の車両と上記第2の車両との間のセキュアな通信セッションを確立することと、上記セキュアな通信セッション内での通信を介して上記挙動モデルを受信することとを含む、実施例1~7のいずれか一項に記載の装置を含む。
実施例9は、上記セキュアな通信セッションを確立することが、上記第1および第2の車両との間でトークンを交換することを含み、各トークンは、対応する車両のそれぞれの識別子と、それぞれの公開鍵と、共有秘密値とを含む、実施例8に記載の装置を含む。
実施例10は、上記信号が、上記第2の車両のアイデンティティおよび位置を示すためのビーコンを含む、実施例1~9のいずれか一項に記載の装置を含む。
実施例11は、上記第1の車両に近接する他の車両に信号を報知して、上記第1の車両を上記他の車両に対して識別するための送信機をさらに備える、実施例1~10のいずれか一項に記載の装置を含む。
実施例12は、上記処理回路が、上記挙動モデルを含む挙動モデルの交換において上記第2の車両への第2の挙動モデルの通信を開始し、上記第2の挙動モデルは、上記第1の車両の運転挙動を規定する、実施例1~11のいずれか一項に記載の装置を含む。
実施例13は、実施例1~12のいずれか一項に記載の装置であって、上記1つまたは複数のプロセッサは、上記第2の車両に関連付けられる上記挙動モデルが、上記第1の車両のモデルデータベース内にあるかどうかを決定し、上記第2の車両に関連付けられる上記挙動モデルは、上記第2の車両に関連付けられる上記挙動モデルがまだ上記モデルデータベース内にないという決定に基づいて取得される、装置を含む。
実施例14は、実施例1~13のいずれか一項に記載の装置で合って、上記第2の車両は、人間の運転モードで動作可能であり、上記第2の車両に関連付けられる上記挙動モデルが、上記人間の運転モードにおける上記第2の車両の動作中の上記第2の車両の少なくとも1人の人間のドライバの特性をモデル化する、装置を含む。
実施例15は、上記第2の車両に関連付けられる上記挙動モデルが、上記第2の車両の挙動モデルのセットのうちの1つを含み、上記挙動モデルのセットは、複数のシナリオ特有挙動モデルを含む、実施例1~14のいずれか一項に記載の装置を含む。
実施例16は、上記1つまたは複数のプロセッサが、上記第1の車両により生成されたセンサデータに少なくとも部分的に基づいて特定のシナリオを決定し、上記挙動モデルのセット内の特定の挙動モデルが上記特定のシナリオに対応することを決定し、上記特定の挙動モデルが上記特定のシナリオに対応するとの決定に基づいて、上記特定の挙動モデルを使用して上記第2の車両の動作を予測する、実施例15に記載の装置を含む。
実施例17は、車両であって、センサデータを生成する複数のセンサと、上記車両の移動を物理的に制御する制御システムと、上記車両に近接する第2の車両を識別する信号を受信する少なくとも1つのインターフェースと、上記第2の車両に関連付けられる挙動モデルを取得することであって、上記挙動モデルが、上記第2の車両の運転挙動を規定する、取得することと、上記挙動モデルを使用して上記第2の車両の動作を予測することと、上記第2の車両の上記予測された動作および上記センサデータに基づいて上記車両の経路計画を決定することと、上記経路計画に従って上記車両を移動させるように制御システムと通信することとを行う処理回路と、を備える、車両を含む。
実施例18は、上記処理回路が、上記挙動モデルを使用して上記第2の車両の動作を予測する前に、上記第2の車両に関連付けられる挙動モデルの信頼性を決定する、実施例17に記載の車両を含む。
実施例19は、上記挙動モデルの信頼性を決定することが、上記挙動モデルのフォーマットを検証することを含む、実施例18に記載の車両を含む。
実施例20は、上記挙動モデルの信頼性を決定することが、上記モデルの精度を検証することを含む、実施例17~19のいずれか一項に記載の車両を含む。
実施例21は、上記挙動モデルの精度を検証することが、少なくとも1つの機械学習モデルに提供される入力、および上記少なくとも1つの機械学習モデルの対応する出力を格納することと、上記挙動モデルに上記入力を提供し、上記挙動モデルの出力を上記少なくとも1つの機械学習モデルの出力と比較することと、を含む、実施例20に記載の車両を含む。
実施例22は、上記挙動モデルの精度を検証することが、観察された状態に対応する入力を上記挙動モデルに提供することと、上記入力に基づいて上記挙動モデルから上記第2の車両の予期される挙動を決定することと、上記観察された状態に対応する上記第2の車両の挙動を観察することと、上記観察された挙動を上記予期される挙動と比較することと、を含む、実施例20に記載の車両を含む。
実施例23は、上記挙動モデルが、上記第2の車両の自律運転挙動を決定するために上記第2の車両により使用される少なくとも1つの機械学習モデルに対応する、実施例17~22のいずれか一項に記載の車両を含む。
実施例24、上記処理回路が、上記第2の車両と通信して上記挙動モデルを取得し、上記第2の車両との通信が、上記車両と上記第2の車両との間のセキュアな通信セッションを確立することと、上記セキュアな通信セッション内での通信を介して上記挙動モデルを受信することとを含む、実施例17~23のいずれか一項に記載の車両を含む。
実施例25は、上記セキュアな通信セッションを確立することが、上記第1および第2の車両との間でトークンを交換することを含み、各トークンは、上記対応する車両のそれぞれの識別子と、それぞれの公開鍵と、共有の秘密値とを含む、実施例24に記載の車両を含む。
実施例26は、上記信号が、上記第2の車両のアイデンティティおよび位置を示すためのビーコンを含む、実施例17~25のいずれか一項に記載の車両を含む。
実施例27は、上記第1の車両に近接する他の車両に信号を報知して、上記第1の車両を上記他の車両に対して識別するための送信機をさらに備える、実施例17~26のいずれか一項に記載の車両を含む。
実施例28は、上記処理回路が、上記挙動モデルを含む挙動モデルの交換において上記第2の車両と第2の挙動モデルを通信させ、上記第2の挙動モデルは、上記車両の運転挙動を規定する、実施例17~27のいずれか一項に記載の車両を含む。
実施例29は、実施例17~28のいずれか一項に記載の車両であって、上記処理回路は、上記第2の車両に関連付けられる上記挙動モデルが、上記車両のモデルデータベース内にあるかどうかを決定し、上記第2の車両に関連付けられる上記挙動モデルは、上記第2の車両に関連付けられる上記挙動モデルがまだ上記モデルデータベース内にないという決定に基づいて取得される、車両を含む。
実施例30は、実施例17~29のいずれか一項に記載の車両であって、上記第2の車両は、人間の運転モードで動作可能であり、上記第2の車両に関連付けられる上記挙動モデルが、上記人間の運転モードにおける上記第2の車両の動作中の上記第2の車両における少なくとも1人の人間のドライバの特性をモデル化する、車両を含む。
実施例31は、上記第2の車両に関連付けられる上記挙動モデルが、上記第2の車両の挙動モデルのセットのうちの1つを含み、上記挙動モデルのセットは、複数のシナリオ特有挙動モデルを含む、実施例17~30のいずれか一項に記載の車両を含む。
実施例32は、上記処理回路が、上記車両により生成されたセンサデータに少なくとも部分的に基づいて特定のシナリオを決定し、上記挙動モデルのセット内の特定の挙動モデルが上記特定のシナリオに対応することを決定し、上記特定の挙動モデルが上記特定のシナリオに対応するとの決定に基づいて、上記特定の挙動モデルを使用して上記第2の車両の動作を予測する、実施例31に記載の車両を含む。
実施例33は、第1の車両に近接する第2の車両を識別する信号を受信する手段と、上記第2の車両に関連付けられる挙動モデルを取得する手段であって、上記挙動モデルが、上記第2の車両の運転挙動を規定する、取得する手段と、上記挙動モデルを使用して上記第2の車両の動作を予測する手段と、上記第2の車両の上記予測された動作に基づいて、上記第1の車両の経路計画を決定する手段とを備える、システムを含む。
実施例34は、上記挙動モデルを使用して上記第2の車両の動作を予測する前に、上記第2の車両に関連付けられる上記挙動モデルの信頼性を決定する手段をさらに備える、実施例33に記載のシステムを含む。
実施例35は、上記挙動モデルの信頼性を決定することが、上記モデルの精度を検証することを含む、実施例33に記載のシステムを含む。
実施例36は、命令を格納するコンピュータ可読媒体であって、上記命令は、機械により実行されると、上記機械に、第1の車両に近接する第2の車両を識別する信号を受信することと、上記第2の車両に関連付けられる挙動モデルを取得することであって、上記挙動モデルが、上記第2の車両の運転挙動を規定する、取得することと、上記挙動モデルを使用して上記第2の車両の動作を予測することと、上記第2の車両の上記予測された動作に基づいて、上記第1の車両の経路計画を決定することと、を行わせる、コンピュータ可読媒体を含む。
実施例37は、メモリと、上記メモリに結合された処理回路とを備え、実施例17~32のうちの1つまたは複数を実行する装置を含む。
実施例38は、実施例17~32のうちの1つまたは複数を実行するための手段を備えるシステムを含む。
実施例39は、少なくとも1つのコンピュータプロセッサによって実行されると、上記少なくとも1つのコンピュータプロセッサが実施例17~32に記載の動作を実装することを可能にするように動作可能なコンピュータ実行可能命令を含む1つまたは複数の有形のコンピュータ可読非一時的記憶媒体を備える製品を含む。
実施例40は、自律走行車両に結合された複数のセンサからのセンサデータに基づいて生成された環境モデルを受信することと、上記環境モデル内の情報に基づいて、上記自律走行車両以外の車両の1つまたは複数の挙動の変化を決定することと、上記環境モデル内の情報に基づいて、上記自律走行車両以外の車両の1つまたは複数の挙動と、自律走行車両により実行される同じ1つまたは複数の挙動との間の逸脱を決定することと、決定された変化および逸脱に基づいて、自律走行車両の挙動モデルに対する1つまたは複数の制約を決定することと、上記1つまたは複数の制約を上記挙動モデルに適用して、上記自律走行車両の動作を制御することと、を備える、方法を含む。
実施例41は、上記自律走行車両の上記環境モデルおよび地理的位置情報に基づいてシナリオを構築することと、上記自律走行車両の上記挙動モデルの社会規範プロファイルにおいて上記制約を上記シナリオと関連付けることと、をさらに備える、実施例40に記載の方法を含む。
実施例42は、上記シナリオが、上記自律走行車両に近くの車両の数、上記自律走行車両の近くの1つまたは複数の車両の各々のスピード、時間、および天候状態の情報のうちの1つまたは複数に基づいている、実施例41に記載の方法を含む。
実施例43は、上記変化を決定することが、観察された挙動が上記自律走行車両の上記挙動モデルの現在のパラメータ内にあるかどうかを決定することを含む、実施例40~42のいずれか一項に記載の方法を含む。
実施例44は、上記変化が、周囲の車両の観察結果から現在の挙動モデルへのユークリッド距離に基づいている、実施例43に記載の方法を含む。
実施例45は、上記逸脱を決定することが、挙動の上記逸脱が上記自律走行車両の上記挙動モデルの現在のパラメータ内にあるかどうかを決定することを含む、実施例40~42のいずれか一項に記載の方法を含む。
実施例46は、上記逸脱が、上記挙動の限界として機能するネガティブフィードバック違反に基づいている、実施例45に記載の方法を含む。
実施例47は、上記変化および逸脱が、動的障害物に関連付けられる上記環境モデル内の情報に基づいている、実施例40~46のいずれか一項に記載の方法を含む。
実施例48は、メモリと、上記メモリに結合された処理回路とを備え、実施例40~47のうちの1つまたは複数を実行する装置を含む。
実施例49は、実施例40~47のうちの1つまたは複数を実行するための手段を備えるシステムを含む。
実施例50は、少なくとも1つのコンピュータプロセッサによって実行されると、上記少なくとも1つのコンピュータプロセッサが実施例40~47に記載の動作を実装することを可能にするように動作可能なコンピュータ実行可能命令を含む1つまたは複数の有形のコンピュータ可読非一時的記憶媒体を備える製品を含む。
実施例51は、第1の複数の車両との第1のコンセンサスネゴシエーションに参加することであって、上記第1の複数の車両の少なくとも一部の挙動モデルまたはそのパラメータは、上記第1のコンセンサスネゴシエーションにおいて交換され、上記第1のコンセンサスネゴシエーションに参加することが、交換される挙動モデルの各々を受信し、上記第1のコンセンサスネゴシエーション内の上記挙動モデルの各々の有効性を決定することを含む、参加することと、第2の複数の車両との第2のコンセンサスネゴシエーションに参加することであって、上記第2の複数の車両の少なくとも一部の挙動モデルが、上記第2のコンセンサスネゴシエーションにおいて交換され、上記第2のコンセンサスネゴシエーションに参加することが、交換される挙動モデルの各々を受信し、上記第2のコンセンサスネゴシエーション内の上記挙動モデルの各々の有効性を決定することを含む、参加することと、上記第1および第2のコンセンサスネゴシエーションからコンセンサス挙動モデルを生成することと、を備える、方法を含む。
実施例52は、コンセンサス挙動モデルを第3の複数の車両に分配することをさらに備える、実施例51に記載の方法を含む。
実施例53は、上記コンセンサス挙動モデルが、第3のコンセンサスネゴシエーションにおいて分配される、実施例52に記載の方法を含む。
実施例54は、上記第1および第2のコンセンサスネゴシエーションが、ビザンチン障害許容コンセンサスアルゴリズムに基づいている、実施例51~53のいずれか一項に記載の方法を含む。
実施例55は、上記挙動モデルが、ニューラルネットワークベースのモデルを含む、実施例51~54のいずれか一項に記載の方法を含む。
実施例56は、上記第1または第2の複数の車両のうちの少なくとも1つが、人間のドライバを有する非自律的車両を含む、実施例51~55のいずれか一項に記載の方法を含む。
実施例57は、上記非自律的車両に対応する挙動モデルを決定することをさらに備える、実施例56に記載の方法を含む。
実施例58は、1つまたは複数の非自律的車両の複数の挙動を観察するために、1つまたは複数のローカルセンサにおいてセンサデータを生成することをさらに備え、上記非自律的車両に対応する上記挙動モデルが、上記センサデータに基づいている、実施例57に記載の方法を含む。
実施例59は、上記非自律的車両に対応する上記挙動モデルが上記コンセンサス挙動モデルにさらに基づいている、実施例58に記載の方法を含む。
実施例60は、上記方法が、特定の道路セグメントに対応する静的コンピューティングノードを使用して実行され、上記静的コンピューティングノードが、上記特定の道路セグメントに近接して位置付けられる、実施例51~59のいずれか一項に記載の方法を含む。
実施例61は、上記コンセンサス挙動モデルが、上記特定の道路セグメントにおける理想的な運転挙動を説明することを試みる、実施例60に記載の方法を含む。
実施例62は、実施例51~61のいずれか一項に記載の方法を実行するための手段を備えるシステムを含む。
実施例63は、上記手段が、命令を格納するためのコンピュータ可読媒体を含み、上記命令が、機械によって実行されると、上記機械に、実施例51~61のいずれか一項に記載の方法の少なくとも一部を実行させる、実施例62に記載のシステムを含む。
実施例64は、自律走行車両に結合された複数のセンサからセンサデータを受信する段階と、上記センサデータに基づいて、上記自律走行車両以外の特定の車両により実行される不規則挙動を検出する段階と、上記特定の車両のための識別子を生成する段階と、上記不規則挙動が上記特定の車両により閾値数よりも多い回数実行されたことの検出に応答して、上記自律走行車両の動的挙動ポリシーを開始する段階と、を含む、方法を含む。
実施例65は、上記特定の車両により実行される上記不規則挙動を検出する段階が、上記特定の車両により実行される観察された挙動を、上記自律走行車両の安全性モデルと比較することと、上記比較に基づいて、上記観察された挙動が上記自律走行車両の上記安全性モデルに違反していることを決定することとを含む、実施例64に記載の方法を含む。
実施例66は、上記特定の車両により実行される上記不規則挙動を検出する段階が、上記特定の車両により実行される観察された挙動を、他の車両により実行される観察された挙動と比較することと、上記比較に基づいて、上記特定の車両により実行される観察された挙動が上記他の車両により実行される観察された挙動から外れていることを決定することとを含む、実施例64に記載の方法を含む。
実施例67は、上記特定の車両により実行される上記不規則挙動を検出する段階が、上記特定の車両により実行される観察された挙動を、他の車両により実行される観察された挙動と比較することと、上記比較に基づいて、上記他の車両により実行される観察された挙動が、上記特定の車両により実行される観察された挙動に応答して実行されていることを決定することとを含む、実施例64に記載の方法を含む。
実施例68は、上記不規則挙動の検出が、センサデータ内の音声および視覚的コンテキスト情報に基づいている、実施例64~67のいずれか一項に記載の方法を含む。
実施例69は、上記特定の車両のための識別子を生成する段階が、上記特定の車両のそれぞれの特徴の値を取得することと、上記値の組み合わせに暗号化ハッシュを適用して上記識別子を取得することとを含む、実施例64~68のいずれか一項に記載の方法を含む。
実施例69は、上記値が、他の車両を認識するために自律走行車両によって使用されるディープラーニングモデルから代表的な特徴を取り出すことによって取得される。実施例68に記載の方法を含む。
実施例70は、他の車両による上記不規則挙動の検出の頻度を追跡する段階をさらに含む、実施例64~69のいずれか一項に記載の方法を含む。
実施例71は、メモリと、上記メモリに結合された処理回路とを備え、実施例64~70に記載の方法のうちの1つまたは複数を実行する装置を含む。
実施例72は、実施例64~70に記載の方法のうちの1つまたは複数を実行するための手段を備えるシステムを含む。
実施例73は、少なくとも1つのコンピュータプロセッサによって実行されると、上記少なくとも1つのコンピュータプロセッサが実施例64~70のいずれか1つまたは複数に記載の方法の動作を実装することを可能にするように動作可能なコンピュータ実行可能命令を含む1つまたは複数の有形のコンピュータ可読非一時的記憶媒体を備える製品を含む。
実施例74は、複数の自律走行車両から不規則挙動の追跡データを受信する段階であって、上記不規則挙動の追跡データが、車両識別子、上記車両識別子に関連付けられる車両により実行されたものとして観察された関連付けられた不規則挙動、および上記自律走行車両により上記不規則挙動が検出されたコンテキストを示すコンテキストデータを含むエントリを含む、受信する段階と、1つまたは複数の車両により実行される不規則挙動の1つまたは複数の順序を特定する段階と、上記特定された順序および上記不規則挙動の追跡データに基づいてコンテキスト挙動パターンを特定する段階と、上記特定されたコンテキスト挙動パターンに基づいて1つまたは複数の自律走行車両について挙動ポリシーを修正する段階とを備える方法を含む。
実施例75は、コンテキスト挙動パターンを特定する段階が、特定された順序を示すノードの第1のセットと、コンテキストデータを示すノードの第2のセットとを含むコンテキストグラフを生成することであって、コンテキストグラフの端部は、ノード間の関連付けの頻度を示す、生成することと、上記コンテキストグラフを使用して、上記コンテキスト挙動パターンを特定することとを含む、実施例74に記載の方法を含む。
実施例76は、1つまたは複数の自律走行車両について挙動ポリシーを修正する段階が、1つまたは複数の自律走行車両が、特定されたコンテキスト挙動パターンに関連付けられた特定のコンテキスト内にあることの検出に基づいている、実施例74に記載の方法を含む。
実施例77は、コンテキストデータが、不規則挙動を実行する車両の軌道情報、不規則挙動を実行する車両の車両属性、不規則挙動を実行する車両のドライバ属性、不規則挙動を実行する車両の地理的位置、不規則挙動を実行する車両の周りの天候状態、および不規則挙動を実行する車両の周りの交通状況を示す交通情報のうちの1つまたは複数を含む、実施例74~76のいずれか1つに記載の方法を含む。
実施例78は、不規則挙動の1つまたは複数の順序が、最長共通部分列(LCS)に基づいて識別される、実施例74~77のいずれか一項に記載の方法を含む。
実施例79は、メモリと、上記メモリに結合された処理回路とを備え、実施例74~78に記載の方法のうちの1つまたは複数を実行する装置を含む。
実施例80は、実施例74~78に記載の方法のうちの1つまたは複数を実行するための手段を備えるシステムを含む。
実施例81は、少なくとも1つのコンピュータプロセッサによって実行されると、上記少なくとも1つのコンピュータプロセッサが実施例74~78に記載の方法のうちの1つまたは複数の動作を実装することを可能にするように動作可能なコンピュータ実行可能命令を含む1つまたは複数の有形のコンピュータ可読非一時的記憶媒体を備える製品を含む。
実施例82は、車両の動の第1の変更の分類を車両挙動モデルから受信する段階と、上記車両の動の上記第1の変更が所与の時間間隔の間に生じる可能性の予測を回帰モデルから受信する段階と、上記車両挙動モデルからの上記分類を上記回帰モデルからの上記予測と比較する段階と、上記比較に少なくとも部分的に基づいて、上記車両の動の上記第1の変更が故障であると決定する段階と、上記車両の動の上記第1の変更が故障であるとの決定に基づいて、上記車両の動の上記第1の変更に影響する第1の制御信号を送信する段階とを備える方法を含む。
実施例83は、上記車両の動の上記第1の変更を示す第1の制御事象を上記車両挙動モデルにおいて受信する段階と、上記第1の制御事象および上記車両内の1つまたは複数のセンサからのデータに少なくとも部分的に基づいて、動の上記第1の変更の上記分類を生成する段階とをさらに備える、実施例82に記載の方法を含む。
実施例84は、第1の制御事象を上記回帰モデルにおいて受信する段階と、現在の状態を示す1つまたは複数の変数を取得する段階と、上記第1の制御事象および上記現在の状態を示す上記1つまたは複数の変数に少なくとも部分的に基づいて、上記予測を生成する段階とをさらに備える、実施例82に記載の方法を含む。
実施例85は、上記現在の状態が少なくとも1つの環境条件を含む、実施例84に記載の方法を含む。
実施例86は、上記現在の状態が少なくとも1つの車両状態を含む、実施例84~85のいずれか一項に記載の方法を含む。
実施例87は、上記1つまたは複数の変数のうちの少なくとも1つが、1つまたは複数のリモートソースから取得される、実施例84~86のいずれか一項に記載の方法を含む。
実施例88は、上記第1の制御事象が、ブレーキアクチュエータ、ステアリングアクチュエータ、またはスロットルアクチュエータに関連付けられる、実施例83~87のいずれか一項に記載の方法を含む。
実施例89は、上記車両挙動モデルが隠れマルコフモデル(HMM)アルゴリズムである、実施例82~88のいずれか一項に記載の方法を含む。
実施例90は、上記回帰モデルが期待値最大化(EM)アルゴリズムである、実施例82~89のいずれか一項に記載の方法を含む。
実施例91は、上記故障が、上記車両のコンピューティングシステムに対する悪意ある攻撃または上記車両の上記コンピューティングシステムにおける不良のうちの1つである、実施例82~90のいずれか一項に記載の方法を含む。
実施例92は、メモリと、上記メモリに結合された処理回路とを備え、実施例82~91に記載のいずれか一項に記載の方法のうちの1つまたは複数を実行する装置を含む。
実施例93は、実施例82~91に記載の方法のうちの1つまたは複数を実行するための手段を備えるシステムを含む。
実施例94は、命令を含む少なくとも1つの機械可読媒体であって、上記命令は、実行されると、装置を実現させる、または実施例82~93のいずれか一項に記載の方法を実装する、機械可読媒体を含む。
実施例95は、メモリと、メモリに結合されたプロセッサと、安全性モジュールと、車両のセンサの正常性に少なくとも部分的に基づいて上記車両の自律レベルスコアを決定するスコアモジュールとを備えるシステムを含む。
実施例96は、自律レベルスコアを表示するための自律レベルインジケータをさらに備える、実施例95に記載のシステムを含む。
実施例97は、上記少なくとも1つの入力が、1つまたは複数のセンサに関連するデータを含む、実施例95~96のいずれか1つまたは複数に記載のシステムを含む。
実施例98は、上記少なくとも1つの入力が、天候状態に関連するデータを含む、実施例95~97のいずれか1つまたは複数に記載のシステムを含む。
実施例99は、上記少なくとも1つの入力が、上記車両が利用可能な計算能力に関連するデータを含む、実施例95~98のいずれか1つまたは複数に記載のシステムを含む。
実施例100は、上記少なくとも1つの入力が、車両のカスタマイズに関連するデータを含む、実施例95~99のいずれか1つまたは複数に記載のシステムを含む。
実施例101は、上記少なくとも1つの入力が、ユーザ体験に関連するデータを含む、実施例95~100のいずれか1つまたは複数に記載のシステムを含む。
実施例102は、車両に関連する複数の入力を受信する段階と、上記複数の入力に重みづけする段階と、上記複数の重みづけされた入力を組み合わせる段階と、上記組み合わされて重みづけされた入力を使用して上記車両の自律運転レベルスコアを決定する段階とを備える方法を含む。
実施例103は、上記自律運転レベルスコアを自律レベルインジケータに表示する段階をさらに備える、実施例102に記載の方法を含む。
実施例104は、上記ドライバの特性に関する情報を更新する段階をさらに備える、実施例95~102のいずれか1つまたは複数に記載の方法を含む。
実施例105は、実施例102~104に記載の方法のうちのいずれか1つまたは複数を実行する手段を備えるシステムを含む。
実施例106は、上記手段が、命令を含む少なくとも1つの機械可読媒体を含み、上記命令が、実行されると、実施例102~104のいずれか1つまたは複数に記載のいずれかの方法を実装する、実施例105に記載のシステムを含む。
実施例107は、車両の寸法が修正されたかどうかを決定する段階と、新たな車両寸法を取得する段階と、上記新たな車両寸法に基づいて新たな車両モデルを生成する段階と、上記新たな車両モデルに基づいて自律走行車両スタックの1つまたは複数のアルゴリズムを調整する段階とを備える方法を含む。
実施例108は、車両の寸法が修正されたかどうかを決定する段階が、センサを使用して、ヒッチが係合していることを決定することを含む、実施例107に記載の方法を含む。
実施例109は、新たな車両寸法を取得する段階が、超音波スキャンを行うことを含む、実施例107~108のいずれか1つまたは複数に記載の方法を含む。
実施例110は、新たな車両寸法を取得する段階が、ウォークスルーの間に上記車両をスキャンすることを含む、実施例107~108のいずれか1つまたは複数に記載の方法を含む。
実施例111は、上記ウォークスルーの間の上記スキャンが、スマートフォンを使用することを含む、実施例110に記載の方法を含む。
実施例112は、上記車両寸法が変更されたときに、上記新たな車両寸法についてドライバに促す段階をさらに備える、実施例107~111のいずれか1つまたは複数に記載の方法を含む。
実施例113は、上記車両の寸法が修正された後に、上記車両の自律レベルを決定する段階をさらに備える、実施例107~112のいずれか1つまたは複数に記載の方法を含む。
実施例114は、センサを使用して、上記新たな車両寸法を確認する段階をさらに備える、実施例107~113のいずれか1つまたは複数に記載の方法を含む。
実施例115は、実施例107~114のいずれか1つまたは複数を実行する手段を備えるシステムを含む。
実施例116は、上記手段が、命令を含む少なくとも1つの機械可読媒体を含み、上記命令が、実行されると、実施例107~114のいずれか1つまたは複数に記載のいずれかの方法を実装する、実施例115に記載のシステムを含む。
こうして、主題に関する特定の実施形態が説明された。他の実施形態は、以下の特許請求の範囲の範囲内である。いくつかの場合において、特許請求の範囲において列挙される複数のアクションは、異なる順序で実行され、なおも望ましい結果を実現し得る。さらに、添付の図に示した処理は、望ましい結果を実現するために、示されている特定の順序または順番を必ずしも必要とするものではない。

Claims (39)

  1. 第1の車両に近接する第2の車両から報知される前記第2の車両を識別する信号を受信する少なくとも1つのインターフェースと、
    処理回路であって、
    前記第1の車両と前記第2の車両との間の無線通信セッションを確立し、前記無線通信セッションを通して前記第2の車両から前記第2の車両に関連付けられる挙動モデルを取得することであって、前記挙動モデルが前記第2の車両の運転挙動を規定する、取得することと、
    前記挙動モデルを使用して前記第2の車両の動作を予測することと、
    前記第2の車両の前記予測された動作に基づいて前記第1の車両の経路計画を決定することと
    を行う、処理回路と
    を備える、装置。
  2. 前記処理回路が、前記挙動モデルを使用して前記第2の車両の動作を予測する前に、前記第2の車両に関連付けられる前記挙動モデルの信頼性を決定する、請求項1に記載の装置。
  3. 前記処理回路は、前記第2の車両に関連付けられる前記挙動モデルの信頼性を、前記第2の車両から受信される更なる信号に基づき決定する、請求項2に記載の装置。
  4. 第1の車両に近接する第2の車両を識別する信号を受信する少なくとも1つのインターフェースと、
    処理回路であって、
    前記第2の車両に関連付けられる挙動モデルを取得することであって、前記挙動モデルが前記第2の車両の運転挙動を規定する、取得することと、
    前記挙動モデルを使用して前記第2の車両の動作を予測することと、
    前記第2の車両の前記予測された動作に基づいて前記第1の車両の経路計画を決定することと
    を行う、処理回路と
    を備え、
    前記処理回路が、前記挙動モデルを使用して前記第2の車両の動作を予測する前に、前記第2の車両に関連付けられる前記挙動モデルの信頼性を、前記信号に基づき決定する、装置。
  5. 前記挙動モデルの信頼性を決定することが、前記挙動モデルのフォーマットを検証することを含む、請求項2から4のいずれか一項に記載の装置。
  6. 第1の車両に近接する第2の車両を識別する信号を受信する少なくとも1つのインターフェースと、
    処理回路であって、
    前記第2の車両に関連付けられる挙動モデルを取得することであって、前記挙動モデルが前記第2の車両の運転挙動を規定する、取得することと、
    前記挙動モデルを使用して前記第2の車両の動作を予測することと、
    前記第2の車両の前記予測された動作に基づいて前記第1の車両の経路計画を決定することと
    を行う、処理回路と
    を備え、
    前記処理回路が、前記挙動モデルを使用して前記第2の車両の動作を予測する前に、前記第2の車両に関連付けられる前記挙動モデルの信頼性を決定し、
    前記挙動モデルの信頼性を決定することが、前記挙動モデルのフォーマットを検証することを含む、装置。
  7. 前記挙動モデルの信頼性を決定することが、前記挙動モデルの精度を検証することを含む、請求項2から6のいずれか一項に記載の装置。
  8. 前記挙動モデルの精度を検証することが、
    少なくとも1つの機械学習モデルに提供される入力、および前記少なくとも1つの機械学習モデルの対応する出力を格納することと、
    前記挙動モデルに前記入力を提供し、前記挙動モデルの出力を前記少なくとも1つの機械学習モデルの前記対応する出力と比較することと
    を含む、請求項7に記載の装置。
  9. 第1の車両に近接する第2の車両を識別する信号を受信する少なくとも1つのインターフェースと、
    処理回路であって、
    前記第2の車両に関連付けられる挙動モデルを取得することであって、前記挙動モデルが前記第2の車両の運転挙動を規定する、取得することと、
    前記挙動モデルを使用して前記第2の車両の動作を予測することと、
    前記第2の車両の前記予測された動作に基づいて前記第1の車両の経路計画を決定することと
    を行う、処理回路とを備え、
    前記挙動モデルの精度を検証することが、
    少なくとも1つの機械学習モデルに提供される入力、および前記少なくとも1つの機械学習モデルの対応する出力を格納することと、
    前記挙動モデルに前記入力を提供し、前記挙動モデルの出力を前記少なくとも1つの機械学習モデルの前記対応する出力と比較することと
    を含む、装置。
  10. 前記挙動モデルの精度を検証することが、
    観察された状態に対応する入力に基づいて前記挙動モデルに従った前記第2の車両の予期される挙動を決定することと、
    前記観察された状態に対応する前記第2の車両の挙動を観察することと、
    前記観察された挙動を前記予期される挙動と比較することと
    を含む、請求項7に記載の装置。
  11. 前記第2の車両に関連付けられる前記挙動モデルが、前記第2の車両の自律運転挙動を決定するために前記第2の車両により使用される少なくとも1つの機械学習モデルに対応する、請求項1から10のいずれか一項に記載の装置。
  12. 前記処理回路が、前記第2の車両と通信して前記挙動モデルを取得し、前記第2の車両との通信が、前記第1の車両と前記第2の車両との間のセキュアな通信セッションを確立することと、前記セキュアな通信セッション内での通信を介して前記挙動モデルを受信することとを含む、請求項1から11のいずれか一項に記載の装置。
  13. 前記セキュアな通信セッションを確立することが、前記第1の車両と前記第2の車両との間でトークンを交換することを含み、各トークンは、対応する車両のそれぞれの識別子と、それぞれの公開鍵と、共有の秘密値とを含む、請求項12に記載の装置。
  14. 前記信号が、前記第2の車両のアイデンティティおよび位置を示すためのビーコンを含む、請求項1から13のいずれか一項に記載の装置。
  15. 第1の車両に近接する第2の車両を識別する信号を受信する少なくとも1つのインターフェースと、
    処理回路であって、
    前記第2の車両に関連付けられる挙動モデルを取得することであって、前記挙動モデルが前記第2の車両の運転挙動を規定する、取得することと、
    前記挙動モデルを使用して前記第2の車両の動作を予測することと、
    前記第2の車両の前記予測された動作に基づいて前記第1の車両の経路計画を決定することと
    を行う、処理回路と
    を備え、
    前記信号が、前記第2の車両のアイデンティティおよび位置を示すためのビーコンを含む、装置。
  16. 前記第1の車両に近接する他の車両に信号を報知して、前記第1の車両を前記他の車両に対して識別するための送信機をさらに備える、請求項1から15のいずれか一項に記載の装置。
  17. 前記処理回路が、前記挙動モデルを含む挙動モデルの交換において前記第2の車両への第2の挙動モデルの通信を開始し、前記第2の挙動モデルは、前記第1の車両の運転挙動を規定する、請求項1から16のいずれか一項に記載の装置。
  18. 第1の車両に近接する第2の車両を識別する信号を受信する少なくとも1つのインターフェースと、
    処理回路であって、
    前記第2の車両に関連付けられる挙動モデルを取得することであって、前記挙動モデルが前記第2の車両の運転挙動を規定する、取得することと、
    前記挙動モデルを使用して前記第2の車両の動作を予測することと、
    前記第2の車両の前記予測された動作に基づいて前記第1の車両の経路計画を決定することと
    を行う、処理回路と
    を備え、
    前記処理回路、前記挙動モデルを含む挙動モデルの交換において、前記第1の車両が前記第2の車両に対し送信した前記第2の車両を識別する第2の信号に基づき、前記第2の車両により前記第1の車両に関連付けられる第2の挙動モデルが信頼された場合に、前記第2の車両への前記第2の挙動モデルの通信を開始し、前記第2の挙動モデルは、前記第1の車両の運転挙動を規定する、装置。
  19. 前記処理回路は、前記第2の車両に関連付けられる前記挙動モデルが、前記第1の車両の挙動モデルデータベース内にあるかどうかを決定し、前記第2の車両に関連付けられる前記挙動モデルは、前記第2の車両に関連付けられる前記挙動モデルがまだ前記挙動モデルデータベース内にないという決定に基づいて取得される、請求項1から18のいずれか一項に記載の装置。
  20. 第1の車両に近接する第2の車両を識別する信号を受信する少なくとも1つのインターフェースと、
    処理回路であって、
    前記第2の車両に関連付けられる挙動モデルを取得することであって、前記挙動モデルが前記第2の車両の運転挙動を規定する、取得することと、
    前記挙動モデルを使用して前記第2の車両の動作を予測することと、
    前記第2の車両の前記予測された動作に基づいて前記第1の車両の経路計画を決定することと
    を行う、処理回路と
    を備え、
    前記処理回路は、前記第2の車両に関連付けられる前記挙動モデルが、前記第1の車両の挙動モデルデータベース内にあるかどうかを決定し、前記第2の車両に関連付けられる前記挙動モデルは、前記第2の車両に関連付けられる前記挙動モデルがまだ前記挙動モデルデータベース内にないという決定に基づいて取得される、装置。
  21. 前記第2の車両は、人間の運転モードで動作可能であり、前記第2の車両に関連付けられる前記挙動モデルが、前記人間の運転モードにおける前記第2の車両の動作中の前記第2の車両の少なくとも1人の人間のドライバの特性をモデル化する、請求項1から20のいずれか一項に記載の装置。
  22. 前記第2の車両に関連付けられる前記挙動モデルが、前記第2の車両の挙動モデルのセットのうちの1つを含み、前記挙動モデルのセットは、複数のシナリオ特有挙動モデルを含む、請求項1から21のいずれか一項に記載の装置。
  23. 第1の車両に近接する第2の車両を識別する信号を受信する少なくとも1つのインターフェースと、
    処理回路であって、
    前記第1の車両と前記第2の車両との間の無線通信セッションを確立し、前記無線通信セッションを通して前記第2の車両から前記第2の車両に関連付けられる挙動モデルを取得することであって、前記挙動モデルが前記第2の車両の運転挙動を規定する、取得することと、
    前記挙動モデルを使用して前記第2の車両の動作を予測することと、
    前記第2の車両の前記予測された動作に基づいて前記第1の車両の経路計画を決定することと
    を行う、処理回路と
    を備え
    前記第2の車両に関連付けられる前記挙動モデルが、前記第2の車両の挙動モデルのセットのうちの1つを含み、前記挙動モデルのセットは、複数のシナリオ特有挙動モデルを含む、装置。
  24. 前記処理回路が、
    前記第1の車両により生成されたセンサデータに少なくとも部分的に基づいて特定のシナリオを決定し、
    前記挙動モデルのセット内の特定の挙動モデルが前記特定のシナリオに対応することを決定し、
    前記特定の挙動モデルが前記特定のシナリオに対応するとの決定に基づいて、前記特定の挙動モデルを使用して前記第2の車両の動作を予測する、
    請求項22または23に記載の装置。
  25. 第1車両であって、
    センサデータを生成する複数のセンサと、
    前記第1車両の移動を物理的に制御する制御システムと、
    請求項1から24の何れか1つに記載の装置と
    を備える、第1車両。
  26. 車両であって、
    センサデータを生成する複数のセンサと、
    前記車両の移動を物理的に制御する制御システムと、
    前記車両に近接する第2の車両から報知される前記第2の車両を識別する信号を受信する少なくとも1つのインターフェースと、
    処理回路であって、
    前記車両と前記第2の車両との間の無線通信セッションを確立し、前記無線通信セッションを通して前記第2の車両から前記第2の車両に関連付けられる挙動モデルを取得することであって、前記挙動モデルが、前記第2の車両の運転挙動を規定する、取得することと、
    前記挙動モデルを使用して前記第2の車両の動作を予測することと、
    前記第2の車両の前記予測された動作および前記センサデータに基づいて前記車両の経路計画を決定することと、
    前記経路計画に従って前記車両を移動させるように制御システムと通信することと
    を行う、処理回路と
    を備える、車両。
  27. 車両であって、
    センサデータを生成する複数のセンサと、
    前記車両の移動を物理的に制御する制御システムと、
    前記車両に近接する第2の車両を識別する信号を受信する少なくとも1つのインターフェースであって、前記信号は前記第2の車両のアイデンティティおよび位置を示すためのビーコンを含む、少なくとも1つのインターフェースと、
    処理回路であって、
    前記第2の車両に関連付けられる挙動モデルを取得することであって、前記挙動モデルが、前記第2の車両の運転挙動を規定する、取得することと、
    前記挙動モデルを使用して前記第2の車両の動作を予測することと、
    前記第2の車両の前記予測された動作および前記センサデータに基づいて前記車両の経路計画を決定することと、
    前記経路計画に従って前記車両を移動させるように制御システムと通信することと
    を行う、処理回路と
    を備える、車両。
  28. 前記処理回路が、前記挙動モデルを使用して前記第2の車両の動作を予測する前に、前記第2の車両に関連付けられる前記挙動モデルの信頼性を決定する、請求項26または27に記載の車両。
  29. 前記挙動モデルの信頼性を決定することが、前記挙動モデルの精度を検証することを含む、請求項28に記載の車両。
  30. 前記挙動モデルが、前記第2の車両の自律運転挙動を決定するために前記第2の車両により使用される少なくとも1つの機械学習モデルに対応する、請求項26から29のいずれか一項に記載の車両。
  31. 前記第2の車両に関連付けられる前記挙動モデルが、前記第2の車両の挙動モデルのセットのうちの1つを含み、前記挙動モデルのセットが、複数のシナリオ特有挙動モデルを含む、請求項26から30のいずれか一項に記載の車両。
  32. 車両であって、
    センサデータを生成する複数のセンサと、
    前記車両の移動を物理的に制御する制御システムと、
    前記車両に近接する第2の車両を識別する信号を受信する少なくとも1つのインターフェースと、
    処理回路であって、
    前記車両と前記第2の車両との間の無線通信セッションを確立し、前記無線通信セッションを通して前記第2の車両から前記第2の車両に関連付けられる挙動モデルを取得することであって、前記挙動モデルが、前記第2の車両の運転挙動を規定する、取得することと、
    前記挙動モデルを使用して前記第2の車両の動作を予測することと、
    前記第2の車両の前記予測された動作および前記センサデータに基づいて前記車両の経路計画を決定することと、
    前記経路計画に従って前記車両を移動させるように制御システムと通信することと
    を行う、処理回路と
    を備え、
    前記第2の車両に関連付けられる前記挙動モデルが、前記第2の車両の挙動モデルのセットのうちの1つを含み、前記挙動モデルのセットが、複数のシナリオ特有挙動モデルを含む、車両。
  33. 第1の車両に近接する第2の車両から報知される前記第2の車両を識別する信号を受信する手段と、
    前記第1の車両と前記第2の車両との間の無線通信セッションを確立し、前記無線通信セッションを通して前記第2の車両から前記第2の車両に関連付けられる挙動モデルを取得する手段であって、前記挙動モデルが、前記第2の車両の運転挙動を規定する、取得する手段と、
    前記挙動モデルを使用して前記第2の車両の動作を予測する手段と、
    前記第2の車両の前記予測された動作に基づいて、前記第1の車両の経路計画を決定する手段と
    を備える、システム。
  34. 第1の車両に近接する第2の車両を識別する信号を受信する手段であって、前記信号は前記第2の車両のアイデンティティおよび位置を示すためのビーコンを含む、受信する手段と、
    前記第2の車両に関連付けられる挙動モデルを取得する手段であって、前記挙動モデルが、前記第2の車両の運転挙動を規定する、取得する手段と、
    前記挙動モデルを使用して前記第2の車両の動作を予測する手段と、
    前記第2の車両の前記予測された動作に基づいて、前記第1の車両の経路計画を決定する手段と
    を備える、システム。
  35. 前記挙動モデルを使用して前記第2の車両の動作を予測する前に、前記第2の車両に関連付けられる前記挙動モデルの信頼性を決定する手段をさらに備える、請求項33または34に記載のシステム。
  36. 前記挙動モデルの信頼性を決定することが、前記挙動モデルの精度を検証することを含む、請求項35に記載のシステム。
  37. 機械に、
    第1の車両に近接する第2の車両から報知される前記第2の車両を識別する信号を受信する手順と、
    前記第1の車両と前記第2の車両との間の無線通信セッションを確立し、前記無線通信セッションを通して前記第2の車両から前記第2の車両に関連付けられる挙動モデルを取得する手順であって、前記挙動モデルが、前記第2の車両の運転挙動を規定する、取得する手順と、
    前記挙動モデルを使用して前記第2の車両の動作を予測する手順と、
    前記第2の車両の前記予測された動作に基づいて、前記第1の車両の経路計画を決定する手順と
    を実行させる、プログラム。
  38. 機械に、
    第1の車両に近接する第2の車両を識別する信号を受信する手順であって、前記信号は前記第2の車両のアイデンティティおよび位置を示すためのビーコンを含む、受信する手順と、
    前記第2の車両に関連付けられる挙動モデルを取得する手順であって、前記挙動モデルが、前記第2の車両の運転挙動を規定する、取得する手順と、
    前記挙動モデルを使用して前記第2の車両の動作を予測する手順と、
    前記第2の車両の前記予測された動作に基づいて、前記第1の車両の経路計画を決定する手順と
    を実行させる、プログラム。
  39. 請求項37または38に記載のプログラムを格納する、コンピュータ可読媒体。
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