CN108885454B - 自主车辆牵引系统和方法 - Google Patents

Abstract

公开的系统和方法涉及自主车辆技术。具有供人类使用的驾驶控制装置的跟随车辆可以配备有用于与控制系统一起使用的接口、无线收发器、控制器和传感器，使得跟随车辆可被促使跟随引导车辆，而无需人类与跟随车辆交互。跟随车辆可以无线地从引导车辆接收关于位置、运动、加速或减速、转向的信息、或者与跟随引导车辆相关的其他信息。跟随车辆可以包括用于感测引导车辆的位置、运动、加速、减速、转向或其他特性的传感器。引导车辆可以配备有RF发射器，该RF发射器向跟随车辆提供指示器，使得传感器可以更容易地感测引导车辆。多个跟随车辆可被无线链接以形成没有机械链接的队列。

Description

自主车辆牵引系统和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2015年12月11日提交的序列号为62/266,550的美国临时申请和2016年2月24日提交的序列号为15/052,527的美国非临时申请的优先权，每个申请的全部内容通过引用并入本文。

背景

自动驾驶汽车在过去几年里变为普遍存在的，因为它们已被多家公司开发、广告和在新闻媒体上广泛推广。Google等知名公司已经在公共道路上广泛测试了自动驾驶的独立车辆。特斯拉等其他公司已经在某些可供公众购买的车辆上提供自动驾驶类型的特征。如苹果的其他公司已宣布计划开发自动驾驶汽车。据估计，到2020年，将有数百万辆自动驾驶汽车上路。

一般来说，自动驾驶汽车分为两种不同的类型。这些是完全可以在没有辅助的情况下驾驶的自主汽车和需要一些人工辅助的半自主汽车。全自主汽车还可分为用户操纵车辆和无人驾驶车辆。

大多数自动驾驶汽车是特种车辆，具有许多集成的传感器和控制器以用于监控车辆周围道路的各个方面和驾驶条件。这种车辆通常非常昂贵，或者目前不可公开购买。

此外，即使在这种车辆可供购买的情况下，它们通常也是可能不具有不同类型用户所期望的特征的专用车辆。例如，一个想在长途旅行中乘坐两辆车辆的家庭可能不愿意坐Google正在开发的小型车辆，因此可能放弃购买自动驾驶车辆，因为这个家庭希望在旅途中有两辆小货车可用。然而，发明人并没有意识到目前可用作自动驾驶汽车的任何小型货车。出于这个原因，在度假时乘坐两辆小货车的家庭可能会被迫雇佣两名驾驶员，每辆小货车一名。在备选方案中，一家人可以挤进一辆小型货车，这样驾驶员就可以分担驾驶责任。或者，这家人可以给一辆小型货车加装牵引装备，并且租或购买拖车来牵引第二辆小型货车。或者，家庭可以选择放弃假期，而不是使用列出的选项之一。在某些情况下，家人可能希望乘坐两辆车度假，这两辆车都不能牵引另一辆，导致无法分担驾驶责任。

类似地，休闲娱乐车辆(RV)的所有者可能希望携带第二辆车辆旅行，使得RV可以保持停放在目的地，并且第二个较小的车辆可以用于去往RV所有者希望参观的不接纳RV停放的餐馆、商店、博物馆和其他目的地。有些RV可能被配备以牵引第二辆车，但有些可能没有。此外，有些RV所有者不能驾驶拖着另一辆车的RV，或者觉得这样做不安全。

另外，目前用另一车辆牵引车辆的方法是非常复杂的过程。牵引装置和过程涉及物理联接件，例如牵引车辆和被牵引车辆之间的链条、刚性杆、制动系统以及对一个或两个车辆的改装。其他方法涉及使用能够完全或部分运载被牵引车辆的拖车。在直接牵引方法中，通常需要对被牵引车辆和牵引车辆进行改装。被牵引车辆的附加负载增加了对被牵引车辆和牵引车辆的磨损。改装的成本并不是微不足道的。并且牵引机构的接合和分离过程是繁琐的且耗时的。当车辆(如休闲娱乐车辆(RV))必须牵引另一个车辆时，这种情况是经常可见。此外，在上述情况下，为了牵引的目的，可以容易地改装的车辆的类型是有限的。

由于这些原因，将希望有一种在引导车辆(lead vehicle)和跟随车辆之间没有物理连接并在跟随车辆中没有驾驶员的情况下“牵引”引导车辆后面的跟随车辆的方式。还将希望有一种利用其自身动力“牵引”跟随车辆的方式，因为引导车辆没有足够的动力来拖跟随车辆，或者因为如果引导车辆和跟随车辆没有被机械联接，行驶可能更安全或更快。

在许多情况下，从事长途越野驾驶的驾驶员可能因长途驾驶而过度疲劳或压力过大，并且希望有机会休息，而不是在剩余的路程中开车。如果不要求这些驾驶员不断地监控道路和调整对其车辆的控制，那么他们可以休息。但是，目前没有任何系统或方法允许这样的休息。

类似地，在许多城市地区，驾驶员也面临着停滞不前或走走停停交通的枯燥的通勤。当驾驶员分散注意力或尝试危险的机动操作时，这种通勤会造成压力和事故。此外，在繁忙的交通中，驾驶员必须加速或减速时的延迟响应在很大程度上传播，并造成交通堵塞和慢行。

出于这些原因，将希望具有允许驾驶员将其车辆放置在不是物理连接而是无线连接的车辆的“队列”或“车队”中的系统和方法。将希望允许引导车辆后面的所有车辆跟随引导车辆，同时允许跟随车辆的驾驶员休息和/或降低他们的压力水平。还希望有这样一种系统，通过提供传递加速和减速信息的系统使得多辆车辆可以同时或几乎同时加速或减速，该系统将减少在繁忙交通中传播到多辆汽车的延迟响应。

还希望有一种自主车辆驾驶和控制系统，其可以在需要时通过将驾驶和控制系统放置在车辆中且如有需要在不需要时将其移除或者移动到另一车辆，来用在具有人类可操作的控制装置的标准车辆中。将希望以其能够与人操纵的车辆无线通信并跟随人操纵的车辆的方式形成这样一种系统，从而不需要广泛且昂贵的传感器系统和人工智能。相反，希望提供使用更有限的传感器和控制系统来降低将车辆转换成跟随另一车辆的自动驾驶车辆的成本的系统和方法。

为了避免疑问，上述的上下文背景不应被认为是对下面描述的任何实施方案的限制，如下面更详细描述的。

概述

下面呈现了本说明书的简化的概述，以便提供对本说明书的某些方面的基本理解。该概述并非本说明书的详尽的综述。并非意图识别本说明书的关键或必要元素，也并非意图划定本说明书的任何具体实施方案的范围或权利要求的任何范围。该概述的唯一目的是以简化的形式呈现本说明书的一些概念作为在本公开中呈现的更详细的描述的前序。

因此，本发明的实施方案可以提供系统、结构和方法，该系统、结构和方法提供一种在无需任何物理连接的情况下“牵引”人操纵的引导车辆后面的一个或更多个跟随车辆的方式。

本发明的实施方案可以提供连接到无线收发器、传感器和设备的控制器，用于控制车辆的转向和动力总成(powertrain)，以提供接收信息并将该信息转换成控制信号以使车辆跟随另一车辆的方式。

本发明的实施方案可以提供一种系统和方法，其用于使人类驾驶的引导车辆引导无线连接到引导车辆的多辆无人驾驶车辆的队列或车队，从而提供减少在具有标准的人类可操作的控制装置的车辆中所需的人类驾驶员的数量的能力。

本发明的各种实施方案可以提供传感器和发射器，用在跟随由人类驾驶的引导车辆的无人驾驶的跟随车辆的自动控制中使用。

在本发明的各种实施方案中，定向无线通信传输可用于减少信号被拦截或干扰其他的可能性。在本发明的其他实施方案中，无线信号可以被更广泛地广播，使得一个或更多个车辆可以在没有到发射器的视线的情况下接收信号。

本发明的实施方案还可以提供一种新的无线自主驾驶技术，在使得无人驾驶车辆跟随有人驾驶的车辆时，该技术不需要使用刚性联接件和链条。

本发明的各种实施方案可包含本文所述的这些及其它特征中的一个或更多个。通过参考下面的详细描述和附图可以更好地理解本发明的特征和优点。

以下描述和附图阐述了说明书的某些说明性的方面。然而，这些方面仅仅指示可以采用本说明书的原理的各种方式中的一些方式。根据本说明书的以下详细描述，当结合附图理解时，本说明书的其它优点和新颖特征将变得明显。

附图简述

图1示出了根据本发明的实施方案的主要系统部件的框图；

图2示出了根据本发明的实施方案的两个车辆的框图的侧视图；

图3示出了根据本发明的实施方案的两个车辆的框图的侧视图；

图4A示出了根据本发明的实施方案两个车辆的框图的侧视图；

图4B示出了根据本发明的实施方案的两个车辆的框图的侧视图；

图5示出了根据本发明的实施方案的四个车辆的框图的侧视图；

图6A示出了根据本发明的实施方案的七个车辆的框图的俯视图；

图6B示出了根据本发明的实施方案的两个车辆的框图的俯视图；

图6C示出了根据本发明的实施方案的三个车辆的框图的俯视图；

图6D示出了根据本发明的实施方案的三个车辆的框图的俯视图；

图7示出了根据本发明的实施方案可以采取的步骤的流程图；以及

图8示出了根据本发明的实施方案的机械系统的物理实施方案的侧视图。

说明性实施方案的详述

现在参考附图描述各种实施方案，在附图中始终使用相同的参考数字来指代相同的元件。在下面的描述中出于说明的目的阐述了许多特定的细节以便提供对各种实施方案的完全理解。然而，可以显然的是，可以在无需这些具体细节的情况下实施各种实施方案。在其它的情形中，众所周知的结构和设备以框图的形式被示出以助于描述各种实施方案。

图1示出了可以用于实现本文公开的系统和方法的本发明的许多部件的框图。与其他被包括的图一样，该图是为了说明的目的而被示出，并且不限制本发明的可能实施方案或权利要求。

在一些实施方案中，本发明的系统和方法可以结合引导车辆(或引导汽车)100和跟随车辆(或跟随汽车)120来实现。引导车辆100可以包含包括计算单元(或电子控制器)104、无线接收器102a、无线发射器102b、转向和动力总成传感器103、驾驶员转向和动力总成输入105以及传感器108的部件。跟随车辆120可包括计算单元(或电子控制器)124、无线接收器122a、无线发射器122b、转向和动力总成传感器123、转向和动力总成控制单元(或动量控制系统)127和传感器128。

对于引导车辆和跟随车辆，各种部件可以相似或不同。例如，在引导车辆中，具有用于确定跟随车辆的位置或其他属性的某些后置传感器可能更有利，而在跟随车辆中，具有用于确定引导车辆的位置或其他属性的某些前置传感器可能更有利。计算单元104和124可以包括一个或更多个处理器、存储器、输入和输出能力、电池或其他电源以及用于要实现的目的的必要的电子器件和电路。转向和动力总成传感器103和123可以包括感测转向输入、侧向运动、速度、加速度、减速度、节流阀位置、制动位置、齿轮接合、发动机温度、燃料水平、车轮定位、方向盘位置和/或许多其他类型的信息并且产生侧向运动数据和向前运动数据以及其他类型的数据的传感器。可以通过将物理传感器附接到引导车辆100或跟随车辆120或者通过与已经存在于车辆100和/或120中的传感器电子或机械地连接来实现传感器103和123。跟随汽车120中的转向和动力总成控制单元127可以是具有人可操作的控制装置的物理接口，其被配置成物理地操纵方向盘、踏板、变速杆等。或者，控制单元127可以是到先前存在的控制装置的接口，其可以通过车辆的现有计算机或控制系统来控制。

无线发射器122b和接收器122a可以分离或集成到单个单元中，并且可以与无线发射器102b和接收器102a相同或不同。无线发射器可以是根据蜂窝传输标准、802.11标准、民用波段、音频、光学或其他已知传输方法进行传输的RF发射器。在一些实施方案中，发射器和接收器可以是视线设备，包括激光设备。在其他实施方案中，可能希望能够进行更长距离无线通信。本领域普通技术人员将能够挑选或设计具有足够范围、可靠性和传输速率的无线发射器和接收器，用于本文所述的方法和系统。

在引导车辆100的情况下，驾驶员转向和动力总成输入由人类操作员提供。在多个车辆跟随引导车辆100的车队实施方案的情况下，每个跟随车辆可以从转向和动力总成控制单元接收驾驶员转向和动力总成输入。驾驶员转向和动力总成输入可由转向和动力总成传感器103或123感测。或者输入可以由专用传感器感测并中继到自主牵引计算单元104或124。

车辆100、120中的每一个可以配备有各种传感器108或128。这些传感器可以包括与定位、移动、计算机视觉等相关的许多类型的传感器，这在提供系统和方法中可能是有用的，通过该系统和方法一个车辆可以在不需要跟随车辆的人工操作的情况下跟随另一个车辆。例如，传感器108或128可以包括雷达、激光雷达、声纳、光学距离、对准、激光器、GPS、多普勒、红外线、紫外线、音频、各种RF、加速度、减速度、发动机热量、陀螺仪、磁性、麦克风以及在此讨论和在此未讨论但本领域已知的其他传感器。

在车辆100中，传感器108、输入105和传感器103可以向计算单元(或电子控制器)104提供各种输入，以及从接收器102a接收的信息。计算单元104可以处理一些或全部接收到的信息，并确定通过无线发射器102b向车辆120或另一车辆发送哪些信息和命令。然后，无线发射器102b传输旨在用于由至少无线接收器122a接收的传输。根据车辆100中包括的传感器108或发射器的类型，传感器108或发射器可以通过直接传输向传感器128提供附加数据。

在车辆120中，由传感器128感测的信息、来自传感器123的输入、来自控制单元127的反馈以及包括由无线接收器122a接收的信息和命令的导引传输可以被传输到计算单元124。计算单元(或电子控制器)124可以处理一些或全部接收到的信息，并确定以控制数据的形式输出哪些命令到控制单元127以控制车辆120。计算单元124还可以确定经由无线发射器122b向车辆100或另一车辆发送哪些命令或信息。然后，无线发射器122b传输旨在用于由至少无线接收器102a接收的传输。

现在参考图2，示出了本发明的部分的实施方案的框图。引导车辆201(对应于上述引导车辆100)和跟随车辆221(对应于上述跟随车辆120)被示为在表面211(优选为道路或其他行驶表面)上按顺序布置。引导车辆201被示为大型车辆，诸如休闲娱乐车辆(RV)。另外，跟随车辆221被示出为较小车辆，例如轿车、敞篷车、货车、卡车、旅行车、掀背车或其他客运车辆。然而，在本发明的一些实施方案中，引导车辆可以是较小的车辆(例如客运车辆)，并且跟随车辆可以是较大的车辆(例如RV、半牵引式挂车或其他车辆)，因为在本发明中，引导车辆仅需要足够的动力来推进自身，而不需要足够的动力来推进自身和跟随车辆。跟随车辆是自动力的。在一些情况下，例如，在人类驾驶员没有操作大型车辆的适当许可的情况下，将期望允许人类驾驶员操作持有适当许可的车辆，而人未被许可的车辆使用本文所述的发明进行跟随。

在这种情况下，可能希望在跟随车辆的控制单元224(对应于计算单元124)和/或引导车辆的控制单元204(对应于计算单元104)内编程或以其他方式维护适当的安全和操作数据。例如，如果跟随车辆221在特定速度下需要175英尺的制动距离，则可能希望限制引导车辆201的制动距离，使得引导车辆201在以相同速度行驶时不会停止在小于该制动距离的位置，以防止跟随车辆221与引导车辆201的后部碰撞。同样，为了允许跟随车辆221保持适当的跟随距离，可能希望以相同的方式限制引导车辆201的加速度特性。例如，如果跟随车辆需要15秒来从0mph加速到60mph，并且引导车辆201需要10秒来从0mph加速到60mph，则可能希望使控制器204将引导车辆201的加速度限制到适当的加速度曲线(accelerationprofile)，使得引导车辆201不会加速得太快并在速度上超过跟随车辆221。

在本文所述的情况下，其中多个车辆使用本发明以车队或类似队列的方式行驶，可能希望每个车辆中的控制单元以协调的方式与中央控制单元或与每个其他控制单元通信，以确定车队中所有车辆的最大和最小可接受行驶特性。例如，加速速率和减速速率、最高速度、转弯半径、转弯曲线、车辆高度、车辆重量和其他操作特性可以限制车辆行驶的方式以及车辆可在其上协同行驶的道路或非道路。这种行驶特性的协调可以允许多个车辆行驶的车队更好的运行。在某些情况下，例如图6A中所描绘的情况，根据车辆之间的无线通信链路的范围以及该链路是否需要视线通信，车队中的最后一个车辆671可能无法直接与引导车辆201通信。然而，引导车辆201中的控制单元204可能需要知道最后车辆671的行驶特性。在这种情况下，可能需要将数据从最后车辆671传输到车辆661，然后传输到车辆651，然后传输到车辆641，然后传输到车辆631，然后传输到车辆221，最后到车辆201，在这一点上，可能需要反转数据的路径和跳跃以向车辆671传输确认。在其他情况下，可能需要更少的链路来传输数据和确认，例如从车辆671到车辆641，然后到车辆201的链路。或者可以形成寻求优化或提升其节点之间的传输速度、距离或能力的无线网状网络。

现在返回图2，控制器204——优选为能够处理从多个传感器和收发器202(对应于接收器102a和发射器102b)接收的数据以及生成用于传输和任何所需的控制操作的合适数据的计算单元——被示为引导车辆201中的块。控制器204包括至少一个处理器、存储器以及用于如本文所述的功能的适当电路或外围设备。控制器204必须具有适当的处理速度、存储器和其他功能以在实时行驶条件下操作。连接203被指示为将无线收发器202连接到控制器204。连接203可以是有线的、机械的、光学的、无线的或其他适当的连接，用于在实时行驶条件下在收发器202和控制器204之间中继数据。无线收发器202被示为定向发射器，将符合IEEE 802.11标准的信号传输到车辆201的后部。然而，在某些实施方案中，收发器202可以是光学、红外、紫外或激光收发器，或者可以是多向或全向的，并且可以根据适于数据双向通信的其他已知的传输协议来传输和接收信息。收发器202可以被配置为与单个收发器(例如收发器222)连接或者与例如在图5和图6A中所示的操作中可能需要的多个附加收发器连接。如所示，收发器202的传输被描绘为由界限205a和205b界定的锥体的切片(slice)。

控制器224被示为跟随车辆221中的块。控制器224可以类似于控制器204构造，或者与控制器204相比可以具有附加的或更少的特征。例如，预期在大多数或所有情况下，人类驾驶员将操作引导车辆201，而跟随车辆221将具有人类可操作的控制装置，但是将由控制器224和具有车辆221的控制装置的(本文所讨论的)适当接口来操作。因此，控制器204和224的功能可以根据它们的使用而变化。预期在某些情况下，例如战区或其他危险区域，可能希望引导车辆201是无人扫雷舰艇、简易爆炸装置(IED)探测器/雷管或诱饵车辆，而跟随车辆221或车队中的较后车辆是第一个有人类乘员的车辆。因此，在本发明的一些实施方案中，被描述为与引导车辆201相关联的控制能力实际上可以体现在车队中的后面的车辆中，并且关于跟随车辆221描述的能力可以体现在引导车辆201中。在这样的实施方案中，可能需要在车辆221中提供针对车辆201的额外控制能力，以使车辆201采取车辆221的人工控制器所期望的路径。例如，远程无线控制可能是需要的以在车辆221进行调整之前使车辆201急转弯或离开特定的行驶路径。例如，可以指示车辆201在车辆221到达该交叉路口之前或在车辆221将在该交叉路口转弯的任何指示之前在交叉道路上向右急转弯。

控制器224使用连接223连接到无线收发器222(对应于接收器122a和发射器122b)。连接223可以是与连接203相同类型的或不同类型的。例如，连接223可以是光纤连接，而连接203是无线连接。在本发明的优选实施方案中，无线收发器222具有与无线收发器202相似或相同的特性，因为本发明需要收发器202和收发器222之间的无线通信。如所示，收发器222被描绘为传输到车辆221前方的定向收发器。收发器222的传输被描绘为由界限225a和225b界定的锥体的切片。如所示，收发器202落在由界限225a和225b界定的锥体内，且收发器222落在由界限205a和205b界定的锥体内。可以看出，如果采用定向收发器，当车辆201和车辆221非常接近或间隔更远时，尤其是在如这里所描绘的一个收发器202的高度或横向放置不同于另一个收发器222的高度或横向放置的情况下，这种锥体的扩展应该是充分的以适当地通信。类似地，因为车辆在行驶中转弯，所以车辆201可能不总是在车辆221的正前方。因此，锥体应该足够宽以考虑到在行驶过程中的转弯。在某些情况下，其中使用了诸如激光器或其他窄光束的高度定向无线收发器，可能需要提供致动器以在行进期间改变传输方向从而维持通信。可以设想，这种设备可用在安全性很重要的地方，例如在战区，或者政府或其他限制要求需要使用这种设备或禁止其他无线传输的地方。

现在参考图3，描绘了实现本发明的实施方案的一对车辆的部分框图。引导车辆201和跟随车辆221描绘在表面211上。引导车辆201被描绘在跟随车辆221前面。引导车辆201可以配备有控制器204，控制器204经由连接203连接到发射器306和传感器308中的一个或更多个。跟随车辆221可以配备有控制器224。控制器224可以使用连接223连接到传感器328和/或发射器329。连接223和连接203可以具有结合图2描述的相同特性。

传感器308和328均被配置成感测输入并提供与跟随车辆221跟随引导车辆201的能力相关的信息。在某些实施方案中，在多个车辆形成队列或车队的情况下，传感器308和传感器328还可以感测与引导或跟随的其他车辆相关的信息。例如，传感器308可以感测到车辆221的距离、车辆221的速度、车辆221的行进方向、车辆221的加速度或减速度、车辆221的姿态、可见或不可见道路标记(例如，掩埋磁体或其他标记)的位置、嵌入道路中用于车辆导引的设备的位置、道路上其他车辆的位置、遇到的其他静止或移动物体的位置、或者可能有助于帮助车辆221跟随车辆201和帮助车辆201引导车辆221的其他信息。例如，在明显的向上的斜坡上，传感器308可能感测到到车辆221的距离正在增加。如果结合由车辆221传输的指示车辆221处于全节流的信息来考虑该信息，则组合的信息可用于通知车辆201的操作员(人或计算机)应当降低速度，以避免与跟随车辆221的无线的、视觉的或其他解耦。在另一示例中，在明显的向下的斜坡上，传感器308可以接收到跟随车辆221的距离正在减小的指示。如果结合由跟随车辆221传输的指示跟随车辆221正在使用最大安全制动和/或最大安全发动机制动的组合的信息来考虑该信息，则组合的信息可用于通知车辆201的操作员(人或计算机)应当提高速度以避免后端碰撞或跟随车辆221的不安全跟随距离。传感器308可以用多个传感器(图3中未示出)来实现，其中一个或更多个传感器连接到控制器204。

类似地，传感器328可以感测由传感器308感测的相同或不同类型的输入，这可能是在跟随引导车辆201的同时实现安全行驶所需要的。与传感器308一样，传感器328可以用多个传感器(图3中未示出)实现，其中一个或更多个传感器连接到控制器224。传感器308和328的未连接到其相关控制器的部分可以连接到另一个中间传感器，该中间传感器负责将采集的信息的一些或全部(或信息的分析)中继到相关控制器。在本发明的一些实施方案中，传感器308可以无线链接到控制器224，而不是连接到控制器204。类似地，在一些实施方案中，传感器328可以无线链接到控制器204，而不是连接到控制器224。以这种方式无线链接传感器可以允许更快地将信息路由到最相关的控制器和/或简化在引导或跟随车辆上安装或装备传感器的过程。

在一个实施方案中，传感器328可以感测道路标记相对于引导车辆201和/或跟随车辆221的位置的位置。传感器328可以使用由该输入提供的信息来正确地定位车辆221以跟随车辆201。如果传感器328感测到车辆201的最左侧部分始终在车道标记的右侧大约一英尺处，则该信息可用于定位处于类似的空间布置中的跟随车辆221的最左侧部分，而不是例如定位在车辆201的中心后面的车辆221的中心，特别是在车辆201比车辆221窄并且将车辆221放置于车辆201的中央将导致车辆221不能保持车道标记内或相对于附近障碍物的位置。在另一示例中，传感器328可以感测车辆201的快速减速，使得车辆221可以开始适当的减速或规避机动动作，即使车辆221没有从引导车辆201接收到指示应当采取这种动作的无线传输。

在某些实施方案中，发射器306和发射器329还可被包含以辅助引导和跟随的过程。与传感器一样，发射器306和329的每个框图图示可以用一个或更多个发射器来实现。发射器329被描绘为发射线性的、非扩展的RF信号330，诸如聚焦在单点上的激光束。发射器306被描绘为发射描绘为具有上界307a和下界307b的锥体切片的锥形扩展RF信号，例如可以从许多位置观察的红外辐射。理想地，诸如发射器306和发射器329的发射器将发出和/或发射人类不可见、可听或以其他方式不可检测的信号，以限制这种发射和传输对与引导车辆201和跟随车辆221共享道路或以其他方式遇到引导车辆201和跟随车辆221的人类(作为驾驶员或者作为观察者)的影响。例如，发射器306可以在紫外或红外RF发射中产生信标、符号或其他可识别的传输。这种类型的传输将不会被人类检测到，但是可以被适当的传感器328检测到(假设传感器328没有安装在对传输不透明的材料后面)。在这种情况下，传感器328可以配备有或连接到具有模式识别能力的处理器，使得由发射器306发射的模式可以容易地用于区分引导车辆201和其他车辆。例如，可能的是，当车辆201和车辆221在高速公路上以延长的跟随距离行驶时(如将在下面结合图4B描述的)，第三个车辆可能介入到车辆201和车辆221之间，从而引起关于哪个车辆正由车辆201引导和哪个车辆后面是车辆221的混淆。如果介入车辆随后切换车道或离开高速公路，则可能基于对该车辆的视觉识别，车辆221将开始跟随介入车辆，或者车辆201将感测介入车辆的偏离的路径作为影响跟随车辆221的紧急状况，并采取通常为紧急情况保留的行动。在这种情况下，灾难性的后果可能接踵而至。然而，如果车辆201配备有发射可识别模式(例如空间或时间传输模式)的发射器306，则车辆221中的控制器224可以被配置为基于传感器328对发射器306的信号的检测的丢失来确定介入车辆不是引导车辆201，并由此采取适当的动作，包括可能向车辆201无线传输感测到介入车辆和/或请求来自车辆201的无线指令。

在某些实施方案中，可能期望以不太容易被除目标传感器之外的人或传感器检测到的方式实现发射器306和发射器329中的任一个或两者。例如，扩展信号的传输，例如被描绘为由边界307a和307b界定的传输，不仅可以由传感器328检测，而且还可以由其他车辆上的传感器、安装在固定位置的传感器、佩戴红外(或其他适当)护目镜的人等检测到。这种扩展传输可能干扰其他传感器的操作，或者可能不必要地允许其他传感器确定传输这种信号的一个车辆或多个车辆的位置。在这种情况可能是不期望的情况下，可能更期望使用诸如聚焦激光束的非扩展传输来实现本发明。因为发射器329被描述为发射非扩展传输330，所以其提供了这种传输的示例。这种传输可以向引导车辆201中的传感器308提供一种或多种类型的信息。例如，传输330可仅由传感器308用来确定车辆221相对于传感器308的相对位置或姿态，因为射束撞击传感器308的点移动到传感器308上的各个点。在其他实施方案中，传输可以携带附加信息或提供附加信息。例如，如果传输330具有已知波长，则传感器308可被配备为确定传输330中的多普勒频移，以确定车辆221是否以与车辆201相同的速度行驶。或者，如果正确校准，传输330可用于提供关于加速度、减速度、位置、姿态的信息或其他相关信息。

在一些实施方案中，引导车辆201和跟随车辆221都可以配备有聚焦射束发射器(例如激光发射器)以及用于接收激光传输的适当传感器308或传感器328，以代替无线发射器202和无线发射器222。这些实施方案可用于其中希望限制其他传感器接收当引导车辆201引导跟随车辆221时使用的无线传输的能力的情况。本领域的技术人员将认识到，在这种布置中，当车辆201和车辆221的相对位置和方位改变时，可能需要或希望提供致动以在适当的方向上引导传输330。此外，在弯曲的或丘陵地形中，可能需要减小车辆201和车辆221之间的跟随距离，使得可以在发射器329和传感器308之间或者在发射器306和传感器328之间维持视线。

现在参考图4A，当以较低速度行驶或在适当的情况下例如长的、没有危险的开放直道行驶时，将期望跟随车辆221以较小的跟随距离跟随引导车辆201，例如在车辆201后面的一辆车的长度或几辆车的长度，如间隙402所示。这在这种情况下是可能的，因为低速时制动距离减小且在较低速时发生车辆机动动作，从而允许跟随车辆221和可能在车队中的车辆221后面的其他车辆进行适当的通信和反应周期。另外，更近的跟随距离减少了车辆、人或其他物体将自身插入车辆201和车辆221之间的间隙402中的可能性。在高速直道上，可能期望减小间隙402以减小风阻并提高一系列车辆的牵引(drafting)能力。或者期望减少其他车辆或物体将其插入到引导车辆201和跟随车辆221或车队中的其他车辆之间的可能性。

参照图4B，在许多情况下，当行驶速度增加时，将期望将引导车辆201和跟随车辆221之间的间隙增加到由间隙403指示的较长距离。间隙403可以是几辆车的长度或者甚至几十辆的长度，这取决于行驶速度。此外，在行进路径是蜿蜒或多坡的情况下，或者在执行危险规避操作的情况下，可能希望以这种方式增加距离。例如，如果控制器204检测到引导车辆201突然转向以避开物体或洞，则可能希望增加行驶距离。这可以例如在长车队中通过发信号通知车辆671以明显降低速度、发信号通知车辆661以降低速度至较小的量、发信号通知车辆651以降低速度至甚至较小的量等来实现，使得车队中的每对车辆之间的间隙增大。这样的增加将允许后续车辆有额外的时间来检测和避免危险或停止，直到危险可被清除。在本发明被部署在例如战区的一些实施方案中，可能希望增加开放道路上的车辆之间的间隙403，以降低攻击单个车辆的潜在影响。类似地，在这样的区域中，可能希望减小城市区域中车辆之间的间隙402，以减少攻击者在车辆意外通过时做出反应的机会。

参照图5，在表面211上，描绘了在第一跟随车辆221前面的引导车辆201。跟随车辆221在第二跟随车辆631前面。第二跟随车辆631在第三跟随车辆641的前面。尽管仅描绘了四个车辆，但是可以将该排车辆(有时称为队列或车队)扩展到更多数量的车辆，同时保持在本文公开的本发明的范围内。车辆201被示为具有放置在其顶部上的无线收发器202。无线收发器222被示为在车辆221的顶部上。无线收发器632被示为在车辆631的顶部上。以及无线收发器642被示为在车辆641的顶部上。虽然收发器202、222、632和642中的每一个被示出为放置在车辆的顶部上，但是通常更希望将无线收发器放置在车辆内，以防止盗窃、元件损坏以及收发器被暴露的其他不希望的影响。另外，在一些实施方案中，无线收发器可以与其所连接的控制器集成或封装在与控制器同一个外壳中。然而，在某些视线通信系统中，可能更希望将收发器放置在车辆的顶部上，以减少可能干扰或阻挡视线传输的物体(诸如A、B、C和D柱)的数量。

提供一系列弧501、502和503以指示车辆201、221、631和641之间可能的无线通信连接。链路501示出了车队中逐一地紧接着的两个车辆之间的无线连接，例如(a)收发器202和收发器222、(b)收发器222和收发器632以及(c)收发器632和收发器642之间的链路501。链路502示出了具有插入的车辆的两个车辆之间的无线连接，例如(a)收发器202和收发器632之间的链路502和(b)收发器222和收发器642之间的链路502。链路503示出了具有两个插入的车辆的两个车辆之间的无线连接，例如收发器202和收发器642之间的链路503。在本发明的各种实施方案中，跟随车辆221中的收发器222无线连接到一个或更多个其他无线收发器，包括车辆201中的收发器202。

在各种实施方案中，各种类型的无线连接可用于在队列中的车辆之间分发数据和控制信息。例如，可能希望将收发器202连接到收发器222、收发器632和收发器642中的每一个，以将加速、减速或危险信息以及其他相关信息快速传送到每一个车辆。然而，在这样的实施方案中，由车辆221中的控制器224生成的将对车辆631和车辆641有用的信息不能被直接传送。取而代之的是，收发器222将信息发送到收发器202，然后收发器202将信息发送到收发器632和收发器642。在许多通信系统和情况下，以这种方式路由信息是可以接受的。但在某些紧急情况下，可能希望具有直接连接。在另一个实施方案中，可能更希望将收发器642连接到其他收发器202、收发器222和收发器632中的每一个，使得如果跟随车辆641开始落在队列后面，其他车辆中的每一个可以更快地采取适当的动作来维护队列。在某些实施方案中，可能希望将每个收发器无线连接到每个其它的收发器，使得例如使用所示的弧501、502和503中的每一个。并且在某些实施方案中，可能希望通过例如，仅使用弧501传输和接收信息来将收发器仅连接到相邻收发器。在这样的实施方案中，由收发器202发送的数据在到达收发器642之前必须遍历收发器222和收发器632。另外，响应数据必须遍历其返回路径上的所有收发器。

图6A描绘了以块格式指示的一系列车辆201、221、631、641、651、661和671，每个车辆具有由在块的中心处的点指示的假设的水平质心。(可以理解，在许多车辆中，行驶时质心实际上并不位于车辆的中心。因此，这些点被中心定位仅用于说明目的。)在图6A中，可以假设车辆沿着从位置A到位置B的路径行驶，并且车辆201是引导车辆，车辆221是第一跟随车辆，车辆631是第二跟随车辆等等，直到第六跟随车辆671。如关于图5所指示的，车辆221、631、641、651、661和671中的每一个可以无线链接到一个或更多个其他车辆。优选但不必需的是，所有跟随车辆都无线链接到引导车辆201，特别是如果引导车辆201由人类操作员操作。车辆201、221、631、641、651、661和671中的任何一个或全部可以是单个车辆或牵引拖车或车辆的车辆(例如半牵引式挂车装备或拖车)。

车辆之间的直线路径表示成连接车辆对。线601表示一个车辆与紧接着在该车辆前方或后方的车辆之间的路径，例如车辆651与车辆641或车辆661之间的路径。线602表示车辆和在该车辆前面或后面的两个车辆的车辆之间的直线路径，例如车辆641和车辆221或车辆661之间的路径。线603表示一个车辆与在该车辆前方或后方的三个车辆的车辆之间的路径，例如，车辆671与车辆641之间的路径或车辆221与车辆651之间的路径。线604表示车辆与在该车辆前方或后方的四个车辆的车辆之间的路径，例如车辆661与车辆221之间的路径或车辆631与车辆671之间的路径。线605表示一辆车与在该车辆前方或后方的五个车辆的车辆之间的路径，例如，车辆671与车辆221之间的路径或车辆201与车辆661之间的路径。另外，线606表示彼此相隔六个车辆的车辆之间的路径，在该图示中仅表示车辆201和车辆671之间的路径。将认识到，在具有附加的车辆的系统中，将存在每种类型路径的附加的实例，更长路径也将存在。

可以假设，在图6A中，车辆201、221、631、641、651、661和671中的每一个的期望行驶路径从点A开始，并朝向或超过点B行进。期望路径由车辆左侧的边界692和车辆右侧的边界691界定。事实上，如果边界692和691指示允许双向通行的道路的边界，则期望的路径可能要求车辆201、221、631、641、651、661和671在行驶时都保持在道路的最右半部。如可在图6A中所见，在包括曲线的期望路径上，许多直线路径602、603、604、605和606对于跟随车辆的行驶来说是不令人满意的，因为这些路径将导致一个或更多个跟随车辆在边界691和692中的一个或更多个之外行驶。例如，如果跟随车辆671沿着路径606行进到车辆201的位置，则车辆671将行进到边界692的左侧，然后行进到边界691的右侧，这两者都是与期望路径不可接受的偏离。类似地，沿着路径602、603、604和605中的任何一个到引导车辆201的指示位置将导致跟随车辆行进到边界691的右侧。此外，在一些情况下，即使沿着路径601从车辆221的位置移动到引导车辆201，也可能导致车辆221的一部分跨越期望路径的边界691。

因此，本发明的系统依赖于除引导车辆201的当前位置之外的输入来引导跟随车辆221、631、641、651、661和671。例如，每个跟随车辆可以传输来自诸如GPS传感器的源的当前位置信息、蜂窝三角测量、其他固定物体的三角测量或感测、感测到的边界的测量结果、到车辆正在跟随或引导的汽车的距离以及其他位置的测量结果、速度或加速度信息，以提供对跟随车辆的导引。在许多情况下，跟随车辆221以及下列等等跟随指示的路径601并且将它们的运动链接在一起作为一系列这样的段就足够了。然而，在许多情况下，例如对于可能跨越边界691的车辆221示出的情况，如果车辆221严密跟随路径601，则系统将需要向车辆221中的控制器提供附加信息，以允许车辆221跟随车辆201而不跨越诸如691的边界。

边界跨越问题在图6B中更明确地示出。图6B描绘了从点C到点D在途中沿着期望路径的引导车辆201和跟随车辆221。期望的路径在左侧由边界692界定，且在右侧由边界691界定。可以看出，车辆201沿着围绕具有大约90度的角度的拐角的虚线路径611行进，这在许多街道交叉路口是常见的。从车辆221到车辆201的直线路径601无法在不偏离到期望路径边界691之外的情况下由车辆221跟随。事实上，如果期望路径边界691指示路缘，则跟随路径601可能导致车辆221横穿人行道、撞击墙壁或其他结构、撞击行人或其他不可接受的结果。

为了解决这种情况下的边界跨越问题，可能有必要传输一组非常精细的坐标、导引指令或其他数据，以沿着与车辆201所采用的路径611一致的并且保持在期望路径的边界691和692内的行进路径设置车辆221。

边界跨越问题在图6C中被更明确地指示，其中指示引导车辆201在从点E行进到点F的过程中，同时车辆201被跟随车辆221和第二跟随车辆631跟随。在图6C中，可以看到车辆201已经通过两个急转弯，同时保持在边界691和692内，并且车辆221已经通过其中一个急转弯，而车辆631还没有遇到任何急转弯。如果车辆221或车辆631中的任一个试图沿着路径601或602中的任一个行驶到引导车辆201的位置，则车辆将行驶到期望路径的边界691之外，这是不期望的且潜在灾难性的结果。因此，在本发明的某些实施方案中，可能希望将包括路线、位置、增量运动、增量控制信息、坐标或其他测量结果的详细行驶信息从车辆201中继到车辆221和车辆631中的一个或两个(以及任何额外的跟随车辆)。该信息还可以由通过车辆221感测并从车辆221中继到车辆201和631中的任一个或两者的信息来补充。以这种方式，可以构造一组跟随指令，该跟随指令允许跟随车辆保持适当的跟随距离和不超过期望路径边界的适当跟随路径。

图6D示出了在使用本文描述的系统和方法中可能遇到的又一个问题。在该图示中，引导车辆201被图示为在由左侧边界691和右侧边界692界定的期望路径内沿着由612指示的虚线路径从点G行进到点H。还指示了虚线中心边界693，其表示边界693存在于某些情况下，例如当遇到迎面而来的车辆交通时，但是在其它情况下，例如当没有遇到迎面而来的车辆交通时，边界693可以不是强制性边界。如所指示的，路径612在返回到边界692和边界693之间的区域之前向左偏离并且进入边界693和边界691之间的区域，而不是直线行进并一直在边界692和693之间。偏离的可能原因是在边界692和边界693之间的期望路径中的障碍物694(例如坠落岩石或倒下的树、停下的车辆、动物或其他障碍物)的位置。如另外所指示的，引导车辆201能够在遇到迎面而来的车辆695之前偏离并返回到边界692和边界693之间的区域。然而，根据迎面而来的车辆695和跟随车辆221的行驶速度，跟随车辆可能无法沿着路径612以避开障碍物同时在车辆201后面保持适当的跟随距离。相反，采取这样的动作可能导致迎面而来的车辆695和跟随车辆221之间的碰撞。如果额外的跟随车辆在车辆221后面被护航，则该问题可能被加剧为多车辆碰撞。因此，在这种情况下，本发明的方法可以与用于避免碰撞的排序解决方案相结合。

在关于解决图6D中所示问题的排序的领域中许多解决方案存在且是已知的。因此，本发明不限于任何一种解决方案。然而，举例来说，车辆221可由其控制器指示减速至较低的行驶速度或停止在距障碍物694的安全距离处，直到车辆695和构成威胁的任何其他迎面而来的车辆安全地通过车辆221。当车辆221被指示减速或停止(或独立地进行这种减速或停止以避免碰撞)时，可以向车辆201发送无线传输以提醒人类操作员减速或停止，直到车辆221能够安全行进，从而可以保持安全的跟随距离和无线通信。在多个跟随车辆被护送并且车队中的后一车辆避免了与车辆695的潜在碰撞的情况下，减速或停止的消息可以被中继到受影响车辆前后的多个跟随车辆，以保持车队中所有车辆的适当跟随距离。在一些这种情况下，可能希望允许车队分成两个车队，一个在危险694前面，一个在危险694后面，以避免对整个车队造成过度的延误。在这种情况下，将期望在将成为第二个车队的引导车辆的跟随车辆中有人类操作员，并提醒该车辆的人类操作员，希望该人类操作员控制车辆。如果人类操作员不可获得或不能控制车辆，则可能有必要通过指示引导车辆201和车辆201与障碍物694之间的任何跟随车辆减速或停车直到后面的车辆能够行进越过障碍物694，来维持单个车队。

现在参考图7，示出了根据本发明的实施方案的方法的简化流程图。将认识到，该流程图仅通过示例的方式提供，并且阐述了可用于实现本发明的基本步骤，但是没有阐述可用于本发明或解决上面关于图6A-6D详述的问题的每个详细步骤。在步骤700中，开始该方法。在步骤710中，在引导车辆201和跟随车辆221之间建立无线连接。如上所指示的，这可以是直接连接或通过间接通信方法中继的连接。在步骤710，如果多个车辆将在一起护送，则期望在引导车辆201和每个跟随车辆之间建立直接或间接的无线通信链路。在步骤720中，引导车辆201开始运动，优选向前运动，并且可以向左或右偏离直线路径，或者如果地形如此指示，则向上或向下运动。

在步骤730中，引导车辆201向一个或更多个跟随车辆无线地传输关于其运动、位置、姿态和/或感测到的周围环境或情况的信息，并且可以从一个或多个跟随车辆无线地接收关于相同或相似信息的数据。引导车辆201还可以向一个或更多个跟随车辆传输各种导引或传感器启用指令。在步骤740中，通过本发明的控制跟随车辆的系统来调节跟随车辆(例如跟随车辆221)的位置。在步骤750中，系统查询是否已经到达目的地。例如，这可以采取查询引导车辆201是移动还是停止的形式。或者可以采取根据当前GPS位置检查期望目的地坐标的形式。还可以采取检查是否发生了一定的行驶小时数或英里数的形式或其他形式。如果该问题的答案为否，则该方法返回到步骤730，并继续重复步骤730、740和750，直到到达目的地或接收到在目的地前停止的命令。如果在步骤750中提出的问题的答案是“是”，则在步骤760，引导车辆201将优选地无线传输已经到达目的地的指示，该指示可以与停止命令一起传输。当接收到停止命令时，优选的是，每个跟随车辆移动到其前方车辆后面的紧随位置并停止移动。在一些实施方案中，引导车辆201的目的地可以不同于所有跟随车辆的目的地。因此，接收到停止命令可导致一个或多更个跟随车辆的控制系统提醒人类操作员采取控制。

现在参考图8，描绘了根据本发明的实施方案的系统的框图的侧视图。示出了跟随车辆221，其中描绘了控制系统一个实施方案。在可选位置中描绘了多个可选传感器。

控制单元801是诸如控制器204的可移除控制器的可选的实施方案，其被配置为放置在具有诸如方向盘803、加速器807和制动踏板806的人类可操作控制装置的标准车辆221中。其他控制装置可以是相关的，并且可以使用适当的机械、电气、无线、光学或其他接口与控制单元801对接。

在该实施方案中，控制单元801呈现在具有在标称上仿人的尺寸和外形的壳体中。这种壳体可能是所希望的，因为它可以提供语境参考，其允许控制单元801的安装者容易地理解控制单元应该放置在车辆的为人类操作而配备的驾驶员座椅中的位置和取向。可以提供可选的带811(用从右上方延伸到左下方的交叉阴影线表示)，并且可以围绕驾驶员座椅810横向地延伸和紧固以将单元801保持在适当位置。类似地，可选的带809(用从左上到右下延伸的交叉影线表示)可被提供，并且可以在驾驶员座椅810下方、座椅810的后部上方和座椅810的顶部延伸，并且紧固以将控制单元801保持在适当位置。还可以可选地将用于驾驶员座椅810的安全带(未示出)围绕单元801锁住，处于锁定或可延伸功能，以将控制单元801保持在适当位置。

控制单元801的一部分可在方向盘下方并朝向车辆221的地板延伸。壳体的该部分可以是单件、两个类似于腿部的部件以提供额外的稳定性、或者多个向下延伸的部件。在该部分的底部，底脚808可构造成平放在车辆的底板上以提供额外的稳定性。可能希望以可延伸的方式形成底脚808或壳体，以适应不同尺寸车辆和/或座椅810的不同位置。还可能希望提供从壳体或底脚808向上延伸到车辆221的仪表板或转向柱的底部的支架812(用交叉影线示出)，以更牢固地将单元801保持在适当位置。壳体、底脚808和支架812优选配置成将不会不适当地干扰车辆控制装置的形式。

如果需要加速器807和制动踏板806的机械接口，则控制单元801的动量控制系统部分可以设置有操作加速器807的机械接口805和操作制动踏板806的机械接口804。类似地，控制单元801的动量控制系统部分可以设置有机械接口802以操作方向盘803。接口804、805和806仅以块格式示出，其方式旨在示出接口，而不是接口的实际外形或大小。本领域普通技术人员将认识到，用于残疾人员和自动驾驶车辆的控制装置的领域包含许多类型的机械接口，这些机械接口可用于本发明中，并与适当的致动器结合以机械地控制人可操作的车辆控制装置。

如果不需要用于控制装置的机械接口，则控制单元801可以设置有适当的电、无线、光学或其他接口，以直接向车辆221内的一个或更多个计算机提供控制数据，从而控制车辆221的转向、加速、减速和其他希望的控制。目前，许多车辆可以以这种方式进行电子控制。另外，随着时间的推移，这样做的能力正在被整合到越来越多的车辆中。

如图8所示，控制单元801可以设置有各种集成传感器813、814、815和816。传感器815是可用于监测车辆221的前部、引导车辆201和/或车辆221前方的道路的前置传感器。后置传感器816可用于监测车辆221的后部、车辆221后面的第二跟随车辆和/或车辆221后面的道路。面向侧面的传感器813可以用于监测车辆221的一侧或两侧以及沿着车辆221的侧面检测到的物体。顶部安装的传感器814可用于监测车辆的前部、后部和/或侧面，只要其在这些方向上具有适当的无障碍场。因此，可以使用传感器814来代替所有传感器813、815和816。将一个或更多个传感器直接安装在控制单元801上，提供了具有必须安装或附接在车辆221的其他位置中的更少的松动部件或零件的潜在好处。如果所有部件都可以集成到单个单元例如801中，可以认为这种集成在安装控制系统时提供了较少的人为错误机会。

传感器或收发器的多个潜在位置在图8中示出。传感器可以安装在车辆221的前部，或者作为传感器820a安装在车辆内部，或者作为传感器820b安装在车辆外部。传感器可以作为传感器822a安装在发动机罩下方，或者作为传感器822b安装在发动机罩上方。传感器可以作为传感器823放置在仪表板上，或者作为传感器824附接到挡风玻璃或后视镜。传感器可以安装在车顶上作为传感器817。可以安装悬挂在车顶上的传感器，但可以认为，在大多数车辆中，这种安装将需要对安装硬件进行一些修改或安装。因此，可以但不是优选地将本发明的传感器悬挂在车辆的顶部上。传感器可以作为传感器825附接到后窗，或者作为传感器826放置在车辆的后窗台板(rear shelf)上。传感器可以作为传感器828a安装在后备箱的顶部，或者作为传感器828b安装在后备箱内。传感器也可以作为传感器830a安装在车辆后部的内部，或者作为传感器830b安装在车辆的后部的外部。前述列表旨在说明各种传感器可以安装在车辆上的各种位置。但是该列表并不旨在排除未示出的安装位置。例如，传感器可以安装在车辆的侧面，包括镜子和窗户等。传感器还可以安装在车辆的下方。提供各种传感器安装位置，以提供操作的灵活性和为各种类型的传感器选择适当安装位置的能力。例如，玻璃为透明的RF辐射类型的传感器可以有利地安装在挡风玻璃内的位置824处，以保护传感器免受元件的影响。然而，玻璃为不透明的RF辐射类型的前向传感器可以更有利地安装在位置820a或820b，使得挡风玻璃不会遮蔽相关的RF辐射。

无线收发器222(图8中未示出)可以集成到控制单元801中或者安装在图8中示出的传感器位置的一个或更多个中。与传感器的集成一样，收发器222到控制单元801中的集成提供了更少的松动部件。可以认为这种集成将消除在车辆221中安装控制单元801时的一些人为误差。

为了说明和描述的目的，呈现了本发明的实施方案的前述描述。它并不意图是详尽的或将本发明限制到所述的精确形式，且按照上面的教导，许多修改和变化是可能的。实施方案被选择并描述，以便最佳地解释本发明的原理及其实际应用，从而使本领域中的其他技术人员能够在各种实施方案中以及在适合于所设想的特定使用的各种修改的情况下最佳地利用发明。因此，将认识到，本发明旨在覆盖下面的权利要求范围内的所有修改和等同物。

上述控制器和收发器实施方案可以体现在附加硬件内，例如单个集成电路(IC)芯片、多个IC、专用集成电路(ASIC)等。此外，一些或所有过程步骤在每个过程中出现的顺序不应被认为是限制性的。相反，应该理解的是，一些过程步骤可以以各种顺序执行，这些顺序并不都可以在本文明确示出。

上文所述的内容包括本发明的实现方式的示例。当然，不可能为了描述所要求保护的主题而描述部件或方法的每个可能想到的组合，但是本主题的实施方案的许多另外的组合和排列是可能的。因此，所要求保护的主题旨在包括落入所附的权利要求的精神和范围内的所有这样的改动、修改和变化。此外，包括摘要中所述的内容的本公开所示的实现方式的上述描述并不意图是详尽的或将所公开的实现方式限制为所公开的精确形式。尽管本文为了说明的目的描述了具体的实现方式和示例，但是正如相关领域的技术人员可以认识到的，在这些实现方式和示例的范围内考虑的各种修改是可能的。

特别地，关于由上述部件、设备、电路、系统等执行的各种功能，除非另有说明，否则用于描述这些部件的术语旨在对应于执行所述部件的特定功能的任何部件(例如，功能等同物)，即使在结构上不等同于所公开的结构，其执行所要求保护的主题的在本文示出的示例性方面中的功能。在这方面上，还将认识到，各种实施方案包括系统以及具有计算机可执行指令的计算机可读存储介质，以用于执行所要求保护的主题的各种方法的动作和/或事件。

本申请还提供了以下内容：

1).一种系统，包括：

接收器，所述接收器被配置为从与引导车辆相关联的发射器接收无线导引传输；

发射器，所述发射器被配置为向与所述引导车辆相关联的接收器发送无线传输；

电子控制器；

其中，所述控制器被配置成处理由所述接收器接收的所述导引传输并输出控制数据；

动量控制系统，所述动量控制系统被配置成用来与跟随车辆的驾驶或导引控制装置集成并从所述电子控制器接收控制数据，

其中，所述控制系统包括第一控制子系统和第二控制子系统，所述第一控制子系统被配置成使得跟随车辆以被设计成基于所述控制数据保持在所述引导车辆后面的跟随位置的方式转向，所述第二控制子系统被配置为使得跟随车辆以被设计为基于所述控制数据保持在所述引导车辆后面的跟随位置的方式加速或减速；

多个通信连接，所述多个通信连接用于将所述控制器耦合到所述发射器、所述接收器和所述动量控制系统。

2).根据1)所述的系统，还包括：

第一组一个或更多个传感器，所述第一组一个或更多个传感器被配置为附接到所述跟随车辆或放置在所述跟随车辆内，其中所述传感器中的至少一个被配置为感测其相对于所述引导车辆的位置并创建位置数据，并且所述传感器中的至少一个被配置为感测其相对于所述引导车辆的速度并创建速度数据；

其中，所述一个或更多个传感器被配置成将所述位置数据和所述速度数据传输到所述控制器，

其中，所述控制器还被配置为处理所述位置数据和所述速度数据，并输出控制数据；

一个或更多个通信连接，所述一个或更多个通信连接用于将所述控制器耦合到所述第一组一个或更多个传感器。

3).根据1)所述的系统，还包括：

第二发射器，其中所述第二发射器与所述引导车辆相关联，并且其中所述第二发射器被配置为向所述接收器发送无线导引传输；

第二接收器，其中所述第二接收器与所述引导车辆相关联，并且其中所述第二接收器被配置为从所述发射器接收无线传输；

第二组一个或更多个传感器，所述第二组一个或更多个传感器被配置为附接到或放置在所述引导车辆内，其中所述第二组传感器中的至少一个传感器被配置为感测所述引导车辆的速度、加速度和减速度中的至少一个并产生前向运动数据，并且所述第二组传感器中的至少一个传感器被配置为感测所述引导车辆的转向输入和侧向运动中的至少一个并产生侧向运动数据；

其中，所述无线导引传输包括前向运动数据、侧向运动数据和基于前向运动数据与侧向运动数据的导引控制数据中的一个或更多个。

4).根据3)所述的系统，还包括：

第二电子控制器，其中所述第二电子控制器与所述引导车辆相关联，并且被配置为接收所述前向运动数据和所述侧向运动数据，并且基于所述前向运动数据和所述侧向运动数据计算导引控制数据；

其中，所述第二电子控制器被配置为向所述第二发射器提供导引控制数据；以及

多个通信连接，所述多个通信连接用于将所述第二控制器耦合到所述第二发射器、所述第二接收器和所述第二组一个或更多个传感器。

5).根据2)所述的系统，

其中，所述第一组一个或更多个传感器中的至少一个传感器选自由雷达传感器、多普勒雷达传感器、声纳传感器、激光传感器、光学传感器、激光雷达传感器、红外传感器、紫外传感器和麦克风传感器组成的组。

6).根据2)所述的系统，

其中，所述控制器被配置成输出被创建来用于保持所述跟随车辆与所述引导车辆对准并且沿着旨在与所述引导车辆的路径接近或匹配的路径导引所述跟随车辆的目的的控制数据。

7).根据4)所述的系统，

其中，所述引导车辆是休闲娱乐车辆。

8).根据4)所述的系统，还包括：

第三组一个或更多个射频发射器，其被配置为附接到或放置在引导车辆内，并且以能够由所述第一组一个或更多个传感器中的至少一个传感器检测到的射频发射信号，

其中由所述第三组发射的信号被配置成便于由所述第一组一个或更多个传感器中的所述至少一个传感器检测所述引导车辆的位置和运动中的一个或更多个，而不能够被人类驾驶员检测到并分散注意力。

9).根据4)所述的系统，

其中，所述跟随车辆包括标准的人可操作的转向和速度控制装置，该转向和速度控制装置包含方向盘、加速器踏板、制动踏板、变速器中的两个或更多个。

10).一种自主车辆跟随方法，包括：

在引导车辆中的第一无线收发器和跟随车辆中的第二无线收发器之间建立无线通信链路；

使所述引导车辆向目的地运动；

基于所述引导车辆的运动产生导引传输；

从所述第一无线收发器传输导引传输；

利用所述第二无线收发器接收所述导引传输；

基于由所述第二无线收发器接收的所述导引传输，在没有人为干预的情况下向所述跟随车辆的转向控制装置和速度控制装置提供电子输入或机械输入；

通过在没有人为干预的情况下通过提供给所述跟随车辆的所述转向控制装置和所述速度控制装置的输入调节所述跟随车辆的转向和速度，来使所述跟随车辆紧密跟随所述引导车辆。

11).根据10)所述的方法，还包括：

利用附接到所述跟随车辆或在所述跟随车辆内的一个或更多个传感器感测所述引导车辆相对于所述跟随车辆的位置和速度；以及

基于所述引导车辆的所感测的相对位置和速度，在没有人为干预的情况下，调节对所述跟随车辆的转向控制装置和速度控制装置的机械输入，其中输入调节使得所述跟随车辆保持与所述引导车辆的速度相似的速度，并保持在所述引导车辆后面的跟随位置。

12).根据10)所述的方法，

其中，所述引导车辆包括标准的人可操作的转向和速度控制装置，该转向和速度控制装置至少包含方向盘、加速器踏板和制动踏板；以及

所述方法还包括，

在传输之前修改所述导引传输，以包含与对所述引导车辆的人可操作的控制装置中的一个或更多个的人类输入相关的信息。

13).根据10)所述的方法，还包括：

在所述第二无线收发器和在第二跟随车辆中的第三无线收发器之间建立无线通信链路；

基于所述引导车辆的运动和所述跟随车辆的运动产生第二导引传输；

从所述第二无线收发器传输所述第二导引传输；

利用所述第三无线收发器接收所述第二导引传输；

基于由所述第三无线收发器接收的所述导引传输，在没有人为干预的情况下，向所述第二跟随车辆的转向控制装置和速度控制装置提供电子输入或机械输入；

通过在没有人为干预的情况下通过向所述第二跟随车辆的转向控制装置和速度控制装置提供的输入调节所述第二跟随车辆的转向和速度，来使得所述第二跟随车辆紧密跟随所述跟随车辆。

14).根据13)所述的方法，还包括：

利用附接到所述第二跟随车辆或在所述第二跟随车辆内的一个或更多个传感器感测所述跟随车辆相对于所述第二跟随车辆的位置和速度；以及

基于所述跟随车辆的所感测的相对位置和速度，在没有人为干预的情况下，调节对所述第二跟随车辆的转向控制装置和速度控制装置的机械输入，其中输入调节使得所述第二跟随车辆保持与所述跟随车辆的速度相似的速度，并保持所述跟随车辆后面的跟随位置。

15).根据13)所述的方法，

其中，所述引导车辆包括标准的人可操作的转向和速度控制装置，该转向和速度控制装置至少包含方向盘、加速器踏板和制动踏板；以及

所述方法还包括，

在传输之前修改所述第二导引传输，以包含与对所述引导车辆的人可操作的控制装置中的一个或更多个的人类输入相关的信息和与在没有人为干预的情况下向所述跟随车辆的转向控制装置和速度控制装置提供的输入相关的信息。

16).一种自主车辆跟随方法，包括:

利用第一车辆中的无线收发器接收来自第二车辆的多个无线通信，其中所述无线通信包括基于所述第二车辆的运动或位置变化的导引传输；

经由来自所述无线收发器的无线传输来确认所述无线通信的接收；

基于由所述无线收发器接收的所述导引传输，在没有人为干预的情况下向所述第一车辆的转向控制装置和速度控制装置提供电子或机械输入；

通过在没有人为干预的情况下通过向所述第一车辆的转向控制装置和速度控制装置提供的输入调节所述第一车辆的转向和速度，来使得所述第一车辆紧密跟随所述第二车辆。

17).根据16)所述的方法，还包括：

利用附接到所述第一车辆或在所述第一车辆内的一个或更多个传感器感测所述第二车辆相对于所述第一车辆的位置和速度；以及

基于所述第二车辆的所感测的相对位置和速度，在没有人为干预的情况下调节对所述第一车辆的转向控制装置和速度控制装置的机械输入，其中所述输入调节使得所述第一车辆保持与所述第二车辆的速度相似的速度并且保持在所述第二车辆后面的跟随位置。

18).根据16)所述的方法，还包括：

基于所述第一车辆的运动和由所述无线收发器接收的导引传输产生第二导引传输；

利用所述无线收发器从所述第一车辆传输多个无线通信，其中所述无线通信旨在由跟随所述第一车辆的第三车辆接收，以及

其中来自所述第一车辆的所述多个无线通信包括所述第二导引传输；以及

利用所述无线收发器接收指示所述第三车辆接收到所述第二导引传输的确认。

19).根据18)所述的方法，

其中，导引传输还基于对标准的人可操作的转向和速度控制装置的输入，该转向和速度控制装置至少包括方向盘、加速器踏板和制动踏板；以及所述方法还包括，

在传输之前，修改所述第二导引传输，以包含与对人可操作的控制装置中的一个或更多个的输入相关的信息以及与在没有人为干预的情况下提供给所述第一车辆的转向控制装置和速度控制装置的输入相关的信息。

20).根据16)所述的方法，

其中，所述第二车辆是休闲娱乐车辆。

Claims (19)

1.一种自主车辆牵引系统，包括：

接收器，所述接收器被配置为从引导车辆无线地接收关于由所述引导车辆执行的当前引导车辆驾驶操作的导引信息；

自主牵引控制单元，所述自主牵引控制单元被配置为确定包括指令的控制数据，所述指令控制跟随车辆的当前跟随车辆驾驶操作以使所述跟随车辆保持相对于所述引导车辆的跟随位置，其中所述自主牵引控制单元基于所述导引信息和一个或更多个操作参数来确定所述控制数据；

动量控制系统，所述动量控制系统被配置为用来与所述跟随车辆的驾驶或导引控制装置集成并被配置为应用所述控制数据以控制所述当前跟随车辆驾驶操作，

其中，所述动量控制系统包括第一控制子系统和第二控制子系统，所述第一控制子系统被配置为应用所述控制数据以通过操作所述跟随车辆的方向盘使所述跟随车辆以被确定为保持所述跟随位置的方式转向，所述第二控制子系统被配置为应用所述控制数据以使所述跟随车辆以被确定为保持所述跟随位置的方式加速或减速；以及

多个通信连接，所述多个通信连接用于耦合所述接收器、所述自主牵引控制单元和所述动量控制系统。

2.根据权利要求1所述的自主车辆牵引系统，还包括：

第一组一个或更多个传感器，所述第一组一个或更多个传感器被配置为附接到所述跟随车辆或放置在所述跟随车辆内并且与所述自主牵引控制单元通信地耦合，其中所述第一组一个或更多个传感器中的至少一个被配置为确定关于所述跟随车辆相对于所述引导车辆的位置的位置信息，并且其中所述第一组一个或更多个传感器中的至少另外的一个被配置为确定关于所述跟随车辆相对于所述引导车辆的速度的速度信息，

其中，所述自主牵引控制单元还被配置为基于所述位置信息和所述速度信息确定所述控制数据，并且其中所述指令还控制所述当前跟随车辆驾驶操作以使所述跟随车辆与所述引导车辆对准并且在对应于所述引导车辆的初始路径的路径中驾驶。

3.根据权利要求1所述的自主车辆牵引系统，

其中，所述导引信息包括经由所述引导车辆的一个或更多个传感器捕获的感测反馈，所述感测反馈包括以下项中的至少一个：所述引导车辆的速度、所述引导车辆的加速、所述引导车辆的减速、所述引导车辆的前向运动、所述引导车辆的转向或所述引导车辆的侧向运动。

4.根据权利要求2所述的自主车辆牵引系统，

其中，所述第一组一个或更多个传感器中的至少一个传感器选自由雷达传感器、多普勒雷达传感器、声纳传感器、激光传感器、光学传感器、激光雷达传感器、红外传感器、紫外传感器和麦克风传感器组成的组。

5.根据权利要求2所述的自主车辆牵引系统，

其中，所述自主牵引控制单元被配置为输出被创建来用于保持所述跟随车辆与所述引导车辆对准并且沿着旨在与所述引导车辆的路径接近或匹配的路径导引所述跟随车辆的目的的控制数据。

6.根据权利要求1所述的自主车辆牵引系统，

其中，所述引导车辆是休闲娱乐车辆，并且其中所述跟随车辆不由人类驾驶员操作。

7.根据权利要求1所述的自主车辆牵引系统，还包括：

一组一个或更多个射频发射器，其被配置为附接到所述引导车辆或放置在所述引导车辆内，并且以能够由附接到所述跟随车辆或放置在所述跟随车辆内的至少一个传感器检测到的射频来发射信号，

其中由所述一组一个或更多个射频发射器发射的所述信号被配置成便于由所述跟随车辆检测所述引导车辆相对于所述跟随车辆的位置或运动。

8.根据权利要求1所述的自主车辆牵引系统，其中，所述跟随车辆和所述引导车辆各自包括标准的人可操作的转向和速度控制装置，该转向和速度控制装置包含方向盘、加速器踏板、制动踏板、变速器中的两个或更多个。

9.一种自主车辆跟随方法，包括：

由包括处理器的跟随车辆接收从引导车辆无线发射到所述跟随车辆的导引信息，其中所述导引信息反映由所述引导车辆执行的当前引导车辆驾驶操作；

由所述跟随车辆基于所述导引信息和一个或更多个操作参数来确定控制指令，并且其中所述控制指令被确定为控制所述跟随车辆的当前跟随车辆驾驶操作以使所述跟随车辆保持相对于所述引导车辆的限定跟随位置；以及

由所述跟随车辆指示所述跟随车辆的动量控制系统应用所述控制指令以控制所述当前跟随车辆驾驶操作，所述动量控制系统耦合到所述跟随车辆的驾驶或导引控制装置，

其中，所述动量控制系统包括第一控制子系统和第二控制子系统，所述第一控制子系统被配置为应用所述控制指令以通过操作所述跟随车辆的方向盘使所述跟随车辆以被确定为保持所述限定跟随位置的方式转向，所述第二控制子系统被配置为应用所述控制指令以使所述跟随车辆以被确定为保持所述限定跟随位置的方式加速或减速。

10.根据权利要求9所述的自主车辆跟随方法，还包括：

由所述跟随车辆基于经由所述跟随车辆的一个或更多个传感器捕获的感测反馈来确定关于所述跟随车辆相对于所述引导车辆的位置的位置信息和关于所述跟随车辆相对于所述引导车辆的速度的速度信息，其中所述一个或更多个传感器选自由雷达传感器、多普勒雷达传感器、声纳传感器、激光传感器、光学传感器、激光雷达传感器、红外传感器、紫外传感器和麦克风传感器组成的组。

11.根据权利要求10所述的自主车辆跟随方法，还包括：

由所述跟随车辆基于所述位置信息和所述速度信息确定所述控制指令，其中所述控制指令进一步被确定为控制所述当前跟随车辆驾驶操作以使所述跟随车辆在对应于所述引导车辆的初始路径的路径中驾驶。

12.根据权利要求9所述的自主车辆跟随方法，还包括：

由所述跟随车辆接收由所述引导车辆以能够由附接到所述跟随车辆或放置在所述跟随车辆内的至少一个传感器检测到的射频所发射的信号；以及

由所述跟随车辆基于所述信号确定所述引导车辆相对于所述跟随车辆的位置或运动。

13.根据权利要求9所述的自主车辆跟随方法，还包括：

由所述跟随车辆监控由所述引导车辆发射到所述跟随车辆的信号的接收；以及

由所述跟随车辆基于接收所述信号的能力确定介入车辆是否在所述引导车辆与所述跟随车辆之间。

14.根据权利要求13所述的自主车辆跟随方法，其中，基于所述介入车辆在所述引导车辆与所述跟随车辆之间的确定，所述方法还包括：

由所述跟随车辆向所述引导车辆发送告知所述引导车辆关于所述介入车辆的通知。

15.一种自主车辆牵引系统，包括:

处理器，以及

被提供的存储可执行指令的存储器，所述可执行指令当被所述处理器执行时便于操作的执行，所述操作包括:

确定控制数据，所述控制数据控制跟随车辆的驾驶操作，以使所述跟随车辆保持相对于引导车辆的限定跟随位置而无需附接到所述引导车辆；

将所述控制数据传输到所述跟随车辆，其中基于所述跟随车辆对所述控制数据的接收，所述跟随车辆被配置为将所述控制数据应用于所述跟随车辆的所述驾驶操作，以保持相对于所述引导车辆的所述限定跟随位置；

确定所述引导车辆对所述驾驶操作的执行方式的调整，其中所述调整被确定为防止所述跟随车辆未能保持所述限定跟随位置；以及

基于所述调整的所述确定，使所述引导车辆应用与所述驾驶操作的执行相关联的调整。

16.根据权利要求15所述的自主车辆牵引系统，其中，所述控制数据包括转向控制信息，并且其中所述跟随车辆被配置为应用所述转向控制信息，以通过操纵所述跟随车辆的方向盘使所述跟随车辆以被设计为保持所述限定跟随位置的方式转向。

17.根据权利要求15所述的自主车辆牵引系统，其中，所述控制数据包括加速/减速控制信息，并且其中所述跟随车辆被配置为应用所述控制数据，以使所述跟随车辆以被设计为保持所述限定跟随位置的方式加速或减速。

18.根据权利要求15所述的自主车辆牵引系统，其中，所述驾驶操作包括减速，并且其中所述引导车辆对所述驾驶操作的所述执行方式的调整包括调整所述引导车辆的减速度，以解决所述引导车辆和所述跟随车辆的减速能力的差异，从而防止所述跟随车辆未能保持所述限定跟随位置。

19.根据权利要求15所述的自主车辆牵引系统，其中所述驾驶操作包括加速，并且其中所述引导车辆对所述驾驶操作的所述执行方式的调整包括调整所述引导车辆的加速度，以解决所述引导车辆和所述跟随车辆的加速能力的差异，从而防止所述跟随车辆未能保持所述限定跟随位置。

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