DE112006002894T5 - Vernetztes Vielzweck-Roboterfahrzeug - Google Patents

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Abstract

System umfassend:
ein Fahrzeugsteuerungssystem zum Steuern eines autonomen Fahrzeugs, Aufnehmen von Daten und Übermitteln eines Steuersignals an wenigstens ein Netzwerk;
einen abnehmbar sich mit dem autonomen Fahrzeug verbindenden Nutzlastadapter, wobei die Nutzlast eine Netzwerkschnittstelle umfasst, die dazu eingerichtet ist, Steuersignale von dem Fahrzeugsteuerungssystem über das wenigstens eine Netzwerk zu erhalten, und
wobei das Fahrzeugsteuerungssystem die Nutzlastdaten verkapselt und die Nutzlastdaten über das wenigstens eine Netzwerk überträgt.

Description

  • Verwandte Anmeldungen
  • Diese Erfindung beansprucht die Priorität der U.S. Provisional Patent Anmeldung Nr. 60/729,445 vom 21. Oktober 2005, U.S. Provisional Patent Anmeldung Nr. 60/729,388 vom 21. Oktober 2005, U.S. Provisional Patent Anmeldung Nr. 60/780,389 vom 08. März 2006 und U.S. Provisional Patent Anmeldung Nr. 60/838,704 vom 18. August 2006, die hier alle durch Bezugnahme vollständig einbezogen werden.
  • Diese Erfindung bezieht sich auf die PCT-Patentanmeldung mit der Bezeichnung „Robotisches Steuermodul" [Anwaltsaktenzeichen Nr. 56516/336397], die PCT-Patentanmeldung mit der Bezeichnung „System und Verfahren zum Vermeiden von Hindernissen" [Anwaltsaktenzeichen Nr. 56516/336401] und die PCT-Patentanmeldung mit der Bezeichnung „Sytsteme und Verfahren zum Schalten zwischen autonomem und manuellem Betrieb eines Fahrzeugs" [Anwaltsaktenzeichen Nr. 56516/336357], die gleichzeitig eingereicht werden und hier durch Bezugnahme vollständig einbezogen werden.
  • Diese Erfindung bezieht sich weiter auf US-Patent No. 6,535,793 mit dem Titel „Verfahren und System zur Fernsteuerung eines mobilen Roboters", US Patent 6,813,557 mit dem Titel „Verfahren und System zum Steuern eines Fahrzeugs mit einer Mehrzahl von Steuermodi", US Patent 6,845,297 mit dem Titel „Verfahren und System für Fernsteuerung eines mobilen Roboters", die jeweils durch Bezugnahme vollständig einbezogen werden.
  • Diese Erfindung bezieht sich weiter auf US-Patent No. 6,434,462 mit dem Titel „GPS-Steuerung einer von einem Traktor gezugenene Einrichtung", US Patent 6,901,319 mit dem Titel „System und Verfahren zum Steuern eines Landfahrzeugs", US Patent 6,694,260 mit dem Titel „Inertial-Augmentierung für die GPS-Navigation von Landfahrzeugen", US Patent 6,789,014 mit dem Titel „Direkte Modifikation von DGPS-Information mit Inertialmessungsdaten", US Patent 6,813,557 mit dem Titel „Verfahren und System zum Steuern eines Fahrzeugs mit einer Mehrzahl vom Steuermodi", die jeweils durch Bezugnahme vollständig einbezogen werden.
  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung betrifft im allgemeinen Systeme und Verfahren für die autonome Steuerung von Fahrzeugen und Fahrzeugsensoren, Betätigungseinrichtungen und/oder Kommunikationseinrichtungen. Insbesondere betreffen Ausführungen dieser Erfindung Systeme und Verfahren für modulare Schnittstellen, Kommunikationsprotokolle, Kamera-Mast-Einheiten und Steuereinheiten für verschiedene Funktionen.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Im Oktober 2005 haben fünf autonome Fahrzeuge (von dreiundzwanzig Finalistfahrzeugen) erfolgreich die "Grand Challenge" des US-DARPA (Defense Advanced Research Projects Administration), einen Wettbewerb, der von Roboterfahrzeugen verlangte einen Weg von mehr als 100 Meilen zurückzulegen, absolviert. Diese Fahrzeuge waren mit robotischen Steuerungssystemen und mit einer Steuereinheit einer Mehrzahl von Computer versehen, die alle Betriebssysteme des Fahrzeuges, wie die Steuerung, die Bremsen, das Getriebe und den Gaszug, steuerten und die Gegenstand autonomer Entscheidungen waren, die durch Programme an Bord des Fahrzeuges als Antwort auf Sensoreingabe getroffen wurden, ohne menschlichen Einfluss auf deren eigentliche Durchführung.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Bestimmte Aspekte und Ausführungen der vorliegenden Erfindung schaffen ein vernetztes Fahrzeug, das entweder im autonomen oder manuellen Betrieb gesteuert werden kann. In einem Ausführungsbeispiel hat das Fahrzeug eine Vielzahl von Nutzlastbuchten mit Nutzlastschnittstellen, wobei die Nutzlasten abnehmbar mit dem Fahrzeug verbunden sein können und mit dem Steuerungssystem des Fahrzeuges kommunizieren können. Die Schnittstellen können integrationsfreie Verbindung für die Nutzlasten zu dem Steuerungssystem des Fahrzeuges erlauben, inklusive zum Beispiel einer RCU (robotic control unit) und/oder einer VCU (vehicle control unit) auf dem eigenständigen Fahrzeug, indem sie eine Stromversorgung und ein Netzwerkanschluss für kompatible Kommunikation zwischen der Nutzlast und dem Steuerungssystem des Fahrzeuges über ein oder mehrere Netzwerke bieten. Zum Beispiel kann dies ein LPC (local packet network) und ein VCN (vehicle control network) oder eine Kombination dieser beiden sein.
  • In bestimmten Ausführungen kann die Nutzlast eine Kamera-Mast-Einheit umfassen, die abnehmbar an die Fahrzeugschnittstelle an der Nutzlastfläche ankoppelt. Die Kamera-Mast-Einheit kann eine Netzwerkschnittstelle umfassen, die mit dem Fahr zeugsteuerungssystem über wenigstens ein Netzwerk, und eine Kammer zum Aufnehmen einer Hilfseinrichtung umfassen. Die Kammer kann eine Kamera-Mast-Einheitsschnittstelle umfassen, um den benachbarten Einrichtungen zu erlauben, abnehmbar mit der Kamera-Mast-Einheit in Verbindung zu treten und kompatibel mit der Kamera-Mast-Einheit zu kommunizieren. In anderen Ausführungen kann die Nutzlast wenigstens eines aus der Gruppe: GPS System, chemisches Detektionssystem, Laserscanner und einem Radio umfassen.
  • Das Fahrzeug kann mit Nutzlastbuchten versehen werden, die ein oder mehrere Nutzlastschnittstellen umfassen. Die Nutzlastschnittstellen ermöglichen Nutzern den Zugriff auf austauschbare Fahrzeug-Nutzlasten. Die Nutzlastschnittstellen können auch Netzwerkanschlüsse umfassen, um es den Nutzlasten zu erlauben, mit dem Fahrzeugsteuerungssystem durch Übersenden und Empfangen von Daten durch die Nutzlastschnittstelle und das Netzwerk zu kommunizieren. In einigen Ausführungen können die Nutzlastbuchten in dem Fahrzeugchassis oder dem Lastwagenchassis angeordnet sein. Alternativ können die Nutzlastbuchten unter den Sitzen oder in dem Handschuhfach vorgesehen werden. In einem Ausführungsbeispiel sind die Nutzlastbuchten in dem Lastwagenchassis angeordnet, da die Nutzlasten unförmig groß sind und mit den Passagiersitzen in Konflikt kämen, wenn sie innerhalb des Fahrgastraumes oder in dem Handschuhfach angeordnet würden.
  • In einigen Ausführungen können die Nutzlastbuchten einen Stromanschluss umfassen, um Zugriff auf das Stromsystem des Fahrzeuges zu erlauben. Die Nutzlastwucht kann auch einen Schalter zum Steuern der Spannungs- und Strommenge umfassen. In einem Ausführungsbeispiel ist die Stromzuführung und der Schalter durch oder von jedem RCU steuerbar. Das Schaffen von flexibler Spannung erlaubt es jeder Nutzlast, mit ihrer eigenen bevorzugten Spannung und Strom betrieben zu werden, ohne zusätzliche Stromquellen vorzusehen.
  • Bestimmte Ausführungen können gleichzeitig zwei OCU (operator control unit) umfassen, die Nutzlasten steuern und/oder das Fahrzeugsteuerungssystem steuern können. Eine erste OCU, die Armaturenbrett-OCU, ist genügend klein, um abnehmbar an dem Armaturenbrett des Fahrzeugs befestigt zu werden. Eine zweite OCU, die Fernbedien-OCU genannt wird, kann von einer Person genutzt werden, die nicht in dem Fahrzeug transportiert wird. Sie kann dazu benutzt werden, dass Fahrzeug und Systeme oder Nutzlasten des Fahrzeuges zu kontrollieren, wenn das Fahrzeug im autonomen oder fernbedienten Modus benutzt wird. Es umfasst eine Anordnung, die eine ausreichende Auflösung aufweist, und um eine Abbildung des Armaturenbrett-OCU-Bildschirms zu zeigen, inklusive im wesentlichen eines Realtime-Abbildes der Daten und der Grafiken, die auf der OCU des Armaturenbrettes angezeigt werden. Der Nutzer der Fernbedienungs-OCU kann Daten zur Anzeige auf dem Bildschirm der Armaturenbrett-OCU senden.
  • Beide Steuereinheiten für den Benutzer, die am Armaturenbrett und die Fernbediendung, können mit dem Fahrzeugsteuerungssystem kommunizieren, um Funktionen des Fahrzeugs zu steuern. Die OCU kann Daten in Ethernet-Paketen aus dem Steuerungssystem des Fahrzeuges oder den Nutzlasten aufnehmen und kann die Daten anzeigen. Die Nutzersteuereinrichtungen können auch Kommandos an und Funktionen vom Fahrzeugkontrollsystem senden bzw. steuern. Zum Beispiel kann die Armaturenbrett-OCU es erlauben, dass ein Benutzer die lokalen Funktionen des Fahrzeugsteuerungssystems steuert, zum Beispiel das Steuern oder Steuerfunktionen der Nutzlast.
  • In einigen Ausführungen können verschiedene Kombinationen von RCUs (robotic control units) und/oder VCUs (vehicle control units) die Berechnung der Daten und Funktionen bearbeiten. In einem Ausführungsbeispiel wird die Berechnung der Robotik durch Bearbeitungsschaltkreise innerhalb der RCUs durchgeführt, die auch Stromversorgung, eine motorische Verstärkung oder ein DSP (ein Motortreiber) und einen Ethernet-Schalter aufweisen. In einigen Ausführungen ist es nicht notwendig, dass die Berechnung der Robotik von den RCUs durchgeführt wird – ein Zentralcomputer oder eine weniger verteilte Lösung kann genutzt werden.
  • In bestimmten Ausführungen nutzen die RCU und/oder VCU ein virtuelles Terminalprotokoll, um einen CAN (Controller Area Network) zu verkapseln oder andere Datentypen in ein oder mehr Ethernet-Pakete zu verbringen. Die RCU und/oder VCU können dann die Ethernet-Pakete an die Armaturenbrett-OCU, die Fernbedien- OCU oder Nutzlast über wenigstens ein Netzwerk senden. Zum Beispiel kann ein lokales Paketnetzwerk, wie zum Beispiel ein Ethernet-Netzwerk, und ein Fahrzeugsteuernetzwerk, wie zum Beispiel ein CAN-Netzwerk, oder eine Kombination der beiden genutzt werden. Das Ethernet-Netzwerk ist zum Übertragen von Daten zwischen der Nutzlast, Betätigungen, Sensoren und Steuerung nützlich und ist üblicherweise nicht die gleiche physikalische Ebene, die für die Fernbedienung des Fahrzeuges genutzt wird. Zur gleichen Zeit ist es nützlich zur Fernbedienung des Fahrzeuges, wenn die Ethernet- und CAN-Netzwerke auf die gleichen Netzwerkprotokolle zurückgreifen. Entsprechend kann ein lokales Paketnetzwerk vorteilhafterweise eine physikalische und/oder Datenverbindungsebene aufweisen, und mit einer Fernbedienungs-OCU, mit einer zweiten physikalischen und/oder Datenverbindungsebene in Verbindung treten, aber jede Ebene nutzt die gleiche Transportebene. Für weitere Flexibilität können die Pakete des Fahrzeugsteuernetzwerkes durch die Transportebene getunnelt werden, entweder zwischen der Nutzlastbucht, den Prozessorschaltkreisen, Sensoren und/oder Betätigungseinrichtungen des Fahrzeuges oder zu der Fernbedien-OCU über Funk. Es ist vorteilhaft, dass ein LPN (local packet network) Verbindungen in den Passagierraum und in den Kofferraum aufweist, so dass Nutzlasten oder Systeme in das Fahrzeug eingestöpselt werden können, um über die Netzwerke zu kommunizieren.
  • In einem Ausführungsbeispiel ist eine drahtlose Fernbedienung mit dem Ethernet-Netzwerk verbunden und schafft einen Kanal zu der Fernbedienungs-OCU, um eine Steuerung oder anderes Zubehör in die Fernbedienungs-OCU einzustöpseln. Auf diese Weise werden Steuerungen und/oder Fernbedienungen für ein bestimmtes Nutzlastsystem alternativ in entweder dem Fahrzeugraum oder bei der Fernbedien-OCU genutzt werden können.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Diese und andere Merkmale, Aspekte und Vorteile dieser Erfindung werden besser verstanden, wenn die nachfolgende, ausführliche Beschreibung in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen gelesen wird, wobei:
  • 1 ein Blockdiagramm eines Fahrzeugsteuerungssystems in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist.
  • 2A und 2B funktionale, schematische Diagramme eines beispielhaft dargestellten Steuerungssystems in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind.
  • 3A–B Diagramme eines beispielhaften Fahrzeuges inklusive von Fahrzeugsteuereinrichtungen in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind.
  • 4 zeigt ein Fahrzeug nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, das eine Kamera-Mast-Einheit hinzugefügt besitzt.
  • 5A–C zeigen eine Kamera und eine Kamera-Mast-Einheit nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • 6A–B zeigen eine Armaturenbrettbenutzersteuereinrichtung und eine Schnittstelle nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • 7 zeigt eine Armaturenbrettnutzersteuereinrichtung, die an einem Fahrzeug nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung angesetzt ist.
  • 8 zeigt eine einzelne Boardcomputersoftwarearchitektur für eine Überwachungs-RCU nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • 9 zeigt eine Single-Boardcomputersoftwarearchitektur für das Modul zur vorausschauenden Sicht für ein RCU nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • 10 zeigt eine Single-Boardcomputerkamera und -steuersoftwarearchitektur für eine RCU nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • 11 zeigt eine RCU-Softwarearchitektur nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • 12 zeigt eine RCU-Softwarearchitektur nach einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • 13 illustriert eine Überwachungs-RCU-Softwarearchitektur nach einem Aus führungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • 14 zeigt eine RCU-Softwarearchitektur für ein nach vorne vorausschauendes Modul nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • 15 zeigt eine RCU-Softwarearchitektur nach einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung für ein nach vorne voraussehendes Modul.
  • 16 zeigt eine Softwarearchitektur nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung für ein Erkennungsmodul.
  • 17 zeigt eine Kamera- und Steuer-RCU-Softwarearchitektur nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • 18 zeigt eine Kamera- und Steuer-RCU-Softwarearchitektur nach einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • 19 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Übertragen von Daten über Netzwerke in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Allgemeiner Überblick
  • Autonome, unbemannte oder robotisch gesteuerte Fahrzeuge können zusätzlich Nutzlasten, wie zum Beispiel Strukturen, Sensoren oder Steuerungssysteme benötigen, die in das Fahrzeug integriert werden, um bestimmte Aufgaben zu erfüllen. Zum Beispiel kann das autonome Fahrzeug ein chemisches Erfassungssystem für eine Aufgabe und einen Röntgensensor für eine andere Aufgabe benötigen. Um diese zusätzlichen Systeme zu nutzen, kann das autonome Fahrzeug einen Umbau benötigen, oder benötigt eine große Umkonfigurierung, um diese Nutzlasten zu integrieren. Daher besteht eine Nachfrage nach einem autonomen Fahrzeug, das modulare Schnittstellen für Nutzlasten aufzuweist, die die Integration der Nutzlasten mit großer Einfachheit erlauben. In diesen Ausführungen kann das autonome Fahrzeug fernbedient oder in anderen Betriebszuständen sein, wie zum Beispiel durch eine Fern-OCU oder durch eine Armaturenbrett-OCU gesteuert.
  • Autonome Fahrzeuge können auch eine Kamera-Mast-Einheit umfassen, die mit dem Steuerungssystem eines Fahrzeuges zur Erfassung von Bildern und der Übertragung von Daten an das Steuerungssystem kommuniziert. Für einige autonome Fahrzeugaufgaben kann die Kamera-Mast-Einheit zusätzliche Komponente benötigen, die der Kamera-Mast-Einheit eine größere Funktionalität verschaffen. Zusätzlich kann in einigen Aufgaben eine andere Kamera-Mast-Einheit als die Einheit, die mit dem Fahrzeug verbunden ist oder ein anderer Typ von Einheit benötigt werden. Dementsprechend besteht eine Notwendigkeit dafür, dass die Kamera-Mast-Einheit eine Struktur zum Aufnehmen von zusätzlichen Kamerakomponenten umfaßt, und eine Kamera-Mastschnittstelle es der Kameraeinheit erlaubt, leicht sich mit dem autonomen Fahrzeug zu verbinden und von diesem getrennt zu werden und mit dem Steuerungssystem des Fahrzeuges zu kommunizieren.
  • Eine Fernbedienung kann einige autonome Fahrzeuge durch Übermitteln von Kommandos an und Empfang von Daten von den Fahrzeugsteuerungssystemen kontrollieren. Oft sind Fernsteuereinrichtungen in zentraler Position angeordnet und bewegen sich mit dem Fahrzeug nicht fort. Fernsteuereinrichtungen können eine große Anzahl von Funktionen umfassen und die Fähigkeit zum Empfangen und Senden großer Datenmengen haben. Die Fern-OCU kann Daten von dem autonomen Fahrzeug in Bezug auf die Position, Ausrichtung, Hindernisse oder ähnliche Daten empfangen und Bewegungskommandos oder Nutzlastkommandos entsprechend übermitteln. Zum Beispiel können in eineigen Ausführungen Kameras, die auf dem Fahrzeug angeordnet sind, Bewegungs-Videos an die Fern-OCU senden. Die Fern-OCU übermittelt und empfängt die Information unter Nutzung eines niedrig-hohen Retransmitters oder Reflektors. Die Latenz der Steuerung verhindert die meisten langreichweitigen Implementierungen der Bewegt-Videos, wie z. B. für Satelliten Operation. In einigen Beispielen können Benutzer relativ nah an dem autonomen Fahrzeug ohne eine Fern-OCU die Notwendigkeit besitzen, die lokalen Funktionen des Fahrzeuges zu steuern, wie zum Beispiel das Fahrzeug einem Pfad folgen zu lassen, den es gerade fährt. Entsprechend besteht die Notwendigkeit für ein System, dass wenigstens die lokalen Funktionen des autonomen Fahrzeuges ansprechen und steuern kann, und das relativ nah zum oder an dem autonomen Fahrzeug angeordnet ist.
  • Wenn das Fahrzeugsteuerungssystem mehr als ein Netzwerk umfaßt, können die Komponenten, die normalerweise Daten in ein erstes Netzwerk übertragen, dazu nicht in der Lage sein, unter Benutzung eines zweiten Netzwerkes zu kommunizieren. Dementsprechend besteht eine Notwendigkeit für ein Kommunikationsprotokoll, das Kommunikation zwischen Steuerungssystemkomponenten erlaubt, sogar dann, wenn die Komponenten Daten auf ein anderes Netzwerk als das der übertragenden Daten übertragen wollen.
  • Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung schaffen ein vernetztes robotisches Vielzweckfahrzeug. Ein Ausführungsbeispiel kann Systeme oder Verfahren für autonome Fahrzeugtraglastenschnittstellen, Kamera-Mastkonfigurationen, Kommunikationsprotokolle für ein Fahrzeugsteuerungssystem oder eine Armaturenbrett-OCU für lokale Fahrzeugsfunktionskontrollen umfassen.
  • Verschiedene Aspekte und Ausführungen der vorliegenden Erfindung schaffen ein Fahrzeug, das in manuellen oder autonomen Modi betrieben werden kann. Das Fahr zeug kann ein oder mehrere Nutzlastbuchten und ein Fahrzeugsteuerungssystem umfassen. In einigen Ausführungen der vorliegenden Erfindung kann das Fahrzeugsteuerungssystem ein oder mehrere Netzwerke nutzen, um Daten von Sensoren zu empfangen und Steuersignale an die Fahrzeugsbetätigungskomponenten zu senden, um die Fahrzeugsbewegungen und Modi zu steuern. Zum Beispiel kann die Fahrzeugsteuerung auf der Betätigungsebene die Steuerung von Basisfahrzeugfunktionen, wie Geschwindigkeit, Steuerung, Beleuchtung des Fahrzeugkörpers, Armaturenschalterschnittstellen und Diagnostik umfassen. Steuergeräte können mit den Fahrzeugsteuerungssystemkomponenten über Fern- und/oder lokale Steuereinheiten über ein oder mehrere Netzwerke unter der Benutzung von Steuerkommandos kommunizieren. Die Nutzlastflächen können in den Fahrzeugkorpus oder in den Chassiskorpus eingebaut werden. Die Nutzlastbuchten können Nutzlastschnittstellen umfassen, die es Nutzlasten erlauben, wie zum Beispiel bestimmten funktionellen Komponenten, sich abnehmbar mit dem Nutzlastinterface zu verbinden und kompatible Kommunikation mit dem Fahrzeugsteuerungssystem zu schaffen. Ausführungen der Erfindungen können eine Schnittstelle schaffen, die es erlaubt, dass die Nutzlasten relativ einfach ausgewechselt werden können. In einigen Ausführungen der vorliegenden Erfindung umfaßt das Fahrzeugsteuerungssystemnetzwerk eine kurzreichweitige, physikalische Ebene und/oder Protokoll, zum Beispiel TCP/IP, Ethernet, local mesh, wireless USB und/oder ZigBee. Ausführungen können auch langreichweite, physikalische Ebenen oder Protokolle zwischen den Fahrzeugsteuerungssystemkomponenten und einer Fernbedienung oder einer Benutzersteuereinrichtung umfassen, wie zum Beispiel Wi-Fi oder drahtlose, lokale Netzwerke, wie zum Beispiel IEEE 802.11, 900 MHz Militärprotokolle, Satelliten und/oder Sichtlinienlasernetzwerke.
  • Das Fahrzeug kann auch einen abnehmbar verbundenen Kamera-Mast umfassen, der eine Kamera unterstützt, um Bilder aufzunehmen und zu bearbeiten. Die Kamera-Mast-Einheit kann mit einem Fahrzeugsystemnetzwerk durch eine Mastschnittstelle sich zur kompatiblen Kommunikation zwischen der Kamera und dem Steuerungssystem des Fahrzeugs verbinden. Die Mastschnittstelle kann es zusätzlichen Komponenten erlauben, mit relativer Leichtigkeit ausgewechselt zu werden. In einigen Ausführungen wird die Kamera-Mast-Einheit an das Fahrzeug verbunden bei einer Nutzlastschnittstelle zwischen dem Fahrzeugchassis und/oder den Benutzer/Passagierbereich.
  • In einigen Ausführungen der vorliegenden Erfindung kann das Fahrzeugsteuerungssystem mit einer Fern-OCU kommunizieren, die eine Fernsteuereinrichtung zum Senden von Steuersignalen an das Steuerungssystem des Fahrzeugs ist und Daten von dem Steuerungssystem empfängt. Das Fahrzeug kann auch eine Armaturenbrett-OCU umfassen, die abnehmbar mit dem Fahrzeug verbunden ist und entweder drahtlos oder durch eine drahtgebundene Verbindung mit dem Steuerungssystem des Fahrzeuges kommuniziert. Ein Bediener kann die Armaturenbrett-OCU nutzen, um wenigstens einige Fahrzeugfunktionen zu steuern. Zum Beispiel kann ein Nutzer, während er das Fahrzeug im manuellen Modus betätigt, die Armaturenbrett-OCU bedienen, um dem Fahrzeugsteuerungssystem anzugeben, GPS-Wegpunkte während der Fahrt des Fahrzeuges aufzunehmen. Wenn der Nutzer seine Bestimmung erreicht, kann der Nutzer die Armaturenbrett-OCU dazu nutzen, dem Fahrzeug das Kommando zu geben, im autonomen Modus zu seiner Startposition zurückzukehren, indem es die aufgezeichneten Wegpunkte vom letzten Wegpunkt zum ersten entlang folgt.
  • In einigen Ausführungen der vorliegenden Erfindung kommuniziert das Fahrzeugsteuerungssystem mit der Armaturenbrett-OCU und/oder Nutzlasten, die mit dem Fahrzeug unter Benutzung eines virtuellen Terminalprotokolls eine Schnittstelle bilden, die vom verkapselten CAN oder anderen Formattypen für Daten in Ethernet-Pakete verkapseln, und die Ethernet-Pakete über ein Ethernet-Netzwerk an eine Armaturenbrett-OCU und/oder Nutzlasten übertragen. Die Armaturenbrett-OCU und/oder Nutzlasten können die Ethernet-Pakete empfangen und die CAN oder andere Datentypen extrahieren und anzeigen. Ein Beispiel solcher Ausführungen des virtuellen Terminalprotokolls sind die SAE J1939- und ISO 11783-6 Standards.
  • Das Fahrzeug kann in einem oder mehreren verschiedenen Modi betrieben werden. Zum Beispiel kann das Fahrzeug in einem "Follow Me"-Modus, einem Fernbedienmodus, einem Lehr- und Playback-Modus oder einem GPS-Wegmodus benutzt werden und verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung nutzen, um diese Modi zu steuern und zu überwachen. In einigen Ausführungen der vorliegenden Erfindung kann eine Benutzung einer Armaturenbrett-OCU und/oder einer Fernbedienungs- OCU zur gleichen Zeit oder unabhängig erfolgen, um den Fahrzeugbetriebsmodus und andere Steuerungen vorzunehmen.
  • Zum Beispiel kann ein Nutzer eine Fern-OCU nutzen, um Daten, wie zum Beispiel Kamera, Sensor und Positionsdaten, vom Fahrzeug zu empfangen. Die Fern-OCU kann die Daten in einer Vielzahl von Formaten anzeigen, die für einen Nutzer und/oder die Fern-OCU geeignet sind die Daten zu analysieren. Der Benutzer kann dann Kommandos in die Fern-OCU eingeben, wie zum Beispiel die Eingabe eines Kommandos an eine Tastatur, eine Maus, einen Touch-Screen oder andere Eingabekomponenten. Zum Beispiel kann die Fern-OCU ein Kommando für das Fahrzeug eingeben, um in einem GPS-Wegpunktmodus betrieben zu werden. Die Fern-OCU kann das Kommando an das Fahrzeugsteuerungssystem auf ein Netzwerk übertragen, das drahtlos sein kann. Das Fahrzeugsteuerungssystem empfängt das Kommando und die Steuerung des Fahrzeugs in Übereinstimmung mit dem Kommando von zum Beispiel gesendeten Steuerdaten an die robotischen Betätigungseinrichtungen, Sensoren und Nutzlasten des Fahrzeugs. Das Fahrzeugsteuerungssystem kann auch Daten drahtlos oder über ein Draht-gebundenes Netzwerk an die Armaturenbrett-OCU senden. Die Armaturenbrett-OCU kann wenigstens ausgewählte Teile der Daten an einen Nutzer senden, der in dem Bediener oder Passagierabteilung des Fahrzeuges ist oder relativ nah am Fahrzeug. Der Nutzer kann den Modus des Fahrzeugsbetriebs analysieren und andere Daten auf der Armaturenbrett-OCU und der Eingabe, und wenigstens lokale Kommandos an die Armaturenbrett-OCU geben. Zum Beispiel kann der Nutzer ein Kommando eingeben, einen Lehrplayback-Modus zu aktivieren, wenn das Fahrzeug einen bestimmten Ort erreicht. Die Armaturenbrett-OCU kann das Kommando an das Fahrzeugsteuerungssystem über das Netzwerk und das Fahrzeugsteuerungssystem senden und kann Kommando an die Fahrzeugkomponenten in Übereinstimmung mit dem Kommando übergeben. Das folgende ist eine Beschreibung der oben beschriebenen Modi.
  • Follow Me – Modus (Folge-mir-Modus): Bei dem "Follow Me"-Modus werden ein oder mehrere Objekte durch einen Sensor oder eine Kameraeinheit identifiziert, und das robotisch gesteuerte Fahrzeug wird dazu angehalten, dem Objekt zu folgen. Ein Nutzer kann den "Follow Me"-Modus durch Auswahl des Modus und/oder des Ob jektes, dem zu folgen ist, über die Fern-OCU oder die Armaturenbrett-OCU durchführen. In dem "Follow Me"-Modus entscheiden Fahrzeugkomponenten, ob ein Objekt identifiziert ist, dem zu folgen ist. Wenn es kein vordefiniertes Objekt gibt, dem zu folgen ist, kann das System das nächste Objekt innerhalb der Erfassungszone erfassen und auswählen, das durch die Fläche vorgegeben ist, in der ein Laserstrahl die Fähigkeit hat, Objekte zu erkennen und zu identifizieren. Die "Follow Me"-Modusalgorithmen können eine Sammlung von Kommandos nutzen, um eine Trajektorie zu dem Objekt zu erzeugen und können Geschwindigkeit und Richtungskomponenten umfassen, die es dem Fahrzeug erlauben, eine vorbestimmte maximal erlaubte Geschwindigkeit nicht zu überschreiten und ein Kommando in einer vorbestimmten Entfernung vor dem Objekt zu stoppen. Nachdem das Objekt anfänglich durch das Fahrzeugsteuerungssystem ausgewählt ist, Fern-OCU und/oder Armaturenbrett-OCU folgen bereits dem Objekt, kann die Fahrzeugposition relativ zu seiner vorangehenden Position und der Bewegung des Objekts abgeschätzt werden. Zusätzlich kann eine abgeschätzte oder erwartete Position des Objektes auch berechnet werden. Wenn kein bewegtes Objekt innerhalb des vorveranschlagten Positionsradius innerhalb der vorgegebenen Zeitdauer erkannt wird, wird das Fahrzeug nicht länger nach sich bewegenden Objekten suchen und wird versuchen, ein anderes bewegtes Objekt zu finden unter der Nutzung des oben beschriebenen Vorgehens.
  • Nachdem das sich bewegende Objekt erkannt wurde, wird ein Satz an Trajektorien berechnet, um das Fahrzeug mit Bewegungskommandos zu versehen. Die Trajektorie kann in einem Satz von Trajektorien ausgebreitet werden durch Berechnen von Vektoren, die um einen vorbestimmten Winkel, zum Beispiel um 5 Grad zur Rechten und Linken der Trajektorie des sich bewegenden Objektes, beabstandet sind. Zusätzliche Trajektorien können zwischen den Vektoren geschaffen werden, um zusätzliche Trajektorien eines Trajektoriensatzes zu schaffen. Jeder Trajektorie kann eine Bevorzugung zugeordnet werden. Zum Beispiel kann der Trajektorie, die in der Mitte des Trajektoriensatzes angeordnet ist, ein Wert zugeordnet werden, der dem Bevorzugten zugeordnet ist, während die Vektoren, die am weitesten von dem Mittelvektor entfernt sind, einen Bevorzugungswert besitzen, der als am wenigsten bevorzugter Vektor zu werten ist. Der Trajektoriensatz wird dann an die Antriebsleiter-(engl. drive arbiter)Komponente als Aktionssatz geleitet. Eine Hinderniskarte kann kalkuliert werden basierend auf Information, die von den Sensoren erhalten wurde, wie zum Beispiel vorderen und hinteren Laserstrahlen, inklusive dem Vorhandensein, und der Verortung der Hindernisse. Die Hinderniskarte kann an die Antriebsleiter-Komponente als Grenze des Trajektoriensatzes übermittelt werden.
  • GPS-Wegpunkt-Modus: In einigen Ausführungen der vorliegenden Erfindung wird das Fahrzeug, basierend auf GPS-Wegpunktinformation unter Benutzung eines GPS-Bestimmungssystems, geleitet. Beispiele eines GPS-Bestimmungssystems umfassen Navom SF-2050M. Ein Nutzer kann den GPS-Wegpunkt-Modus durch Auswahl des Modus Beginnen und/oder Beenden von Wegpunkten über die Fern-OCU oder die Armaturenbrett-OCU auswählen. Zum Beispiel kann Wegpunktinformation kontinuierlich von einer Wegpunktliste aktualisiert werden, und Trajektoriensatz basierend auf den nächsten Wegpunkten relativ zum laufenden und/oder letzten Wegpunkt werden entwickelt. Als erstes wird der laufende Wegpunkt korrelierend mit der Position, an der ein Fahrzeug vermutet wird, berechnet durch das Fahrzeugsteuerungssystem und/oder die Fern-OCU. Eine Sammlung von Ausrichtungssteuereinrichtungen schafft eine Trajektorie zu dem laufenden Wegpunkt mit Geschwindigkeit und Richtungsinformation, die das Fahrzeug daran hindern, von einer vorbestimmten Geschwindigkeit abzuweichen, um die laufende Position zu erreichen. Die Position des Fahrzeuges wird dann berechnet, um zu bestimmen, ob das Fahrzeug innerhalb eines Wegpunktradius ist, oder ob das Fahrzeug über eine Ebene sich hinaus bewegt hat, die rechtwinklig zu dem laufenden Bewegpunkt verläuft. Ein "nächster" Wegpunkt wird dann bestimmt und eine Trajektorie wird berechnet, basierend auf dem laufenden und dem nächsten Wegpunkt. Basierend auf der Trajektorieninformation wird ein Trajektoriensatz durch Berechnen von Vektoren innerhalb einer vorbestimmten Distanz zwischen diesen, zum Beispiel 5 Grad, berechnet, wobei die sich bewegende Objekttrajektorie als die Mittlere des Satzes begriffen wird. Zusätzliche Trajektorien können zwischen den erzeugten Trajektorien und jeder Trajektorie, der einem Differenzwert zugeordnet ist, eingefügt werden, wobei weniger bevorzugte Werte an die Trajektorien vergeben werden, die weiter von der Mitteltrajektorie entfernt sind.
  • Weiter kann ein Nutzer einen vorbestimmten GPS-Pfad aufzeichnen und die Information an eine RCU geben, durch Gabe eines Kommandos von der Fern-OCU oder der Armaturenbrett-OCU, indem die Information an ein RCU-Flashspeicher gespeichert wird. Der Nutzer kann dann ein GPS-Weg-Playback-System initiieren, indem die Armaturenbrett-OCU genutzt wird. Der Nutzer kann die GPS-Information durch anfängliches Aufzeichnen von GPS-Breiten und -Längenablesungen anzeigen, wobei die GPS-Information durch Entfernen außen liegender GPS-Datenpunkte komprimiert wird. Ein Wegpunkt-Listenmanager kann alle Wegpunkte in der Reihe anzeigen, die nachverfolgt werden sollen. In einigen Ausführungen der vorliegenden Erfindung sind Fahrtsegmente zwischen den Wegpunkten bestimmbar und dazu ausgelegt, einen kurvigen Pfad zu erzeugen, dem das Fahrzeug folgen kann. Alternativ kann ein "tech center path tracker" benutzt werden, um einen Pfad zu erzeugen, der mit konsistenten oder weichen Fahrzeugbewegungen verträglich ist. Der Trajektoriensatz wird dann an den Antriebsleiter gegeben, der die geeignete Trajektorie, basierend auf dem Trajektoriensatz und Information, die mit dem Vorhandensein und/oder der Stellung von Hindernissen zu tun hat, bestimmt. In einigen alternativen Ausführungen werden Trajektoriensätze basierend auf Daten erzeugt, die von einem Kompaß anstelle eines GPS-Systems erhalten werden und Relativstellen von Objekten, Entfernungspunkten und/oder vorbestimmten Positionsdaten. Beispiele von Kompaßsystemen, die benutzt werden, umfassen den elektronischen Kompaß TCM 2–20.
  • Teleoperations Modus: In einigen Ausführungen der vorliegenden Erfindung wird der Weg des Fahrzeuges durch Fernbedienung entwickelt. Ein Aufnehmer, der mit dem Fahrzeug verbunden ist, ist dazu in der Lage, Kommandos von der Fern-OCU und/oder der Armaturenbrett-OCU aufzunehmen. Zum Beispiel kann die Fernbedienungskomponente einen Anschluß öffnen, wie zum Beispiel durch Erzeugen eines Kommunikationsendpunktes, und Zurückgeben einer Datensatzbeschreibung, mit der ein Anschluß (ein "Socket") geöffnet werden kann, wie zum Beispiel durch Erzeugen eines Kommunikationsendpunktes und Zurücksenden einer Dateibeschreibung mit der man einen Anschluß zugreifen kann, der mit einer Socketadresse (einer Anschlußadresse) verbunden ist, inklusive einer Anschlußnummer an eine lokale Netzwerkadresse des lokalen Hosts. Die Kommandos, die von einer Nutzersteuerschnittstelle auf einem OCU zum Beispiel übermittelt werden, basierend auf Information, die an die Nutzersteuerschnittstelle übermittelt wird, das bedeutet oder ist damit im Zusammenhang, dass Daten von einer Kamera, die auf dem Fahrzeug angeordnet ist, durch Radiokommunikationsverbindungen oder Netzwerk erfaßt werden. Beispiele solcher Radionetzwerke umfassen die Nutzung des 2,4 GHz Radiowellensystems, das von Rubicon Communications hergestellt wird, das auch als "Netgate" vertrieben wird und die aus Kailau, Hawaii stammen, oder ein 900 MHz Radiosystem, wie zum Beispiel das EH900(R) Modell, das von Nova Engineering am Cincinnati, Ohio vertrieben wird. Das EH900TM Modellradiosystem kann mit einem 802.22b Radiosystem, wie zum Beispiel von Netgate hergestellt, kombiniert werden, um eine verbesserte Kommunikation über relativ kurze und lange Wege zu erstellen. Beispiele von Kamerasystemen umfassen ein 10/100 Basis T schnelle Internetverbindung und eine SNC-CS3NTM Modell Kamera, wie sie von Sony Elektronics, Inc. aus Park Ridge, New Jersey, hergestellt wird.
  • Das Fernbediensystem kann ein Kommando erhalten, das entweder Null oder „Nicht-Null"-Geschwindigkeitsinformationen enthält. Wenn das Geschwindigkeitskommando Null ist, wird die Kommandogeschichte konsultiert, um festzustellen, ob eine vorbestimmte Anzahl von vorangehenden Kommandos ebenfalls ein Nullkommando umfaßte. Wenn es eine vorbestimmte Anzahl von vorangehenden Kommandos gab, kann eine Trajektorie, basierend auf jeder Richtungsinformation, die mit dem laufenden Kommando in Verbindung steht, nicht erzeugt werden. Wenn das Geschwindigkeitskommando nicht null ist oder ein oder mehr der vorliegenden Kommandos eine Nicht-Nullgeschwindigkeitsinformation umfaßen, wird ein Satz von Trajektorien erzeugt. Ein Trajektoriensatz wird erzeugt, indem Vektoren mit vorbestimmten Abstand zwischen ihnen berechnet werden, zum Beispiel 5 Grad, wobei die Objektrajektorie des sich bewegenden Objekts der Trajektorie in der Mitte des Satzes zugeordnet wird. Zusätzliche Trajektorien können zwischen den erzeugten Trajektorien und jeder Trajektorie, die einen bestimmten Wert zugeordnet bekommen hat, erzeugt werden mit weniger bevorzugten Werten, die in den Trajektorien weiter entfernt von der Mittel-Trajektorie zugewiesen werden. Der Trajektoriensatz wird dann an den Antriebsleiter gesandt, der die geeignete Trajektorie, basierend auf dem Trajektoriensatz, und der Information, die mit dem Vorhandensein und/oder der Ortung des Hindernisses in Bezug steht, bestimmt wird.
  • Teach and Playback-Modus: In einigen Ausführungen der vorliegenden Erfindung kann das Fahrzeug in einem Teach-(Lehre-) and Playback Modus betrieben werden. Ein Nutzerinterface kann geschaffen werden, wie zum Beispiel eine Armaturenbrett-OCU, die mit dem Fahrzeug in Verbindung steht, oder in einem Teleoperationssystem eingebaut ist (oder einigen anderen geeigneten Nutzerschnittstellen). Das Lehr- und Wiedergabesystem kann das Fahrzeug mit einem Befehl versehen, Bewegungen, Antriebssignale und/oder wegbezogene Information, wie zum Beispiel GPS-Wegpunkte, die Anordnung von Hindernissen etc. aufzuzeichnen und den aufgezeichneten Informationen zu folgen, wenn dem Pfad zurück zum Zielpunkt gefolgt wird. Zum Beispiel wird das Fahrzeug Geschwindigkeits- und Richtungsinformationen speichern und die Informationen mit bestimmten GPS-Daten und/oder Zeitstempeldaten korrelieren. Auf einem Weg zurück ruft das System die Daten auf, um das Fahrzeug mit Geschwindigkeits-, Richtungs- oder jede anderen dazu in Beziehung stehende Information zu versorgen, um einem Rückweg zu folgen. Das Fahrzeug kann dazu in der Lage sein, die abgespielten Bewegungsinformationen und Daten entweder vorwärts oder rückwärts zu verfolgen. Zusätzlich können die Daten, die aufgezeichnet wurden, für zusätzliche Wegstrecken wiederholt werden.
  • Beispielhaftes Steuerungssystem und Schnittstellen
  • 1 ist ein Blockdiagramm hoher Abstraktion eines Fahrzeugsteuerungssystems 100 eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung. Das Fahrezeugsteuerungssystem 100 umfaßt ein robotisches Steuerungssystem 104, das in dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Vielzweck-Robotiksteuereinheiten (RCUs) 106a–n umfaßt. Die RCUs 106a–n können miteinander verbunden werden, miteinander kommunizieren und mit anderen Steuerungssystemen und Fahrzeugkomponenten über einen CAN-Bus 110 und einem Paket geschalteten Netzwerk 108, wie zum Beispiel ein Ethernet-Netzwerk. In einigen Ausführungen kann nur ein Paket geschaltetes Netzwerk 108 genutzt werden. Einige Ausführungen der RCUs 106a–n können einen Netzwerkschalter 107a–n umfassen, um Kommunikation mit anderen Steuerungssystemen und Fahrzeugkomponenten auf ein Netzwerk zu erlauben. In einem Ausführungsbeispiel kann das Netzwerk als Ethernet-Netzwerk genutzt werden. Die RCUs 106a–n nach einigen Ausführungen können separat oder zusätzlich eine CAN- Busschnittstelle 109a–n umfassen, die mit einem CAN-Netzwerk und Steuerungssystem und Fahrzeugkomponenten in einem CAN-Netzwerk kommunizieren können. Wenn ein RCU 106a–n nicht mehr richtig arbeitet, können andere Steuerungssysteme und Fahrzeugkomponenten durch den Netzwerkschalter 107a–n und/oder die CAN-Busschnittstelle 109a–n kommunizieren.
  • Das Fahrzeugsteuerungssystem 100, das in 1 dargestellt ist, umfaßt auch verschiedene Betriebssysteme 102a–n. Jedes zusätzliche Betriebssystem 102a–n in einigen Ausführungen kann direkt oder indirekt mit einer RCU 106a–n kommunizieren. Diese Betriebssysteme 102a–n können dafür benutzt werden, die Bewegung des Fahrzeuges zu steuern und können zum Beispiel das Steuerungssystem, das Bremssystem, das Gassystem und das Lenkungssystem umfassen. Jedes Betriebssystem kann einen Aktuator, wie zum Beispiel einen Motor umfassen, der den Betrieb des bestimmten Betriebssystems steuert. Zum Beispiel kann das Betriebssystem einen Aktuator umfassen, der die Anwendung der Bremse des Fahrzeuges steuert. Das RCU 106a–n kann weiter mit Scannern 102a–n, wie zum Beispiel Laserscannern, Kameras 114a–b, Radios 116a–b und einem Global Positioning System (GPS) 118 verbunden sein oder anderweitig Eingaben empfangen. In bestimmten Ausführungen sind die RCUs 106a–n in einem Volumen von ungefähr 5–10 Litern enthalten, und es ist voraussichtlich nicht möglich, die RCUs in äquivalenter Funktionalität im geringeren Raum als diesen zu beherbergen.
  • Das Fahrzeugsteuerungssystem 100 kann auch eine VCU (Vehicle control unit) aufweisen, die nicht dargestellt ist. Das Fahrzeugsteuerungssystem empfängt Eingaben und nutzt die Eingabe, um festzustellen, wie eines oder mehr der Betriebssysteme 102a–n zu steuern sind. Zum Beispiel kann die Fahrzeugsteuerungseinheit eine Eingabe von einem RCU 106a–n empfangen, die anzeigt, dass das Fahrzeug nach rechts gedreht werden sollte. Als Antwort auf dieses Signal kann die Fahrzeugsteuereinheit ein Steuersignal an das Steuerungssystem ausgeben, um den Aktuator dazu zu veranlassen, die Steuerwelle zu drehen.
  • Beide, die VCU und die RCUs 106a–n können einen Prozessor umfassen. Der Prozessor umfaßt ein computerlesbares Medium, wie zum Beispiel ein RAM (random access memory), das mit dem Prozessor verbunden ist. Der Prozessor führt computerausführbare Programminformationen aus, die in dem Speicher gespeichert sind, wie zum Beispiel Fahrzeug oder robotische Algorithmen. Solche Prozessoren können einen Mikroprozessor, einen ASIC und Statusmaschinen umfassen. Solche Prozessoren umfassen oder können in Kombination mit Medien, zum Beispiel computerlesbaren Medien, sein, die Befehle speichern, die, wenn sie von einem Prozessor ausgeführt werden, den Prozessor veranlassen, die hierin beschriebenen Schritte durchzuführen. Ausführungen von computerlesbaren Medien umfassen, aber sind nicht darauf beschränkt, elektronische, optische, magnetische und andere Speicher oder Übertragungsgeräte, die dazu in der Lage sind, den Prozessor mit computerlesbaren Befehlen, wie zum Beispiel ausführbarem Befehlscode, zu versorgen. Andere Beispiele von geeigneten Medien umfassen, aber sind nicht beschränkt auf eine Floppy-Disk, CD-ROM, DVD, magnetische Disk, Speicherchip, ROM, RAM, ein ASIC, einen konfigurierten Prozessor, alle optischen Medien, alle Magnetband oder magnetischen Medien und jedes andere geeignete Medium, aus dem ein Computerprozessor Befehle lesen kann. Auch können verschiedene Formen von computerlesbaren Medien Befehle an einen Computer übertragen oder weitergegeben, inklusive einem Router, einem privaten oder öffentlichen Netzwerk und anderen Übertragungsgeräten oder Kanälen, sowohl verdrahteten wie drahtlosen. Die Informationen können jede ausführbare Befehlsform von jeder geeigneten Computerprogrammsprache, inklusive zum Beispiel C, C++, C#, Visual Basic, Java, Python, Perl und JavaScript, umfassen.
  • Die RCUs 106a–n in 1 können auch mit anderen geeigneten Nutzlasten 120 durch eine Nutzlastschnittstelle (nicht dargestellt) verbunden werden. Die Nutzlastschnitstelle kann sicher innerhalb der Seite oder der Bodenwände eines Fahrzeugbettes, wie zum Beispiel eines Lastwagenchassis, gehalten werden. Die Nutzlastschnittstelle kann es den Nutzlasten 120 erlauben, an RCUs 106a–n anzukoppeln, die in einem Fahrzeugkörper über ein oder mehr Netzwerke angeordnet sind. Die Nutzlastschnittstelle kann einen Ethernet-Port, einen CAN-Port, einen RS232-Port oder andere geeignete Netzwerkkommunikationsschnittstellen haben. Verbinder in dem Lastwagenchassis oder dem (den) Mast(en) können gepanzerte Versionen von Ethernet oder anderen Vielfachsteckerverbindungen oder WPAN-Überträger sein. Ausführungen der vorliegenden Erfindung umfassen jede Nutzlastschnittstelle und geben einem Nutzer mit der Fähigkeit von "plug and plag" Nutzlasten 120 und austauschbaren Nutzlasten 120, wie sie für bestimmte Aufgaben notwendig sind, die Möglichkeit hierzu. Die Nutzlastschnittstelle kann auch andere Netzwerkanschlüsse umfassen, um einer Vielzahl von Nutzlasten 120, die verschiedene Anschlußerfordernisse haben, es zu erlauben, mit den RCU 106a–n über ein Netzwerk zu kommunizieren. Zum Beispiel kann ein Benutzer austauschbare Nutzlasten 120 mit Nutzlastschnittstellen tauschen, wie dies von bestimmten Fahrzeuganwendungen benötigt wird, ohne die autonomen Verdrahtungen des Fahrzeuges oder andere strukturelle Komponenten zu rekonfigurieren. Beispiele von Nutzlasten 120 umfassen Radarsensoren, Generatoren, Aktuatoren und andere Motorcontroller und thermische Kameras.
  • In einigen Ausführungen der vorliegenden Erfindung kann die Nutzlastschnittstelle auch oder separat eine motorische Stromquellenverbindungen umfassen und kann weiter einen Schalter zum Steuern der Spannung und des Stromniveaus des Stromes umfassen. Das Schaffen flexibler Spannung erlaubt es jeder Nutzlast, mit ihrer eigenen bevorzugten Spannung und Strom versehen zu werden, ohne zusätzliche Stromversorgung vorhalten zu müssen. Die Verbindung mit der Stromquelle kann durch Stecker, Verbinder, Adapter, Koppler, Befestigungselemente oder jede Art von Schnittstelle bewerkstelligt werden, die es den Nutzlasten 120 erlaubt, von der Schnittstelle relativ leicht angekoppelt und abgekoppelt zu werden. Schaltbare Gleichstromanordnungen mit verschiedenen Spannung/Stromniveaus können in der Nähe jedes Ethernet-Anschlusses geschaffen werden, wobei andere Verbinder Verbindungsanschlüsse und in Drahtkäfig abgeteilte Elemente in der Nähe der Ethernet-Netzwerkanschlüsse angeordnet sein können. In einem derartigen Fall wird die Spannung am besten am Ort der Stromversorgung bestimmt, und vielfachspannungsschaltbare Stromversorgungen können entlang des Ethernet-Netzwerkes verteilt werden, um Lokalstrom bereitzustellen. Die Stromversorgung kann auch durch einen Schaltkreis steuerbar sein, der jede Stromversorgung an das Fahrzeug, Ethernet-Netzwerk oder das CAN-Netzwerk verbindet. In einem Ausführungsbeispiel ist eine solche Stromversorgung und Verbindungsleitung bereitgestellt an und steuerbar durch jede RCU, wie hierin beschrieben.
  • Die Nutzlastschnittstellen nach einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung können in einer Nutzlastbucht angeordnet sein, wie zum Beispiel in dem Fahrzeug oder Lastwagenchassis, um eine Fläche zu schaffen, in der die Nutzlasten 120 abnehmbar an das Fahrzeug gekoppelt sein können, ohne mit einer Nutzerfähigkeit zu Wechselwirken, das Fahrzeug im manuellen Modus oder in Bereichen, eingeschlossen in einigen Fahrzeugen für Passagiere, zu betreiben. Durch Verbinden der Nutzlasten 120 mit den RCUs 106a–n durch eine Schnittstelle, die eine kompatible Kommunikation schafft, können eine Fern-OCU und/oder eine Armaturenbrett-OCU auch dazu genutzt werden, den Nutzlastbetrieb zu steuern und Daten von den Nutzlasten 120 durch das Kommunikationsnetzwerk, das in dem Fahrzeug angeordnet ist, zu empfangen, und in einigen Beispielen kann das Kommunikationsnetzwerk zwischen dem Fahrzeugsteuerungssystem und den Steuereinheiten, wie zum Beispiel ein drahtloses Netzwerk, genutzt werden. In einigen Ausführungen kann ein Passagier oder Bedienpersonal die Nutzlasten 120 durch Nutzung von Steuergeräten, wie zum Beispiel einer Armaturenbrett-OCU oder einer Fern-OCU, steuern, während das Fahrzeug in manuellem oder autonomem Modus betrieben wird.
  • Die Nutzlastschnittstellen nach einigen Ausführungen der vorliegenden Erfindung können an einen Schalter oder Router verbunden werden, der in den RCUs 106a–n oder anderweitig in dem Fahrzeugsteuerungssystem vorhanden ist. In anderen Ausführungen kann die Nutzlastschnittstelle einen Schalter oder Router umfassen. Der Schalter oder Router kann Signale senden und empfangen an oder von Nutzlasten 120, die mit der Nutzlastschnittstelle verbunden sind zu den geeigneten oder gewünschten Fahrzeugsteuerungssystemkomponenten oder Steuergeräten in Übereinstimmung mit besonderen Erfordernissen der Nutzlast 120.
  • Die RCUs 106a–n können auch mit einer oder mehr CAN-Geräten 122 verbunden sein. Ein CAN-Gerät 122 kann die lokalen Fahrzeugfunktionen, wie Scheinwerfer und Betriebszustände, die im weiteren im Detail beschrieben werden, steuern. Ein Beispiel einer CAN-Einrichtung 122 kann ein Armaturenbrett-OCU sein. Das Armaturenbrett-OCU kann eine Steuereinrichtung sein, die abnehmbar mit dem Fahrzeug verbunden ist, wie in den 6 und 7 dargestellt, und mit den Fahrzeug-RCUs 106a–n durch ein Nutzwerk, wie zum Beispiel Ethernet, kommuniziert. Die Armaturenbrett-OCU kann lesen, anzeigen und Daten zu und von den RCUs 106a–n senden.
  • In einigen Ausführungen kann die Armaturenbrett-OCU einen Speicher umfassen, der Software umfaßt, die empfangene, graphische Daten anzeigen und Kommandos von einem Nutzer an die RCUs 106a–n übertragen kann. Andere CAN-Geräte 122 können Scanner 112a–b, Kameras 114a–b und das GPS 118 umfassen. In einigen Ausführungen der vorliegenden Erfindung kann das CAN-Gerät 122 ein externer CAN-Busanschluß sein, um es einem externen Gerät, zum Beispiel einer Nutzlast, einer Armaturenbrett-OCU oder ähnlichen, zu erlauben, mit den RCUs 106a–n zu kommunizieren. Ein oder mehr der RCUs 106a–n können mit VCUs ersetzt werden, die wenigstens einige der Funktionen durchführen können, die mit den RCUs 106a–n in Verbindung stehen. Der CAN-Gerät-122-Anschluß kann auch erlauben, dass Nutzlasten, Armaturenbrett-OCUs oder andere Geräte mit den VCUs kommunizieren. In einigen Ausführungen der vorliegenden Erfindung schafft der CAN-Gerät-122-Anschluß Nutzerzugang zum Fahrzeugsteuerungssystem, und die Fähigkeit, Nutzlasten anzubringen, die Daten zum Fahrzeugsteuerungssystem senden und von ihm empfangen können.
  • 6 zeigt eine Ausführung einer Armaturenbrett-OCU 600, die ein PDA-ähnliches Gerät ist, das mechanisch und/oder elektrisch mit einer Schnittstelle 602 verbunden ist. Einige Beispiele akzeptabler Armaturenbrett-OCUs 600 sind das "ReconTM" Modell, wie es von Tripod Data Systems aus Corvallies, Oregon, hergestellt wird, ein iPAQTM-Modell, wie es für Hewlett-Packard aus Palo Alto, Kalifornien, hergestellt wird oder ein GreenStar2TM-Modell, wie es von Deere & Company aus Moline Illinois, hergestellt wird. Schätzungsweise umfaßt das Armaturenbrett-OCU 600 einen Bildschirm, der kleiner als 500 cm2 ist. Er hat vorteilhafterweise einen Pfad-Matrix-Display, aber für die Ablesbarbarkeit im hellen Outdoor-Bereich kann er einige segmentierte Elemente (fluorescent oder LCD) umfassen oder ganz aus diesen bestehen. Vorteilhafterweise umfaßt er einen Touch-Screen oder einen griffelempfindlichen Bildschirm, um Nutzerkommandos einzugeben. Wie in 7 dargestellt, ist die Armaturenbrett-OCU 600 an das Armaturenbrett 700 anbringbar bzw. abnehmbar, um einen Fahrzeug-Nutzerzugang zu der Armaturenbrett-OCU 600 zur Steuerung von wenigstens lokalen Fahrzeugfunktionen zu geben. Die Armaturenbrett-OCU ist mit dem Armaturenbrett 700 durch einen der Internet-Netzwerkanschlüsse und/oder CAN-Netzwerk und/oder lokale drahtlos oder WPAN-Verbindungen verbunden. Wenn er aufgesetzt ist, ist der Armaturenbrett-OCU 600 sichtbar, während der Fahrer im Fahrersitz oder ein Passagier in dem Sitz sitzt, aber kann auch abgenommen werden. In einigen Ausführungen kann der Benutzer die Armaturenbrett-OCU 600 von der Schnittstelle 602 trennen und mit dem Steuerungssystem des Fahrzeuges drahtlos kommunizieren.
  • Bestimmte Ausführungen schaffen eine Fern-OCU 250, die von jemanden benutzt werden kann, der nicht in dem Fahrzeug reist, um das Fahrzeug im autonomen Modus zu steuern. Es kann auch eine Anzeige umfassen, die eine ungenügende Auflösung hat, um eine Replika-Darstellung der Armaturenbrett-OCU 256 Anzeige zu liefern, inklusive einer im wesentlichen Real-Time-Replika der Daten und Grafiken, die auf der Armaturenbrett-OCU 256 zu erkennen sind. Der Nutzer der Fern-OCU 250 kann Daten zur Anzeige auf dem Schirm der Armaturenbrett-OCU 256 senden. Im Betrieb kann die Fern-OCU 250 eine Kopie der Armaturenbrett-OCU 256 auf ihrem Schirm anzeigen. Dies hat Vorzüge hinsichtlich der Vertrautheit und beim Training, wenn die Armaturenbrett-OCU 256 auf dem Schirm der Fern-OCU 250 produziert wird. Die Fern-OCU 250 kann auch die Tastendrücke oder Touch-Screen/Griffel-Spuren, die auf der Armaturenbrett 256 gemacht werden, in Real-Time, darstellen, so dass die Fern-OCU 250 dazu genutzt werden kann, das Training oder den Betrieb des Fahrzeuges unter der Benutzung der Armaturenbrett-OCU 256 zu überwachen.
  • 2A und 2B sind funktionale, schematische Diagramme eines dargestellten Steuerungssystems in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Ausführungsbeispiel, das in 2B dargestellt ist, umfaßt einen Fahrzeugebene-Steuerabschnitt 202, und die Ausführung, die in 2A dargestellt ist, umfaßt einen Steuerebenenkontrollabschnitt 204. Die zwei Abschnitte 202, 204 arbeiten als Hierarchie. In einigen Ausführungen ist der robotische Kontrollabschnitt 204 übergeordnet. In anderen Ausführungen ist der Fahrzeugkontrollabschnitt 202 übergeordnet. Das Fahrzeugebene-Steuerungssystem 202 behält die Personalität des Fahrzeugs, für das es konfiguriert ist.
  • Das Fahrzeugebene-Steuerungssystem 202 umfaßt ein externes Interface, wie zum Beispiel einen CAN-Diagnostikanschluß 206. In anderen Ausführungen können andere Anschlüsse, wie in 2A oder anders dargestellt, ebenfalls umfasst. Die Fahrzeugebene-Steuerung 202 kann auch eine elektronische Stromcentereinrichtung 208 aufweisen. Die elektronische Stromcentereinrichtung 208 schafft den Strom an einen Gangschaltungsmotor 210 und einen Bremsmotor 212. Der Gangschaltungsmotor 210 und der Bremsmotor 212 sind jeweils die Betätigungen für die Betätigungseinrichtungen für das Getriebe und die Bremsensysteme.
  • Das Fahrzeugsteuerungssystem 202 umfaßt auch einen Überwachungsebenensteuergerät (VCU1) 214. Diese Rolle könnte auch durch eine zusätzliche RCU durchgeführt werden. Das Überwachungsebenensteuergerät 214 befindet sich in Kombination mit verschiedenen Systemen des Fahrzeugs. Zum Beispiel ist das Überwachungsebenensystem 214 in Kombination mit dem der Ladefläche (engl. dump bed) und einem Lautsprecher (engl. enunciator) 216. Das Überwachungsebenensteuergerät 214 befindet sich auch in Kommunikation mit dem Gangschaltungsmotor 210 und dem Bremsmotor 212.
  • Das Fahrzeugsteuerungssystem 202 umfaßt auch ein Steuergerät 218 zur Steuerung des Gasgebens und der Diagnostik. Das Steuergerät 218 kann ein APECSTM-Modell Gassteuergerät sein, wie es von Woodword Governor Company aus Rockford, Illinois, angeboten wird. Diese Rolle könnte durch eine zusätzliche RCU durchgeführt werden. Das Steuergerät 218 ist in Kombination mit dem Gasbetätigungshebel 220. Das Steuergerät 218 schafft Betätigungssignale an und empfangt Feedback aus dem Gasbetätigungshebel 220.
  • Der Fahrzeugebenen-Steuerabschnitt 202 umfaßt auch ein Armaturenbrett-Steuergerät 222. Dieses Armaturenbrett-Steuergerät 222 schafft eine Steuerung für einen Auswahlschalter 224 und für Scheinwerfer und Verdunklungslichter 226. Das Fahrzeugebene-Steuergerät 202 umfaßt auch den Steuerbetätigungshebel 228.
  • Der Steuerabschnitt 204 für das robotische Ebene umfaßt externe Schnittstellen. Die externen Schnittstellen des Steuerabschnitts 204 der Robotik, die in 2A dargestellt sind, umfassen einen rückwärtigen Nutzlast-CAN-Schnittstellenanschluß 230 und einen rückseitigen Nutzlast-Ethernet-Anschluß 232. Die externen Anschlüsse umfassen auch einen vorderen Nutzlast-CAN-Anschluß 236 und einen vorderen Nutzlast-Ethernet-Anschluß 234. Die Nutzlastanschlüsse 230, 232, 234 und 236 sind jedoch beliebig auf dem autonomen Fahrzeug angeordnet inklusive im Kofferraum oder auf der Ladefläche. Die Nutzlastschnittstellen 230, 232, 234 und 236 können einen Ethernet-Anschluß, einen CAN-Anschluß, einen 232-Anschluß, eine Stromquellenverbindung und/oder jede andere geeignete Anschlußart, die von Nutzlasten genutzt werden, umfassen. Die Anschlüsse und Verbindungen können Stecker, Koppler, Verbinder, Befestiger oder jede Struktur umfassen, die mit einer Nutzlast in Verbindung treten kann und Kommunikation zwischen der Nutzlast und dem Fahrzeugsteuerungssystem herstellt. Zum Beispiel können die Anschlüsse mit Zugang zu den RCUs 238, 254, 244, 262, den VCUs 214, 222 und/oder dem Fern-OCU 250 versehen werden. Die Nutzlasten können Daten senden, wie zum Beispiel Niveaus von schädlichen Chemikalien, die erfasst werden, wenn die Nutzlast ein chemisches Erfassungssystem ist und Daten aufnehmen, wie zum Beispiel Kommandos, die die Richtung der chemischen Erfassung zu verändern.
  • Die Nutzlastschnittstellen 230, 232, 234, 236 können konfiguriert sein, um Nutzlasten relativ leicht anzukoppeln und abzukoppeln und mit den robotischen Steuereinheiten zu kommunizieren, wie dies von der Nutzlast erfordert wird. Zum Beispiel kann ein chemisches Nutzlast-Erfassungssystem in dem hinteren Nutzlast-Ethernet-Interface 232 angeordnet werden, das der Nutzlast erlaubt, Daten über das Vorhandensein von bestimmten Chemikalien an eine hintere Erfassungs-RCU (#3) 244 zu senden. Für eine nachfolgende Aufgabe, kann eine Schnüffelerfassung mit offensiven Fähigkeiten Erfassungsdaten an eine hintere Erfassungs-RCU (#3) 244 senden müssen. In einigen Ausführungen der vorliegenden Erfindung kann ein Benutzer die chemische Erfassungs-Nutzlast abnehmen und die Schnüffelerfassungs-Nutzlast von der hinteren Ethernet-Schnittstelle 232 trennen, ohne die Verdrahtung des autonomen Fahrzeuges zu konfigurieren, und die Schnüffelerfassungs-Nutzlast kann Daten von der hinteren Erfassungs-RCU (#3) 244 senden und empfangen.
  • Der Robotikebenen-Steuerabschnitt 204, der nach einem Ausführungsbeispiel in der 2A dargestellt ist, umfaßt vier RCUs: Eine Überwachungssteuerungs-RCU (#1) 238 für die robotische Ebene, eine hintere Erfassungs-RCU (#3) 244, eine vordere Erfassungs-RCU (#2) 254 und eine Kamera und eine Brems-RCU (#4) 262. Die RCUs 238, 244, 254 und 262 können identisch konfiguriert werden oder können für den spezifischen Zweck konfiguriert werden. Wenn die RCUs 238, 244, 254 identisch konfiguriert sind, dann können die RCUs bestimmen, basierend auf ihrer Stelle im System und der Verbindung, welche Funktion oder Rolle sie durchführen werden. Zum Beispiel kann ein Widerstand in Verbindung mit einer RCU gesetzt werden und, basierend auf dem Widerstand, kann die RCU eine entsprechende Funktion bestimmen. Andere Wege zum Identifizieren der Funktion oder Rolle einer RCU können genutzt werden. Überwachende, robotische Steuerungen der Niveau-RCU (#1) 238 kann ein ,High-level'-Steuergerät (controller) sein und in einigen Ausführungsbeispielen auf einem Power-PC-Einzel-Board-Computer installiert sein, der einen CAN-Knoten besitzt, um unter Benutzung des SAE J1939-Standards primäre Instruktionen an einen oder mehr VCUs 214, 222 zu geben.
  • Verschiedene Elemente des Fahrzeugebene-Steuerabschnittes 202 sind in Kommunikation mit Elementen des robotischen Ebenensteuerabschnitts 204. Zum Beispiel ist die überwachende, robotische-Ebene-Steuergerät-RCU (#1) 238 in Verbindung mit dem Stromcenter 208, dem Steuergerät 218 und der Armaturenbrett-VCU (#2) 222. Der überwachende, robotische-Ebene-Steuergerät-RCU (#1) 238 empfängt Eingabe von verschiedenen Sensoren und schafft Kommandos zum Betrieb eines Fahrzeuges in einem autonomen Modus. U.S. Patentanmeldung Nr. 10/972,082; 10/971,718; und 10/971,724, die durch Referenz in ihrer Gesamtheit hierin eingeschlossen werden, beschreiben beispielhafte autonome Modi und deren Steuerung.
  • In dem Ausführungsbeispiel, das in 2A dargestellt ist, empfängt das robotische Überwachungsebenen-Steuergerät-RCU (#1) 238 Eingabe von einem GPS-System 240 und von einem Kompass 242. Das GPS-System 240 kann ein solches sein, wie es von NavCom Technology, Inc. aus Torrance, Kalifornien, erhältlich ist. Diese Sensoren schaffen Position und Richtungsinformation an das Überwachungsebene- Steuergerät-RCU (#1) 238 für Navigationszwecke. Die Ausführungen der vorliegenden Erfindungen können Sensoren ebenfalls umfassen. Zum Beispiel umfaßt ein Ausführungsbeispiel eine Inertialmesseinheit (IMU), die die Beschleunigung des Fahrzeuges in jede Richtung misst. Der Überwachungsebene-Steuergerät-RCU (#1) 238 ist auch in Kommunikation mit der rückwärtigen Erfassungs-RCU (#3) 244. Die rückwärtige Erfassungs-RCU (#3) 244 kann Sensoreingaben von einem Laserscanner 252 über einen RS422 Anschluß erhalten. Die Sick AG aus Deutschland stellt einen Laserscanner 252 her, der in Ausführungen der Erfindung genutzt werden kann.
  • Die Überwachungsebene-Steuergerät-RCU (supervisory robotic level controller) (#1) 238 in dem Ausführungsbeispiel, das in der 2 dargestellt ist, ist auch mit der Vorwärtserfassungs-RCU (#2) 254 in Verbindung, und eine OCU (Armaturenbrett Operator control unit) 256 für das Armaturenbrett ist in Verbindung mit der vorausschauend erfassenden RCU (#2) 254. Der Begriff „Armaturenbrett-OCU 256" kann im Austausch mit dem Begriff „Armaturenbrett-Steuereinheit oder Armaturenbrett-OCU" genutzt werden. In dem dargestellten Beispiel umfaßt die Armaturenbrett-OCU 256 ein iPAQTM-Modell eines PDA (personal digital assistant), wie er von Hewlett-Packard aus Palo Alto, Kalifornien, hergestellt wird. Wie oben ausgeführt und in den 6 und 7 dargestellt, kann die Armaturenbrett-OCU 256 eine lokale Steuereinheit aufweisen, die abnehmbar mit dem Fahrzeug verbunden ist, wie zum Beispiel auf dem Armaturenbrett, und kann einen Nutzer mit der Fähigkeit bedienen, wenigstens die lokalen Fahrzeugsteuerungen zu bedienen. Zum Beispiel kann der Benutzer die Armaturenbrett-OCU 256 nutzen, um ein Kommando an das Fahrzeug zu geben, was es in den „Follow Me"-Modus versetzt, einen Fernbedienungs-Modus, einen Tesching-Playback-Modus oder einen GPS-Wegpunkt-Modus. Zusätzliche, lokale Funktionen können Fahrzeugscheinwerfersteuerung und Nutzlastfunktionen umfassen. Die Armaturenbrett-OCU 256 kann CAN-Daten über ein Ethernet empfangen oder ein CAN-Netzwerk und die CAN-Daten dem Benutzer anzeigen.
  • In einigen Ausführungen kommuniziert die Armaturenbrett-OCU 256 mit den RCUs, wie zum Beispiel die Überwachungsebene-Steuergerät-RCU (supervisory robotic level controller) (#1) 238 über einen Ethernet-Netzwerk unter Benutzung eines virtuellen Terminalprotokolls. Das virtuelle Terminalprotokoll kann basierend auf dem ISO 11783-6-Standard sein. Zum Beispiel können die RCUs verkapselte CAN-Daten oder Daten, die unter Benutzung von Software in Ethernet-Byte-Paketen generiert sind, verkapseln und die Daten zur Armaturenbrett-OCU 256 senden. Ein akzeptabler Softwaretyp ist der iRobot AwareTM, wie sie von iRobot Corp aus Burlington, Massachusetts, hergestellt ist. Das virtuelle Terminalprotokoll kann zum Beispiel acht Bytes von CAN-Daten oder anderen Daten in ein Ethernet-Paket packen und die Daten an eine Armaturenbrett-OCU 256 senden. Die Armaturenbrett-OCU 256 kann die Daten empfangen und anzeigen. In einigen Ausführungen trennt die OCU 256 die CAN-Daten oder andere Datentypen von den Ethernet-Paketen und zeigt die getrennten Daten an. Das Armaturenbrett-OCU 256 kann die CAN- oder anderen Daten lesen und anzeigen, die über ein Ethernet-Netzwerk empfangen werden, und sie müssen nicht notwendigerweise anderen Prozessen unterworfen werden, bevor die empfangende Information angezeigt wird.
  • Es ist weiter vorteilhaft für die Fern-OCU 250, einen Verbinder zu enthalten, der die gleichen physikalischen und Datenlinkebenen (zum Beispiel Ethernet), wie das lokale Paketnetzwerk, zum Beispiel ein Ethernet-Netzwerk, aufweist, wobei er mit dem OCU 250 Radionetzwerk in einer Durchlassweise verbunden ist. Auf diese Weise kann jedes Gerät, das in einen Verbinder an das Fahrzeug-Ethernet-Netzwerk angestöpselt wird, einen großen, transparenten Durchlass zum Steuergerät oder Zubehör, das in dem Verbinder der Fern-OCU angepasst ist, aufweisen, wie zum Beispiel Kommunikationen, die sich über die gleiche Transportebene (zum Beispiel TCP/IP) durch das Ethernet-Netzwerk ausbreiten durch die Radioverbindung zur Fern-OCU 250, durch die Fern-OCU 250-Verbindung mit der gleichen physikalischen und „Datalink"-Ebene zum Zubehör oder der Steuereinrichtung. Das Zubehör oder die Steuereinrichtung kann auch eine Nutzlast sein, die zum Testen genutzt wird etc., weil das Netzwerk nicht weiß, welches Gerät auf dem Fahrzeug oder auf der Fern-OCU 250 Netzwerk vorhanden ist. Die Fern-OCU 250 kann einen Schalter oder Router umfassen, der den herkömmlichen, physikalischen Datalink-Ebenen entspricht. Der Router kann auch einen Verbinder für einen peripheren Bus (USB, IEEE serielle Verbindungen) oder WPAN umfassen, welche auch eine Umwandlung der herkömmlichen Transportebene umfaßt, die durch andere Elemente genutzt wird.
  • Auf diese Weise verwendet das lokale Paketnetzwerk verschiedene kurzreichweitige, lokale, physikalische und Datenverbindungsebenen (zum Beispiel Ethernet, mesh, drahtloses USB, ZigBee) und eine Verbindung von dem Fahrzeug zur Fern-OCU 250 ist eine langreichweite, physikalische und Datenlinkebene (drahtlos, zum Beispiel ein oder mehr 802.xx, 900 MHz Radio, Satellit oder Sichtlinienlaser), wobei jede dieser eine Transportebene (zum Beispiel TCP/IP) teilt. Optional können Verbinder der Fern-OCU 250 ein Gerät verbinden, das in die Fern-OCU 250 durch das Transportebeneprotokoll zu jedem Verbinder des Fahrzeuges (Passagierabteilung oder Nutzlast) und jedem Gerät des Fahrzeuges gekoppelt ist, das in einen solchen Verbinder eingefügt ist. Vorteilhafterweise korrespondieren alle dieser Verbinder zu physikalischen Adressebenen der Geräte, die hierzu zugeordnet sind. Weiter vorteilhafterweise kann wenigstens eine Serveradresse (DHCP) auf dem lokalen Paketnetzwerk vorgesehen werden, um Netzwerkadressen entsprechend der Transportebene zu jedem Gerät, das mit dem Verbinder verbunden ist (Nutzlast, Ladefläche, Mast, Passagierabteilung oder Fern-OCU-Verbinder) zu verbinden. Jeder Verbinder kann ein Vielfachverbinder-Hub sein oder kann mit einem Schalter oder Router versehen werden. Ein Service-Discovery-Protokoll, wie zum Beispiel SLP, UpnP, Bonjour oder andere Null-Konfiguration oder automatische Entwicklungsservices, können durch die Prozessorschaltkreise oder Fern-OCU 250 geschaffen werden und/oder jede Nutzlast, die zu dem lokalen Paketnetzwerk hinzufügbar ist.
  • In einigen Ausführungen der vorliegenden Erfindung werden Mitteilungen von den RCUs durch Erzeugen eines Feldes umfassend CAN-Daten in richtiger Reihenfolge und anschließendes Senden des Arrays über das Ethernet-Netzwerk unter Benutzung eines UDP (user datagram protocol) oder HTTP (hypertext transfer protocol) erzeugt. Wie in 19 dargestellt, ist in dem Kasten 272 eine Nutzlast mit einer Schnittstelle verbunden, wie zum Beispiel als vordere Nutzlast CAN-Schnittstelle 236 in 2A, die Daten an ein RCU über ein Netzwerk senden kann, zum Beispiel das Ethernet oder CAN-Netzwerk. In Box 274 kann ein RCU Daten aufnehmen, und in Box 276 kann der RCU die Daten durch Bestimmen der Komponenten, die die Daten aufnehmen müssen, und dem richtigen Datenformat weiterverarbeiten. Der RCU kann zum Beispiel auf eine Tabelle im Speicher für die Anordnung von verschiedenen Komponenten und dem Netzwerk zugreifen, das mit dem Weg zwischen dem RCU und den Komponenten in Verbindung steht. In Box 278 konvertiert die RCU die Daten in ein entsprechendes Format, wenn dies benötigt ist, um die Daten über das Netzwerk zu senden und übermittelt die Daten an die entsprechende Komponente, wie zum Beispiel die Armaturenbrett-OCU 256, die in 2A dargestellt ist. Zum Beispiel kann in einigen Ausführungen die RCU auf eine Tabelle im Speicher zugreifen, die eine Liste von Komponenten und die Datentypen, die die Komponenten lesen und bearbeiten können umfasst. In einigen Ausführungen kann die Tabelle im Speicher auf neuen Stand gebracht werden, wenn die Nutzlast an ein Interface angekoppelt wird. Das folgende ist ein Beispiel der Bytefolge von zwei Mitteilungen, die von einem RCU an die Armaturenbrett-OCU 256 gesandt werden nach einigen Ausführungen der vorliegenden Erfindung: Beispiel 1:
    Mitteilung: ändere numerischen Wert;
    Datenlänge: 8
    Byte 1: VT-Funktion = 168;
    Byte 2: Objektidentifikation des Objekts, das zu ändern ist (am wenigsten
    signifikantes Byte);
    Byte 3: Objektidentifikation des Objekts, das zu ändern ist (am meisten signifi
    kantes Byte);
    Byte 4: 255; und
    Byte 5–8: numerischer Wert (Werte größer als 1 Byte werden mit den wenigsten
    signifikanten Bit als erstes übertragen).
    Beispiel 2:
    Mitteilung: än dere String-Wert
    Datenlänge: abhängig von der String-Größe
    Byte 1: VT-Funktion = 179;
    Byte 2: Objektidentifikation des Objekts, das zu ändern ist (am wenigsten
    signifikantes Byte);
    Byte 3: Objektidentifikation des Objekts, das zu ändern ist (am meisten signifi
    kantes Byte);
    Byte 4: totale Anzahl von Bytes in zu übertragenen String (wenigst
    signifikantes Byte);
    Byte 5: totale Anzahl von Bytes in zu übertragenen String (meist-signifikantes
    Byte); und
    Byte 6-n: String-Wert (Feld von ASCII-Zeichen).
  • Ein virtuelles Terminalprotokoll kann während der Kommunikation zwischen den Nutzlasten und dem Fahrzeugsteuerungssystem und jeden Komponenten, die mit dem Fahrzeug-Netzwerk kommunizieren ebenso genutzt werden. In Kasten 282 der 19 empfängt die Komponente die Daten, die von der RCU übertragen wurden. In Box 284 kann die Komponente die Daten bearbeiten, um die geeignete Aktion zu bestimmen, die als Antwort auf die Daten auszuführen ist. Dann kann in Box 286 die Komponente die notwendige Aktion durchführen, wenn dies benötigt ist. Zum Beispiel kann eine chemische Erfassungs-Nutzlast mit einer vorderen CAN-Schnittstelle 236 verbunden werden, die das Vorhandensein einer chemischen, gefährlichen Substanz erfaßt und die generelle Anordnung der chemischen Quelle. Die chemische Erfassungseinheit sendet ein CAN-Signal, das das Vorhandensein von gefährlichen Substanzen anzeigt, die Identifikation der Chemikalie und die ungefähre Richtung relativ zum Fahrzeug zu einer nach vorne erfassenden RCU (#2) 254. Die nach vorne erfassende RCU (#2) 254 fügt die CAN-Daten in Ethernet-Pakete zusammen unter Benutzung eines virtuellen Terminalprotokolls und sendet das Ethernet-Paket an die Armaturenbrett-OCU 256. Die Armaturenbrett-OCU 256 teilt die Ethernet-Daten, liest die CAN-Daten und bearbeitet die Daten, um die Information zu bestimmten und Optionen auf dem Armaturenbrett-OCU 256 anzuzeigen. Ein Nutzer, wie zum Beispiel der Betreiber oder Passagier des Fahrzeugs, während das Fahrzeug in autonomem oder manuellem Modus ist, kann die angezeigte Information lesen und Justierungen zu der Fahrt des Fahrzeuges vornehmen und/oder Kommandos an eine oder mehrere Nutzlasten geben, indem Kommandos in die Armaturenbrett-OCU 256 gegeben werden. Die Armaturenbrett-OCU 256 kann die Kommandos, die von dem Benutzer eingegeben wurden, bearbeiten, die CAN-Daten in Ethernet-Pakete unter Benutzung eines virtuellen Terminalprotokolls packen, dies wenigstens in einigen Ausführungen, und die Ethernet-Pakete an die nach vorne erfassende RCU (#2) 254. Die nach vorne erfassende RCU (#2) 254 kann das Ethernet-Paket teilen, die Kommando-CAN-Daten bearbeiten und die Kommandos an die entsprechenden Fahrzeugsteuerungssystemkomponenten, Nutzlast und/oder OCU 250, 256 geben.
  • In dem dargestellen Ausführungsbeispiel ist der überwachende, robotische Ebene-Steuergerät-RCU (#1) 238 auch in Kommunikation mit einer Kamera- und einer Bremsen-RCU (#4) 262. Die Kamera- und Bremsen-RCU (#4) 262 befindet sich in Kommunikation mit einer Rückwärtsfahrkamera 264 und einer Vorwärtsfahrkamera 268. Die Kamera- und Bremsen-RCU (#4) 262 ist auch in Zweisichtkommunikation mit einem Steuerbetätiger und dem Fahrzeugebenen-Überwachungs-Steuergerät VCU (#1) 214 Fahrzeugsteuersektion 202, die in 2B dargestellt ist.
  • Die Auslegung der verschiedenen Steuergeräte und Sensoren, die in den 2A und 2B dargestellt sind, können auf eine Vielzahl von Wegen in Ausführungen der vorliegenden Erfindung implementiert werden. Zum Beispiel können die verschiedenen Steuergeräte kombiniert oder in verschiedenen Wegen in Abhängigkeit von der Anzahl und den Typen der Sensoren, die benutzt werden, geteilt werden, und in Abhängigkeit von der Konfiguration des Fahrzeugs. Auch können verschiedene Sensoren und Instrumente in verschiedenen Weisen genutzt werden. Zum Beispiel können Ausführungen der vorliegenden Erfindung Sensorfusion nutzen, um effizient und ef fektiv zu arbeiten. Sensorfusion erlaubt es dem Fahrzeug sogar dann zu arbeiten, wenn bestimmte Sensoren nicht tätig sind.
  • Robotische Steuerungseinheit
  • In einigen Ausführungen der vorliegenden Erfindung kann eine robotische Steuerungseinheit (RCU) eine oder mehrere Prozessoren und zugeordnete Speicher umfassen, wie zum Beispiel einen Computer mit einem Motherboard, einem Mikroprozessor, einem Netzwerkschalter, wie zum Beispiel einem Ethernet-Schalter, einem Betätigungssteuergerät, wie zum Beispiel einem reprogrammierbaren Motorsteuergerät, einem Betätigungsverstärker, wie zum Beispiel einem Motorverstärker und einer Stromversorgung innerhalb des einzigen, befestigbaren Gehäuses.
  • Ausführbarer Befehlscode kann in dem Speicher der RCU gespeichert werden, der durch eine CPU ausgeführt werden kann, um es der RCU zu ermöglichen, verschiedenes robotisches Steuerverhalten auszuführen und zwischen diesen umzuschalten. Jede RCU in dem robotischen Steuerungssystem kann mit einer Vielzahl von ausführbaren Befehlscodeabschnitten für verschiedene modulare Rollen innerhalb des Steuerungssystems versehen sein. Zum Beispiel kann jede RCU ausführbaren Code für die Überwachungsrolle, für die Betätigungssteuerung, für die Überwachung von Sensoren, etc. aufweisen. Die RCUs können konfigurierbar sein, um nur einen ausgewählten Abschnitt des ausführbaren Befehlscodes entsprechend der Rolle der jeweiligen RCU auszuführen. Beispiele von Teilen des ausführbaren Befehlscodes können Verhaltensumschaltcode, Steuerverhaltenscode, Sensorbetriebscode, Antriebssteuerungscode, Betätigungselementsteuercode, Datenbankmanagementcode, Datenbankdaten und Datenumwandlungscode sein. Jede RCU kann die Funktion oder Rolle bestimmen, die sie durchführt und welchen ausführbaren Code sie, basierend auf Anordnung, Verbindung mit anderen geeigneten Methoden, wie oben beschrieben, ausführen wird. Dieses schafft eine Auswechselbarkeit der RCUs.
  • Wie oben beschrieben, können Vielfach-RCUs in einem robotischen Steuerungssystem eines Fahrzeuges oder einer mobilen Plattform in Ausführungen der vorliegenden Erfindung genutzt werden. Die RCUs können zusammenarbeiten, wie zum Bei spiel mit Bezug auf die Ausführungen, die in 1 und 2 beschrieben sind, um das robotische Steuerungssystem zu verarbeiten und zu berechnen. In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann ein verteiltes, robotisches Steuerungssystem für ein robotisches Fahrzeug oder eine mobile Plattform eine Roboterplattform aufweisen, die einen Körper besitzt (zum Beispiel wie in 3A–3B dargestellt) und einen Motor, der mit einem Antrieb verbunden ist. Es kann einen definierten Satz von robotischen Steuerroutinen geben, der von der Steuerverhaltenverteilung und dem Steuerverhalten abhängig ist. Es kann Sensortreiber, Treiber/Antriebskontroller geben, Datenbasismanagement und Datenbasen oder Datenumwandler. Die robotischen Steuerungssysteme können weiter eine Vielzahl von austauschbaren, befestigbaren Einheiten (zum Beispiel RCUs 238, 254, 244, 262) aufweisen, wobei jede RCU eine Stromeingabe eine Vielzahl von Netzwerkverbindung und einen Vielfachsteckerverbinder aufweist, der auf dem Äußeren der RCU erhältlich ist. Jeder RCU kann weiter eine Mikroprozessorkarte mit einem dynamischen Befehlscodeausführspeicher (zum Beispiel SDRAM) aufweisen. Der Mikroprozessor kann weiter eine Vielzahl von Protokollübertragern umfassen, wobei die Vielfachsteckerverbinder dazu in der Lage sind, mit einer Vielzahl von Protokollübertragersensoren zu kommunizieren. Die Mikroprozessorkarte kann weiter nichtflüchtigen Speicher umfassen, inklusive ausführbaren Code, wobei jeder Mikroprozessor, basierend auf einer RCU, dazu konfigurierbar ist, einen auswählbaren Abschnitt des auswählbaren Codes auszuführen. Die Mikroprozessorschaltkarte kann weiter einen Paketnetzwerkschalter umfassen, wobei jeder aus einer Vielzahl von Netzwerkverbindern dazu in der Lage ist eine Verbindung zu einem durch den Körper verteilten Paketnetzwerk zu bilden und mit dem Paketnetzwerkschalter zu kommunizieren, wobei das Paketnetzwerk dazu in der Lage ist, Befehle für oder von einer Mikroprozessorkarte weiterzuleiten. Die Vielzahl der Mikroprozessorkarten kann mit Befehlen zum Laden und Ausführen von diskreten Routinen eines vorbestimmten Satzes von robotischen Steuerroutinen versehen werden, wie dies in den 8–10 dargestellt ist, so dass alle aus dem definierten Satz von robotischen Steuerroutinen aus der Vielzahl von RCU ausgeführt werden.
  • Softwarearchitektur
  • 8–18 zeigen Ausführungen von Einzelkartencomputern(SBC)-Softwarearchitektur für ausgewählte, robotische Steuereinheiten. Ein Ausführungsbeispiel eines SBC 800 umfaßt einen Prozessor 802 und eine Netzwerkverbindung 804. Die Netzwerkverbindung 804 kann eine oder mehrere Netzwerkverbindungen sein. Beispiele solcher Netzwerkverbindung 804 umfassen Ethernet, TCP/IP, USB und CAN-Verbindung, wie zum Beispiel J1939.
  • Die Netzwerkverbindungen 804 sind dazu ausgelegt, mit einer Vielzahl von Geräten außerhalb der überwachenden SBC 800 verbunden zu sein, so dass die überwachende SBC 800 eine Vielzahl von Datentypen und/oder Kontrollsignalen senden kann. Die überwachende RCU kann auch ein computerlesbares Medium, wie zum Beispiel den Speicher 806, umfassen. Der Speicher 806 kann jede Art von Speicher sein. Beispiele von Speicher 806 umfassen RAM (random access memory), ROM (read-only memory), optischen Speicher und magnetischen Speicher. Der Speicher 806 kann ein Datenspeicher und/oder dauerhafte Datenspeicherung umfassen, um verschiedene aufgenommene oder berechnete Daten und ausführbaren Befehlscode zu speichern.
  • Beispiele von ausführbarem Befehlscode umfassen ein Betriebssystem (nicht dargestellt), wie zum Beispiel BlueCat Linux oder DSP – BIOS (basic input/output system), einen Datentransport (nicht dargestellt), der Software umfaßt, wie zum Beispiel iRobot AwareTM, um in der Kommunikation der überwachenden SBC 800 mit externen Geräten und/oder Applikationen 808 zu helfen. Die Applikation 808 kann ein oder mehrere überwachende RCU-Funktionscodes und Antriebsverhalten umfassen. Zum Beispiel können die Applikationen 808 Konfigurationscode 810 umfassen, der Konfigurationsdateien aus dem Speicher liest, wie zum Beispiel aus einem dauerhaften Speicher, und diese Werte in entsprechende Stellen im Datentransport einfüttert.
  • Die Anwendungen 808 können auch eine Hinderniskarte, die Erfassung und/oder Ausweichbefehle 812, den Fernbedienungsbefehl 814, den Folgebefehl 816, den Wegpunktnavigationsbefehl 818, den Antriebsleiter 820, den Daten-logging-Befehl 822, den Pfad-Wiederabspiel-Befehl 824, den Telemetriebefehl 826, die Armaturenbrett-Anzeigesteuerung 828, den Versionsubgrade-Manager 830 und die Fahrzeugsteuerungseinheit(VCU)-Schnittstelle 832 umfassen. Ausführungen der Anwendungen 808 werden im größeren Detail im folgenden in Bezug auf die 11–18 dargestellt.
  • 9 zeigt ein Ausführungsbeispiel von Softwarearchitektur für einen nach vorne gerichteten Erfassungsengine SBC 900, eingeschlossen auf einer zweiten RCU. Der nach vorne gerichtete Erfassungsengine umfaßt einen Prozessor 902 und eine Netzwerkverbindung 904. Die Netzwerkverbindung kann ein oder mehrere verschiedene Typen von Netzwerkverbindungen, wie oben beschrieben, umfassen, die dazu geeignet sind, Daten über ein oder mehr Netzwerke aufzunehmen und zu senden. Der nach vorne gerichtete Auffassungsmotor SBC 900 kann auch ein lesbares Medium, wie zum Beispiel einen Speicher 906, umfassen. Der Speicher 906 kann jede Art von Speicher sein und kann Daten und Speicher und/oder dauerhafte Datenspeicherung zu verschiedenen aufgenommenen oder berechneten Daten und ausführbaren Befehlscode umfassen.
  • Ein Beispiel von solchen ausführbaren Befehlscode umfaßt Anwendungen 908. Die Anwendungen 908 können eine Vielzahl von Softwarebefehlen und Verhaltensbefehlen umfassen. Zum Beispiel können die Anwendungen 908 einen Laserscanner 910 umfassen, ein Kipp-Steuergerät (nodding motion controller) 912, einen dreidimensionalen Kartengenerator 914. Ausführungen eines Laserscannertreibers, eines Nodding-motion-Steuergerätes und eines dreidimensionalen Kartengenerators werden im folgenden Detail beschrieben.
  • Ausführungen der vorliegenden Erfindung können auch einen dritten RCU umfassen, der ein SBC aufweist, das einen hinteren Erfassungsengine (nicht dargestellt) umfaßt. Der hintere Erfassungsengine kann einen Laserscannertreiber umfassen, der Konfigurationsdaten liest, wobei Konfigurationen des Laserscanners für kontinuierliche Ausgabe von Entfernungsdaten, das Lesen von Entfernungsdaten und das Ausgeben der Daten an ein Netzwerkmassagequeue zur Nutzung durch eine Überwachungs-RCU ausgibt. Der hintere Erfassungsengine kann ähnliche oder die gleichen Verhaltensbefehle, Architektur oder anderes oder den vorderen Erfassungsengine umfassen.
  • 10 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines vierten RCUs, der eine Kamera sein kann und das Steuern des RCUs, inklusive eines SBC 1000. Die Kamera und SBC 1000 kann ein Prozessor 1002 und ein oder mehr Netzwerkverbindungen 1004 umfassen. Die Netzwerkverbindungen 1004 können Daten senden und empfangen über ein Netzwerk oder andere Geräte oder andere RCUs.
  • Die Kamera- und Steuer-SBC 1000 kann auch ein lesbares Medium, wie zum Beispiel einen Speicher 1006, umfassen. Der Speicher 1006 kann jeder Typ von Speicher sein und einen Datenspeicher und/oder dauerhaften Datenspeicher umfassen, um verschiedene aufgenommene oder berechnete Daten und ausführbaren Code zu speichern. Ein Beispiel eines solchen ausführbaren Codes umfaßt Anwendungen 1008, die ein oder mehr Softwareprogramme und/oder Verhaltenscode haben. Beispiele solcher Programme oder Code umfassen einen Kameraantriebssteuerkreis 1010, einen Videoformat-Konvertierer 1012 und einen Steuerbetätigungsschaltkreis 1014. Ausführungen des Kameratreibersteuergeräts, des Videoformatkonverters und des Lenkbetätigersteuerschaltkreises werden im folgenden im Detail beschrieben.
  • In einigen Ausführungen der vorliegenden Erfindung können RCUs mit einer Softwarearchitektur geschaffen werden, die eine Anwendungsebene mit einer oder mehr Anwendungen und Typen von Anwendungen umfaßt. Die RCUs können nur eine Anwendung umfassen, während andere RCUs dazu konfiguriert sind, mehr als eine Anwendung zu umfassen. In einigen Ausführungen können die Anwendungen an die RCUs hochgeladen werden. Die 11–12 zeigen Ausführungsbeispiele eines robotischen Ebenensteuergeräts und umfassen eine oder mehr Anwendungstypennetzwerkverbindungen. 11 zeigt eine Softwarearchitektur für einen robotischen Ebenensteuerkreis 1100, der eine Anwendungsebene 1102 umfaßt, die eine oder mehrere Anwendungstypen umfassen kann. Beispiele solcher Anwendungstypen umfassen Verhaltenssteuerung 1103, periphere Kommunikationen und Steuerung 1105 und Datenbasen 1107. Die Verhaltenssteuerung 1103 kann Anwendungen, wie zum Beispiel robotische Steueranwendungen, Monitore und/oder Arbiter umfassen. Diese und andere Typen von Verhaltenssteuerungen werden im folgenden mit Bezug zu den 13–18 beschrieben. Die peripheren Kommunikationen und Steuerung 1105 können Sensorantriebsbefehle, Protokolltransceiver-Überwachungsbefehle, Kamerakommunikation, Steuereinheitsschnittstellen und Telemetrie umfassen. Die Datenbasen 1107 können Bild, Karten und Wegpunktdatenbasen sein.
  • Die RCU-Softwarearchitektur 1100 kann auch eine Datentransportebene 1104 und eine Betriebssystemebene 1106 umfassen. Die Betriebssystemebene 1106 kann ein Betriebssystem, wie zum Beispiel ein Linux-Betriebssystem, oder jede Art von Signalverarbeitungsbefehlen sein. Eine Datenspeicher/Netzwerkverbindungsebene 1108 kann auch umfaßt werden. Die Datenspeicher/Netzwerkverbindungsebene 1108 kann einen Datenspeicher, wie zum Beispiel einen dauerhaften Datenspeicher 1110, und eine oder mehr Verbindungen, wie zum Beispiel eine digitale 1112, ein CAN 1114, ein USB 1116, ein Ethernet 1118 und eine serielle Verbindung 1120 umfassen. Die Netzwerkverbindung kann eine Vielzahl von Daten und andere Datentypen 1122 empfangen und eine Vielzahl von Daten und Typen von Daten 1124 ausgeben.
  • 12 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel einer Robotik-Ebene-Steuergerät-Software-Architektur 1200, die eine Anwendungsebene 1202 umfaßt, die ein oder mehr Befehlstypen umfaßt, die ein oder mehrere Anwendungen aufweisen. Zum Beispiel kann die Anwendungsebene 1202 einen Betätigungssteuerunganwendungstyp 1203 und/oder alternative Signalverarbeitung 1205 umfassen. Die Betätigungssteuerung 1203 kann Motorsteuerungen für Bürstenmotoren, Motorsteuerungen für bürstenlose Motoren, Motorsteuerungen für andere Betätigungseinrichtungen und/oder andere Motorsteuerbefehle umfassen. Die alternative Signalverarbeitung 1205 kann DSP-Signalverarbeitungscode und/oder CPLD-Signalverarbeitungscode umfassen. Die RCU-Software kann auch eine DSP-Betriebssystemebene 1204 umfassen, die eine DSP BIOS oder andere optionale Betriebssysteme umfaßt. Ein Beispiel eines DSP BIOS umfaßt das Texas InstrumentsTM DSP BIOS.
  • Die 13–18 zeigen besondere Ausführungen der RCU-Softwarearchitektur, inklusive Architektur, die mit Anwendungen, Datentransport und physikalischen Ebeneanordnungen verbunden ist, die mit verschiedenen beispielhaften Konfigurati onen in Verbindung stehen. Die Ausführungen der RCU-Softwarearchitektur, die hierin beschrieben sind, betreffen eine RCU, die bestimmte Anwendungen aufweist und bestimmte Funktionen durchführt, die bestimmt werden, wenn die RCU als solche ausgewählt ist, und die die entsprechenden Anwendungen oder ausführbaren Befehle umfaßt. Die RCUs können Geräte mit den gleichen elektronischen oder physikalischen Ausbildungen sein, aber sie können gleiche oder verschiedene Softwareaufspielungen besitzen.
  • Eine Ausführung einer Softwarearchitektur 1300 für das RCU-Überwachungssteuergerät auf Robotikebenen wird in 13 dargestellt. Die RCU kann eine überwachende RCU werden, nachdem sie als solche ausgewählt wurde und die entsprechenden Anwendungen empfängt. Die RCU-Softwarearchitektur 1300 kann eine oder mehr Ebenen umfassen. Zum Beispiel können die Ebenen eine Anwendungsebene 1302 umfassen, die computerausführbaren Code, wie zum Beispiel Anwendungen umfaßt, eine Datentransportebene 1304, die ausführbaren Code, wie zum Beispiel iRobot AwareTM, einschließt, um die RCU in der Kommunikation mit externen Geräten zu unterstützen und/oder Anwendungen in der Anwendungsebene 1802, eine Betriebssystemebene 1806 die ein Betriebssystem, wie zum Beispiel BlueCat Linux, einschließt, und eine Datenspeicher/Netzwerkverbindungsebene 1808, die Daten von anderen Geräten aufnehmen oder an diese senden kann und Daten speichern kann. Die Datenspeicherung/Netzwerkverbindungsebene 1808 kann einen Datenspeicher, wie zum Beispiel einen dauerhaften Datenspeicher 1810, umfassen.
  • Die Datenspeicher/Netzwerkverbindungsebene 1808 kann eine oder mehr Netzwerkverbindungen umfassen, die dazu ausgelegt sind, sich mit einer Vielzahl von Geräten außerhalb der RCU zu verbinden und Daten zu ihnen zu senden oder von ihnen zu empfangen oder Steuersignale. Die Netzwerkverbindungen können eine CAN-Verbindung 1812, wie zum Beispiel einen J1939-Verbinder, einen USB-Verbinder 1814, einen Ethernet-Verbinder 1816 umfassen. Die Netzwerkverbindungen können eine Vielzahl von Daten 1818 empfangen oder eine Vielzahl von Daten 1820 senden. Beispiele von Ethernet-Daten 1822, die von dem Ethernet-Verbinder empfangen wurden, umfassen Laserscannerentfernungsdaten, GPS-Positionsdaten, Kompassori entierungsdaten, Fernbedienungskommandos von einer Fernnutzersteuereinheit (OCU), einer Armaturenbrett-Anzeigestatus und Eingabe und Softwareupdates. Ein Beispiel von USB-Daten 1824 umfaßt Softwareupdates ebenfalls. Beispiele von CAN-Daten 1826 umfassen Fahrzeugstatusinformationen, Fahrzeugmodusschalter und diagnostische Kommandos von CAN-Diagnostikanschlüssen. Beispiele von übertragenen Ethernet-Daten 1828 umfassen Telemetriedaten an eine Fern-OCU, Armaturenbrett-Displaybefehle und Softwareupdates an andere RCUs. Ein Beispiel von übertragenen USB-Daten 1830 umfaßt Datenfiles. Beispiele von übertragenen CAN-Daten 1832 umfassen Driverkommandos an ein Überwachungs-VCU und diagnostische Antworten an den CAN-Diagnostikanschluß.
  • Die Anwendungsebene 1802 kann ein oder mehr Anwendungen, wie zum Beispiel RCU-Funktionsanwendungen oder Antriebsverhalten, umfassen. Zum Beispiel können die Anwendungen Konfigurationsbefehle 1801 umfassen, die Konfigurationsfiles vom Speicher lesen, wie zum Beispiel dauerhaften Speicher, und diese Werte in entsprechende Stellen im Datentransport eingeben. Die Anwendungen können auch eine Hinderniskarte und -erfassung 1803 umfassen. Der Hinderniskarten- und Erfassungscode kann Eingabeentfernung und Fahrwegdaten empfangen und eine zweidimensionale Hinderniskarte erzeugen.
  • Andere Anwendungen können Fernbetriebbefehle 1805 umfassen, die Eingabekommandos von einer Fern-OCU empfangen und einen Trajektoriensatz zur Benutzung von einem Drive-Arbiter 1811 ausgeben und verschiedene diskrete Werte und einen Nachverfolgungsmodus oder halb-autonomen Modus 1807, der Hindernisdaten von einer Hinderniskarte empfängt, um ein Ziel oder Objekt, dem es zu folgen gilt, zu lokalisieren und einen Trajektoriensatz zur Benutzung von dem Drive-Arbiter 1811 ausgibt. Wegpunktnavigationsbefehle 1809 können auch enthalten sein, die Eingabewegpunktwerte von einem ausgewählten Pfad empfangen und einen Trajektoriensatz zur Benutzung durch den Drive-Arbiter 1811 ausgeben. Der Drive-Arbiter 1811 kann in den Anwendungen umfaßt werden, um einen Eingabetrajektoriensatz zu empfangen und Prioritäten von verschiedenen Antriebsverhalten zu empfangen, Hindernisdaten, um eine Hinderniskarte zu bilden und Konfigurationsdaten von verschiedenen Konfigurationspublikationen. Der Drive-Arbiter 1811 kann auch ausge wählte Trajektoriendaten an Betätigungselemente oder andere Geräte außerhalb der RCU geben.
  • Die Anwendungen können auch Datenloggingbefehle 1813 umfassen, die Statusdaten von den Fahrzeugsensoren aufnehmen und die Daten an einen Datenspeicher schreiben, wie zum Beispiel dauerhaften Datenspeicher 1810. Nachdem ein Benutzerkommando empfangen wurde, kann der Datenloggingbefehl 1813 Daten drahtlos oder auf einer drahtgebundenen Leitung an eine OCU oder entfernbare Datenspeichergeräte senden. Die Anwendungen können auch pfadbezogene Aufzeichnungen 1815 oder Pfadplayback 1817 Befehle umfassen. Die Pfadaufzeichnungsbefehle 1815 können Ortsdaten von Fahrzeugsensoren erhalten und von einem Benutzer Eingaben und diese Daten zum Beispiel als Darstellung von Wegpunkten in einen Datenspeicher abspeichern, wie zum Beispiel einen dauerhaften Datenspeicher. Die Pfadwiedergabebefehle 1817 können einen Pfad, wie er von einem Nutzer ausgewählt wurde, empfangen und die Wegpunkte, die mit dem Pfad in Zusammenhang stehen, an die Wegpunktnavigation abspielen.
  • Die Anwendungen können auch Telemetriecode 1819 umfassen, der Statusdaten von Fahrzeugsensoren aufnimmt und Pakete an eine Fern-OCU sendet. Eine Armaturenbrett-Anzeigesteuerung 1821 kann auch mit umfaßt werden, die Statusdaten von Fahrzeugsensoren und Eingaben von einer Armaturenbrett-Anzeige aufnimmt und Befehle an die Armaturenbrett-Anzeige sendet.
  • Die Anwendungen können auch einen Versionsupgrademanager 1823 und eine VCU-Schnittstelle 1825 umfassen. Der Versionsupgrademanager 1823 kann Software-Upgrades empfangen und die Software-Upgrades auf andere RCUs verteilen. Die VCU-Schnittstelle 1825 kann Treiber- und diagnostische Kommandos empfangen, und Treiberkommandos an die RCU über entsprechende CAN-Mitteilungen senden und diagnostische Mitteilungen zu anderen RCUs senden und ihre Reporte an den VCU zurückgeben. Hindernisvermeidungscode 1827 kann ebenfalls eingebaut werden. Der Hindernisvermeidungscode 1827 kann Eingabetrajektorien von dem Drive-Arbiter 1811 und Hindernisdaten von der zweidimensionalen Hinderniskarte empfangen, und diese Trajektorien nach Hindernisvermeidungsregeln bewerten.
  • 14 zeigt ein Ausführungsbeispiel von Softwarearchitektur für eine nach vorne erkennenden Engine-RCU 2 1400. Die RCU kann für einen vorwärts erkennenden Engine-RCU werden, nachdem sie als solche ausgewählt ist und entsprechende Anwendungen empfängt. Die Softwarearchitektur des Vorwärts-Erkennungsengines RCU 2 kann eine oder mehr Softwareebenen umfassen. Zum Beispiel können die Ebenen eine Anwendungsebene 1402 umfassen, die computer-ausführbaren Code, wie zum Beispiel Anwendungen, umfaßt, eine Datentransportebene 1404, die ausführbaren Code, wie zum Beispiel iRobot AwareTM umfaßt, um mit der Kommunikation mit externen Geräten und/oder Anwendungen in der Anwendungsebene 1402 zu helfen, eine Betriebssystemebene 1406, die ein Betriebssystem, wie zum Beispiel BlueCat Linux, umfaßt und eine Datenspeicher/Netzwerkverbindungsebene 1408, die Daten an andere Geräte senden und von diesen empfangen kann und Daten speichern kann. Die Datenspeicher/Netzwerkverbindungsebene 1408 kann Datenspeicherung umfassen, wie zum Beispiel als dauerhafte Datenspeicherung 1410.
  • Die Datenspeicher/Netzwerkverbindungsebene 1408 kann eine oder mehr Netzwerkverbindungen umfassen, um sich mit einer Vielzahl von Geräten außerhalb der RCU zu verbinden und Daten oder Steuersignale zu senden und zu empfangen. Die Netzwerkverbindungen können eine CAN-Verbindung 1412, wie zum Beispiel einen J1939-Verbinder, einen Digitalverbinder 1414, einen Ethernet-Verbinder 1416 und einen seriellen Verbinder 1418, wie zum Beispiel einen RS232- oder einen RS422-Verbinder umfassen. Die Netzwerkverbinder können dazu genutzt werden, eine Vielzahl von Daten 1420 zu empfangen oder eine Vielzahl von Daten 1422 zu senden. Beispiele von seriellen Daten 1424, die von dem seriellen Connector 1418 empfangen werden, umfassen Mitteilungen von einem Laserscanner, wie zum Beispiel einem LMS291 und Höhenmitteilungen von einer NMC-(nodding motion controller)Karte. Ein Beispiel von Ethernet-Daten 1426 umfaßt Scansteuerungskommandos. Ein beispielhaftes digitales Datum 1428 umfaßt horizontale Synchronistationspulsdaten von einem LMS291-Laserscanner. Ein Beispiel von CAN-Daten 1430 umfaßt Höhenmitteilungen von einer NMC-Karte. Beispiele von übertragenen, seriellen Daten 1432 umfassen Kommandos an einen Laserscanner, wie zum Beispiel einen LMS291 und Bewegungssteuerungskommandos, wie zum Beispiel an eine NMC- Karte. Ein Beispiel von Ethernet-Daten 1434 umfaßt Entfernungsdaten an eine andere RCU, wie zum Beispiel über eine Mitteilungsschlange. Ein Beispiel von übertragenen CAN-Daten 1436 umfaßt Bewegungssteuerungskommandos, wie zum Beispiel eine NMC-Karte.
  • Die Anwendungsebene 1402 kann eine oder mehr Anwendungen umfassen, wie zum Beispiel einen RCU-Betriebscode und Antriebsverhalten. Zum Beispiel können die Anwendungen einen Laserscannertreiber, wie zum Beispiel ein LMS291-Treiber 1401, umfassen, einen NMC-1403, einen dreidimensionalen Kartengenerator 1405. Der LMS291-Treiber 1401 kann Konfigurationsdaten lesen, die einen Laserscanner konfigurieren, wie zum Beispiel einen LMS291, zur dauerhaften Aufgabe von Entfernungsdaten mit einer bestimmten Frequenz. Ein Beispiel einer solchen Frequenz ist 75 Hz. Der LMS291-Treiber 1401 kann auch Entfernungsdaten lesen und sie mit einem Zeitstempel versehen und die Daten an eine Netzwerkmitteilungsschlange bringen, um diese zur Nutzung durch einen dreidimensionalen Kartengenerator zu nutzen.
  • Der NMC 1403 kann Konfigurationsdaten lesen, Kommandos zur Steuerung des Nick/Scan-Verhaltens empfangen und die Scanning-Hardware nach den vorangehenden Kommandos bewegen. Der NMC 1403 kann auch horizontale Synchronisationspulse empfangen als Interrupts und die Zeit der letzten Interrupts feststellen. Zusätzlich kann der NMC Höhenausrichtungsmitteilungen von einer NMC-Karte empfangen, die Zeit des Beginns des letzten Scannens, basiert auf empirisch festgelegten Offset zwischen den horizontalen Synchronisationspulsen, errechnen und diese Zeit dazu nutzen, die Höhendaten mit einem Zeitstempel zu versehen, und die mit einem Zeitstempel versehenen Höhendaten an den drei-dimensionalen Kartengenerator 1405 senden.
  • Der drei-dimensionale Kartengenerator 1405 kann Konfigurationsdaten lesen, Scanns von einem Laserscannertreiber 1405 lesen, zeitgestempelte Höhenmitteilungen von dem NMC 1403 lesen und die Höhe des Kippmechanismus zum Beginn der letzten Bereichsscannung errechnen, basierend auf, zum Beispiel, sinusolidaler Bewegung des Verkippmechanismus. Der drei-dimensionale Kartengenerator 1405 kann auch jeden Scan mit der berechneten Höhe zum Zeitpunkt des Beginns des Scan markieren, die Entfernungsdaten mit den zugehörigen Höheninformation an eine Netzwerkmitteilungsschlange geben zur Benutzung durch eine Überwachungs-RCU und einen Verlust der Synchronisation aufgrund von Fehlern erfassen und eine Resynchronisation durch Verwerfen von Daten, bis eine Übereinstimmung zwischen allen Zeitstempeln erreicht werden kann, resynchronisieren.
  • 15 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Softwarearchitektur für einen nach vorne gerichteten Erfassungsengine-RCU 1500. Die Softwarearchitektur 1500 umfaßt eine Vielzahl von Softwareebenen. Zum Beispiel können die Ebenen eine Anwendungsebene 1502 umfassen, die Anwendungen aufweist, eine DSP BIOS-Ebene oder eine optionale Betriebssystemebene 1504, die ein Betriebssystem oder anderen Signalverarbeitungscode umfassen kann und eine Netzwerkverbindungsebene 1506. Ein Beispiel eines Betriebssystems, das eine DSP-Betriebssystemebene 1504 umfaßt, umfaßt ein Texas InstrumentTM DSP BIOS.
  • Die Netzwerkverbindungsebene 1506 kann einen oder mehrere Netzwerkverbinder umfassen, wie zum Beispiel digitalen Input/Output 1508, einen Codiererverbinder 1510, einen Hall-Effekt-Verbinder 1512, einen CAN-Connector 1514, wie zum Beispiel einen J1939-Verbinder, einen analogen Input 1516, einen seriellen Verbinder 1518, wie zum Beispiel einen RS232- oder RS422-Verbinder, und eine Motorphasenausgabe 1520. Die Netzwerkverbinder können dazu genutzt werden, eine Vielzahl von Daten 1528 zu empfangen oder eine Vielzahl von Daten 1530 zu senden. Beispiele von seriellen Daten 1532, die von dem seriellen Verbinder 1518 empfangen werden, umfassen die Identifikation von anderen RCUs und eine Kommandozeilenschnittstelle. Ein Beispiel von empfangenen CAN-Daten 1534 umfaßt J1939-Mitteilungen. Ein Beispiel von empfangenen Hall-Effekten 1536 umfaßt eine Kommutation von Hall-Effektsensoren auf Motorwellen. Ein Beispiel des Empfangens von Kodierdaten 1538 umfaßt inkrementierte Kodierdaten auf einem Verkippmechanismus. Ein Beispiel von empfangenen Digitaldaten 1540 umfaßt einen Synchronisationspuls von einem Laserscanner, wie zum Beispiel einem LMS291-Laserscanner. Ein Beispiel von übertragenen CAN-Daten 1542 umfaßt J1939-Mitteilungen. Ein Beispiel von Motorphasendaten 1544 umfaßt die Beispiel von Motorphasendaten 1544 umfaßt die dreiphasigen Motorphasen A, B und C.
  • Eine Anwendung auf der Anwendungsebene 1502 kann eine Nickbewegungsmotorsteuerung 1501 umfassen. Die Nickbewegungsmotorsteuerung 1501 kann mit einem Lasernickbewegungsglied oder einem anderen Gerät unter Benutzung eines J1939-Protokolls und durch einen CAN-Bus erfolgen. Die Nickmotorsteuerung kann auch ein Kommandoleitungsdebugging über die gleiche oder eine andere Netzwerkverbindung schaffen.
  • 16 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Softwarearchitektur für einen rückwärtig erfassenden Engine-RCU 3 1600. Der RCU kann einen rückwärtig erfassenden Engine-RCU werden, nachdem er als solcher bestimmt wurde und entsprechende Anwendungscodes erhalten hat. Die Software für den rückwärtigen Erfassungsengine kann auch eine Vielzahl von Softwareebenen umfassen, wie zum Beispiel die Softwareebene 1502, die eine oder mehrere Anwendungen umfaßt, die Datentransportebene 1604, eine Betriebssystemebene 1606, die ein Betriebssystem, wie zum Beispiel BlueCat Linux umfaßt, und Datenspeicherung/Netzwerkverbindungsebene 1608. Die Datenspeicherung/Netzwerkverbindungsebene 1608 kann eine Datenspeicherung umfassen, wie zum Beispiel eine dauerhafte Datenspeicherung 1610 und ein oder mehrere Netzwerkverbindungen, um es der RCU zu erlauben, Daten zu senden und mit Geräten außerhalb der RCU zu kommunizieren.
  • Die Anwendungsebene 1602 kann eine Laserscannertreiberanwendung umfassen, wie zum Beispiel einen LMS291-Treiber 1601, der Konfigurationsdaten liest, wobei die Konfigurationen des Laserscanners für die kontinuierliche Ausgabe von Entfernungsdaten liest und die Daten an eine Netzwerksmitteilungsschlange zur Nutzung durch eine Überwachungs-RCU gibt. Die Anwendungsebene 1602 kann ähnliche oder den gleichen Verhaltenscode, Architektur oder ähnliches umfassen, wie der Engine zur Erfassung nach vorne.
  • 17 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Softwarearchitektur für eine Kamera und Steuer-RCU 4 1700. Die Kamera- und Steuerarchitektursoftware 1700 kann eine Vielzahl von Softwareebenen, wie zum Beispiel die Anwendungsebene 1702 umfassen, die ein oder mehrere Anwendungen, eine Datentransportebene 1704, eine Betriebssystemebene 1706 umfassen kann, die weiter ein Betriebssystem, wie zum Beispiel BlueCat Linux, umfassen kann und Datenspeicher/Netzwerkverbindungsebene 1708. Die Datenspeicher/Netzwerkverbindungsebene 1708 kann eine Datenspeicherung, wie zum Beispiel eine dauerhafte Datenspeicherung 1712 und eine oder mehrere Netzwerkverbindungen zum Senden und Empfangen von Daten aufweisen. Beispiele von Daten, die bei Bezugszeichen 1732 von der RCU empfangen werden, umfassen Videos aus Antriebskameras, Antriebskameraauswahlkommandos, Softwareupdates und Updates und eine Identifikation von anderen RCUs. Beispiele von übertragenen Daten an Punkt 1734 von der RCU können RCU-Identifikation, Video an ein OCU-Kommando zu Antriebskameras und Kameraleistungssteuerung sein.
  • Die Anwendungsebene 1702 kann ein oder mehr Anwendungen umfassen, wie zum Beispiel eine Kameraantriebssteuerung 1701 und einen Videoformatkonverter 1703. Die Kameraantriebssteuerung 1701 kann eine Antriebskamera, basierend auf Konfigurationsdaten und von Kommandos, die über Netzwerk empfangen werden, konfigurieren, einen aktiven Kameraantrieb, basierend auf Kommandos, auswählen, und Ausgaben von inaktiven Kameras unmöglich machen, um die Netzwerklast zu reduzieren und/oder Kamerastrom an- und auszuschalten. Der Videoformatkonverter 1703 kann Videos, wie zum Beispiel MJPEG-Videos, von der aktiven Antriebskamera lesen, das MJPEG-Video in ein Unterformat konvertieren und einen Mulitcastvideostream im Unterformat an einen OCU senden.
  • 18 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel von Softwarearchitektur für eine Kamera- und Steuer-RCU 4 1800. Die Kamera- und Steuerarchitektur 1800 kann eine Vielzahl von Softwareebenen umfassen, wie zum Beispiel die Anwendungsebene 1802, eine DSP-Betriebssystemebene 1804 und eine Netzwerkverbindungsebene 1806. Die DSP-Betriebssystemebene 1804 kann ein DSP BIOS oder optionale Betriebssysteme umfassen. Die Netzwerksverbindungsebene 1806 kann einen oder mehrere Typen von Netzwerkverbindern umfassen, die dazu benutzt werden können, Daten 1828 aufzunehmen und Daten 1830 zu senden.
  • Die Anwendungsebene 1802 kann ein oder mehrere Anwendungen umfassen. Zum Beispiel können die Anwendungen eine Steuerungsanwendung 1801 für die Steuerbetätigung umfassen. Die Steuerbetätigungssteuerung 1801 kann ein Kommondoleitungsdebugging über einen ersten Netzwerkverbinder vornehmen, wie zum Beispiel einen RS232 und mit einer oder mehreren externen Geräten, wie zum Beispiel Betatigungseinrichtungen, über einen zweiten Netzwerkverbinder, wie zum Beispiel einen CAN-Verbinder, unter Benutzung des J1939-Protokolls.
  • Beispielhaftes Fahrzeug
  • Ausführungen der vorliegenden Erfindung können für eine Vielzahl von Fahrzeugen genutzt werden, wie zum Beispiel bei Kraftfahrzeugen, Lastwagen, Nutzfahrzeugen oder anderen geeigneten autonomen Fahrzeugen. 3A und 3B sind Diagramme von oben dargestellt eines beispielhaften Fahrzeuges in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Fahrzeuge 300, die in den 3A und 3B dargestellt sind, sind sechsrädrige, Diesel angetriebene Nutzfahrzeuge, wie zum Beispiel "GatorTM"-Modell Fahrzeuge, die von Deere & Company aus Moline, Illinois, hergestellt werden. Es wird darauf hingewiesen, dass die 3A und 3B das Fahrzeug 500 mit einem abgenommenen Ladekasten am hinteren Teil des Fahrzeuges 300 zeigen. In einigen Ausführungen der vorliegenden Erfindung kann der Ladekasten Nutzlastschnittstellen umfassen, um die abnehmbare Verbindung zu Nutzlasten mit dem Fahrzeug 300 und dem Fahrzeugssteuerungsnetzwerk zu ermöglichen. Die Schnittstellen können Stecker, Verbinder, Koppler, Befestiger oder jede Struktur sein, die es der Nutzlast ermöglicht von der Schnittstelle relativ leicht abgenommen und an ihr befestigt zu werden.
  • Das beispielhafte Fahrzeug 300 umfaßt ein robotisches Steuerungssystem, das eine Anzahl von RCUs aufweist, die jeweils in einem aufsetzbaren Gehäuse enthalten sind. In dem Ausführungsbeispiel, das in den 3A und 3B dargestellt ist, besitzt das robotische Steuerungssystem 4 RCUs 238, 244, 254, 262. Andere Ausführungen des gleichen oder verschiedener Fahrzeuge können mehr oder weniger RCUs haben. Die RCUs 238, 244, 254, 262 können in leeren oder nicht genutzten Räumen des Fahrzeuges 300 befestigt werden. Auf diese Weise wird wertvoller Person oder Nutzlastraum nicht von der Elektronik des robotischen Steuerungssystems belegt. Zum Beispiel kann das überwachende Steuer-RCU für die robotische Ebene in dem Motorraum 302 des Fahrzeuges 300 angeordnet werden. Ein Wärmeschild 304 kann dazu genutzt werden, die RCU (#1) 238 des Steuergeräts für die überwachende, robotische Ebene und andere Elektronik 306, 308 vor der Wärme des Motors zu schützen. In einem Ausführungsbeispiel kann das Wärmeschild 304 ein Siegel an seiner Oberseite haben, sodass es ein Siegel mit der Bodenfläche des Tragkastens (nicht dargestellt) bildet.
  • Die RCU (#2) 254 für die Vorwärtserfassung kann auf der vorderen Laserscanneranordnung 310 positioniert werden. Die RCU (#3) 244 für die rückwärtige Erfassung kann auf der rückwärtigen Laserscanneranordnung 312 positioniert werden. Die Kamera- und Bremsen RCU (#4) 262 können in der Kofferraumhöhlung 314 des Fahrzeuges angeordnet werden. Die Position der RCUs in den Leerräumen, die in den 3A und 3B dargestellt sind, dienen lediglich zur Illustration, und eine Vielzahl von anderen Konfigurationen sind möglich. Das Positionieren und Befestigen der RCUs nahe den Geräten, denen sie Steuersignale senden und von denen sie Signale empfangen, kann Störungsrauschen dieser Signale verringern. 3A illustriert die Anordnung von verschiedenen anderen elektronischen Komponenten des Steuerungssystems für die Robotik auf dem Fahrzeug 300 nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Beispiele von solchen anderen Komponenten umfassen einen Baterieequalizer 350, einen GPS 352, ein VCU 354, Kameras 358, Kompaß 360, Radios 362, Leistungszentrum 364 und ein Steuergerät 366.
  • Kamera-Mast-Einheit
  • Fahrzeuge nach einigen Ausführungen der vorliegenden Erfindung umfassen eine Kamera-Mast-Einheit, die abnehmbar mit dem Fahrzeug verbunden ist und eine Schnittstelle, um mit dem Fahrzeugsteuerungssystem und der Stromquelle zu kommunizieren. 4 zeigt eine Ausführung eines Fahrzeuges 400, die eine Kamera-Mast-Einheit 402 besitzt und die mit dem Fahrzeugkörper 404 und dem Nutzer und dem Passagierbereich 406 in Verbindung steht. Der Fahrzeugkörper 404 kann Nutzlastschnittstellen zum Anbringen von zusätzlichen Nutzlasten an das Fahrzeug 400 umfassen und den Nutzlasten eine Schnittstelle zum Kommunizieren mit dem Fahrzeugsteuerungssystem bieten.
  • Die Kamera-Mast-Einheit 402 umfaßt eine Kamera 408, die oben an der Kamera-Mast-Einheit 402 befestigt ist, um als Sichtsensor zur Aufnahme von Bilddaten zu dienen und die Bilddaten an das Fahrzeugsteuerungssystem, wie zum Beispiel die RCUs 238, 244, 254 und 262 oder anderweitig unter Benutzung der Netzwerkschnittstelle weiterzuleiten. Die Bilddaten können von der RCU durch ein Radio an eine OCU 256, 250 oder andere Ferneinrichtungen gesandt werden. Die Kamera-Mast-Einheit 402 besitzt eine Höhe, die so ist, dass die Nutzer und Passagiere nicht mit der Kamerafähigkeit zur Aufnahme von Bilddaten der Umgebung des Fahrzeug in Konflikt geraten. In einigen Ausführungen kann die Kamera-Mast-Einheit 402 mehr als drei Fuß (1 Meter) hoch über der Schnittstelle mit dem Fahrzeug 400 angeordnet sein. In einigen Ausführungen kann die Kameraeinheit weniger als ein Fuß (30 cm) höher als die Höhe eines mittleren Passagiers sein, während er auf der Passagierfläche 406 sitzt.
  • Die Kamera-Mast-Einheit 402 kann auch eine Kammer 410 zum Aufnehmen von zusätzlicher Elektronik oder anderen Strukturen aufweisen, um die Kamera 408 oder andere Fahrzeugstrukturen mit zusätzlicher Funktionalität zu Versehen. Die Kammer 410 kann eine Schnittstelle umfassen, um es zusätzlichen Geräten zu erlauben, sich mit der Kamera-Mast-Einheit 402 zu verbinden und mit ihr zu kommunizieren. Die zusätzlichen Geräte können Videokarten, Kommunikationskomponenten, Verstärker, ein Kompaß, ein GPS-System und 2D und 3D Videoprozessoren sein.
  • Die Kamera-Mast-Einheit kann mit dem Fahrzeugsteuerungssystemnetzwerk zum Beispiel mit einem Schalter oder einem Router, der in dem Fahrzeugsteuernetzwerk enthalten ist, eine Schnittstelle bilden. Die Nutzlastschnittstellen in dem Fahrzeugkörper 404 können zum gleichen oder verschiedenen Schaltern oder Routern optional verbunden werden, um die Kamera 408 mit der Fähigkeit zur Kommunkation direkt mit den Nutzlasten, die in dem Fahrzeugbett 404 enthalten sind, zu versehen. Weiter kann die Kamera-Mast-Einheit 402 mit dem Steuerungssystemnetzwerk des Fahr zeuges durch eine Schnittstelle und nicht durch direkte Verbindung verbunden werden, so dass die Kamera-Mast-Einheit 402 leicht ersetzt werden kann.
  • 5a bis 5c zeigen ein Ausführungsbeispiel der Anordnung einer Kamera-Mast-Einheit 500. Die Kamera 502 ist in einem Kameragehäuse 504 installiert und kann abnehmbar mit einer Kamera-Mastbasis 506 verbunden werden. In einigen Ausführungen sind die Kamera 502 und das Kameragehäuse einstückig als Struktur ausgebildet. Die Basis 506 kann eine Netzwerkschnittstelle umfassen, um es der Kamera 502 zu erlauben, mit einem Kamera-Mastnetzwerk in der Basis 508 zu kommunizieren. Antennen 508 sind mit dem Kameragehäuse 504 verbunden. Die Antennen 508 übertragen und empfangen Radiosignale zwischen dem Fahrzeugsteuerungssystem und Steuereinheiten, wie zum Beispiel Fern-OCUs und/oder Armaturenbrett-OCUs.
  • Die Kamera-Mastbasis 508 umfaßt eine Kammer 510, um zusätzliche Komponenten und Geräte aufzunehmen. Die zusätzlichen Komponenten und Geräte können zur Ermöglichung der Funktionalität der Kamera 502 beitragen. In einigen Ausführungen können zusätzliche Komponenten und Geräte mit anderen Fahrzeugfunktionen, wie zum Beispiel zusätzlichen Daten, Bearbeitungsfähigkeiten und Unterstützung der Nutzlast in Verbindung stehen. Ein oder mehrere Schutzlinsen 512 können mit dem Kameragehäuse 504 verbunden werden, um Schaden von der Kamera 202 abzuwenden und/oder die Kamera 502 mit zusätzlichen Fokussierfähigkeiten zu versehen. In einigen Ausführungen kann die Kamera 502 mit der Kamerabasiseinheit 506 unter der Benutzung eines Schwenkinterfaces sich verbinden, so dass die Kamera 502 und das Kameragehäuse 504 dazu in der Lage sind, kontrollierbar relativ zur Kamerabasiseinheit 506 zu rotieren.
  • Anschauungsbeispiel
  • Das folgende ist ein Beispiel der Benutzung von Komponenten von einigen Ausführungen der vorliegenden Erfindung, um verschiedene Fahrzeugbetriebsfunktionen durchzuführen. Ein Fahrzeug kann vorgesehen werden, dass in manuellen, autonomen oder robotischen Steuermodi betrieben werden kann, und das Nutzlastschnitt stellen in dem Fahrzeugkörper aufweist und eine Kamera-Mast-Einheit-Schnittstelle zwischen dem Fahrzeugkörper und dem Fahrer und dem Bediensitzen aufweist. Ein Fahrzeugführer kann das Fahrzeug inspizieren, um festzustellen, ob die Aufgabe des Transportierens von Personen in ein Gebiet, das bestimmte, gefährliche Chemikalien aufweist, und die Rückkehr an einen Startpunkt ohne diese Personen, es notwendig macht, dass Nutzlasten an das Fahrzeug angesetzt werden und an das Fahrzeugsteuernetzwerk durch Schnittstellen verbunden werden.
  • Das Transportieren von Personen in eine Gebiet, das gefährliche Chemikalien umfaßt, kann erfordern, dass eine chemische Erfassungs-Nutzlast und, wenigstens in einigen Fällen, offensive Geräte, wie zum Beispiel automatische und/oder ferngesteuerte Artillerie vorgesehen werden. Wenn keine Nutzlasten und/oder wenn es andere Nutzlasten neben dem benötigten für die bestimmte Aufgabe gibt, die an dem Fahrzeug angeordnet sind, kann der Fahrzeugführer schnell die Nutzlasten von den Nutzlastschnittstellen entfernen und die benötigten Nutzlasten an die Nutzlastschnittstellen anordnen. Wenn die Nutzlasten angeordnet sind, können sie mit einem Interface verbunden werden, das eine Vielzahl von Anschlüssen aufweist, die mit dem Fahrzeugsteuerungssystem-CAN und/oder Ethernet-Netzwerken mit einem RCU und/oder VCU kommunizieren. Schnittstellenpins können mit den Nutzlasten mit einer Stromquelle verbunden werden, wie zum Beispiel der Stromquelle des Fahrzeugs.
  • Eine Kamera-Mast-Einheit kann an die Nutzlastschnittstelle zwischen dem Fahrzeugkörper und der Fahrer-/Passagierkabine angesetzt werden. Die Kamera-Mast-Einheit kann vier Fuß über die Schnittstelle sich erheben, um es der Kamera zu ermöglichen, Bilder der Fahrzeugumgebung aufzunehmen. Die Kameraschnittstelle kann Stecker umfassen, die die Kamera-Mast-Einheit mit dem Fahrzeugsteuerungssystem und/oder einer Stromquelle verbinden. Die Kamera-Mast-Einheit kann auch Videoprozessorkarten aufweisen, die abnehmbar in der Kammer angeordnet sind. Wenn der Fahrer während der Inspektion feststellt, dass die Prozessorkarten für die jeweilige Aufgabe inadäquat und/oder beschädigt sind, kann der Fahrer schnell die Prozessorkarten entfernen und einen Ersatz installieren. Der Kameraprozessor kann Daten durch die Kamera-Mast-Einheit-Schnittstelle an das Fahrzeugsteuerungssys tem senden. Das Fahrzeugsteuerungssystem kann die Kameradaten drahtlos an ein Fern-OCU, wie zum Beispiel einen Laptop, durch Senden der Daten zurück zur Kamera-Mast-Einheit an Antennen übertragen, die an der Kamera-Mast-Einheit befestigt sind. Bedienpersonal einer Fern-OCU kann die Kameradaten empfangen und Justierungen für die Steuerung des Fahrzeugs während jeder Stufe der Operation vornehmen.
  • Nachdem der Fahrer das Fahrzeug inspiziert hat und die geeigneten Nutzlasten und/oder Kamera-Mast-Einheit-Komponenten installiert hat, kann der Fahrer eine Armaturenbrett-OCU, die auf dem Armaturenbrett des Fahrzeuges angeordnet ist, nutzen und die manuellen Steuermodi schließen, um dem Fahrzeug den Befehl zu geben, in einem ,teach und playback'-Modus zu operieren, um zum Beispiel GPS-Wegpunkte aufzunehmen und Fahrzeugbewegungen während eines ersten Abschnittes der Fahrt. Ein Fernbedienpersonal kann die Fahrzeug- und Modusdaten von dem Fahrzeug über ein drahtloses Netzwerk empfangen und die Daten an einen Fernbediener übertragen. Der Fernbediener kann zusammen mit dem Nutzer der Armaturenbrett-OCU oder anderweitig Steuerkommandos an das Fahrzeugsteuerungssystem übertragen. Die Armaturenbrett-OCU kommuniziert mit dem Fahrzeugsteuerungssystem, indem sie Kommandos, die von dem Nutzer an ein RCU und/oder ein VCU über das Fahrzeugsteuerungssystem gegeben werden, sendet. Der RCU und/oder VCU kann Daten, wie zum Beispiel eine Statusinformation an die Armaturenbrett-OCU, zur Anzeige durch den Nutzer senden. Die RCU und/oder VCU nutzt ein virtuelles Terminalprotokoll, um CAN-Daten an eine Armaturenbrett-OCU zu senden, die über ein Ethernet-Netzwerk durch Verkapseln von Gruppen von CAN-Datenbytes in Ethernet-Pakete, genutzt werden und die Ethernet-Pakete über ein Ethernet-Netzwerk rücksenden. Die Armaturenbrett-OCU empfängt die Ethernet-Pakete und kann die CAN-Daten von den Ethernet-Paketen trennen und die Daten dem Nutzer anzeigen.
  • Der Fahrer innerhalb des Fahrzeuges und/oder die Person, die eine Fern-OCU bedient, können das Fahrzeug im manuellen oder autonomen Modus durch, zum Beispiel, Eingabe der entsprechenden Kommandos in die Armaturenbrett-OCU oder Fern-OCU, steuern. Wenn der Fahrer an seinem vorgegebenen Ziel ankommt, gibt der Fahrer ein Kommando in die Armaturenbrett-OCU, damit das Fahrzeug die GPS-Wegpunkte wieder abspielt und zu seiner Startposition zurückkehrt, indem es den aufgezeichneten GPS-Wegpunkten vom letzten zum ersten folgt. Die Armaturenbrett OCU kommuniziert Kommandos an das Fahrzeugsteuerungssystem, die die verschiedenen Fahrzeugkomponenten steuern, um es zurück zu seiner Startposition zu bringen.
  • Die vorangehende Beschreibung der Ausführungen, inklusive der bevorzugten Ausführungen der Erfindung, ist nur zum Zwecke der Illustration gegeben, und die Beschreibung ist nicht dazu geeignet, eine abschließende Liste zu geben oder die Erfindung auf die dargestellte Ausführungsform zu begrenzen. Verschiedene Modifikationen und Änderungen können dem Fachmann offenbar sein ohne vom geistigen Schutzumfang der Erfindung abzuweichen.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Ein autonomes Fahrzeug und Systeme, die eine Schnittstelle für Nutzlasten aufweisen, die die Integration von verschiedenen Nutzlasten relativ leicht ermöglichen. Es ist ein Fahrzeugsteuerungssystem zum Steuern eines autonomen Fahrzeugs zum Empfangen von Daten und Übertragen eines Steuersignals über wenigstens ein Netzwerk vorgesehen. Eine Nutzlast ist dazu vorgesehen, abnehmbar mit dem autonomen Fahrzeug in Verbindung zu treten, wobei die Nutzlast eine Netzwerkschnittstelle umfasst, die dazu eingerichtet ist, das Steuersignal von dem Fahrzeugsteuerungssystem über das wenigstens eine Netzwerk zu empfangen. Das Fahrzeugsteuerungssystem kann Nutzlastdaten kapseln und die Nutzlastdaten über das wenigstens eine Netzwerk, inklusive Ethernet oder CAN-Netzwerk, übertragen. Die Nutzlast kann ein Laserscanner, ein Radio, ein chemisches Erfassungssystem oder GPS System sein. In bestimmten Ausführungen ist die Nutzlast eine Kamera-Mast-Einheit, wobei die Kamera mit dem autonomen Fahrzeugsteuerungssystem kommuniziert, um Hindernisse zu erfassen und zu vermeiden. Die Kamera-Mast-Einheit kann austauschbar sein und kann Strukturen zum Aufnehmen von zusätzlichen Nutzlastkomponenten umfassen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Claims (31)

  1. System umfassend: ein Fahrzeugsteuerungssystem zum Steuern eines autonomen Fahrzeugs, Aufnehmen von Daten und Übermitteln eines Steuersignals an wenigstens ein Netzwerk; einen abnehmbar sich mit dem autonomen Fahrzeug verbindenden Nutzlastadapter, wobei die Nutzlast eine Netzwerkschnittstelle umfasst, die dazu eingerichtet ist, Steuersignale von dem Fahrzeugsteuerungssystem über das wenigstens eine Netzwerk zu erhalten, und wobei das Fahrzeugsteuerungssystem die Nutzlastdaten verkapselt und die Nutzlastdaten über das wenigstens eine Netzwerk überträgt.
  2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Netzwerkschnittstelle wenigstens eines der folgenden Ethernet-Anschluss, CAN-Anschluss oder RS232-Anschluss umfasst.
  3. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Netzwerk ein CAN(Controller Area Network)- und ein Ethernet-Netzwerk umfasst.
  4. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Nutzlastdaten CAN-Daten sind, die die Fahrzeugsteuerung in Ethernetpakete zur Verkapselung der Nutzlastdaten übersetzt.
  5. System nach Anspruch 1, weiter umfassend eine Bedienersteuereinheit, die dazu eingerichtet ist, die Nutzlastdaten durch das wenigstens eine Netzwerk zu erhalten.
  6. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Netzwerk eine drahtlose Verbindung umfasst.
  7. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nutzlast dazu eingerichtet ist, mit einer Stromquelle an dem autonomen Fahrzeug in Verbindung zu treten.
  8. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Nutzlast sich mit der Stromquelle durch wenigstens ein Element der Gruppe Stecker, Verbinder, Adapter, Koppler und Befestiger verbindet.
  9. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nutzlast abnehmbar mit einem Kofferraum oder dem Kofferraumboden eines autonomen Fahrzeugs ist.
  10. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nutzlast wenigstens eines aus der Gruppe Mast, einem chemischen Erfassungssystem, einem Laserscanner, einer Kamera, einem Radio oder einer GPS Einheit (Global Positioning System Unit) umfasst.
  11. System umfassend: ein Fahrzeugsteuerungssystem für ein autonomes Fahrzeug, das dazu eingerichtet ist: ein virtuelles Terminalprotokoll zu benutzen, um die CAN(Controller Area Network)-Daten in wenigstens einem Ethernetpaket zu verkapseln; und des wenigstens einen Ethernetpaket über ein Ethernet-Netzwerk zu übertragen; und eine Bedienersteuereinheit, die dazu eingerichtet ist, wenigstens ein Ethernetpaket aus dem Etherenet Netzwerk zu empfangen und die CAN-Daten anzuzeigen.
  12. System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedienersteuereinheit wenigstens eines einer Armaturenbrett-Benutzersteuereinheit oder einer Fernsteuereinheit für den Benutzer ist.
  13. System nach Anspruch 11, weiter umfassend eine Nutzlast mit einer Netzwerkschnittstelle um Daten von wenigstens einem dem Fahrzeugsteuerungssystem oder der Benutzersteuereinheit zu übertragen und zu empfangen.
  14. System nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Netzwerkschnittstelle wenigstens eines von einem Ethernetanschluss, einem CAN-Anschluss oder einem RS232 Anschluss umfasst.
  15. System nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Nutzlast wenigstens eine aus der Gruppe Mast, einem chemischen Erfassungssystem, einem Laserscanner, einer Kamera, einem Radio oder einer GPS Einheit umfasst.
  16. System umfassend: ein Fahrzeugsteuerungssystem auf einem autonomen Fahrzeug in Kommunikation mit einer Fernbedienungssteuereinheit, die dazu eingerichtet ist, das autonome Fahrzeug zu steuern; eine Armaturenbrettbedienersteuereinheit in Kommunikation mit dem Fahrzeugsteuerungssystem und dazu eingerichtet, die lokalen Funktionen des autonomen Fahrzeugs zu steuern; und eine Nutzlast, die abnehmbar an dem autonomen Fahrzeug angekoppelt ist und in Kommunikation mit wenigstens einer aus der Gruppe Fahrzeugsteuerungssystem, Fernbediensteuereinheit oder Armaturenbrettbenutzersteuereinheit steht.
  17. System nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Nutzlast eine GPS-Einheit ist und die Armaturenbrettbenutzersteuereinheit dazu eingerichtet ist, die GPS-Einheit dazu zu veranlassen, GPS-Wegpunkte aufzuzeichnen.
  18. System nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Armaturenbrettbenutzersteuereinheit eingerichtet ist, die GPS-Einheit dazu zu veranlassen, die aufgezeichneten Wegpunkte abzuspielen, und das autonome Fahrzeug zu veranlassen, zu einem aufgezeichneten Wegpunkt zurückzukehren.
  19. System nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Nutzlast eine Kameraeinheit ist und die Armaturenbrettbenutzersteuereinheit dazu eingerichtet ist, die Kameraeinheit dazu zu veranlassen, ein ausgewähltes Objekt anzuvisieren.
  20. System nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeugsteuerungssystem das autonome Fahrzeug veranlasst, einer Trajektorie zu dem ausgewählten Objekt zu folgen.
  21. System nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeugsteuerungssystem die Route einer Fahrt zum Ziel aufzeichnet und das autonome Fahrzeug dazu veranlasst, der gleichen Route auf einer Rückfahrt zu folgen.
  22. System umfassend: ein Fahrzeugsteuerungssystem zum Steuern eines autonomen Fahrzeugs, Aufnehmen von Daten und Übermitteln eines Steuersignals an wenigstens ein Netzwerk; und einen Mast, der abnehmbar mit einem autonomen Fahrzeug verbunden ist, wobei der Mast umfasst: eine Netzwerkschnittstelle, die dazu eingerichtet ist, mit der Fahrzeugsteuereinheit über wenigstens ein Netzwerk zu kommunizieren. eine Kameraeinheit, die dazu eingerichtet ist, visuelle Bilder zu erfassen und die Bilder an das Fahrzeugsteuerungssystem unter Benutzung der Netzwerkschnittstelle zu übertragen; und eine Kammer zur Aufnahme einer Hilfseinrichtung.
  23. System nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfseinrichtung wenigstens eines folgenden umfaßt: chemisches Erfassungssystem, Laserscanner, Radio oder GPS-Einheit.
  24. System nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Netzwerkschnittstelle wenigstens eines der folgenden umfasst: Ethernetanschluss, einen CAN-Anschluss oder einen RS232-Anschluss.
  25. System nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Netzwerk ein CAN(Controller Area Network)- und ein Ethernet-Netzwerk umfasst.
  26. System nach Anspruch 22, weiter umfassend wenigstens eine Fernbediensteuereinheit oder eine Armaturenbrettbenutzersteuereinheit, die dazu eingerichtet ist, Daten von der Fahrzeugsteuereinheit oder dem Mast zu empfangen und anzuzeigen.
  27. System umfassend: ein Fahrzeugsteuerungssystem zum Steuern eines autonomen Fahrzeugs, wobei das Fahrzeugsteuerungssystem dazu eingerichtet ist, ein virtuelles Terminalprotokoll zu nutzen, um CAN(Controller Area Network)-Daten in wenigstens einem Ethernetpaket zu verkapseln und das wenigstens eine Ethernetpaket über ein Ethernet-Netzwerk zu übertragen, und eine Nutzersteuereinheit zum Übertragen eines Steuersignals, das mit wenigstens einer lokalen Steuerfunktion des autonomen Fahrzeugs in Bezug steht, an das Fahrzeugsteuerungssystem, Empfangen der Ethernetpakete und Anzeigen der CAN-Daten.
  28. System nach Anspruch 27, weiter umfassend eine Nutzlast, die dazu eingerichtet ist, abnehmbar mit dem autonomen Fahrzeug verbunden zu werden, wobei die Nutzlast eine Netzwerkschnittstelle umfasst, die dazu eingerichtet ist, Daten zu übertragen und Steuersignale von der Fahrzeugsteuereinheit über wenigstens ein Netzwerk zu empfangen.
  29. System nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Nutzlast wenigstens eines eine Kamera aufweisenden Master, eines chemischen Erfassungssystems, eines Laserscanners, eines Radio oder einer GPS Einheit ist.
  30. System nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Netzwerkschnittstelle wenigstens eines von einem Ethernetanschluß, einem CAN-Anschluss oder einem RS232-Anschluss umfasst.
  31. System nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Nutzersteuereinheit wenigstens eines einer Armaturenbrett-Benutzersteuereinheit oder einer Fernbedienungsnutzersteuereinheit umfasst.
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