JP2022512092A - 自律車両のための冗長ハードウェアシステム - Google Patents

Abstract

本技術は、自律運転モードにおいて動作することができる車両用の部分的に冗長化された機器アーキテクチャに関する。本技術の態様は、車両の周囲に最小限の視野（ＦＯＶ）を提供する２つ以上のフォールバックセンサ構成などの、フォールバック構成を用いる（図１１Ｂ、図１１Ｃ、および図１１Ｄ）。例えば、異なるセンサの配置は、車両の異なる動作ドメインと論理的に関連付けらいる（図１２）。コンピューティングリソース（１２０２ａ、１２０２ｂ）および／または電力リソース（１３０２ａ、１３０２ｂ）のためのフォールバック構成も提供される。各フォールバック構成は、トリガーされる理由が異なる場合があり（１４０８）、異なるタイプのフォールバック動作モードをもたらす可能性がある（１４１０、１４１２）。トリガー条件は、例えば、故障のタイプ、障害、または構成要素の機能の他の低下、現在の運転モード、車両の周辺または計画されたルートに沿った環境状態、または他の要因に関連し得る。フォールバックモードは、以前に計画された軌道の変更、車両速度の変更、および／または車両の目的地の変更を含み得る。【選択図】図１４

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１８年１２月１１日に出願された米国特許出願第１６／２１５，７１３号の利益を主張するものであり、２０１８年１１月５日に出願された「Ｓｙｓｔｅｍｓ ｆｏｒ Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｉｎｇ Ｆａｌｌｂａｃｋ Ｂｅｈａｖｉｏｒｓ ｆｏｒ Ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ Ｖｅｈｉｃｌｅｓ」と題する同時係属の米国特許出願第１６／１８０，２６７号（弁護士整理番号ＸＳＤＶ３．０Ｆ－２０５９）に関連しており、この全開示は参照により本明細書に組み込まれる。

人間の運転者を必要としない車両などの自律型車両を、ある場所から別の場所への乗客または貨物の輸送を支援するために使用することができる。このような車両は、完全に自律的なモードで動作する場合と、人が何らかの運転入力を提供し得る、部分的に自律的なモードで動作する場合がある。自律モードで動作するために、車両はセンサを用い、受信されたセンサ情報を使用して様々な運転動作を実行することができる。ただし、センサまたはシステムの他の構成要素が故障するか、または他の場合に機能が低下に見舞われると、これは車両の運転機能に悪影響を与える可能性がある。

本技術は、完全なまたは部分的な自律運転モードで動作するように構成された車両のセンサ、計算、および電源システムの冗長アーキテクチャに関連する。すべての構成要素およびサブシステムを完全に冗長化することは可能であり得るが、特にセンサ群のサイズおよび配置、ならびにコストなどのその他の制限要因に制約がある車両では、これは実現不可能な場合がある。したがって、本技術の態様は、部分的な冗長性のためにフォールバック構成を用いる。例えば、フォールバックセンサ構成は、車両の周囲にいくらかの最小限の視野（ＦＯＶ）を提供し得るだけでなく、知覚および計画処理のための最小限のコンピューティング電力も提供し得る。

本技術の態様によれば、車両は自律運転モードで動作するように構成される。車両は、運転システム、知覚システム、および制御システムを備える。運転システムは、自律運転モードにおいて車両の運転を制御するためのステアリングサブシステム、加速サブシステム、および減速サブシステムを含む。知覚システムは、車両の周囲の環境に関する情報を検出するように構成された複数のセンサを有する。複数のセンサは、第１の動作ドメインと関連付けられた第１のセットのセンサと、第２の操作ドメインと関連付けられた第２のセットのセンサと、を含む。制御システムは、運転システムおよび知覚システムに動作可能に連結される。制御システムは、第１の動作ドメインと関連付けられた第１のコンピューティングサブシステムと、第２の動作ドメインと関連付けられた第２のコンピューティングサブシステムとを含む。第１および第２のコンピューティングサブシステムの各々は、１つ以上のプロセッサを有する。第１および第２のコンピューティングサブシステムは各々、第１の動作モードにおける第１のセットのセンサおよび第２のセットのセンサの一方または両方からセンサデータを受信するように構成される。第１の動作モードにおいて受信されたセンサデータに応答して、制御システムは、自律運転モードにおいて車両を運転するために運転システムを制御するように構成される。複数のセンサのうちの１つ以上に対するエラー状態に応じて、第１のコンピューティングサブシステムが、第１の動作ドメインにおける第１のセットのセンサからのセンサデータを処理するように構成され、第２のコンピューティングサブシステムが、第２の動作ドメインにおける第２のセットのセンサからのセンサデータを処理するように構成される。そして、エラー状態に応答して、第１のコンピューティングサブシステムまたは第２のコンピューティングサブシステムのうちの一方のみが、フォールバック運転モードにおいて運転システムを制御するように構成される。

例では、第１および第２のセットのセンサの各々は、Ｌｉｄａｒセンサ、レーダーセンサ、カメラセンサ、聴覚センサ、および測位センサからなるグループから選択される少なくとも１つのセンサを含む。ここで、第１および第２のセットのセンサの各々は、Ｌｉｄａｒ、レーダー、およびカメラセンサのそれぞれのグループを含むことができ、各グループは、車両の周囲の環境の選択された視野を提供する。

第１のセットのセンサの各々は、それぞれの視野を有することができ、第２のセットのセンサの各々は、それぞれの視野を有することができ、この場合、第２のセットのセンサのそれぞれの視野は、第１のセットのセンサのそれぞれの視野とは異なる。１つ以上の内部センサが車両の内部に配設されてもよい。１つ以上の内部センサは、カメラセンサ、聴覚センサ、および赤外線センサのうちの少なくとも１つを含む。

別の例では、フォールバック運転モードは、第１のフォールバックモードおよび第２のフォールバックモードを含む。第１のフォールバックモードは、第１のセットの運転動作を含み、第２のフォールバックモードは、第１のセットの運転動作とは異なる第２のセットの運転動作を含む。この例では、第１のコンピューティングサブシステムは、第１のフォールバックモードにおいて運転システムを制御するように構成され、第２のコンピューティングサブシステムは、第２のフォールバックモードにおいて運転システムを制御するように構成される。

さらに別の例では、車両は、第１および第２の配電サブシステムをさらに備える。ここで、フォールバック運転モードにおいて、第１の配電サブシステムは、第１の動作ドメインと関連付けられ、第１の動作ドメインのデバイスのみに電力を供給する。また、フォールバック運転モードにおいて、第２の配電システムは第２の動作ドメインと関連付けられ、第２の動作ドメインのデバイスのみに電力を供給する。そして、第１および第２の動作ドメインは互いに電気的に分離される。この場合、第１の配電サブシステムは、第１の動作モードにおいて第１のセットのベース車両負荷に電力を提供し、フォールバック運転モードにおいて第１の動作ドメインのデバイスに電力を提供するように構成されてもよく、第２の配電サブシステムは、第１の動作モードにおいて第１のセットのベース車両負荷とは異なる第２のセットのベース車両負荷に電力を提供し、フォールバック運転モードにおいて第２の動作ドメインのデバイスに電力を提供するように構成されてもよい。

さらなる例では、知覚システムの複数のセンサは、第１のコンピューティングサブシステムに動作可能に連結された第１のセットのフォールバックセンサと、第２のコンピューティングサブシステムに動作可能に連結された第２のセットのフォールバックセンサと、および非フォールバックセンサのセットと、を含む。このシナリオでは、非フォールバックセンサのセットは、第１のコンピューティングサブシステムおよび第２のコンピューティングサブシステムの一方または両方に動作可能に連結されてもよい。さらに別の例では、知覚システムの複数のセンサは、フォールバック運転モードにおいて第１および第２のコンピューティングサブシステムの両方に動作可能に連結されたセンサのサブセットを含む。

本技術の別の態様によれば、自律運転モードにおいて車両を動作させる方法が提供される。この方法は、車両の知覚システムの複数のセンサによって、車両の周囲の環境に関する情報を検出することであって、複数のセンサが、第１の動作ドメインと関連付けられた第１のセットのセンサと、第２の動作ドメインと関連付けられた第２のセットのセンサと、を含む、検出することと、車両の制御システムによって、車両の周囲の環境に関する検出された情報をセンサデータとして受信することであって、制御システムが、第１の動作ドメインと関連付けられた第１のコンピューティングサブシステムと、第２の動作ドメインと関連付けられた第２のコンピューティングサブシステムとを含む、受信することと、第１の動作モードにおいてセンサデータを受信することに応答して、制御システムが、自律運転モードにおいて車両を運転するように車両の運転システムを制御することと、複数のセンサのうちの１つ以上に対するエラー状態を検出することと、エラー状態を検出したときに、第１のコンピューティングサブシステムが、第１の動作ドメイン内の第１のセットのセンサのみからのセンサデータを処理し、第２のコンピューティングサブシステムが、第２の動作ドメインにおける第２のセットのセンサのみからのセンサデータを処理することと、エラー状態に応答して、第１のコンピューティングサブシステムまたは第２のコンピューティングサブシステムうちの一方のみが、フォールバック運転モードにおいて運転システムを制御することと、を含む。

一例では、フォールバック運転モードは、第１のフォールバックモードおよび第２のフォールバックモードを含む複数のフォールバックモードを含む。この場合、第１のフォールバックモードは、第１のセットの運転動作を含み、第２のフォールバックモードは、第１のセットの運転動作とは異なる第２のセットの運転動作を含むことができる。この場合、フォールバック運転モードにおいて運転システムを制御することは、第１のコンピューティングサブシステムが、第１のフォールバックモードにおいて運転システムを制御することを含むこと、または第２のコンピューティングサブシステムが、第２のフォールバックモードで運転システムを制御することを含むことができる。

別の例では、方法は、フォールバック運転モードにおいて、車両の第１の配電サブシステムによって、第１の動作ドメインのデバイスのみに電力を供給することと、車両の第２の配電サブシステムによって、第２の動作ドメインのデバイスのみに電力を供給することと、をさらに含むことができる。このシナリオでは、第１の配電サブシステムは、第１の動作モードにおいて第１のセットのベース車両負荷に電力を提供し、フォールバック運転モードにおいて第１の動作ドメインのデバイスに電力を提供することができ、第２の配電サブシステムは、第１の動作モードにおいて第１のセットのベース車両負荷とは異なる第２のセットのベース車両負荷に電力を提供し、フォールバック運転モードにおいて第２の動作ドメインのデバイスに電力を提供することができる。

フォールバック運転モード中に、知覚システムの複数のセンサのサブセットは、第１および第２のコンピューティングサブシステムの両方にセンサデータを提供することができる。フォールバック運転モードにおいて運転システムを制御することは、車両の以前に計画された軌道を変更すること、車両の速度を変更すること、または車両の目的地を変更することのうちの少なくとも１つを含む。この方法は、フォールバック運転モード中に、非フォールバッククリティカルのセンサからのセンサデータの処理を停止することもさらに含むことができる。

本技術の態様で使用するために構成された例示的な車両の斜視図を示す。 図１の例示的な車両例の上面図を示す。 本技術の態様による例示的な車両のブロック図を示す。 本技術の態様による例示的な知覚システムのブロック図である。 本開示の態様による車両の周囲の領域の例を示す。 本開示の態様による例示的なセンサ視野を示す。 本開示の態様による例示的なセンサアセンブリを示す。 本開示の態様によるセンサの向きの例を示す。 本開示の態様による重複しているセンサ視野の例を示す。 本技術の態様による異なるドメインにおける動作の例を示す。 本技術の態様による異なるドメインにおける動作のさらなる例を示す。 本技術の態様による例示的な自動運転システム構成を示す。 本技術の態様による例示的な配電構成を示す。 本技術の態様による動作の方法を示す。

本明細書で考察される部分的に冗長化された車両アーキテクチャは、車両の異なる動作ドメインと論理的に関連付けることができる異なるセンサ配置を用いるフォールバック構成と関連付けられる。各フォールバック構成は、トリガーされる理由が異なる場合があり、異なるタイプのフォールバック動作モードをもたらす可能性がある。トリガー条件は、例えば、故障のタイプ、障害、または構成要素の機能の他の低下、現在の自律運転モード、車両の周辺または計画されたルートに沿った環境状態、または他の要因に関連し得る。

例示的な車両システム
図１は、ミニバン、セダン、またはスポーツユーティリティビークルなどの乗客用車両１００の斜視図を示す。図２は、乗客用車両１００の上から見た図を示す。乗客用車両１００は、車両の外部環境に関する情報を取得するための様々なセンサを含むことができる。例えば、屋上ハウジング１０２は、Ｌｉｄａｒセンサ、ならびに様々なカメラ、レーダーユニット、赤外線および／または音響センサを含むことができる。車両１００の前端部に位置付けられたハウジング１０４、ならびに車両の運転者側および乗客側のハウジング１０６ａ、１０６ｂは、各々、Ｌｉｄａｒおよび／または他のセンサを組み込むことができる。例えば、ハウジング１０６ａは、車両のクォーターパネルに沿って運転席サイドドアの前に位置付けられてもよい。図示されるように、乗客用車両１００はまた、レーダーユニット、Ｌｉｄａｒ、および／または車両の後方屋根部分にも向かって位置付けられる、カメラのためのハウジング１０８ａ、１０８ｂも含む。追加のＬｉｄａｒ、レーダーユニット、および／またはカメラ（図示せず）は、車両１００に沿った他の場所に位置付けられてもよい。例えば、矢印１１０は、センサユニット（図２の１１２）が、車両１００のリードに沿って、例えば、バンパー上またはバンパーに隣接して位置決めされてもよいことを示す。そして、矢印１１４は、車両の前方を向いた方向に沿って配置された一連のセンサユニット１１６を示す。いくつかの例では、乗客用車両１００はまた、車両の内部空間に関する情報を取得するための様々なセンサも含むことができる。内部センサ（複数可）は、カメラセンサ、聴覚センサ、および赤外線センサのうちの少なくとも１つを含むことができる。

本開示のある態様は、特定のタイプの車両に関連して特に有用であるが、車両は、乗用車、トラック、オートバイ、バス、レクリエーション用車両などを含むがこれらに限定されない任意のタイプの車両であってもよい。

図３は、完全または半自律動作モードで動作するように構成された例示的な車両の様々な構成要素およびシステムを有するブロック図３００を示す。例として、部分的または完全な自律運転モードで動作する車両では、異なる程度の自律性が発生する可能性がある。Ｕ．Ｓ．Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｈｉｇｈｗａｙ Ｔｒａｆｆｉｃ Ｓａｆｅｔｙ Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓは、どれだけ多く、またはどれだけ少なく、車両が運転を制御するかを示すために、様々なレベルを特定した。例えば、レベル０は自動化されておらず、運転手は、運転に関連するすべての決定を行う。最も低い半自律モードであるレベル１は、クルーズコントロールなど、何らかのドライブ支援を含む。レベル２は、特定の運転動作の部分的な自動化を有し、レベル３は、必要に応じて運転者席の人が制御することが可能であり得る条件付きの自動化を伴う。対照的に、レベル４は、車両が選んだ条件で支援なしで運転することができる高度な自動化レベルである。対照的に、レベル５は、車両があらゆる状況下で支援なしで運転することができる完全な自動化レベルである。本明細書に記載のアーキテクチャ、構成要素、システム、および方法は、本明細書で「自律」運転モードと呼ばれる、例えば、レベル１～５の半自律モードまたは完全自律モードのいずれかで機能することができる。したがって、自律運転モードへの言及には、部分的自律性と完全自律性の両方が含まれる。

図３に示すように、例示的な車両は、１つ以上のプロセッサ３０４、メモリ３０６、および汎用コンピューティングデバイスに典型的に存在する他の構成要素を含む、コンピューティングデバイスなどの１つ以上のコンピューティングデバイス３０２を含む。メモリ３０６は、１つ以上のプロセッサ３０４によってアクセス可能な情報を記憶し、その情報には、プロセッサ（複数可）３０４によって実行されるかまたは他の方法で使用され得る命令３０８およびデータ３１０が含まれる。コンピューティングシステムは、自律モードで動作するとき、車両の全体的な動作を制御することができる。

メモリ３０６は、プロセッサ３０４によって実行されるかまたは他の方法で使用され得る命令３０８およびデータ３１０を含む、プロセッサ３０４によってアクセス可能な情報を記憶する。メモリ３０６は、コンピューティングデバイス可読媒体を含む、プロセッサによってアクセス可能な情報を記憶することができる任意のタイプのものであり得る。メモリは、ハードドライブ、メモリカード、光ディスク、ソリッドステートなどの非一過性の媒体である。システムは、前述の異なる組み合わせを含むことができ、それにより、命令およびデータの異なる部分が異なるタイプの媒体に記憶される。

命令３０８は、プロセッサによって直接的に（マシンコードなど）または間接的に（スクリプトなど）実行される任意の命令のセットであってもよい。例えば、命令は、コンピューティングデバイス可読媒体上のコンピューティングデバイスコードとして記憶されてもよい。その点において、「命令」、「モジュール」、および「プログラム」という用語は、本明細書では区別なく使用され得る。データ３１０は、命令３０８に従って、１つ以上のプロセッサ３０４によって検索、記憶、または修正され得る。一例では、メモリ３０６の一部または全部は、車両診断および／または検出されたセンサデータを記憶するように構成されたイベントデータレコーダまたは他のセキュアデータストレージシステムであってもよく、実装形態に応じて、車両に搭載されてもよく、または遠隔地にあってもよい。

プロセッサ３０４は、市販されているＣＰＵなどの、任意の従来のプロセッサであってもよい。代替的に、各プロセッサは、ＡＳＩＣまたは他のハードウェアベースプロセッサなどの専用デバイスであってもよい。図３は、コンピューティングデバイス３０２のプロセッサ、メモリ、およびその他の要素が同じブロック内にあることを機能的に示すが、そのようなデバイスは、実際には、同じ物理的ハウジング内に格納されてもされなくてもよい複数のプロセッサ、コンピューティングデバイス、またはメモリを含んでもよい。同様に、メモリ３０６は、プロセッサ（複数可）３０４のものとは異なるハウジング内に位置するハードドライブまたは他のストレージ媒体であり得る。したがって、プロセッサまたはコンピューティングデバイスへの言及は、並行で動作してもしなくてもよいプロセッサまたはコンピューティングデバイスまたはメモリの集合体への言及を含むことが理解されよう。

一例では、コンピューティングデバイス３０２は、車両１００に組み込まれた自律運転コンピューティングシステムを形成し得る。自律運転コンピューティングシステムは、車両の様々な構成要素と通信することが可能であり得る。例えば、コンピューティングデバイス３０２は、（車両の制動を制御するための）減速システム３１２、（車両の加速を制御するための）加速システム３１４、（車輪の向きおよび車両の方向を制御するための）ステアリングシステム３１６、（方向指示器を制御するための）合図システム３１８、（車両をある場所にまたは物体の周りにナビゲートするための）ナビゲーションシステム３２０、および（車両の位置を決定するための）測位システム３２２を含む、運転システムを含む、車両の様々なシステムと通信可能であってもよい。自律運転コンピューティングシステムは、ナビゲーションシステム３２０および測位システム３２２に従って、例えば出発点から目的地までのルートを決定するためのプランナーとして部分的に動作することができる。

コンピューティングデバイス３０２はまた、車両の乗客からの連続的または定期的な入力を要求しないかまたは必要としない自律運転モードで、メモリ３０６の命令３０８に従って、車両の動き、速度などを制御するために、（車両の環境内の物体を検出するための）知覚システム３２４、電力システム３２６（例えば、バッテリおよび／またはガソリンもしくはディーゼル動力エンジン）、ならびにトランスミッションシステム３３０に動作可能に連結される。車輪／タイヤ３２８は、トランスミッションシステム３３０に連結され、コンピューティングデバイス３０２は、自律モードでの運転に影響を与え得るタイヤ空気圧、バランス、および他の要因に関する情報を受信することが可能であり得る。電力システム３２６は、複数の電力分配要素３２７を有することができ、その各々は、車両の選択された構成要素および他のシステムに電力を供給することができる。

コンピューティングデバイス３０２は、様々な構成要素を制御することによって車両の方向および速度を制御してもよい。例として、コンピューティングデバイス３０２は、地図情報およびナビゲーションシステム３２０からのデータを使用して、車両を目的地に完全に自律的にナビゲートし得る。コンピューティングデバイス３０２は、測位システム３２２を使用して車両の場所を判断し、その場所に安全に到着する必要があるとき、知覚システム３２４を使用して、物体を検出し、物体に応答することができる。そうするために、コンピューティングデバイス３０２は、車両を（例えば、加速システム３１４によってエンジンに提供される燃料または他のエネルギーを増加させることによって）加速し、（例えば、エンジンに供給される燃料を低減し、ギヤを切り替え、および／または減速システム３１２によって制動をかけることによって）減速し、（例えば、ステアリングシステム３１６によって、車両１００の前輪または他の車輪の方向を転換することによって）方向を変更し、（例えば、合図システム３１８の方向指示器を点灯することによって）そのような変更を合図し得る。したがって、加速システム３１４および減速システム３１２は、車両のエンジンと車両の車輪との間に様々な構成要素を含む、動力伝達装置または他のタイプのトランスミッションシステム３３０の一部であり得る。この場合も、これらのシステムを制御することによって、コンピューティングデバイス３０２はまた、車両を自律的に操縦するために、車両のトランスミッションシステム３３０を制御することができる。

ナビゲーションシステム３２０は、ある場所までのルートを決定し、たどるために、コンピューティングデバイス３０２によって使用され得る。この点について、ナビゲーションシステム３２０および／またはメモリ３０６は、地図情報、例えば、コンピューティングデバイス３０２が車両をナビゲートまたは制御するために使用することができる非常に詳細な地図を記憶し得る。一例として、これらの地図は、車道、区画線、交差点、横断歩道、速度制限、交通信号機、建物、標識、リアルタイムの交通情報、植生、または他のそのような物体ならびに情報の形状および標高を識別し得る。区画線は、実線または破線の、二重または単一の車線境界線、実線または破線の車線境界線、反射板などの特徴を含み得る。所与の車線は、車線の境界を画定する、左および／または右の車線境界線または他の区画線と関連付けられ得る。このため、ほとんどの車線は、１つの車線境界線の左端と別の車線境界線の右端によって境界付けられ得る。

知覚システム３２４は、車両の外部の物体を検出するためのセンサも含む。検出された物体は、他の車両、道路上の障害物、交通信号機、標識、樹木などである可能性がある。以下でより詳細に考察されるように、知覚システム３２４は、図示されるように、センサドメインＡおよびセンサドメインＢなどの２つの（またはそれ超）センサドメインで動作するように配置される。各ドメイン内で、システムは、外部センサ群および内部センサ群の一方または両方を含むことができる。以下でさらに考察されるように、外部センサ群は、１つ以上のセンサを用いて、車両の外部環境の物体および状態を検出する。内部センサ群は、１つ以上の他のセンサを用いて、客室内などの車両内の物体および状態を検出してもよい。

図４は、知覚システム３２４の一例を示す。例えば、図示するように、単なる例として、知覚システム３２４の各ドメインは、１つ以上の光検出および測距（Ｌｉｄａｒ）センサ４００、レーダーユニット４０２、カメラ４０４（例えば、中性密度フィルタ（ＮＤ）フィルタの有無にかかわらず、光学イメージングデバイス）、測位センサ４０６（例えば、ジャイロスコープ、加速度計、ならびに／または他の慣性構成要素）、赤外線センサ４０８、音響センサ４１０（例えば、マイクロフォンまたはソナートランスデューサ）、および／もしくはコンピューティングデバイス３０２によって処理され得るデータを記録する他の任意の検出デバイス４１２を含み得る。外部センサ群の知覚システム３２４のセンサは、車両の外側にある物体、ならびに場所、向き、サイズ、形状、タイプ（例えば、車両、歩行者、自転車運転者など）、方位移動速度などの物体の特性を検出することができる。内部センサ群のセンサは、車両内の物体（例えば、人、ペット、荷物）および車両内の状態（例えば、温度、湿度など）を検出することができる。

センサからの生データおよび前述の特性は、知覚システム３２４によって処理され、および／またはデータが知覚システム３２４によって生成されるときに、周期的および連続的にコンピューティングデバイス３０２に、さらなる処理のために送信され得る。コンピューティングデバイス３０２は、測位システム３２２を使用して車両の場所を判断し、その場所に安全に到着する必要があるとき、知覚システム３２４を使用して、物体を検出し、物体に応答することができる。加えて、コンピューティングデバイス３０２は、個々のセンサ、特定のセンサアセンブリ内のすべてのセンサ、または異なるセンサアセンブリもしくは他の物理的ハウジング内のセンサ間の較正を実行してもよい。

図１～図２に示すように、知覚システム３２４の特定のセンサは、１つ以上のセンサアセンブリまたはハウジングに組み込まれ得る。一例では、これらは車両のサイドビューミラーに組み込まれたセンサタワーとして配置されてもよい。別の例では、他のセンサが屋上ハウジング１０２の一部であってもよい。コンピューティングデバイス２０２は、車両上に位置付けられた、または他の方法で車両に沿って分散されたセンサアセンブリと通信することができる。各アセンブリは、上述したもののような１つ以上のタイプのセンサを有することができる。

図３に戻ると、コンピューティングデバイス３０２は、上述のプロセッサおよびメモリ、ならびにユーザインターフェースサブシステム３３４などのコンピューティングデバイスに関連して通常使用されるすべての構成要素を含むことができる。ユーザインターフェースサブシステム３３４は、１つ以上のユーザ入力３３６（例えば、マウス、キーボード、タッチスクリーン、および／またはマイクロフォン）、ならびに１つ以上の表示デバイス３３８（例えば、画面を有するモニタ、または情報を表示するように動作可能な他の任意の電気デバイス）を含んでもよい。この点について、内部の電子ディスプレイは、車両の車内（図示せず）に位置付けられてもよく、車両内の乗客に情報を提供するためにコンピューティングデバイス３０２によって使用されてもよい。スピーカ（複数可）３４０などの他の出力デバイスも、乗客用車両内に位置付けられてもよい。

乗客用車両はまた、通信システム３４２も含む。例えば、通信システム３４２はまた、他のコンピューティングデバイス、例えば、車両内の乗客コンピューティングデバイス、道路上の別の近くの車両内などの車両外部のコンピューティングデバイス、または遠隔サーバシステムとの通信を容易にするために、１つ以上の無線ネットワーク接続を含むこともできる。無線ネットワーク接続は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ ローエネルギー（ＬＥ）、携帯電話接続、ならびにインターネット、ワールドワイドウェブ、イントラネット、仮想プライベートネットワーク、ワイドエリアネットワーク、ローカルネットワーク、１つ以上の企業独自の通信プロトコルを使用するプライベートネットワーク、イーサネット、ＷｉＦｉおよびＨＴＴＰ、ならびに前述の様々な組み合わせなどの短距離通信プロトコルを含む、様々な構成およびプロトコルを含み得る。

図３に示すように、システムは、情報および／または電力を送信するための１つ以上のバス３４４を含むことができる。バスは、様々な構成要素とサブシステムとの間の直接的または間接的な接続を提供することができる。例えば、データ通信バスは、知覚システム３２４のカメラおよび他のセンサと、コンピューティングデバイス３０２との間の双方向の通信を提供してもよい。電力線は、電力システム３２６の配電要素３２７に直接または間接的に接続されてもよく、またはコンピューティングデバイス３０２によって制御されるバッテリなどの別個の電源に接続されてもよい。単方向または双方向のデータ通信には、様々なプロトコルを用いることができる。一例として、コントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）バスアーキテクチャを使用するプロトコル、あるいは１００Ｂａｓｅ－Ｔ１（または１０００Ｂａｓｅ－Ｔ１もしくは１０ＧＢａｓｅ－Ｔ）イーサネットなどのイーサネットベースの技術を用いることができる。ＦｌｅｘＲａｙなどの他のプロトコルも用いることができる。さらに、自動車用オーディオバス（登録商標）（Ａ２Ｂ）および／または他のバス構成を用いることができる。

例示的な実装形態
上述され、図に示された構造および構成を考慮して、様々な実装形態を、本技術の態様に従ってここで説明する。

部分冗長－センサのフォールバックモード
車両の周囲の環境は、異なる象限または領域を有すると考えることができる。この一例が図５Ａに示されており、車両の周囲の前方右側、前方左側、右側後方および左側後方エリアの隣接エリアと同様に、前方、後方、右側および左側領域を示す。これらの領域は単なる例示にすぎない。

これらの領域の一部または全部からデータを収集するために、様々なセンサが車両の周りの異なる場所に位置付けられる場合がある（図１～図２を参照）。例えば、図５Ｂに見られるように、図１の３つのセンサ１１６は、主に、車両の周囲の前方、前方左側、および前方右側の領域からデータを受信することができる。

特定のセンサは、車両の周囲のそれらの配置、および収集するように設計される情報のタイプに応じて、異なる視野を有することがある。例えば、異なるＬｉｄａｒセンサは、車両に隣接する（例えば、２～１０メートル未満）物体の近距離（短距離）検出に使用されてもよく、他のセンサは、車両の前方１００メートル（またはそれ超もしくは未満）の物体の遠距離（長距離）検出に使用されてもよい。中距離Ｌｉｄａｒを用いることもできる。長距離の物体検出のために、複数のレーダーユニットを車両の前方、後方、および／または側方に位置決めすることができる。また、車両の周囲がよく見えるようにカメラを配置することもできる。構成に応じて、特定のタイプのセンサには、視野が重複している複数の個別のセンサが含まれてもよい。代替的に、他のセンサが冗長な３６０°の視野を提供してもよい。

図６は、図２に示されるセンサに関連するセンサ視野の一例６００を提供する。ここで、屋上ハウジング１０２がＬｉｄａｒセンサ、ならびに様々なカメラ、レーダーユニット、赤外線および／または音響センサを含む場合、これらのセンサの各々は異なる視野を有してもよい。したがって、図示するように、Ｌｉｄａｒセンサは３６０°ＦＯＶ６０２を提供することができ、ハウジング１０２内に配置されたカメラは個別のＦＯＶ６０４を有することができる。車両の前端のハウジング１０４内のセンサは前方を向いたＦＯＶ６０６を有し、ハウジング１１２内の後端のセンサは後方を向いたＦＯＶ６０８を有する。車両の運転者側および乗客側のハウジング１０６ａ、１０６ｂは、各々、それぞれのＦＯＶ６１０ａまたは６１０ｂを有するＬｉｄａｒおよび／または他のセンサを組み込んでもよい。同様に、車両の後部屋根部分に向かって位置付けられたハウジング１０８ａ、１０８ｂ内のセンサは各々、それぞれのＦＯＶ６１２ａまたは６１２ｂを有する。そして、車両の前方を向いた方向に沿って配置されたセンサ群ユニット１１６は、それぞれのＦＯＶ６１４、６１６、および６１８を有することができる。これらの視野の各々は、単なる例示であり、カバレッジ範囲に関して正確な縮尺ではない。

上記のように、複数のセンサを所与のハウジング内に、またはアセンブリとして配置することができる。一例が、図７に示される。本図は、本開示の態様によるセンサアセンブリの例７００を示す。図示するように、センサアセンブリは、破線によって示されるように、車両の屋根の一部分７０４に取り付けられるハウジング７０２を含む。ハウジング７０２は、図示するようなドーム型、円筒形、半球形であってもよく、または異なる外形を有してもよい。ハウジング７０２内には、屋根から遠隔にまたは離れて配置された第１のセンサ７０６と、屋根の近くに配置された第２のセンサ７０８とがある。センサ７０６および７０８の一方または両方は、Ｌｉｄａｒまたは他のタイプのセンサであり得る。第１のセンサ７０６と第２のセンサ７０８との間には、撮像アセンブリ７１０が配設される。カメラアセンブリ７１０は、それに沿って配置された１つ以上のカメラのセットを含む。ハウジング７０２は、少なくともカメラが配置される場所に沿って光学的に透明であり得る。図７には示されないが、図３のプロセッサ３０４などの１つ以上のプロセッサが、センサアセンブリの一部として含まれ得る。プロセッサは、カメラアセンブリの様々な画像センサから受信した生の画像、ならびにセンサアセンブリ全体の他のセンサから受信した情報を処理するように構成され得る。

構成に応じて、様々なセンサを配置して、補完的な視野および／または重複する視野を提供することができる。例えば、カメラアセンブリ７１０は、車両の周囲の全体的な３６０°視野を提供するように位置決めされた複数の対の画像センサを有する第１のサブシステムを含み得る。カメラアセンブリ７１０はまた、例えば、前方の道路上の物体をよりよく識別するために、例えば、約９０°の前方視野で、より高い解像度、異なる露出、異なるフィルタおよび／または他の追加機能を提供するために、一般的に車両の前方を向いた画像センサの第２のサブシステムを含むことができる。このサブシステムの視野はまた、９０°より大きくても小さくてもよく、例えば、約６０～１３５°であり得る。図８は、第１および第２のサブシステムの様々な画像センサの向きの例８００を提供する。ＣＣＤまたは他のタイプの撮像要素が用いられ得るが、画像センサは、ＣＭＯＳセンサであり得る。

カメラ、Ｌｉｄａｒ、および／またはその他のセンササブシステムの高さは、車両上の様々なセンサの配置および車両のタイプによって異なる。例えば、カメラアセンブリ７１０が大型ＳＵＶの屋根上またはその上に取り付けられる場合、典型的に、カメラアセンブリがセダンまたはスポーツカーの屋根上に取り付けられるときよりも高さがより高い。また、配置および構造上の制限により、車両のすべてのエリアの周りで視界が等しくない場合がある。カメラアセンブリ７１０の直径および車両上の配置を変化させることで、好適な３６０°視野を取得することができる。例えば、カメラアセンブリ７１０の直径は、例えば、およそ０．２５～１．０メートルで変化し得る。直径は、カメラアセンブリを配置する車両のタイプ、および車両上に位置する特定の場所に応じて、より大きく、またはより小さくなるように選択され得る。

図８に示すように、カメラアセンブリの第１のサブシステムの各イメージセンサ対は、第１の画像センサ８０２および第２の画像センサ８０４を含む。第１および第２の画像センサは、別個のカメラ要素の一部であり得るか、または１つのカメラモジュールに一緒に含まれ得る。このシナリオでは、第１の画像センサ８０２は、自動露出に設定されてもよく、第２の画像センサ８０４は、例えば、暗色またはＮＤフィルタを使用して、固定露出に設定されてもよい。図示されるように、８つの対の画像センサが示されるが、より多くのまたはより少ない対が用いられてもよい。第２の画像サブシステムは、第１および第２の画像センサの解像度よりも高い解像度を有し得る画像センサ８０６を含む。この強化された解像度は、知覚システム３２４に車両の前方のシーンを可能な限り詳細に提供するために、車両の前方を向いたカメラにとって特に有益であり得る。図８は、第２のサブシステムの３つの画像センサを示すが、より多くのまたはより少ない画像センサが使用されてもよい。この例では、第２のサブシステムからの３つおよび第１のサブシステムからの８つの対を含む、合計１９の画像センサがカメラアセンブリ７１０に組み込まれる。この場合も、カメラアセンブリには、より多くのまたはより少ない画像センサが用いられ得る。

各画像センサの正確な視野は、例えば、特定のセンサの特徴に応じて異なり得る。例として、画像センサ８０２および８０４は、約５０°のＦＯＶ、例えば、４９°～５１°を有し、一方、画像センサ８０６は、各々、例えば、３０°程度またはそれよりわずかに多い、例えば５～１０％多いＦＯＶを有し得る。これは、隣接する画像センサのＦＯＶにおける重複を可能にする。

様々なセンサによって生成された画像または他のデータに継ぎ目または隙間があることは望ましくないので、選択された量の重複は有益である。加えて、選択された重複によって、処理システムは、画像のスティッチングを回避することができる。画像スティッチングは、従来のパノラマ画像処理で実行され得るが、車両が自動運転モードで動作しているリアルタイムの状況で実行するのは計算が難しい可能性がある。必要な時間量および処理リソースを低減することによって、車両の運転時の知覚システムの応答性が大幅に向上する。

図９Ａ～図９Ｂは、隣接するセンサ領域間のイメージセンサの重複の２つの例を示す。図示されるように、車両の周囲の前方および前方右領域をカバーする画像センサの場合、０．５～５°の重複９００（図９Ａ）、または代替的に、６～１０°以下の重複があってもよい。この重複９００は、図８のイメージセンサ８０２などの１つのタイプのセンサに適用することができる。別のタイプのセンサには、異なる重複が適用されてもよい。例えば、図８の画像センサ８０４について、２～８°の重複９０２（図９Ｂ）、または代わりに、８～１２°以下の重複があってもよい。車両のタイプ、サイズ、センサのタイプなどに応じて、システムの重複を大きくしたり小さくしたりすることもできる。

例示的なシナリオ
上記のように、センサまたはその他の構成要素が故障したり、機能の低下に見舞われたりすると、車両の運転機能が制限されるか、または動作が完全に妨げられる可能性がある。例えば、１つ以上のセンサは、例えば、機械的または電気的故障、環境状態（極寒、雪、氷、泥、またはほこりの閉塞など）に起因する劣化、または他の要因に起因するエラーに遭遇する可能性がある。このような状況では、フォールバック構成は、少なくとも最小量のセンサ情報を提供するように設計されるため、知覚および計画システムは、所与の動作モードに従って動作することができる。動作モードは、例えば、サービスを受ける前に現在の運転活動（例えば、乗客の希望する場所での降車）を完了すること、ルートおよび／または速度を変更すること（例えば、高速道路を出て地上の道路に沿って運転すること、ルートに掲示される最低制限速度に減速することなど）、または安全になったらすぐに車を止めることを含むことができる。

例として、フォールバック構成は、２つの異なるドメイン、例えばドメインＡおよびドメインＢと関連付けられてもよい（図３～図４を参照）。各ドメインは、他のドメインの鏡像である必要はない。例えば、特定の前方に向いたセンサセットがドメインＡに割り当てられ、異なる機能を有する別の前方を向いたセンサセットがドメインＢに割り当てられる場合がある。１つのシナリオでは、各タイプのセンサを各ドメインに含めることができる。別のシナリオでは、交通信号機の検出のために、各ドメインで少なくとも１つ（セットの）の前方を向いたカメラ（複数可）が常に使用可能である。さらなるシナリオでは、３６０°の視野を有する少なくとも１つのセンサが、車両外部の物体の検出および分類のために各ドメインに割り当てられる。そして、さらに別のシナリオでは、１つ以上のセンサが各々、両方のドメインの一部として動作可能に存在してもよい。したがって、システムがドメインＡのみ、ドメインＢのみ、またはドメインＡとＢとの組み合わせのセンサを使用しているかどうかに基づいて、機能に違いがある可能性がある。

例えば、１つのシナリオにおいて、図６は、両方の（またはすべての）ドメインからの様々なセンサが車両の知覚および計画システムによって使用されている標準的な動作モードを示すことを考える。図１０Ａは、ドメインＡ動作の一例１０００を示す。また、図１０Ｂは、ドメインＢ動作の一例１０１０を示す。ここでは、異なるセンサまたはセンサのグループが、一方のドメインのみで使用される場合と、両方のドメインで使用される場合があることがわかり得る。例として、図６のＬｉｄａｒセンサは、両方のドメインに対して３６０°のＦＯＶを提供することができる。ただし、ドメインＡでは、標準的な動作時の１／２の垂直解像度１００２しか提供されない可能性がある。同様に、ドメインＢでは、Ｌｉｄａｒセンサが提供する垂直解像度１０１２の量は、標準的な動作時の１／２にすぎない。

そして、ハウジング１０２（図２）内のカメラは、全体として３６０°のＦＯＶを提供することもできる個々の視野６０４を有するが、各ドメインは異なるカメラセットを用いることができる。ここで、例えば、ドメインＡは、第１の画像検知機能１００４を提供するために第１の画像センサ８０２（例えば、自動露出）を含むことができ、一方、ドメインＢは、第２の画像検知機能１０１４を提供するために、第２の画像センサ８０４（例えば、固定露出に設定される）を含むことができる。ただし、ドメインＡとドメインＢの両方が画像センサ８０６を含んでもよい。これは、画像センサ８０６が画像センサ８０２および８０４の解像度よりも高い解像度を有し、車両の前方に面している可能性があるためである。この強化された解像度は、車両の前方にある街灯、歩行者、自転車運転者などを検出する場合に特に役立つ。したがって、図１０Ａおよび１０Ｂの両方に示されるように、各ドメインは、そのような高解像度画像センサからの画像検知機能１００６を有することができる。他の例では、ドメインＢは、他の前方画像検知機能を含むドメインＡは含まない画像検知機能１００６を含むことができる。

図１１Ａ～図１１Ｄは、レーダーセンサなどの他のセンサを異なるドメインでどのように用いることができるかを示す。図１１Ａは、それぞれ個別のＦＯＶ１１１１～１１１６を有する、一組の６つのセンサ１１０１～１１０６の組み合わされたＦＯＶ１１００を示す。組み合わされたＦＯＶ１１００は、標準動作モードで利用可能であり得る。ドメインＡでの動作中、図１１Ｂに示すように、センサ１１０１、１１０２、１１０４、および１１０６のみが用いられ、その結果、ドメインＡのＦＯＶ構成１１１０となる。そして、ドメインＢでの動作中、図１１Ｃに示すように、センサ１１０１、１１０３、１１０５、および１１０６のみが用いられ、その結果、ドメインＢのＦＯＶ１１２０となる。ドメインＡおよびＢのこれらの例では、両方の前方を向いたセンサが利用され、重複している視野を提供する。

このシナリオでは、ドメインＡまたはドメインＢの構成のいずれかは、車両が第１のフォールバックモードにおいて動作するのに十分なセンサデータを個別に提供することができる。例えば、車両は高速道路を引き続き走行することができるが、低速の車線を運転するか、最低制限速度で走行するか、または別の速度閾値未満で運転することができる。または、車両は、例えば高速道路ではなく地上道路を利用することにより、曲がり角がより少ない、または予想される隣接物体がより少ない（例えば、車の数が少ない）目的地への代替ルートを選択することができる場合がある。対照的に、図１１Ｄは、第２のフォールバックモードの異なるシナリオ１１２０を示しており、前方を向いたセンサ１１０１および１１０６のみが利用可能である。このフォールバックモードでは、視野１１１１および１１１６のみが車両にセンサ入力を提供しているため、システムは運転動作に大きな変更を加える可能性がある。これには、例えば、計画された目的地とは異なる近くの降車場所を選択すること、合図システムでハザードランプを点灯させることなどが含まれることがある。

上記の例では、異なるフォールバックシナリオのためのＬｉｄａｒ、カメラ、およびレーダーセンサについて考察したが、他のタイプのセンサ、例えば、測位、音響、赤外線なども、異なるドメイン間で割り当てられて、所与の動作モードで車両を制御するのに十分な部分的冗長性を提供してもよい。

部分冗長性－コンピュータシステムのフォールバックモード
本技術の他の態様は、コンピューティングシステムに組み込まれた冗長性を含む。典型的な動作中、第１の計算システム（例えば、プランナーサブシステム）は軌道を生成し、その軌道に従って車両を制御するために軌道を第２の計算システムに送信することができる。これらの計算システムの各々は、コンピューティングデバイス３０２（図３）の一部であり得る。冗長性のために、２つのサブシステムが各々１つ以上のプロセッサおよび関連するメモリを有することができる。この例では、各サブシステムに電力が供給され、独立して動作するが、センサデータおよびリソースを共有して、基本的な車両動作を処理する。例えば、ＣＰＵクラッシュ、カーネルエラー、電源故障などに起因して、サブシステムの１つに故障が発生した場合、他のサブシステムは、指定されたフォールバック動作状態で車両を制御することができる。

１つの配置では、両方の計算サブシステムが、標準動作モードおよびフォールバックモードで車両を制御することができる。各サブシステムは、１つ以上のＣＡＮバスまたはＦｌｅｘＲａｙバスなどを介して、それぞれのドメインに関連付けられる。ただし、各ドメインのセンサ群は、同一である必要はなく、補完的である必要も、完全に重複している必要はない。例えば、特定の「フォールバック」センサを制御サブシステムＡに割り当て（例えば、図１１Ｂのセンサ１１０２、１１０４および１１０６）、他のフォールバックセンサを制御サブシステムＢに割り当て（例えば、図１１Ｃのセンサ１１０１、１１０３および１１０５）、他の「非フォールバック」センサを制御サブシステムＡにのみ割り当ててもよい（図１２参照）。

フォールバックセンサとは異なり、非フォールバックセンサはいかなる特定のドメインにも割り当てる必要はなく、ドメインの独立性や冗長性も必要ない。これは、非フォールバックセンサが最小限の実行可能なフォールバック機能を提供することとは関係がなく、むしろ標準動作モードにのみ使用される可能性があるためである。それにもかかわらず、そのようなセンサを一方のドメインまたは他方のドメインに配置する他の理由（例えば、車両統合）がある場合は、フォールバック動作に影響を与えることなく対応することができる。一例として、あるドメインには別のドメインよりも多くの電源ヘッドルームがあるため、そのドメインは非フォールバックセンサに簡単に対応することができる。別の例では、１つの特定のドメインに配線を行う方が簡単な場合があるため、非フォールバックセンサをそのドメインに関連付けることができる。

図１２は、自動運転システム構成の一例１２００を示す。図示されるように、各ドメインは、コンピューティングシステム３０２からのプロセッサ３０４であり得る１つ以上のプロセッサ１２０２ａまたは１２０２ｂを含む。各ドメインは、プロセッサ１２０２ａ、１２０２ｂによる実行のためのソフトウェアまたはファームウェアモジュールも備えることができるそれぞれの動作モード論理１２０４ａ、１２０４ｂも含む。動作モード論理１２０４ａ、１２０４ｂは、標準動作モードおよび１つ以上のフォールバック動作モードで実行するための別個の構成要素を含むことができる。異なるドメインのフォールバックモードは、例えば、それぞれのドメインと関連付けられたフォールバックセンサのタイプと機能に従って、異なる方式で車両を動作させることを伴う場合がある。そして、図１２に示すように、ドメインのうちの１つ（例えば、ドメインＡ）は、１つ以上のグラフィック処理ユニット（ＧＰＵ）１２０６または他のコンピューティングアクセラレータ（例えば、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡなど）などの異なる計算リソースを含むことができる。ここでは、フォールバックセンサの１セットがドメインＡと関連付けられ、フォールバックセンサの別のセットがドメインＢと関連付けられ、１つ以上の非フォールバックセンサもドメインＡと関連付けられるが、他の構成も可能であり、例えば、フォールバックセンサがドメインＢに割り当てられるか、または１つのサブセットがドメインＡに割り当てられ、別のサブセットがドメインＢに割り当てられる。２つ（またはそれ超）の計算ドメインは、同じ性能、または同じ種類の計算要素を有する必要はないが、特定の構成では、同等の性能および／または同じ種類の計算要素を有してもよい。

単に一例として、この構成では、ドメインＡは標準動作中に知覚システム（例えば、図３～４の知覚システム３２４）をサポートし、ドメインＢは、標準的な動作中にプランナー（例えば、図３のナビゲーションシステム３２０および測位システム３２２に基づくルート計画）をサポートしてもよい。ＧＰＵ（複数可）１２０６は、標準動作中に車載センサの一部または全部から受信したセンサデータを処理するように構成されてもよい。

１つのシナリオでは、各コンピューティングサブシステムは、対応する標準およびフォールバック動作モードで車両を動作させるのに十分なセンサ入力、および十分なコンピューティング機能（例えば、受信したセンサデータを処理するためのプロセッサおよびメモリリソース）を有してもよい。２つ（またはそれ超）のドメインは、標準モードで情報を共有することができる。このようにして、様々なドメインおよびサブシステムを使用して、光学ＦＯＶカバレッジを提供することができる。本技術の態様によれば、フォールバック動作を処理するために、いくつかの計算リソースが予備として保持されてもよい。また、フォールバックの場合、標準モードの一部の典型的な動作が停止する場合がある。例えば、１つ以上の前方を向いた高解像度カメラ（例えば、図８のカメラ８０６）は、非フォールバッククリティカルのセンサと考えることができる。その結果、フォールバックモードに入ると、これらのカメラからの入力の処理が停止する場合がある。

部分冗長性－配電フォールバックモード
配電に関して、本技術の態様は、各々がバッテリバックアップを有する２つの障害に依存しない電源を提供する。例として、主要な障害が１つのドメインのみに限定されるように、二重電源は動作的に分離される。各電源は、特定のセットのベース車両負荷に対応することができる。図１３Ａは、冗長配電アーキテクチャ１３００の例を示す。このシナリオに示すように、各ドメインは独自の独立した電源を有する。ここでは、各ドメインの電源および負荷は、介在する電子ヒューズによって保護される。実際には、通常の動作中、電子ヒューズは閉回路になる。電子ヒューズは、過電流、低電圧、過熱（または他の異常な状態）の形で故障を検出すると、すぐに反応して開回路になり、これにより２つのドメインを分離する。

各電源はバッテリバックアップを有し、１２ボルト程度（例えば、８～１６ボルトの範囲内）の自動車規格を提供するように構成される。各ドメインは、図３の配電要素３２７などの個別の配電ブロック１３０２ａ、１３０２ｂを有する。

ＤＣ／ＤＣユニットは、上流の高電圧バッテリパックから電力を受け取り、それを低電圧（例えば、１２Ｖ）に変換して１２Ｖバッテリを充電する電圧変換器である。電子ヒューズアーキテクチャでは、電子ヒューズの存在に起因して、ＤＣ／ＤＣユニットは、すべてが機能している（障害が発生していない）ときにシステムの半分を充電することができるため、２つのＤＣ／ＤＣユニットは必要ない。障害が発生した場合、各ドメインの冗長化された低電圧バックアップバッテリから電力を供給することができるため、システムは必ずしもＤＣ／ＤＣユニットを使用する必要はない。

電子ヒューズを必要としない電源冗長性の別の例は、図１３Ｂに示すような二重独立ＤＣ／ＤＣシステム１３１０である。ここでは、各ドメインに独自のＤＣ電源が供給される。この例では、各ドメインは、個別の配電ブロック１３１２ａ、１３１２ｂを有する。ドメインの戻り電流パスが単一障害点をもたらさないようにシステムの接地が提供される。

制動、ステアリング、および／または推進力など、フォールバックの重要なアクチュエータがある場合がある。また、ホーン、キャビンライト、暖房および空調システムなど、非フォールバッククリティカルのアクチュエータがある場合がある。フォールバッククリティカルと見なされるアクチュエータは冗長化される場合があり（例えば、２つ以上の個別のアクチュエータ）、および／またはそのようなアクチュエータは、両方のドメインから電力を受け取ることができる。対照的に、フォールバッククリティカルでないアクチュエータは、冗長化された構成要素を有さない場合があり、および／または単一のドメインからのみ電力を受け取る場合がある。

車両の他のサブシステムに冗長性がある場合もある。例えば、制動およびステアリングのサブシステムは、（冗長的に電力を供給されることに加えて）冗長化されてもよい。同様に、他の車両または遠隔支援装置との通信は、複数のセルラーまたは他のタイプの通信リンクを用いることができる。２つ以上のＧＰＳ受信機を使用することができる。ワイパー、噴霧器、またはその他のクリーニング構成要素でさえ、冗長性のために構成され、ドメインの一方または両方（またはそれ以上）で（ベースロードとして）電力が供給されてもよい。ベース車両負荷は、個々のセンサ、センサ群、計算デバイス、アクチュエータ、および／または図３に関して考察されたような他の構成要素を含むことができる。

図１４は、本技術の態様に従って車両を動作させる方法１４００を示す。ブロック１４０２に示すように、車両の環境に関する情報は、車両のセンサ（例えば、Ｌｉｄａｒ、レーダー、カメラ、聴覚、および／または測位センサ）によって検出される。ブロック１４０４において、検出された情報は、図３のコンピューティングシステム（複数可）３０２または図１２のシステム１２００などの、車両の制御システムによって受信される。ブロック１４０６ごとに、第１の動作モードでのセンサデータの受信に応答して、車両の運転システムが自律的に制御される。ブロック１４０８において、車両のセンサのうちの１つ以上のエラー状態が検出される。これは、例えば、センサ機能の故障、障害、またはその他の低下が原因である可能性がある。

ブロック１４１０において、エラー状態を検出すると、第１のコンピューティングサブシステムは、第１の動作ドメイン内の第１のセットのセンサからのセンサデータを処理し、第２のコンピューティングサブシステムは、第２の動作ドメイン内の第２のセットのセンサからのセンサデータを処理する。その結果、ブロック１４１２において、エラー状態に応答して、第１または第２のコンピューティングサブシステムの１つは、フォールバック運転モードで車両の運転システムを制御する。いくつかの例では、エラー状態を検出する前に、第１のコンピューティングサブシステムが標準動作モードで機能（例えば、プランナー、知覚など）を動作させてもよく、第２のコンピューティングサブシステムが標準動作モードで別の機能を動作させてもよい。

特段の記述がない限り、前述の代替例は、相互に排他的ではないが、独自の利点を達成するために様々な組み合わせで実施することができる。上で考察された特徴のこれらおよび他の変形および組み合わせは、特許請求の範囲によって定義される主題から逸脱することなく利用することができるので、実施形態の前述の説明は、特許請求の範囲によって定義される主題の限定としてではなく、例示としてみなされるべきである。加えて、本明細書に記載された実施例、ならびに「など」、「含む」などと表現された語句の提供は、特許請求の範囲の主題を特定の実施例に限定するものと解釈されるべきではなく、むしろ、実施例は、多くの可能な実施形態のうちの１つだけを例示することが意図される。さらに、異なる図面中の同じ参照番号は、同じまたは類似の要素を特定することができる。プロセスまたは他の動作は、本明細書で特に明記しない限り、異なる順序で、または同時に実行されてもよい。

Claims (20)

1. 自律運転モードにおいて動作するように構成された車両であって、前記車両が、
   前記自律運転モードにおいて前記車両の運転を制御するためのステアリングサブシステム、加速サブシステム、および減速サブシステムを含む運転システムと、
   前記車両の周囲の環境に関する情報を検出するように構成された複数のセンサを有する知覚システムであって、前記複数のセンサが、第１の動作ドメインと関連付けられた第１のセットのセンサと、第２の動作ドメインと関連付けられた第２のセットのセンサとを含む、知覚システムと、
   前記運転システムおよび前記知覚システムに動作可能に連結された制御システムであって、前記制御システムが、前記第１の動作ドメインと関連付けられた第１のコンピューティングサブシステムと、前記第２の動作ドメインと関連付けられた第２のコンピューティングサブシステムとを含み、前記第１および第２のコンピューティングサブシステムの各々が１つ以上のプロセッサを有する、制御システムと、を備え、
   前記第１および第２のコンピューティングサブシステムが、各々、第１の動作モードにおける前記第１のセットのセンサおよび前記第２のセットのセンサの一方または両方からセンサデータを受信し、前記第１の動作モードにおける前記受信されたセンサデータに応答して、前記制御システムが、前記自律運転モードにおいて前記車両を運転するように前記運転システムを制御するように構成され、
   前記複数のセンサのうちの１つ以上に対するエラー状態に応じて、前記第１のコンピューティングサブシステムが、前記第１の動作ドメインにおける前記第１のセットのセンサのみからのセンサデータを処理するように構成されており、前記第２のコンピューティングサブシステムが、前記第２の動作ドメインにおける前記第２のセットのセンサのみからのセンサデータを処理するように構成されており、
   前記エラー状態に応答して、前記第１のコンピューティングサブシステムまたは前記第２のコンピューティングサブシステムのうちの一方のみが、フォールバック運転モードにおいて前記運転システムを制御するように構成されている、車両。
2. 前記第１および第２のセットのセンサの各々が、Ｌｉｄａｒセンサ、レーダーセンサ、カメラセンサ、聴覚センサ、および測位センサからなるグループから選択される少なくとも１つのセンサを含む、請求項１に記載の車両。
3. 前記第１および第２のセットのセンサの各々が、Ｌｉｄａｒ、レーダー、およびカメラセンサのそれぞれのグループを含み、各グループが、前記車両の周囲の前記環境の選択された視野を提供する、請求項２に記載の車両。
4. 前記第１のセットのセンサにおける前記センサの各々が、それぞれの視野を有し、前記第２のセットのセンサにおける前記センサの各々が、それぞれの視野を有し、前記第２のセットのセンサの前記それぞれの視野が、前記第１のセットのセンサの前記それぞれの視野とは異なる、請求項１に記載の車両。
5. 前記車両の内部に配設された１つ以上の内部センサをさらに備え、前記１つ以上の内部センサが、カメラセンサ、聴覚センサ、および赤外線センサのうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の車両。
6. 前記フォールバック運転モードが、第１のフォールバックモードおよび第２のフォールバックモードを含み、前記第１のフォールバックモードが、第１のセットの運転動作を含み、前記第２のフォールバックモードが、前記第１のセットの運転動作とは異なる第２のセットの運転動作を含み、
   前記第１のコンピューティングサブシステムが、前記第１のフォールバックモードにおいて前記運転システムを制御するように構成されており、
   前記第２のコンピューティングサブシステムが、前記第２のフォールバックモードにおいて前記運転システムを制御するように構成されている、請求項１に記載の車両。
7. 第１および第２の配電サブシステムをさらに備え、
   前記フォールバック運転モードにおいて、前記第１の配電サブシステムが、前記第１の動作ドメインのデバイスのみに電力を供給するために前記第１の動作ドメインと関連付けられており、
   前記フォールバック運転モードにおいて、前記第２の配電システムが、前記第２の動作ドメインのデバイスのみに電力を供給するために前記第２の動作ドメインと関連付けられており、
   前記第１および第２の動作ドメインが、互いに電気的に分離されている、請求項１に記載の車両。
8. 前記第１の配電サブシステムが、前記第１の動作モードにおいて第１のセットのベース車両負荷に電力を提供し、前記フォールバック運転モードにおいて前記第１の動作ドメインのデバイスに電力を提供するように構成されており、
   前記第２の配電サブシステムが、前記第１の動作モードにおいて前記第１のセットのベース車両負荷とは異なる第２のセットのベース車両負荷に電力を提供し、前記フォールバック運転モードにおいて前記第２の動作ドメインのデバイスに電力を提供するように構成されている、請求項７に記載の車両。
9. 前記知覚システム前記複数のセンサが、
   前記第１のコンピューティングサブシステムに動作可能に連結された第１のセットのフォールバックセンサと、
   前記第２のコンピューティングサブシステムに動作可能に連結された第２のセットのフォールバックセンサと、
   非フォールバックセンサのセットと、を含む、請求項１に記載の車両。
10. 前記非フォールバックセンサのセットが、前記第１のコンピューティングサブシステムおよび前記第２のコンピューティングサブシステムの一方または両方に動作可能に連結されている、請求項９に記載の車両。
11. 前記知覚システムの前記複数のセンサが、前記フォールバック運転モードにおいて前記第１および第２のコンピューティングサブシステムの両方に動作可能に連結されたセンサのサブセットを含む、請求項１に記載の車両。
12. 自律運転モードにおいて車両を動作させる方法であって、前記方法が、
    前記車両の知覚システムの複数のセンサによって、前記車両の周囲の環境に関する情報を検出することであって、前記複数のセンサが、第１の動作ドメインと関連付けられた第１のセットのセンサと、第２の動作ドメインと関連付けられた第２のセットのセンサと、を含む、検出することと、
    前記車両の制御システムによって、前記車両の周囲の前記環境に関する前記検出された情報をセンサデータとして受信することであって、前記制御システムが、前記第１の動作ドメインと関連付けられた第１のコンピューティングサブシステムと、前記第２の動作ドメインと関連付けられた第２のコンピューティングサブシステムとを含む、受信することと、
    第１の動作モードにおいて前記センサデータを受信することに応答して、前記制御システムが、前記自律運転モードにおいて前記車両を運転するように前記車両の運転システムを制御することと、
    前記複数のセンサのうちの１つ以上に対するエラー状態を検出することと、
    前記エラー状態を検出したときに、前記第１のコンピューティングサブシステムが、前記第１の動作ドメイン内の前記第１のセットのセンサのみからのセンサデータを処理し、前記第２のコンピューティングサブシステムが、前記第２の動作ドメインにおける前記第２のセットのセンサのみからのセンサデータを処理することと、
    前記エラー状態に応答して、前記第１のコンピューティングサブシステムまたは前記第２のコンピューティングサブシステムうちの一方のみが、フォールバック運転モードにおいて前記運転システムを制御することと、を含む、方法。
13. 前記フォールバック運転モードが、第１のフォールバックモードおよび第２のフォールバックモードを含む複数のフォールバックモードを含む、請求項１２に記載の方法。
14. 前記第１のフォールバックモードが、第１のセットの運転動作を含み、前記第２のフォールバックモードが、前記第１のセットの運転動作とは異なる第２のセットの運転動作を含む、請求項１３に記載の方法。
15. 前記フォールバック運転モードにおいて前記運転システムを制御することは、
    前記第１のコンピューティングサブシステムが、前記第１のフォールバックモードにおいて前記運転システムを制御すること、または
    前記第２のコンピューティングサブシステムが、前記第２のフォールバックモードにおいて前記運転システムを制御すること、を含む、請求項１４に記載の方法。
16. 前記フォールバック運転モードにおいて、
    前記車両の第１の配電サブシステムによって、前記第１の動作ドメインのデバイスのみに電力を供給することと、
    前記車両の第２の配電サブシステムによって、前記第２の動作ドメインのデバイスのみに電力を供給することと、をさらに含む、請求項１２に記載の方法。
17. 前記第１の配電サブシステムが、前記第１の動作モードにおいて第１のセットのベース車両負荷に電力を提供し、前記フォールバック運転モードにおいて前記第１の動作ドメインのデバイスに電力を提供し、
    前記第２の配電サブシステムが、前記第１の動作モードにおいて前記第１のセットのベース車両負荷とは異なる第２のセットのベース車両負荷に電力を提供し、前記フォールバック運転モードにおいて前記第２の動作ドメインのデバイスに電力を提供する、請求項１６に記載の方法。
18. 前記フォールバック運転モード中に、前記知覚システムの前記複数のセンサのサブセットが、前記第１および第２のコンピューティングサブシステムの両方にセンサデータを提供する、請求項１２に記載の方法。
19. 前記フォールバック運転モードにおいて前記運転システムを制御することが、前記車両の以前に計画された軌道を変更すること、前記車両の速度を変更すること、または前記車両の目的地を変更することのうちの少なくとも１つを含む、請求項１２に記載の方法。
20. 前記フォールバック運転モード中に非フォールバッククリティカルのセンサからのセンサデータの処理を停止することをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
    

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