JP2022540694A - 地形を考慮したルート計画 - Google Patents

Abstract

ルート計画が、車両のタイプと、出発場所と目的地との間の地形条件とに少なくとも部分的に基づいて車両（または車両運転者）に提供される。車両は、車両がルートに沿って走行しているときに表面探知レーダー（ＳＰＲ）信号を入手するためのＳＰＲシステムを含む地形モニタリングシステムを採用し得、入手されたＳＰＲ信号は、ルートに関連付けられた参照画像に対するナビゲーションのために使用され得る。いくつかの実施形態では、ナビゲーションサーバは、様々なルートに関連付けられた地形および車両の特性に部分的に基づいてルートの選択を行う。

Description

（関連出願の相互参照）
本出願は、２０１９年７月１５日に出願された米国仮特許出願第６２／８７４，０９３号に対する優先権およびその利益を主張し、その全体を参照によって本明細書に援用する。

（発明の分野）
本開示は、概して、車両ルート計画に関連し、より具体的には、表面探知レーダー（ＳＰＲ）システムを使用した車両ルート計画に関連する。

（背景）
指定の出発場所と目的場所との間のルート計画を車両運転者に提供するために、様々なナビゲーションシステムが、開発されてきた。一般に、１つ以上のルートが、道路の大規模データベースから選択される。ナビゲーションシステムは、典型的に、データベース内の道路に対する車両の現在位置を示すための全地球測位システム（ＧＰＳ）受信機などの１つ以上の位置決定デバイスを含む。従来、ルート計画は、最短距離または最速走行時間などのあるユーザ指定の基準に基づいて実施される。車両が未舗装の道路または小道（砂、砂利、泥、雪、岩および他の自然地形を特徴とし得る）上を運転されるオフロード条件では、従来の技術を利用したルート計画は、依然として困難である。例えば、オフロード走行は、条件および地形に応じて特別に装備された車両を必要とし得るが、しかしながら、そのような検討事項は、従来のナビゲーション技術には考慮されていない。

従って、指定の出発場所と目的地との間の地形条件と、車両のタイプとに基づいてルート計画を提供するアプローチに関するニーズが、存在する。

（概要）
本発明の実施形態は、車両のタイプと、出発場所と目的地との間の地形条件とに基づいて、ルート計画を車両（または車両運転者）に提供する。本明細書中で使用される場合、「地形」という用語は、表面特徴と地中特徴との両方を含む。様々な実施形態において、本発明は、車両がルートに沿って走行しているときにＳＰＲ信号を入手するために車両に取り付けられたＳＰＲシステムを含む地形モニタリングシステムを採用し得、入手されたＳＰＲ信号は、ルートに関連付けられた参照画像に対するナビゲーションのために使用され得る。他の実施形態では、ナビゲーションサーバは、様々なルートに関連付けられた地形および車両の特性に部分的に基づいてルート選択を行う。

様々な実施形態において、リスクスコアが、対象車両に割り当てられる。リスクスコアは、ルートデータベースに格納された道路（または道路のセグメント）にも関連付けられ、値は、関連付けられた地形条件に基づいている。その後、地形マップが、場所マップ（または、いくつかの実施形態では、ＧＯＯＧＬＥ ＭＡＰＳなどの別のソースから入手された既存のマップ）と組み合わされ、マッピングされたルートの各部分に対する様々なタイプの車両に関する場所情報、地形条件およびリスクスコアを含み得る。地形条件は、（ＧＯＯＧＬＥ ＭＡＰＳによって提供されたマップなどの消費者向けナビゲーションマップに加えて）自律型車両ナビゲーションのために使用されるＨＤ（高精細）マップとも融合され得る。

一実施形態では、対象車両に関する特定の出発場所から目的地までの走行に関する最適ルートが、識別されることができる。例えば、特定のタイプの車両に関して最小のトータルリスクスコアを有する出発地から目的地までのルートが、対象車両に関する最適ルートであると決定され得る。リスクスコアは、以前に提供されたユーザ選好に基づいて、旅行距離および通行料などの競合要因に対して検討されることができる。加えて、または代替として、車両への地形条件の影響を悪化させ得る他のスコア（例えば、エネルギー消費スコア、成功の確率スコア、損傷スコア、摩耗スコア、および／または車両サブシステムに対する損失スコア）が、検出されたＳＰＲ信号および／または他のリアルタイム情報に基づいて割り当てられ得る。従って、経路計画は、Ａスター（Ａ^＊）またはＤスター（Ｄ^＊）などの従来のアルゴリズムを採用し得、スコアまたはコストが計算されると、その後、最適経路を決定し得る。

従って、第一の態様では、本発明は、ナビゲーションサーバに関する。様々な実施形態において、ナビゲーションサーバは、場所とそれらの場所を接続するルートセグメントとのデジタルマップを備えたルートデータベースと（ルートセグメントは、道路に対応する）、ルートデータベースに格納されたルートセグメントのうちの少なくともいくつかに関連付けられた地形情報を備えた地形データベースと、複数の地形のタイプに関連付けられたリスクレベルに複数の車両タイプを関係付けているリスクデータベースと、プロセッサと、ネットワークを経由してルート要求を受信するためのネットワークインターフェースと（ルート要求は、開始場所、目的地、および車両タイプを備えている）、ルートデータベース、地形データベース、およびリスクデータベースからデータを読み出すためにプロセッサによって実行可能なマッピングモジュールとを備えている。読み出されたデータと受信されたルート要求とに基づいて、プロセッサは、開始場所から目的地までのリスク調整された一連のルートセグメントを識別し、リスク調整された一連のルートは、車両タイプに関連付けられた地形リスクを考慮に入れている。プロセッサは、リスク調整されたルートがネットワークインターフェースを介してルート要求のソースに伝送されることを引き起こすように構成されている。

いくつかの実施形態では、リスクデータベースは、関連付けられた地形関連リスクスコアに複数の車両を関係付けるように体系化されている。リスクデータベースは、車両に関連付けられたエネルギー消費スコア、成功の確率スコア、損傷スコア、摩耗スコア、または車両サブシステムに対する損失スコアのうちの１つ以上に複数の車両を関係付けるようにも体系化され得る。ルートの各々に割り当てられた評価スコアは、車両タイプに基づいた複数の値を有し得、最適ルートも、車両タイプに基づき得る。

別の態様では、本発明は、走行中の車両にナビゲーションサービスを提供する方法に関する。様々な実施形態において、方法は、ナビゲーションサーバにおいて、（ｉ）場所とそれらの場所を接続するルートセグメントとのデジタルマップを備えたルートデータベースと（ルートセグメントは、道路に対応する）、（ｉｉ）ルートデータベースに格納されたルートセグメントのうちの少なくともいくつかに関連付けられた地形情報を備えた地形データベースと、（ｉｉｉ）複数の地形のタイプに関連付けられたリスクレベルに複数の車両タイプを関係付けているリスクデータベースとを維持することと、ナビゲーションサーバによって、ネットワークインターフェースを介して、走行中の車両からのルート要求を受信することと（ルート要求は、開始場所、目的地、および車両タイプを備えている）、ナビゲーションサーバにおいて、ルートデータベース、地形データベース、およびリスクデータベースからデータを読み出し、読み出されたデータと受信されたルート要求とに基づいて、開始場所から目的地までのリスク調整された一連のルートセグメントを算出することと（リスク調整されたルートは、車両タイプに関連付けられた地形リスクを考慮に入れている）、リスク調整されたルートが走行中の車両に伝送されることを引き起こすこととを含む。

いくつかの実施形態では、リスクデータベースは、関連付けられた地形関連リスクスコアに複数の車両を関係付けるように体系化されている。リスクデータベースは、車両に関連付けられたエネルギー消費スコア、成功の確率スコア、損傷スコア、摩耗スコア、または車両サブシステムに対する損失スコアのうちの１つ以上に複数の車両を関係付けるように体系化され得る。いくつかの実施形態では、ルートの各々に割り当てられた評価スコアは、車両タイプに基づいた複数の値を有し、最適ルートも、車両タイプに基づく。

さらに別の態様では、本発明は、車両を動作させる方法に関連する。様々な実施形態において、方法は、車両によって、走行中の車両からのルート要求をナビゲーションサーバにワイヤレス伝送することと（ルート要求は、開始場所、目的地、および車両タイプを備えている）、ナビゲーションサーバから、開始場所から目的地までのリスク調整された一連のルートセグメントに対応する一連のＳＰＲ画像を受信することと（リスク調整されたルートは、車両のタイプに関連付けられた地形リスクを考慮に入れている）、ＳＰＲシステムを使用して、車両が走行しているときにＳＰＲ画像を取得することと、取得されたＳＰＲ画像と受信されたＳＰＲ画像とのコンピュータによる比較に基づいて、一連のルートセグメントに沿って車両を誘導することとを含む。

様々な実施形態において、方法は、取得されたＳＰＲ画像に少なくとも部分的に基づいて、車両に関連付けられた操舵、向き、速度、姿勢、加速度、または減速度のうちの少なくとも１つをコンピュータによって決定することをさらに含む。方法は、決定された操舵、向き、速度、姿勢、加速度、および／または減速度に少なくとも部分的に基づいて車両の動作を制御することをさらに含み得る。

いくつかの実施形態では、ＳＰＲシステムは、地中探知レーダー（ＧＰＲ）システムを備えている。例えば、ＧＰＲシステムは、地表面に対して平行に向けられたＧＰＲアンテナアレイを備え得る。

（図面の簡単な説明）
以上の、および以下の詳細な説明は、図面と併せて受け取られると、より容易に理解される。

図１Ａは、本発明の実施形態に従った地形モニタリングシステムを含む例示的な走行中の車両を概略的に図示している。

図１Ｂは、地形モニタリングシステムのアンテナが道路の表面に近いかまたは道路の表面に接触している代替構成を概略的に図示している。

図２は、本発明の実施形態に従った例示的地形モニタリングシステムを概略的に描写している。

図３は、本発明の実施形態に従ったナビゲーションサーバを概略的に描写している。

（詳細な説明）
まず図１Ａを参照すると、図１Ａは、既定のルート１０４上を走行する例示的車両１０２を描写しており、車両１０２は、本明細書に従った車両ナビゲーションのための地形モニタリングシステム１０６を提供されている。様々な実施形態において、地形モニタリングシステム１０６は、車両１０２の前部（または任意の好適な部分）に固定された地中探知レーダー（ＧＰＲ）アンテナアレイ１１０を有するＳＰＲシステム１０８を含む。ＧＰＲアンテナアレイ１１０は、一般に、地表面に対して平行に向けられ、走行方向に対して垂直に延びている。ある代替構成では、ＧＰＲアンテナアレイ１１０は、道路の表面により近いかまたは道路の表面に接触している（図１Ｂ）。一実施形態では、ＧＰＲアンテナアレイ１１０は、ＧＰＲ信号を道路に伝送するための空間不変アンテナ素子の線状構成を含み、ＧＰＲ信号は、道路表面を通って地下領域に伝搬し、上方向に反射され得る。反射されたＧＰＲ信号は、ＧＰＲアンテナアレイ１１０内の受信用アンテナ素子によって検出されることができる。様々な実施形態において、検出されたＧＰＲ信号は、その後、車両１０２の通り道に沿って地下領域の１つ以上のＳＰＲ画像（例えば、ＧＰＲ画像）を生成するために処理され、分析される。ＳＰＲアンテナアレイ１１０が表面に接触していない場合、受信される最も強いリターン信号は、道路表面によって引き起こされる反射であり得る。従って、ＳＰＲ画像は、表面データ（すなわち、地下領域と大気または局所環境との界面に関するデータ）を含み得る。ＧＰＲ信号を処理するための好適なＧＰＲアンテナ構成およびシステムは、例えば米国特許第８，９４９，０２４号に記載され、米国特許第８，９４９，０２４号の開示全体は、参照によって本明細書に援用される。

ナビゲーションのために、ＳＰＲ画像は、定義されたルートに関する地下領域と少なくとも部分的に重複している地下領域に関して以前に取得され、格納されたＳＰＲ参照画像と比較される。画像比較は、例えば相関に基づいた位置合わせ（ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ）プロセスであり得、例えば、米国特許第８，７８６，４８５号を参照されたい（米国特許第８，７８６，４８５号の開示全体は、参照によって本明細書に援用される）。車両１０２の場所、および／またはルート１０４の地形条件は、その後、比較に基づいて決定されることができる。いくつかの実施形態では、検出されたＧＰＲ信号は、ルート１０４の地形条件を推定するために他のリアルタイム情報と組み合わされる（天候条件、電気光学（ＥＯ）画像、車両１０２に採用された１つ以上のセンサを使用した車両の健康状態のモニタリング、および任意の好適な入力など）。この手法において、車両１０２は、下に記載されるように、ナビゲーションにおいて使用される特定のルートセグメントに関する地形マップを作成するために使用され得る。推定された地形条件は、実世界の地形モデリングのみならず、地形／車両相互作用をリアルタイムでモデリングするための低減されたコンピュータ費用および／または複雑性も有利に提供し得る。

一実施形態では、決定された地形条件に基づいて、リスクスコアが、ルート１０４、またはルート１０４上を運転され得る様々なタイプの車両に割り当てられ得る。リスクスコアは、車両のタイプに関して調整され得る。例えば、ルート１０４が荒い岩を含む場合、高いリスクスコア（例えば、７）が二輪車両に割り当てられ得る一方、低いリスクスコア（例えば、３）が、四輪車両に割り当てられ得る。加えて、または代替として、車両への地形条件の影響を悪化させ得る他のスコア（例えば、エネルギー消費スコア、成功の確率スコア、損傷スコア、摩耗スコア、および／または車両サブシステムに対する損失スコア）が、検出されたＳＰＲ信号および／または他のリアルタイム情報に基づいて割り当てられ得る。摩耗スコアは、車両のタイプに応じて下位分類され得、例えば、採掘車両は費用のかかるタイヤを採用しているので、タイヤの摩耗が、一般車両の摩滅より重要な検討事項であり得る。

リスクスコア、地形条件および関連付けられた車両タイプ（利用される場合）は、ルート１０４（またはその一部）と共にデータベースに格納され得る。車両１０２および地形モニタリングシステム１０８が複数のルートを走行した後、それらの関連付けられた地形条件およびリスクスコア（例えば、様々なタイプの車両に関する）を含むルートの地形マップが、作成され得る。代替として、地形マップは、ルートの収集された地形条件のみを含み得、特定の車両に関連付けられたリスクスコアは、ルート計画中にリアルタイムで割り当てられ得る。

図２は、ＳＰＲ画像に基づいて地形を考慮したルートを確立するために、または走行をナビゲートするために車両１０２において実装される例示的地形モニタリングシステム（例えば、ＳＰＲシステム１０８）を描写している。ＳＰＲシステム１０８は、ユーザインターフェース２０２を含み得、ユーザは、ユーザインターフェース２０２を通してルートを定義するためのデータを入力すること、または既定のルートを選択することができる。ＳＰＲ画像は、ルートに従ってＳＰＲ参照画像ソース２０４から読み出される。例えば、ＳＰＲ参照画像ソース２０４は、フラッシュドライブまたはハードディスクなどのローカル大容量記憶デバイスであり得、代替として、または加えて、ＳＰＲ参照画像ソース２０４は、クラウドベースであり得（すなわち、ウェブサーバ上でサポートおよび維持されている）、ＧＰＳによって決定された現在地に基づいてリモートアクセスされ得る。例えば、ローカルデータストアは、車両の現在地の近辺に対応するＳＰＲ参照画像を含み得、車両が走行しているとき、定期更新が、データを新しくするために読み出される。

ＳＰＲシステム１０８は、ＳＰＲアンテナアレイ１１０を有する移動式ＳＰＲシステム（「移動式システム」）２０６も含む。移動式ＳＰＲシステム２０６の伝送動作は、制御装置（例えば、プロセッサ）２０８によって制御され、制御装置２０８は、ＳＰＲアンテナアレイ１１０によって検出されたリターンＳＰＲ信号を受信することも行う。制御装置２０８は、ＳＰＲアンテナアレイ１１０真下の道路表面より下の地下領域のＳＰＲ画像および／または道路表面のＳＰＲ画像を生成する。

ＳＰＲ画像は、地下領域中および／または道路表面上の構造および物体（例えば、岩、根、巨礫、パイプ、空所および土壌層）を表す特徴と、地下／表面領域における土壌または物質特性の変動を示す他の特徴とを含む。様々な実施形態において、位置合わせモジュール２１０が、制御装置２０８によって提供されたＳＰＲ画像をＳＰＲ参照画像ソース２０４から読み出されたＳＰＲ画像と比較し、（例えば、ルート上の最も近い点に対する車両のオフセットを決定することによって）車両１０２を位置付ける。様々な実施形態において、位置合わせプロセスにおいて決定された場所情報（例えば、オフセットデータまたは位置の誤差データ）は、車両１０２をナビゲートするために場所マップを作成する変換モジュール２１２に提供される。例えば、変換モジュール２１２は、ルートからの車両の位置ずれに関して補正されたＧＰＳデータを生成し得る。

代替として、変換モジュール２１２は、マップソース２１４（例えば、ＧＰＳなどの他のナビゲーションシステム、またはマッピングサービス）から既存のマップを読み出し、その後、入手された場所情報を既存のマップにローカライズし得る一実施形態では、既定のルートの場所マップは、制御装置２０８がアクセス可能なシステムメモリおよび／または記憶デバイス内のデータベース２１６に格納される。加えて、または代替として、車両１０４に関する場所データは、既存のマップ（例えば、ＧＯＯＧＬＥ ＭＡＰＳによって提供されたマップ）、ならびに／または、車両１０２を誘導するための１つ以上の他のセンサもしくはナビゲーションシステム（慣性航法システム（ＩＮＳ）、ＧＰＳシステム、音響航法および測距（ＳＯＮＡＲ）システム、ＬＩＤＡＲシステム、カメラ、慣性計測ユニット（ＩＭＵ）および補助レーダーシステム、１つ以上の車両デッドレコニングセンサ（例えば、操舵角およびホイールオドメトリに基づく）、および／もしくはサスペンションセンサなど）によって提供されたデータとの組み合わせにおいて使用され得る。例えば、制御装置１１２は、ＧＰＳを使用して生成された既存のマップに入手されたＳＰＲ情報をローカライズし得る。車両ナビゲーションおよびローカライゼーションのためにＳＰＲシステムを利用するアプローチは、例えば、上述の’０２４号特許に記載されている。

いくつかの実施形態では、ＳＰＲ参照画像は、それらに関連付けられた地形条件も含む。従って、入手されたＳＰＲ画像をＳＰＲ参照画像と比較することによって、既定のルートから取得されたＳＰＲ参照画像に関連付けられた地形条件が、決定され得る。いくつかの実施形態では、検出されたＧＰＲ信号／ＳＰＲ画像は、ルート１０４の地形条件を決定するために他のリアルタイム情報と組み合わされる（天候条件、ＥＯ画像、車両１０２に採用された１つ以上のセンサを使用した車両の健康状態のモニタリング、および任意の好適な入力など）。これらの動作は、地形に対して鋭敏なルートマップを生成することにおいて有用である。例えば、ルートベースの地形条件が、（マップソース２１４において）再びローカルに、（クラウドサーバにおいて）リモートで、または（車両が走行しているとき、ローカルに格納された地形マップがクラウドサーバとのワイヤレス通信を介して更新される）なんらかの組み合わせにおいてマップとして格納され得る。

地形条件と様々なタイプの車両のリスクスコアとは、地形マップと共に（マップソース２１４に）格納されるか、またはマップソース２１４におけるマップの様々なルートコンポーネントに関連付けられたデータとしてデータベース２１６に格納され得る。一実施形態では、システム１０８が配備された特定の車両に関する特定の出発場所から到着地までを走行するための地形最適化されたルートが、データベース２１６を使用して識別されることができる。例えば、現在運転中の車両に関して最小のトータルリスクスコアを有する出発地から目的地までのルートが、このタイプの車両に関する最適ルートであると決定され得る。加えて、決定された最適ルートに沿って車両１０２が走行することを維持するために、車両１０２の速度、加速度、向き、角速度および／または角加速度が、ナビゲーションマップに基づいて決定され、継続的に制御され得る。本明細書中で使用される「加速度」という用語が線形および角加速度のみならず加加速度および加加加速度などの高次導関数も含むことに留意されたい。

別の実施形態では、地形最適化は、オンボードナビゲーションまたはマッピングシステムによるルート計画に関する追加の基準を表し、車両固有のデータは、クラウドサーバからリモートで供給される。すなわち、対象車両はそれ自体がＳＰＲシステムを含まないが、運転者は、車両のタイプおよび関連付けられたリスクスコアに基づいて、地形最適化されたルートを車両のナビゲーションシステムまたは外部サービス（ＧＯＯＧＬＥ ＭＡＰＳなど）から入手し得る。ルート計画システムは、例えば、走行時間を最小化するが許容される最大のリスクスコアを決して超えない最適ルートを決定し得る。

いくつかの実施形態では、ユーザは、ユーザインターフェース２０２を介して車両が走行するための他のルートを定義または選択する。車両がルート上を走行しているとき、地形モニタリングシステムは、ＳＰＲ画像を再び継続的に取得し、それに基づいて、各ルートに関連付けられた場所情報および地形条件を決定し、そのルートに対するリスクスコアを様々なタイプの車両に割り当て得る。車両の場所情報、地形条件およびリスクスコアは、それぞれのルートと共に上に記載の場所マップおよび地形マップに格納され得る。

上述の場合、地形マップは、ＳＰＲ画像を入手しそれらをＳＰＲおよび／または従来のマップに関連付けるように構成されたシステム１０８を装備された車両によって生成され得る。決定された地形条件は、地形マップを作成するために変換モジュール２１２に提供され得る。いくつかの実施形態では、ＳＰＲシステム１０８は、地形マップを更新および／または精緻化するために他のシステムによって検出された他のリアルタイム情報（すなわち、ＧＰＲ信号／ＳＰＲ画像以外）を変換モジュール２１２に継続的に送給する入力データベース２１７を含む。一実施形態では、リスク評価モジュール２１８が、決定された地形条件および車両の特性（例えば、エンジンによって動力を供給されるホイールの数、タイヤのサイズ、タイヤトレッドの深さ、地上高、サスペンションなど）に基づいてリスクスコアを様々なタイプの車両に割り当てる。例えば、ルート１０４が荒い岩を含む場合、より高いリスクスコア（例えば、７）が二輪車両に割り当てられ得る一方、より低いリスクスコア（例えば、３）が、四輪車両に割り当てられ得る。同様に、大きなタイヤと深いタイヤトレッドとを有する車両は、小さなタイヤと浅いタイヤトレッドとを有する車両より低いリスクスコアを割り当てられ得る。ここでも、地形条件、リスクスコア、およびそれらに関連付けられた車両のタイプは、ルートと共にデータベース２１６に格納され得、それらの要素は、クライアント車両に定期的に提供されるか、またはクライアント車両が走行中でありそれらのナビゲーションマップを更新するときに要求に応じて提供され得る。

例えば、図３に示されているように、ナビゲーションサーバ３００が、車両の場所および所望の目的地を備えた要求を受信し得る。要求は、車両自体の制御システム、または運転者の個人デバイス（スマートフォン、タブレットなど）上に配備されたアプリケーション（「アプリ」）から発信され得、車両モデルまたはタイプも含み得る。ナビゲーションサーバ３００は、ワイヤレスネットワークインターフェース３１０を含み、ワイヤレスネットワークインターフェース３１０は、要求を受信し、それが処理された後、ルート情報を伝送する。ナビゲーションサーバは、プロセッサ３２０（例えば、従来のＣＰＵマイクロプロセッサ）と、関連付けられた揮発性システムメモリ３２５と、１つ以上の不揮発性デジタル記憶素子（ハードディスク、フラッシュメモリ、光ディスクなど）とを含む。ルートデータベース３３０、地形データベース３３５、およびリスクデータベース３４０が、不揮発性メモリに格納される。ルートデータベース３３０は、場所とそれらの場所を接続するルートセグメントとのデジタルマップを含み、概して、ルートセグメントは、道路（ｒｏａｄｗａｙ）すなわち車両用主要道（ｖｅｈｉｃｕｌａｒ ｔｈｏｒｏｕｇｈｆａｒｅ）に対応する。これらは、所望のナビゲーションの形態に応じて地理空間座標またはＳＰＲ画像によって表され得る。前者の場合、ルートは、ＧＯＯＧＬＥ ＭＡＰＳなどの従来のマップサーバを使用してプロットされる。後者の場合、ルートは、上に記載のＳＰＲシステムを装備された車両に伝送されるＳＰＲ画像によって定義される（ＳＰＲシステムは、走行中にＳＰＲ画像を入手し、これらをナビゲーションサーバ３００から受信されたナビゲーション画像と比較する）。

地形データベース３３５は、ルートデータベース３３０に格納されたルートセグメントのいくつかまたは全てに関連付けられた地形情報を含む。この地形情報は、図２に図示された車載システムを使用して入手され得、ルートデータベース３３０がナビゲーションのためのＳＰＲ画像を含む実施形態では、例えば’０２４特許に記載されているように、これらの画像から抽出され得る。地形情報は、いくつかの実施形態では、車両に関する困難のレベルに対応する地形の個別のタイプに区分され得る。リスクデータベース３４０は、複数の地形のタイプに関連付けられた（上に記載の）リスクレベルまたはスコアに複数の車両タイプを関係付けている。リスクデータベースは、リスクスコアに関係し、特定の地形および車両タイプに結び付けられているデータ（例えば、エネルギー消費データ、成功の確率データ、損傷データ、摩耗データ、および／または車両サブシステムに対する損失データ）を伴う追加のフィールドを含み得る。

動作時、プロセッサ３２０は、システムメモリ３２５に格納された１つ以上のコンピュータプログラム（プログラムモジュールとして概念的に図示されている）を実行する。オペレーティングシステム（ＭＩＣＲＯＳＯＦＴ ＷＩＮＤＯＷＳ（登録商標）、ＵＮＩＸ（登録商標）、ＬＩＮＵＸ（登録商標）、ｉＯＳまたはＡＮＤＲＯＩＤ（登録商標）など）が、ファイル管理、リソース割り当て、およびハードウェアデバイスからのメッセージおよびそれらへのメッセージのルーティングなどの低レベルシステム機能と、１つ以上のより高レベルのアプリケーション（ウェブサーバコード３５０およびマッピングモジュール３５５を含む）とを提供する。ウェブサーバコード３５０は、従来のものであり、ネットワークインターフェース３１０を介してユーザとのウェブベースの通信を促進し、ユーザが入力したデータを受信し、マップおよびナビゲーション情報を含むウェブページを提供する。マッピングモジュールは、ルートデータベース３３０からのマッピングデータと、地形データベース３３５からの地形データと、リスクデータベース３４０からのリスク関連データとを読み出し、読み出されたデータと受信されたルート要求に基づいて開始場所から目的地までのリスク調整された一連のルートセグメントを算出することによってユーザ要求を処理する。リスク調整されたルートは、車両タイプに関連付けられた地形リスクを考慮に入れている。例えば、要求に応答して、マッピングモジュール３５５は、ルートデータベースから一連の候補ルートをまず入手し得、各ルートは、例えば推定される走行時間に基づいてスコアに関連付けられている。この機能性は、よく知られた従来のものである。各候補ルートに関して、マッピングモジュール３５５は、地形データベース３３５から地形情報も入手し得、それに基づいて、関連付けられた車両固有のリスクデータをリスクデータベース３４０から入手し得る。この追加のリスクデータに基づいて、候補ルートのスコアは、調整され得、ルートは、調整されたスコアに従って順位付けされ得る。このように、ナビゲーションサーバ３００は、ルートマップと地形マップとをナビゲーションマップに組み合わせ得、ナビゲーションマップは、車両タイプおよび場所と、様々な候補ルートの各部分に関する車両に関連付けられた地形条件およびリスクスコアとを反映する。それに基づいて、地形最適化されたルートが、車両に関して算出され得、（ウェブサーバコード３５０およびネットワークインターフェース３１０を介して）車両に送達され得る。代替として、順位付けされた一連の候補ルートが、ユーザに提示され得、ユーザは、所望のルートを選択し得る。選択に基づいて、ルートデータベース３３０からの地理空間またはＳＰＲルート情報が、車両が走行しているときに車両に伝送され得る。

例えば、最適ルートは、その上を走行する車両の特定のタイプに関する最小トータルリスクスコアおよび／または最小瞬時リスクスコアに対応し得る。一実施形態では、識別された最適ルートは、ルートに沿って運転者を誘導するために車両のナビゲーションシステムに提供される。別の実施形態では、最適ルートは、それに基づいて車両を自律的に動作させるために制御装置２０８に結合された車両制御モジュール２２０に提供される。例えば、車両制御モジュール２２０は、車両内の電気、機械および空気圧デバイスを含むか、または、それらと協働し、車両の操舵、向き、速度、姿勢、および加速度／減速度を制御し得る。

車両において実装される制御装置２０８と、ナビゲーションサーバ３００において実装されるマッピングモジュール３５５とは、ハードウェア、ソフトウェア、またはそれらの両方の組み合わせにおいて実装される１つ以上のモジュールを含み得る。機能が１つ以上のソフトウェアプログラムとして提供される実施形態に関して、プログラムは、ＰＹＴＨＯＮ、ＦＯＲＴＲＡＮ、ＰＡＳＣＡＬ、ＪＡＶＡ（登録商標）、Ｃ、Ｃ＋＋、Ｃ＃、ＢＡＳＩＣ、様々なスクリプト言語および／またはＨＴＭＬなどの多数の高水準言語のうちの任意のものにおいて記述され得る。加えて、ソフトウェアは、標的コンピュータ上に常駐するマイクロプロセッサを対象としたアセンブリ言語において実装されることができ、例えば、ソフトウェアがＩＢＭ ＰＣまたはＰＣクローン上で稼働するように構成されている場合、ソフトウェアは、Ｉｎｔｅｌ８０×８６アセンブリ言語において実装され得る。ソフトウェアは、フロッピー（登録商標）ディスク、ジャンプドライブ、ハードディスク、光ディスク、磁気テープ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フィールドプログラマブルゲートアレイまたはＣＤ－ＲＯＭを含む（がそれらに限定されない）製造物品上で具体化され得る。ハードウェア回路を使用した実施形態は、例えば１つ以上のＦＰＧＡ、ＣＰＬＤまたはＡＳＩＣプロセッサを使用して実装され得る。

本明細書中で採用された用語および表現は、記載の用語および表現として使用されており、限定の用語および表現として使用されておらず、そのような用語および表現の使用において、示された、または記載された特徴またはそれらの一部の任意の均等物を排除する意図は、存在しない。加えて、本発明のある実施形態が記載されているが、本明細書に開示される概念を援用した他の実施形態が本発明の精神および範囲から逸脱することなく使用され得ることは、当業者には明らかであろう。従って、記載の実施形態は、あらゆる点において、単なる例示であり制限的なものでないと考えられるべきである。

以下は、特許請求の範囲である。

Claims (13)

1. ナビゲーションサーバであって、該ナビゲーションサーバは、
   場所と該場所を接続するルートセグメントとのデジタルマップを備えたルートデータベースであって、該ルートセグメントは、道路に対応する、ルートデータベースと、
   該ルートデータベースに格納された該ルートセグメントのうちの少なくともいくつかに関連付けられた地形情報を備えた地形データベースと、
   複数の地形のタイプに関連付けられたリスクレベルに複数の車両タイプを関係付けているリスクデータベースと、
   プロセッサと、
   ネットワークを経由してルート要求を受信するためのネットワークインターフェースであって、該ルート要求は、開始場所、目的地、および車両タイプを備えている、ネットワークインターフェースと、
   該プロセッサによって実行可能なマッピングモジュールと
   を備え、
   該マッピングモジュールは、該ルートデータベース、該地形データベースおよび該リスクデータベースからデータを読み出し、該読み出されたデータと該受信されたルート要求とに基づいて、該開始場所から該目的地までのリスク調整された一連のルートセグメントを算出し、該リスク調整されたルートは、該車両タイプに関連付けられた地形リスクを考慮に入れており、
   該プロセッサは、該リスク調整されたルートが該ネットワークインターフェースを介して該ルート要求のソースに伝送されることを引き起こすように構成されている、ナビゲーションサーバ。
2. 前記リスクデータベースは、関連付けられた地形関連リスクスコアに複数の車両を関係付けるように体系化されている、請求項１に記載のナビゲーションサーバ。
3. 前記リスクデータベースは、前記車両に関連付けられたエネルギー消費スコア、成功の確率スコア、損傷スコア、摩耗スコア、または車両サブシステムに対する損失スコアのうちの１つ以上に該複数の車両を関係付けるように体系化されている、請求項１に記載のナビゲーションサーバ。
4. 前記ルートの各々に割り当てられた評価スコアは、車両タイプに基づいた複数の値を有し、最適ルートも、車両タイプに基づく、請求項１に記載のナビゲーションサーバ。
5. 走行中の車両にナビゲーションサービスを提供する方法であって、該方法は、
   ナビゲーションサーバにおいて、（ｉ）場所と該場所を接続するルートセグメントとのデジタルマップを備えたルートデータベースであって、該ルートセグメントは、道路に対応する、ルートデータベースと、（ｉｉ）該ルートデータベースに格納された該ルートセグメントのうちの少なくともいくつかに関連付けられた地形情報を備えた地形データベースと、（ｉｉｉ）複数の地形のタイプに関連付けられたリスクレベルに複数の車両タイプを関係付けているリスクデータベースとを維持することと、
   該ナビゲーションサーバによって、ネットワークインターフェースを介して、該走行中の車両からのルート要求を受信することであって、該ルート要求は、開始場所、目的地、および車両タイプを備えている、ことと、
   該ナビゲーションサーバにおいて、該ルートデータベース、該地形データベースおよび該リスクデータベースを読み出し、該読み出されたデータと該受信されたルート要求とに基づいて、該開始場所から該目的地までのリスク調整された一連のルートセグメントを算出することであって、該リスク調整されたルートは、該車両タイプに関連付けられた地形リスクを考慮に入れている、ことと、
   該リスク調整されたルートが該走行中の車両に伝送されることを引き起こすことと
   を含む、方法。
6. 前記リスクデータベースは、関連付けられた地形関連リスクスコアに複数の車両を関係付けるように体系化されている、請求項５に記載の方法。
7. 前記リスクデータベースは、前記車両に関連付けられたエネルギー消費スコア、成功の確率スコア、損傷スコア、摩耗スコア、または車両サブシステムに対する損失スコアのうちの１つ以上に該複数の車両を関係付けるように体系化されている、請求項５に記載の方法。
8. 前記ルートの各々に割り当てられた評価スコアは、車両タイプに基づいた複数の値を有し、最適ルートも、車両タイプに基づく、請求項５に記載の方法。
9. 車両を動作させる方法であって、該方法は、
   該車両によって、該走行中の車両からのルート要求をナビゲーションサーバにワイヤレス伝送することであって、該ルート要求は、開始場所、目的地、および車両タイプを備えている、ことと、
   該ナビゲーションサーバから、該開始場所から該目的地までのリスク調整された一連のルートセグメントに対応する一連の表面探知レーダー（ＳＰＲ）画像を受信することであって、該リスク調整されたルートは、該車両のタイプに関連付けられた地形リスクを考慮に入れている、ことと、
   ＳＰＲシステムを使用して、該車両が走行しているときにＳＰＲ画像を取得することと、
   該取得されたＳＰＲ画像と該受信されたＳＰＲ画像とのコンピュータによる比較に基づいて、該一連のルートセグメントに沿って該車両を誘導することと
   を含む、方法。
10. 前記取得されたＳＰＲ画像に少なくとも部分的に基づいて、前記車両に関連付けられた操舵、向き、速度、姿勢、加速度、または減速度のうちの少なくとも１つをコンピュータによって決定するステップをさらに含む、請求項９に記載の方法。
11. 前記決定された操舵、向き、速度、姿勢、加速度、および／または減速度に少なくとも部分的に基づいて前記車両の動作を制御するステップをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
12. 前記ＳＰＲシステムは、地中探知レーダー（ＧＰＲ）システムを備えている、請求項９に記載の方法。
13. 前記ＧＰＲシステムは、地表面に対して平行に向けられたＧＰＲアンテナアレイを備えている、請求項１２に記載の方法。

Images