JP7347748B2 - 磁気誘導通信ベースの車両制御装置および方法 - Google Patents

磁気誘導通信ベースの車両制御装置および方法 Download PDF

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Description

本出願の実施形態は、通信分野に関し、より詳細には、磁気誘導（Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ、ＭＩ）通信ベースの車両制御装置および方法に関する。
車車間／路車間（Ｖ２Ｘ）技術には、車車間（Ｖｅｈｉｃｌｅ－ｔｏ－Ｖｅｈｉｃｌｅ、Ｖ２Ｖ）接続、車歩行者間（Ｖｅｈｉｃｌｅ－ｔｏ－Ｐｅｄｅｓｔｒｉａｎ、Ｖ２Ｐ）接続、および路車間（Ｖｅｈｉｃｌｅ－ｔｏ－Ｉｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅ、Ｖ２Ｉ）接続を実装するためのセンサ、通信ネットワーク、データ処理、および自動制御技術が組み込まれている。Ｖ２Ｘは、モノのインターネット（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ Ｔｈｉｎｇｓ、ＩｏＴ）の重要な実装シナリオの１つである。車両と様々なものとの間の接続は、総称してＶ２Ｘ（Ｖｅｈｉｃｌｅ ｔｏ Ｅｖｅｒｙｔｈｉｎｇ）と呼ばれ得る。Ｖ２Ｘは、車両と車両に影響を得るすべてのエンティティとの間の情報交換を実装することを目的としており、その結果、各車両がＶ２Ｘ情報交換を通じて任意のネットワークノードになり得て、車両ネットワークコントロールセンタは、情報交換を通じて、隣接する車両または道路上の車両の状態および全体的な状況を迅速に知ることができる。これは、運転の安全性の向上、交通事故の低減、交通渋滞の緩和、環境汚染の低減、およびその他の情報サービスの提供に役立つ。したがって、Ｖ２Ｘ技術の開発は、高度道路交通システム（Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ、ＩＴＳ）を実装するための重要な部分の１つでもある。
現在、自律走行技術に加えて、Ｖ２Ｘ技術は最先端の自動車技術の１つと見なされ得る。狭域通信（Ｄｅｄｉｃａｔｅｄ Ｓｈｏｒｔ－ｒａｎｇｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ、ＤＳＲＣ）およびＬＴＥ－Ｖ（またはセルラＶ２ＸまたはセルラネットワークベースのＶ２Ｘ（Ｃ－Ｖ２Ｘ）と呼ばれる）は、Ｖ２Ｘの２つの通信規格である。ＤＳＲＣ技術の下位層、物理層、および無線リンク制御は、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）エコシステムのＩＥＥＥ８０２．１１ｐに基づいている。ＤＳＲＣ技術の動作周波数帯域は５．８５ＧＨｚ～５．９２５ＧＨｚであり、Ｖ２ＶおよびＶ２Ｉのケースは米国および欧州市場でサポートされている。しかし、ＤＳＲＣ技術の最大の欠点は、車両に配備されるオンボードユニット（Ｏｎ ｂｏａｒｄ Ｕｎｉｔｓ、ＯＢＵ）に加えて、路側機（Ｒｏａｄ Ｓｉｄｅ Ｕｎｉｔｓ、ＲＳＵ）を道路に沿って配備する必要があることである。ＲＳＵの高い費用および高い配置費用が、既存の道路へのＶ２Ｘの適用の妨げとなっている。さらに、ＤＳＲＣは希少なスペクトルリソースを占有する必要がある。無線周波数通信を使用する場合、必然的に物理層のセキュリティの脆弱性が発生する。例えば、無線周波数通信は傍受されやすく、情報が妨害されたり、改ざんされたりしやすくなる。Ｃ－Ｖ２Ｘは、３ＧＰＰで定義されているセルラ通信ベースのＶ２Ｘ技術である。異なるインターフェースに基づいて、Ｃ－Ｖ２Ｘは、Ｖ２Ｘ－ダイレクト（Ｖ２Ｘ－Ｄｉｒｅｃｔ）モードとＶ２Ｘ－セルラ（Ｖ２Ｘ－Ｃｅｌｌｕｌａｒ）モードの２つの動作モードを有し得る。Ｃ－Ｖ２Ｘは、例えば、基地局のＶ２Ｘネットワーキングに既存のセルラネットワークインフラストラクチャを使用し得て、通信機能の観点から、より広範囲で複雑なサービスをサポートできる。ただし、ＤＳＲＣと同様に、Ｃ－Ｖ２Ｘにも無線周波数通信技術が必要である。その結果、Ｃ－Ｖ２Ｘは、電磁干渉および無線通信の物理層のセキュリティの脆弱性などの問題に依然として直面している。
磁気誘導通信は、磁場を介して情報を転送する近距離無線通信技術である。無線周波数通信、音響無線通信、光無線通信などの従来の低効率シナリオでは、磁気誘導通信が大きな違いをもたらし得る。近距離無線通信ベースの磁気誘導は、遠方場に信号を放射せず、制御可能な通信範囲を有するプライベートネットワークがパーソナルネットワークデバイスの周囲に生成され得る。したがって、磁気誘導通信は、プライバシ保護および安全性の高い無線パーソナルエリアネットワーク（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ、ＷＰＡＮ）を提供するための最適な選択肢になる。現在、既存の磁気誘導通信技術は、磁気誘導通信の様々な利点により、車載コンピュータネットワークの研究および応用に使用されている。しかし、Ｖ２Ｘ、特に車両制御における磁気誘導通信技術の適用は、緊急に開発する必要がある。
本出願は、車両制御装置および方法を提供し、スペクトルリソースを占有せずに車両軌道制御を実装し、既存の車車間／路車間通信のセキュリティを向上させる。
以下に、本出願を複数の態様から説明する。複数の態様の実装が相互に参照され得ることは容易に理解されよう。
第１の態様によれば、本出願は、車両制御装置を提供する。車両制御装置は、１つまたは複数の第１のコイル、プロセッサ、および通信インターフェースを含む。１つまたは複数の第１のコイルはプロセッサに結合され、プロセッサは通信インターフェースに結合される。１つまたは複数の第１のコイルは、所定の走行方向に沿って配置された第２のコイルの第１の信号を受信するように構成される。１つまたは複数の第１のコイルと第２のコイルとの間には、事前設定された相対的な位置関係がある。車両制御装置を搭載した車両が所定の走行方向から逸脱すると、１つまたは複数の第１のコイルと第２のコイルとの間の相対的な位置関係の変化に基づいて、１つまたは複数の第１のコイルが起電力信号を生成する。プロセッサは、起電力信号に基づいて第２の信号を出力するように構成され、第２の信号は、所定の走行方向に沿って走行するように走行軌道を調整することを車両に指示するために使用される。
第２の態様によれば、本出願は、レーン維持機能および通信機能を備える車両を提供する。車両には、車両制御装置、ステアリングシステム、およびドライブトレインが含まれる。車両制御装置は、ステアリングシステムおよびドライブトレインの両方に結合されている。車両制御装置は、１つまたは複数の第１のコイル、プロセッサ、および通信インターフェースを含む。１つまたは複数の第１のコイルはプロセッサに結合され、プロセッサは通信インターフェースに結合される。１つまたは複数の第１のコイルは、所定の走行方向に沿って配置された第２のコイルの第１の信号を受信するように構成される。１つまたは複数の第１のコイルと第２のコイルとの間には、事前設定された相対的な位置関係がある。車両制御装置を搭載した車両が所定の走行方向から逸脱すると、１つまたは複数の第１のコイルと第２のコイルとの間の相対的な位置関係の変化に基づいて、１つまたは複数の第１のコイルが起電力信号を生成する。プロセッサは、起電力信号に基づいて第２の信号を出力し、第２の信号は、所定の走行方向に沿って走行するように走行軌道を調整することを車両に指示するために使用される。
第２の態様は、第１の態様による車両制御装置が設置されている車両に関することがわかる。前述の２つの態様で、車両制御装置は、第２のコイル（磁気導波路）の磁気誘導線の空間構造の特徴、または、磁気導波路の磁場エネルギの空間分布の特徴に基づいて、レーン位置を決定する。具体的には、車両制御装置は、磁気誘導通信による自動レーン維持および自動車間距離維持などの機能を実装でき、さらに隣接レーンの磁気導波路のレイアウトを連携させることで自動レーン変更などの機能を実装できる。本出願の車両制御装置は、従来の視覚センサ装置と比較して、様々な天候条件および道路条件での自律走行の信頼性を向上させることができる。さらに、この車両制御装置は、大量の路側機（ＲＳＵ）を構築する必要がなく、希少なスペクトルリソースを占有する必要もない。磁気導波路は、事前設定された走行軌道に沿って配置するだけで済む。これにより、エンジニアリングの作業負担が軽減され、工事費用が削減され、通信の消費電力が少なくなる。さらに、これはまた、近距離無線通信は傍受されにくいため、当然ながら、より高い物理層のセキュリティを特徴としている。
前述の態様のいくつかの実装では、車両制御装置が、所定の走行方向に沿って配置された第２のコイルの第１の信号を受信するように構成される場合、１つまたは複数の第１のコイルは、第２のコイルに対して垂直であり、第２のコイルは、地面に対して平行に配置され、所定の走行方向に沿って一列に配置される。
理解を容易にするために、磁気導波路（第２のコイル）を地面に対して平行に、レーンの中心に沿ってのみ配置することが、最も費用効果の高いレイアウト方法であると考えることができ、これは、単一レーンシステムおよび複数レーンシステムの両方に適用できる。磁気導波路を地下に配置する場合と比較して、磁気導波路を地面に対して平行に配置することには、少ない建設作業負担、低費用、迅速なレイアウトなどの利点がある。
前述の態様のいくつかの実装形態では、１つまたは複数の第１のコイルは、車両が所定の走行方向から第１の方向に逸脱したときに起電力信号を生成する。起電力信号は、第１の方向の起電力を含む。プロセッサは、第１の方向の起電力に基づいて第２の信号を出力する。第２の信号は、所定の走行方向に沿って走行するように第２の方向に向かって走行軌道を調整することを車両に指示するために使用される。
１つまたは複数の第１のコイルは、車両が所定の走行方向から第２の方向に逸脱したときに起電力信号を生成する。起電力信号は、第２の方向の起電力を含む。プロセッサは、第２の方向の起電力に基づいて第２の信号を出力する。第２の信号は、所定の走行方向に沿って走行するように第１の方向に走行軌道を調整することを車両に指示するために使用され、第１の方向は第２の方向と反対である。
本実装では、車両制御装置内の１つまたは複数の第１のコイルが位置する平面は、車両の走行方向に対して平行である。車両が所定の走行方向から逸脱すると誘導電流が励起され、誘導電流の異なる方向に基づいて車両の走行方向が補正される。実装の解決策は単純で実装が容易である。
前述の態様のいくつかの実装形態では、１つまたは複数の第１のコイルは、車両が所定の走行方向から逸脱したときに起電力信号を生成する。起電力信号は、所定の時間間隔内の起電力振幅情報を含む。プロセッサは、起電力振幅情報に基づいて第２の信号を出力する。第２の信号は、所定の走行方向に沿って走行するように走行軌道を調整することを車両に指示するために使用される。起電力振幅情報には、起電力のピークツーピーク値、起電力の最大値の絶対値または最小値の絶対値、所定の時間間隔の全体または一部内の起電力の積分という情報のうちの少なくとも１つが含まれる。
より具体的には、所定の時間間隔内のフィルタリングされた起電力振幅情報が、次の所定の時間間隔内のフィルタリングされた起電力振幅情報よりも少ない場合、次の所定の時間間隔に対応する第２の信号によって指示される調整方向は、所定の時間間隔に対応する第２の信号によって指示される調整方向と反対である。
所定の時間間隔内のフィルタリングされた起電力振幅情報が、次の所定の時間間隔内のフィルタリングされた起電力振幅情報よりも多い場合、次の所定の時間間隔に対応する第２の信号によって指示される調整方向は、所定の時間間隔に対応する第２の信号によって指示される調整方向と同じである。
本実装および本実装の具体的内容では、車両制御装置内の１つまたは複数の第１のコイルが位置する平面は、車両の走行方向に対して垂直である。車両が所定の走行方向から逸脱すると誘導電流が励起され、一定期間内の誘導電流の特性値（例えば、ピークツーピーク値）を追跡することにより、走行方向が補正される。本実装の解決策は単純である。この配置の解決策では、単一の第１のコイルを使用して、車車間／路車間通信のために信号を磁気導波路に送信し得る。
前述の態様のいくつかの実装形態では、第１のコイルのうちの少なくとも２つは、車両の左側および右側に対称的に配置される。一方の側の第１のコイルによって生成される起電力振幅情報が、他方の側の第１のコイルによって生成される起電力振幅情報よりも多い場合、第２の信号は、車両が所定の走行方向に沿って走行するように第１の方向に向かって走行軌道を調整することを指示する。一方の側の第１のコイルによって生成される起電力振幅情報が、他方の側の第１のコイルによって生成される起電力振幅情報よりも少ない場合、第２の信号は、車両が所定の走行方向に沿って走行するように第２の方向に向かって走行軌道を調整することを指示し、第１の方向は第２の方向と反対である。
前述の実装に触発されて、本実装では、車両制御装置には少なくとも２つの第１のコイルがあり、第１のコイルが位置する平面は、車両の走行方向に対して垂直である。本解決策では、受信コイルアレイ内の各コイルによって単位時間当たりに出力されるフィルタリングされた誘導起電力信号の振幅が決定される。最大振幅を出力するコイルが中心位置にない場合、車両コントローラは、中心位置のコイルが最大振幅を出力するコイルになるまで、最大振幅を出力する受信コイルの位置に向かって走行方向を変更する。本実装はより単純でより直接的であり、アルゴリズムの複雑さを軽減できることがわかる。
前述の態様のいくつかの実装形態では、プロセッサは、通信インターフェースから第３の信号を受信するようにさらに構成される。通信インターフェースは、車両制御装置を搭載する車両から信号を受信するように構成される。プロセッサは、第３の信号に基づいて起電力信号を生成する。第１のコイルは、起電力信号に基づいて第４の信号を送信するように構成される。第４の信号は、車両制御装置を搭載する車両を識別し、車両の走行情報を示すために使用される。
磁気導波路（第２のコイル）が無線検知および無線通信の両方を実行することがわかる。磁気導波路は、近接場磁気誘導通信高速道路上の車両または施設に信号を転送するために使用され、磁気誘導位置の識別は、磁気導波路を使用して構築される。これにより、Ｖ２Ｘ通信が実装される。この態様の実装では、物理層無線インターフェース技術を使用して２つの目的を達成する。
前述の態様のいくつかの実装形態では、車両制御装置は、バスを介して車両制御ユニット（ＶＣＵ）と通信する。車両制御ユニット（ＶＣＵ）は、車両電力システムを調整および制御するように構成される。
任意選択で、前述の態様のいくつかの実装形態では、通信インターフェースは、次の信号、すなわち、車両制御装置を搭載する車両からのバス信号および無線信号のうちの少なくとも１つを受信するように構成される。
具体的には、前述の態様のいくつかの実装形態では、車両制御装置は、車載専用プロセッサと通信する。車載専用プロセッサは、車載インフォテインメント（ＩＶＩ）システムを実行するように構成される。
前述の態様のいくつかの実装形態では、車両制御装置は、無線通信モジュールをさらに含む。無線通信モジュールはプロセッサに結合される。無線通信モジュールは、無線アクセスネットワークを介してコアネットワークと通信するように構成される。
前述の態様のいくつかの実装形態では、通信ネットワーク内のネットワーク要素が第１の信号を生成する。ネットワーク要素は、第２のコイルのうちの少なくとも１つに結合される。ネットワーク要素には、車両制御装置および交通インフラストラクチャを搭載する車両が含まれる。
前述の態様のいくつかの実装形態では、車両制御装置は、無線通信モジュールを含む。無線通信モジュールは、無線アクセスネットワークを介してコアネットワークと通信するように構成される。
Ｖ２Ｖ、Ｖ２Ｉ、およびＶ２Ｐなどの通信での少量の制御情報の送信は、セルラネットワークの無線インターフェースリソースを占有し得なく、エンドツーエンド遅延を低減できることがわかる。さらに、車両制御装置を搭載し、磁気導波路上を走行する車両は、セルラネットワークに接続され得るか、または磁気導波路は、中継器または移動基地局に接続され得る。磁気導波路ベースのＶ２Ｘは、セルラネットワークの一部になり得て、それによって、Ｃ－Ｖ２Ｘ機能およびカバレッジ機能の補助または拡張を提供する。磁気導波路は、近接場磁気誘導通信高速道路上の車両または施設に信号を転送するために使用され、磁気誘導位置の識別は、磁気導波路を使用して構築される。これにより、Ｖ２Ｘ通信が実装される。
第３の態様によれば、本出願は、車両制御方法を提供する。方法は、所定の走行方向に沿って配置された第２のコイルが、第１の信号を送信し、第２のコイルが、地面に対して平行に配置され、所定の走行方向に沿って一列に配置され、車両制御装置を搭載する車両が、第２のコイルの第１の信号を受信し、車両制御装置が、第１の信号に基づいて第２の信号を生成し、第２の信号が、車両が所定の走行方向に沿って走行するように走行軌道を調整することを車両に指示するために使用されることを含む。
車両制御装置は、第２のコイル（磁気導波路）の磁気誘導線の空間構造の特徴、または、磁気導波路の磁場エネルギの空間分布の特徴に基づいて、レーン位置を決定することがわかる。具体的には、車両制御装置は、自動レーン維持および自動車間距離維持などの機能を実装でき、さらに隣接レーンの磁気導波路のレイアウトを連携させることで自動レーン変更などの機能を実装できる。具体的には、本出願の車両制御装置は、従来の視覚センサ装置と比較して、様々な天候条件および道路条件での自律走行の信頼性を向上させることができる。さらに、この車両制御装置は、大量の路側機（ＲＳＵ）を構築する必要がなく、希少なスペクトルリソースを占有する必要もない。磁気導波路は、事前設定された走行軌道に沿って配置するだけで済む。これにより、エンジニアリングの作業負担が軽減され、工事費用が削減され、通信の消費電力が少なくなる。さらに、これはまた、近距離無線通信は傍受されにくいため、当然ながら、より高い物理層のセキュリティを特徴としている。理解を容易にするために、磁気導波路（第２のコイル）を地面に対して平行に、レーンの中心に沿ってのみ配置することが、最も費用効果の高いレイアウト方法であると考えることができ、これは、単一レーンシステムおよび複数レーンシステムの両方に適用できる。磁気導波路を地下に配置する場合と比較して、磁気導波路を地面に対して平行に配置することには、少ない建設作業負担、低費用、迅速なレイアウトなどの利点がある。
前述の態様のいくつかの実装形態では、通信ネットワーク内のネットワーク要素が第１の信号を生成する。ネットワーク要素は、第２のコイルのうちの少なくとも１つに結合される。ネットワーク要素には、車両制御装置および交通インフラストラクチャを搭載する車両が含まれる。
第２のコイル（磁気導波路）が無線検知および無線通信の両方を実行することがわかる。磁気導波路は、近接場磁気誘導通信高速道路上の車両または施設に信号を転送するために使用され、磁気誘導位置の識別は、磁気導波路を使用して構築される。これにより、Ｖ２Ｘ通信が実装される。この態様の実装では、物理層無線インターフェース技術を使用して２つの目的を達成する。
前述の態様のいくつかの実装形態では、車両制御装置は、車両制御装置を搭載する車両の第３の信号を受信する。車両制御装置は、第３の信号に基づいて、第４の信号を第２のコイルに送信し、第４の信号は、車両制御装置を搭載する車両を識別し、車両の走行情報を示すために使用される。
具体的には、車両制御装置が第４の信号を送信すると、第２のコイルは、第４の信号を、ネットワークで通信できる別の車両またはネットワーク要素に転送する。あるいは、第２のコイルは、第４の信号を増幅し、ネットワークで通信できる別の車両またはネットワーク要素に転送する。
前述の態様のいくつかの実装形態では、磁気導波路コイルの共振周波数は調整可能であり、共振周波数は、周辺適応結合制御回路を使用することによって調整される。
前述の態様のいくつかの実装形態では、磁気導波路コイルは地下に配置される。あるいは、磁気導波路コイルは路面に固定される。
本出願の本実施形態では、車両制御装置内の１つまたは複数の第１のコイルは、所定の走行方向に沿って配置された第２のコイルの第１の信号を受信する。１つまたは複数の第１のコイルと第２のコイルとの間には、事前設定された相対的な位置関係がある。車両制御装置を搭載した車両が所定の走行方向から逸脱すると、１つまたは複数の第１のコイルと第２のコイルとの間の相対的な位置関係の変化に基づいて、１つまたは複数の第１のコイルが起電力信号を生成する。プロセッサは、起電力信号に基づいて第２の信号を出力し、第２の信号は、所定の走行方向に沿って走行するように走行軌道を調整することを車両に指示するために使用される。車両制御装置は、自動レーン維持などの機能を実装でき、特定のシナリオでより信頼性が高くなる。さらに、これはスペクトルリソースを占有する必要がなく、近距離無線通信のセキュリティを特徴としている。さらに、第２のコイル（磁気導波路）は、Ｖ２Ｘ通信を実装するために、近接場磁気誘導通信高速道路上の車両または施設に信号を送信できる。
以下で、本出願の実施形態で使用される添付の図面を説明する。
磁気誘導通信チャネルモデルにおけるＭＩトランシーバの概略図である。
磁気誘導通信チャネルモデルにおけるカプラーモデルの概略図である。
磁気誘導通信チャネルモデルにおけるカプラーモデルの等価回路の概略図である。
本出願の実施形態による、磁気誘導導波路ベースの磁気誘導通信システムのブロック図である。
本出願の実施形態による、車両制御装置１０００を示す。
本出願の実施形態による、レーン維持機能および通信機能を備える車両２０００を示す。
本出願の実施形態による、車両制御方法のブロック図である。
地上磁気導波路に対する車両制御装置の相対的な位置の概略図である。
本出願の実施形態による、車両制御方法のフローチャートである。
２つのコイルと受信コイルが位置する車両の走行方向との間の相対的な位置関係の概略図である
受信コイルの誘導電流／起電力方向０の概略図である。
受信コイルの誘導電流／起電力方向１の概略図である。
受信コイルの誘導電流／起電力方向２の概略図である。
本出願の実施形態による、別の車両制御方法のフローチャートである。
単一の第１のコイルを使用することによって第２のコイル（磁気導波路コイル）の位置を検出する概略図である。
第１のコイルアレイを使用することによって第２のコイル（磁気導波路コイル）の位置を検出する概略図である。
本出願の実施形態による、車車間／路車間通信方法の概略図である。
本出願の実施形態による、磁気誘導導波路コイルをセルラ端末に通信可能に接続することによってＶ２Ｎ通信を実施する例の概略図である。
本出願の実施形態による、磁気誘導導波路コイルを交通インフラストラクチャデバイスに接続することによってＶ２Ｉ通信を実施する例の概略図である。
本出願の実施形態による、無線磁気誘導通信を介して磁気誘導導波路コイルを歩行者のポータブルデバイスに接続することによってＶ２Ｐ通信を実施する例の概略図である。
本出願の実施形態による、無線磁気誘導通信を介して磁気誘導導波路コイルを車両または車載中継器に接続することによってＶ２ＶおよびＶ２Ｎ通信を実施する例の概略図である。
本出願の実施形態による、磁気誘導導波路コイル１００４（第２のコイル）の概略図である。
本出願の実施形態による、磁気誘導導波路コイル１００４（第２のコイル）の別の概略図である。
本出願の実施形態による、磁気誘導導波路コイル１００４（第２のコイル）の別の概略図である。
以下は、本出願の実施形態における添付の図面を参照して、本出願の実施形態における技術的解決策を説明する。本出願の実施形態における説明において、「／」は、特に明記しない限り、「または」を意味する。例えば、Ａ／Ｂは、ＡまたはＢを表し得る。本明細書では、「および／または」は、関連付けられた物体間の対応関係のみを説明し、３つの関係が存在し得ることを表す。例えば、Ａおよび／またはＢは、次の３つのケースを表し得る。Ａのみが存在する、ＡおよびＢの両方が存在する、Ｂのみが存在する。さらに、本出願の実施形態の説明において、「第１の」および「第２の」という用語は、単に説明を意図したものであり、相対的な重要性の表示または示唆、または示された技術的特徴の量の黙示の表示として理解されるべきではない。したがって、「第１の」、「第２の」、または同様のものによって限定される特徴は、明示的または黙示的に１つまたは複数の特徴を含み得る。本出願の実施形態の説明において、「複数の」は、特に明記しない限り、２つ以上を意味する。
本出願で使用される「構成要素」、「モジュール」、「システム」などの用語は、コンピュータ関連のエンティティ、ハードウェア、ファームウェア、ハードウェアとソフトウェアの組み合わせ、ソフトウェア、または実行されるソフトウェアを示すために使用される。例えば、構成要素は、限定されないが、プロセッサ上で実行されるプロセス、プロセッサ、オブジェクト、実行可能ファイル、実行スレッド、プログラム、および／またはコンピュータであり得る。図を使用して示すように、コンピューティングデバイスおよびコンピューティングデバイス上で実行されるアプリケーションの両方が構成要素であり得る。１つまたは複数の構成要素は、プロセスおよび／または実行スレッド内に存在し得て、１つの構成要素は、１つのコンピュータ上に配置され得る、および／または２つ以上のコンピュータ間に分散され得る。さらに、これらの構成要素は、様々なデータ構造を記憶する様々なコンピュータ可読媒体から実行され得る。構成要素は、ローカルおよび／またはリモート処理を使用することによって、例えば、１つまたは複数のデータパケット（例えば、ローカルシステム、分散システム、および／または信号を使用して他のシステムと相互作用するインターネットなどのネットワークを介して別の構成要素と相互作用する２つの構成要素からのデータ）を有する信号に基づいて、通信を実行し得る。本出願の方法の実施形態におけるシーケンス番号は、方法のステップを識別する機能を提供するだけであり、番号付けされたステップのシーケンスを制限しないことに留意されたい。
本出願の具体的な実施形態を説明する前に、使用される磁気誘導原理を最初に説明する。
磁気誘導（Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ、ＭＩ）の原理は、ファラデーの電磁誘導の法則に基づいている。ファラデーの法則は、閉じた経路の周りの起電力は、経路によって囲まれた磁束の変化に等しいと述べている。閉回路にＮターンのコイルがあることを考えると、法則は次式で表され得る。
Ｎはコイルの量を表し、φＢは磁束を表し、ここで、磁束φＢは、磁場強度および投影されたコイルの面積の積
として定義される。
Ｂは磁場強度を表し、Ａはコイル面積を表す。磁気誘導通信を実装する必要がある場合、必要なシステムには、信号を送信するため一方のループおよび信号を受信するための他方のループの１対の閉ループが含まれる。図１は、磁気誘導通信チャネルモデルの概略図である。図１ａ、図１ｂ、および図１ｃは、それぞれＭＩトランシーバ、カプラーモデル、および等価回路の概略図である。図１ａに示すように、αｔおよび、αｒはそれぞれ送信コイルの半径および受信コイルの半径を表し、ｒは送信機と受信機との間の距離を表し、（９０°－α）は２つの結合されたコイルの軸間の角度を表す。
送信端の送信コイル内の信号は、例えば、Ｉ＝Ｉ０・ｅ－ｊωｔ、のように正弦波電流であると想定され、ここで、ωは送信信号の角周波数を表す。ファラデーの電磁誘導の法則によれば、送信端の交流電流は交流磁場を生成し、受信端のコイルには交流磁束があり、受信端に交流電流を生成する。これが磁気誘導通信の基本的なプロセスである。
出願の観点から、磁気誘導通信は、情報を送信するために磁場を使用する近距離無線通信技術である。磁気誘導通信は、水中無線センサネットワーク（Ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｓｅｎｓｏｒ Ｎｅｔｗｏｒｋ、ＵＷＳＮ）および無線地下センサネットワーク（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ Ｓｅｎｓｏｒ Ｎｅｔｗｏｒｋ、ＷＵＳＮ）における、チャネル不変性（時空間チャネル環境でのパラメータ変換に依存しない）、無視できる遅延、および長いカバレッジ距離を特徴としている。無線周波数通信、音響無線通信、光無線通信などの従来の低効率シナリオでは、磁気誘導通信は大きな違いをもたらし得て、地下および水中で無線ネットワークの使用を可能にする。近距離無線通信（Ｎｅａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ、ＮＦＣ）ベースの磁気誘導は、遠方場に信号を放射せず、通信範囲を制御可能なプライベートネットワークをパーソナルネットワークデバイスの周囲に生成し得る。したがって、ＭＩ通信は、プライバシ保護および高セキュリティレベルの無線パーソナルエリアネットワーク（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ、ＷＰＡＮ）を提供するための最適な選択肢になる。
ＭＩ原理に基づいて、本出願は、車両制御装置および方法、ならびに車両制御装置を搭載する車両を提供する。車両制御装置および方法、ならびに車両制御装置を搭載する車両は、自律走行、車車間／路車間、高度道路交通システム（Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｓｙｓｔｅｍ、ＩＴＳ）、ならびに無線ローカル通信および無線検知が必要とされる様々なシナリオで使用し得る。車両制御装置および方法、ならびに車両制御装置を搭載する車両は、スマートファクトリ、スマートシェルフ、スマート駐車場、および大型船甲板などのモノのインターネット（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ Ｔｈｉｎｇｓ、ＩｏＴ）の他のシナリオでさらに使用し得る。
具体的な実施形態を説明する前に、本出願の実施形態のシステムで使用される概念を最初に説明する。
磁気誘導導波路（磁気導波路）：磁気誘導信号を使用して実行される通信は、近距離無線通信方式である。磁気誘導信号の伝搬距離は制限されており、通常は１波長未満である。しかし、特定の方向に沿って複数のパッシブコイルを配置した場合、交流電流によってコイル内の磁束が変化すると、このコイルの隣接するコイルが誘導され交流電流を生成し、それに応じて、次の隣接するコイルは、このプロセスで、さらに誘導され交流電流を生成する。この繰り返されるプロセスが伝搬波と類似しているため、磁気誘導導波路はこれに由来する。磁気誘導導波路は、磁気誘導信号の無給電中継転送を提供し、ネットワーク通信チャネルを形成し、無線磁気誘導検知のための位置基準信号を転送できる。磁気誘導導波路／磁気導波路は、本出願では第２のコイルとも呼ばれる。それらは同じ意味を伝えるものであり、互いに区別されるものではない。
車載受信コイル：車載受信コイルは、磁気導波路の磁場特性を検出して、車両の現在の走行方向と磁気誘導導波路が配置される位置との間の関係を検知し、磁気誘導通信ネットワークの他のデバイスから送信された通信信号を受信できる。
車載送信コイル：車載送信コイルは、無線磁気誘導検知を生成するためのナビゲーションエネルギを磁気誘導導波路に提供し、磁気誘導通信ネットワーク内の他のデバイスに通信信号を送信できる。特定の用途の要件に応じて、車載受信コイルの数および車載送信コイルの数を調整し得る。車載受信コイルおよび車載送信コイルは、送信および受信のために異なる周波数で動作する車載トランシーバコイルに統合し得る。同様に、車載トランシーバコイルの数は、必要に応じて調整し得る。理解を容易にするために、本出願文書では、車載受信コイル、車載送信コイル、および車載トランシーバコイルを総称して第１のコイルと呼ぶ。それらは同じ意味を伝えるものであり、互いに区別されるものではない。
図２は、本出願の実施形態による、磁気誘導導波路ベースの磁気誘導通信システム１００のブロック図である。システムは、無線ローカルエリアネットワーク通信と無線検知の組み合わせを実装している。システムは、磁気誘導導波路１０５、第１の車載磁気誘導送信機１０１、および第１の車載磁気誘導受信機１０２を含む。システムはさらに、第２の車載磁気誘導送信機１０８、第２の車載磁気誘導受信機１０９、歩行者用磁気誘導トランシーバ１０３、磁気誘導セルラ中継器１０４、交通インフラストラクチャデバイス１０６、セルラ基地局１０７、および同様のものを含み得る。車載磁気誘導送信機および車載磁気誘導受信機は、それぞれ、車両制御装置の１つのコイルまたは１つのタイプのコイルを使用して関連する機能を実装し得るか、または、２つのコイルまたは２つのタイプのコイルを使用して関連する機能を実装し得ることは容易に理解されよう。さらに、車両制御装置は、費用、機能制限、または他の要因を考慮して、車載磁気誘導送信機または車載磁気誘導受信機のみを含み得る。磁気誘導導波路は、磁気誘導信号中継転送を提供し、ネットワーク通信チャネルを形成し、無線磁気誘導検知のための位置基準信号を転送する。車載送信コイルは、無線磁気誘導検知を生成するためのナビゲーションエネルギを磁気誘導導波路に提供し、磁気誘導通信ネットワーク内の他のデバイスに通信信号を送信できる。車載受信コイルは、磁気導波路の磁場特性を検出して、車両の現在の走行方向と磁気誘導導波路が配置される位置との間の関係を検知し、磁気誘導通信ネットワーク内の他のデバイスから送信された通信信号を受信できる。
磁気誘導通信システムの磁気誘導通信ネットワークに接続された中継器１０４は、磁気誘導信号および無線セルラ信号を転送して、Ｖ２Ｎ通信を実装する。磁気誘導通信ネットワークに接続された歩行者用磁気誘導トランシーバ１０３は、Ｖ２Ｐ通信を実装する。磁気誘導ネットワークに接続された交通インフラストラクチャデバイス１０６は、Ｖ２Ｉ通信を実装する。磁気誘導通信ネットワークに接続されたセルラ基地局１０７は、Ｖ２Ｎ通信を実装する。歩行者用磁気誘導トランシーバ１０３、磁気誘導セルラ中継器１０４、交通インフラストラクチャデバイス１０６、セルラ基地局１０７、または同様のものは、車載制御装置の関連する機能、特に磁気誘導通信ネットワークの通信機能を実装するために、磁気誘導通信ネットワーク内の車両制御装置が設置されている車両（別のネットワーク要素）とほぼ見なされ得る。
本出願の実施形態は、車両制御装置の構造および動作原理、および車両制御装置と磁気導波路との間で相互作用するための方法に焦点を当てている。
図３は、本出願の実施形態による、車両制御装置１０００を示す。車両制御装置１０００は、１つまたは複数の第１のコイル１００１、プロセッサ１００２、および通信インターフェースを１００３含む。１つまたは複数の第１のコイル１００１はプロセッサ１００２に結合され、プロセッサ１００２は通信インターフェース１００３に結合される。１つまたは複数の第１のコイル１００１は、所定の走行方向に沿って配置された第２のコイル１００４の第１の信号を受信するように構成される。１つまたは複数の第１のコイル１００１と第２のコイル１００４との間には、事前設定された相対的な位置関係がある。車両制御装置を搭載した車両２０００が所定の走行方向から逸脱すると、１つまたは複数の第１のコイル１００１と第２のコイル１００４との間の相対的な位置関係の変化に基づいて、１つまたは複数の第１のコイル１００１が起電力信号を生成する。プロセッサ１００２は、起電力信号に基づいて第２の信号を出力するように構成され、第２の信号は、所定の走行方向に沿って走行するように走行軌道を調整することを車両２０００に指示するために使用される。
第１の信号は、通信ネットワーク内のネットワーク要素によって生成され得て、ネットワーク要素は、第２のコイルのうちの少なくとも１つに結合される。ネットワーク要素は、車両制御装置を搭載する車両、交通インフラストラクチャデバイス、または別の車両であり得る。
車両制御装置が、所定の走行方向に沿って配置された第２のコイル１００４の第１の信号を受信するように構成される場合、１つまたは複数の第１のコイル１００１は、第２のコイル１００４に対して垂直であり、第２のコイル１００４は、地面に対して平行に配置され、所定の走行方向に沿って一列に配置されることは、２つのタイプのコイルの相対的な位置からわかる。理解を容易にするために、磁気導波路（第２のコイル）１００４を地面に対して平行に、レーンの中心に沿ってのみ配置することが、最も費用効果の高いレイアウト方法であると考えることができ、これは、単一レーンシステムおよび複数レーンシステムの両方に適用できる。磁気導波路を地下に配置する場合と比較して、磁気導波路を地面に対して平行に配置することには、少ない建設作業負担、低費用、迅速なレイアウトなどの利点がある。
任意選択で、本出願は、車両制御装置１０００に基づく第１のレーン維持の解決策を提供する。車両が所定の走行方向から第１の方向に向かって（例えば、左方向に）逸脱すると、１つまたは複数の第１のコイル１００１が起電力信号を生成する。起電力信号は、第１の方向の起電力を含む。プロセッサ１００２は、第１の方向の起電力に基づいて第２の信号を出力し、第２の信号は、所定の走行方向に沿って走行するように第２の方向（例えば、右）に向かって走行軌道を調整することを車両に指示するために使用される。
車両が所定の走行方向から第２の方向に向かって（例えば、右方向に）逸脱すると、１つまたは複数の第１のコイル１００１が起電力信号を生成する。起電力信号は、第２の方向の起電力を含む。プロセッサは、第２の方向の起電力に基づいて第２の信号を出力し、第２の信号は、所定の走行方向に沿って走行するように左に向かって走行軌道を調整することを車両に指示するために使用される。
この具体的な実施形態では、車両制御装置１０００内の１つまたは複数の第１のコイル１００１が位置する平面は、車両の走行方向に対して平行である。車両が所定の走行方向から逸脱すると誘導電流が励起され、誘導電流の異なる方向に基づいて車両の走行方向が補正される。実装の解決策は単純で実装が容易である。
任意選択で、車両制御装置１０００に基づいて、第２のレーン維持の解決策が提供される。誘導起電力の方向に基づいて逸脱方向を決定する第１の方法とは異なり、補正は、第２の解決策の起電力振幅情報の最大値を追跡することによって実行される。
１つまたは複数の第１のコイル１００１は、車両が所定の走行方向から逸脱したときに起電力信号を生成する。起電力信号は、所定の時間間隔内の起電力振幅情報を含む。プロセッサ１００２は、起電力振幅情報に基づいて第２の信号を出力する。第２の信号は、所定の走行方向に沿って走行するように走行軌道を調整することを車両に指示するために使用され、起電力振幅情報には、起電力のピークツーピーク値、起電力の最大値の絶対値または最小値の絶対値、所定の時間間隔の全体または一部内の起電力の積分という情報のうちの少なくとも１つが含まれる。
より具体的には、所定の時間間隔内のフィルタリングされた起電力振幅情報が、次の所定の時間間隔内のフィルタリングされた起電力振幅情報よりも少ない場合（次の所定の時間間隔内の車両の補正される方向が正しくないと見なされ、プロセッサが、調整方向を車両の補正される方向と反対にするべきであると判定する）、次の所定の時間間隔に対応する第２の信号によって指示される調整方向は、所定の時間間隔に対応する第２の信号によって指示される調整方向とは反対になる。特定の実施形態では、所定の時間間隔に対応する第２の信号によって指示される調整方向が右方向であるが、所定の時間間隔内の起電力のフィルタリングされたピークツーピーク値が、次の所定の時間間隔内の起電力のフィルタリングされたピークツーピーク値よりも小さい場合、次の所定の時間間隔に対応する第２の信号によって指示される調整方向は左方向である。所定の時間間隔内のフィルタリングされた起電力振幅情報が、次の所定の時間間隔内のフィルタリングされた起電力振幅情報よりも多い場合（次の所定の時間間隔内の車両の補正される方向が正しいと見なされ、プロセッサが、調整方向を車両の補正される方向と同じにするべきであると判定する。より具体的には、操舵角は、２つの時間間隔のフィルタリングされた起電力振幅情報に関する変数に基づいて決定され得る。例えば、変数が閾値を超える場合、操舵角が減少し、変数が閾値を超えない場合、操舵角は増加するか、変更されない。同様に、車両の走行速度にも当てはまる）、次の所定の時間間隔に対応する第２の信号によって指示される調整方向は、所定の時間間隔に対応する第２の信号によって指示される調整方向と同じになる。特定の実施形態では、所定の時間間隔に対応する第２の信号によって指示される調整方向が右方向であるが、所定の時間間隔内の起電力のフィルタリングされたピークツーピーク値が、次の所定の時間間隔内の起電力のフィルタリングされたピークツーピーク値よりも大きい場合、次の所定の時間間隔に対応する第２の信号によって指示される調整方向は右方向に保たれる。
本実装および本実装の具体的内容では、車両制御装置内の１つまたは複数の第１のコイルが位置する平面は、車両の走行方向に対して垂直である。車両が所定の走行方向から逸脱すると誘導電流が励起され、一定期間内の誘導電流の特性値（例えば、ピークツーピーク値）を追跡することにより、走行方向が補正される。本実装の解決策は単純である。この配置の解決策では、単一の第１のコイルを使用して、車車間／路車間通信のために信号を磁気導波路に送信し得る。
任意選択で、車両制御装置１０００に基づいて、第３のレーン維持の解決策が提供される。本解決策については、図１０ｂおよび対応する説明を参照すること。誘導起電力の方向に基づいて逸脱方向を決定する第１の方法とは異なり、補正は、第２の解決策に基づく第３の解決策において２つ以上のコイルを使用して起電力情報の最大値を追跡することによって実行される。
具体的に、第１のコイルのうちの少なくとも２つは、車両の左側および右側に対称的に配置される。一方の側（例えば、左側）の第１のコイルによって生成される起電力振幅情報が、他方の側（例えば、右側）の他の第１のコイルによって生成される起電力振幅情報よりも多い場合、第２の信号は、車両が所定の走行方向に沿って走行するように第１の方向（例えば、左側）に向かって走行軌道を調整することを指示する。一方の側（例えば、左側）の第１のコイルによって生成される起電力振幅情報が、他方の側（例えば、右側）の第１のコイルによって生成される起電力振幅情報よりも少ない場合、第２の信号は、車両が所定の走行方向に沿って走行するように第２の方向（例えば、右側）に向かって走行軌道を調整することを指示する。第１の方向は第２の方向と反対である。本明細書の左側および右側は相対的な概念であることが理解され得る。車両前部に面する方向と駐車場に面する方向では、左側と右側が入れ替わり得る。ただし、本出願の本実施形態では、一方向（車両前部に面する方向または駐車場に面する方向）を基準として使用することによって左側および右側の両方を決定する。１つの実装シナリオでは、１つの基準方向が使用される。
本実装では、車両制御装置には少なくとも２つの第１のコイルがあり、第１のコイルが位置する平面は、車両の走行方向に対して垂直である。一実施形態では、図１０ｂを参照されたい。装置は、３つの第１のコイル１００１を含み、装置を搭載する車両の走行方向は、紙面の内側に向かって垂直であり、３つのコイル１００１は、車両制御装置１０００に固定される。コイル１００１が位置する平面は、車両の走行方向に対して垂直である。本解決策では、受信コイルアレイ内の各コイルによって単位時間当たりに出力されるフィルタリングされた誘導起電力信号の振幅が決定される。最大振幅を出力するコイルが中心位置にない場合、車両コントローラは、中心位置のコイルが最大振幅を出力するコイルになるまで、最大振幅を出力する受信コイルの位置に向かって走行方向を変更する。本実装はより単純でより直接的であり、アルゴリズムの複雑さを軽減できることがわかる。
車両制御装置は、第２のコイル（磁気導波路コイル１００４）の磁気誘導線の空間構造の特徴、または、磁気導波路の磁場エネルギの空間分布の特徴に基づいて、レーン位置を決定することがわかる。具体的には、車両制御装置１０００は、従来の視覚センサ装置に代わり、自動レーン維持および自動車間距離維持などの機能を実装し得て、さらに隣接レーンの磁気導波路のレイアウトを連携させることで自動レーン変更などの機能を実装できる。具体的には、本出願の車両制御装置１０００は、従来の視覚センサ装置と比較して、様々な天候条件および道路条件での自律走行の信頼性を向上させることができる。例えば、暗視センサは、車両のライトおよび街灯の照明効果に依存する。車両制御装置１０００は、原則として周囲光に依存することなく、磁気誘導通信に基づくレーン維持を実施する。さらに、磁気誘導通信は、車両制御装置１０００と、車両制御装置１０００とともに使用される磁気導波路コイル１００４との間で実行され、それによって、従来の無線周波数通信で必要とされるリソースを占有することを回避する。従来の無線周波数通信ベースのレーン維持方法と比較して、これは大量の路側機（ＲＳＵ）を構築する必要がなく、希少なスペクトルリソースを占有する必要もない。磁気導波路コイル１００４は、事前設定された走行軌道に沿って配置するだけで済む。これにより、エンジニアリングの作業負担が軽減され、工事費用が削減され、通信の消費電力が少なくなる。さらに、これはまた、近距離無線通信は傍受されにくいため、当然ながら、より高い物理層のセキュリティを特徴としている。
プロセッサ１００２は、通信インターフェース１００３から第３の信号を受信するようにさらに構成され得る。通信インターフェース１００３は、車両制御装置を搭載する車両２０００から信号を受信するように構成される。プロセッサ１００２は、第３の信号に基づいて起電力信号を生成する。１つまたは複数の第１のコイル１００１は、起電力信号に基づいて第４の信号を送信するように構成される。第４の信号は、車両制御装置を搭載する車両を識別し、車両の走行情報を示すために使用される。第２のコイルの磁場を測定することに加えて、車両制御装置１０００は、１つまたは複数の第１のコイル１００１を使用することにより、磁気誘導信号、すなわち、第４の信号の形態で車両の識別子および情報をさらに送信し得る。第３の信号は、車両の現在の速度、単位時間当たりの速度の変化、車両によって受信されるインフラストラクチャデバイスに関する情報、および他のコンテンツであり得る。
車両制御装置１０００は、車両制御装置を搭載する車両２０００の第３の信号を受信する。車両制御装置１０００は、第３の信号に基づいて、第４の信号を第２のコイル１００４に送信し、第４の信号は、車両制御装置を搭載する車両を識別し、車両の走行情報を示すために使用される。
具体的には、車両制御装置１０００が第４の信号を送信すると、第２のコイル１００４は、第４の信号を、磁気誘導通信をサポートする別の車両またはネットワーク要素に転送する。あるいは、第２のコイル１００４は、第４の信号を増幅し、磁気誘導通信をサポートする別の車両またはネットワーク要素に転送する。
任意選択で、車両制御装置１０００は、バス１００５を介して車両制御ユニット（ＶＣＵ）１００６と通信する。車両制御ユニット（ＶＣＵ）１００６は、車両電力システムを調整および制御するように構成される。一般に、ＶＣＵは、車両ドライブトレインに関連する情報を記憶し、関連する情報は、バスを介して車両制御装置１０００に転送される。車両制御装置１０００はまた、車両軌道調整情報をＶＣＵに転送し得る。
任意選択で、前述の態様のいくつかの実装形態では、通信インターフェースは、次の信号、すなわち、車両制御装置を搭載する車両からのバス信号および無線信号のうちの少なくとも１つを受信するように構成される。無線信号は、通信インターフェースに結合されたブルートゥース（登録商標）モジュール１００９から送信され得る。ブルートゥースモジュール１００９は、車両制御装置を搭載する車両上の別のブルートゥースモジュール１００９と通信し得る。
具体的には、前述の態様のいくつかの実装形態では、車両制御装置１０００は、車載専用プロセッサ１００７と通信する。車載専用プロセッサは、車載インフォテインメント（ＩＶＩ）システムを実行するように構成される。
前述の態様のいくつかの実装形態では、車両制御装置は、無線通信モジュール１００８をさらに含む。無線通信モジュール１００８はプロセッサ１００２に結合される。無線通信モジュール１００８は、無線アクセスネットワーク１２００を介してコアネットワークと通信するように構成される。
Ｖ２Ｖ、Ｖ２Ｉ、Ｖ２Ｐなどの通信における少量の制御情報（例えば、緊急ブレーキまたは突然のレーン変更に関する情報）の送信は、セルラネットワークの無線インターフェースリソースを占有し得ないことがわかる。これにより、エンドツーエンド遅延を低減させ、走行の安全性を向上させることができる。さらに、車両制御装置を搭載し、磁気導波路上を走行する車両は、磁気導波路ベースのＶ２Ｘがセルラネットワークの一部になり得るように、セルラネットワークに接続され得る。これにより、Ｃ－Ｖ２Ｘ機能およびカバレッジ機能の補助または拡張が提供される。磁気導波路は、近接場磁気誘導通信高速道路上の車両または施設に信号を転送するために使用され、磁気誘導位置の識別は、磁気導波路を使用して構築される。これにより、Ｖ２Ｘ通信が実装される。
実装および出願の考慮事項のために、図４は本出願の実施形態による、レーン維持機能および通信機能を備える車両２０００を示す。車両２０００には、車両制御装置１０００、ステアリングシステム２００１、およびドライブトレイン２００２が含まれる。車両制御装置１０００は、バス２００３を介してステアリングシステム２００１およびドライブトレイン２００２の両方に結合されている。車両制御装置１０００は、前述の車両制御装置と同じ機能を有しており、詳細については再度説明しない。通信インターフェースの接続ならびに車両制御装置の設置および固定のみが新たに追加された内容である。車両制御装置の出力信号は、ステアリングシステム２００１およびドライブトレイン２００２が、所定の走行方向に沿って走行するように走行軌道を調整することを指示するために使用される。これは、車両制御装置の特定の用途と見なされ得る。ステアリングシステム２００１は、車両の走行方向または後進方向を変更または維持するための一連の装置を指す。ドライブトレイン２００２は、一般に、クラッチ、トランスミッション、ユニバーサルトランスミッション、メインレデューサ、ディファレンシャル、ハーフシャフト、および同様のものを含む。ステアリングシステム２００１の基本機能は、車両が一定の速度で走行できるように、エンジンから車両の駆動輪に動力を伝達して駆動力を生成することである。
車両制御装置に基づいて、磁気誘導通信ベースの交通システムにおいて、車両制御装置を搭載する車両２０００は、装置を搭載する車両に関する情報を磁気導波路１００４に能動的に送信して、磁気導波路に結合された別のネットワーク要素と情報を交換するようにさらに構成され得て、別のネットワーク要素は、別のネットワーク要素、インフラストラクチャデバイス、磁気誘導通信をサポートするセルラネットワークと通信できる別の車両であり得る。
磁気導波路（第２のコイル）１００４が無線検知および無線通信の両方を実行できることがわかる。磁気導波路は、近接場磁気誘導通信高速道路上の車両または施設に信号を転送するために使用され、磁気誘導位置の識別は、磁気導波路を使用して構築される。これにより、Ｖ２Ｘ通信が実装される。この態様の実装では、物理層無線インターフェース技術を使用して２つの目的を達成する。
前述の車両制御装置または装置を搭載する車両によれば、図５は、本出願の実施形態による車両制御方法のブロック図である。方法については、地上磁気導波路に対する車両制御装置の相対的な位置の概略図の図６を参照すること。概略図では、車両制御装置の第１のコイル１００１および第２のコイル１００４があり、第２のコイル１００４は、路面に平行に配置され、所定の走行方向に沿って配置される。図に示す第２のコイル１００４は３つであり、その数量は単なる一例である。このとき、３つの第２のコイル１００４の磁場方向は上向きであり、これは図６に示したものと同じである。車両制御装置を搭載する車両は、所定の走行方向（図中の矢印方向）に沿って走行する。本出願の技術的解決策の理解を容易にするために、本方法には次のステップが含まれている。
Ｓ１０１：所定の走行方向に沿って配置された第２のコイル１００４は、第１の信号を送信し、第２のコイル１００４は、地面に対して平行に配置され、所定の走行方向に沿って一列に配置される。
Ｓ１０２：車両制御装置を搭載する車両は、第２のコイル１００４の第１の信号を受信し、車両制御装置は、第１の信号に基づいて第２の信号を生成し、第２の信号は、所定の走行方向に沿って走行するように走行軌道を調整することを車両に指示するために使用される。
より具体的には、図７は本出願の実施形態による、車両制御方法のフローチャートである。本方法には、主に次のステップが含まれる。
Ｓ１：磁気誘導導波路コイル（すなわち、第２のコイル）は、レーンの中心線に沿って、レーンに平行に配置される。
磁気誘導導波路コイルによって生成される磁場の中心線は、地面に対して垂直である。磁気誘導導波路コイルの交流磁場は、導波路を介して他の導波路コイルによって誘導される。磁気導波路コイルが位置する平面上では、コイルの中心から距離が遠いほど、単位面積当たりの磁束の変化が少ないことを示す。
本出願の本実施形態では、磁気誘導導波路がレーン維持技術で使用されることを理解されたい。磁気誘導導波路内の信号は、現在の車両の送信コイルによって磁気誘導導波路に誘導され得るか、または別の車両の送信コイルによって磁気誘導導波路に誘導され得るか、または磁気誘導通信ネットワーク内の任意のデバイスによって磁気導波路に誘導されるエネルギであり得る。交流磁場は、別の導波路コイルから導波路を介して伝達され、離れた距離にある導波路によって誘導され得る。交流磁場のエネルギは、導波路を伝搬する間に失われ得て、したがって、中継器または信号増強装置を磁気誘導導波路に配置して、磁場のエネルギ損失を低減し得る。本出願では、具体的な実装の詳細は提供されない。
Ｓ２：車両制御装置は、磁気導波路に対して垂直なコイルを使用して、レーンの中心線に沿って配置された磁気導波路の磁場を測定し、車両の走行の中心線とレーンの中心線との間の関係を決定する。車両制御装置の受信コイルが位置する平面は、走行方向に対して平行である。
具体的には、図８ａは、２つのコイルと受信コイルが位置する車両の走行方向との間の相対的な位置関係の概略図である。図８ａでは、主に、車両制御装置内の第１のコイル１００１と、路面上に水平に配置され、車両の走行方向に沿ってのみ配置される第２のコイル１００４とが存在する。これは、水平コイル（機能の第１のコイルに相当）が左側のナビゲーションコイルおよび右側のナビゲーションコイル（機能の第２のコイルに相当）の磁場を検知して、位置を決定する現在の技術的実装とは異なる。本実施形態でのこの相対的な位置関係では、誘導起電力／電流の方向のみを、本実施形態で決定する必要がある。したがって、ハードウェア実装の複雑さは低くなる。決定することは、レーン両側のコイルの磁場の重畳信号に基づいて実行する必要がなく、したがって、消費電力が少なく、感度が高くなる。
Ｓ３：レーン維持方法では、決定することは、第２のコイルの磁気誘導線の空間構造の特徴に基づいて実行される。図８ｂは、受信コイルの誘導電流／起電力方向０の概略図である。第１のコイル１００１が第２のコイル１００４の磁場の中心線に位置する場合、第１のコイル１００１には誘導電流は存在しない。
Ｓ４：図８ｃは、受信コイルの誘導電流／起電力方向１の概略図である。車両の走行方向は、紙面の内側に向かって垂直である。車両がレーンから右に向かって逸脱するとき、第１のコイル１００１は、第２のコイル１００４の磁場の右側に位置する。車両コイル内の磁束の変化により、第１のコイル１００１に第１の方向の誘導電流および第１の方向の誘導起電力が生成される。車両制御装置は、第１の方向の起電力を検出し、制御信号を出力できる。
Ｓ５：図８ｄは、受信コイルの誘導電流／起電力方向２の概略図である。車両の走行方向は、紙面の内側に向かって垂直である。車両がレーンから左に向かって逸脱するとき、第１のコイル１００１は、第２のコイル１００４の磁場の左側に位置する。車両コイル内の磁束の変化により、第１のコイル１００１に第２の方向の誘導電流および第２の方向の誘導起電力が生成される。車両制御装置は、第２の方向の起電力を検出し、制御信号を出力できる。
Ｓ６：車両制御装置を搭載する車両は、出力制御信号に基づいてレーン上の逸脱方向を検知し、車両の走行方向を自動調整し、磁気導波路の中心線に沿って車両を走行させ続ける。
図９は、本出願の実施形態による、別の車両制御方法のフローチャートである。本方法には、次のステップが含まれる。
Ｓ１：磁気誘導導波路コイル（第２のコイル）は、レーンの中心線に沿って、レーンに平行に配置される。詳細については、本明細書では再度説明しない。
Ｓ２：車両制御装置は、磁気導波路コイルに対して垂直な第１のコイルを使用して、レーンの中心線に沿って配置された磁気誘導導波路コイルの磁場を測定し、車両の走行の中心線とレーンの中心線との間の関係を決定し、車両制御装置の第１のコイルが位置する平面は、車両の走行方向に対して平行である。
コイルの中心点が車両の走行方向を指す第１のコイルは、磁場の変化を検出し、第１のコイルによって生成される誘導起電力／誘導電流の大きさを検出することによって第２のコイルの位置を決定する。
Ｓ３：車両は、誘導起電力のピークツーピーク値の最大値を追跡することによって決定される磁気誘導導波路コイルの位置に基づいて走行方向を調整する（レーン位置は、磁気誘導導波路コイルの空間エネルギ分布に基づいて決定される）。
以下では、説明のために具体的な事例を使用する。車両速度をｖ、磁気導波路内のコイル間の間隔をｄ、磁気導波路内の励起磁場信号の変化周波数をｆ１とすると、車両の走行プロセスで車載コイルによって誘導される電気信号の周波数は
である。
通常の都市道路では、車両速度が３０ｋｍ／ｈ、磁気導波路のコイル間の間隔が１ｍ、磁気導波路の励起磁界周波数が２００Ｈｚの場合、車載コイルによって誘導される信号の周波数１．６７ｋＨｚである。
受信コイルに接続された信号処理回路は、信号がフィルタリングされた後、単位時間Δｔ当たりのコイルに誘導起電力のピークツーピーク値Ｖｐを分析する（例えば、外部干渉から生じるノイズは、一般的なローパスまたはバンドパスフィルタリングによってフィルタで除去できる）。分析の単位時間
は、誘導信号を受信するためのｍサイクルである。ｍは１より大きい正の整数であり、通常は２から５の範囲である。ｍを４とすると、必要な分析時間は２．４ｍｓである。任意選択で、コイル内の起電力のピークツーピーク値に加えて、単位時間内の起電力の部分積分または起電力の絶対値の全体積分を使用し得る。
図１０ａは、単一の第１のコイルを使用することによって第２のコイル（磁気導波路コイル）の位置を検出する概略図である。磁気導波路コイル１００４は、レーンの中心線に沿って配置され、第１の信号を転送するための磁気誘導導波路を形成する。車両制御装置１０００を搭載する車両がレーンの中心に近づくと、第１のコイルの起電力のピークツーピーク値Ｖｐが大きくなる。車両がレーンの中心から逸脱した場合、Ｖｐが到達できる最大振幅は、レーンの中心ではない位置でコイルによって出力される振幅よりも小さい必要がある。したがって、車両プロセッサは、車両の走行方向の変化を追跡することにより、各単位時間内の第１のコイルのＶｐの変化を追跡し、車両制御ユニット（ＶＣＵ）に走行方向を変更するように指示する。の値が減少した場合、車両制御ユニットは走行方向を逆方向に調整する。Ｖｐの値が増加した場合、車両制御ユニットは調整方向を変更しないままにする。具体的な調整振幅は、古典的な比例積分微分（ＰＩＤ）制御方法または機械学習アルゴリズムに従って、走行制御ユニットの自動制御回路（例えば、ＶＣＵ）を使用して決定し得る。工学的実装を考慮して、最大振幅値は事前設定された値であり得る。
図１０ｂは、第１のコイルアレイを使用することによって第２のコイル（磁気導波路コイル）の位置を検出する概略図である。図１０ｂは、３つの磁気導波路コイルを示しており、これらはそれぞれ、車両制御装置１０００の３つの位置（左、中央、および右）に配置される。左側および右側の第１のコイルは、中央の第１のコイルを中心に関して対称的に配置される。一実施形態では、装置１０００は、中央の第１のコイルを基準点として使用することにより、車両の軸上に配置される。磁気導波路コイル１００４は、レーンの中心線に沿って配置され、第１の信号を転送するための磁気誘導導波路を形成する。レーン維持状態は、第１のコイルアレイ内のすべてのコイルの起電力のピークツーピーク値Ｖｐ（ｉ）を比較することによって決定し得る。Ｖｐ（ｉ）の最大振幅を出力するコイルが中心位置にない（または中心位置に関して対称である）場合、車両コントローラは、中心位置にあるコイルが最大振幅を出力するコイルになるまで、Ｖｐ（ｉ）の最大振幅を出力する第１のコイルの位置に向かって走行方向を変更する。第１のコイルアレイは、２つ、４つ、またはそれ以上の第１のコイルを含み得ることが理解され得る。本実施形態は、実際の制限となるものではなく、第１のコイルアレイの原理を提供するだけである。第１のコイルアレイが偶数の第１のコイルを含む場合、車両コントローラは、中心位置にある２つの第１のコイルの振幅が両方とも最大値（または、指定された閾値）に到達するまで、中心位置にある２つの第１のコイルの振幅Ｖｐ（ｉ）が増加する方向に向かって車両の走行方向を変更する。
図１１は、本出願の実施形態による、車車間／路車間通信方法の概略図である。本方法には、次のステップが含まれる。
Ｓ１：磁気誘導導波路コイル（すなわち、第２のコイル）は、路面に水平または垂直に配置される。磁気誘導導波路コイルは、導波路に沿った近接場（交流磁場、無視できる電場、および信号を遠方場に送信できない場）にのみ分散された磁気誘導信号を転送し、車両間または車両と他のネットワーク要素との間に磁気誘導通信ネットワークを構築する。
既存のＶ２Ｘ技術では、無線周波数遠方場信号に基づいて無線通信ネットワークが確立される（遠方場信号は、磁場と電場との間の相互誘導によって無限空間に放射される）。これに比べて、本出願の本実施形態の解決策を使用することによって、スペクトルリソースは占有され得ない。
Ｓ２：車両Ｖ１は、送信コイルを使用することによって、転送される情報（例えば、速度、前方の交通状況、前方車両の緊急ブレーキ警告、後方車両の追い越し警告）を変化する磁場に変調し、変化する磁場は、隣接および離れた導波路コイルを順次誘導して、同じ情報を含む交流磁場を生成し、車両Ｖ２は、受信コイルを使用することによって車両Ｖ１から情報を抽出する。
車両Ｖ１の送信コイルおよび車両Ｖ２の送信コイルの両方を、垂直または水平に配置し得るか、または、車両Ｖ１の送信コイルを垂直または水平に配置し得て、車両Ｖ２の送信コイルを水平／垂直に配置し得る。ただし、車両Ｖ１の送信コイルおよび車両Ｖ２の送信コイルの両方を垂直に配置した場合、より多くの磁気誘導線が受信／送信コイルおよび磁気導波路を同時に通過でき、それにより、より良い結合効果が得られる。
任意選択で、磁気誘導導波路コイルによって転送される信号は、通信ネットワーク内のネットワーク要素によって生成される。ネットワーク要素は、磁気誘導導波路コイルのうちの少なくとも１つに結合され、車両制御装置および交通インフラストラクチャデバイスを搭載する車両を含む。
図１２ａは、本出願の実施形態による、磁気誘導導波路コイルをセルラ端末に通信可能に接続することによってＶ２Ｎ通信を実施する例の概略図である。図１２ａでは、Ｖ２Ｎ通信を実施するための、固定設備に配置された磁気誘導導波路コイル１００４（第２のコイル）、移動車両上の車両制御装置１０００、および接続ケーブルまたは接続デバイス４０００を介して磁気導波路コイル１００４に接続されたセルラデバイス４００１が存在し、セルラデバイス４００１は、無線セルラ中継器または無線セルラ基地局であり得る。情報は、コアネットワークおよびエッジコンピューティングステーションに集約されて、交通制御および車両誘導機能、および同様のものを実装し得る。セルラデバイス４００１に接続された後、磁気誘導導波路コイルは、Ｃ－Ｖ２Ｘに統合できる。
図１２ｂは、本出願の実施形態による、磁気誘導導波路コイルを交通インフラストラクチャデバイスに接続することによってＶ２Ｉ通信を実施する例の概略図である。図１２ｂでは、Ｖ２Ｉ通信を実施するための、固定設備または路面に配置された磁気誘導導波路コイル１００４（第２のコイル）、移動車両上の車両制御装置１０００、および接続ケーブルまたは接続デバイス４０００を介して磁気導波路コイル１００４に接続されたインフラストラクチャデバイス４００２が存在し、インフラストラクチャデバイス４００２は信号機であり得る。Ｖ２Ｉ通信中、車両は近くの交通施設と通信し、車両は過度の情報の冗長性を生じることなく近くの交通情報を取得する。
図１２ｃは、本出願の実施形態による、無線磁気誘導通信を介して磁気誘導導波路コイルを歩行者のポータブルデバイスに接続することによってＶ２Ｐ通信を実施する例の概略図である。図１２ｃでは、Ｖ２Ｐ通信を実施するための、固定設備または路面上に配置された磁気誘導導波路コイル１００４（第２のコイル）、移動車両上の車両制御装置１０００、および磁気誘導通信デバイス４００３を運ぶ歩行者が存在する。Ｖ２Ｐ通信中は、歩行者に対向車の警告を発し、車両の緊急ブレーキ制御を行う。磁気誘導通信デバイス４００３は、携帯電話などのモバイルデバイスに統合し得る。
図１２ｄは、本出願の実施形態による、無線磁気誘導通信を介して磁気誘導導波路コイルを車両または車載中継器に接続することによってＶ２ＶおよびＶ２Ｎ通信を実施する例の概略図である。図１２ｄでは、固定設備または路面上に配置された磁気誘導導波路コイル１００４（第２のコイル）および移動車両上の車両制御装置１０００（複数の車両に設置された装置１０００）が存在する。第１の移動車両４００４は、セルラネットワークを介してコアネットワークに接続され、第２の移動車両４００５は、磁気誘導導波路コイル１００４を介して第１の移動車両４００４との磁気誘導通信を実施した後、第２の移動車両４００５は、第１の移動車両４００４を介してコアネットワークに接続され得る。Ｖ２ＶおよびＶ２Ｎの通信中に、車両の状態および道路条件情報が転送されるか、または交通制御および車両スケジューリング情報が受信される。
図１３ａは、本出願の実施形態による、磁気誘導導波路コイル１００４（第２のコイル）の概略図である。磁気誘導導波路コイル１００４は、可撓性ＰＣＢを使用して製造し得て、可撓性基板５０００上に印刷され、したがって、磁気誘導導波路コイル１００４は、粘着テープのように既存の固定施設に容易に配置できる。可撓性ＰＣＢ磁気誘導導波路コイル１００４は円形である。一実施形態では、可撓性ＰＣＢ磁気誘導導波路コイル１００４の幾何学的パラメータは、次のとおりである。すなわち、直径は２２ミリメートル（ｍｍ）であり、線幅は１ｍｍである。コイルはコンデンサ１００４ａに接続される。一実施形態では、コンデンサの容量は２７０ピコファラッドである。この場合、コイルの共振周波数は４６ＭＨｚであり、利用可能な通信帯域幅は５ＭＨｚである。
図１３ｂは、本出願の実施形態による、磁気誘導導波路コイル１００４（第２のコイル）の別の概略図である。磁気誘導導波路コイル１００４はまた、可撓性ＰＣＢを使用することによって製造され得て、可撓性基板５０００上に印刷される。可撓性ＰＣＢ磁気誘導導波路コイルは長方形である。一実施形態では、可撓性ＰＣＢ磁気誘導導波路コイルの幾何学的パラメータは、次のとおりである。すなわち、長方形の外縁の長さは９．５ｍｍであり、線幅は１．５ｍｍであり、開口部の幅は０．８ｍｍである。コイル１００４はコンデンサ１００４ａに接続される。一実施形態では、コンデンサの容量は２２ピコファラッドであり、５０オームのコンデンサ１００４ｂが並列に接続される。この場合、コイルの共振周波数は２４０ＭＨｚであり、利用可能な通信帯域幅は４５ＭＨｚ～７０ＭＨｚである。
プリント回路のコイルに接続されたコンデンサは可変コンデンサであり得て、導波路コイルの共振周波数は、Ｓ２の磁気誘導送信端および磁気誘導受信端との最適な結合を実施するために、周辺適応結合制御回路を使用して調整される。
図１３ｃは、本出願の実施形態による、磁気誘導導波路コイル１００４（第２のコイル）の別の概略図である。あるいは、磁気誘導導波路コイル１００４は、図１３ｃに示すように、同軸に配置され得る。磁気誘導導波路コイル１００４の突起は、道路方向に沿って一致する。磁気誘導導波路コイル１００４は、硬質ＰＣＢを使用して製造され、地下に埋設されるか、または路面に固定される。
本出願の実施形態のバスは、業界標準アーキテクチャ（Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｓｔａｎｄａｒｄ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ、ＩＳＡ）バス、ペリフェラルコンポーネント相互接続（Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ、ＰＣＩ）バス、拡張業界標準アーキテクチャ（Ｅｘｔｅｎｄｅｄ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｓｔａｎｄａｒｄ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ、ＥＩＳＡ）バス、または同様のものであり得る。バスは、アドレスバス、データバス、制御バス、および同様のものに分類し得る。表現を容易にするために、本出願の添付の図面のバスは、１つのバスのみ、または１つのタイプのバスのみに限定されるものではない。
本出願で提供されるいくつかの実施形態では、開示される装置および方法は、他の方法で実施され得ることを理解されたい。例えば、記載された装置の実施形態は、単なる一例である。例えば、ユニットの分割は単なる論理的な機能分割であり、実際の実装では他の分割になり得る。例えば、複数のユニットまたは構成要素は、組み合わせされ得るもしくは別のシステムに統合され得る、または、いくつかの機能は、無視され得るもしくは実行され得ない。さらに、表示または論じられた相互結合または直接結合または通信接続は、いくつかのインターフェースを介して実装され得る。装置またはユニット間の間接結合または通信接続は、電気的、機械的、または他の形態で実装され得る。
別個の部品として記載されるユニットは、物理的に別個である場合とそうでない場合があり、ユニットとして表示される部品は、物理的なユニットである場合とそうでない場合があり、１つの場所に配置されている場合と複数のネットワークユニットに分散されている場合がある。ユニットの一部または全部は、実施形態の解決策の目的を達成するための実際の要件に基づいて選択され得る。
さらに、本出願の実施形態での機能ユニットは、１つの処理ユニットに統合され得るか、または各ユニットが物理的に単独で存在し得るか、または２つ以上のユニットが１つのユニットに統合される。統合ユニットは、ハードウェアの形態で実装され得るか、またはハードウェアおよびソフトウェア機能ユニットの形態で実装され得る。
当業者であれば、本明細書に開示される実施形態に記載される例と組み合わせて、ユニットおよびアルゴリズムのステップが、電子ハードウェアまたはコンピュータソフトウェアと電子ハードウェアとの組み合わせによって実施され得ることを理解し得る。機能がハードウェアで実行されるかソフトウェアで実行されるかは、特定の用途および技術的解決策の設計上の制約によって異なる。当業者ならば、特定の用途ごとに説明される機能を実装するために異なる方法を使用し得るが、実装が本出願の範囲を超えると見なすべきではない。
機能がソフトウェア機能ユニットの形態で実装され、独立した製品として販売または使用される場合、機能はコンピュータ可読記憶媒体に記憶され得る。そのような理解に基づいて、本出願の技術的解決策は、本質的に、または従来技術に寄与する部分、または技術的解決策の一部は、ソフトウェア製品の形態で実装され得る。コンピュータソフトウェア製品は、記憶媒体に記憶され、コンピュータデバイス（パーソナルコンピュータ、サーバ、またはネットワークデバイスであり得る）に本出願の実施形態に記載された方法のステップの全部または一部を実行するように指示するためのいくつかの命令を含む。
前述の説明は、単に本発明の具体的な実装にすぎず、本発明の保護範囲を限定することを意図するものではない。本発明に開示される技術的範囲内で、当業者によって容易に理解される任意の変形または置換は、本発明の保護範囲内に含まれるものとする。したがって、本発明の保護範囲は、特許請求の範囲の保護範囲に従うものとする。
［他の可能な項目］
（項目１）
車両制御装置であって、
１つまたは複数の第１のコイルと、プロセッサと、通信インターフェースとを備え、上記１つまたは複数の第１のコイルが、上記プロセッサに結合され、上記プロセッサが、上記通信インターフェースに結合され、
上記１つまたは複数の第１のコイルが、所定の走行方向に沿って配置された第２のコイルの第１の信号を受信するように構成され、上記１つまたは複数の第１のコイルと上記第２のコイルとの間に事前設定された相対的な位置関係があり、上記車両制御装置を搭載した車両が上記所定の走行方向から逸脱すると、上記１つまたは複数の第１のコイルが、上記１つまたは複数の第１のコイルと上記第２のコイルとの間の上記相対的な位置関係の変化に基づいて起電力信号を生成し、上記プロセッサが、上記起電力信号に基づいて第２の信号を出力するように構成され、上記第２の信号が、上記所定の走行方向に沿って走行するように走行軌道を調整することを上記車両に指示するために使用される、車両制御装置。
（項目２）
レーン維持機能および通信機能を備える車両であって、
車両制御装置と、ステアリングシステムと、ドライブトレインとを備え、上記車両制御装置が、上記ステアリングシステムおよび上記ドライブトレインの両方に結合され、上記車両制御装置が、１つまたは複数の第１のコイル、プロセッサ、および通信インターフェースを有し、上記１つまたは複数の第１のコイルが、上記プロセッサに結合され、上記プロセッサが上記通信インターフェースに結合され、
上記１つまたは複数の第１のコイルが、所定の走行方向に沿って配置された第２のコイルの第１の信号を受信するように構成され、上記１つまたは複数の第１のコイルと上記第２のコイルとの間に事前設定された相対的な位置関係があり、上記車両制御装置を搭載した車両が上記所定の走行方向から逸脱すると、上記１つまたは複数の第１のコイルが、上記１つまたは複数の第１のコイルと上記第２のコイルとの間の上記相対的な位置関係の変化に基づいて起電力信号を生成し、上記プロセッサが、上記起電力信号に基づいて第２の信号を出力し、上記第２の信号が、上記所定の走行方向に沿って走行するように走行軌道を調整することを上記ステアリングシステムおよび上記ドライブトレインに指示するために使用される、レーン維持機能および通信機能を備えた車両。
（項目３）
上記車両制御装置が、上記所定の走行方向に沿って配置された上記第２のコイルの上記第１の信号を受信するように構成される場合、上記１つまたは複数の第１のコイルが、上記第２のコイルに対して垂直であり、上記第２のコイルが、地面に対して平行に配置され、上記所定の走行方向に沿って一列に配置される、項目１に記載の装置または項目２に記載の車両。
（項目４）
上記１つまたは複数の第１のコイルが、上記車両が上記所定の走行方向から第１の方向に逸脱したときに上記起電力信号を生成し、上記起電力信号が、第１の方向の起電力を有し、上記プロセッサが、上記第１の方向の起電力に基づいて上記第２の信号を出力し、上記第２の信号が、上記車両が上記所定の走行方向に沿って走行するように第２の方向に向かって上記走行軌道を調整することを指示するために使用され、
上記１つまたは複数の第１のコイルが、上記車両が上記所定の走行方向から上記第２の方向に逸脱したときに上記起電力信号を生成し、上記起電力信号は第２の方向の起電力を有し、上記プロセッサが、上記第２の方向の起電力に基づいて上記第２の信号を出力し、上記第２の信号が、上記所定の走行方向に沿って走行するように上記第１の方向に上記走行軌道を調整することを上記車両に指示するために使用され、上記第１の方向が上記第２の方向と反対である、項目１に記載の装置または項目２に記載の車両。
（項目５）
上記１つまたは複数の第１のコイルが、上記車両が上記所定の走行方向から逸脱したときに上記起電力信号を生成し、上記起電力信号が、所定の時間間隔内の起電力振幅情報を有し、上記プロセッサが、上記起電力振幅情報に基づいて上記第２の信号を出力し、上記第２の信号が、上記所定の走行方向に沿って走行するように上記走行軌道を調整することを上記車両に指示するために使用され、上記起電力振幅情報が、起電力のピークツーピーク値、起電力の最大値の絶対値または最小値の絶対値、および上記所定の時間間隔の全体または一部内の起電力の積分という情報のうちの１つまたは複数の情報を有する、項目１に記載の装置または項目２に記載の車両。
（項目６）
上記所定の時間間隔内のフィルタリングされた起電力振幅情報が、次の所定の時間間隔内のフィルタリングされた起電力振幅情報よりも少ない場合、上記次の所定の時間間隔に対応する上記第２の信号によって指示される調整方向は、上記所定の時間間隔に対応する上記第２の信号によって指示される調整方向と反対であり、
上記所定の時間間隔内の上記フィルタリングされた起電力振幅情報が、上記次の所定の時間間隔内の上記フィルタリングされた起電力振幅情報よりも多い場合、上記次の所定の時間間隔に対応する上記第２の信号によって指示される上記調整方向は、上記所定の時間間隔に対応する上記第２の信号によって指示される上記調整方向と同じである、項目５に記載の装置または車両。
（項目７）
上記第１のコイルのうちの少なくとも２つが、上記車両の左側および右側に対称的に配置され、一方の側の第１のコイルによって生成される上記起電力振幅情報が、他方の側の他の第１のコイルによって生成される上記起電力振幅情報よりも多い場合、上記第２の信号が、上記車両が上記所定の走行方向に沿って走行するように第１の方向に向かって上記走行軌道を調整することを指示し、上記一方の側の上記第１のコイルによって生成される上記起電力振幅情報が、上記他方の側の上記第１のコイルによって生成される上記起電力振幅情報よりも少ない場合、上記第２の信号が、上記車両が上記所定の走行方向に沿って走行するように第２の方向に向かって上記走行軌道を調整することを指示し、上記第１の方向が上記第２の方向と反対である、項目５に記載の装置または車両。
（項目８）
上記プロセッサが、上記通信インターフェースから第３の信号を受信するようにさらに構成され、上記通信インターフェースが、上記車両制御装置を搭載した上記車両からの信号を受信するように構成され、上記プロセッサが、上記第３の信号に基づいて起電力信号を生成し、上記１つまたは複数の第１のコイルが、上記起電力信号に基づいて第４の信号を送信するように構成され、上記第４の信号が、上記車両制御装置が搭載された上記車両を識別し、上記車両の走行情報を示すために使用される、項目１に記載の装置または項目２に記載の車両。
（項目９）
車両制御方法であって、
車両制御装置によって、所定の走行方向に沿って配置された第２のコイルから送信される第１の信号を受信する段階であって、上記第２のコイルが、地面に対して平行に配置され、上記所定の走行方向に沿って一列に配置される、受信する段階と、
上記車両制御装置によって、上記第１の信号に基づいて第２の信号を生成する段階であって、上記第２の信号が、上記所定の走行方向に沿って走行するように走行軌道を調整することを車両に指示するために使用される、生成する段階と
を備える、車両制御方法。
（項目１０）
通信ネットワーク内のネットワーク要素によって、上記第１の信号を生成する段階であって、上記ネットワーク要素が上記第２のコイルのうちの少なくとも１つに結合され、上記ネットワーク要素が、上記車両制御装置または交通インフラストラクチャデバイスを搭載する車両を有する、生成する段階を備える、項目９に記載の方法。
（項目１１）
上記車両制御装置によって、上記車両制御装置を搭載する上記車両の第３の信号を受信する段階と、
上記車両制御装置によって、上記第３の信号に基づいて、第４の信号を上記第２のコイルに送信する段階であって、上記第４の信号が、上記車両制御装置を搭載する上記車両を識別し、上記車両の走行情報を示すために使用される、送信する段階と
を備える、項目９または１０に記載の方法。
（項目１２）
上記車両制御装置が、上記第４の信号を送信するとき、上記第２のコイルによって、上記第４の信号を、磁気誘導通信をサポートする別の車両またはネットワーク要素に転送する段階、または、
上記第２のコイルによって、上記第４の信号を増幅し、磁気誘導通信をサポートする上記別の車両またはネットワーク要素に転送する段階を備える、項目１１に記載の方法。

Claims (21)

  1. 車両制御装置であって、
    １つまたは複数の第１のコイルと、プロセッサと、通信インターフェースとを備え、前記１つまたは複数の第１のコイルが、前記プロセッサに結合され、前記プロセッサが、前記通信インターフェースに結合され、
    前記１つまたは複数の第１のコイルが、所定の走行方向に沿って配置された第２のコイルの第１の信号を受信するように構成され、前記１つまたは複数の第１のコイルと前記第２のコイルとの間に事前設定された相対的な位置関係があり、前記車両制御装置を搭載した車両が前記所定の走行方向から逸脱すると、前記１つまたは複数の第１のコイルが、前記１つまたは複数の第１のコイルと前記第２のコイルとの間の前記相対的な位置関係の変化に基づいて起電力信号を生成し、前記プロセッサが、前記起電力信号に基づいて第２の信号を出力するように構成され、前記第２の信号が、前記所定の走行方向に沿って走行するように走行軌道を調整することを前記車両に指示するために使用され、
    前記プロセッサが、前記通信インターフェースから第３の信号を受信するようにさらに構成され、前記通信インターフェースが、前記車両制御装置を搭載した前記車両からの信号を受信するように構成され、前記プロセッサが、前記第３の信号に基づいて起電力信号を生成し、前記１つまたは複数の第１のコイルが、前記起電力信号に基づいて第４の信号を送信するように構成され、前記第４の信号が、前記車両制御装置が搭載された前記車両を識別し、前記車両の走行情報を示すために使用される、装置。
  2. 前記車両制御装置が、前記所定の走行方向に沿って配置された前記第２のコイルの前記第１の信号を受信するように構成される場合、前記１つまたは複数の第１のコイルが、前記第２のコイルに対して垂直であり、前記第２のコイルが、地面に対して平行に配置され、前記所定の走行方向に沿って一列に配置される、請求項１に記載の装置。
  3. 前記１つまたは複数の第１のコイルが、前記車両が前記所定の走行方向から第１の方向に逸脱したときに前記起電力信号を生成し、前記起電力信号が、第１の方向の起電力を有し、前記プロセッサが、前記第１の方向の起電力に基づいて前記第２の信号を出力し、前記第２の信号が、前記車両が前記所定の走行方向に沿って走行するように第２の方向に向かって前記走行軌道を調整することを指示するために使用され、
    前記１つまたは複数の第１のコイルが、前記車両が前記所定の走行方向から前記第２の方向に逸脱したときに前記起電力信号を生成し、前記起電力信号は第２の方向の起電力を有し、前記プロセッサが、前記第２の方向の起電力に基づいて前記第２の信号を出力し、前記第２の信号が、前記所定の走行方向に沿って走行するように前記第１の方向に前記走行軌道を調整することを前記車両に指示するために使用され、前記第１の方向が前記第２の方向と反対である、請求項１または２に記載の装置。
  4. 前記１つまたは複数の第１のコイルが、前記車両が前記所定の走行方向から逸脱したときに前記起電力信号を生成し、前記起電力信号が、所定の時間間隔内の起電力振幅情報を有し、前記プロセッサが、前記起電力振幅情報に基づいて前記第２の信号を出力し、前記第２の信号が、前記所定の走行方向に沿って走行するように走行軌道を調整することを前記車両に指示するために使用され、前記起電力振幅情報が、起電力のピークツーピーク値、起電力の最大値の絶対値または最小値の絶対値、および前記所定の時間間隔の全体または一部内の起電力の積分という情報のうちの１つまたは複数の情報を有する、請求項１から３のいずれか一項に記載の装置。
  5. 前記所定の時間間隔内のフィルタリングされた起電力振幅情報が、次の所定の時間間隔内のフィルタリングされた起電力振幅情報よりも少ない場合、前記次の所定の時間間隔に対応する前記第２の信号によって指示される調整方向は、前記所定の時間間隔に対応する前記第２の信号によって指示される調整方向と反対であり、
    前記所定の時間間隔内の前記フィルタリングされた起電力振幅情報が、前記次の所定の時間間隔内の前記フィルタリングされた起電力振幅情報よりも多い場合、前記次の所定の時間間隔に対応する前記第２の信号によって指示される前記調整方向は、前記所定の時間間隔に対応する前記第２の信号によって指示される前記調整方向と同じである、請求項４に記載の装置。
  6. 前記１つまたは複数の第１のコイルのうちの少なくとも２つが、前記車両の左側および右側に対称的に配置され、一方の側の第１のコイルによって生成される起電力振幅情報が、他方の側の他の第１のコイルによって生成される起電力振幅情報よりも多い場合、前記第２の信号が、前記車両が前記所定の走行方向に沿って走行するように第１の方向に向かって前記走行軌道を調整することを指示し、前記一方の側の前記第１のコイルによって生成される前記起電力振幅情報が、前記他方の側の前記第１のコイルによって生成される前記起電力振幅情報よりも少ない場合、前記第２の信号が、前記車両が前記所定の走行方向に沿って走行するように第２の方向に向かって前記走行軌道を調整することを指示し、前記第１の方向が前記第２の方向と反対である、請求項４または５に記載の装置。
  7. 前記第３の信号は、前記車両の現在の速度、単位時間当たりの速度の変化、及び、前記車両によって受信されるインフラストラクチャデバイスに関する情報である、請求項１から６のいずれか一項に記載の装置。
  8. 前記プロセッサは、前記第３の信号に基づいて、前記第４の信号を前記第２のコイルに送信し、前記第４の信号は、前記車両制御装置を搭載する前記車両を識別し、前記車両の走行情報を示すために使用される、請求項１から７のいずれか一項に記載の装置。
  9. レーン維持機能および通信機能を備える車両であって、
    車両制御装置と、ステアリングシステムと、ドライブトレインとを備え、前記車両制御装置が、前記ステアリングシステムおよび前記ドライブトレインの両方に結合され、前記車両制御装置が、１つまたは複数の第１のコイル、プロセッサ、および通信インターフェースを有し、前記１つまたは複数の第１のコイルが、前記プロセッサに結合され、前記プロセッサが、前記通信インターフェースに結合され、
    前記１つまたは複数の第１のコイルが、所定の走行方向に沿って配置された第２のコイルの第１の信号を受信するように構成され、前記１つまたは複数の第１のコイルと前記第２のコイルとの間に事前設定された相対的な位置関係があり、前記車両制御装置を搭載した車両が前記所定の走行方向から逸脱すると、前記１つまたは複数の第１のコイルが、前記１つまたは複数の第１のコイルと前記第２のコイルとの間の前記相対的な位置関係の変化に基づいて起電力信号を生成し、前記プロセッサが、前記起電力信号に基づいて第２の信号を出力し、前記第２の信号が、前記所定の走行方向に沿って走行するように走行軌道を調整することを前記ステアリングシステムおよび前記ドライブトレインに指示するために使用され、前記プロセッサが、前記通信インターフェースから第３の信号を受信するようにさらに構成され、前記通信インターフェースが、前記車両制御装置を搭載した前記車両からの信号を受信するように構成され、前記プロセッサが、前記第３の信号に基づいて起電力信号を生成し、前記１つまたは複数の第１のコイルが、前記起電力信号に基づいて第４の信号を送信するように構成され、前記第４の信号が、前記車両制御装置が搭載された前記車両を識別し、前記車両の走行情報を示すために使用される、レーン維持機能および通信機能を備えた車両。
  10. 前記車両制御装置が、前記所定の走行方向に沿って配置された前記第２のコイルの前記第１の信号を受信するように構成される場合、前記１つまたは複数の第１のコイルが、前記第２のコイルに対して垂直であり、前記第２のコイルが、地面に対して平行に配置され、前記所定の走行方向に沿って一列に配置される請求項９に記載の車両。
  11. 前記１つまたは複数の第１のコイルが、前記車両が前記所定の走行方向から第１の方向に逸脱したときに前記起電力信号を生成し、前記起電力信号が、第１の方向の起電力を有し、前記プロセッサが、前記第１の方向の起電力に基づいて前記第２の信号を出力し、前記第２の信号が、前記車両が前記所定の走行方向に沿って走行するように第２の方向に向かって前記走行軌道を調整することを指示するために使用され、
    前記１つまたは複数の第１のコイルが、前記車両が前記所定の走行方向から前記第２の方向に逸脱したときに前記起電力信号を生成し、前記起電力信号は第２の方向の起電力を有し、前記プロセッサが、前記第２の方向の起電力に基づいて前記第２の信号を出力し、前記第２の信号が、前記所定の走行方向に沿って走行するように前記第１の方向に前記走行軌道を調整することを前記車両に指示するために使用され、前記第１の方向が前記第２の方向と反対である、請求項９または１０に記載の車両。
  12. 前記１つまたは複数の第１のコイルが、前記車両が前記所定の走行方向から逸脱したときに前記起電力信号を生成し、前記起電力信号が、所定の時間間隔内の起電力振幅情報を有し、前記プロセッサが、前記起電力振幅情報に基づいて前記第２の信号を出力し、前記第２の信号が、前記所定の走行方向に沿って走行するように走行軌道を調整することを前記車両に指示するために使用され、前記起電力振幅情報が、起電力のピークツーピーク値、起電力の最大値の絶対値または最小値の絶対値、および前記所定の時間間隔の全体または一部内の起電力の積分という情報のうちの１つまたは複数の情報を有する、請求項９から１１のいずれか一項に記載の車両。
  13. 前記所定の時間間隔内のフィルタリングされた起電力振幅情報が、次の所定の時間間隔内のフィルタリングされた起電力振幅情報よりも少ない場合、前記次の所定の時間間隔に対応する前記第２の信号によって指示される調整方向は、前記所定の時間間隔に対応する前記第２の信号によって指示される調整方向と反対であり、
    前記所定の時間間隔内の前記フィルタリングされた起電力振幅情報が、前記次の所定の時間間隔内の前記フィルタリングされた起電力振幅情報よりも多い場合、前記次の所定の時間間隔に対応する前記第２の信号によって指示される前記調整方向は、前記所定の時間間隔に対応する前記第２の信号によって指示される前記調整方向と同じである、請求項１２に記載の車両。
  14. 前記１つまたは複数の第１のコイルのうちの少なくとも２つが、前記車両の左側および右側に対称的に配置され、一方の側の第１のコイルによって生成される起電力振幅情報が、他方の側の他の第１のコイルによって生成される起電力振幅情報よりも多い場合、前記第２の信号が、前記車両が前記所定の走行方向に沿って走行するように第１の方向に向かって前記走行軌道を調整することを指示し、前記一方の側の前記第１のコイルによって生成される前記起電力振幅情報が、前記他方の側の前記第１のコイルによって生成される前記起電力振幅情報よりも少ない場合、前記第２の信号が、前記車両が前記所定の走行方向に沿って走行するように第２の方向に向かって前記走行軌道を調整することを指示し、前記第１の方向が前記第２の方向と反対である、請求項１２または１３に記載の車両。
  15. 前記第３の信号は、前記車両の現在の速度、単位時間当たりの速度の変化、及び、前記車両によって受信されるインフラストラクチャデバイスに関する情報である、請求項９から１４のいずれか一項に記載の車両。
  16. 前記プロセッサは、前記第３の信号に基づいて、前記第４の信号を前記第２のコイルに送信し、前記第４の信号は、前記車両制御装置を搭載する前記車両を識別し、前記車両の走行情報を示すために使用される、請求項９から１５のいずれか一項に記載の車両。
  17. 車両制御方法であって、
    車両制御装置によって、所定の走行方向に沿って配置された第２のコイルから送信される第１の信号を受信する段階であって、前記第２のコイルが、地面に対して平行に配置され、前記所定の走行方向に沿って一列に配置される、受信する段階と、
    前記車両制御装置によって、前記第１の信号に基づいて第２の信号を生成する段階であって、前記第２の信号が、前記所定の走行方向に沿って走行するように走行軌道を調整することを車両に指示するために使用される、生成する段階と、
    前記車両制御装置によって、前記車両制御装置の通信インターフェースから第３の信号を受信する段階であって、前記通信インターフェースが、前記車両制御装置を搭載した前記車両からの信号を受信するように構成される、段階と、
    前記車両制御装置によって、前記第３の信号に基づいて起電力信号を生成し、前記車両制御装置の１つまたは複数の第１のコイルによって、前記起電力信号に基づいて第４の信号を送信する段階であって、前記第４の信号が、前記車両制御装置が搭載された前記車両を識別し、前記車両の走行情報を示すために使用される、段階と
    を備える、方法。
  18. 通信ネットワーク内のネットワーク要素によって、前記第１の信号を生成する段階であって、前記ネットワーク要素が前記第２のコイルのうちの少なくとも１つに結合され、前記ネットワーク要素が、前記車両制御装置または交通インフラストラクチャデバイスを搭載する車両を有する、生成する段階を備える、請求項１７に記載の方法。
  19. 前記車両制御装置によって、前記第３の信号に基づいて、第４の信号を前記第２のコイルに送信する段階であって、前記第４の信号が、前記車両制御装置を搭載する前記車両を識別し、前記車両の走行情報を示すために使用される、送信する段階と
    を備える、請求項１７または１８に記載の方法。
  20. 前記車両制御装置が、前記第４の信号を送信するとき、前記第２のコイルによって、前記第４の信号を、磁気誘導通信をサポートする別の車両またはネットワーク要素に転送する段階、または、
    前記第２のコイルによって、前記第４の信号を増幅し、磁気誘導通信をサポートする前記別の車両またはネットワーク要素に転送する段階を備える、請求項１９に記載の方法。
  21. 前記第３の信号は、前記車両の現在の速度、単位時間当たりの速度の変化、及び、前記車両によって受信されるインフラストラクチャデバイスに関する情報である、請求項１７から２０のいずれか一項に記載の方法。
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