KR102594120B1 - 자율 주행 차량에 대한 제어 아키텍처 - Google Patents

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이밍 자오
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제시 아담 밀러
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Abstract

본 명세서에서 설명된 주제는 일반적으로 자율 주행 차량에 대한 제어 아키텍처에 관한 것이다. 일 예에서, 기준 궤적, 횡방향 제약 세트 및 속력 제약 세트가 제어 회로를 사용하여 수신된다. 제어 회로는 기준 궤적 및 횡방향 제약 세트에 적어도 부분적으로 기초하여 조향 커맨드 세트를 결정하고 속력 제약 세트에 적어도 부분적으로 기초하여 속력 커맨드 세트를 결정한다. 차량은, 제어 회로를 사용하여, 조향 커맨드 세트 및 속력 커맨드 세트에 따라 운행된다.

Description

자율 주행 차량에 대한 제어 아키텍처{CONTROL ARCHITECTURES FOR AUTONOMOUS VEHICLES}
관련 출원의 상호 참조
이 출원은 2020년 3월 3일자로 출원되고 발명의 명칭이 “CONTROL ARCHITECTURES FOR AUTONOMOUS VEHICLES”인 미국 가특허 출원 제62/984,702호의 이익을 주장하며, 이 미국 가특허 출원의 전체 내용은 이로써 참조에 의해 포함된다.
발명의 분야
이 설명은 자율 주행 차량(autonomous vehicle)에 대한 제어 아키텍처에 관한 것이다.
자율 주행 차량은 사람 및/또는 화물(예를 들면, 포장물, 물건, 또는 다른 물품)을 한 장소로부터 다른 장소로 운송하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 자율 주행 차량은 사람의 위치로 운행하고, 사람이 자율 주행 차량을 탑승하기를 기다리며, 지정된 목적지(예를 들면, 사람에 의해 선택된 위치)로 운행할 수 있다. 환경에서 운행하기 위해, 이러한 자율 주행 차량은 주변에 있는 대상체를 검출하기 위한 다양한 유형의 센서를 장비하고 있다.
본 명세서에서 기술된 주제는 자율 주행 차량을 제어하기 위한 시스템 및 기술에 관한 것이다. 일반적으로, 본 시스템은 차량의 속력 및/또는 위치에 대한 하나 이상의 제약을 수신하고, 제약에 기초하여 조향 및 속력 커맨드를 결정하며, 조향 및 속력 커맨드를 사용하여 차량을 운행시키도록 구성된다.
특히, 예시적인 기술은: 차량이 자율 주행 모드에서 동작하고 있는 동안: 제어 회로를 사용하여, 기준 궤적, 횡방향 제약 세트 및 속력 제약 세트를 수신하는 단계; 제어 회로를 사용하여, 기준 궤적 및 횡방향 제약 세트에 적어도 부분적으로 기초하여 조향 커맨드 세트를 결정하는 단계; 제어 회로를 사용하여, 속력 제약 세트에 적어도 부분적으로 기초하여 속력 커맨드 세트를 결정하는 단계 - 속력 커맨드 세트는 조향 커맨드 세트와 독립적으로 결정됨 -; 및 제어 회로를 사용하여, 조향 커맨드 세트 및 속력 커맨드 세트에 따라 차량을 운행시키는 단계를 포함한다.
다른 예시적인 기술은: 차량이 자율 주행 모드에서 동작하고 있는 동안: 제어 회로를 사용하여, 기준 궤적, 횡방향 제약 세트 및 속력 제약 세트를 수신하는 단계; 제어 회로를 사용하여, 차량에 대한 예측 경로 및 예측 경로에 대한 속력 프로파일을 결정하는 단계 - 예측 경로 및 속력 프로파일은 기준 궤적, 횡방향 제약 세트 및 속력 제약 세트에 기초함 -; 제어 회로를 사용하여, 예측 경로 및 속력 프로파일에 적어도 일부에 기초하여 예측 경로를 따라 있는 차량의 기준점 및 기준점과 연관된 속력 커맨드를 결정하는 단계; 제어 회로를 사용하여, 차량의 기준점에 적어도 부분적으로 기초하여 조향 커맨드를 결정하는 단계; 및 제어 회로를 사용하여, 조향 커맨드 및 속력 커맨드에 따라 차량을 운행시키는 단계를 포함한다.
다른 예시적인 기술은: 차량이 자율 주행 모드에서 동작하고 있는 동안: 제어 회로를 사용하여, 기준 궤적, 횡방향 제약 세트 및 속력 제약 세트를 수신하는 단계; 제어 회로를 사용하여, 기준 궤적의 곡률을 결정하는 단계; 제어 회로를 사용하여, 기준 궤적의 곡률, 횡방향 제약 세트 및 속력 제약 세트에 기초하여 조향 커맨드 세트 및 속력 커맨드 세트를 결정하는 단계; 및 제어 회로를 사용하여, 조향 커맨드 세트 및 속력 커맨드 세트에 따라 차량을 운행시키는 단계를 포함한다.
다른 예시적인 기술은: 제어 회로를 사용하여, 제어 시나리오를 결정하는 단계; 제어 시나리오가 제1 조건 세트를 충족시킨다는 결정에 따라: 제어 회로를 사용하여, 제1 제어 컴포넌트 그룹을 선택하는 단계; 제어 회로 내의 제1 제어 컴포넌트 그룹을 사용하여, 제1 조향 커맨드 세트 및 제1 속력 커맨드 세트를 결정하는 단계; 및 제어 회로를 사용하여, 제1 조향 커맨드 세트 및 제1 속력 커맨드 세트에 따라 차량을 운행시키는 단계; 제어 시나리오가 제2 조건 세트를 충족시킨다는 결정에 따라: 제어 회로를 사용하여, 제2 제어 컴포넌트 그룹을 선택하는 단계 - 제2 제어 컴포넌트 그룹은 제1 제어 컴포넌트 그룹과 상이함 -; 제어 회로 내의 제2 제어 컴포넌트 그룹을 사용하여, 제2 조향 커맨드 세트 및 제2 속력 커맨드 세트를 결정하는 단계; 및 제어 회로를 사용하여, 제2 조향 커맨드 세트 및 제2 속력 커맨드 세트에 따라 차량을 운행시키는 단계; 및 제어 시나리오가 제3 조건 세트를 충족시킨다는 결정에 따라: 제어 회로를 사용하여, 제3 제어 컴포넌트 그룹을 선택하는 단계 - 제3 제어 컴포넌트 그룹은 제1 제어 컴포넌트 그룹으로부터의 컴포넌트 및 제2 제어 컴포넌트 그룹으로부터의 컴포넌트를 포함함 -; 제어 회로 내의 제3 제어 컴포넌트 그룹을 사용하여, 제3 조향 커맨드 세트 및 제3 속력 커맨드 세트를 결정하는 단계; 및 제어 회로를 사용하여, 제3 조향 커맨드 세트 및 제3 속력 커맨드 세트에 따라 차량을 운행시키는 단계를 포함한다.
다른 예시적인 기술은: 차량이 자율 주행 모드에서 동작하고 있는 동안: 제어 회로를 사용하여, 규칙 세트를 수신하는 단계 - 규칙 세트는 제1 규칙 서브세트를 포함함 -; 제어 회로를 사용하여, 분류된 대상체 데이터를 수신하는 단계; 제어 회로를 사용하여, 규칙 세트 및 분류된 대상체 데이터에 적어도 부분적으로 기초하여 기준 궤적을 결정하는 단계; 제어 회로를 사용하여, 규칙 세트로부터 제1 규칙 서브세트를 선택하는 단계; 제어 회로를 사용하여, 기준 궤적, 분류된 대상체 데이터 및 선택된 제1 규칙 서브세트에 적어도 부분적으로 기초하여 조향 커맨드 세트 및 속력 커맨드 세트를 결정하는 단계; 및 제어 회로를 사용하여, 조향 커맨드 세트 및 속력 커맨드 세트에 따라 차량을 운행시키는 단계를 포함한다.
다른 예시적인 기술은: 차량이 자율 주행 모드에서 동작하고 있는 동안: 제어 회로를 사용하여, 차량의 현재 상태에 대응하는 상태 정보를 수신하는 단계; 제어 회로를 사용하여, 이동 모델에 기초하여 차량의 미래 상태를 예측하는 단계 - 이동 모델은 동적 모델과 운동학적 모델을 포함함 -; 제어 회로를 사용하여, 차량의 현재 상태 및 차량의 예측된 미래 상태에 적어도 부분적으로 기초하여 조향 커맨드 세트 및 속력 커맨드 세트를 결정하는 단계; 및 제어 회로를 사용하여, 조향 커맨드 세트 및 속력 커맨드 세트에 따라 차량을 운행시키는 단계를 포함한다.
이들 및 다른 양태, 특징, 및 구현은 기능을 수행하기 위한 방법, 장치, 시스템, 컴포넌트, 프로그램 제품, 수단 또는 단계로서, 및 다른 방식으로 표현될 수 있다.
이들 및 다른 양태, 특징, 및 구현은 청구항을 포함하여, 이하의 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 자율 주행 능력(autonomous capability)을 갖는 자율 주행 차량의 예를 도시한다.
도 2는 예시적인 "클라우드" 컴퓨팅 환경을 예시한다.
도 3은 컴퓨터 시스템을 예시한다.
도 4는 자율 주행 차량에 대한 예시적인 아키텍처를 도시한다.
도 5는 인지 모듈에 의해 사용될 수 있는 입력 및 출력의 예를 도시한다.
도 6은 LiDAR 시스템의 예를 도시한다.
도 7은 동작 중인 LiDAR 시스템을 도시한다.
도 8은 LiDAR 시스템의 동작을 추가적으로 상세하게 도시한다.
도 9는 계획 모듈의 입력과 출력 사이의 관계의 블록 다이어그램을 도시한다.
도 10은 경로 계획에서 사용되는 방향 그래프(directed graph)를 도시한다.
도 11은 제어 모듈의 입력 및 출력의 블록 다이어그램을 도시한다.
도 12는 제어기의 입력, 출력, 및 컴포넌트의 블록 다이어그램을 도시한다.
도 13a 내지 도 13e는 환경에서의 도로를 운행하는 자율 주행 차량의 예를 예시한다.
도 14a 내지 도 14g는 제어 아키텍처의 예를 예시한다.
도 15는 조향 및 속력 커맨드를 결정하기 위한 예시적인 프로세스의 플로차트이다.
도 16은 조향 및 속력 커맨드를 결정하기 위한 예시적인 프로세스의 플로차트이다.
도 17은 조향 및 속력 커맨드를 결정하기 위한 예시적인 프로세스의 플로차트이다.
도 18은 조향 및 속력 커맨드를 결정하기 위한 예시적인 프로세스의 플로차트이다.
도 19는 조향 및 속력 커맨드를 결정하기 위한 예시적인 프로세스의 플로차트이다.
도 20은 조향 및 속력 커맨드를 결정하기 위한 예시적인 프로세스의 플로차트이다.
설명을 위한 이하의 기술에서는, 본 발명에 대한 완전한 이해를 제공하기 위해 다수의 특정 세부 사항이 기재된다. 그렇지만, 본 발명이 이러한 특정 세부 사항 없이 실시될 수 있음이 명백할 것이다. 다른 경우에, 공지된 구조 및 디바이스는 본 발명을 불필요하게 모호하게 하는 것을 피하기 위하여 블록 다이어그램 형태로 도시된다.
도면에서, 설명을 용이하게 하기 위해, 디바이스, 모듈, 명령 블록 및 데이터 요소를 나타내는 것과 같은 개략적 요소의 특정 배열 또는 순서가 도시된다. 그렇지만, 본 기술 분야의 통상의 기술자라면, 도면에서의 개략적 요소의 특정 순서 또는 배열이 프로세싱의 특정한 순서 또는 시퀀스, 또는 프로세스의 분리가 요구됨을 암시한다는 것을 의미하지는 않는다는 점을 이해할 것이다. 게다가, 도면에 개략적 요소를 포함시키는 것은, 그러한 요소가 모든 실시예에서 요구됨을 암시한다는 것을 의미하지 않거나, 또는 그러한 요소에 의해 표현된 특징이 일부 실시예에서 포함되지 않을 수 있거나 다른 요소와 조합되지 않을 수 있음을 암시한다는 것을 의미하지 않는다.
또한, 도면에서, 2개 이상의 다른 개략적 요소 사이의 연결, 관계 또는 연관을 보여주기 위해 실선 또는 파선 또는 화살표와 같은 연결 요소가 사용되는 경우에, 임의의 그러한 연결 요소의 부재가 연결, 관계 또는 연관이 존재할 수 없다는 것을 암시하는 것을 의미하지 않는다. 환언하면, 요소들 사이의 일부 연결, 관계 또는 연관은 본 개시를 모호하게 하지 않기 위해 도면에 도시되어 있지 않다. 추가적으로, 예시를 용이하게 하기 위해, 요소들 사이의 다수의 연결, 관계 또는 연관을 나타내기 위해 단일의 연결 요소가 사용된다. 예를 들어, 연결 요소가 신호, 데이터 또는 명령의 통신을 나타내는 경우에, 본 기술 분야의 통상의 기술자라면, 그러한 요소가, 통신을 수행하기 위해 필요할 수 있는, 하나 또는 다수의 신호 경로(예를 들면, 버스)를 나타낸다는 것을 이해할 것이다.
그 예가 첨부된 도면에 예시된 실시예가 이제 상세하게 언급될 것이다. 이하의 상세한 설명에서, 다양한 기술된 실시예에 대한 완전한 이해를 제공하기 위해 많은 특정 세부 사항이 기재된다. 그렇지만, 다양한 기술된 실시예가 이러한 특정 세부 사항 없이 실시될 수 있다는 것이 본 기술 분야의 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 다른 경우에, 실시예의 양태를 불필요하게 모호하게 하지 않기 위해 공지된 방법, 절차, 컴포넌트, 회로, 및 네트워크는 상세히 기술되지 않았다.
서로 독립적으로 또는 다른 특징들의 임의의 조합과 함께 각각 사용될 수 있는 여러 특징이 이하에 기술된다. 그렇지만, 임의의 개별 특징은 위에서 논의된 문제들 중 임의의 것을 해결할 수 없거나 또는 위에서 논의된 문제들 중 단지 하나만을 해결할 수 있다. 위에서 논의된 문제들 중 일부가 본원에 기술된 특징들 중 임의의 것에 의해 완전히 해결되지는 않을 수 있다. 비록 여러 표제가 제공되어 있더라도, 특정 표제에 관련되지만 해당 표제를 갖는 섹션에서 발견되지는 않는 정보가 본 설명의 다른 곳에서 발견될 수도 있다. 실시예는 이하의 개요에 따라 본원에 기술된다:
1. 일반적 개관
2. 하드웨어 개관
3. 자율 주행 차량 아키텍처
4. 자율 주행 차량 입력
5. 자율 주행 차량 계획
6. 자율 주행 차량 제어
7. 필라(Pillar)를 사용한 대상체 검출을 위한 컴퓨팅 시스템
8. 예시적인 포인트 클라우드 및 필라
9. 대상체를 검출하고 대상체의 검출에 기초하여 차량을 동작시키기 위한 예시적인 프로세스
일반적 개관
자율 주행 차량이 복잡한 환경(예를 들어, 도시 환경)에서 운전하는 것은 큰 기술적 도전 과제를 제기한다. 자율 주행 차량이 환경에서의 목적지에 도달하기 위해, 차량은 목적지까지의 궤적(때때로 루트라고 지칭됨)을 결정한다. 일단 궤적이 결정되면, 차량이 궤적을 따라 주행하게 하는 특정 조향 및 속력 커맨드가 결정된다.
다양한 제어 아키텍처를 사용하여 궤적에 대한 조향 및 속력 커맨드를 결정하기 위한 시스템 및 기술이 본원에서 설명된다. 일단 조향 및 속력 커맨드가 결정되면, 커맨드가 자율 주행 차량을 운행시키는 데 사용된다.
하드웨어 개관
도 1은 자율 주행 능력을 갖는 자율 주행 차량(100)의 예를 도시한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, "자율 주행 능력"이라는 용어는, 완전한 자율 주행 차량, 고도의 자율 주행 차량, 및 조건부 자율 주행 차량을 제한 없이 포함하는, 실시간 인간 개입 없이 차량이 부분적으로 또는 완전하게 동작할 수 있게 하는 기능, 특징, 또는 설비를 지칭한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 자율 주행 차량(AV)은 자율 주행 능력을 갖는 차량이다.
본원에서 사용되는 바와 같이, "차량"은 상품 또는 사람의 운송 수단을 포함한다. 예를 들어, 자동차, 버스, 기차, 비행기, 드론, 트럭, 보트, 선박, 잠수함, 비행선 등. 무인 자동차는 차량의 예이다.
본원에서 사용되는 바와 같이, "궤적"은 AV를 제1 시공간적 위치로부터 제2 시공간적 위치로 운행시키는 경로 또는 루트를 지칭한다. 일 실시예에서, 제1 시공간적 위치는 초기 또는 시작 위치라고 지칭되고 제2 시공간적 위치는 목적지, 최종 위치, 목표, 목표 위치, 또는 목표 장소라고 지칭된다. 일부 예에서, 궤적은 하나 이상의 세그먼트(예를 들면, 도로의 섹션)로 구성되고, 각각의 세그먼트는 하나 이상의 블록(예를 들면, 차선 또는 교차로의 부분)으로 구성된다. 일 실시예에서, 시공간적 위치는 현실 세계 위치에 대응한다. 예를 들어, 시공간적 위치는 사람을 태우거나 내려주고 또는 상품을 싣거나 내리는 픽업(pick up) 위치 또는 드롭 오프(drop-off) 위치이다.
본원에서 사용되는 바와 같이, "센서(들)"는 센서를 둘러싸는 환경에 관한 정보를 검출하는 하나 이상의 하드웨어 컴포넌트를 포함한다. 하드웨어 컴포넌트들 중 일부는 감지 컴포넌트(예를 들면, 이미지 센서, 생체 측정 센서), 송신 및/또는 수신 컴포넌트(예를 들면, 레이저 또는 라디오 주파수 파 송신기 및 수신기), 아날로그-디지털 변환기와 같은 전자 컴포넌트, 데이터 저장 디바이스(예컨대, RAM 및/또는 비휘발성 스토리지), 소프트웨어 또는 펌웨어 컴포넌트, 및 ASIC(application-specific integrated circuit), 마이크로프로세서 및/또는 마이크로컨트롤러와 같은 데이터 프로세싱 컴포넌트를 포함할 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, "장면 묘사(scene description)"는 AV 차량 상의 하나 이상의 센서에 의해 검출되거나 AV 외부의 소스에 의해 제공되는 하나 이상의 분류된 또는 레이블링된 대상체를 포함하는 데이터 구조(예를 들면, 리스트) 또는 데이터 스트림이다.
본원에서 사용되는 바와 같이, "도로"는 차량에 의해 횡단될 수 있는 물리적 영역이고, 명명된 주요 도로(예를 들면, 도시 거리, 주간 프리웨이(interstate freeway) 등)에 대응할 수 있거나, 또는 명명되지 않은 주요 도로(예를 들면, 주택 또는 사무실 건물 내의 사유 도로, 주차장 섹션, 공터 섹션, 시골 지역의 비포장 경로 등)에 대응할 수 있다. 일부 차량(예를 들면, 4륜 구동 픽업 트럭, 스포츠 유틸리티 차량 등)은 차량 주행에 특히 적합하지 않은 다양한 물리적 영역을 횡단할 수 있기 때문에, "도로"는 임의의 지자체 또는 다른 정부 또는 행정처에 의해 주요 도로로서 공식적으로 규정되지 않은 물리적 영역일 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, "차선"은 차량에 의해 횡단될 수 있는 도로의 한 부분이고, 차선 마킹들 사이의 공간의 대부분 또는 전부에 대응할 수 있거나, 또는 차선 마킹들 사이의 공간의 단지 일부(예를 들면, 50% 미만)에 대응할 수 있다. 예를 들어, 멀리 이격된 차선 마킹을 갖는 도로는 차선 마킹들 사이에 둘 이상의 차량을 수용할 수 있어서, 하나의 차량이 차선 마킹을 횡단하지 않으면서 다른 차량을 추월할 수 있고, 따라서 차선 마킹들 사이의 공간보다 더 좁은 차선을 갖거나 차선 마킹들 사이에 2개의 차선을 갖는 것으로 해석될 수 있다. 차선은 차선 마킹의 부재 시에도 해석될 수 있다. 예를 들어, 차선은 환경의 물리적 특징, 예를 들어, 시골 지역에서의 주요 도로를 따라 있는 바위 및 나무에 기초하여 규정될 수 있다.
"하나 이상"은 하나의 요소에 의해 수행되는 기능, 둘 이상의 요소에 의해, 예를 들어, 분산 방식으로, 수행되는 기능, 하나의 요소에 의해 수행되는 여러 기능, 여러 요소에 의해 수행되는 여러 기능, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다.
또한, 제1, 제2 등의 용어가, 일부 예에서, 다양한 요소를 기술하기 위해 본원에서 사용되고 있지만, 이러한 요소가 이러한 용어에 의해 제한되지 않아야 한다는 것이 이해될 것이다. 이러한 용어는 하나의 요소를 다른 요소와 구별하는 데만 사용된다. 예를 들어, 기술된 다양한 실시예의 범위를 벗어나지 않으면서, 제1 접촉은 제2 접촉이라고 지칭될 수 있고, 유사하게 제2 접촉은 제1 접촉이라고 지칭될 수 있다. 제1 접촉과 제2 접촉 둘 모두가 접촉이지만, 달리 명시되지 않는 한, 동일한 접촉은 아니다.
본원에 기술된 다양한 실시예의 설명에서 사용된 용어는 단지 특정한 실시예를 기술하기 위한 것이며, 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 기술된 다양한 실시예 및 첨부된 청구항의 설명에서 사용되는 바와 같이, 단수형은, 문맥이 달리 명확히 표시하지 않는 한, 복수형을 포함하는 것으로 의도되어 있다. "및/또는"이라는 용어가, 본원에서 사용되는 바와 같이, 연관된 열거된 항목들 중 하나 이상의 항목의 임의의 및 모든 가능한 조합을 지칭하고 포함한다는 것이 또한 이해될 것이다. 게다가, "포함한다" 및/또는 "포함하는"이라는 용어가, 본 설명에서 사용될 때, 언급된 특징, 정수, 단계, 동작, 요소, 및/또는 컴포넌트의 존재를 명기하지만, 하나 이상의 다른 특징, 정수, 단계, 동작, 요소, 컴포넌트, 및/또는 그의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다는 것이 이해될 것이다.
본원에서 사용되는 바와 같이, "~ 경우"라는 용어는 선택적으로 문맥에 따라 "~할 때", 또는 "~시에" 또는 "결정에 응답하여" 또는 "검출에 응답하여"를 의미하는 것으로 해석된다. 마찬가지로, 문구 "~라고 결정되는 경우" 또는 "[언급된 조건 또는 이벤트]가 검출되는 경우"는 선택적으로 문맥에 따라, "결정할 시에" 또는 "결정에 응답하여" 또는 "[언급된 조건 또는 이벤트]의 검출 시에" 또는 "[언급된 조건 또는 이벤트]의 검출에 응답하여"를 의미하는 것으로 해석된다.
본원에서 사용되는 바와 같이, AV 시스템은 AV의 동작을 지원하는 하드웨어, 소프트웨어, 저장 데이터 및 실시간으로 생성된 데이터의 어레이와 함께 AV를 지칭한다. 일 실시예에서, AV 시스템은 AV 내에 포함된다. 일 실시예에서, AV 시스템은 여러 위치에 걸쳐 확산되어 있다. 예를 들어, AV 시스템의 소프트웨어 중 일부는 도 2와 관련하여 아래에서 기술되는 클라우드 컴퓨팅 환경(200)과 유사한 클라우드 컴퓨팅 환경 상에 구현된다.
일반적으로, 본원은 완전한 자율 주행 차량, 고도의 자율 주행 차량, 및 조건부 자율 주행 차량, 예를 들어, 각각 소위 레벨 5 차량, 레벨 4 차량 및 레벨 3 차량을 포함하는 하나 이상의 자율 주행 능력을 갖는 임의의 차량에 적용 가능한 기술을 개시한다(차량의 자율성의 레벨 분류에 대한 세부 사항은 본원에 그 전체가 참조로 포함된, SAE 국제 표준 J3016: 온로드 자동차 자동 운전 시스템에 관한 용어의 분류 및 정의(Taxonomy and Definitions for Terms Related to On-128-172020-02-28 Road Motor Vehicle Automated Driving Systems) 참조). 또한, 본원에서 개시된 기술은 부분적 자율 주행 차량 및 운전자 보조 차량, 예컨대, 소위 레벨 2 및 레벨 1 차량에도 적용 가능하다(SAE 국제 표준 J3016: 온로드 자동차 자동 운전 시스템에 관한 용어의 분류 및 정의 참조). 일 실시예에서, 레벨 1, 레벨 2, 레벨 3, 레벨 4 및 레벨 5 차량 시스템 중 하나 이상은 센서 입력의 프로세싱에 기초하여 특정의 동작 조건 하에서 특정의 차량 동작(예를 들면, 조향, 제동, 및 맵 사용)을 자동화할 수 있다. 본 문서에서 설명된 기술은, 완전한 자율 주행 차량으로부터 인간 운전 차량에 이르는, 임의의 레벨에 있는 차량에 혜택을 줄 수 있다.
도 1을 참조하면, AV 시스템(120)은, 대상체(예를 들면, 자연 장애물(191), 차량(193), 보행자(192), 자전거 타는 사람, 및 다른 장애물)을 피하고 도로 법규(예를 들면, 동작 규칙 또는 운전 선호사항)를 준수하면서, AV(100)를 궤적(198)을 따라 환경(190)을 통과하여 목적지(199)(때때로 최종 위치라고 지칭됨)로 동작시킨다.
일 실시예에서, AV 시스템(120)은 컴퓨터 프로세서(146)로부터 동작 커맨드를 수신하고 이에 따라 동작하도록 설비된 디바이스(101)를 포함한다. 일 실시예에서, 컴퓨팅 프로세서(146)는 도 3을 참조하여 아래에서 기술되는 프로세서(304)와 유사하다. 디바이스(101)의 예는 조향 컨트롤(102), 브레이크(103), 기어, 가속기 페달 또는 다른 가속 제어 메커니즘, 윈드실드 와이퍼, 사이드 도어 락, 윈도 컨트롤, 및 방향 지시등을 포함한다.
일 실시예에서, AV 시스템(120)은 AV의 위치, 선속도와 각속도 및 선가속도와 각가속도, 및 헤딩(heading)(예를 들면, AV(100)의 선단의 배향)와 같은 AV(100)의 상태 또는 조건의 속성을 측정 또는 추론하기 위한 센서(121)를 포함한다. 센서(121)의 예는 GPS, 차량 선가속도 및 각도 변화율(angular rate) 둘 모두를 측정하는 IMU(inertial measurement unit), 휠 슬립률(wheel slip ratio)을 측정 또는 추정하기 위한 휠 속력 센서, 휠 브레이크 압력 또는 제동 토크 센서, 엔진 토크 또는 휠 토크 센서, 그리고 조향각 및 각도 변화율 센서이다.
일 실시예에서, 센서(121)는 AV의 환경의 속성을 감지 또는 측정하기 위한 센서를 또한 포함한다. 예를 들어, 가시광, 적외선 또는 열(또는 둘 모두) 스펙트럼의 단안 또는 스테레오 비디오 카메라(122), LiDAR(123), RADAR, 초음파 센서, TOF(time-of-flight) 깊이 센서, 속력 센서, 온도 센서, 습도 센서, 및 강우 센서.
일 실시예에서, AV 시스템(120)은 컴퓨터 프로세서(146)와 연관된 머신 명령 또는 센서(121)에 의해 수집된 데이터를 저장하기 위한 데이터 저장 유닛(142) 및 메모리(144)를 포함한다. 일 실시예에서, 데이터 저장 유닛(142)은 도 3과 관련하여 아래에서 기술되는 ROM(308) 또는 저장 디바이스(310)와 유사하다. 일 실시예에서, 메모리(144)는 아래에서 기술되는 메인 메모리(306)와 유사하다. 일 실시예에서, 데이터 저장 유닛(142) 및 메모리(144)는 환경(190)에 관한 과거 정보, 실시간 정보, 및/또는 예측 정보를 저장한다. 일 실시예에서, 저장된 정보는 맵, 운전 성능, 교통 혼잡 업데이트 또는 기상 조건을 포함한다. 일 실시예에서, 환경(190)에 관한 데이터는 원격에 위치된 데이터베이스(134)로부터 통신 채널을 통해 AV(100)에 송신된다.
일 실시예에서, AV 시스템(120)은 다른 차량의 상태 및 조건, 예컨대, 위치, 선속도와 각속도, 선가속도와 각가속도, 및 AV(100)를 향한 선형 헤딩(linear heading)과 각도 헤딩(angular heading)의 측정된 또는 추론된 속성을 통신하기 위한 통신 디바이스(140)를 포함한다. 이러한 디바이스는 V2V(Vehicle-to-Vehicle) 및 V2I(Vehicle-to-Infrastructure) 통신 디바이스 및 포인트-투-포인트(point-to-point) 또는 애드혹(ad hoc) 네트워크 또는 둘 모두를 통한 무선 통신을 위한 디바이스를 포함한다. 일 실시예에서, 통신 디바이스(140)는 (라디오 및 광학 통신을 포함하는) 전자기 스펙트럼 또는 다른 매체(예를 들면, 공기 및 음향 매체)를 통해 통신한다. V2V(Vehicle-to-Vehicle), V2I(Vehicle-to-Infrastructure) 통신(및 일부 실시예에서, 하나 이상의 다른 유형의 통신)의 조합이 때때로 V2X(Vehicle-to-Everything) 통신이라고 지칭된다. V2X 통신은 전형적으로, 자율 주행 차량과의 통신 및 자율 주행 차량들 사이의 통신을 위한 하나 이상의 통신 표준을 준수한다.
일 실시예에서, 통신 디바이스(140)는 통신 인터페이스를 포함한다. 예를 들어, 유선, 무선, WiMAX, WiFi, 블루투스, 위성, 셀룰러, 광학, 근거리, 적외선, 또는 라디오 인터페이스. 통신 인터페이스는 원격에 위치된 데이터베이스(134)로부터 AV 시스템(120)으로 데이터를 송신한다. 일 실시예에서, 원격에 위치된 데이터베이스(134)는 도 2에 기술된 바와 같은 클라우드 컴퓨팅 환경(200)에 내장된다. 통신 인터페이스(140)는 센서(121)로부터 수집된 데이터 또는 AV(100)의 동작에 관련된 다른 데이터를 원격에 위치된 데이터베이스(134)에 송신한다. 일 실시예에서, 통신 인터페이스(140)는 원격 운용(teleoperation)에 관련되는 정보를 AV(100)에 송신한다. 일부 실시예에서, AV(100)는 다른 원격(예를 들면, "클라우드") 서버(136)와 통신한다.
일 실시예에서, 원격에 위치된 데이터베이스(134)는 또한 디지털 데이터를 저장 및 송신한다(예를 들면, 도로 및 거리 위치와 같은 데이터를 저장함). 그러한 데이터는 AV(100) 상의 메모리(144)에 저장되거나, 원격에 위치된 데이터베이스(134)로부터 통신 채널을 통해 AV(100)에 송신된다.
일 실시예에서, 원격에 위치된 데이터베이스(134)는 유사한 시각(time of day)에 궤적(198)을 따라 이전에 주행한 적이 있는 차량의 운전 속성(예를 들면, 속력 프로파일 및 가속도 프로파일)에 관한 과거 정보를 저장 및 송신한다. 일 구현예에서, 그러한 데이터는 AV(100) 상의 메모리(144)에 저장될 수 있거나, 원격에 위치된 데이터베이스(134)로부터 통신 채널을 통해 AV(100)에 송신될 수 있다.
AV(100) 상에 위치된 컴퓨팅 디바이스(146)는 실시간 센서 데이터 및 사전 정보(prior information) 둘 모두에 기초한 제어 액션을 알고리즘적으로 생성하여, AV 시스템(120)이 자율 주행 운전 능력을 실행할 수 있게 한다.
일 실시예에서, AV 시스템(120)은 AV(100)의 사용자(예를 들면, 탑승자 또는 원격 사용자)에게 정보 및 경고를 제공하고 그로부터 입력을 수신하기 위해 컴퓨팅 디바이스(146)에 결합된 컴퓨터 주변기기(132)를 포함한다. 일 실시예에서, 주변기기(132)는 도 3을 참조하여 아래에서 논의되는 디스플레이(312), 입력 디바이스(314), 및 커서 컨트롤러(316)와 유사하다. 결합은 무선 또는 유선이다. 인터페이스 디바이스들 중 임의의 둘 이상이 단일 디바이스에 통합될 수 있다.
도 2는 예시적인 "클라우드" 컴퓨팅 환경을 예시한다. 클라우드 컴퓨팅은 구성 가능한 컴퓨팅 리소스(예를 들면, 네트워크, 네트워크 대역폭, 서버, 프로세싱, 메모리, 스토리지, 애플리케이션, 가상 머신, 및 서비스)의 공유 풀에 대한 편리한 온-디맨드 네트워크 액세스를 가능하게 하기 위한 서비스 전달(service delivery)의 일 모델이다. 전형적인 클라우드 컴퓨팅 시스템에서는, 하나 이상의 대규모 클라우드 데이터 센터가 클라우드에 의해 제공되는 서비스를 전달하는 데 사용되는 머신을 수용한다. 이제 도 2를 참조하면, 클라우드 컴퓨팅 환경(200)은 클라우드(202)를 통해 상호연결되는 클라우드 데이터 센터(204a, 204b, 및 204c)를 포함한다. 데이터 센터(204a, 204b, 및 204c)는 클라우드 컴퓨팅 서비스를 클라우드(202)에 연결된 컴퓨터 시스템(206a, 206b, 206c, 206d, 206e, 및 206f)에 제공한다.
클라우드 컴퓨팅 환경(200)은 하나 이상의 클라우드 데이터 센터를 포함한다. 일반적으로, 클라우드 데이터 센터, 예를 들어, 도 2에 도시된 클라우드 데이터 센터(204a)는 클라우드, 예를 들어, 도 2에 도시된 클라우드(202) 또는 클라우드의 특정 부분을 구성하는 서버의 물리적 배열체를 지칭한다. 예를 들어, 서버는 클라우드 데이터 센터 내에 룸, 그룹, 로우(row), 및 랙(rack)으로 물리적으로 배열된다. 클라우드 데이터 센터는 하나 이상의 서버 룸을 포함하는 하나 이상의 구역(zone)을 갖는다. 각각의 룸은 하나 이상의 서버 로우를 가지며, 각각의 로우는 하나 이상의 랙을 포함한다. 각각의 랙은 하나 이상의 개별 서버 노드를 포함한다. 일부 구현예에서, 구역, 룸, 랙, 및/또는 로우 내의 서버는, 전력 요건, 에너지 요건, 열적 요건, 가열 요건, 및/또는 다른 요건을 포함하는, 데이터 센터 설비의 물리적 인프라스트럭처 요건에 기초하여 그룹으로 배열된다. 일 실시예에서, 서버 노드는 도 3에서 기술된 컴퓨터 시스템과 유사하다. 데이터 센터(204a)는 다수의 랙을 통해 분산된 다수의 컴퓨팅 시스템을 갖는다.
클라우드(202)는 클라우드 데이터 센터(204a, 204b, 및 204c)를 상호연결시키고 클라우드 컴퓨팅 서비스에 대한 컴퓨팅 시스템(206a 내지 206f)의 액세스를 용이하게 하는 것을 돕는 네트워크 및 네트워킹 리소스(예를 들어, 네트워킹 장비, 노드, 라우터, 스위치, 및 네트워킹 케이블)와 함께 클라우드 데이터 센터(204a, 204b, 및 204c)를 포함한다. 일 실시예에서, 네트워크는 지상 또는 위성 연결을 사용하여 배포된 유선 또는 무선 링크를 사용하여 결합된 하나 이상의 로컬 네트워크, 광역 네트워크, 또는 인터네트워크의 임의의 조합을 나타낸다. 네트워크를 거쳐 교환되는 데이터는, IP(Internet Protocol), MPLS(Multiprotocol Label Switching), ATM(Asynchronous Transfer Mode), 및 프레임 릴레이 등과 같은, 임의의 개수의 네트워크 계층 프로토콜을 사용하여 송신된다. 게다가, 네트워크가 다수의 서브 네트워크의 조합을 나타내는 실시예에서는, 기저 서브 네트워크(underlying sub-network) 각각에서 상이한 네트워크 계층 프로토콜이 사용된다. 일부 실시예에서, 네트워크는, 공중 인터넷과 같은, 하나 이상의 상호연결된 인터네트워크를 나타낸다.
컴퓨팅 시스템(206a 내지 206f) 또는 클라우드 컴퓨팅 서비스 소비자는 네트워크 링크 및 네트워크 어댑터를 통해 클라우드(202)에 연결된다. 일 실시예에서, 컴퓨팅 시스템(206a 내지 206f)은 다양한 컴퓨팅 디바이스, 예를 들어, 서버, 데스크톱, 랩톱, 태블릿, 스마트폰, IoT(Internet of Things) 디바이스, 자율 주행 차량(자동차, 드론, 셔틀, 기차, 버스 등을 포함함) 및 소비자 전자기기로서 구현된다. 일 실시예에서, 컴퓨팅 시스템(206a 내지 206f)은 다른 시스템 내에 또는 그 일부로서 구현된다.
도 3은 컴퓨터 시스템(300)을 예시한다. 일 구현예에서, 컴퓨터 시스템(300)은 특수 목적 컴퓨팅 디바이스이다. 특수 목적 컴퓨팅 디바이스는 기술을 수행하도록 고정-배선(hard-wired)되거나, 기술을 수행하도록 지속적으로 프로그래밍되는 하나 이상의 ASIC(application-specific integrated circuit) 또는 FPGA(field programmable gate array)와 같은 디지털 전자 디바이스를 포함하거나, 펌웨어, 메모리, 다른 스토리지 또는 조합 내의 프로그램 명령에 따라 기술을 수행하도록 프로그래밍되는 하나 이상의 범용 하드웨어 프로세서를 포함할 수 있다. 그러한 특수 목적 컴퓨팅 디바이스는 또한 커스텀 고정 배선 로직, ASIC, 또는 FPGA를 커스텀 프로그래밍과 조합하여 기술을 실현할 수 있다. 다양한 실시예에서, 특수 목적 컴퓨팅 디바이스는 기술을 구현하기 위한 고정 배선 및/또는 프로그램 로직을 포함하는 데스크톱 컴퓨터 시스템, 휴대용 컴퓨터 시스템, 핸드헬드 디바이스, 네트워크 디바이스, 또는 임의의 다른 디바이스이다.
일 실시예에서, 컴퓨터 시스템(300)은 정보를 통신하기 위한 버스(302) 또는 다른 통신 메커니즘, 및 정보를 프로세싱하기 위해 버스(302)와 결합된 하드웨어 프로세서(304)를 포함한다. 하드웨어 프로세서(304)는, 예를 들어, 범용 마이크로프로세서이다. 컴퓨터 시스템(300)은 프로세서(304)에 의해 실행될 명령 및 정보를 저장하기 위해 버스(302)에 결합된, RAM(random access memory) 또는 다른 동적 저장 디바이스와 같은, 메인 메모리(306)를 또한 포함한다. 일 구현예에서, 메인 메모리(306)는 프로세서(304)에 의해 실행될 명령의 실행 동안 임시 변수 또는 다른 중간 정보를 저장하는 데 사용된다. 그러한 명령은, 프로세서(304)에 의해 액세스 가능한 비-일시적 저장 매체에 저장되어 있을 때, 컴퓨터 시스템(300)을 명령에 지정된 동작을 수행하도록 커스터마이징된 특수 목적 머신으로 만든다.
일 실시예에서, 컴퓨터 시스템(300)은, 프로세서(304)를 위한 정적 정보 및 명령을 저장하기 위해 버스(302)에 결합된 ROM(read only memory)(308) 또는 다른 정적 저장 디바이스를 추가로 포함한다. 정보 및 명령을 저장하기 위한, 자기 디스크, 광학 디스크, 솔리드 스테이트 드라이브, 또는 3차원 크로스 포인트 메모리와 같은, 저장 디바이스(310)가 제공되고 버스(302)에 결합된다.
일 실시예에서, 컴퓨터 시스템(300)은 정보를 컴퓨터 사용자에게 디스플레이하기 위한 CRT(cathode ray tube), LCD(liquid crystal display), 플라스마 디스플레이, LED(light emitting diode) 디스플레이, 또는 OLED(organic light emitting diode) 디스플레이와 같은 디스플레이(312)에 버스(302)를 통해 결합된다. 문자 숫자식 키 및 다른 키를 포함하는 입력 디바이스(314)는 정보 및 커맨드 선택을 프로세서(304)에 통신하기 위해 버스(302)에 결합된다. 다른 유형의 사용자 입력 디바이스는 방향 정보 및 커맨드 선택을 프로세서(304)에 통신하고 디스플레이(312) 상에서의 커서 움직임을 제어하기 위한, 마우스, 트랙볼, 터치식 디스플레이, 또는 커서 방향 키와 같은, 커서 컨트롤러(316)이다. 이러한 입력 디바이스는 전형적으로, 디바이스가 평면에서의 위치를 지정할 수 있게 하는 2개의 축, 즉 제1 축(예를 들면, x-축) 및 제2 축(예를 들면, y-축)에서의 2 자유도를 갖는다.
일 실시예에 따르면, 본원에서의 기술은 프로세서(304)가 메인 메모리(306)에 포함된 하나 이상의 명령의 하나 이상의 시퀀스를 실행하는 것에 응답하여 컴퓨터 시스템(300)에 의해 수행된다. 그러한 명령은, 저장 디바이스(310)와 같은, 다른 저장 매체로부터 메인 메모리(306) 내로 판독된다. 메인 메모리(306)에 포함된 명령의 시퀀스의 실행은 프로세서(304)로 하여금 본원에서 기술된 프로세스 단계를 수행하게 한다. 대안적인 실시예에서, 소프트웨어 명령 대신에 또는 소프트웨어 명령과 조합하여 고정 배선 회로가 사용된다.
"저장 매체"라는 용어는, 본원에서 사용되는 바와 같이, 머신이 특정 방식으로 동작하게 하는 데이터 및/또는 명령을 저장하는 임의의 비-일시적 매체를 지칭한다. 그러한 저장 매체는 비휘발성 매체 및/또는 휘발성 매체를 포함한다. 비휘발성 매체는, 예를 들어, 광학 디스크, 자기 디스크, 솔리드 스테이트 드라이브, 또는 3차원 크로스 포인트 메모리, 예컨대, 저장 디바이스(310)를 포함한다. 휘발성 매체는 동적 메모리, 예컨대, 메인 메모리(306)를 포함한다. 저장 매체의 일반적인 형태는, 예를 들어, 플로피 디스크, 플렉서블 디스크, 하드 디스크, 솔리드 스테이트 드라이브, 자기 테이프, 또는 임의의 다른 자기 데이터 저장 매체, CD-ROM, 임의의 다른 광학 데이터 저장 매체, 홀 패턴을 갖는 임의의 물리적 매체, RAM, PROM, 및 EPROM, FLASH-EPROM, NV-RAM, 또는 임의의 다른 메모리 칩, 또는 카트리지를 포함한다.
저장 매체는 송신 매체와 별개이지만 송신 매체와 함께 사용될 수 있다. 송신 매체는 저장 매체들 사이에서 정보를 전달하는 데 참여한다. 예를 들어, 송신 매체는 버스(302)를 포함하는 와이어를 포함하여, 동축 케이블, 구리 와이어 및 광섬유를 포함한다. 송신 매체는 또한, 라디오 파 및 적외선 데이터 통신 동안 생성되는 것과 같은, 음향파 또는 광파의 형태를 취할 수 있다.
일 실시예에서, 실행을 위해 하나 이상의 명령의 하나 이상의 시퀀스를 프로세서(304)에 반송하는 데 다양한 형태의 매체가 관여된다. 예를 들어, 명령은 초기에 원격 컴퓨터의 자기 디스크 또는 솔리드 스테이트 드라이브에 보유된다. 원격 컴퓨터는 자신의 동적 메모리에 명령을 로딩하고 모뎀을 사용하여 전화선을 통해 명령을 전송한다. 컴퓨터 시스템(300)에 로컬인 모뎀은 전화선 상으로 데이터를 수신하고 적외선 송신기를 사용하여 데이터를 적외선 신호로 변환한다. 적외선 검출기는 적외선 신호로 반송되는 데이터를 수신하고 적절한 회로는 데이터를 버스(302)에 배치한다. 버스(302)는 데이터를 메인 메모리(306)로 반송하고, 프로세서(304)는 메인 메모리로부터 명령을 검색 및 실행한다. 메인 메모리(306)에 의해 수신된 명령은 프로세서(304)에 의해 실행되기 전이나 실행된 후에 선택적으로 저장 디바이스(310)에 저장될 수 있다.
컴퓨터 시스템(300)은 버스(302)에 결합된 통신 인터페이스(318)를 또한 포함한다. 통신 인터페이스(318)는 로컬 네트워크(322)에 연결된 네트워크 링크(320)에 대한 양방향 데이터 통신(two-way data communication) 결합을 제공한다. 예를 들어, 통신 인터페이스(318)는 ISDN(integrated service digital network) 카드, 케이블 모뎀, 위성 모뎀, 또는 대응하는 유형의 전화선에 데이터 통신 연결을 제공하기 위한 모뎀이다. 다른 예로서, 통신 인터페이스(318)는 호환 가능한 LAN(local area network)에 데이터 통신 연결을 제공하기 위한 LAN 카드이다. 일부 구현예에서는, 무선 링크도 구현된다. 임의의 그러한 구현예에서, 통신 인터페이스(318)는 다양한 유형의 정보를 나타내는 디지털 데이터 스트림을 반송하는 전기 신호, 전자기 신호, 또는 광학 신호를 전송 및 수신한다.
네트워크 링크(320)는 전형적으로 하나 이상의 네트워크를 통한 다른 데이터 디바이스로의 데이터 통신을 제공한다. 예를 들어, 네트워크 링크(320)는 로컬 네트워크(322)를 통해 호스트 컴퓨터(324)로의 연결 또는 ISP(Internet Service Provider)(326)에 의해 운영되는 클라우드 데이터 센터 또는 장비로의 연결을 제공한다. ISP(326)는 차례로 지금은 "인터넷(328)"이라고 통상적으로 지칭되는 월드-와이드 패킷 데이터 통신 네트워크(world-wide packet data communication network)를 통해 데이터 통신 서비스를 제공한다. 로컬 네트워크(322) 및 인터넷(328) 둘 모두는 디지털 데이터 스트림을 반송하는 전기 신호, 전자기 신호, 또는 광학 신호를 사용한다. 컴퓨터 시스템(300)으로 및 컴퓨터 시스템(300)으로부터 디지털 데이터를 반송하는, 다양한 네트워크를 통한 신호 및 통신 인터페이스(318)를 통한 네트워크 링크(320) 상의 신호는 송신 매체의 예시적인 형태이다. 일 실시예에서, 네트워크(320)는 위에서 기술된 클라우드(202) 또는 클라우드(202)의 일부를 포함한다.
컴퓨터 시스템(300)은 네트워크(들), 네트워크 링크(320), 및 통신 인터페이스(318)를 통해, 프로그램 코드를 포함하여, 메시지를 전송하고 데이터를 수신한다. 일 실시예에서, 컴퓨터 시스템(300)은 프로세싱하기 위한 코드를 수신한다. 수신된 코드는 수신될 때 프로세서(304)에 의해 실행되고 그리고/또는 추후의 실행을 위해 저장 디바이스(310) 또는 다른 비휘발성 스토리지에 저장된다.
자율 주행 차량 아키텍처
도 4는 자율 주행 차량(예를 들면, 도 1에 도시된 AV(100))에 대한 예시적인 아키텍처(400)를 도시한다. 아키텍처(400)는 인지 모듈(402)(때때로 인지 회로라고 지칭됨), 계획 모듈(404)(때때로 계획 회로라고 지칭됨), 제어 모듈(406)(때때로 제어 회로라고 지칭됨), 로컬화 모듈(408)(때때로 로컬화 회로라고 지칭됨), 및 데이터베이스 모듈(410)(때때로 데이터베이스 회로라고 지칭됨)을 포함한다. 각각의 모듈은 AV(100)의 동작에서 소정의 역할을 한다. 다함께, 모듈(402, 404, 406, 408, 및 410)은 도 1에 도시된 AV 시스템(120)의 일부일 수 있다. 일부 실시예에서, 모듈(402, 404, 406, 408, 및 410) 중 임의의 모듈은 컴퓨터 소프트웨어(예를 들면, 컴퓨터 판독 가능 매체 상에 저장된 실행 가능 코드) 및 컴퓨터 하드웨어(예를 들면, 하나 이상의 마이크로프로세서, 마이크로컨트롤러, ASIC(application-specific integrated circuit), 하드웨어 메모리 디바이스, 다른 유형의 집적 회로, 다른 유형의 컴퓨터 하드웨어, 또는 이러한 것 중 임의의 것 또는 모든 것의 조합)의 조합이다.
사용 중에, 계획 모듈(404)은 목적지(412)를 나타내는 데이터를 수신하고 목적지(412)에 도달하기 위해(예를 들면, 도착하기 위해) AV(100)에 의해 주행될 수 있는 궤적(414)(때때로 루트라고 지칭됨)을 나타내는 데이터를 결정한다. 계획 모듈(404)이 궤적(414)을 나타내는 데이터를 결정하기 위해, 계획 모듈(404)은 인지 모듈(402), 로컬화 모듈(408), 및 데이터베이스 모듈(410)로부터 데이터를 수신한다.
인지 모듈(402)은, 예를 들면, 도 1에도 도시된 바와 같이, 하나 이상의 센서(121)를 사용하여 인근의 물리적 대상체를 식별한다. 대상체는 분류되고(예를 들면, 보행자, 자전거, 자동차, 교통 표지판 등과 같은 유형으로 그룹화되고), 분류된 대상체(416)를 포함하는 장면 묘사는 계획 모듈(404)에 제공된다.
계획 모듈(404)은 또한 로컬화 모듈(408)로부터 AV 위치(418)를 나타내는 데이터를 수신한다. 로컬화 모듈(408)은 위치를 계산하기 위해 센서(121)로부터의 데이터 및 데이터베이스 모듈(410)로부터의 데이터(예를 들면, 지리적 데이터)를 사용하여 AV 위치를 결정한다. 예를 들어, 로컬화 모듈(408)은 GNSS(Global Navigation Satellite System) 센서로부터의 데이터 및 지리적 데이터를 사용하여 AV의 경도 및 위도를 계산한다. 일 실시예에서, 로컬화 모듈(408)에 의해 사용되는 데이터는 도로 기하학적 속성의 고정밀 맵, 도로망 연결 속성을 기술하는 맵, 도로 물리적 속성(예컨대, 교통 속력, 교통량, 차량 교통 차선과 자전거 타는 사람 교통 차선의 개수, 차선 폭, 차선 교통 방향, 또는 차선 마커 유형 및 위치, 또는 그 조합)을 기술하는 맵, 및 도로 특징부, 예컨대, 횡단보도, 교통 표지판 또는 다양한 유형의 다른 주행 신호(travel signal)의 공간적 위치를 기술하는 맵을 포함한다.
제어 모듈(406)은 궤적(414)을 나타내는 데이터 및 AV 위치(418)를 나타내는 데이터를 수신하고, AV(100)로 하여금 목적지(412)를 향해 궤적(414)을 주행하게 할 방식으로 AV의 제어 기능(420a 내지 420c)(예를 들면, 조향, 스로틀링, 제동, 점화)을 동작시킨다. 예를 들어, 궤적(414)이 좌회전을 포함하는 경우, 제어 모듈(406)은, 조향 기능의 조향각이 AV(100)로 하여금 왼쪽으로 회전하게 하고 스로틀링 및 제동이 AV(100)로 하여금 이러한 회전이 이루어지기 전에 지나가는 보행자 또는 차량을 위해 일시정지 및 대기하게 하는 방식으로, 제어 기능(420a 내지 420c)을 동작시킬 것이다.
자율 주행 차량 입력
도 5는 인지 모듈(402)(도 4)에 의해 사용되는 입력(502a 내지 502d)(예를 들면, 도 1에 도시된 센서(121)) 및 출력(504a 내지 504d)(예를 들면, 센서 데이터)의 예를 도시한다. 하나의 입력(502a)은 LiDAR(Light Detection and Ranging) 시스템(예를 들면, 도 1에 도시된 LiDAR(123))이다. LiDAR는 그의 가시선에 있는 물리적 대상체에 관한 데이터를 획득하기 위해 광(예를 들면, 적외선 광과 같은 광의 버스트)을 사용하는 기술이다. LiDAR 시스템은 출력(504a)으로서 LiDAR 데이터를 생성한다. 예를 들어, LiDAR 데이터는 환경(190)의 표현을 구성하는 데 사용되는 3D 또는 2D 포인트(포인트 클라우드라고도 알려져 있음)의 집합체이다.
다른 입력(502b)은 RADAR 시스템이다. RADAR는 인근의 물리적 대상체에 관한 데이터를 획득하기 위해 라디오 파를 사용하는 기술이다. RADAR는 LiDAR 시스템의 가시선 내에 있지 않은 대상체에 관한 데이터를 획득할 수 있다. RADAR 시스템(502b)은 출력(504b)으로서 RADAR 데이터를 생성한다. 예를 들어, RADAR 데이터는 환경(190)의 표현을 구성하는 데 사용되는 하나 이상의 라디오 주파수 전자기 신호이다.
다른 입력(502c)은 카메라 시스템이다. 카메라 시스템은 인근의 물리적 대상체에 관한 정보를 획득하기 위해 하나 이상의 카메라(예를 들면, CCD(charge-coupled device)와 같은 광 센서를 사용하는 디지털 카메라)를 사용한다. 카메라 시스템은 출력(504c)으로서 카메라 데이터를 생성한다. 카메라 데이터는 종종 이미지 데이터(예를 들면, RAW, JPEG, PNG 등과 같은 이미지 데이터 포맷의 데이터)의 형태를 취한다. 일부 예에서, 카메라 시스템은, 카메라 시스템이 깊이를 인지할 수 있게 하는, 예를 들어, 입체시(stereopsis)(스테레오 비전)를 위한, 다수의 독립적인 카메라를 갖는다. 비록 카메라 시스템에 의해 인지되는 대상체가 여기서 "인근"으로 기술되지만, 이것은 AV를 기준으로 한 것이다. 사용 중에, 카메라 시스템은 멀리 있는, 예를 들어, AV 전방으로 최대 1 킬로미터 이상에 있는 대상체를 "보도록" 구성될 수 있다. 따라서, 카메라 시스템은 멀리 떨어져 있는 대상체를 인지하도록 최적화되어 있는 센서 및 렌즈와 같은 특징부를 가질 수 있다.
다른 입력(502d)은 TLD(traffic light detection) 시스템이다. TLD 시스템은 하나 이상의 카메라를 사용하여, 시각적 운행 정보를 제공하는 교통 신호등, 거리 표지판, 및 다른 물리적 대상체에 관한 정보를 획득한다. TLD 시스템은 출력(504d)으로서 TLD 데이터를 생성한다. TLD 데이터는 종종 이미지 데이터(예를 들면, RAW, JPEG, PNG 등과 같은 이미지 데이터 포맷의 데이터)의 형태를 취한다. TLD 시스템은, 시각적 운행 정보를 제공하는 가능한 한 많은 물리적 대상체에 관한 정보를 획득하기 위해 TLD 시스템이 넓은 시야를 갖는 카메라(예를 들면, 광각 렌즈 또는 어안 렌즈를 사용함)를 사용하여, AV(100)가 이러한 대상체에 의해 제공되는 모든 관련 운행 정보에 액세스한다는 점에서, 카메라를 포함하는 시스템과 상이하다. 예를 들어, TLD 시스템의 시야각은 약 120도 이상일 수 있다.
일부 실시예에서, 출력(504a 내지 504d)은 센서 융합 기술을 사용하여 결합된다. 따라서, 개별 출력(504a 내지 504d) 중 어느 하나가 AV(100)의 다른 시스템에 제공되거나(예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같은 계획 모듈(404)에 제공되거나), 또는 결합된 출력이 동일한 유형(동일한 결합 기술을 사용하는 것 또는 동일한 출력을 결합하는 것 또는 둘 모두)의 단일 결합 출력 또는 다중 결합 출력의 형태 또는 상이한 유형(예를 들면, 상이한 각자의 결합 기술을 사용하는 것 또는 상이한 각자의 출력을 결합하는 것 또는 둘 모두)의 단일 결합 출력 또는 다중 결합 출력의 형태 중 어느 하나로 다른 시스템에 제공될 수 있다. 일부 실시예에서, 조기 융합(early fusion) 기술이 사용된다. 조기 융합 기술은 하나 이상의 데이터 프로세싱 단계가 결합된 출력에 적용되기 전에 출력을 결합하는 것을 특징으로 한다. 일부 실시예에서, 늦은 융합(late fusion) 기술이 사용된다. 늦은 융합 기술은 하나 이상의 데이터 프로세싱 단계가 개별 출력에 적용된 후에 출력을 결합하는 것을 특징으로 한다.
도 6은 LiDAR 시스템(602)(예를 들면, 도 5에 도시된 입력(502a))의 예를 도시한다. LiDAR 시스템(602)은 광 방출기(606)(예를 들면, 레이저 송신기)로부터 광(604a 내지 604c)을 방출한다. LiDAR 시스템에 의해 방출되는 광은 전형적으로 가시 스펙트럼에 있지 않으며; 예를 들어, 적외선 광이 종종 사용된다. 방출되는 광(604b)의 일부는 물리적 대상체(608)(예를 들면, 차량)와 조우하고, LiDAR 시스템(602)으로 다시 반사된다. (LiDAR 시스템으로부터 방출되는 광은 전형적으로 물리적 대상체, 예를 들면, 고체 형태의 물리적 대상체를 관통하지 않는다). LiDAR 시스템(602)은 또한 반사된 광을 검출하는 하나 이상의 광 검출기(610)를 갖는다. 일 실시예에서, LiDAR 시스템과 연관된 하나 이상의 데이터 프로세싱 시스템은 LiDAR 시스템의 시야(614)를 나타내는 이미지(612)를 생성한다. 이미지(612)는 물리적 대상체(608)의 경계(616)를 나타내는 정보를 포함한다. 이러한 방식으로, 이미지(612)는 AV 인근의 하나 이상의 물리적 대상체의 경계(616)를 결정하는 데 사용된다.
도 7은 동작 중인 LiDAR 시스템(602)을 도시한다. 이 도면에 도시된 시나리오에서, AV(100)는 이미지(702) 형태의 카메라 시스템 출력(504c) 및 LiDAR 데이터 포인트(704) 형태의 LiDAR 시스템 출력(504a) 둘 모두를 수신한다. 사용 중에, AV(100)의 데이터 프로세싱 시스템은 이미지(702)를 데이터 포인트(704)와 비교한다. 특히, 이미지(702)에서 식별된 물리적 대상체(706)가 데이터 포인트(704) 중에서도 식별된다. 이러한 방식으로, AV(100)는 데이터 포인트(704)의 윤곽 및 밀도에 기초하여 물리적 대상체의 경계를 인지한다.
도 8은 LiDAR 시스템(602)의 동작을 추가적으로 상세하게 도시한다. 위에서 기술된 바와 같이, AV(100)는 LiDAR 시스템(602)에 의해 검출되는 데이터 포인트의 특성에 기초하여 물리적 대상체의 경계를 검출한다. 도 8에 도시된 바와 같이, 지면(802)과 같은 평평한 대상체는 LiDAR 시스템(602)으로부터 방출되는 광(804a 내지 804d)을 일관된 방식으로 반사할 것이다. 달리 말하면, LiDAR 시스템(602)이 일관된 간격을 사용하여 광을 방출하기 때문에, 지면(802)은 광을 동일한 일관된 간격으로 다시 LiDAR 시스템(602)으로 반사할 것이다. AV(100)가 지면(802) 위를 주행함에 따라, LiDAR 시스템(602)은 도로를 방해하는 것이 아무 것도 없는 경우 다음 유효 지면 포인트(806)에 의해 반사되는 광을 계속 검출할 것이다. 그렇지만, 대상체(808)가 도로를 방해하는 경우, LiDAR 시스템(602)에 의해 방출되는 광(804e 및 804f)은 예상되는 일관된 방식과 부합하지 않는 방식으로 포인트(810a 및 810b)로부터 반사될 것이다. 이 정보로부터, AV(100)는 대상체(808)가 존재한다고 결정할 수 있다.
경로 계획
도 9는 (예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같은) 계획 모듈(404)의 입력과 출력 사이의 관계의 블록 다이어그램(900)을 도시한다. 일반적으로, 계획 모듈(404)의 출력은 시작 포인트(904)(예를 들면, 소스 위치 또는 초기 위치)로부터 종료 포인트(906)(예를 들면, 목적지 또는 최종 위치)까지의 루트(902)이다. 루트(902)는 전형적으로 하나 이상의 세그먼트에 의해 정의된다. 예를 들어, 세그먼트는 거리, 도로, 간선도로, 사유 도로, 또는 자동차 주행에 적절한 다른 물리적 영역의 적어도 일 부분에 걸쳐 주행되는 거리이다. 일부 예에서, 예를 들어, AV(100)가 4륜 구동(4WD) 또는 상시 4륜구동(AWD) 자동차, SUV, 픽업 트럭 등과 같은 오프-로드 주행 가능 차량인 경우, 루트(902)는 비포장 경로 또는 탁트인 들판과 같은 "오프-로드" 세그먼트를 포함한다.
루트(902)에 추가하여, 계획 모듈은 차선 레벨 루트 계획 데이터(908)도 출력한다. 차선 레벨 루트 계획 데이터(908)는 특정한 시간에서의 세그먼트의 조건에 기초하여 루트(902)의 세그먼트를 횡단하는 데 사용된다. 예를 들어, 루트(902)가 다중 차선 간선도로를 포함하는 경우, 차선 레벨 루트 계획 데이터(908)는, 예를 들어, 출구가 다가오고 있는지, 차선들 중 하나 이상이 다른 차량을 갖는지, 또는 수 분 이하 동안에 걸쳐 변화되는 다른 인자에 기초하여, AV(100)가 다중 차선 중 한 차선을 선택하는 데 사용할 수 있는 궤적 계획 데이터(910)를 포함한다. 유사하게, 일부 구현예에서, 차선 레벨 루트 계획 데이터(908)는 루트(902)의 세그먼트에 특정적인 속력 제약(912)을 포함한다. 예를 들어, 세그먼트가 보행자 또는 예상치 못한 교통상황(traffic)을 포함하는 경우, 속력 제약(912)은 AV(100)를 예상된 속력보다 더 느린 주행 속력, 예를 들면, 세그먼트에 대한 속력 제한 데이터에 기초한 속력으로 제한할 수 있다.
일 실시예에서, 계획 모듈(404)에의 입력은 (예를 들면, 도 4에 도시된 데이터베이스 모듈(410)로부터의) 데이터베이스 데이터(914), 현재 위치 데이터(916)(예를 들면, 도 4에 도시된 AV 위치(418)), (예를 들면, 도 4에 도시된 목적지(412)에 대한) 목적지 데이터(918), 및 대상체 데이터(920)(예를 들면, 도 4에 도시된 인지 모듈(402)에 의해 인지되는 분류된 대상체(416))를 포함한다. 일 실시예에서, 데이터베이스 데이터(914)는 계획에 사용되는 규칙을 포함한다. 규칙은 형식 언어를 사용하여, 예를 들어, 불리언 논리를 사용하여 규정된다. AV(100)가 조우하는 임의의 주어진 상황에서, 규칙들 중 적어도 일부는 해당 상황에 적용될 것이다. 규칙이 AV(100)에 이용 가능한 정보, 예를 들면, 주위 환경에 관한 정보에 기초하여 충족되는 조건을 갖는 경우, 규칙이 주어진 상황에 적용된다. 규칙은 우선순위를 가질 수 있다. 예를 들어, "도로가 프리웨이인 경우, 최좌측 차선으로 이동하라"로 되어 있는 규칙은, 출구가 1마일 내로 다가오고 있는 경우, 최우측 차선으로 이동하라"는 것보다 더 낮은 우선순위를 가질 수 있다.
도 10은, 예를 들어, 계획 모듈(404)(도 4)에 의해 경로 계획에 사용되는 방향 그래프(1000)를 도시한다. 일반적으로, 도 10에 도시된 것과 같은 방향 그래프(1000)는 임의의 시작 포인트(1002)와 종료 포인트(1004) 사이의 경로를 결정하는 데 사용된다. 현실 세계에서는, 시작 포인트(1002)와 종료 포인트(1004)를 분리시키는 거리는 상대적으로 클 수 있거나(예를 들면, 2개의 상이한 대도시 지역 내) 또는 상대적으로 작을 수 있다(예를 들면, 도시 블록과 맞닿아 있는 2개의 교차로 또는 다중 차선 도로의 2개의 차선).
일 실시예에서, 방향 그래프(1000)는 AV(100)에 의해 점유될 수 있는 시작 포인트(1002)와 종료 포인트(1004) 사이의 상이한 위치를 나타내는 노드(1006a 내지 1006d)를 갖는다. 일부 예에서, 예를 들면, 시작 포인트(1002)와 종료 포인트(1004)가 상이한 대도시 지역을 나타낼 때, 노드(1006a 내지 1006d)는 도로의 세그먼트를 나타낸다. 일부 예에서, 예를 들면, 시작 포인트(1002)와 종료 포인트(1004)가 동일한 도로 상의 상이한 위치를 나타낼 때, 노드(1006a 내지 1006d)는 해당 도로 상의 상이한 위치를 나타낸다. 이러한 방식으로, 방향 그래프(1000)는 다양한 입도 레벨로 정보를 포함한다. 일 실시예에서, 높은 입도를 갖는 방향 그래프는 또한 더 큰 스케일을 갖는 다른 방향 그래프의 서브그래프(subgraph)이다. 예를 들어, 시작 포인트(1002)와 종료 포인트(1004)가 멀리 떨어져 있는(예를 들면, 수 마일(many miles) 떨어져 있는) 방향 그래프는 그의 정보 대부분이 낮은 입도이고 저장된 데이터에 기초하지만, AV(100)의 시야 내의 물리적 위치를 나타내는 그래프의 부분에 대한 일부 높은 입도 정보도 포함한다.
노드(1006a 내지 1006d)는 노드와 오버랩될 수 없는 대상체(1008a 및 1008b)와 별개이다. 일 실시예에서, 입도가 낮을 때, 대상체(1008a 및 1008b)는 자동차에 의해 횡단될 수 없는 영역, 예를 들면, 거리 또는 도로가 없는 구역을 나타낸다. 입도가 높을 때, 대상체(1008a 및 1008b)는 AV(100)의 시야 내의 물리적 대상체, 예를 들면, 다른 자동차, 보행자, 또는 AV(100)와 물리적 공간을 공유할 수 없는 다른 엔티티를 나타낸다. 일 실시예에서, 대상체(1008a 및 1008b)의 일부 또는 전부는 정적 대상체(예를 들면, 가로등 또는 전신주와 같은 위치를 변경하지 않는 대상체) 또는 동적 대상체(예를 들면, 보행자 또는 다른 자동차와 같은 위치를 변경할 수 있는 대상체)이다.
노드(1006a 내지 1006d)는 에지(1010a 내지 1010c)에 의해 연결된다. 2개의 노드(1006a 및 1006b)가 에지(1010a)에 의해 연결되는 경우, AV(100)가, 예를 들면, 다른 노드(1006b)에 도착하기 전에 중간 노드로 주행할 필요 없이, 하나의 노드(1006a)와 다른 노드(1006b) 사이에서 주행하는 것이 가능하다. (노드들 사이에서 주행하는 AV(100)를 언급할 때, AV(100)가 각자의 노드에 의해 표현되는 2개의 물리적 위치 사이에서 주행한다는 것을 의미한다.) 에지(1010a 내지 1010c)는, AV(100)가 제1 노드로부터 제2 노드로, 또는 제2 노드로부터 제1 노드로 주행한다는 의미에서 종종 양방향성이다. 일 실시예에서, 에지(1010a 내지 1010c)는, AV(100)가 제1 노드로부터 제2 노드로 주행할 수 있지만, AV(100)가 제2 노드로부터 제1 노드로 주행할 수 없다는 의미에서 단방향성이다. 에지(1010a 내지 1010c)는, 예를 들어, 일방통행로, 거리, 도로, 또는 간선도로의 개별 차선, 또는 법적 또는 물리적 제약으로 인해 일 방향으로만 횡단될 수 있는 다른 특징부를 나타낼 때, 단방향성이다.
일 실시예에서, 계획 모듈(404)은 방향 그래프(1000)를 사용하여 시작 포인트(1002)와 종료 포인트(1004) 사이의 노드 및 에지로 이루어진 경로(1012)를 식별한다.
에지(1010a 내지 1010c)는 연관된 비용(1014a 및 1014b)을 갖는다. 비용(1014a 및 1014b)은 AV(100)가 해당 에지를 선택하는 경우 소비될 리소스를 나타내는 값이다. 전형적인 리소스는 시간이다. 예를 들어, 하나의 에지(1010a)가 다른 에지(1010b)의 물리적 거리의 2배인 물리적 거리를 나타내는 경우, 제1 에지(1010a)의 연관된 비용(1014a)은 제2 에지(1010b)의 연관된 비용(1014b)의 2배일 수 있다. 시간에 영향을 미치는 다른 인자는 예상된 교통상황, 교차로의 개수, 속력 제한 등을 포함한다. 다른 전형적인 리소스는 연비이다. 2개의 에지(1010a 및 1010b)는 동일한 물리적 거리를 나타낼 수 있지만, 예를 들면, 도로 조건, 예상된 날씨 등으로 인해, 하나의 에지(1010a)는 다른 에지(1010b)보다 더 많은 연료를 필요로 할 수 있다.
계획 모듈(404)이 시작 포인트(1002)와 종료 포인트(1004) 사이의 경로(1012)를 식별할 때, 계획 모듈(404)은 전형적으로, 비용에 최적화된 경로, 예를 들면, 에지의 개별 비용이 함께 가산될 때 가장 적은 전체 비용을 갖는 경로를 선택한다.
자율 주행 차량 제어
도 11은 (예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같은) 제어 모듈(406)의 입력 및 출력의 블록 다이어그램(1100)을 도시한다. 제어 모듈은, 예를 들어, 프로세서(304)와 유사한 하나 이상의 프로세서(예를 들면, 마이크로프로세서 또는 마이크로컨트롤러 또는 둘 모두와 같은 하나 이상의 컴퓨터 프로세서), 메인 메모리(306)와 유사한 단기 및/또는 장기 데이터 스토리지(예를 들면, 메모리 랜덤 액세스 메모리 또는 플래시 메모리 또는 둘 모두), ROM(308), 및 저장 디바이스(210)를 포함하는 제어기(1102), 및 메모리 내에 저장된 명령에 따라 동작하는데, 상기 명령은 명령이 (예를 들면, 하나 이상의 프로세서에 의해) 실행될 때 제어기(1102)의 동작을 수행한다.
일 실시예에서, 제어기(1102)는 원하는 출력(1104)을 나타내는 데이터를 수신한다. 원하는 출력(1104)은 전형적으로 속도, 예를 들어, 속력 및 헤딩을 포함한다. 원하는 출력(1104)은, 예를 들어, (예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같은) 계획 모듈(404)로부터 수신되는 데이터에 기초할 수 있다. 원하는 출력(1104)에 따라, 제어기(1102)는 스로틀 입력(1106)(속력 커맨드라고도 지칭됨) 및 조향 입력(1108)(조향 커맨드라고도 지칭됨)으로서 사용 가능한 데이터를 생성한다. 스로틀 입력(1106)은 원하는 출력(1104)을 달성하기 위해, 예를 들면, 조향 페달에 관여하거나 또는 다른 스로틀 제어에 관여함으로써, AV(100)의 스로틀(예를 들면, 가속 제어)에 관여하는 정도를 나타낸다. 일부 예에서, 스로틀 입력(1106)은 AV(100)의 브레이크(예를 들면, 감속 제어)에 관여하는 데 사용 가능한 데이터를 또한 포함한다. 조향 입력(1108)은 조향각, 예를 들면, AV의 조향 컨트롤(예를 들면, 조향 휠, 조향각 액추에이터, 또는 조향각을 제어하기 위한 다른 기능성)이 원하는 출력(1104)을 달성하도록 위치설정되어야 하는 각도를 나타낸다.
일 실시예에서, 제어기(1102)는 스로틀 및 조향에 제공되는 입력을 조정하는 데 사용되는 피드백을 수신한다. 예를 들어, AV(100)가 언덕과 같은 방해물(1110)과 조우하면, AV(100)의 측정된 속력(1112)은 원하는 출력 속력 아래로 낮아진다. 일 실시예에서, 임의의 측정된 출력(1114)은, 예를 들어, 측정된 속력과 원하는 출력 사이의 차분(1113)에 기초하여, 필요한 조정이 수행되도록 제어기(1102)에 제공된다. 측정된 출력(1114)은 측정된 위치(1116), 측정된 속도(1118)(속력 및 헤딩을 포함함), 측정된 가속도(1120), 및 AV(100)의 센서에 의해 측정 가능한 다른 출력을 포함한다.
일 실시예에서, 방해물(1110)에 관한 정보는, 예를 들면, 카메라 또는 LiDAR 센서와 같은 센서에 의해 미리 검출되고, 예측 피드백 모듈(1122)에 제공된다. 이후, 예측 피드백 모듈(1122)은 정보를 제어기(1102)에 제공하며, 제어기(1102)는 이 정보를 사용하여 그에 따라 조정할 수 있다. 예를 들어, AV(100)의 센서가 언덕을 검출한("본") 경우, 이 정보는 상당한 감속을 방지하도록 적절한 시간에 스로틀에 관여할 준비를 하기 위해 제어기(1102)에 의해 사용될 수 있다.
도 12는 제어기(1102)의 입력, 출력, 및 컴포넌트의 블록 다이어그램(1200)을 도시한다. 제어기(1102)는 스로틀/브레이크 제어기(1204)의 동작에 영향을 미치는 속력 프로파일러(1202)를 갖는다. 예를 들어, 속력 프로파일러(1202)는, 예를 들면, 제어기(1102)에 의해 수신되고 속력 프로파일러(1202)에 의해 프로세싱되는 피드백에 따라 스로틀/브레이크(1206)를 사용하여 가속에 관여하거나 감속에 관여하도록 스로틀/브레이크 제어기(1204)에 명령한다.
제어기(1102)는 또한 조향 제어기(1210)의 동작에 영향을 미치는 횡방향 추적 제어기(1208)를 갖는다. 예를 들어, 횡방향 추적 제어기(1208)는, 예를 들면, 제어기(1102)에 의해 수신되고 횡방향 추적 제어기(1208)에 의해 프로세싱되는 피드백에 따라 조향각 액추에이터(1212)의 위치를 조정하도록 조향 제어기(1210)에 명령한다.
제어기(1102)는 스로틀/브레이크(1206) 및 조향각 액추에이터(1212)를 제어하는 방법을 결정하는 데 사용되는 여러 입력을 수신한다. 계획 모듈(404)은, 예를 들어, AV(100)가 동작을 시작할 때 헤딩을 선택하기 위해 그리고 AV(100)가 교차로에 도달할 때 어느 도로 세그먼트를 횡단할지를 결정하기 위해, 제어기(1102)에 의해 사용되는 정보를 제공한다. 로컬화 모듈(408)은, 예를 들어, 스로틀/브레이크(1206) 및 조향각 액추에이터(1212)가 제어되고 있는 방식에 기초하여 예상되는 위치에 AV(100)가 있는지를 제어기(1102)가 결정할 수 있도록, AV(100)의 현재 위치를 기술하는 정보를 제어기(1102)에 제공한다. 일 실시예에서, 제어기(1102)는 다른 입력(1214)으로부터의 정보, 예를 들어, 데이터베이스, 컴퓨터 네트워크 등으로부터 수신된 정보를 수신한다.
자율 주행 차량에 대한 제어 아키텍처
도 13a 내지 도 13c는 환경(190)에서의 도로를 운행하는 AV(100)의 예를 예시한다. 도 13a에 도시된 바와 같이, AV(100)는 궤적(414) 및 횡방향 제약(1304)에 부분적으로 기초하여 도로를 운행한다. 궤적(414)은 (도 4에 도시된 바와 같은) 계획 모듈(404)에 의해 결정된다. 계획 모듈(404)은 목적지 정보, 맵 정보, 위치 정보, 센서 정보 및/또는 다른 데이터를 사용하여 궤적(414)을 결정한다. 일부 실시예에서, 궤적(414)은 AV(100)가 목적지에 도달하기 위해 운행하는 데 사용하는 일반적인 루트이다. 예를 들어, 도 13a에 도시된 바와 같이, 궤적(414)은 AV(100)가 도로에서 전진할 것이라고 지정하지만, AV(100)가 전진하기 위해 실행할 정확한 조향 또는 속력 커맨드(예를 들면, 스로틀 입력(1106) 및 조향 입력(1108))를 지정하지는 않는다. 일부 예에서, 궤적(414)은 AV(100)가 상이한 도로로 방향 전환한다는 것을 지정할 수 있지만, 방향 전환을 수행하기 위해 AV(100)가 실행할 정확한 조향 또는 속력 커맨드를 지정하지는 않는다.
횡방향 제약(1304)("튜브(tube)" 제약이라고도 함)은 맵 정보, 센서 정보 및/또는 다른 데이터에 기초하여 결정된다. 횡방향 제약(1304)은 AV(100)가 궤적(414)을 따라 주행할 때 AV(100)가 상이한 시점에서 궤적(414)으로부터 안전하게 방향을 바꿀 수 있는 좌측 및 우측까지의 최대 거리를 나타낸다. 예를 들어, 횡방향 제약(1304)은 AV(100)를 도로의 안전한 주행 차선 내에 유지한다. AV(100)가 횡방향 제약(1304) 밖으로 벗어나는 경우, AV(100)는 주행 차선 외부의 위험 영역에 들어갈 수 있다. 일부 예에서, 도로 상의 차선 마킹은 횡방향 제약(1304)을 결정하는 데 사용된다. 일부 예에서, 도로의 에지는 횡방향 제약(1304)을 결정하는 데 사용된다. 일부 예에서, 도로 근처 또는 도로 상의 장애물은 횡방향 제약(1304)을 결정하는 데 사용된다. 차선 마킹, 도로의 에지, 및 도로 근처 또는 도로 상의 장애물은 AV(100) 상의 하나 이상의 센서에 의해 검출될 수 있다.
(도 4에 도시된 바와 같은) 제어 모듈(406)은 AV(100)로 하여금 궤적(414)을 따라 주행하게 할 제어 커맨드(제어 기능(420a 내지 420c)이라고도 지칭됨)(예를 들면, 조향, 스로틀링, 제동)를 결정하기 위해 궤적(414), 횡방향 제약(1304) 및 다른 정보(예컨대, 속력 제약, AV 위치(418) 및 AV 속도)를 사용한다. 횡방향 제약(1304)에 따라, 제어 모듈(406)은 AV(100)를 횡방향 제약(1304)의 경계 내에 유지하기 위해 궤적(414)을 조정할 수 있다.
도 13b는 장애물(1306)(예를 들면, 도로 측면에 있는 다른 차량, 보행자 또는 다른 위험물)이 있는 환경(190)에서의 도로를 운행하는 예시적인 AV(100)를 예시한다. 장애물(1306)로 인해, 횡방향 제약(1304)이 조정된다. AV(100)를 장애물(1306)로부터 안전한 거리(예를 들면, 3 피트) 떨어져 유지하기 위해 횡방향 제약(1304)이 조정된다. AV(100)가 도 13b에 도시된 바와 같이 궤적(414)을 따라 계속가는 경우, AV(100)는 횡방향 제약(1304)을 위반하고 안전 거리보다 작은 거리를 두고 장애물을 지나갈 수 있다.
도 13c는 조정된 궤적(414)으로 환경(190)에서의 도로를 운행하는 예시적인 AV(100)를 예시한다. 조정된 궤적(414)은 AV(100)를 조정된 횡방향 제약(1304) 내에 유지하고 AV(100)가 AV(100)와 장애물(1306) 사이에 적어도 안전 거리(예를 들면, 3 피트 이상)를 두고 장애물(1306)을 지나갈 수 있게 한다. 조정된 궤적(414)을 따라 주행하기 위해, 제어 모듈(406)은 조정된 횡방향 제약(1304) 및 다른 정보(예컨대, 속력 제약, AV 위치(418) 및 AV 속도)에 기초하여 조향 및 속력 커맨드(예를 들면, 스로틀 입력(1106) 및 조향 입력(1108))를 결정한다.
도 13d는 AV(100)를 동작시킬 때 AV 시스템(120)에 의해 사용될 수 있는 좌표 시스템의 예를 예시한다. AV(100)는 벡터 와 연관되고, 여기서:
원호 속도(arc velocity) 는 에 의해 파라미터화되는 기준 궤적을 따른 AV(100)의 모션을 기술하는 방식을 제공한다. 공간 파라미터화는 곡선 좌표의 사용과 쌍을 이룬다. 원호 속도 상으로의 AV(100)의 투영된 속도 는 도 13d로부터 기하학적으로 도출될 수 있고:
여기서 는, 제각기, AV(100)의 종방향 속도와 횡방향 속도이다. 는 기준 궤적의 국소 반경이다. 유사하게, 원호 속도 가 기하학적으로 기술될 수 있다:
에 대한 2개의 묘사를 등호로 연결하고 를 대입하면 이하가 얻어진다:
상기 방정식은 지역 변수(local variable)의 변수의 항으로 된 원호 속도의 정의를 제공하기 위해 곡률 의 항으로 표현될 수 있다:
가독성을 위해, 는, 본원에서 항상 에 의해 파라미터화된 궤적과 관련하여 언급되기 때문에, 간단히 로 표기된다. 따라서, 이 표현식은 공간 파라미터화와 시간 파라미터화 사이에서 변환하는 데 사용될 수 있다.
횡방향 오차의 연속 시간 역학(continuous time dynamics) 은 도 13d로부터 기하학적으로 도출될 수 있다. AV(100)의 횡방향 속도와 종방향 속도 와 는 을 얻기 위해 횡방향 오차 벡터 에 투영될 수 있다:
로컬 헤딩 를 획득하기 위해, AV(100)의 요 레이트(yaw rate) 와 곡선의 각속도 의 차이가 결정된다:
를 대입하고 곡률 의 항으로 표현하면 이하가 얻어진다:
상기는 곡선 좌표계(curvilinear coordinate frame)에서의 상태 공간을 정의한다. 모든 상태가 AV(100)의 무게 중심(center of gravity, CoG)과 관련하여 정의된다. 운동학적 모델에 대한 소프트 제약을 가능하게 하기 위해 추가 입력으로서 추가적인 3개의 여유 변수(slack variable)가 도입될 수 있다. 운동학적 모델은 다음과 같은 변수를 사용한다:
상태 변수:
입력 변수:
여유 변수(입력):
운동학적 자전거 모델(kinematic bicycle model)은 사이드 슬립각(side slip angle) 가 기하학적으로 정의될 수 있게 하고, 따라서 및 요 레이트 를 의 항으로 표현한다:
선형 동적 자전거 모델(linear dynamic bicycle model)을 위의 운동학적 자전거 모델과 결합하는 수식화는 아래에서 기술되는 바와 같이 수식화될 수 있다. 결합된 수식화는 이하를 포함하여, 위의 운동학적 수식화와 몇 가지 차이점이 있다:
1) 상태 공간이 횡방향 속력 와 요 레이트 를 포함한다;
2) 수식화가 운동학적 모델과 동적 모델의 융합을 포함한다;
3) 모델 차수를 감소시키기 위해, 간단한 조향 시스템 모델은 선택적이다;
4) 스테이션 진행 변수(station progress variable) 는 수식화되지 않는다.
수식화 세부 사항의 대부분이 위의 운동학적 자전거 모델로부터 상속되기 때문에, 차이점만이 아래에 열거된다. 저속 운동학적 모델과 결합된 예시적인 선형 동적 자전거 모델에 대한 상태 변수는 다음과 같다:
상태 변수:
입력 변수:
여유 변수(입력):
이러한 상태 변수를 지배하는 동적 방정식은 동적 부분과 운동학적 부분의 혼합으로서 기술된다:
동적 부분:
운동학적 부분:
동적 부분과 운동학적 부분은 시그모이드 함수를 사용하여 단일 이동 모델로 결합된다:
운동학적 모델을 동적 모델과 결합하는 것은 동적 수식화에서 발생하는 저속 특이점(low speed singularity)을 방지한다. 이러한 저속 특이점은 AV 시스템(120)이 수치적 타당성(numerical feasibility) 문제로 인해 해를 찾을 수 없게 만들 수 있다. 시그모이드 함수를 사용하여 두 모델을 결합하는 것은 결합형 이동 모델에 대한 연속 미분 가능 벡터 필드를 유지한다. 이동 모델의 운동학적 부분은 저속 역학을 지배하는 반면, 모델의 동적 부분에 대한 속력은 시그모이드 함수에서 사용되는 비 에도 의존하는 로 보호된다.
도 13e는 운동학적 모델과 동적 모델을 결합하기 위한 시그모이드 함수의 예를 예시한다. 도 13e에 도시된 바와 같이, 이동 모델의 운동학적 부분은 약 0.5 m/s 미만에서 사용되고 이동 모델의 동적 부분은 약 2 m/s 초과에서 사용된다. 약 0.5 내지 2 m/s 사이에서, 시그모이드 함수는 운동학적 모델과 동적 모델 간의 매끄러운 전환을 가능하게 한다.
도 14a는 (도 4에 도시된 바와 같은) 제어 모듈(406)에 대한 제어 아키텍처(1400A)의 예를 예시한다. 일부 실시예에서, 제어 아키텍처(1400A)는 내장 프로세싱 회로를 갖는 마이크로컨트롤러를 포함한다. 기준 궤적(예를 들면, 조정되기 전의 도 13a 및 도 13b에 도시된 바와 같은 궤적(414)), 횡방향 제약(1304) 및 속력 제약(예를 들면, 도로 속력 제한, 차량의 물리적 가속/감속 제한, 미리 결정된 가속/감속 편의 경계(예를 들면, AV(100)가 승객에게 제공하도록 의도되어 있는 편의 레벨에 기초하여 선택된 가속/감속 경계, 여기서 경계를 넘어선 가속/감속은 승객 편의를 감소시킬 수 있음), 선행 차량(lead vehicle)에 의해 부과된 제한)이 계획 모듈(404)에 의해 제공된다. 횡방향 제약(1304) 및 기준 궤적은 (예를 들면, 제약 어댑터(1404)를 통해) 경로 최적화기(1406)에 제공되고, 속력 제약은 속력 최적화기(1408)에 제공된다.
일부 실시예에서, 횡방향 제약(1304) 및/또는 기준 궤적은 제1 빈도(예를 들면, 50 Hz)로 계획 모듈(404)로부터 제공된다. 경로 최적화기(1406)가 상이한 빈도(예를 들면, 20 Hz)로 동작하는 경우, 제약 어댑터(1404)는 횡방향 제약 및/또는 기준 궤적을 경로 최적화기(1406)의 빈도로 조정하는 데 사용된다. 제약 어댑터(1404)는 경로 최적화기(1406)와 직렬로 동작한다. 일부 실시예에서, 제약 어댑터(1404)는 AV(100)의 위치와 관련한 기준 경로 및 속력 제약을 샘플링하여 경로 최적화기(1406)에 제공되는 기준 궤적을 생성한다(예를 들면, 기준 경로가 시간 도메인으로 변환됨). 일부 실시예에서(예를 들면, 경로 최적화기(1406)가 계획 모듈(404)과 동일한 빈도로 동작하는 경우), 횡방향 제약(1304) 및 기준 궤적은 (예를 들면, 제약 어댑터(1404)를 통과하지 않고) 계획 모듈(404)로부터 곧바로 경로 최적화기(1406)에 제공된다.
경로 최적화기(1406)는 기준 궤적 및 횡방향 제약(1304)에 적어도 부분적으로 기초하여 조향 커맨드 세트(예를 들면, 조향 입력(1108))를 결정한다. 조향 커맨드 세트는, 도 13c에 도시된 것과 같은, 잠재적인 장애물을 피하기 위해 횡방향 제약(1304) 내에서 기준 궤적을 조정한다. 일부 실시예에서, 경로 최적화기(1406)에 의해 결정된 조향 커맨드는, 도 13c에 도시된 것과 같이, AV(100)가 AV(100)를 횡방향 제약(1304) 사이의 대략 중앙에 있도록 유지하는 조정된 궤적을 사용하는 것을 결과한다.
일부 실시예에서, 경로 최적화기(1406)는 시간에 따른 AV(100)의 횡방향 위치에 부분적으로 기초하여 조향 커맨드 세트를 결정한다. 횡방향 위치는 다수의 인자에 기초하여 결정된다. 인자는 AV(100)와 장애물(예를 들면, 갓길에 정지된 차량) 사이의 거리, AV(100)와 기준 궤적 사이의 거리 및 횡방향 변화의 임계치(예를 들면, 차량의 최대 방향 전환 속도(rate of turning))를 포함한다. 일부 실시예에서, 조향 커맨드 세트를 결정할 때 이러한 인자들 각각이 각각의 인자의 중요도에 기초하여 가중된다(예를 들면, 더 중요한 인자가 더 큰 가중치를 부여받음).
속력 최적화기(1408)는 경로 최적화기(1406)(및, 일부 실시예에서, 제약 어댑터(1404))와 병렬로 동작한다. 속력 최적화기(1408)는 속력 제약에 적어도 부분적으로 기초하여 속력 커맨드 세트(예를 들면, 스로틀 입력(1106))를 결정한다. 속력 커맨드 세트는 속력 제약 내에서 AV(100)의 속력을 제어한다. 예를 들어, 속력 커맨드는 AV(100)를 AV가 따라가는 선행 차량으로부터 안전한 거리 후방에 유지할 수 있다. 제어 아키텍처(1400A)에서, 속력 커맨드는 조향 커맨드 또는 횡방향 제약에 관계없이 결정되고, 조향 커맨드는 속력 커맨드 또는 속력 제약에 관계없이 결정된다(예를 들면, 속력 커맨드가 병렬로 동작하는 상이한 모듈을 사용하여 조향 커맨드와 독립적으로 결정됨).
일부 실시예에서, 속력 최적화기(1408)는 시간에 따른 AV(100)의 목표 속력에 부분적으로 기초하여 속력 커맨드 세트를 결정한다. 목표 속력은 편의 인자(예를 들면, 가속/감속 레이트가 미리 결정된 가속/감속 편의 경계 내에 있음)를 충족시키는 속력 제약 세트 내의 속력이다.
조향 커맨드 세트 및 속력 커맨드 세트가 결정된 후에, 드라이브-바이-와이어(drive-by-wire) 모듈(1412)은 조향 커맨드 및 속력 커맨드에 따라 AV(100)를 운행시킨다. 일부 실시예에서, 제어 게이트웨이(1410)는 조향 및 속력 커맨드를 수신하고, 커맨드를 드라이브-바이-와이어 모듈(1412)에 전달하기 전에 안전 검사(safety check)를 수행한다. 제어 게이트웨이(1410)는 드라이브-바이-와이어 모듈(1412)과 직렬로 동작한다. 일부 실시예에서, 제어 게이트웨이(1410)는 조향 커맨드 및 속력 커맨드가 안전 인자를 충족시키는지(예를 들면, 조향 및 속력 커맨드가 충돌 또는 위험한/불법적인 기동을 결과할 수 있는 추정 우도가 임계치 미만인지) 여부를 결정한다. 안전 인자가 충족되는 경우, 커맨드에 따라 AV(100)를 운행시키기 위해 조향 및 속력 커맨드가 드라이브-바이-와이어 모듈(1412)에 전달된다. 안전 인자가 충족되지 않는 경우(예를 들면, 조향 및 속력 커맨드가 충돌 또는 위험한/불법적인 기동을 결과할 수 있는 추정 우도가 임계치 초과인 경우), AV(100)는 조향 및 속력 커맨드에 따라 운행되지 못한다.
도 14b는 (도 4에 도시된 바와 같은) 제어 모듈(406)에 대한 제어 아키텍처(1400B)의 예를 예시한다. 일부 실시예에서, 제어 아키텍처(1400B)는 내장 프로세싱 회로를 갖는 마이크로컨트롤러를 포함한다. 제어 아키텍처(1400B)는 도 14a에 도시된 바와 같은 제약 어댑터(1404), 경로 최적화기(1406) 및 속력 최적화기(1408)를 궤적 최적화기(1414), 추적기 기준 생성기(1416) 및 경로 추적기(1418)로 대체한다. 기준 궤적(예를 들면, 조정되기 전의 도 13a 및 도 13b에 도시된 바와 같은 궤적(414)), 횡방향 제약(1304) 및 속력 제약(예를 들면, 도로 속력 제한, 차량의 물리적 가속/감속 제한, 미리 결정된 가속/감속 편의 경계(예를 들면, AV(100)가 승객에게 제공하도록 의도되어 있는 편의 레벨에 기초하여 선택된 가속/감속 경계, 여기서 경계를 넘어선 가속/감속은 승객 편의를 감소시킬 수 있음), 선행 차량에 의해 부과된 제한)이 계획 모듈(404)에 의해 제공된다.
궤적 최적화기(1414)는 기준 궤적, 횡방향 제약 세트 및 속력 제약 세트에 기초하여 AV(100)에 대한 예측 경로 및 예측 경로에 대한 속력 프로파일을 결정한다. 예측 경로는 횡방향 제약 내에서 기준 궤적을 조정하는 경로이다. 속력 프로파일은 AV(100)가 예측 경로를 따라 주행할 것으로 예측되는 속력을 포함한다.
추적기 기준 생성기(1416)는 궤적 최적화기(1414)와 직렬로 동작한다. 추적기 기준 생성기(1416)는 예측 경로 및 속력 프로파일에 적어도 부분적으로 기초하여 예측 경로를 따라 있는 AV(100)의 기준점 및 기준점과 연관된 속력 커맨드를 결정한다. 기준점은, 예를 들면, AV(100)의 위치에 가장 가까운 예측 경로 상의 지점일 수 있다. 일부 실시예에서, 추적기 기준 생성기(1416)는 시간에 따른 AV(100)의 목표 속력에 부분적으로 기초하여 속력 커맨드를 결정한다. 목표 속력은 편의 인자(예를 들면, 가속/감속 레이트가 미리 결정된 가속/감속 편의 경계 내에 있음)를 충족시키는 속력 제약 세트 내의 속력이다.
일부 실시예에서, 예측 경로는 제1 빈도(예를 들면, 20 Hz)의 경로 데이터를 포함한다. 추적기 기준 생성기(1416)는 경로 데이터의 빈도를 제1 빈도(예를 들면, 100 Hz)보다 높은 제2 빈도로 증가시킨다. 일부 실시예에서, 경로 데이터의 빈도를 제2 빈도로 증가시키는 것은 경로 데이터에서의 불연속부 사이를 보간하는 것(예를 들면, 조향 또는 속력의 급격한 변화가 평활화됨)을 포함한다.
추적기 기준 생성기(1416)는 기준점을 경로 추적기(1418)에 제공하고, 일부 실시예에서, 속력 커맨드를 제어 게이트웨이(1410)에 제공한다.
경로 추적기(1418)는 차량의 기준점에 적어도 부분적으로 기초하여 조향 커맨드를 결정한다. 일부 실시예에서, 경로 추적기(1418)는 시간에 따른 AV(100)의 횡방향 위치에 부분적으로 기초하여 조향 커맨드를 결정한다. 횡방향 위치는 다수의 인자에 기초하여 결정된다. 인자는 AV(100)와 장애물(예를 들면, 갓길에 정지된 차량) 사이의 거리, AV(100)와 기준 궤적 사이의 거리 및 횡방향 변화의 임계치(예를 들면, 승객 편의에 영향을 주지 않는 차량의 최대 방향 전환 속도)를 포함한다. 일부 실시예에서, 조향 커맨드를 결정할 때 이러한 인자들 각각이 각각의 인자의 중요도에 기초하여 가중된다. 일부 실시예에서, 경로 추적기(1418)는 예측 경로 상의 차량의 기준점을 사용하여 동적 자전거 모델에 기초하여 조향 커맨드를 결정한다.
드라이브-바이-와이어 모듈(1412)은 조향 커맨드 및 속력 커맨드에 따라 AV(100)를 운행시킨다. 일부 실시예에서, 제어 게이트웨이(1410)는 경로 추적기(1418)로부터의 조향 커맨드 및 추적기 기준 생성기(1416)로부터의 속력 커맨드를 수신하고, 이어서 커맨드를 드라이브-바이-와이어 모듈(1412)에 전달하기 전에 안전 검사를 수행한다. 제어 게이트웨이(1410)는 드라이브-바이-와이어 모듈(1412)과 직렬로 동작한다. 일부 실시예에서, 제어 게이트웨이(1410)는 조향 커맨드 및 속력 커맨드가 안전 인자를 충족시키는지(예를 들면, 조향 및 속력 커맨드가 충돌 또는 위험한/불법적인 기동을 결과할 수 있는 추정 우도가 임계치 미만인지) 여부를 결정한다. 안전 인자가 충족되는 경우, 커맨드에 따라 AV(100)를 운행시키기 위해 조향 및 속력 커맨드가 드라이브-바이-와이어 모듈(1412)에 전달된다. 안전 인자가 충족되지 않는 경우(예를 들면, 조향 및 속력 커맨드가 충돌 또는 위험한/불법적인 기동을 결과할 수 있는 추정 우도가 임계치 초과인 경우), AV(100)는 조향 및 속력 커맨드에 따라 운행되지 못한다.
도 14c는 (도 4에 도시된 바와 같은) 제어 모듈(406)에 대한 제어 아키텍처(1400C)의 예를 예시한다. 일부 실시예에서, 제어 아키텍처(1400C)는 내장 프로세싱 회로를 갖는 마이크로컨트롤러를 포함한다. 제어 아키텍처(1400C)는 제어 아키텍처(1400A)의 모듈과 제어 아키텍처(1400B)의 모듈을 겸비한다. 도 14b에 도시된 바와 같은 궤적 최적화기(1414)를 사용하는 대신에, 제어 아키텍처(1400C)는 도 14a에 도시된 바와 같은 제약 어댑터(1404), 경로 최적화기(1406) 및 속력 최적화기(1408)를 사용한다. 경로 최적화기(1406)는 도 14a를 참조하여 설명된 바와 같이 조향 커맨드 세트를 결정하고, 속력 최적화기(1408)는 도 14a를 참조하여 설명된 바와 같이 속력 커맨드 세트를 결정한다.
일부 실시예에서, 조향 커맨드 세트는 제1 빈도(예를 들면, 20 Hz)의 조향 데이터를 포함한다. 추적기 기준 생성기(1416)는 조향 데이터의 빈도를 제1 빈도(예를 들면, 100 Hz)보다 높은 제2 빈도로 증가시킨다. 일부 실시예에서, 조향 데이터의 빈도를 제2 빈도로 증가시키는 것은 조향 데이터에서의 불연속부 사이를 보간하는 것(예를 들면, 조향의 급격한 변화가 평활화됨)을 포함한다. 추적기 기준 생성기(1416)는 제2 빈도의 조향 데이터에 기초하여 예측 경로를 결정한다. 이어서 추적기 기준 생성기(1416)는 AV(100)의 현재 상태에 적어도 부분적으로 기초하여 예측 경로를 따라 있는 AV(100)의 기준점을 결정한다. 기준점은, 예를 들면, AV(100)의 위치에 가장 가까운 예측 경로 상의 지점일 수 있다.
추적기 기준 생성기(1416)는 기준점 및 조향 커맨드 세트를 경로 추적기(1418)에 제공하고, 일부 실시예에서, 속력 커맨드 세트를 제어 게이트웨이(1410)에 제공한다.
경로 추적기(1418)는 차량의 기준점에 적어도 부분적으로 기초하여 조향 커맨드 세트 내의 하나 이상의 조향 커맨드를 조정한다. 일부 실시예에서, 경로 추적기(1418)는 차량의 현재 상태와 예측 경로 상의 차량의 기준점 사이의 횡방향 오차를 결정하고, 횡방향 오차를 사용하여 조향 커맨드들 중 하나 이상을 어떻게 조정할지를 결정한다. 일부 실시예에서, 경로 추적기(1418)는 예측 경로 상의 차량의 기준점을 사용하여 동적 자전거 모델에 기초하여 조향 커맨드들 중 하나 이상을 어떻게 조정할지를 결정한다.
드라이브-바이-와이어 모듈(1412)은 조향 커맨드(임의의 조정된 커맨드를 포함함) 및 속력 커맨드에 따라 AV(100)를 운행시킨다. 일부 실시예에서, 제어 게이트웨이(1410)는 경로 추적기(1418)로부터의 조정된 조향 커맨드 세트 및 추적기 기준 생성기(1416)로부터의 속력 커맨드 세트를 수신하고, 이어서 커맨드를 드라이브-바이-와이어 모듈(1412)에 전달하기 전에 안전 검사를 수행한다. 제어 게이트웨이(1410)는 드라이브-바이-와이어 모듈(1412)과 직렬로 동작한다. 일부 실시예에서, 제어 게이트웨이(1410)는 조향 커맨드 및 속력 커맨드가 안전 인자를 충족시키는지 여부(예를 들면, 조향 및 속력 커맨드가 충돌 또는 위험한/불법적인 기동을 결과할 수 있는 추정 우도가 임계치 미만인지 또는 임계치 초과인지)를 결정한다. 안전 인자가 충족되는 경우(예를 들면, 조향 및 속력 커맨드가 충돌 또는 위험한/불법적인 기동을 결과할 수 있는 추정 우도가 임계치 미만인 경우), 조향 및 속력 커맨드가 커맨드에 따라 AV(100)를 운행시키기 위해 드라이브-바이-와이어 모듈(1412)에 전달된다. 안전 인자가 충족되지 않는 경우(예를 들면, 조향 및 속력 커맨드가 충돌 또는 위험한/불법적인 기동을 결과할 수 있는 추정 우도가 임계치 초과인 경우), AV(100)는 조향 및 속력 커맨드에 따라 운행되지 못한다.
도 14d는 (도 4에 도시된 바와 같은) 제어 모듈(406)에 대한 제어 아키텍처(1400D)의 예를 예시한다. 일부 실시예에서, 제어 아키텍처(1400D)는 내장 프로세싱 회로를 갖는 마이크로컨트롤러를 포함한다. 제어 아키텍처(1400D)는 도 14a 및 도 14b에 도시된 모듈을 결합형 모델 예측 제어기(MPC)(1420)로 대체한다. 결합형 MPC(1420)는 기준 궤적(예를 들면, 조정되기 전의 도 13a 및 도 13b에 도시된 바와 같은 궤적(414)), 횡방향 제약(1304) 및 속력 제약(예를 들면, 도로 속력 제한, 차량의 물리적 가속/감속 제한, 미리 결정된 가속/감속 편의 경계(예를 들면, AV(100)가 승객에게 제공하도록 의도되어 있는 편의 레벨에 기초하여 선택된 가속/감속 경계, 여기서 경계를 넘어선 가속/감속은 승객 편의를 감소시킬 수 있음), 선행 차량에 의해 부과된 제한)을 계획 모듈(404)로부터 수신한다.
결합형 MPC(1420)는 기준 궤적의 곡률을 결정한다. 기준 궤적의 곡률, 횡방향 제약 세트 및 속력 제약 세트에 기초하여, 결합형 MPC(1420)는 이어서 조향 커맨드 세트 및 속력 커맨드 세트를 결정한다.
일부 실시예에서, 결합형 MPC(1420)는 시간에 따른 AV(100)의 횡방향 위치에 부분적으로 기초하여 조향 커맨드 세트를 결정한다. 횡방향 위치는 다수의 인자에 기초하여 결정된다. 인자는 AV(100)와 장애물(예를 들면, 갓길에 정지된 차량) 사이의 거리, AV(100)와 기준 궤적 사이의 거리 및 횡방향 변화의 임계치(예를 들면, 차량의 최대 방향 전환 속도)를 포함한다. 일부 실시예에서, 조향 커맨드 세트를 결정할 때 이러한 인자들 각각이 각각의 인자의 중요도에 기초하여 가중된다.
일부 실시예에서, 결합형 MPC(1420)는 시간에 따른 AV(100)의 목표 속력에 부분적으로 기초하여 속력 커맨드 세트를 결정한다. 목표 속력은 편의 인자(예를 들면, 가속/감속 레이트가 미리 결정된 가속/감속 편의 경계 내에 있음)를 충족시키는 속력 제약 세트 내의 속력이다.
조향 커맨드 세트 및 속력 커맨드 세트가 결정된 후에, 드라이브-바이-와이어 모듈(1412)은 조향 커맨드 및 속력 커맨드에 따라 AV(100)를 운행시킨다. 일부 실시예에서, 제어 게이트웨이(1410)는 MPC(1420)로부터 조향 및 속력 커맨드를 수신하고, 커맨드를 드라이브-바이-와이어 모듈(1412)에 전달하기 전에 안전 검사를 수행한다. 제어 게이트웨이(1410)는 드라이브-바이-와이어 모듈(1412)과 직렬로 동작한다. 일부 실시예에서, 제어 게이트웨이(1410)는 조향 커맨드 및 속력 커맨드가 안전 인자를 충족시키는지 여부(예를 들면, 조향 및 속력 커맨드가 충돌 또는 위험한/불법적인 기동을 결과할 수 있는 추정 우도가 임계치 미만인지 또는 임계치 초과인지)를 결정한다. 안전 인자가 충족되는 경우(예를 들면, 조향 및 속력 커맨드가 충돌 또는 위험한/불법적인 기동을 결과할 수 있는 추정 우도가 임계치 미만인 경우), 조향 및 속력 커맨드가 커맨드에 따라 AV(100)를 운행시키기 위해 드라이브-바이-와이어 모듈(1412)에 전달된다. 안전 인자가 충족되지 않는 경우(예를 들면, 조향 및 속력 커맨드가 충돌 또는 위험한/불법적인 기동을 결과할 수 있는 추정 우도가 임계치 초과인 경우), AV(100)는 조향 및 속력 커맨드에 따라 운행되지 못한다.
일부 실시예에서, 결합형 MPC(1420)는 속력 및 조향 커맨드를 결정하는 동안 AV(100)의 모션의 운동학적 모델과 동적 모델의 결합을 사용한다. 결합형 MPC(1420)는 AV(100)의 현재 상태(예를 들면, 속력, 가속도, 조향각, 조향비(steering rate), 헤딩)에 대응하는 상태 정보를 수신한다. 이어서 AV(100)의 미래 상태가 동적 모델과 운동학적 모델을 결합한 이동 모델에 기초하여 예측된다. 이동 모델(동적 부분 및 운동학적 부분을 포함함)은 도 13d 및 도 13e를 참조하여 위에서 기술되어 있다. 위에서 기술된 바와 같이, 시그모이드 함수를 사용하여 동적 모델과 운동학적 모델이 결합된다. 낮은 속력(예를 들면, 약 0.5 m/s 미만)에서는, (예를 들면, 동적 모델을 사용하지 않고) 운동학적 모델이 사용된다. 더 높은 속력(예를 들면, 약 2 m/s 초과)에서는, (예를 들면, 운동학적 모델을 사용하지 않고) 동적 모델이 사용된다. 중간 속력에서는, 두 모델의 결합이 사용되며, 여기서 모델들이 시그모이드 함수에 기초하여 결합된다.
AV(100)의 미래 상태를 예측한 후에, 결합형 MPC는 차량의 현재 상태(예를 들면, 현재 속력, 가속도, 조향각, 조향비, 헤딩) 및, 결합형 이동 모델에 의해 결정되는 바와 같은, 차량의 예측된 미래 상태에 적어도 부분적으로 기초하여 조향 커맨드 세트 및 속력 커맨드 세트를 결정한다.
조향 커맨드 세트 및 속력 커맨드 세트가 결정된 후에, 드라이브-바이-와이어 모듈(1412)은 조향 커맨드 및 속력 커맨드에 따라 AV(100)를 운행시킨다. 일부 실시예에서, 제어 게이트웨이(1410)는 MPC(1420)로부터 조향 및 속력 커맨드를 수신하고, 커맨드를 드라이브-바이-와이어 모듈(1412)에 전달하기 전에 안전 검사를 수행한다. 제어 게이트웨이(1410)는 드라이브-바이-와이어 모듈(1412)과 직렬로 동작한다. 일부 실시예에서, 제어 게이트웨이(1410)는 조향 커맨드 및 속력 커맨드가 안전 인자를 충족시키는지 여부(예를 들면, 조향 및 속력 커맨드가 충돌 또는 위험한/불법적인 기동을 결과할 수 있는 추정 우도가 임계치 미만인지 또는 임계치 초과인지)를 결정한다. 안전 인자가 충족되는 경우(예를 들면, 조향 및 속력 커맨드가 충돌 또는 위험한/불법적인 기동을 결과할 수 있는 추정 우도가 임계치 미만인 경우), 조향 및 속력 커맨드가 커맨드에 따라 AV(100)를 운행시키기 위해 드라이브-바이-와이어 모듈(1412)에 전달된다. 안전 인자가 충족되지 않는 경우(예를 들면, 조향 및 속력 커맨드가 충돌 또는 위험한/불법적인 기동을 결과할 수 있는 추정 우도가 임계치 초과인 경우), AV(100)는 조향 및 속력 커맨드에 따라 운행되지 못한다.
도 14e는 (도 4에 도시된 바와 같은) 제어 모듈(406)에 대한 제어 아키텍처(1400E)의 예를 예시한다. 일부 실시예에서, 제어 아키텍처(1400E)는 내장 프로세싱 회로를 갖는 마이크로컨트롤러를 포함한다. 제어 아키텍처(1400E)는 결합형 MPC(1420)를 사용하여 속력 및 조향 커맨드를 결정하는, 도 14d에 도시된 제어 아키텍처(1400D)와 유사하다.
도 14e에 도시된 바와 같이, 계획 모듈(404) 및 결합형 MPC(1420) 둘 모두는 규칙집(1422)으로부터 규칙을 수신한다. 규칙집(1422)은 AV(100)에 대한 거동 기대치(behavioral expectation)를 제공하는 상위 레벨 제약을 정의한다. 규칙집(1422)에 의해 제공되는 규칙은 규칙의 계층구조로 배열되며, 여기서 계층구조에서의 하위 규칙은 계층구조에서의 상위 규칙이 검사된 후에만 검사된다.
규칙집(1422)은 계획 모듈(404) 및 결합형 MPC(1420) 둘 모두에 의해 사용되도록 선택되는 규칙 서브세트를 포함한다. 일부 실시예에서, 결합형 MPC(1420)에 의한 사용을 위해 선택되는 규칙 서브세트는 연속 값(예를 들면, 속력, 가속도, 거리)과 연관된 규칙을 포함한다. 반면에 결합형 MPC(1420)에 의한 사용을 위해 선택되지 않은 규칙은 이산 값(예를 들면, AV(100)가 움직이는지 또는 정지해 있는지)과 연관된 규칙을 포함한다. 계획 모듈(404) 및 결합형 MPC(1420) 둘 모두에 의해 사용되는 규칙의 예는 근접성 규칙(예를 들면, 다른 차량과 같은, 추적된 대상체까지의 거리에 기초하여 속력 및 횡방향 위치를 제약함), 차선 유지 규칙(예를 들면, 차선 경계에 기초하여 횡방향 위치를 제약함), 속력에 대한 제약(예를 들면, 최대 속력 제한, 최소 속력 제한, 정지 표지판에서의 정지), 및 가속/감속을 승객 편의 인자(예를 들면, 급제동 또는 급가속 방지) 내에 있는 레이트로 제약함)를 포함한다.
근접성 규칙은 AV(100)의 속도와 횡방향 위치 둘 모두에 대한 비선형 부등식 제약이다. 근접성 규칙의 목표는 AV(100)의 속도와 횡방향 위치를 최적화하고 추적된 대상체로부터 최소 횡방향 이격 거리를 초과하지 않으면서 AV(100)의 속도를 최대화하는 궤적을 찾는 것이다. 환언하면, 근접성 규칙은 결합형 MPC(1420)가 (예를 들면, 안전을 위해) 장애물 근처에서 부과되는 이격 거리와 속도 감소 사이의 절충을 수행하는 방식을 제공한다.
도 14f는 근접성 규칙을 구현하는 데 사용되는 파라미터의 예를 예시한다. 근접성 규칙은 2개의 성분으로 구성된 속력 제약 을 도입한다. 제1 성분 은 회피되는 장애물(1426)까지의 종방향 거리에 따라 이차적으로 감소하는 속도 성분이다. 제2 성분 는 장애물(1426)과의 이격거리에 따라 증가하는 속도 성분이다. 값 는, 장애물(1426)까지의 종방향 거리로서 계산되는 런타임 파라미터로서, 결합형 MPC(1420)에 제공된다. 장애물(1426)이 AV(100) 옆에 있는 한, 이 거리는 0과 동일하며, 아래에 나타낸 바와 같이, AV(100)의 후면 길이 및 전면 길이, 제각기, 및 가 사용된다:
값 은 (AV(100)의 현재 위치에서 시작하여) 장애물(1426)이 AV(100)를 제약하고 있는 위치까지의 기준 궤적 상에서의 종방향 거리이다. 값 는 (또한 AV(100)의 현재 위치에서 시작하여) k번째 지평 스테이지(horizon stage)에서의 기준 궤적을 따른 진행이다. 이 거리에 기초하여, 제약의 종방향 속도 성분은, 아래에 나타낸 바와 같이, 편안한 가속 및 감속 레이트, 제각기, acomf,accel 및 acomf,decel에 따라 결정될 수 있다:
이것은 모든 스테이지에 대한 2개의 추가적인 런타임 파라미터 를 결과한다. 왼쪽과 오른쪽을 구분하는 것은 AV(100)가 오른쪽에서의 왼쪽 트랙과 왼쪽에서의 오른쪽 트랙을 피할 수 있게 한다. 이것은 장애물(1426)을 피하기 위해 AV(100)가 어느 방향으로 방향을 바꿔야 하는지에 대한 결정에 필요한 정보이다. 위의 모든 계산은 기준 궤적과 관련하여 왼쪽/오른쪽 트랙에 대해 개별적으로 수행된다.
결합형 MPC(1420)는 횡방향 이격거리와 횡방향 속도 성분 사이의 절충을 수행한다. 파라미터 가 결합형 MPC(1420)에 제공되고, 는 다음과 같이 결정된다:
여기서 와 는 시그모이드 함수 에 대한 계수이다. 일반적으로, 근접성 규칙은 AV(100)가 장애물로부터 멀리 있을수록, AV(100)가 더 높은 속도로 주행할 수 있다는 것을 규정한다. 시그모이드 파라미터는 함수가 큰 2차 기울기(second order gradient) 없이 매끄럽고 의 최대 값을 달성하는 방식으로 선택된다.
위에서 정의된 종방향 및 횡방향 속도 성분을 사용하여, 근접성 규칙으로 인한 결과적인 속도 제약은 다음과 같이 정의될 수 있다:
도 14e로 돌아가면, 계획 모듈(404) 및 결합형 MPC(1420) 둘 모두는 분류된 대상체 데이터를 인지 모듈(402)로부터 수신한다. 분류된 대상체 데이터는 보행자, 자전거, 자동차, 교통 표지판 등과 같은 유형으로 그룹화된 검출된 대상체를 기술한다. 이어서 계획 모듈(404)은 규칙집(1422)으로부터의 규칙(예를 들면, 결합형 MPC(1420)에 의해 사용되지 않는 적어도 일부 규칙을 포함함) 및 분류된 대상체 데이터에 적어도 부분적으로 기초하여 기준 궤적을 결정한다.
이어서 기준 궤적은 결합형 MPC(1420)에 제공된다. 결합형 MPC(1420)는 (예를 들면, 기준 궤적을 결정하는 것과 독립적으로) 기준 궤적, 분류된 대상체 데이터 및 규칙집(1422)으로부터 선택된 규칙 서브세트에 적어도 부분적으로 기초하여 조향 커맨드 세트 및 속력 커맨드 세트를 결정한다(예를 들면, 조향 커맨드 세트 및 속력 커맨드 세트가 규칙집(1422) 내의 적어도 일부 규칙과 독립적으로 또는 그에 기초하지 않고 결정됨).
조향 커맨드 세트 및 속력 커맨드 세트가 결정된 후에, 드라이브-바이-와이어 모듈(1412)은 조향 커맨드 및 속력 커맨드에 따라 AV(100)를 운행시킨다. 일부 실시예에서, 조향 커맨드 세트 및 속력 커맨드 세트에 따라 AV(100)를 운행시키는 것은 결합형 MPC(1420)에 의해 사용되도록 선택된 적어도 하나의 규칙을 위반하는 것을 포함한다. 예를 들어, 규칙집(1422)으로부터의 일부 규칙은 조건이 위반을 보증하는 경우 규칙이 제한된 양만큼 초과될 수 있게 하는 여유 변수를 포함한다.
일부 실시예에서, 제어 게이트웨이(1410)는 MPC(1420)로부터 조향 및 속력 커맨드를 수신하고, 커맨드를 드라이브-바이-와이어 모듈(1412)에 전달하기 전에 안전 검사를 수행한다. 제어 게이트웨이(1410)는 드라이브-바이-와이어 모듈(1412)과 직렬로 동작한다. 일부 실시예에서, 제어 게이트웨이(1410)는 조향 커맨드 및 속력 커맨드가 안전 인자를 충족시키는지 여부(예를 들면, 조향 및 속력 커맨드가 충돌 또는 위험한/불법적인 기동을 결과할 수 있는 추정 우도가 임계치 미만인지 또는 임계치 초과인지)를 결정한다. 안전 인자가 충족되는 경우(예를 들면, 조향 및 속력 커맨드가 충돌 또는 위험한/불법적인 기동을 결과할 수 있는 추정 우도가 임계치 미만인 경우), 조향 및 속력 커맨드가 커맨드에 따라 AV(100)를 운행시키기 위해 드라이브-바이-와이어 모듈(1412)에 전달된다. 안전 인자가 충족되지 않는 경우(예를 들면, 조향 및 속력 커맨드가 충돌 또는 위험한/불법적인 기동을 결과할 수 있는 추정 우도가 임계치 초과인 경우), AV(100)는 조향 및 속력 커맨드에 따라 운행되지 못한다.
도 14g는 (도 4에 도시된 바와 같은) 제어 모듈(406)에 대한 제어 아키텍처(1400G)의 예를 예시한다. 일부 실시예에서, 제어 아키텍처(1400G)는 내장 프로세싱 회로를 갖는 마이크로컨트롤러를 포함한다. 제어 아키텍처(1400G)는 도 14c에 도시된 바와 같은 제어 아키텍처(1400C)에 도 14d의 결합형 MPC(1420)를 추가한다. 제1 조향 커맨드 세트 및 제1 속력 커맨드 세트는 도 14c를 참조하여 설명된 바와 같은 경로 최적화기(1406), 속력 최적화기(1408), 추적기 기준 생성기(1416) 및 경로 추적기(1418)에 의해 결정된다. 제2 조향 커맨드 세트 및 제2 속력 커맨드 세트는 도 14d를 참조하여 설명된 바와 같은 결합형 MPC(1420)에 의해 결정된다.
제어 게이트웨이(1410)는 AV(100)에 대한 제어 시나리오를 결정한다. 일부 실시예에서, 제어 시나리오는 AV(100)의 현재 위치에 기초한다(예를 들면, 세계의 상이한 지역은 상이한 제어 시나리오를 사용할 수 있음). 일부 실시예에서, 제어 시나리오는 시간에 따라 동적으로 변한다(예를 들면, 차량이 동작되고 있는 지역이 변함). 일부 실시예에서, 제어 시나리오는 AV(100)의 능력(예를 들면, 프로세서 속도, 이용 가능한 센서)에 기초한다. 일부 실시예에서, 제어 시나리오는 미리 결정되며 시간에 따라 정적으로 유지된다(예를 들면, 제어 시나리오가 AV(100)의 능력에 기초하여 결정될 때).
제어 시나리오가 제1 조건 세트를 충족시키는 경우(예를 들면, AV(100)가 결합형 MPC(1420)에 필요한 능력을 갖지 않는 경우), 제어 게이트웨이(1410)는 경로 최적화기(1406), 속력 최적화기(1408), 추적기 기준 생성기(1416) 및 경로 추적기(1418)에 의해 결정되는 바와 같은 제1 조향 커맨드 세트 및 제1 속력 커맨드 세트를 선택한다. 제1 조향 커맨드 세트 및 제1 속력 커맨드 세트가 선택된 후에, 드라이브-바이-와이어 모듈(1412)은 제1 조향 커맨드 세트 및 제1 속력 커맨드 세트에 따라 AV(100)를 운행시킨다.
제어 시나리오가 제2 조건 세트를 충족시키는 경우(예를 들면, AV(100)가 경로 최적화기(1406), 속력 최적화기(1408), 추적기 기준 생성기(1416) 또는 경로 추적기(1418) 중 하나 이상에 필요한 능력을 갖지 않는 경우), 제어 게이트웨이(1410)는 결합형 MPC(1420)에 의해 결정되는 바와 같은 제2 조향 커맨드 세트 및 제2 속력 커맨드 세트를 선택한다. 제2 조향 커맨드 세트 및 제2 속력 커맨드 세트가 선택된 후에, 드라이브-바이-와이어 모듈(1412)은 제2 조향 커맨드 세트 및 제2 속력 커맨드 세트에 따라 AV(100)를 운행시킨다.
제어 시나리오가 제3 조건 세트를 충족시키는 경우(예를 들면, AV(100)가 도 14g에 도시된 모든 모듈을 사용할 수 있는 경우), 제어 게이트웨이(1410)는 제1 조향 커맨드 세트와 제2 조향 커맨드 세트를 결합하여 제3 조향 커맨드 세트를 생성한다. 제어 게이트웨이(1410)는 또한 제1 속력 커맨드 세트와 제2 속력 커맨드 세트를 결합하여 제3 속력 커맨드 세트를 생성한다. 제3 조향 커맨드 세트 및 제3 속력 커맨드 세트가 생성된 후에, 드라이브-바이-와이어 모듈(1412)은 제3 조향 커맨드 세트 및 제3 속력 커맨드 세트에 따라 AV(100)를 운행시킨다.
조향 및 속력 커맨드를 결정하기 위한 예시적인 프로세스
도 15는 조향 및 속력 커맨드를 결정하기 위한 예시적인 프로세스(1500)의 플로차트이다. 프로세스(1500)는 제어 회로(예를 들면, 도 4의 제어 모듈(406))에 의해 수행되는 것으로 기술된다. 일부 실시예에서, 제어 회로는 내장 프로세싱 회로를 갖는 마이크로컨트롤러를 포함한다. 일부 실시예에서, 프로세스(1500)는 하나 이상의 위치에 위치된 하나 이상의 컴퓨터의 시스템에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에 따라 적절히 프로그래밍된, 도 1의 AV 시스템(120)(또는 그의 부분)이 프로세스(1500)를 수행할 수 있다.
블록(1502)에서, 차량(예를 들면, AV(100))이 자율 주행 모드(예를 들면, 자동화된 조향, 가속, 제동, 및 내비게이션을 갖춘 완전 또는 고도 자율 주행 모드(예를 들면, 레벨 3, 레벨 4, 또는 레벨 5))에서 동작하고 있는 동안, 제어 회로(예를 들면, 제어 모듈(406))는 기준 궤적(예를 들면, 계획 모듈(404)로부터의 시간과 관련한 경로), 횡방향 제약 세트(예를 들면, "튜브" 제약 - 차량이 상이한 시점에서 기준 궤적으로부터 안전하게 방향을 바꿀 수 있는 왼쪽 및 오른쪽으로의 최대 거리), 및 속력 제약 세트(예를 들면, 도로 속력 제한, 차량의 물리적 가속/감속 제한, 미리 결정된 가속/감속 편의 경계)를 수신한다. 일부 실시예에서, 횡방향 제약은 차선 경계에 대응한다. 일부 실시예에서, 횡방향 제약은 도로 위 또는 그 근처의 장애물(예를 들면, 주차된 자동차)을 피하기 위해 조정된다. 일부 실시예에서, 기준 궤적을 수신하는 것은, 제어 회로를 사용하여(예를 들면, 제약 어댑터(1404)에서), (예를 들면, 계획 모듈 404로부터의) 기준 경로 및 차량의 위치와 관련한 속력 제약 세트를 샘플링하여 기준 궤적(예를 들면, 시간 도메인에서의 기준 경로)을 생성하는 것을 포함한다. 일부 실시예에서, 제약 어댑터(1404)는 경로 최적화기(1406)의 레이트(예를 들면, 20 Hz)와 상이한 레이트(예를 들면, 50 Hz)로 실행된다.
블록(1504)에서, 제어 회로는 (예를 들면, 경로 최적화기(1406)에서) 기준 궤적 및 횡방향 제약 세트에 적어도 부분적으로 기초하여 조향 커맨드 세트(예를 들면, 대상체를 피하기 위해 횡방향 제약 내에서 기준 궤적을 조정하는 조향 커맨드 세트)를 결정한다. 일부 실시예에서, 조향 커맨드 세트를 결정하는 것은 복수의 조향 인자에 기초하여 시간에 따른 차량의 횡방향 위치를 결정하는 것 - 조향 인자는 차량과 장애물(예를 들면, 갓길에 정지된 차량) 사이의 거리, 차량과 기준 궤적 사이의 거리 및 횡방향 변화의 임계치(예를 들면, 차량의 최대 방향 전환 속도)를 포함함 - 을 포함한다. 일부 실시예에서, 제어 회로는 시간에 따른 차량의 결정된 횡방향 위치에 적어도 부분적으로 기초하여 조향 커맨드 세트를 결정한다.
일부 실시예에서, 조향 커맨드 세트는 제1 빈도(예를 들면, 20 Hz)의 조향 데이터를 포함한다. 일부 실시예에서, 조향 커맨드 세트를 결정하는 것은 (예를 들면, 추적기 기준 생성기(1416)에서) 조향 데이터의 빈도를 제1 빈도(예를 들면, 100 Hz)보다 높은 제2 빈도로 증가시키는 것, (예를 들면, 추적기 기준 생성기(1416)에서) 제2 빈도의 조향 데이터에 기초하여 예측 경로를 결정하는 것, (예를 들면, 추적기 기준 생성기(1416)에서) 차량의 현재 상태에 적어도 부분적으로 기초하여 예측 경로를 따라 있는 차량의 기준점(예를 들면, 차량의 위치에 가장 가까운 예측 경로 상의 지점)을 결정하는 것, 및 (예를 들면, 경로 추적기(1418)에서) 차량의 기준점에 적어도 부분적으로 기초하여 조향 커맨드 세트를 결정하는 것을 포함한다. 일부 실시예에서, 조향 데이터의 빈도를 제2 빈도로 증가시키는 것은 조향 데이터에서의 불연속부 사이를 보간하는 것(예를 들면, 조향의 급격한 변화가 평활화됨)을 포함한다. 일부 실시예에서, 차량의 기준점에 적어도 부분적으로 기초하여 조향 커맨드 세트를 결정하는 것은 차량의 현재 상태와 예측 경로 상의 차량의 기준점 사이의 횡방향 오차를 결정하는 것을 포함한다. 일부 실시예에서, 조향 커맨드 세트는 예측 경로 상의 차량의 기준점을 사용하여 동적 자전거 모델에 기초하여 결정된다.
일부 실시예에서, 조향 커맨드 세트는 제1 조향 데이터를 포함한다. 일부 실시예에서, 조향 커맨드 세트를 결정하는 것은 (예를 들면, 결합형 MPC(1420)에서) 기준 궤적의 곡률을 결정하는 것, (예를 들면, 결합형 MPC(1420)에서) 기준 궤적의 곡률, 횡방향 제약 세트 및 속력 제약 세트에 기초하여 제2 조향 데이터를 결정하는 것, 및 (예를 들면, 제어 게이트웨이(1410)에서) 제1 조향 데이터와 제2 조향 데이터를 결합하여 조향 커맨드 세트를 생성하는 것을 포함한다.
블록(1506)에서, 제어 회로는 (예를 들면, 속력 최적화기(1408)에서) 속력 제약 세트에 적어도 부분적으로 기초하여 속력 커맨드 세트(예를 들면, 속력 제약 내에서 차량의 속력을 제어하는 속력 커맨드 세트)를 결정한다. 일부 실시예에서, 속력 커맨드 세트는 조향 커맨드 세트와 독립적으로 결정된다(예를 들면, 속력 커맨드는 조향 커맨드 또는 횡방향 제약에 관계없이 결정되고, 조향 커맨드는 속력 커맨드 또는 속력 제약에 관계없이 결정됨). 일부 실시예에서, 속력 커맨드 세트를 결정하는 것은 속력 제약 세트 내에서 편의 인자(예를 들면, 가속/감속이 미리 결정된 가속/감속 편의 경계 내에 있음)를 충족시키는 시간에 따른 차량의 목표 속력을 결정하는 것 및 시간에 따른 차량의 결정된 목표 속력에 적어도 부분적으로 기초하여 속력 커맨드 세트를 결정하는 것을 포함한다.
블록(1508)에서, 제어 회로는 (예를 들면, 드라이브-바이-와이어 모듈(1412)에서) 조향 커맨드 세트 및 속력 커맨드 세트에 따라 차량을 운행시킨다. 일부 실시예에서, 조향 커맨드 세트 및 속력 커맨드 세트가 안전 인자를 충족시킨다는(예를 들면, 조향 및 속력 커맨드가 충돌 또는 위험한/불법적인 기동을 결과할 수 있는 추정 우도가 임계치 미만이라는) (예를 들면, 제어 게이트웨이(1410)에서의) 결정에 따라, 제어 회로는 (예를 들면, 드라이브-바이-와이어 모듈(1412)에서) 조향 커맨드 세트 및 속력 커맨드 세트에 따라 차량을 운행시킨다. 일부 실시예에서, 조향 커맨드 세트 및 속력 커맨드 세트가 안전 인자를 충족시키지 못한다는(예를 들면, 조향 및 속력 커맨드가 충돌 또는 위험한/불법적인 기동을 결과할 수 있는 추정 우도가 임계치 초과라는) (예를 들면, 제어 게이트웨이(1410)에서의) 결정에 따라, 제어 회로는 조향 커맨드 세트 및 속력 커맨드 세트에 따라 차량을 운행시키는 것을 보류한다.
도 16은 조향 및 속력 커맨드를 결정하기 위한 예시적인 프로세스(1600)의 플로차트이다. 프로세스(1600)는 제어 회로(예를 들면, 도 4의 제어 모듈(406))에 의해 수행되는 것으로 기술된다. 일부 실시예에서, 제어 회로는 내장 프로세싱 회로를 갖는 마이크로컨트롤러를 포함한다. 일부 실시예에서, 프로세스(1600)는 하나 이상의 위치에 위치된 하나 이상의 컴퓨터의 시스템에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에 따라 적절히 프로그래밍된, 도 1의 AV 시스템(120)(또는 그의 부분)이 프로세스(1600)를 수행할 수 있다.
블록(1602)에서, 차량(예를 들면, AV(100))이 자율 주행 모드(예를 들면, 자동화된 조향, 가속, 제동, 및 내비게이션을 갖춘 완전 또는 고도 자율 주행 모드(예를 들면, 레벨 3, 레벨 4, 또는 레벨 5))에서 동작하고 있는 동안, 제어 회로(예를 들면, 제어 모듈(406))는 기준 궤적(예를 들면, 계획 모듈(404)로부터의 시간과 관련한 경로), 횡방향 제약 세트(예를 들면, "튜브" 제약 - 차량이 상이한 시점에서 기준 궤적으로부터 안전하게 방향을 바꿀 수 있는 왼쪽 및 오른쪽으로의 최대 거리), 및 속력 제약 세트(예를 들면, 도로 속력 제한, 차량의 물리적 가속/감속 제한, 미리 결정된 가속/감속 편의 경계)를 수신한다. 일부 실시예에서, 횡방향 제약은 차선 경계에 대응한다. 일부 실시예에서, 횡방향 제약은 도로 위 또는 그 근처의 장애물(예를 들면, 주차된 자동차)을 피하기 위해 조정된다.
블록(1604)에서, 제어 회로는 (예를 들면, 궤적 최적화기(1414)에서) 차량에 대한 예측 경로(예를 들면, 대상체를 피하기 위해 횡방향 제약 내에서 기준 궤적을 조정하는 경로) 및 예측 경로에 대한 속력 프로파일(예를 들면, 차량이 예측 경로를 따라 주행할 것으로 예측되는 속력을 포함하는 프로파일)을 결정한다. 예측 경로 및 속력 프로파일은 기준 궤적, 횡방향 제약 세트 및 속력 제약 세트에 기초한다.
블록(1606)에서, 제어 회로는 (예를 들면, 추적기 기준 생성기(1416)에서) 예측 경로 및 속력 프로파일에 적어도 부분적으로 기초하여 예측 경로를 따라 있는 차량의 기준점(예를 들면, 차량의 위치에 가장 가까운 예측 경로 상의 지점) 및 기준점과 연관된 속력 커맨드를 결정한다. 일부 실시예에서, 속력 커맨드를 결정하는 것은 속력 제약 세트 내에서 편의 인자(예를 들면, 가속/감속이 미리 결정된 가속/감속 편의 경계 내에 있음)를 충족시키는 시간에 따른 차량의 목표 속력을 결정하는 것 및 시간에 따른 차량의 결정된 목표 속력에 적어도 부분적으로 기초하여 속력 커맨드 세트를 결정하는 것을 포함한다. 일부 실시예에서, 예측 경로는 제1 빈도(예를 들면, 20 Hz)의 경로 데이터를 포함한다. 일부 실시예에서, 예측 경로를 따라 있는 차량의 기준점을 결정하는 것은 (예를 들면, 추적기 기준 생성기(1416)에서) 경로 데이터의 빈도를 제1 빈도(예를 들면, 100 Hz)보다 높은 제2 빈도로 증가시키는 것을 포함한다. 일부 실시예에서, 경로 데이터의 빈도를 제2 빈도로 증가시키는 것은 경로 데이터에서의 불연속부 사이를 보간하는 것(예를 들면, 조향 또는 속력의 급격한 변화가 평활화됨)을 포함한다.
블록(1608)에서, 제어 회로는 (예를 들면, 경로 추적기(1418)에서) 차량의 기준점에 적어도 부분적으로 기초하여 조향 커맨드를 결정한다. 일부 실시예에서, 조향 커맨드를 결정하는 것은 복수의 조향 인자에 기초하여 시간에 따른 차량의 횡방향 위치를 결정하는 것 - 조향 인자는 차량과 장애물(예를 들면, 갓길에 정지된 차량) 사이의 거리, 차량과 기준 궤적 사이의 거리 및 횡방향 변화의 임계치(예를 들면, 차량의 최대 방향 전환 속도)를 포함함 - 을 포함한다. 일부 실시예에서, 제어 회로는 시간에 따른 차량의 결정된 횡방향 위치에 적어도 부분적으로 기초하여 조향 커맨드 세트를 결정한다. 일부 실시예에서, 조향 커맨드는 예측 경로 상의 차량의 기준점을 사용하여 동적 자전거 모델에 기초하여 결정된다.
일부 실시예에서, 조향 커맨드는 제1 조향 데이터를 포함한다. 일부 실시예에서, 조향 커맨드를 결정하는 것은 (예를 들면, 결합형 MPC(1420)에서) 기준 궤적의 곡률을 결정하는 것, (예를 들면, 결합형 MPC(1420)에서) 기준 궤적의 곡률, 횡방향 제약 세트 및 속력 제약 세트에 기초하여 제2 조향 데이터를 결정하는 것, 및 (예를 들면, 제어 게이트웨이(1410)에서) 제1 조향 데이터와 제2 조향 데이터를 결합하여 조향 커맨드를 생성하는 것을 포함한다.
블록(1610)에서, 제어 회로는 (예를 들면, 드라이브-바이-와이어 모듈(1412)에서) 조향 커맨드 및 속력 커맨드에 따라 차량을 운행시킨다. 일부 실시예에서, 조향 커맨드 및 속력 커맨드가 안전 인자를 충족시킨다는(예를 들면, 조향 및 속력 커맨드가 충돌 또는 위험한/불법적인 기동을 결과할 수 있는 추정 우도가 임계치 미만이라는) (예를 들면, 제어 게이트웨이(1410)에서의) 결정에 따라, 제어 회로는 (예를 들면, 드라이브-바이-와이어 모듈(1412)에서) 조향 커맨드 및 속력 커맨드에 따라 차량을 운행시킨다. 일부 실시예에서, 조향 커맨드 및 속력 커맨드가 안전 인자를 충족시키지 못한다는(예를 들면, 조향 및 속력 커맨드가 충돌 또는 위험한/불법적인 기동을 결과할 수 있는 추정 우도가 임계치 초과라는) (예를 들면, 제어 게이트웨이(1410)에서의) 결정에 따라, 제어 회로는 조향 커맨드 및 속력 커맨드에 따라 차량을 운행시키는 것을 보류한다.
도 17은 조향 및 속력 커맨드를 결정하기 위한 예시적인 프로세스(1700)의 플로차트이다. 프로세스(1700)는 제어 회로(예를 들면, 도 4의 제어 모듈(406))에 의해 수행되는 것으로 기술된다. 일부 실시예에서, 제어 회로는 내장 프로세싱 회로를 갖는 마이크로컨트롤러를 포함한다. 일부 실시예에서, 프로세스(1700)는 하나 이상의 위치에 위치된 하나 이상의 컴퓨터의 시스템에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에 따라 적절히 프로그래밍된, 도 1의 AV 시스템(120)(또는 그의 부분)이 프로세스(1700)를 수행할 수 있다.
블록(1702)에서, 차량(예를 들면, AV(100))이 자율 주행 모드(예를 들면, 자동화된 조향, 가속, 제동, 및 내비게이션을 갖춘 완전 또는 고도 자율 주행 모드(예를 들면, 레벨 3, 레벨 4, 또는 레벨 5))에서 동작하고 있는 동안, 제어 회로(예를 들면, 제어 모듈(406))는 기준 궤적(예를 들면, 계획 모듈(404)로부터의 시간과 관련한 경로), 횡방향 제약 세트(예를 들면, "튜브" 제약 - 차량이 상이한 시점에서 기준 궤적으로부터 안전하게 방향을 바꿀 수 있는 왼쪽 및 오른쪽으로의 최대 거리), 및 속력 제약 세트(예를 들면, 도로 속력 제한, 차량의 물리적 가속/감속 제한, 미리 결정된 가속/감속 편의 경계)를 수신한다. 일부 실시예에서, 횡방향 제약은 차선 경계에 대응한다. 일부 실시예에서, 횡방향 제약은 도로 위 또는 그 근처의 장애물(예를 들면, 주차된 자동차)을 피하기 위해 조정된다.
블록(1704)에서, 제어 회로는 (예를 들면, 결합형 MPC(1420)에서) 기준 궤적의 곡률을 결정한다.
블록(1706)에서, 제어 회로는 (예를 들면, 결합형 MPC(1420)에서) 기준 궤적의 곡률, 횡방향 제약 세트 및 속력 제약 세트에 기초하여 조향 커맨드 세트 및 속력 커맨드 세트를 결정한다. 일부 실시예에서, 조향 커맨드 세트를 결정하는 것은 복수의 조향 인자에 기초하여 시간에 따른 차량의 횡방향 위치를 결정하는 것 - 조향 인자는 차량과 장애물(예를 들면, 갓길에 정지된 차량) 사이의 거리, 차량과 기준 궤적 사이의 거리 및 횡방향 변화의 임계치(예를 들면, 차량의 최대 허용 방향 전환 속도)를 포함함 - 을 포함한다. 일부 실시예에서, 제어 회로는 시간에 따른 차량의 결정된 횡방향 위치에 적어도 부분적으로 기초하여 조향 커맨드 세트를 결정한다. 일부 실시예에서, 속력 커맨드 세트를 결정하는 것은 속력 제약 세트 내에서 편의 인자(예를 들면, 가속/감속 레이트가 미리 결정된 가속/감속 편의 경계 내에 있음)를 충족시키는 시간에 따른 차량의 목표 속력을 결정하는 것 및 시간에 따른 차량의 결정된 목표 속력에 적어도 부분적으로 기초하여 속력 커맨드 세트를 결정하는 것을 포함한다.
블록(1708)에서, 제어 회로는 (예를 들면, 드라이브-바이-와이어 모듈(1412)에서) 조향 커맨드 세트 및 속력 커맨드 세트에 따라 차량을 운행시킨다. 일부 실시예에서, 조향 커맨드 세트 및 속력 커맨드 세트가 안전 인자를 충족시킨다는(예를 들면, 조향 및 속력 커맨드가 충돌 또는 위험한/불법적인 기동을 결과할 수 있는 추정 우도가 임계치 미만이라는) (예를 들면, 제어 게이트웨이(1410)에서의) 결정에 따라, 제어 회로는 (예를 들면, 드라이브-바이-와이어 모듈(1412)에서) 조향 커맨드 세트 및 속력 커맨드 세트에 따라 차량을 운행시킨다. 일부 실시예에서, 조향 커맨드 세트 및 속력 커맨드 세트가 안전 인자를 충족시키지 못한다는(예를 들면, 조향 및 속력 커맨드가 충돌 또는 위험한/불법적인 기동을 결과할 수 있는 추정 우도가 임계치 초과라는) (예를 들면, 제어 게이트웨이(1410)에서의) 결정에 따라, 제어 회로는 조향 커맨드 세트 및 속력 커맨드 세트에 따라 차량을 운행시키는 것을 보류한다.
도 18은 조향 및 속력 커맨드를 결정하기 위한 예시적인 프로세스(1800)의 플로차트이다. 프로세스(1800)는 제어 회로(예를 들면, 도 4의 제어 모듈(406))에 의해 수행되는 것으로 기술된다. 일부 실시예에서, 제어 회로는 내장 프로세싱 회로를 갖는 마이크로컨트롤러를 포함한다. 일부 실시예에서, 프로세스(1800)는 하나 이상의 위치에 위치된 하나 이상의 컴퓨터의 시스템에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에 따라 적절히 프로그래밍된, 도 1의 AV 시스템(120)(또는 그의 부분)이 프로세스(1800)를 수행할 수 있다.
블록(1802)에서, 제어 회로(예를 들면, 제어 모듈(406))는 차량(예를 들면, AV(100))에 대한 제어 시나리오를 결정한다. 일부 실시예에서, 제어 시나리오는 차량의 위치(예를 들면, 도로가 매핑되어 있는 곳)에 기초한다. 일부 실시예에서, 제어 시나리오는 차량의 능력(예를 들면, 프로세서 속도, 이용 가능한 센서)에 기초한다. 일부 실시예에서, 제어 시나리오는 시간에 따라 동적으로 변한다(예를 들면, 차량이 동작되고 있는 현재 환경이 변함). 일부 실시예에서, 제어 시나리오는 미리 결정되며 시간에 따라 정적으로 유지된다(예를 들면, 제어 시나리오가 차량의 능력에 기초하여 결정됨).
블록(1804)에서, 제어 회로는 제어 시나리오가 제1 조건 세트, 제2 조건 세트 또는 제3 조건 세트를 충족시키는지를 결정한다.
블록(1806)에서, 제어 시나리오가 제1 조건 세트를 충족시킨다는(예를 들면, 차량이 결합형 MPC에 필요한 능력을 갖지 않는다는) 결정에 따라, 제어 회로는 제1 제어 컴포넌트 그룹을 선택한다.
블록(1808)에서, 제어 회로는, 제1 제어 컴포넌트 그룹을 사용하여, 제1 조향 커맨드 세트 및 제1 속력 커맨드 세트를 결정한다. 일부 실시예에서, 제1 제어 컴포넌트 그룹을 사용하여, 제1 조향 커맨드 세트 및 제1 속력 커맨드 세트를 결정하는 것은 기준 궤적(예를 들면, 계획 모듈(404)로부터의 시간과 관련한 경로), 횡방향 제약 세트(예를 들면, "튜브" 제약 - 차량이 상이한 시점에서 기준 궤적으로부터 안전하게 방향을 바꿀 수 있는 왼쪽 및 오른쪽으로의 최대 거리), 및 속력 제약 세트(예를 들면, 도로 속력 제한, 차량의 물리적 가속/감속 제한, 미리 결정된 가속/감속 편의 경계)를 수신하는 것, (예를 들면, 경로 최적화기(1406)에서) 기준 궤적 및 횡방향 제약 세트에 적어도 부분적으로 기초하여 제1 조향 커맨드 세트(예를 들면, 대상체를 피하기 위해 횡방향 제약 내에서 기준 궤적을 조정하는 조향 커맨드 세트)를 결정하는 것, 및 (예를 들면, 속력 최적화기(1408)에서) 속력 제약 세트에 적어도 부분적으로 기초하여 제1 속력 커맨드 세트(예를 들면, 속력 제약 내에서 차량의 속력을 제어하는 속력 커맨드 세트)를 결정하는 것을 포함한다. 일부 실시예에서, 횡방향 제약은 차선 경계에 대응한다. 일부 실시예에서, 횡방향 제약은 도로 위 또는 그 근처의 장애물(예를 들면, 주차된 자동차)을 피하기 위해 조정된다. 일부 실시예에서, 제1 속력 커맨드 세트는 제1 조향 커맨드 세트와 독립적으로 결정된다(예를 들면, 속력 커맨드는 조향 커맨드 또는 횡방향 제약에 관계없이 결정되고, 조향 커맨드는 속력 커맨드 또는 속력 제약에 관계없이 결정됨).
일부 실시예에서, 제1 조향 커맨드 세트는 제1 빈도(예를 들면, 20 Hz)의 조향 데이터를 포함한다. 일부 실시예에서, 제1 조향 커맨드 세트를 결정하는 것은 (예를 들면, 추적기 기준 생성기(1416)에서) 조향 데이터의 빈도를 제1 빈도(예를 들면, 100 Hz)보다 높은 제2 빈도로 증가시키는 것, (예를 들면, 추적기 기준 생성기(1416)에서) 제2 빈도의 조향 데이터에 기초하여 예측 경로를 결정하는 것, (예를 들면, 추적기 기준 생성기(1416)에서) 차량의 현재 상태에 적어도 부분적으로 기초하여 예측 경로를 따라 있는 차량의 기준점(예를 들면, 차량의 위치에 가장 가까운 예측 경로 상의 지점)을 결정하는 것, 및 (예를 들면, 경로 추적기(1418)에서) 차량의 기준점에 적어도 부분적으로 기초하여 제1 조향 커맨드 세트를 결정하는 것을 포함한다. 일부 실시예에서, 조향 데이터의 빈도를 제2 빈도로 증가시키는 것은 조향 데이터에서의 불연속부 사이를 보간하는 것(예를 들면, 조향의 급격한 변화가 평활화됨)을 포함한다. 일부 실시예에서, 차량의 기준점에 적어도 부분적으로 기초하여 제1 조향 커맨드 세트를 결정하는 것은 차량의 현재 상태와 예측 경로 상의 차량의 기준점 사이의 횡방향 오차를 결정하는 것을 포함한다. 일부 실시예에서, 제1 조향 커맨드 세트는 예측 경로 상의 차량의 기준점을 사용하여 동적 자전거 모델에 기초하여 결정된다.
일부 실시예에서, 제어 회로는 예측 경로에 대한 속력 프로파일(예를 들면, 차량이 예측 경로를 따라 주행할 것으로 예측되는 속력을 포함하는 프로파일)을 수신하고 (예를 들면, 추적기 기준 생성기(1416)에서) 속력 프로파일에 적어도 부분적으로 기초하여 제1 속력 커맨드 세트를 결정한다. 일부 실시예에서, 속력 프로파일은 제1 빈도(예를 들면, 20 Hz)의 속력 데이터를 포함한다. 일부 실시예에서, 제1 속력 커맨드 세트를 결정하는 것은 (예를 들면, 추적기 기준 생성기(1416)에서) 속력 데이터의 빈도를 제1 빈도(예를 들면, 100 Hz)보다 높은 제2 빈도로 증가시키는 것을 포함한다.
블록(1810)에서, 제어 회로는 (예를 들면, 드라이브-바이-와이어 모듈(1412)에서) 제1 조향 커맨드 세트 및 제1 속력 커맨드 세트에 따라 차량을 운행시킨다.
블록(1812)에서, 제어 시나리오가 제2 조건 세트를 충족시킨다는 결정에 따라, 제어 회로는 제2 제어 컴포넌트 그룹을 선택한다. 제2 제어 컴포넌트 그룹은 제1 제어 컴포넌트 그룹과 상이하다.
블록(1814)에서, 제어 회로는, 제2 제어 컴포넌트 그룹을 사용하여, 제2 조향 커맨드 세트 및 제2 속력 커맨드 세트를 결정한다. 일부 실시예에서, 제2 제어 컴포넌트 그룹을 사용하여, 제2 조향 커맨드 세트 및 제2 속력 커맨드 세트를 결정하는 것은 기준 궤적(예를 들면, 계획 모듈(404)로부터의 시간과 관련한 경로), 횡방향 제약 세트(예를 들면, "튜브" 제약 - 차량이 상이한 시점에서 기준 궤적으로부터 안전하게 방향을 바꿀 수 있는 왼쪽 및 오른쪽으로의 최대 거리), 및 속력 제약 세트(예를 들면, 도로 속력 제한, 차량의 물리적 가속/감속 제한, 미리 결정된 가속/감속 편의 경계)를 수신하는 것, (예를 들면, 결합형 MPC(1420)에서) 기준 궤적의 곡률을 결정하는 것, 및 (예를 들면, 결합형 MPC(1420)에서) 기준 궤적의 곡률, 횡방향 제약 세트 및 속력 제약 세트에 기초하여 제2 조향 커맨드 세트 및 제2 속력 커맨드 세트를 결정하는 것을 포함한다. 일부 실시예에서, 횡방향 제약은 차선 경계에 대응한다. 일부 실시예에서, 횡방향 제약은 도로 위 또는 그 근처의 장애물(예를 들면, 주차된 자동차)을 피하기 위해 조정된다.
블록(1816)에서, 제어 회로는 (예를 들면, 드라이브-바이-와이어 모듈(1412)에서) 제2 조향 커맨드 세트 및 제2 속력 커맨드 세트에 따라 차량을 운행시킨다.
블록(1818)에서, 제어 시나리오가 제3 조건 세트를 충족시킨다는 결정에 따라, 제어 회로는 제3 제어 컴포넌트 그룹을 선택한다. 제3 제어 컴포넌트 그룹은 제1 제어 컴포넌트 그룹으로부터의 컴포넌트 및 제2 제어 컴포넌트 그룹으로부터의 컴포넌트를 포함한다.
블록(1820)에서, 제어 회로는, 제3 제어 컴포넌트 그룹을 사용하여, 제3 조향 커맨드 세트 및 제3 속력 커맨드 세트를 결정한다. 일부 실시예에서, 제3 제어 컴포넌트 그룹을 사용하여, 제3 조향 커맨드 세트 및 제3 속력 커맨드 세트를 결정하는 것은 기준 궤적(예를 들면, 계획 모듈(404)로부터의 시간과 관련한 경로), 횡방향 제약 세트(예를 들면, "튜브" 제약 - 차량이 상이한 시점에서 기준 궤적으로부터 안전하게 방향을 바꿀 수 있는 왼쪽 및 오른쪽으로의 최대 거리), 및 속력 제약 세트(예를 들면, 도로 속력 제한, 차량의 물리적 가속/감속 제한, 미리 결정된 가속/감속 편의 경계)를 수신하는 것, (예를 들면, 경로 최적화기(1406)에서) 기준 궤적 및 횡방향 제약 세트에 적어도 부분적으로 기초하여 제4 조향 커맨드 세트(예를 들면, 대상체를 피하기 위해 횡방향 제약 내에서 기준 궤적을 조정하는 조향 커맨드 세트)를 결정하는 것, (예를 들면, 속력 최적화기(1408)에서) 속력 제약 세트에 적어도 부분적으로 기초하여 제4 속력 커맨드 세트(예를 들면, 속력 제약 내에서 차량의 속력을 제어하는 속력 커맨드 세트)를 결정하는 것, (예를 들면, 결합형 MPC(1420)에서) 기준 궤적의 곡률을 결정하는 것, (예를 들면, 결합형 MPC(1420)에서) 기준 궤적의 곡률, 횡방향 제약 세트 및 속력 제약 세트에 기초하여 제5 조향 커맨드 세트 및 제5 속력 커맨드 세트를 결정하는 것, (예를 들면, 제어 게이트웨이(1410)에서) 제4 조향 커맨드 세트와 제5 조향 커맨드 세트를 결합하여 제3 조향 커맨드 세트를 생성하는 것, 및 (예를 들면, 제어 게이트웨이(1410)에서) 제4 속력 커맨드 세트와 제5 속력 커맨드 세트를 결합하여 제3 조향 커맨드 세트를 생성하는 것을 포함한다. 일부 실시예에서, 제4 속력 커맨드 세트는 제4 조향 커맨드 세트와 독립적으로 결정된다(예를 들면, 속력 커맨드는 조향 커맨드 또는 횡방향 제약에 관계없이 결정되고, 조향 커맨드는 속력 커맨드 또는 속력 제약에 관계없이 결정됨). 일부 실시예에서, 횡방향 제약은 차선 경계에 대응한다. 일부 실시예에서, 횡방향 제약은 도로 위 또는 그 근처의 장애물(예를 들면, 주차된 자동차)을 피하기 위해 조정된다.
블록(1822)에서, 제어 회로는 (예를 들면, 드라이브-바이-와이어 모듈(1412)에서) 제3 조향 커맨드 세트 및 제3 속력 커맨드 세트에 따라 차량을 운행시킨다.
도 19는 조향 및 속력 커맨드를 결정하기 위한 예시적인 프로세스(1900)의 플로차트이다. 프로세스(1900)는 제어 회로(예를 들면, 도 4의 제어 모듈(406))에 의해 수행되는 것으로 기술된다. 일부 실시예에서, 제어 회로는 내장 프로세싱 회로를 갖는 마이크로컨트롤러를 포함한다. 일부 실시예에서, 프로세스(1900)는 하나 이상의 위치에 위치된 하나 이상의 컴퓨터의 시스템에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에 따라 적절히 프로그래밍된, 도 1의 AV 시스템(120)(또는 그의 부분)이 프로세스(1900)를 수행할 수 있다.
블록(1902)에서, 차량(예를 들면, AV(100))이 자율 주행 모드(예를 들면, 자동화된 조향, 가속, 제동, 및 내비게이션을 갖춘 완전 또는 고도 자율 주행 모드(예를 들면, 레벨 3, 레벨 4, 또는 레벨 5))에서 동작하고 있는 동안, 제어 회로(예를 들면, 제어 모듈(406))는 (예를 들면, 계획 모듈(404) 및 결합형 MPC(1420)에서) (예를 들면, 규칙집(1422)으로부터의) 규칙 세트를 수신한다. 규칙 세트는 제1 규칙 서브세트(예를 들면, 계획 모듈(404) 및 결합형 MPC(1420) 둘 모두에 의해 사용되는 규칙)를 포함한다.
일부 실시예에서, 규칙 세트는 규칙의 계층구조로 배열된다(예를 들면, 계층구조에서의 하위 규칙은 계층구조에서의 상위 규칙 이후에만 검사됨). 일부 실시예에서, 제1 규칙 서브세트는 연속 값과 연관된 규칙을 포함한다(예를 들면, 제1 규칙 세트는 연속적인 변수(예를 들면, 속력, 가속도, 거리)를 사용하는 반면, 제2 규칙 세트 내의 일부 규칙은 이산적(예를 들면, 움직이는 것 또는 정지해 있는 것)임).
일부 실시예에서, 제1 규칙 서브세트는 근접성 규칙(예를 들면, 다른 차량과 같은 추적된 대상체까지의 거리에 기초하여 속력 및 횡방향 위치를 제약함)을 포함한다. 일부 실시예에서, 제1 규칙 서브세트는 차선 유지 규칙(예를 들면, 차선 경계에 기초하여 횡방향 위치를 제약함)을 포함한다. 일부 실시예에서, 제1 규칙 서브세트는 차량의 속력에 대한 하나 이상의 제약(예를 들면, 최대 속력 제한, 최소 속력 제한, 정지 표지판에서 정지하는 것)을 포함한다. 일부 실시예에서, 제1 규칙 서브세트는 차량의 가속에 대한 하나 이상의 제약(예를 들면, 가속/감속을 승객 편의 인자(예를 들면, 급제동 또는 급가속 방지) 내에 있는 레이트로 제약함)을 포함한다.
블록(1904)에서, 제어 회로는 (예를 들면, 계획 모듈(404) 및 결합형 MPC(1420)에서) (예를 들면, 인지 모듈(402)로부터의) 분류된 대상체 데이터(예를 들면, 보행자, 자전거, 자동차, 교통 표지판과 같은 유형으로 그룹화된 검출된 대상체)를 수신한다.
블록(1906)에서, 제어 회로는 (예를 들면, 계획 모듈(404)에서) 규칙 세트(예를 들면, 제1 규칙 서브세트에 없는 규칙 세트 내의 적어도 일부 규칙을 포함함) 및 분류된 대상체 데이터에 적어도 부분적으로 기초하여 기준 궤적을 결정한다.
블록(1906)에서, 제어 회로는 (예를 들면, 결합형 MPC(1420)에서) (예를 들면, 규칙집(1422)으로부터 규칙 세트 내의 모든 규칙을 선택하지 않고) 규칙 세트로부터 제1 규칙 서브세트를 선택한다.
블록(1908)에서, 제어 회로는 (예를 들면, 결합형 MPC(1420)에서) (예를 들면, 기준 궤적을 결정하는 것과 독립적으로) 기준 궤적, 분류된 대상체 데이터 및 선택된 제1 규칙 서브세트에 적어도 부분적으로 기초하여 조향 커맨드 세트 및 속력 커맨드 세트를 결정한다(예를 들면, 조향 커맨드 세트 및 속력 커맨드 세트가 규칙집(1422)으로부터의 규칙 세트 내의 적어도 일부 규칙과 독립적으로 또는 그에 기초하지 않고 결정됨).
블록(1910)에서, 제어 회로는 (예를 들면, 드라이브-바이-와이어 모듈(1412)에서) 조향 커맨드 세트 및 속력 커맨드 세트에 따라 차량을 운행시킨다. 일부 실시예에서, 조향 커맨드 세트 및 속력 커맨드 세트에 따라 차량을 운행시키는 것은 제1 규칙 서브세트 내의 적어도 하나의 규칙을 위반하는 것(예를 들면, AV(100)가 속력을 유지하기 위해 통상적으로 허용되는 것보다 대상체에 더 가까워질 수 있음)을 포함한다.
일부 실시예에서, 조향 커맨드 세트 및 속력 커맨드 세트가 안전 인자를 충족시킨다는(예를 들면, 조향 및 속력 커맨드가 충돌 또는 위험한/불법적인 기동을 결과할 수 있는 추정 우도가 임계치 미만이라는) (예를 들면, 제어 게이트웨이(1410)에서의) 결정에 따라, 제어 회로는 (예를 들면, 드라이브-바이-와이어 모듈(1412)에서) 조향 커맨드 세트 및 속력 커맨드 세트에 따라 차량을 운행시킨다. 일부 실시예에서, 조향 커맨드 세트 및 속력 커맨드 세트가 안전 인자를 충족시키지 못한다는(예를 들면, 조향 및 속력 커맨드가 충돌 또는 위험한/불법적인 기동을 결과할 수 있는 추정 우도가 임계치 초과라는) (예를 들면, 제어 게이트웨이(1410)에서의) 결정에 따라, 제어 회로는 조향 커맨드 세트 및 속력 커맨드 세트에 따라 차량을 운행시키는 것을 보류한다.
도 20은 조향 및 속력 커맨드를 결정하기 위한 예시적인 프로세스(2000)의 플로차트이다. 프로세스(2000)는 제어 회로(예를 들면, 도 4의 제어 모듈(406))에 의해 수행되는 것으로 기술된다. 일부 실시예에서, 제어 회로는 내장 프로세싱 회로를 갖는 마이크로컨트롤러를 포함한다. 일부 실시예에서, 프로세스(2000)는 하나 이상의 위치에 위치된 하나 이상의 컴퓨터의 시스템에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에 따라 적절히 프로그래밍된, 도 1의 AV 시스템(120)(또는 그의 부분)이 프로세스(2000)를 수행할 수 있다.
블록(2002)에서, 차량(예를 들면, AV(100))이 자율 주행 모드(예를 들면, 자동화된 조향, 가속, 제동, 및 내비게이션을 갖춘 완전 또는 고도 자율 주행 모드(예를 들면, 레벨 3, 레벨 4, 또는 레벨 5))에서 동작하고 있는 동안, 제어 회로(예를 들면, 제어 모듈(406))는 (예를 들면, 결합형 MPC(1420)에서) 차량의 현재 상태(예를 들면, 속력, 가속도, 조향각, 조향비, 헤딩)에 대응하는 상태 정보를 수신한다.
블록(2004)에서, 제어 회로는 (예를 들면, 결합형 MPC(1420)에서) 이동 모델에 기초하여 차량의 미래 상태를 예측한다. 이동 모델은 (예를 들면, 도 13d 및 도 13e를 참조하여 설명된 바와 같이) 동적 모델과 운동학적 모델을 포함한다. 일부 실시예에서, 선형 동적 모델과 운동학적 모델이 차량의 현재 속력에 기초하여 (예를 들면, 시그모이드 함수를 사용하여) 혼합된다. 일부 실시예에서, 이동 모델은 차량의 현재 속력이 제1 임계치(예를 들면, 0.5 m/s) 미만일 때 (예를 들면, 동적 모델을 사용하지 않고) 저속 운동학적 모델을 사용하고(운동학적 모델은 저속 모델임) 차량의 현재 속력이 제1 임계치와 상이한 제2 임계치(예를 들면, 2 m/s) 초과일 때 (예를 들면, 저속 운동학적 모델을 사용하지 않고) 동적 모델을 사용한다. 일부 실시예에서, 동적 모델은 (예를 들면, 도 13d를 참조하여 설명된 바와 같은) 선형 동적 자전거 모델이다.
블록(2006)에서, 제어 회로는 (예를 들면, 결합형 MPC(1420)에서) 차량의 현재 상태 및 차량의 예측된 미래 상태에 적어도 부분적으로 기초하여 조향 커맨드 세트 및 속력 커맨드 세트를 결정한다.
블록(2008)에서, 제어 회로는 (예를 들면, 드라이브-바이-와이어 모듈(1412)에서) 조향 커맨드 세트 및 속력 커맨드 세트에 따라 차량을 운행시킨다. 일부 실시예에서, 조향 커맨드 세트 및 속력 커맨드 세트가 안전 인자를 충족시킨다는(예를 들면, 조향 및 속력 커맨드가 충돌 또는 위험한/불법적인 기동을 결과할 수 있는 추정 우도가 임계치 미만이라는) (예를 들면, 제어 게이트웨이(1410)에서의) 결정에 따라, 제어 회로는 (예를 들면, 드라이브-바이-와이어 모듈(1412)에서) 조향 커맨드 세트 및 속력 커맨드 세트에 따라 차량을 운행시킨다. 일부 실시예에서, 조향 커맨드 세트 및 속력 커맨드 세트가 안전 인자를 충족시키지 못한다는(예를 들면, 조향 및 속력 커맨드가 충돌 또는 위험한/불법적인 기동을 결과할 수 있는 추정 우도가 임계치 초과라는) (예를 들면, 제어 게이트웨이(1410)에서의) 결정에 따라, 제어 회로는 조향 커맨드 세트 및 속력 커맨드 세트에 따라 차량을 운행시키는 것을 보류한다.
이하의 항목은 본 명세서에 개시된 실시예를 기술한다.
1. 시스템으로서,
하나 이상의 컴퓨터 프로세서; 및
하나 이상의 컴퓨터 프로세서에 의해 실행될 때, 동작들을 수행하게 하는 명령을 저장하는 하나 이상의 비-일시적 저장 매체를 포함하며, 이 동작들은:
차량이 자율 주행 모드에서 동작하고 있는 동안:
제어 회로를 사용하여, 기준 궤적, 횡방향 제약 세트 및 속력 제약 세트를 수신하는 동작;
제어 회로를 사용하여, 기준 궤적 및 횡방향 제약 세트에 적어도 부분적으로 기초하여 조향 커맨드 세트를 결정하는 동작;
제어 회로를 사용하여, 속력 제약 세트에 적어도 부분적으로 기초하여 속력 커맨드 세트를 결정하는 동작 - 속력 커맨드 세트는 조향 커맨드 세트와 독립적으로 결정됨 -; 및
제어 회로를 사용하여, 조향 커맨드 세트 및 속력 커맨드 세트에 따라 차량을 운행시키는 동작을 포함하는, 시스템.
2. 항목 1에 있어서, 조향 커맨드 세트를 결정하는 동작은:
복수의 조향 인자에 기초하여 시간에 따른 차량의 횡방향 위치를 결정하는 동작 - 조향 인자는 차량과 장애물 사이의 거리, 차량과 기준 궤적 사이의 거리 및 횡방향 변화의 임계치를 포함함 -; 및
시간에 따른 차량의 결정된 횡방향 위치에 적어도 부분적으로 기초하여 조향 커맨드 세트를 결정하는 동작을 포함하는, 시스템.
3. 항목 1 또는 항목 2에 있어서, 속력 커맨드 세트를 결정하는 동작은:
속력 제약 세트 내에서 편의 인자를 충족시키는 시간에 따른 차량의 목표 속력을 결정하는 동작; 및
시간에 따른 차량의 결정된 목표 속력에 적어도 부분적으로 기초하여 속력 커맨드 세트를 결정하는 동작을 포함하는, 시스템.
4. 항목 1 내지 항목 3 중 어느 한 항목에 있어서, 기준 궤적을 수신하는 동작은:
제어 회로를 사용하여, 기준 경로 및 차량의 위치와 관련한 속력 제약 세트를 샘플링하여 기준 궤적을 생성하는 동작을 포함하는, 시스템.
5. 항목 1 내지 항목 4 중 어느 한 항목에 있어서, 조향 커맨드 세트는 제1 빈도의 조향 데이터를 포함하고, 조향 커맨드 세트를 결정하는 동작은:
제어 회로를 사용하여, 조향 데이터의 빈도를 제1 빈도보다 높은 제2 빈도로 증가시키는 동작;
제어 회로를 사용하여, 제2 빈도의 조향 데이터에 기초하여 예측 경로를 결정하는 동작;
제어 회로를 사용하여, 차량의 현재 상태에 적어도 부분적으로 기초하여 예측 경로를 따라 있는 차량의 기준점을 결정하는 동작; 및
제어 회로를 사용하여, 차량의 기준점에 적어도 부분적으로 기초하여 조향 커맨드 세트를 결정하는 동작을 포함하는, 시스템.
6. 항목 5에 있어서, 조향 데이터의 빈도를 제2 빈도로 증가시키는 동작은 조향 데이터에서의 불연속부 사이를 보간하는 동작을 포함하는, 시스템.
7. 항목 5 또는 항목 6에 있어서, 차량의 기준점에 적어도 부분적으로 기초하여 조향 커맨드 세트를 결정하는 동작은 차량의 현재 상태와 예측 경로 상의 차량의 기준점 사이의 횡방향 오차를 결정하는 동작을 포함하는, 시스템.
8. 항목 5 내지 항목 7 중 어느 한 항목에 있어서, 조향 커맨드 세트는 예측 경로 상의 차량의 기준점을 사용하여 동적 자전거 모델에 기초하여 결정되는, 시스템.
9. 항목 1 내지 항목 8 중 어느 한 항목에 있어서, 조향 커맨드 세트는 제1 조향 데이터를 포함하고, 조향 커맨드 세트를 결정하는 동작은:
제어 회로를 사용하여, 기준 궤적의 곡률을 결정하는 동작;
제어 회로를 사용하여, 기준 궤적의 곡률, 횡방향 제약 세트 및 속력 제약 세트에 기초하여 제2 조향 데이터를 결정하는 동작; 및
제어 회로를 사용하여, 제1 조향 데이터와 제2 조향 데이터를 결합하여 조향 커맨드 세트를 생성하는 동작을 포함하는, 시스템.
10. 항목 1 내지 항목 9 중 어느 한 항목에 있어서, 명령은 추가로:
조향 커맨드 세트 및 속력 커맨드 세트가 안전 인자를 충족시킨다는 결정에 따라, 조향 커맨드 세트 및 속력 커맨드 세트에 따라 차량을 운행시키는 동작; 및
조향 커맨드 세트 및 속력 커맨드 세트가 안전 인자를 충족시키지 못한다는 결정에 따라, 조향 커맨드 세트 및 속력 커맨드 세트에 따라 차량을 운행시키는 것을 보류하는 동작을 수행하게 하는, 시스템.
11. 항목 1 내지 항목 10 중 어느 한 항목에 있어서, 제어 회로는 내장 프로세싱 회로를 갖는 마이크로컨트롤러를 포함하는, 시스템.
12. 방법으로서,
차량이 자율 주행 모드에서 동작하고 있는 동안:
제어 회로를 사용하여, 기준 궤적, 횡방향 제약 세트 및 속력 제약 세트를 수신하는 단계;
제어 회로를 사용하여, 기준 궤적 및 횡방향 제약 세트에 적어도 부분적으로 기초하여 조향 커맨드 세트를 결정하는 단계;
제어 회로를 사용하여, 속력 제약 세트에 적어도 부분적으로 기초하여 속력 커맨드 세트를 결정하는 단계 - 속력 커맨드 세트는 조향 커맨드 세트와 독립적으로 결정됨 -; 및
제어 회로를 사용하여, 조향 커맨드 세트 및 속력 커맨드 세트에 따라 차량을 운행시키는 단계를 포함하는, 방법.
13. 항목 12에 있어서, 조향 커맨드 세트를 결정하는 단계는:
복수의 조향 인자에 기초하여 시간에 따른 차량의 횡방향 위치를 결정하는 단계 - 조향 인자는 차량과 장애물 사이의 거리, 차량과 기준 궤적 사이의 거리 및 횡방향 변화의 임계치를 포함함 -; 및
시간에 따른 차량의 결정된 횡방향 위치에 적어도 부분적으로 기초하여 조향 커맨드 세트를 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
14. 항목 12 또는 항목 13에 있어서, 속력 커맨드 세트를 결정하는 단계는:
속력 제약 세트 내에서 편의 인자를 충족시키는 시간에 따른 차량의 목표 속력을 결정하는 단계; 및
시간에 따른 차량의 결정된 목표 속력에 적어도 부분적으로 기초하여 속력 커맨드 세트를 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
15. 항목 12 내지 항목 14 중 어느 한 항목에 있어서, 기준 궤적을 수신하는 단계는:
제어 회로를 사용하여, 기준 경로 및 차량의 위치와 관련한 속력 제약 세트를 샘플링하여 기준 궤적을 생성하는 단계를 포함하는, 방법.
16. 항목 12 내지 항목 15 중 어느 한 항목에 있어서, 조향 커맨드 세트는 제1 빈도의 조향 데이터를 포함하고, 조향 커맨드 세트를 결정하는 단계는:
제어 회로를 사용하여, 조향 데이터의 빈도를 제1 빈도보다 높은 제2 빈도로 증가시키는 단계;
제어 회로를 사용하여, 제2 빈도의 조향 데이터에 기초하여 예측 경로를 결정하는 단계;
제어 회로를 사용하여, 차량의 현재 상태에 적어도 부분적으로 기초하여 예측 경로를 따라 있는 차량의 기준점을 결정하는 단계; 및
제어 회로를 사용하여, 차량의 기준점에 적어도 부분적으로 기초하여 조향 커맨드 세트를 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
17. 항목 16에 있어서, 조향 데이터의 빈도를 제2 빈도로 증가시키는 단계는 조향 데이터에서의 불연속부 사이를 보간하는 단계를 포함하는, 방법.
18. 항목 16 또는 항목 17에 있어서, 차량의 기준점에 적어도 부분적으로 기초하여 조향 커맨드 세트를 결정하는 단계는 차량의 현재 상태와 예측 경로 상의 차량의 기준점 사이의 횡방향 오차를 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
19. 항목 16 내지 항목 18 중 어느 한 항목에 있어서, 조향 커맨드 세트는 예측 경로 상의 차량의 기준점을 사용하여 동적 자전거 모델에 기초하여 결정되는, 방법.
20. 항목 12 내지 항목 19 중 어느 한 항목에 있어서, 조향 커맨드 세트는 제1 조향 데이터를 포함하고, 조향 커맨드 세트를 결정하는 단계는:
제어 회로를 사용하여, 기준 궤적의 곡률을 결정하는 단계;
제어 회로를 사용하여, 기준 궤적의 곡률, 횡방향 제약 세트 및 속력 제약 세트에 기초하여 제2 조향 데이터를 결정하는 단계; 및
제어 회로를 사용하여, 제1 조향 데이터와 제2 조향 데이터를 결합하여 조향 커맨드 세트를 생성하는 단계를 포함하는, 방법.
21. 항목 12 내지 항목 20 중 어느 한 항목에 있어서,
조향 커맨드 세트 및 속력 커맨드 세트가 안전 인자를 충족시킨다는 결정에 따라, 조향 커맨드 세트 및 속력 커맨드 세트에 따라 차량을 운행시키는 단계; 및
조향 커맨드 세트 및 속력 커맨드 세트가 안전 인자를 충족시키지 못한다는 결정에 따라, 조향 커맨드 세트 및 속력 커맨드 세트에 따라 차량을 운행시키는 것을 보류하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
22. 항목 12 내지 항목 21 중 어느 한 항목에 있어서, 제어 회로는 내장 프로세싱 회로를 갖는 마이크로컨트롤러를 포함하는, 방법.
23. 하나 이상의 컴퓨팅 디바이스에 의해 실행될 때, 항목 12 내지 항목 22 중 어느 한 항목에 열거된 방법을 수행하게 하는 명령을 저장하는 하나 이상의 비-일시적 저장 매체.
24. 시스템으로서,
하나 이상의 컴퓨터 프로세서; 및
하나 이상의 컴퓨터 프로세서에 의해 실행될 때, 동작들을 수행하게 하는 명령을 저장하는 하나 이상의 비-일시적 저장 매체를 포함하며, 이 동작들은:
차량이 자율 주행 모드에서 동작하고 있는 동안:
제어 회로를 사용하여, 기준 궤적, 횡방향 제약 세트 및 속력 제약 세트를 수신하는 동작;
제어 회로를 사용하여, 차량에 대한 예측 경로 및 예측 경로에 대한 속력 프로파일을 결정하는 동작 - 예측 경로 및 속력 프로파일은 기준 궤적, 횡방향 제약 세트 및 속력 제약 세트에 기초함 -;
제어 회로를 사용하여, 예측 경로 및 속력 프로파일에 적어도 일부에 기초하여 예측 경로를 따라 있는 차량의 기준점 및 기준점과 연관된 속력 커맨드를 결정하는 동작;
제어 회로를 사용하여, 차량의 기준점에 적어도 부분적으로 기초하여 조향 커맨드를 결정하는 동작; 및
제어 회로를 사용하여, 조향 커맨드 및 속력 커맨드에 따라 차량을 운행시키는 동작을 포함하는, 시스템.
25. 항목 24에 있어서, 조향 커맨드를 결정하는 동작은:
복수의 조향 인자에 기초하여 시간에 따른 차량의 횡방향 위치를 결정하는 동작 - 조향 인자는 차량과 장애물 사이의 거리, 차량과 기준 궤적 사이의 거리 및 횡방향 변화의 임계치를 포함함 -; 및
시간에 따른 차량의 결정된 횡방향 위치에 적어도 부분적으로 기초하여 조향 커맨드 세트를 결정하는 동작을 포함하는, 시스템.
26. 항목 24 또는 항목 25에 있어서, 속력 커맨드를 결정하는 동작은:
속력 제약 세트 내에서 편의 인자를 충족시키는 시간에 따른 차량의 목표 속력을 결정하는 동작; 및
시간에 따른 차량의 결정된 목표 속력에 적어도 부분적으로 기초하여 속력 커맨드 세트를 결정하는 동작을 포함하는, 시스템.
27. 항목 24 내지 항목 26 중 어느 한 항목에 있어서, 예측 경로는 제1 빈도의 경로 데이터를 포함하고, 예측 경로를 따라 있는 차량의 기준점을 결정하는 동작은, 제어 회로를 사용하여, 경로 데이터의 빈도를 제1 빈도보다 높은 제2 빈도로 증가시키는 동작을 포함하는, 시스템.
28. 항목 27에 있어서, 경로 데이터의 빈도를 제2 빈도로 증가시키는 동작은 경로 데이터에서의 불연속부 사이를 보간하는 동작을 포함하는, 시스템.
29. 항목 24 내지 항목 28 중 어느 한 항목에 있어서, 조향 커맨드는 예측 경로 상의 차량의 기준점을 사용하여 동적 자전거 모델에 기초하여 결정되는, 시스템.
30. 항목 24 내지 항목 29 중 어느 한 항목에 있어서, 조향 커맨드는 제1 조향 데이터를 포함하고, 조향 커맨드를 결정하는 동작은:
제어 회로를 사용하여, 기준 궤적의 곡률을 결정하는 동작;
제어 회로를 사용하여, 기준 궤적의 곡률, 횡방향 제약 세트 및 속력 제약 세트에 기초하여 제2 조향 데이터를 결정하는 동작; 및
제어 회로를 사용하여, 제1 조향 데이터와 제2 조향 데이터를 결합하여 조향 커맨드를 생성하는 동작을 포함하는, 시스템.
31. 항목 24 내지 항목 30 중 어느 한 항목에 있어서, 명령은 추가로:
조향 커맨드 및 속력 커맨드가 안전 인자를 충족시킨다는 결정에 따라, 조향 커맨드 및 속력 커맨드에 따라 차량을 운행시키는 동작; 및
조향 커맨드 및 속력 커맨드가 안전 인자를 충족시키지 못한다는 결정에 따라, 조향 커맨드 및 속력 커맨드에 따라 차량을 운행시키는 것을 보류하는 동작을 수행하게 하는, 시스템.
32. 항목 24 내지 항목 31 중 어느 한 항목에 있어서, 제어 회로는 내장 프로세싱 회로를 갖는 마이크로컨트롤러를 포함하는, 시스템.
33. 방법으로서,
차량이 자율 주행 모드에서 동작하고 있는 동안:
제어 회로를 사용하여, 기준 궤적, 횡방향 제약 세트 및 속력 제약 세트를 수신하는 단계;
제어 회로를 사용하여, 차량에 대한 예측 경로 및 예측 경로에 대한 속력 프로파일을 결정하는 단계 - 예측 경로 및 속력 프로파일은 기준 궤적, 횡방향 제약 세트 및 속력 제약 세트에 기초함 -;
제어 회로를 사용하여, 예측 경로 및 속력 프로파일에 적어도 일부에 기초하여 예측 경로를 따라 있는 차량의 기준점 및 기준점과 연관된 속력 커맨드를 결정하는 단계;
제어 회로를 사용하여, 차량의 기준점에 적어도 부분적으로 기초하여 조향 커맨드를 결정하는 단계; 및
제어 회로를 사용하여, 조향 커맨드 및 속력 커맨드에 따라 차량을 운행시키는 단계를 포함하는, 방법.
34. 항목 33에 있어서, 조향 커맨드를 결정하는 단계는:
복수의 조향 인자에 기초하여 시간에 따른 차량의 횡방향 위치를 결정하는 단계 - 조향 인자는 차량과 장애물 사이의 거리, 차량과 기준 궤적 사이의 거리 및 횡방향 변화의 임계치를 포함함 -; 및
시간에 따른 차량의 결정된 횡방향 위치에 적어도 부분적으로 기초하여 조향 커맨드 세트를 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
35. 항목 33 또는 항목 34에 있어서, 속력 커맨드를 결정하는 단계는:
속력 제약 세트 내에서 편의 인자를 충족시키는 시간에 따른 차량의 목표 속력을 결정하는 단계; 및
시간에 따른 차량의 결정된 목표 속력에 적어도 부분적으로 기초하여 속력 커맨드 세트를 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
36. 항목 33 내지 항목 35 중 어느 한 항목에 있어서, 예측 경로는 제1 빈도의 경로 데이터를 포함하고, 예측 경로를 따라 있는 차량의 기준점을 결정하는 단계는, 제어 회로를 사용하여, 경로 데이터의 빈도를 제1 빈도보다 높은 제2 빈도로 증가시키는 단계를 포함하는, 방법.
37. 항목 36에 있어서, 경로 데이터의 빈도를 제2 빈도로 증가시키는 단계는 경로 데이터에서의 불연속부 사이를 보간하는 단계를 포함하는, 방법.
38. 항목 33 내지 항목 37 중 어느 한 항목에 있어서, 조향 커맨드는 예측 경로 상의 차량의 기준점을 사용하여 동적 자전거 모델에 기초하여 결정되는, 방법.
39. 항목 33 내지 항목 38 중 어느 한 항목에 있어서, 조향 커맨드는 제1 조향 데이터를 포함하고, 조향 커맨드를 결정하는 단계는:
제어 회로를 사용하여, 기준 궤적의 곡률을 결정하는 단계;
제어 회로를 사용하여, 기준 궤적의 곡률, 횡방향 제약 세트 및 속력 제약 세트에 기초하여 제2 조향 데이터를 결정하는 단계; 및
제어 회로를 사용하여, 제1 조향 데이터와 제2 조향 데이터를 결합하여 조향 커맨드를 생성하는 단계를 포함하는, 방법.
40. 항목 33 내지 항목 39 중 어느 한 항목에 있어서,
조향 커맨드 및 속력 커맨드가 안전 인자를 충족시킨다는 결정에 따라, 조향 커맨드 및 속력 커맨드에 따라 차량을 운행시키는 단계; 및
조향 커맨드 및 속력 커맨드가 안전 인자를 충족시키지 못한다는 결정에 따라, 조향 커맨드 및 속력 커맨드에 따라 차량을 운행시키는 것을 보류하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
41. 항목 33 내지 항목 40 중 어느 한 항목에 있어서, 제어 회로는 내장 프로세싱 회로를 갖는 마이크로컨트롤러를 포함하는, 방법.
42. 하나 이상의 컴퓨팅 디바이스에 의해 실행될 때, 제33항 내지 제41항 중 어느 한 항에 열거된 방법을 수행하게 하는 명령을 저장하는 하나 이상의 비-일시적 저장 매체.
43. 시스템으로서,
하나 이상의 컴퓨터 프로세서; 및
하나 이상의 컴퓨터 프로세서에 의해 실행될 때, 동작들을 수행하게 하는 명령을 저장하는 하나 이상의 비-일시적 저장 매체를 포함하며, 이 동작들은:
차량이 자율 주행 모드에서 동작하고 있는 동안:
제어 회로를 사용하여, 기준 궤적, 횡방향 제약 세트 및 속력 제약 세트를 수신하는 동작;
제어 회로를 사용하여, 기준 궤적의 곡률을 결정하는 동작;
제어 회로를 사용하여, 기준 궤적의 곡률, 횡방향 제약 세트 및 속력 제약 세트에 기초하여 조향 커맨드 세트 및 속력 커맨드 세트를 결정하는 동작; 및
제어 회로를 사용하여, 조향 커맨드 세트 및 속력 커맨드 세트에 따라 차량을 운행시키는 동작을 포함하는, 시스템.
44. 항목 43에 있어서, 조향 커맨드 세트를 결정하는 동작은:
복수의 조향 인자에 기초하여 시간에 따른 차량의 횡방향 위치를 결정하는 동작 - 조향 인자는 차량과 장애물 사이의 거리, 차량과 기준 궤적 사이의 거리 및 횡방향 변화의 임계치를 포함함 -; 및
시간에 따른 차량의 결정된 횡방향 위치에 적어도 부분적으로 기초하여 조향 커맨드 세트를 결정하는 동작을 포함하는, 시스템.
45. 항목 43 또는 항목 44에 있어서, 속력 커맨드 세트를 결정하는 동작은:
속력 제약 세트 내에서 편의 인자를 충족시키는 시간에 따른 차량의 목표 속력을 결정하는 동작; 및
시간에 따른 차량의 결정된 목표 속력에 적어도 부분적으로 기초하여 속력 커맨드 세트를 결정하는 동작을 포함하는, 시스템.
46. 항목 43 내지 항목 45 중 어느 한 항목에 있어서, 명령은 추가로:
조향 커맨드 세트 및 속력 커맨드 세트가 안전 인자를 충족시킨다는 결정에 따라, 조향 커맨드 세트 및 속력 커맨드 세트에 따라 차량을 운행시키는 동작; 및
조향 커맨드 세트 및 속력 커맨드 세트가 안전 인자를 충족시키지 못한다는 결정에 따라, 조향 커맨드 세트 및 속력 커맨드 세트에 따라 차량을 운행시키는 것을 보류하는 동작을 수행하게 하는, 시스템.
47. 항목 43 내지 항목 46 중 어느 한 항목에 있어서, 제어 회로는 내장 프로세싱 회로를 갖는 마이크로컨트롤러를 포함하는, 시스템.
48. 방법으로서,
차량이 자율 주행 모드에서 동작하고 있는 동안:
제어 회로를 사용하여, 기준 궤적, 횡방향 제약 세트 및 속력 제약 세트를 수신하는 단계;
제어 회로를 사용하여, 기준 궤적의 곡률을 결정하는 단계;
제어 회로를 사용하여, 기준 궤적의 곡률, 횡방향 제약 세트 및 속력 제약 세트에 기초하여 조향 커맨드 세트 및 속력 커맨드 세트를 결정하는 단계; 및
제어 회로를 사용하여, 조향 커맨드 세트 및 속력 커맨드 세트에 따라 차량을 운행시키는 단계를 포함하는, 방법.
49. 항목 48에 있어서, 조향 커맨드 세트를 결정하는 단계는:
복수의 조향 인자에 기초하여 시간에 따른 차량의 횡방향 위치를 결정하는 단계 - 조향 인자는 차량과 장애물 사이의 거리, 차량과 기준 궤적 사이의 거리 및 횡방향 변화의 임계치를 포함함 -; 및
시간에 따른 차량의 결정된 횡방향 위치에 적어도 부분적으로 기초하여 조향 커맨드 세트를 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
50. 항목 48 또는 항목 49에 있어서, 속력 커맨드 세트를 결정하는 단계는:
속력 제약 세트 내에서 편의 인자를 충족시키는 시간에 따른 차량의 목표 속력을 결정하는 단계; 및
시간에 따른 차량의 결정된 목표 속력에 적어도 부분적으로 기초하여 속력 커맨드 세트를 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
51. 항목 48 내지 항목 50 중 어느 한 항목에 있어서,
조향 커맨드 세트 및 속력 커맨드 세트가 안전 인자를 충족시킨다는 결정에 따라, 조향 커맨드 세트 및 속력 커맨드 세트에 따라 차량을 운행시키는 단계; 및
조향 커맨드 세트 및 속력 커맨드 세트가 안전 인자를 충족시키지 못한다는 결정에 따라, 조향 커맨드 세트 및 속력 커맨드 세트에 따라 차량을 운행시키는 것을 보류하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
52. 항목 48 내지 항목 51 중 어느 한 항목에 있어서, 제어 회로는 내장 프로세싱 회로를 갖는 마이크로컨트롤러를 포함하는, 방법.
53. 하나 이상의 컴퓨팅 디바이스에 의해 실행될 때, 항목 48 내지 항목 52 중 어느 한 항목에 열거된 방법을 수행하게 하는 명령을 저장하는 하나 이상의 비-일시적 저장 매체.
54. 시스템으로서,
하나 이상의 컴퓨터 프로세서; 및
하나 이상의 컴퓨터 프로세서에 의해 실행될 때, 동작들을 수행하게 하는 명령을 저장하는 하나 이상의 비-일시적 저장 매체를 포함하며, 이 동작들은:
제어 회로를 사용하여, 자율 주행 차량에 대한 제어 시나리오를 결정하는 동작;
제어 시나리오가 제1 조건 세트를 충족시킨다는 결정에 따라:
제어 회로를 사용하여, 제1 제어 컴포넌트 그룹을 선택하는 동작;
제어 회로 내의 제1 제어 컴포넌트 그룹을 사용하여, 제1 조향 커맨드 세트 및 제1 속력 커맨드 세트를 결정하는 동작; 및
제어 회로를 사용하여, 제1 조향 커맨드 세트 및 제1 속력 커맨드 세트에 따라 차량을 운행시키는 동작;
제어 시나리오가 제2 조건 세트를 충족시킨다는 결정에 따라:
제어 회로를 사용하여, 제2 제어 컴포넌트 그룹을 선택하는 동작 - 제2 제어 컴포넌트 그룹은 제1 제어 컴포넌트 그룹과 상이함 -;
제어 회로 내의 제2 제어 컴포넌트 그룹을 사용하여, 제2 조향 커맨드 세트 및 제2 속력 커맨드 세트를 결정하는 동작; 및
제어 회로를 사용하여, 제2 조향 커맨드 세트 및 제2 속력 커맨드 세트에 따라 차량을 운행시키는 동작; 및
제어 시나리오가 제3 조건 세트를 충족시킨다는 결정에 따라:
제어 회로를 사용하여, 제3 제어 컴포넌트 그룹을 선택하는 동작 - 제3 제어 컴포넌트 그룹은 제1 제어 컴포넌트 그룹으로부터의 컴포넌트 및 제2 제어 컴포넌트 그룹으로부터의 컴포넌트를 포함함 -;
제어 회로 내의 제3 제어 컴포넌트 그룹을 사용하여, 제3 조향 커맨드 세트 및 제3 속력 커맨드 세트를 결정하는 동작; 및
제어 회로를 사용하여, 제3 조향 커맨드 세트 및 제3 속력 커맨드 세트에 따라 차량을 운행시키는 동작을 포함하는, 시스템.
55. 항목 54에 있어서, 제어 시나리오가 시간에 따라 동적으로 변하는, 시스템.
56. 항목 54에 있어서, 제어 시나리오가 미리 결정되고 시간에 따라 정적으로 유지되는, 시스템.
57. 항목 54 내지 항목 56 중 어느 한 항목에 있어서, 제어 회로 내의 제1 제어 컴포넌트 그룹을 사용하여, 제1 조향 커맨드 세트 및 제1 속력 커맨드 세트를 결정하는 동작은:
제어 회로를 사용하여, 기준 궤적, 횡방향 제약 세트 및 속력 제약 세트를 수신하는 동작;
제어 회로를 사용하여, 기준 궤적 및 횡방향 제약 세트에 적어도 부분적으로 기초하여 제1 조향 커맨드 세트를 결정하는 동작; 및
제어 회로를 사용하여, 속력 제약 세트에 적어도 부분적으로 기초하여 제1 속력 커맨드 세트를 결정하는 동작을 포함하는, 시스템.
58. 항목 57에 있어서, 제1 조향 커맨드 세트는 제1 빈도의 조향 데이터를 포함하고, 제1 조향 커맨드 세트를 결정하는 동작은:
제어 회로를 사용하여, 조향 데이터의 빈도를 제1 빈도보다 높은 제2 빈도로 증가시키는 동작;
제어 회로를 사용하여, 제2 빈도의 조향 데이터에 기초하여 예측 경로를 결정하는 동작;
제어 회로를 사용하여, 차량의 현재 상태에 적어도 부분적으로 기초하여 예측 경로를 따라 있는 차량의 기준점을 결정하는 동작; 및
제어 회로를 사용하여, 차량의 기준점에 적어도 부분적으로 기초하여 제1 조향 커맨드 세트를 결정하는 동작을 포함하는, 시스템.
59. 항목 58에 있어서, 조향 데이터의 빈도를 제2 빈도로 증가시키는 동작은 조향 데이터에서의 불연속부 사이를 보간하는 동작을 포함하는, 시스템.
60. 항목 58 또는 항목 59에 있어서, 차량의 기준점에 적어도 부분적으로 기초하여 제1 조향 커맨드 세트를 결정하는 동작은 차량의 현재 상태와 예측 경로 상의 차량의 기준점 사이의 횡방향 오차를 결정하는 동작을 포함하는, 시스템.
61. 항목 58 내지 항목 60 중 어느 한 항목에 있어서, 제1 조향 커맨드 세트는 예측 경로 상의 차량의 기준점을 사용하여 동적 자전거 모델에 기초하여 결정되는, 시스템.
62. 항목 58 내지 항목 61 중 어느 한 항목에 있어서, 명령은 추가로:
제어 회로를 사용하여, 예측 경로에 대한 속력 프로파일을 수신하는 동작; 및
제어 회로를 사용하여, 속력 프로파일에 적어도 부분적으로 기초하여 제1 속력 커맨드 세트를 결정하는 동작을 수행하게 하는, 시스템.
63. 항목 62에 있어서, 속력 프로파일은 제1 빈도의 속력 데이터를 포함하고, 제1 속력 커맨드 세트를 결정하는 동작은, 제어 회로를 사용하여, 속력 데이터의 빈도를 제1 빈도보다 높은 제2 빈도로 증가시키는 동작을 포함하는, 시스템.
64. 항목 54 내지 항목 63 중 어느 한 항목에 있어서, 제어 회로 내의 제2 제어 컴포넌트 그룹을 사용하여, 제2 조향 커맨드 세트 및 제2 속력 커맨드 세트를 결정하는 동작은:
제어 회로를 사용하여, 기준 궤적, 횡방향 제약 세트 및 속력 제약 세트를 수신하는 동작;
제어 회로를 사용하여, 기준 궤적의 곡률을 결정하는 동작;
제어 회로를 사용하여, 기준 궤적의 곡률, 횡방향 제약 세트 및 속력 제약 세트에 기초하여 제2 조향 커맨드 세트 및 제2 속력 커맨드 세트를 결정하는 동작을 포함하는, 시스템.
65. 항목 54 내지 항목 64 중 어느 한 항목에 있어서, 제어 회로 내의 제3 제어 컴포넌트 그룹을 사용하여, 제3 조향 커맨드 세트 및 제3 속력 커맨드 세트를 결정하는 동작은:
제어 회로를 사용하여, 기준 궤적, 횡방향 제약 세트 및 속력 제약 세트를 수신하는 동작;
제어 회로를 사용하여, 기준 궤적 및 횡방향 제약 세트에 적어도 부분적으로 기초하여 제4 조향 커맨드 세트를 결정하는 동작;
제어 회로를 사용하여, 속력 제약 세트에 적어도 부분적으로 기초하여 제4 속력 커맨드 세트를 결정하는 동작 - 제4 속력 커맨드 세트는 제4 조향 커맨드 세트와 독립적으로 결정됨 -;
제어 회로를 사용하여, 기준 궤적의 곡률을 결정하는 동작;
제어 회로를 사용하여, 기준 궤적의 곡률, 횡방향 제약 세트 및 속력 제약 세트에 기초하여 제5 조향 커맨드 세트 및 제5 속력 커맨드 세트를 결정하는 동작;
제어 회로를 사용하여, 제4 조향 커맨드 세트와 제5 조향 커맨드 세트를 결합하여 제3 조향 커맨드 세트를 생성하는 동작; 및
제어 회로를 사용하여, 제4 속력 커맨드 세트와 제5 속력 커맨드 세트를 결합하여 제3 조향 커맨드 세트를 생성하는 동작을 포함하는, 시스템.
66. 항목 54 내지 항목 65 중 어느 한 항목에 있어서, 제어 회로는 내장 프로세싱 회로를 갖는 마이크로컨트롤러를 포함하는, 시스템.
67. 방법으로서,
제어 회로를 사용하여, 자율 주행 차량에 대한 제어 시나리오를 결정하는 단계;
제어 시나리오가 제1 조건 세트를 충족시킨다는 결정에 따라:
제어 회로를 사용하여, 제1 제어 컴포넌트 그룹을 선택하는 단계;
제어 회로 내의 제1 제어 컴포넌트 그룹을 사용하여, 제1 조향 커맨드 세트 및 제1 속력 커맨드 세트를 결정하는 단계; 및
제어 회로를 사용하여, 제1 조향 커맨드 세트 및 제1 속력 커맨드 세트에 따라 차량을 운행시키는 단계;
제어 시나리오가 제2 조건 세트를 충족시킨다는 결정에 따라:
제어 회로를 사용하여, 제2 제어 컴포넌트 그룹을 선택하는 단계 - 제2 제어 컴포넌트 그룹은 제1 제어 컴포넌트 그룹과 상이함 -;
제어 회로 내의 제2 제어 컴포넌트 그룹을 사용하여, 제2 조향 커맨드 세트 및 제2 속력 커맨드 세트를 결정하는 단계; 및
제어 회로를 사용하여, 제2 조향 커맨드 세트 및 제2 속력 커맨드 세트에 따라 차량을 운행시키는 단계; 및
제어 시나리오가 제3 조건 세트를 충족시킨다는 결정에 따라:
제어 회로를 사용하여, 제3 제어 컴포넌트 그룹을 선택하는 단계 - 제3 제어 컴포넌트 그룹은 제1 제어 컴포넌트 그룹으로부터의 컴포넌트 및 제2 제어 컴포넌트 그룹으로부터의 컴포넌트를 포함함 -;
제어 회로 내의 제3 제어 컴포넌트 그룹을 사용하여, 제3 조향 커맨드 세트 및 제3 속력 커맨드 세트를 결정하는 단계; 및
제어 회로를 사용하여, 제3 조향 커맨드 세트 및 제3 속력 커맨드 세트에 따라 차량을 운행시키는 단계를 포함하는, 방법.
68. 항목 67에 있어서, 제어 시나리오가 시간에 따라 동적으로 변하는, 방법.
69. 항목 67에 있어서, 제어 시나리오가 미리 결정되고 시간에 따라 정적으로 유지되는, 방법.
70. 항목 67 내지 항목 69 중 어느 한 항목에 있어서, 제어 회로 내의 제1 제어 컴포넌트 그룹을 사용하여, 제1 조향 커맨드 세트 및 제1 속력 커맨드 세트를 결정하는 단계는:
제어 회로를 사용하여, 기준 궤적, 횡방향 제약 세트 및 속력 제약 세트를 수신하는 단계;
제어 회로를 사용하여, 기준 궤적 및 횡방향 제약 세트에 적어도 부분적으로 기초하여 제1 조향 커맨드 세트를 결정하는 단계; 및
제어 회로를 사용하여, 속력 제약 세트에 적어도 부분적으로 기초하여 제1 속력 커맨드 세트를 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
71. 항목 70에 있어서, 제1 조향 커맨드 세트는 제1 빈도의 조향 데이터를 포함하고, 제1 조향 커맨드 세트를 결정하는 단계는:
제어 회로를 사용하여, 조향 데이터의 빈도를 제1 빈도보다 높은 제2 빈도로 증가시키는 단계;
제어 회로를 사용하여, 제2 빈도의 조향 데이터에 기초하여 예측 경로를 결정하는 단계;
제어 회로를 사용하여, 차량의 현재 상태에 적어도 부분적으로 기초하여 예측 경로를 따라 있는 차량의 기준점을 결정하는 단계; 및
제어 회로를 사용하여, 차량의 기준점에 적어도 부분적으로 기초하여 제1 조향 커맨드 세트를 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
72. 항목 71에 있어서, 조향 데이터의 빈도를 제2 빈도로 증가시키는 단계는 조향 데이터에서의 불연속부 사이를 보간하는 단계를 포함하는, 방법.
73. 항목 71 또는 항목 72에 있어서, 차량의 기준점에 적어도 부분적으로 기초하여 제1 조향 커맨드 세트를 결정하는 단계는 차량의 현재 상태와 예측 경로 상의 차량의 기준점 사이의 횡방향 오차를 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
74. 항목 71 내지 항목 73 중 어느 한 항목에 있어서, 제1 조향 커맨드 세트는 예측 경로 상의 차량의 기준점을 사용하여 동적 자전거 모델에 기초하여 결정되는, 방법.
75. 항목 71 내지 항목 74 중 어느 한 항목에 있어서,
제어 회로를 사용하여, 예측 경로에 대한 속력 프로파일을 수신하는 단계; 및
제어 회로를 사용하여, 속력 프로파일에 적어도 부분적으로 기초하여 제1 속력 커맨드 세트를 결정하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
76. 항목 75에 있어서, 속력 프로파일은 제1 빈도의 속력 데이터를 포함하고, 제1 속력 커맨드 세트를 결정하는 단계는, 제어 회로를 사용하여, 속력 데이터의 빈도를 제1 빈도보다 높은 제2 빈도로 증가시키는 단계를 포함하는, 방법.
77. 항목 67 내지 항목 76 중 어느 한 항목에 있어서, 제어 회로 내의 제2 제어 컴포넌트 그룹을 사용하여, 제2 조향 커맨드 세트 및 제2 속력 커맨드 세트를 결정하는 단계는:
제어 회로를 사용하여, 기준 궤적, 횡방향 제약 세트 및 속력 제약 세트를 수신하는 단계;
제어 회로를 사용하여, 기준 궤적의 곡률을 결정하는 단계;
제어 회로를 사용하여, 기준 궤적의 곡률, 횡방향 제약 세트 및 속력 제약 세트에 기초하여 제2 조향 커맨드 세트 및 제2 속력 커맨드 세트를 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
78. 항목 67 내지 항목 77 중 어느 한 항목에 있어서, 제어 회로 내의 제3 제어 컴포넌트 그룹을 사용하여, 제3 조향 커맨드 세트 및 제3 속력 커맨드 세트를 결정하는 단계는:
제어 회로를 사용하여, 기준 궤적, 횡방향 제약 세트 및 속력 제약 세트를 수신하는 단계;
제어 회로를 사용하여, 기준 궤적 및 횡방향 제약 세트에 적어도 부분적으로 기초하여 제4 조향 커맨드 세트를 결정하는 단계;
제어 회로를 사용하여, 속력 제약 세트에 적어도 부분적으로 기초하여 제4 속력 커맨드 세트를 결정하는 단계 - 제4 속력 커맨드 세트는 제4 조향 커맨드 세트와 독립적으로 결정됨 -;
제어 회로를 사용하여, 기준 궤적의 곡률을 결정하는 단계;
제어 회로를 사용하여, 기준 궤적의 곡률, 횡방향 제약 세트 및 속력 제약 세트에 기초하여 제5 조향 커맨드 세트 및 제5 속력 커맨드 세트를 결정하는 단계;
제어 회로를 사용하여, 제4 조향 커맨드 세트와 제5 조향 커맨드 세트를 결합하여 제3 조향 커맨드 세트를 생성하는 단계; 및
제어 회로를 사용하여, 제4 속력 커맨드 세트와 제5 속력 커맨드 세트를 결합하여 제3 조향 커맨드 세트를 생성하는 단계를 포함하는, 방법.
79. 항목 67 내지 항목 78 중 어느 한 항목에 있어서, 제어 회로는 내장 프로세싱 회로를 갖는 마이크로컨트롤러를 포함하는, 방법.
80. 하나 이상의 컴퓨팅 디바이스에 의해 실행될 때, 항목 67 내지 항목 79 중 어느 한 항목에 열거된 방법을 수행하게 하는 명령을 저장하는 하나 이상의 비-일시적 저장 매체.
81. 시스템으로서,
하나 이상의 컴퓨터 프로세서; 및
하나 이상의 컴퓨터 프로세서에 의해 실행될 때, 동작들을 수행하게 하는 명령을 저장하는 하나 이상의 비-일시적 저장 매체를 포함하며, 이 동작들은:
차량이 자율 주행 모드에서 동작하고 있는 동안:
제어 회로를 사용하여, 규칙 세트를 수신하는 동작 - 규칙 세트는 제1 규칙 서브세트를 포함함 -;
제어 회로를 사용하여, 분류된 대상체 데이터를 수신하는 동작;
제어 회로를 사용하여, 규칙 세트 및 분류된 대상체 데이터에 적어도 부분적으로 기초하여 기준 궤적을 결정하는 동작;
제어 회로를 사용하여, 규칙 세트로부터 제1 규칙 서브세트를 선택하는 동작;
제어 회로를 사용하여, 기준 궤적, 분류된 대상체 데이터 및 선택된 제1 규칙 서브세트에 적어도 부분적으로 기초하여 조향 커맨드 세트 및 속력 커맨드 세트를 결정하는 동작; 및
제어 회로를 사용하여, 조향 커맨드 세트 및 속력 커맨드 세트에 따라 차량을 운행시키는 동작을 포함하는, 시스템.
82. 항목 81에 있어서, 조향 커맨드 세트 및 속력 커맨드 세트에 따라 차량을 운행시키는 동작은 제1 규칙 서브세트 내의 적어도 하나의 규칙을 위반하는 동작을 포함하는, 시스템.
83. 항목 81 또는 항목 82에 있어서, 규칙 세트가 규칙의 계층구조로 배열되는, 시스템.
84. 항목 81 내지 항목 83 중 어느 한 항목에 있어서, 제1 규칙 서브세트는 연속 값과 연관된 규칙을 포함하는, 시스템.
85. 항목 81 내지 항목 84 중 어느 한 항목에 있어서, 제1 규칙 서브세트는 근접성 규칙을 포함하는, 시스템.
86. 항목 81 내지 항목 85 중 어느 한 항목에 있어서, 제1 규칙 서브세트는 차선 유지 규칙을 포함하는, 시스템.
87. 항목 81 내지 항목 86 중 어느 한 항목에 있어서, 제1 규칙 서브세트는 차량의 속력에 대한 하나 이상의 제약을 포함하는, 시스템.
88. 항목 81 내지 항목 87 중 어느 한 항목에 있어서, 제1 규칙 서브세트는 차량의 가속에 대한 하나 이상의 제약을 포함하는, 시스템.
89. 항목 81 내지 항목 88 중 어느 한 항목에 있어서, 명령은 추가로:
조향 커맨드 세트 및 속력 커맨드 세트가 안전 인자를 충족시킨다는 결정에 따라, 조향 커맨드 세트 및 속력 커맨드 세트에 따라 차량을 운행시키는 동작; 및
조향 커맨드 세트 및 속력 커맨드 세트가 안전 인자를 충족시키지 못한다는 결정에 따라, 조향 커맨드 세트 및 속력 커맨드 세트에 따라 차량을 운행시키는 것을 보류하는 동작을 수행하게 하는, 시스템.
90. 항목 81 내지 항목 89 중 어느 한 항목에 있어서, 제어 회로는 내장 프로세싱 회로를 갖는 마이크로컨트롤러를 포함하는, 시스템.
91. 방법으로서,
차량이 자율 주행 모드에서 동작하고 있는 동안:
제어 회로를 사용하여, 규칙 세트를 수신하는 단계 - 규칙 세트는 제1 규칙 서브세트를 포함함 -;
제어 회로를 사용하여, 분류된 대상체 데이터를 수신하는 단계;
제어 회로를 사용하여, 규칙 세트 및 분류된 대상체 데이터에 적어도 부분적으로 기초하여 기준 궤적을 결정하는 단계;
제어 회로를 사용하여, 규칙 세트로부터 제1 규칙 서브세트를 선택하는 단계;
제어 회로를 사용하여, 기준 궤적, 분류된 대상체 데이터 및 선택된 제1 규칙 서브세트에 적어도 부분적으로 기초하여 조향 커맨드 세트 및 속력 커맨드 세트를 결정하는 단계; 및
제어 회로를 사용하여, 조향 커맨드 세트 및 속력 커맨드 세트에 따라 차량을 운행시키는 단계를 포함하는, 방법.
92. 항목 91에 있어서, 조향 커맨드 세트 및 속력 커맨드 세트에 따라 차량을 운행시키는 단계는 제1 규칙 서브세트 내의 적어도 하나의 규칙을 위반하는 단계를 포함하는, 방법.
93. 항목 91 또는 항목 92에 있어서, 규칙 세트가 규칙의 계층구조로 배열되는, 방법.
94. 항목 91 내지 항목 93 중 어느 한 항목에 있어서, 제1 규칙 서브세트는 연속 값과 연관된 규칙을 포함하는, 방법.
95. 항목 91 내지 항목 94 중 어느 한 항목에 있어서, 제1 규칙 서브세트는 근접성 규칙을 포함하는, 방법.
96. 항목 91 내지 항목 95 중 어느 한 항목에 있어서, 제1 규칙 서브세트는 차선 유지 규칙을 포함하는, 방법.
97. 항목 91 내지 항목 96 중 어느 한 항목에 있어서, 제1 규칙 서브세트는 차량의 속력에 대한 하나 이상의 제약을 포함하는, 방법.
98. 항목 91 내지 항목 97 중 어느 한 항목에 있어서, 제1 규칙 서브세트는 차량의 가속에 대한 하나 이상의 제약을 포함하는, 방법.
99. 항목 91 내지 항목 98 중 어느 한 항목에 있어서,
조향 커맨드 세트 및 속력 커맨드 세트가 안전 인자를 충족시킨다는 결정에 따라, 조향 커맨드 세트 및 속력 커맨드 세트에 따라 차량을 운행시키는 단계; 및
조향 커맨드 세트 및 속력 커맨드 세트가 안전 인자를 충족시키지 못한다는 결정에 따라, 조향 커맨드 세트 및 속력 커맨드 세트에 따라 차량을 운행시키는 것을 보류하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
100. 항목 91 내지 항목 99 중 어느 한 항목에 있어서, 제어 회로는 내장 프로세싱 회로를 갖는 마이크로컨트롤러를 포함하는, 방법.
101. 하나 이상의 컴퓨팅 디바이스에 의해 실행될 때, 항목 91 내지 항목 100 중 어느 한 항목에 열거된 방법을 수행하게 하는 명령을 저장하는 하나 이상의 비-일시적 저장 매체.
102. 시스템으로서,
하나 이상의 컴퓨터 프로세서; 및
하나 이상의 컴퓨터 프로세서에 의해 실행될 때, 동작들을 수행하게 하는 명령을 저장하는 하나 이상의 비-일시적 저장 매체를 포함하며, 이 동작들은:
차량이 자율 주행 모드에서 동작하고 있는 동안:
제어 회로를 사용하여, 차량의 현재 상태에 대응하는 상태 정보를 수신하는 동작;
제어 회로를 사용하여, 이동 모델에 기초하여 차량의 미래 상태를 예측하는 동작 - 이동 모델은 동적 모델과 운동학적 모델을 포함함 -;
제어 회로를 사용하여, 차량의 현재 상태 및 차량의 예측된 미래 상태에 적어도 부분적으로 기초하여 조향 커맨드 세트 및 속력 커맨드 세트를 결정하는 동작; 및
제어 회로를 사용하여, 조향 커맨드 세트 및 속력 커맨드 세트에 따라 차량을 운행시키는 동작을 포함하는, 시스템.
103. 항목 102에 있어서, 선형 동적 모델과 운동학적 모델이 차량의 현재 속력에 기초하여 혼합되는, 시스템.
104. 항목 102 또는 항목 103에 있어서, 이동 모델은 차량의 현재 속력이 제1 임계치 미만일 때 저속 운동학적 모델을 사용하고 차량의 현재 속력이 제1 임계치와 상이한 제2 임계치 초과일 때 동적 모델을 사용하는, 시스템.
105. 항목 102 내지 항목 104 중 어느 한 항목에 있어서, 동적 모델은 선형 동적 자전거 모델인, 시스템.
106. 항목 102 내지 항목 105 중 어느 한 항목에 있어서, 명령은 추가로:
조향 커맨드 세트 및 속력 커맨드 세트가 안전 인자를 충족시킨다는 결정에 따라, 조향 커맨드 세트 및 속력 커맨드 세트에 따라 차량을 운행시키는 동작; 및
조향 커맨드 세트 및 속력 커맨드 세트가 안전 인자를 충족시키지 못한다는 결정에 따라, 조향 커맨드 세트 및 속력 커맨드 세트에 따라 차량을 운행시키는 것을 보류하는 동작을 수행하게 하는, 시스템.
107. 항목 102 내지 항목 106 중 어느 한 항목에 있어서, 제어 회로는 내장 프로세싱 회로를 갖는 마이크로컨트롤러를 포함하는, 시스템.
108. 방법으로서,
차량이 자율 주행 모드에서 동작하고 있는 동안:
제어 회로를 사용하여, 차량의 현재 상태에 대응하는 상태 정보를 수신하는 단계;
제어 회로를 사용하여, 이동 모델에 기초하여 차량의 미래 상태를 예측하는 단계 - 이동 모델은 동적 모델과 운동학적 모델을 포함함 -;
제어 회로를 사용하여, 차량의 현재 상태 및 차량의 예측된 미래 상태에 적어도 부분적으로 기초하여 조향 커맨드 세트 및 속력 커맨드 세트를 결정하는 단계; 및
제어 회로를 사용하여, 조향 커맨드 세트 및 속력 커맨드 세트에 따라 차량을 운행시키는 단계를 포함하는, 방법.
109. 항목 108에 있어서, 선형 동적 모델과 운동학적 모델이 차량의 현재 속력에 기초하여 혼합되는, 방법.
110. 항목 108 또는 항목 109에 있어서, 이동 모델은 차량의 현재 속력이 제1 임계치 미만일 때 저속 운동학적 모델을 사용하고 차량의 현재 속력이 제1 임계치와 상이한 제2 임계치 초과일 때 동적 모델을 사용하는, 방법.
111. 항목 108 내지 항목 110 중 어느 한 항목에 있어서, 동적 모델은 선형 동적 자전거 모델인, 방법.
112. 항목 108 내지 항목 111 중 어느 한 항목에 있어서,
조향 커맨드 세트 및 속력 커맨드 세트가 안전 인자를 충족시킨다는 결정에 따라, 조향 커맨드 세트 및 속력 커맨드 세트에 따라 차량을 운행시키는 단계; 및
조향 커맨드 세트 및 속력 커맨드 세트가 안전 인자를 충족시키지 못한다는 결정에 따라, 조향 커맨드 세트 및 속력 커맨드 세트에 따라 차량을 운행시키는 것을 보류하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
113. 항목 108 내지 항목 112 중 어느 한 항목에 있어서, 제어 회로는 내장 프로세싱 회로를 갖는 마이크로컨트롤러를 포함하는, 방법.
114. 하나 이상의 컴퓨팅 디바이스에 의해 실행될 때, 항목 108 내지 항목 113 중 어느 한 항목에 열거된 방법을 수행하게 하는 명령을 저장하는 하나 이상의 비-일시적 저장 매체.
전술한 설명에서, 본 발명의 실시예는 구현마다 달라질 수 있는 다수의 특정 세부 사항을 참조하여 기술되었다. 따라서, 상세한 설명 및 도면은 제한적인 관점보다는 예시적인 관점에서 보아야 한다. 본 발명의 범위의 유일한 독점적인 지표, 및 출원인이 본 발명의 범위이도록 의도한 것은, 본 출원에서 특정 형태로 나오는 일련의 청구항의 문언적 등가 범위이며, 그러한 청구항이 나오는 특정 형태는 임의의 후속 보정을 포함한다. 그러한 청구항에 포함된 용어에 대한 본원에서 명시적으로 기재된 임의의 정의는 청구항에서 사용되는 그러한 용어의 의미를 결정한다. 추가적으로, 전술한 설명 및 이하의 청구항에서 "추가로 포함하는"이라는 용어가 사용될 때, 이 문구에 뒤따르는 것은 추가적인 단계 또는 엔티티, 또는 이전에 언급된 단계 또는 엔티티의 서브-단계/서브-엔티티일 수 있다.

Claims (25)

  1. 시스템으로서,
    하나 이상의 컴퓨터 프로세서; 및
    상기 하나 이상의 컴퓨터 프로세서에 의해 실행될 때, 동작들을 수행하게 하는 명령어를 저장하는 하나 이상의 비-일시적 저장 매체를 포함하며, 상기 동작들은:
    제어 회로를 사용하여, 자율 주행 차량에 대한 제어 시나리오를 결정하는 동작;
    상기 제어 시나리오가 제1 조건 세트를 충족시킨다는 결정에 따라:
    상기 제어 회로를 사용하여, 제1 차량 제어 컴포넌트 그룹을 선택하는 동작;
    상기 제어 회로 내의 상기 제1 차량 제어 컴포넌트 그룹을 사용하여, 제1 조향 커맨드 세트 및 제1 속력 커맨드 세트를 결정하는 동작; 및
    상기 제어 회로를 사용하여, 상기 제1 조향 커맨드 세트 및 상기 제1 속력 커맨드 세트에 따라 상기 차량을 운행시키는 동작;
    상기 제어 시나리오가 제2 조건 세트를 충족시킨다는 결정에 따라:
    상기 제어 회로를 사용하여, 제2 차량 제어 컴포넌트 그룹을 선택하는 동작 - 상기 제2 차량 제어 컴포넌트 그룹은 상기 제1 차량 제어 컴포넌트 그룹과 상이함 -;
    상기 제어 회로 내의 상기 제2 차량 제어 컴포넌트 그룹을 사용하여, 제2 조향 커맨드 세트 및 제2 속력 커맨드 세트를 결정하는 동작; 및
    상기 제어 회로를 사용하여, 상기 제2 조향 커맨드 세트 및 상기 제2 속력 커맨드 세트에 따라 상기 차량을 운행시키는 동작; 및
    상기 제어 시나리오가 제3 조건 세트를 충족시킨다는 결정에 따라:
    상기 제어 회로를 사용하여, 제3 차량 제어 컴포넌트 그룹을 선택하는 동작 - 상기 제3 차량 제어 컴포넌트 그룹은 상기 제1 차량 제어 컴포넌트 그룹으로부터의 하나 이상의 컴포넌트 및 상기 제2 차량 제어 컴포넌트 그룹으로부터의 하나 이상의 컴포넌트를 포함함 -;
    상기 제어 회로 내의 상기 제3 차량 제어 컴포넌트 그룹을 사용하여, 제3 조향 커맨드 세트 및 제3 속력 커맨드 세트를 결정하는 동작; 및
    상기 제어 회로를 사용하여, 상기 제3 조향 커맨드 세트 및 상기 제3 속력 커맨드 세트에 따라 상기 차량을 운행시키는 동작
    을 포함하고,
    상기 제1 차량 제어 컴포넌트 그룹은, 상기 제1 조향 커맨드 세트를 결정하도록 구성된 제1 컴포넌트 및 상기 제1 속력 커맨드 세트를 결정하도록 구성된 제2 컴포넌트를 포함하고,
    상기 제2 차량 제어 컴포넌트 그룹은, 상기 제1 컴포넌트 및 상기 제2 컴포넌트와는 상이하고 상기 제2 조향 커맨드 세트 및 상기 제2 속력 커맨드 세트를 결정하도록 구성된 제3 컴포넌트를 포함하는 것인, 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어 시나리오가 시간에 따라 동적으로 변하는 것인, 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어 시나리오가 미리 결정되고 시간에 따라 정적으로 유지되는 것인, 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어 회로 내의 상기 제1 차량 제어 컴포넌트 그룹을 사용하여, 상기 제1 조향 커맨드 세트 및 상기 제1 속력 커맨드 세트를 결정하는 동작은:
    상기 제어 회로를 사용하여, 기준 궤적, 횡방향 제약 세트 및 속력 제약 세트를 수신하는 동작;
    상기 제어 회로를 사용하여, 상기 기준 궤적 및 상기 횡방향 제약 세트에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 제1 조향 커맨드 세트를 결정하는 동작; 및
    상기 제어 회로를 사용하여, 상기 속력 제약 세트에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 제1 속력 커맨드 세트를 결정하는 동작
    을 포함하는 것인, 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 조향 커맨드 세트는 제1 빈도의 조향 데이터를 포함하고, 상기 제1 조향 커맨드 세트를 결정하는 동작은:
    상기 제어 회로를 사용하여, 상기 조향 데이터의 빈도를 상기 제1 빈도보다 높은 제2 빈도로 증가시키는 동작;
    상기 제어 회로를 사용하여, 상기 제2 빈도의 상기 조향 데이터에 기초하여 예측 경로를 결정하는 동작;
    상기 제어 회로를 사용하여, 상기 차량의 현재 상태에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 예측 경로를 따라 있는 상기 차량의 기준점을 결정하는 동작; 및
    상기 제어 회로를 사용하여, 상기 차량의 상기 기준점에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 제1 조향 커맨드 세트를 결정하는 동작
    을 포함하는 것인, 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 조향 데이터의 빈도를 상기 제2 빈도로 증가시키는 동작은 상기 조향 데이터에서의 불연속부 사이를 보간하는 동작을 포함하는 것인, 시스템.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 차량의 상기 기준점에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 제1 조향 커맨드 세트를 결정하는 동작은 상기 차량의 상기 현재 상태와 상기 예측 경로 상의 상기 차량의 상기 기준점 사이의 횡방향 오차를 결정하는 동작을 포함하는 것인, 시스템.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 제1 조향 커맨드 세트는 상기 예측 경로 상의 상기 차량의 상기 기준점을 사용하여 동적 자전거 모델에 기초하여 결정되는 것인, 시스템.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 명령어는 또한:
    상기 제어 회로를 사용하여, 상기 예측 경로에 대한 속력 프로파일을 수신하는 동작; 및
    상기 제어 회로를 사용하여, 상기 속력 프로파일에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 제1 속력 커맨드 세트를 결정하는 동작
    을 수행하게 하는 것인, 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 속력 프로파일은 상기 제1 빈도의 속력 데이터를 포함하고, 상기 제1 속력 커맨드 세트를 결정하는 동작은, 상기 제어 회로를 사용하여, 상기 속력 데이터의 빈도를 상기 제1 빈도보다 높은 제2 빈도로 증가시키는 동작을 포함하는 것인, 시스템.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 회로 내의 상기 제2 차량 제어 컴포넌트 그룹을 사용하여, 상기 제2 조향 커맨드 세트 및 상기 제2 속력 커맨드 세트를 결정하는 동작은:
    제어 회로를 사용하여, 기준 궤적, 횡방향 제약 세트 및 속력 제약 세트를 수신하는 동작;
    상기 제어 회로를 사용하여, 상기 기준 궤적의 곡률을 결정하는 동작;
    상기 제어 회로를 사용하여, 상기 기준 궤적의 상기 곡률, 상기 횡방향 제약 세트 및 상기 속력 제약 세트에 기초하여 상기 제2 조향 커맨드 세트 및 상기 제2 속력 커맨드 세트를 결정하는 동작
    을 포함하는 것인, 시스템.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제어 회로 내의 상기 제3 차량 제어 컴포넌트 그룹을 사용하여, 상기 제3 조향 커맨드 세트 및 상기 제3 속력 커맨드 세트를 결정하는 동작은:
    상기 제어 회로를 사용하여, 기준 궤적, 횡방향 제약 세트 및 속력 제약 세트를 수신하는 동작;
    상기 제어 회로를 사용하여, 상기 기준 궤적 및 상기 횡방향 제약 세트에 적어도 부분적으로 기초하여 제4 조향 커맨드 세트를 결정하는 동작;
    상기 제어 회로를 사용하여, 상기 속력 제약 세트에 적어도 부분적으로 기초하여 제4 속력 커맨드 세트를 결정하는 동작 - 상기 제4 속력 커맨드 세트는 상기 제4 조향 커맨드 세트와 독립적으로 결정됨 -;
    상기 제어 회로를 사용하여, 상기 기준 궤적의 곡률을 결정하는 동작;
    상기 제어 회로를 사용하여, 상기 기준 궤적의 상기 곡률, 상기 횡방향 제약 세트 및 상기 속력 제약 세트에 기초하여 제5 조향 커맨드 세트 및 제5 속력 커맨드 세트를 결정하는 동작;
    상기 제어 회로를 사용하여, 상기 제4 조향 커맨드 세트와 상기 제5 조향 커맨드 세트를 결합하여 상기 제3 조향 커맨드 세트를 생성하는 동작; 및
    상기 제어 회로를 사용하여, 상기 제4 속력 커맨드 세트와 상기 제5 속력 커맨드 세트를 결합하여 상기 제3 조향 커맨드 세트를 생성하는 동작
    을 포함하는 것인, 시스템.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제어 회로는 내장 프로세싱 회로를 갖는 마이크로컨트롤러를 포함하는 것인, 시스템.
  14. 방법으로서,
    제어 회로를 사용하여, 자율 주행 차량에 대한 제어 시나리오를 결정하는 단계;
    상기 제어 시나리오가 제1 조건 세트를 충족시킨다는 결정에 따라:
    상기 제어 회로를 사용하여, 제1 차량 제어 컴포넌트 그룹을 선택하는 단계;
    상기 제어 회로 내의 상기 제1 차량 제어 컴포넌트 그룹을 사용하여, 제1 조향 커맨드 세트 및 제1 속력 커맨드 세트를 결정하는 단계; 및
    상기 제어 회로를 사용하여, 상기 제1 조향 커맨드 세트 및 상기 제1 속력 커맨드 세트에 따라 상기 차량을 운행시키는 단계;
    상기 제어 시나리오가 제2 조건 세트를 충족시킨다는 결정에 따라:
    상기 제어 회로를 사용하여, 제2 차량 제어 컴포넌트 그룹을 선택하는 단계 - 상기 제2 차량 제어 컴포넌트 그룹은 상기 제1 차량 제어 컴포넌트 그룹과 상이함 -;
    상기 제어 회로 내의 상기 제2 차량 제어 컴포넌트 그룹을 사용하여, 제2 조향 커맨드 세트 및 제2 속력 커맨드 세트를 결정하는 단계; 및
    상기 제어 회로를 사용하여, 상기 제2 조향 커맨드 세트 및 상기 제2 속력 커맨드 세트에 따라 상기 차량을 운행시키는 단계; 및
    상기 제어 시나리오가 제3 조건 세트를 충족시킨다는 결정에 따라:
    상기 제어 회로를 사용하여, 제3 차량 제어 컴포넌트 그룹을 선택하는 단계 - 상기 제3 차량 제어 컴포넌트 그룹은 상기 제1 차량 제어 컴포넌트 그룹으로부터의 하나 이상의 컴포넌트 및 상기 제2 차량 제어 컴포넌트 그룹으로부터의 하나 이상의 컴포넌트를 포함함 -;
    상기 제어 회로 내의 상기 제3 차량 제어 컴포넌트 그룹을 사용하여, 제3 조향 커맨드 세트 및 제3 속력 커맨드 세트를 결정하는 단계; 및
    상기 제어 회로를 사용하여, 상기 제3 조향 커맨드 세트 및 상기 제3 속력 커맨드 세트에 따라 상기 차량을 운행시키는 단계
    를 포함하고,
    상기 제1 차량 제어 컴포넌트 그룹은, 상기 제1 조향 커맨드 세트를 결정하도록 구성된 제1 컴포넌트 및 상기 제1 속력 커맨드 세트를 결정하도록 구성된 제2 컴포넌트를 포함하고,
    상기 제2 차량 제어 컴포넌트 그룹은, 상기 제1 컴포넌트 및 상기 제2 컴포넌트와는 상이하고 상기 제2 조향 커맨드 세트 및 상기 제2 속력 커맨드 세트를 결정하도록 구성된 제3 컴포넌트를 포함하는 것인, 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제어 시나리오가 시간에 따라 동적으로 변하는 것인, 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 제어 회로 내의 상기 제1 차량 제어 컴포넌트 그룹을 사용하여, 상기 제1 조향 커맨드 세트 및 상기 제1 속력 커맨드 세트를 결정하는 단계는:
    상기 제어 회로를 사용하여, 기준 궤적, 횡방향 제약 세트 및 속력 제약 세트를 수신하는 단계;
    상기 제어 회로를 사용하여, 상기 기준 궤적 및 상기 횡방향 제약 세트에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 제1 조향 커맨드 세트를 결정하는 단계; 및
    상기 제어 회로를 사용하여, 상기 속력 제약 세트에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 제1 속력 커맨드 세트를 결정하는 단계
    를 포함하는 것인, 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제1 조향 커맨드 세트는 제1 빈도의 조향 데이터를 포함하고, 상기 제1 조향 커맨드 세트를 결정하는 단계는:
    상기 제어 회로를 사용하여, 상기 조향 데이터의 빈도를 상기 제1 빈도보다 높은 제2 빈도로 증가시키는 단계;
    상기 제어 회로를 사용하여, 상기 제2 빈도의 상기 조향 데이터에 기초하여 예측 경로를 결정하는 단계;
    상기 제어 회로를 사용하여, 상기 차량의 현재 상태에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 예측 경로를 따라 있는 상기 차량의 기준점을 결정하는 단계; 및
    상기 제어 회로를 사용하여, 상기 차량의 상기 기준점에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 제1 조향 커맨드 세트를 결정하는 단계
    를 포함하는 것인, 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 조향 데이터의 빈도를 상기 제2 빈도로 증가시키는 단계는 상기 조향 데이터에서의 불연속부 사이를 보간하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
  19. 제17항 또는 제18항에 있어서,
    상기 제1 조향 커맨드 세트는 상기 예측 경로 상의 상기 차량의 상기 기준점을 사용하여 동적 자전거 모델에 기초하여 결정되는 것인, 방법.
  20. 제17항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 회로를 사용하여, 상기 예측 경로에 대한 속력 프로파일을 수신하는 단계; 및
    상기 제어 회로를 사용하여, 상기 속력 프로파일에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 제1 속력 커맨드 세트를 결정하는 단계
    를 더 포함하는, 방법.
  21. 하나 이상의 컴퓨팅 디바이스에 의해 실행될 때, 제14항 내지 제18항 중 어느 한 항에 열거된 방법을 수행하게 하는 명령어를 저장하는 하나 이상의 저장 매체.
  22. 제1항에 있어서,
    상기 제1 차량 제어 컴포넌트 그룹은,
    상기 제1 조향 커맨드 세트를 결정하도록 구성된 경로 최적화기,
    상기 제1 속력 커맨드 세트를 결정하도록 구성된 속력 최적화기,
    상기 자율 주행 차량의 예측 경로를 따라 있는 상기 자율 주행 차량의 기준점 및 상기 기준점과 연관된 상기 제1 속력 커맨드 세트를 결정하도록 구성된 추적기 기준 생성기,
    상기 자율 주행 차량의 기준점에 기초하여 상기 제1 조향 커맨드 세트를 결정하도록 구성된 경로 추적기
    중 하나 이상을 포함하고,
    상기 제2 차량 제어 컴포넌트 그룹은, 상기 제2 조향 커맨드 세트 및 상기 제2 속력 커맨드 세트를 결정하도록 구성된 결합형 모델 예측 제어기(combined model predictive controller (MPC))를 포함하는 것인, 시스템.
  23. 제1항에 있어서,
    상기 동작들은,
    상기 자율 주행 차량이 상기 제2 차량 제어 컴포넌트 그룹의 하나 이상의 컴포넌트를 사용할 수 없다고 결정하는 것에 응답하여 상기 제1 조건 세트가 충족된다고 결정하는 동작;
    상기 자율 주행 차량이 상기 제1 차량 제어 컴포넌트 그룹의 하나 이상의 컴포넌트를 사용할 수 없다고 결정하는 것에 응답하여 상기 제2 조건 세트가 충족된다고 결정하는 동작; 및
    상기 자율 주행 차량이 상기 제1 차량 제어 컴포넌트 그룹 및 상기 제2 차량 제어 컴포넌트 그룹 둘 다 사용할 수 있다고 결정하는 것에 응답하여 상기 제3 조건 세트가 충족된다고 결정하는 동작
    을 더 포함하는 것인, 시스템.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 동작들은,
    상기 자율 주행 차량이 상기 제2 차량 제어 컴포넌트 그룹의 상기 하나 이상의 컴포넌트에 필요한 능력을 갖지 않는다고 결정하는 것에 응답하여 상기 제1 조건 세트가 충족된다고 결정하는 동작;
    상기 자율 주행 차량이 상기 제1 차량 제어 컴포넌트 그룹의 상기 하나 이상의 컴포넌트에 필요한 능력을 갖지 않는다고 결정하는 것에 응답하여 상기 제2 조건 세트가 충족된다고 결정하는 동작; 및
    상기 자율 주행 차량이 상기 제1 차량 제어 컴포넌트 그룹 및 상기 제2 차량 제어 컴포넌트 그룹 둘 다에 필요한 능력을 갖는다고 결정하는 것에 응답하여 상기 제3 조건 세트가 충족된다고 결정하는 동작
    을 더 포함하는 것인, 시스템.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 제1 차량 제어 컴포넌트 그룹 및 상기 제2 차량 제어 컴포넌트 중 적어도 하나에 필요한 능력은 프로세서 속도 및 이용가능한 센서 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 시스템.
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