特許 6972356 車両及び車両を制御する方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6972356

(24)【登録日】2021年11月5日

(45)【発行日】2021年11月24日

(54)【発明の名称】車両及び車両を制御する方法

(51)【国際特許分類】

   G01S 5/14 20060101AFI20211111BHJP

   H04W 56/00 20090101ALI20211111BHJP

   H04W 64/00 20090101ALI20211111BHJP

【ＦＩ】

   G01S5/14

   H04W56/00 130

   H04W64/00 140

【請求項の数】16

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2020-536693(P2020-536693)

(86)(22)【出願日】2018年8月28日

(65)【公表番号】特表2021-510198(P2021-510198A)

(43)【公表日】2021年4月15日

(86)【国際出願番号】JP2018032515

(87)【国際公開番号】WO2019171629

(87)【国際公開日】20190912

【審査請求日】2020年6月29日

(31)【優先権主張番号】15/911,439

(32)【優先日】2018年3月5日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】000006013

【氏名又は名称】三菱電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100110423

【弁理士】

【氏名又は名称】曾我 道治

(74)【代理人】

【識別番号】100111648

【弁理士】

【氏名又は名称】梶並 順

(74)【代理人】

【識別番号】100122437

【弁理士】

【氏名又は名称】大宅 一宏

(74)【代理人】

【識別番号】100147566

【弁理士】

【氏名又は名称】上田 俊一

(74)【代理人】

【識別番号】100161171

【弁理士】

【氏名又は名称】吉田 潤一郎

(72)【発明者】

【氏名】グオ、ジアンリン

(72)【発明者】

【氏名】オーリック、フィリップ

【審査官】 梶田 真也

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２０１７／０２２７９７２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００９／０１６７５１３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１３／０１１６９０８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１９／００４４７２８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１７−１６１５０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１６／０２７７１９７（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｓ ５／００ − ５／１４

Ｇ０１Ｓ １９／００ − １９／５５

Ｈ０４Ｗ ２８／０２ − ７２／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両であって、
前記車両の少なくとも１つの構成要素の動作を制御するコントローラと、
前記車両の前記構成要素の動作を同期させるクロックと、
前記車両の前記構成要素の動作の同期を調整する、前記車両のクロックに対するクロックオフセットを記憶するメモリと、
近傍車両からハートビートメッセージを受信する受信機であって、前記近傍車両から受信される各ハートビートメッセージは、前記ハートビートメッセージの送信時刻、前記近傍車両の位置、及び前記近傍車両の速度を含み、前記車両のクロックを用いて測定された対応する受信時刻に各ハートビートメッセージを受信する、受信機と、
少なくとも３つの前記近傍車両のぞれぞれについて、前記ハートビートメッセージの送信時刻と、未知のクロックオフセットを用いて調整された対応する受信時刻との間に光が進行した第１の距離を、未知の位置にある前記車両と、前記ハートビートメッセージから索出された近傍車両の位置との間の第２の距離と等しいとする方程式を作成し、作成したすべての前記方程式を連立させることによって、未知数である特定の時刻における前記車両の前記未知のクロックオフセット及び前記未知の位置を同時に求めることに応答して、前記メモリに記憶された前記クロックオフセットを更新するプロセッサと、
を備える、車両。

【請求項2】

前記車両の速度を求める内部測定ユニット（ＩＭＵ）を更に備え、前記特定の時刻における前記車両の前記未知の位置は、異なる複数のハートビートメッセージの送信時刻間の差と、前記車両の速度とに基づいて調整される、請求項１に記載の車両。

【請求項3】

前記ハートビートメッセージの数は、前記未知数の数以上である、請求項１に記載の車両。

【請求項4】

前記受信機は、前記未知数の数よりも多くの前記ハートビートメッセージを受信し、閾値未満の送信時刻の差を有する前記ハートビートメッセージを選択する、請求項３に記載の車両。

【請求項5】

前記クロックオフセットを有するクロックによって測定される現在の時刻における前記車両の位置を求めるナビゲーションシステムと、
現在の時刻における前記車両の速度を求める内部測定ユニット（ＩＭＵ）と、
現在の時刻、前記ナビゲーションシステムによって求められた位置、及び前記ＩＭＵによって求められた速度を含む前記車両のハートビートメッセージを送信する送信機と、
を更に備える、請求項１に記載の車両。

【請求項6】

前記プロセッサは、前記近傍車両から、複数の反復にわたって同期を行う近傍車両のグループを選択し、前記グループからの各近傍車両は、ハートビートメッセージ送信の頻度及び反復の所定数によって定義される持続時間にわたって通信範囲内に前記近傍車両がある前記車両の位置及び速度に対する位置及び速度を有する、請求項１に記載の車両。

【請求項7】

前記プロセッサは、前記近傍車両のタイムスタンプ、位置及び速度をニューラルネットワークに提出し、信頼性の高い近傍車両のグループを選択する、請求項６に記載の車両。

【請求項8】

前記受信機は、共同制御用途を実行する近傍車両のグループの指示を受信する、請求項１に記載の車両。

【請求項9】

前記プロセッサは、以下の等式による比較システムを用いて前記近傍車両から受信したハートビートメッセージに基づいて前記車両の前記未知のクロックオフセットｃ_ｏ及び前記未知の位置（ｘ，ｙ，ｚ）を同時に求め、

【数1】

ここで、ｃは光の速度であり、ｔ_ｔｉ（ｉ＝１，２，３，４）は、前記近傍車両Ｖ_ｉ（ｉ＝１，２，３，４）が前記ハートビートメッセージを送信する時刻であり、ｔ_ｒｉ（ｉ＝１，２，３，４）は、前記車両が前記近傍車両Ｖ_ｉ（ｉ＝１，２，３，４）から前記ハートビートメッセージを受信する時刻であり、（ｘ_ｉ，ｙ_ｉ，ｚ_ｉ）は、前記近傍車両Ｖ_ｉ（ｉ＝１，２，３，４）の前記位置である、請求項１に記載の車両。

【請求項10】

前記プロセッサは、以下の等式による比較システムを用いて前記近傍車両から受信したハートビートメッセージに基づいて前記車両の前記未知のクロックオフセットｃ_ｏ及び前記未知の位置（ｘ，ｙ，ｚ）を同時に求め、

【数2】

ここで、ｃは光の速度であり、ｔ_ｔｉ（ｉ＝１，２，３，４）は、前記近傍車両Ｖ_ｉ（ｉ＝１，２，３，４）が前記ハートビートメッセージを送信する時刻であり、ｔ_ｒｉ（ｉ＝１，２，３，４）は、前記車両が前記近傍車両Ｖ_ｉ（ｉ＝１，２，３，４）から前記ハートビートメッセージを受信する時刻であり、（ｘ_ｉ，ｙ_ｉ，ｚ_ｉ）は、前記近傍車両Ｖ_ｉのハートビートメッセージにおいて送信された前記近傍車両Ｖ_ｉの位置であり、ｔ_ｍｉ＝ｍｉｎ｛ｔ_ｒ１，ｔ_ｒ２，ｔ_ｒ３，ｔ_ｒ４｝であり、（ｘ_０，ｙ_０，ｚ_０）は、時刻ｔ_ｍｉにおける前記車両の位置であり、（ｖ_ｘ，ｖ_ｙ，ｖ_ｚ）は時刻ｔ_ｍｉにおける前記車両の速度であり、ｃ_ｏはクロックオフセットである、請求項１に記載の車両。

【請求項11】

車両を制御する方法であって、前記方法は、前記方法を実施する記憶された命令と結合されたプロセッサを用いて実行され、前記命令は、前記プロセッサによって実行されると、前記方法の少なくともいくつかのステップを実行し、前記方法は、
近傍車両からハートビートメッセージを受信することであって、前記近傍車両から受信される各ハートビートメッセージは、前記ハートビートメッセージの送信時刻、前記近傍車両の位置、及び前記近傍車両の速度を含み、受信機が前記車両のクロックを用いて測定された対応する受信時刻に各ハートビートメッセージを受信することと、
少なくとも３つの前記近傍車両のぞれぞれについて、未知の位置にある前記車両と、前記ハートビートメッセージから索出された前記近傍車両の位置との間の距離を、前記ハートビートメッセージの前記送信時刻と、未知のクロックオフセットを用いて調整された対応する受信時刻との間に光が進行した距離と等しいとする方程式を作成し、作成したすべての前記方程式を連立させることによって、特定の時刻における前記車両の前記未知のクロックオフセット及び前記未知の位置を同時に求めることと、
求められたクロックオフセットを用いて前記車両のクロックを更新することと、
前記車両の更新されたクロックに従って前記車両の少なくとも１つの構成要素の動作を制御することと、
を含む、方法。

【請求項12】

前記車両の速度を求めることと、
前記特定の時刻における前記車両の前記未知の位置を、複数のハートビートメッセージの送信時刻間の差と、前記車両の速度とに基づいて調整することを更に含む、請求項１１に記載の方法。

【請求項13】

前記近傍車両から、複数の反復にわたってクロックの同期を行う近傍車両のグループを選択することを更に含み、前記グループからの各近傍車両は、ハートビートメッセージ送信の頻度及び反復の所定数によって定義される持続時間にわたって通信範囲内に前記近傍車両がある前記車両の位置及び速度に対する位置及び速度を有する、請求項１１に記載の方法。

【請求項14】

前記選択することは、前記近傍車両の前記ハートビートメッセージからのデータをニューラルネットワークに提出し、前記近傍車両のグループを選択することを含む、請求項１３に記載の方法。

【請求項15】

前記受信機は、共同制御用途を行う近傍車両のグループの指示を受信する、請求項１１に記載の方法。

【請求項16】

プロセッサに方法を実行させるためのプログラムが格納された非一時的コンピュータ可読ストレージ媒体であって、前記方法は、
近傍車両からハートビートメッセージを受信することであって、前記近傍車両から受信される各ハートビートメッセージは、前記ハートビートメッセージの送信時刻、前記近傍車両の位置、及び前記近傍車両の速度を含み、受信機が車両のクロックを用いて測定された対応する受信時刻に各ハートビートメッセージを受信することと、
少なくとも３つの前記近傍車両のぞれぞれについて、未知の位置にある前記車両と、前記ハートビートメッセージから索出された近傍車両の位置との間の距離を、前記ハートビートメッセージの前記送信時刻と、未知のクロックオフセットを用いて調整された対応する受信時刻との間に光が進行した距離と等しいとする方程式を作成し、作成したすべての前記方程式を連立させることによって、特定の時刻における前記車両の前記未知のクロックオフセット及び前記未知の位置を同時に求めることと、
求められたクロックオフセットを用いて前記車両のクロックを更新することと、
前記車両の更新されたクロックに従って前記車両の少なくとも１つの構成要素の動作を制御することと、
を含む、非一時的コンピュータ可読ストレージ媒体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、包括的には、車両通信ネットワークにおける無線通信に関し、詳細には、車両のクロック同期に関する。

【背景技術】

【0002】

ビークルツービークル（Ｖ２Ｖ：vehicle-to-vehicle）は、自動車が互いに「トーク」することを可能にするように設計された自動車技術である。Ｖ２Ｖ通信は、車両及び路側機が通信ノードであり、安全に関する警告及びトラフィック情報等の情報を互いに提供する、車両通信システム及び／又はネットワークを可能にする。車両通信システムは、事故、自動隊列走行及び交通渋滞の回避に効果的である。しかしながら、これらの用途に用いるには、システムが車両通信ネットワークにおける時間感度に依存するため、車両通信ネットワークを形成する車両のクロックの同期を必要とする。そのような同期は、一般的に全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ）のクロックに基づいて行われる。

【0003】

ＧＮＳＳは、地球上におけるモバイル受信機の地理的位置を求めるのに用いられる衛星のシステムである。ＧＮＳＳは、ＧＰＳ、Ｇａｌｉｌｅｏ、Ｇｌｏｎａｓｓ及びＢｅｉＤｏｕを含む。種々の全地球航法衛星（ＧＮＳ）の補正システムは、ＧＮＳＳ衛星からＧＮＳＳ信号データを受信することと、これらのＧＮＳＳデータを処理することと、ＧＮＳＳデータからＧＮＳＳ補正を計算することと、これらの補正を車両に提供することとを行うように構成され、車両の地理的位置をより迅速かつ正確に計算するという目的を有している。

【0004】

ＧＮＳＳを用いると、ＧＮＳＳシステムのクロックに対して、車両、すなわちＧＮＳＳ受信機のクロックを同期させることができる。しかしながら、ＧＮＳＳ受信機のクロックは、最終的にＧＮＳＳシステムを定義する安定した原子時間スケールに対しドリフトする。異なるＧＮＳＳ受信機を有する異なる車両は、異なるドリフトを有する可能性があるため、車両通信ネットワークを同期から逸脱する場合がある。例えば、ＧＮＳＳ信号が地球大気圏、特に電離層を通過する際には、大気条件の不一致により、これらのＧＮＳＳ信号の速度に影響が及ぶ場合がある。これらの誤差を補正することは大きな課題である。この誤差は、衛星が真上にあるときに最も小さく、衛星が地平線に近いほど、大気を通る経路が長くなるため、大きくなる。受信機の大まかな位置がわかると、数学モデルを用いて、これらの誤差を推定し、補償することができる。しかしながら、様々な位置推定方法を用いても、解決困難な曖昧性が残る。これについては、例えば特許文献１を参照されたい。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】米国特許出願公開第２０１７／０２５４９０１号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

したがって、車両通信環境におけるタイムセンシティブネットワーキングのクロック同期する必要がある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

いくつかの実施の形態は、タイムセンシティブネットワーキングは、自動車業界が車両通信ネットワークを形成する車両のリアルタイム制御を達成するための解決策を提供するという認識に基づく。タイムセンシティブネットワーキングは、ネットワーク単位の同期を必要とする。このため、ネットワークの形成に参加する車両のクロックを同期させることによって、参加する車両が自身の動作を調整することができるタイムセンシティブ車両通信ネットワークを実現することができる。

【0008】

車両のクロックは、車両の全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ）受信機との通信においてＧＮＳＳのクロックと同期させることができる。しかしながら、いくつかの実施の形態は、ＧＮＳＳのクロックに対する個々の車両のクロックの同期は、車両が持っているそれぞれのクロックオフセット誤差のため、車両通信ネットワークにおける車両のクロックの同期を保証するものではないという認識に基づく。それに加えて、ＧＮＳＳ同期は、都市環境における衛星信号のマルチパスによってマイナスの影響を受ける場合がある。それに加えて、車両通信ネットワークにおいて、ＧＮＳＳ受信機を有しない車両も存在する。

【0009】

様々な規格が、クロックの相互同期のためのプロトコルを提供している。例えば、ＩＥＥＥは、高精度時間プロトコル（ＰＴＰ）ベースの同期規格を開発している。しかしながら、これらのプロトコルは、同期デバイス間の情報交換を必要とし、これは多用途の車両通信ネットワークに関連する場合には、実用的でない場合がある。

【0010】

いくつかの実施の形態は、車両通信ネットワークが、参加車両に対し特殊な要件を有するという認識に基づく。他のネットワークにおけるノードと異なり、車両通信ネットワークにおける車両は、自身の存在を周期的にアナウンスする。例えば、車両環境における無線アクセス（ＷＡＶＥ：Wireless Access in Vehicular Environments）のためのＩＥＥＥ専用短距離通信（ＤＳＲＣ：Dedicated Short Range Communications）において、車両は、自身の存在を近傍車両にアナウンスするために、１００ｍｓごとにハートビートメッセージを送信することを要求される。ハートビートメッセージの属性は、一時ＩＤ、時刻、緯度、経度、高度、位置精度、速度及び変速、方位、加速度、ハンドル角、ブレーキシステムステータス、並びに車両サイズのうちの１つ又はそれらの組み合わせを含む。

【0011】

いくつかの実施の形態は、このハートビートメッセージが必要な同期データを含み、これにより同期のために用いることができるという認識に基づく。この手法により、ネットワークトラフィックが低減し、干渉が軽減される。同期データが自動的に送信されることで、車両は従来の同期方法において行われるメッセージ交換を行うことなくサイレント同期を達成することができる。

【0012】

例えば、いくつかの実施の形態は、車両のクロックオフセット及び車両の位置が未知であるという仮定の下で、複数のハートビートメッセージにおいて受信される情報の三辺測量に基づいて車両のクロックを他の車両のクロックに対し同期させることができるという認識に基づく。この理由は、車両の三辺測量は２種類の方法を用いて行うことができるためである。１つの方法は、未知のクロックオフセットの関数であるハートビートメッセージの送信時刻及び受信時刻の間で光が進行する距離を用いる。別の方法は、ハートビートメッセージの送信時刻における複数の車両の位置と、特定の時刻における車両の未知の位置との間の距離を用いる。これらの２種類の距離を比較することによって、特定の時刻における車両の未知のクロックオフセット及び未知の位置を同時に求めることが可能である。

【0013】

いくつかの実施の形態は、上述した方法を、ＧＮＳＳ等のナビゲーションシステムを有する車両、又はナビゲーションシステムのない車両のために用いることができるという認識に基づく。この理由は、クロックを用いるナビゲーションシステムを用いて位置が求められるとき、クロックオフセットにおける誤りが位置測定に伝播するためである。このため、いくつかの実施の形態はその位置を信頼せず、その後、意図的に三辺測量を用いて、（オフセット及び位置のいくつかの値がわかっている場合であっても）未知のクロックオフセット及び未知の位置を同時に求める。そのようにして、位置の不確実性を生じるオフセットの不確実性を補正することができる。

【0014】

したがって、１つの実施の形態は、車両であって、車両の少なくとも１つの構成要素の動作を制御するコントローラと、車両の構成要素の動作を同期させるクロックと、車両の構成要素の動作の同期を調整する、車両のクロックに対するクロックオフセットを記憶するメモリと、近傍車両からハートビートメッセージを受信する受信機であって、近傍車両から受信される各ハートビートメッセージは、ハートビートメッセージの送信時刻、近傍車両の位置、及び近傍車両の速度を含み、受信機は、車両のクロックを用いて測定された対応する受信時刻に各ハートビートメッセージを受信する、受信機と、ハートビートメッセージの送信時刻と、未知のクロックオフセットを用いて調整された対応する受信時刻との間に光が進行した距離の第１の三辺測量を、未知の位置にある車両と、ハートビートメッセージから索出された近傍車両の位置との間の距離の第２の三辺測量と比較することによって、特定の時刻における車両の未知のクロックオフセット及び未知の位置を同時に求めることに応答して、メモリに記憶されたクロックオフセットを更新するプロセッサとを備える、車両を開示する。

【0015】

別の実施の形態は、車両を制御する方法であって、方法は、方法を実施する記憶された命令と結合されたプロセッサを用い、命令は、プロセッサによって実行されると、方法の少なくともいくつかのステップを実行し、方法は、近傍車両からハートビートメッセージを受信することであって、近傍車両から受信される各ハートビートメッセージは、ハートビートメッセージの送信時刻、近傍車両の位置、及び近傍車両の速度を含み、受信機が車両のクロックを用いて測定された対応する受信時刻に各ハートビートメッセージを受信することと、未知の位置にある車両と、ハートビートメッセージから索出された近傍車両の位置との間の距離を、ハートビートメッセージの送信時刻と、未知のクロックオフセットを用いて調整された対応する受信時刻との間に光が進行した距離と比較することによって、特定の時刻における車両の未知のクロックオフセット及び未知の位置を同時に求めることと、求められたクロックオフセットを用いて車両のクロックを更新することと、車両の更新されたクロックに従って車両の少なくとも１つの構成要素の動作を制御することとを含む、方法を開示する。

【0016】

更に別の実施の形態は、方法を実行するプロセッサによって実行可能なプログラムが格納された非一時的コンピュータ可読ストレージ媒体であって、方法は、近傍車両からハートビートメッセージを受信することであって、近傍車両から受信される各ハートビートメッセージは、ハートビートメッセージの送信時刻、近傍車両の位置、及び近傍車両の速度を含み、受信機が車両のクロックを用いて測定された対応する受信時刻に各ハートビートメッセージを受信することと、未知の位置にある車両と、ハートビートメッセージから索出された近傍車両の位置との間の距離を、ハートビートメッセージの送信時刻と、未知のクロックオフセットを用いて調整された対応する受信時刻との間に光が進行した距離と比較することによって、特定の時刻における車両の未知のクロックオフセット及び未知の位置を同時に求めることと、求められたクロックオフセットを用いて車両のクロックを更新することと、車両の更新されたクロックに従って車両の少なくとも１つの構成要素の動作を制御することとを含む、非一時的コンピュータ可読ストレージ媒体を開示する。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】いくつかの実施形態による、タイムセンシティブネットワーキングに参加し、サイレントクロック同期及び位置決定を行う車両の概略図である。

【図2】ＩＥＥＥ高精度時間プロトコル（ＰＴＰ）ベースの同期における同期メッセージ交換を示す図である。

【図3】１つの実施形態による、受信したハートビートメッセージに基づいた車両のサイレント同期のための制御システムのブロック図である。

【図4】いくつかの実施形態による車両の近傍の例を示す図である。

【図5A】車両のクロックのサイレント同期のためにいくつかの実施形態によって用いられる三辺測量の例を示す図である。

【図5B】車両のクロックのサイレント同期のためにいくつかの実施形態によって用いられる三辺測量の例を示す図である。

【図6】いくつかの実施形態による、車両のグループ間の反復的なサイレント同期の方法のブロック図である。

【図7】１つの実施形態による、４つの近傍Ｖ_１、Ｖ_２、Ｖ_３及びＶ_４からハートビートメッセージを受信する車両の概略図である。

【図8】１つの実施形態による、車両と近傍車両との間の通信持続時間を計算する概略図である。

【図9】サイレント同期のための近傍車両のグループを選択するようにいくつかの実施形態に従って設計されたフィードフォワードニューラルネットワークを示す図である。

【図10】本発明の１つの実施形態による、タイムセンシティブネットワーキングにおける受信した制御コマンドメッセージを処理するコントローラのブロック図である。

【図11】１つの実施形態による、車両の同期コントローラと他のコントローラとの間のインタラクションの概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

図１は、いくつかの実施形態による、タイムセンシティブネットワーキングに参加し、サイレントクロック同期及び位置決定を行う車両１００の概略図を示す。本明細書において用いられるとき、車両１００は、客車、バス、又はローバー（rover：移動車）等の任意のタイプの装輪車両とすることができる。また、車両１００は、自律車両又は半自律車両とすることができる。車両１００は、車両の少なくとも１つの構成要素の動作を制御するコントローラ１０１を備える。車両１００の制御可能な構成要素の例は、ステアリングシステム１０２、ブレーキシステム１０３、ナビゲーションシステム１０４等を含む。１つの実施形態では、ステアリングシステム１０２は、コントローラ１０１によって制御される。それに加えて又は代替として、ステアリングシステム１０２は、車両１００の運転者によって制御することができる。

【0019】

車両１００は、車両の構成要素の動作を同期させるタイミング及び／又はクロックを提供するクロック１０５と、車両の構成要素の動作の同期を調整する同期データを記憶する、例えば車両のクロックに対するクロックオフセットを記憶するメモリ１０６と、クロック及び位置計算を行うプロセッサ１０７と、ハートビートメッセージを含むＶ２Ｖメッセージを受信及び送信する送受信機１０８と、車両１００の速度を測定する内部測定ユニット（ＩＭＵ）１０９とを備える。また、車両１００は、ＧＮＳＳ信号を受信するＧＮＳＳ受信機１１０と、車両１００のステータスを検知する１つ以上のセンサ１１１とを備えることができる。

【0020】

様々な実施形態において、送受信機１０８は、近傍車両からハートビートメッセージを受信する受信機を備え、近傍車両から受信される各ハートビートメッセージは、ハートビートメッセージの送信時刻、近傍車両の位置、及び近傍車両の速度を含む。受信機は、車両のクロックを用いて測定された対応する受信時刻に各ハートビートメッセージを受信する。

【0021】

ハートビートメッセージから索出されたデータに基づいて、プロセッサ１０７はメモリ１０６に記憶されたクロックオフセットを更新する。いくつかの実施形態では、プロセッサ１０７は、未知の位置にある車両と、ハートビートメッセージから索出された近傍車両の位置との間の距離を、ハートビートメッセージの送信時刻と、未知のクロックオフセットを用いて調整された対応する受信時刻との間に光が進行した距離と比較することによって、特定の時刻における車両の未知のクロックオフセット及び未知の位置を同時に求める。

【0022】

いくつかの実施形態は、タイムセンシティブネットワーキングは、自動車業界が車両通信ネットワークを形成する車両のリアルタイム制御を達成するための解決策を提供するという認識に基づく。タイムセンシティブネットワーキングは、ネットワーク単位の同期を要する。このため、参加する車両が自身の動作を協調させることを可能にする、タイムセンシティブ車両通信ネットワークは、ネットワークの形成に参加する車両のクロックを同期させることによって達成することができる。

【0023】

車両のクロックを、車両の全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ）受信機との通信においてＧＮＳＳのクロックと同期させることができる。しかしながら、いくつかの実施形態は、ＧＮＳＳのクロックに対する車両のクロックの個々の同期は、異なる車両が有し得る異なるクロックオフセット誤差に起因して、車両通信ネットワークにおける車両の同期を保証しないという認識に基づく。

【0024】

そのために、車両１００がタイムセンシティブネットワーキングに参加するには、クロック同期が必要とされる。車両通信ネットワークにおけるクロック同期は、他のネットワークにおけるクロック同期と異なり、これにより、追加のメッセージ交換が必要となる場合がある。

【0025】

様々な規格が、クロックの相互同期のためのプロトコルを提供している。例えば、ＩＥＥＥは、高精度時間プロトコル（ＰＴＰ）ベースの同期規格を開発している。しかしながら、これらのプロトコルは、同期デバイス間の情報交換を要し、これは多用途車両通信ネットワークとの関連では実現困難である可能性がある。

【0026】

図２は、ＩＥＥＥ高精度時間プロトコル（ＰＴＰ）ベースの同期における同期メッセージ交換を示す。そのような同期は、マスター及びスレーブ間の少なくとも２つのメッセージ交換を要する。まず、マスターが時刻Ｔ_１にＳｙｎｃメッセージをスレーブに送信する。スレーブは、時刻Ｔ_２にＳｙｎｃメッセージを受信する。ＳｙｎｃメッセージであってもタイムスタンプＴ_１を含むが、より正確な同期のために、マスターは、正確なタイムスタンプＴ_１を含むＦｏｌｌｏｗ＿Ｕｐメッセージをスレーブに送信することができる。マスターから受信したＳｙｎｃメッセージ及びＦｏｌｌｏｗ＿Ｕｐメッセージを処理した後、スレーブは、時刻Ｔ_３にＤｅｌａｙ＿Ｒｅｑメッセージをマスターに送信する。マスターが時刻Ｔ_４にＤｅｌａｙ＿Ｒｅｑメッセージを受信すると、マスターは、タイムスタンプＴ_４を含むＤｅｌａｙ＿Ｒｅｓｐメッセージをスレーブに返送する。４つのタイムスタンプＴ_１、Ｔ_２、Ｔ_３及びＴ_４を用いて、スレーブはメッセージ伝播時間及びクロックオフセットを計算し、したがって、スレーブのクロックをマスターのクロックに同期させる。例えば、対称リンクについて、伝播時間ｔ_ｐ及びクロックオフセットｔ_ｏは以下のように計算することができる。

【数1】

及び

【数2】

【0027】

いくつかの実施形態は、車両通信ネットワークが、参加車両に対し特殊な要件を有するという認識に基づく。他のネットワークにおけるノードと異なり、車両通信ネットワークにおける車両は、自身の存在を周期的にアナウンスする。例えば、車両環境における無線アクセス（ＷＡＶＥ）のためのＩＥＥＥ専用短距離通信（ＤＳＲＣ）において、車両は、自身の存在を近傍車両にアナウンスするハートビートメッセージを１００ｍｓごとに送信することを要求される。ハートビートメッセージの属性は、一時ＩＤ、時刻、緯度、経度、高度、位置精度、速度及び変速、方位、加速度、ハンドル角、ブレーキシステムステータス、並びに車両サイズのうちの１つ又はそれらの組み合わせを含む。

【0028】

いくつかの実施形態は、このハートビートメッセージが必要な同期データを含み、したがって同期のために用いることができるという認識に基づく。この手法により、ネットワークトラフィックが低減し、干渉が軽減される。同期データが自動的に送信されることで、車両は従来の同期方法において行われるメッセージ交換を行うことなくサイレント同期を達成することができる。

【0029】

図３は、１つの実施形態による、受信したハートビートメッセージに基づいた車両のサイレント同期のための制御システム３００のブロック図を示す。制御システム３００は、メモリ１０６及び送受信機１０８に接続されたプロセッサ１０７を備える。車両１００の送受信機１０８が近傍車両からハートビートメッセージ３０２を受信すると、プロセッサ１０７は、ハートビートメッセージ３０２を処理して、ハートビートメッセージ３０２の送信時刻を示すタイムスタンプ、送信時刻における近傍車両の位置、送信時刻における近傍車両の速度等の必要な情報を取得する。プロセッサ１０７は、この情報をメモリ１０６に記憶することができる。次に、プロセッサ１０７は、車両１００の新たなクロックオフセット３０３、新たな位置３０４及び他のメトリックを計算する。制御システム３００は、新たな速度３０５を測定する内部測定ユニット１０９も用いることができる。これらの新たなメトリックは、メモリ１０６に記憶される。新たなメトリックに基づいて、ハートビートメッセージ３０６が制御システム３００によって生成される。次に、車両１００の新たなハートビートメッセージ３０６が、車両１００によって送受信機１０８を介して送信される。そのようにして、車両及び近傍車両は、互いにクロックを反復的に同期させる。

【0030】

ＧＮＳＳ受信機１１０及びナビゲーションシステム１０４を有する車両について、クロックオフセット、位置及び他のメトリックの２つのセットを維持することができる。１つのセットは、いくつかの実施形態に従って計算され、別のセットはＧＮＳＳシステムから計算される。メトリックの第１のセットは、タイムセンシティブネットワーキングに参加するために用いられる。

【0031】

図４は、いくつかの実施形態による車両の近傍の例を示す。図４に示すように、車両１００について、車両通信ネットワークにおける近傍は、アラートメッセージ又は制御コマンドメッセージを送信することができる近傍車両４００又は路側機（ＲＳＵ）４１０とすることができる。ＲＳＵ４１０は固定の位置を有し、移動しない。

【0032】

図５Ａ及び図５Ｂは、車両のクロックのサイレント同期のためにいくつかの実施形態によって用いられる三辺測量の例を示す。特に、いくつかの実施形態は、車両のクロックオフセット及び車両の位置が未知であるという仮定の下で、複数のハートビートメッセージにおいて受信される情報の三辺測量に基づいて車両のクロックを他の車両のクロックに対し同期させることができるという認識に基づく。一般に、三辺測量は、円、球及び／又は三角形等の形状を用いて、距離の測定により点の絶対位置又は相対位置を求めるプロセスである。

【0033】

いくつかの実施形態では、車両の三辺測量は、２種類の距離を比較するために２種類の方法を用いて行うことができる。本明細書において第１の三辺測量と呼ばれる１つの三辺測量５１０は、未知のクロックオフセットの関数である、ハートビートメッセージの送信時刻及び受信時刻間で光が進行する距離を用いる。本明細書において第２の三辺測量と呼ばれる別の三辺測量５２０は、特定の時刻における複数の車両の位置と車両の未知の位置との間の距離を用いる。２つの三辺測量を比較することによって、特定の時刻における車両の未知のクロックオフセット及び未知の位置を同時に求めることが可能である。

【0034】

三辺測量５１０及び５２０は、１つの平面に位置する車両位置のサイレント同期のための設計である。図５Ｂは、各々が３次元座標系における車両のサイレント同期のための４つの式を含む、三辺測量５１５及び５２５の例を示す。

【0035】

いくつかの実施形態は、上述した方法を、ＧＮＳＳ等のナビゲーションシステムを有する車両、又はナビゲーションシステムのない車両のために用いることができるという認識に基づく。この理由は、クロックを用いるナビゲーションシステムを用いて位置が求められるとき、クロックオフセットにおける誤りが位置測定に伝播するためである。このため、いくつかの実施形態はその位置を信頼せず、その後、意図的に三辺測量を用いて、（オフセット及び位置のいくつかの値がわかっている場合であっても）未知のクロックオフセット及び未知の位置を同時に求める。そのようにして、位置の不確実性を生じるオフセットの不確実性を補正することができる。

【0036】

したがって、１つの実施形態は、車両の少なくとも１つの構成要素の動作を制御するコントローラを含む車両を開示する。車両の構成要素とは、車両の構成要素の動作を同期させるクロックと、車両の構成要素の動作の同期を調整する、車両のクロックに対するクロックオフセットを記憶するメモリと、近傍車両からハートビートメッセージを受信する受信機であって、近傍車両から受信される各ハートビートメッセージは、ハートビートメッセージの送信時刻、近傍車両の位置、及び近傍車両の速度を含み、受信機は、車両のクロックを用いて測定された対応する受信時刻に各ハートビートメッセージを受信する、受信機と、ハートビートメッセージの送信時刻と、未知のクロックオフセットを用いて調整された対応する受信時刻との間に光が進行した距離の第１の三辺測量と、未知の位置にある車両と、ハートビートメッセージから索出された近傍車両の位置との間の距離の第２の三辺測量とを比較することによって、特定の時刻における車両の未知のクロックオフセット及び未知の位置を同時に求めることに応答して、メモリに記憶されたクロックオフセットを更新するプロセッサと、である。

【0037】

例えば、いくつかの実施形態では、プロセッサは、例えば、タイムスタンプ、位置、速度移動方向、加速度等を含む、ハートビートメッセージから索出された同期データを用いる。サイレント同期を達成するために、同期ノード、すなわち制御システムは、平面上にある３つの車両、又は同じ平面上にない４つの車両を選択して、そのクロック同期及び位置推定を行う。図７に示すように、同期車両１００が４つの近傍車両Ｖ_ｉ（ｉ＝１，２，３，４）からハートビートメッセージを受信すると仮定する。同期車両１００が近傍車両からハートビートメッセージを受信する、以下の２つの事例が存在する。１）同期車両１００が近傍車両から同時にハートビートメッセージを受信する、及び、２）同期車両１００が近傍車両から異なる時刻にハートビートメッセージを受信する。

【0038】

同期車両がハートビートメッセージを同時に受信する場合、以下の４つの式を用いて、同期車両１００のクロックオフセットｃ_ｏ及び位置（ｘ，ｙ，ｚ）を計算する。

【数3】

ここで、ｃは光の速度であり、ｔ_ｔｉ（ｉ＝１，２，３，４）は、近傍車両Ｖ_ｉ（ｉ＝１，２，３，４）がハートビートメッセージ３０２において同期データを送信した時刻であり、ｔ_ｒｉ（ｉ＝１，２，３，４）は、同期車両１００が近傍車両Ｖ_ｉ（ｉ＝１，２，３，４）から同期データを受信した時刻であり、（ｘ_ｉ，ｙ_ｉ，ｚ_ｉ）は、近傍車両Ｖ_ｉ（ｉ＝１，２，３，４）の位置である。同期車両１００は４つのハートビートメッセージを同時に受信するため、ｔ_ｒｉ（ｉ＝１，２，３，４）は同じであり、位置（ｘ，ｙ，ｚ）は、４つのハートビートメッセージの受信時刻における同期車両１００の未知の位置である。しかしながら、ｔ_ｔｉ（ｉ＝１，２，３，４）は、４つの近傍車両のクロックに従って測定されたため、異なっている。未知のクロックオフセットは、原子クロックに対するオフセット、又は近傍車両の４つのクロックから計算された最適クロックに対するオフセット、例えば４つのクロックオフセットの平均とすることができる。

【0039】

４つの近傍車両が同じ平面上にない場合であっても、車両１００は、そのクロックオフセットｃ_ｏ及び位置（ｘ，ｙ，ｚ）を一意に計算することができる。全ての近傍車両が同じ平面上にある場合、座標のうちの１つが全ての近傍車両について同じである。同期車両１００はこの共通座標を自身の対応する座標として用い、同じ線上にない３つの近傍車両を用いて、自身のクロックオフセットｃ_ｏ及び位置の他の２つの座標を計算する。全ての近傍車両が同じ線上にある場合、座標のうちの２つが全ての近傍車両について同じである。同期車両１００は、これらの共通座標を自身の対応座標として用い、異なる位置を有する２つの近傍車両を用いて、自身のクロックオフセットｃ_ｏ及び自身の位置の残りの１つの座標を計算する。

【0040】

近傍車両のハートビートメッセージが異なる時刻に受信されるとき、異なるハートビート送信について車両１００の位置が一定であるという要件が違反される。そのために、いくつかの実施形態は、車両１００の速度を用いて、異なるハートビート送信について車両１００の位置を調整する。例えば、１つの実施形態では、車両のＩＭＵ１０９は、車両の速度を求め、プロセッサは、異なるハートビートメッセージの受信時刻の差及び車両の速度に基づいて、距離の第２の三辺測量において特定の時刻における車両の未知の位置を調整する。

【0041】

例えば、車両１００は、同期プロセスにおいて、未知の位置にある車両と、ハートビートメッセージから索出された近傍車両の位置との間の距離の第２の三辺測量を、ハートビートメッセージの送信時刻と、未知のクロックオフセットを用いて調整された対応する受信時刻との間に光が進行した距離の第１の三辺測量と比較することによって、４つの未知数、すなわち、自身のクロックオフセット及び自身の位置（ｘ，ｙ，ｚ）を同時に求める必要がある。サイレント同期を達成するために、車両１００は、同じ平面上にない４つ以上の近傍車両を選択して、クロック同期及び位置決定を行う。

【0042】

図７は、１つの実施形態による、４つの近傍車両Ｖ_１、Ｖ_２、Ｖ_３及びＶ_４からハートビートメッセージ３０２を受信する車両１００の概略図を示す。４つの近傍からハートビートメッセージを受信することに加えて、車両１００はまた、自身の内部測定ユニット（ＩＭＵ）１０９を用いて自身の速度を測定する。受信したハートビートメッセージ及び測定された速度を用いて、実施形態により以下の４つの式を用いて車両１００のクロックオフセットｃ_ｏ及び車両１００の位置（ｘ，ｙ，ｚ）を計算する。

【数4】

ここで、ｃは光の速度であり、ｔ_ｔｉ（ｉ＝１，２，３，４）は、近傍車両Ｖ_ｉ（ｉ＝１，２，３，４）がハートビートメッセージ３０２を送信した時刻であり、ｔ_ｒｉ（ｉ＝１，２，３，４）は、車両１００が近傍車両Ｖ_ｉ（ｉ＝１，２，３，４）からハートビートメッセージ３０２を受信した時刻であり、（ｘ_ｉ，ｙ_ｉ，ｚ_ｉ）は、近傍車両Ｖ_ｉ（ｉ＝１，２，３，４）が自身のハートビートメッセージ３０２を送信した、近傍車両Ｖ_ｉの位置であり、ｔ_ｍｉ＝ｍｉｎ｛ｔ_ｒ１，ｔ_ｒ２，ｔ_ｒ３，ｔ_ｒ４｝であり、（ｘ_０，ｙ_０，ｚ_０）は、時刻ｔ_ｍｉにおける車両１００の位置であり、（ｖ_ｘ，ｖ_ｙ，ｖ_ｚ）は、ＩＭＵ１０９を用いて時刻ｔ_ｍｉに測定された車両１００の速度である。式（３）〜式（６）は、クロックオフセットｃ_ｏ及び位置（ｘ_０，ｙ_０，ｚ_０）について解く。したがって、時刻ｔ_ｍａ＝ｍａｘ｛ｔ_ｒ１，ｔ_ｒ２，ｔ_ｒ３，ｔ_ｒ４｝において、車両１００の位置（ｘ，ｙ，ｚ）は、（ｘ，ｙ，ｚ）＝（ｘ_０，ｙ_０，ｚ_０）＋（ｔ_ｍａ−ｔ_ｍｉ）＊（ｖ_ｘ，ｖ_ｙ，ｖ_ｚ）として計算することができる。この場合、ｔ_ｒｉ（ｉ＝１，２，３，４）は異なる。

【0043】

式（７）〜式（１０）の各式において、式の左辺は、未知の位置にある車両と、ハートビートメッセージから索出された近傍車両の位置との間の距離の第２の三辺測量であり、式の右辺は、ハートビートメッセージの送信時刻と、未知のクロックオフセットを用いて調整された対応する受信時刻との間に光が進行した距離の第１の三辺測量である。

【0044】

４つの近傍車両が同じ平面上にないため、車両１００は、そのクロックオフセットｃ_ｏ及び位置（ｘ，ｙ，ｚ）を一意に計算することができる。全ての近傍車両が同じ平面上にある場合、座標のうちの１つは全ての近傍車両について同じである。車両１００は、その共通座標を自身の対応する座標として用い、同じ線上にない３つの近傍車両を用いて、自身のクロックオフセットｃ_ｏ及び位置の他の２つの座標を計算する。全ての近傍車両が同じ線上にある場合、座標のうちの２つが全ての近傍車両について同じである。車両１００は、これらの共通座標を自身の対応座標として用い、異なる位置を有する２つの近傍車両を用いて、自身のクロックオフセットｃ_ｏ及び自身の位置の残りの１つの座標を計算する。

【0045】

図６は、いくつかの実施形態による、車両のグループ間の反復的なサイレント同期の方法のブロック図を示す。タイムセンシティブネットワークを形成する車両が、同期の反復を行って、より正確なクロックオフセット計算を達成する。１つの任意選択の実施態様では、車両１００はまず、初期クロック同期及び位置推定を行う（６１０）。例えば、車両１００は、ＧＮＳＳ受信機を用いて初期クロック同期を行うことができ、ＧＮＳＳ受信機を用いた位置推定及び／又はＩＭＵの移動推定を行うことができる。

【0046】

様々な実施形態において、車両１００は、サイレント同期方法の複数の反復６０５を行うことによって、そのクロックオフセット及び／又は位置精度を改善する。各反復において、車両１００は、近傍車両からハートビートメッセージを受信する（６２０）。１つの実施形態では、車両は、近傍車両のサブセットによって送信されたハートビートメッセージのサブセットを選択する（６３０）。例えば、車両は、車両１００と共通の制御用途に参加している近傍車両によって送信されたハートビートメッセージを選択する。そのような制御用途の例は、車両のグループの隊列走行である。代替的な実施形態では、車両は、車両１００との最小期間内に近傍車両によって送信されたハートビートメッセージを選択する。この実施形態は、サイレント同期を行うための複数の反復が、同期車両間の１ホップメッセージ交換の最小期間内で完了する必要があるという理解に基づく。

【0047】

いくつかの状況において、図５Ｂに示す３Ｄ空間同期の場合、受信及び／又は選択されたハートビートメッセージの数は、４つのハートビートメッセージよりも大きい。これらの状況において、実施形態は、メッセージを選択及びグループ化して（６３０）、複数の三辺測量比較システムを形成する。次に、実施形態は、三辺測量比較、すなわち距離比較を用いてハートビートメッセージの各グループについて車両のクロックオフセット及び位置を求める（６４０）。

【0048】

いくつかの実施形態は、図５Ａ及び図５Ｂの三辺測量比較システムが、近傍車両のハートビートメッセージが同時に受信されるときの状況により適しているという認識に基づく。この理由は、車両の三辺測量が一定の位置を仮定するためである。そのために、車両１００の受信機が、未知数の数、例えば図５Ａのシステムにおける３つの未知数及び図５Ｂのシステムにおける４つの未知数よりも多くのハートビートメッセージを受信するとき、車両のプロセッサ１０７は、送信時間の差が閾値未満のハートビートメッセージを選択及びグループ化する（６３０）。そのようにして、図５Ａ及び図５Ｂの三辺測量比較システムを用いて計算を単純化することができる。

【0049】

例えば、いくつかの実施形態では、プロセッサは、近傍車両からＭ個の信頼性の高いハートビートメッセージを選択し（６３０）、そのクロック及び位置を更新する。このため、Ｍ個の信頼性の高い近傍から４つの近傍を選択する、

【数5】

個の可能な組み合わせが存在する。組み合わせごとに、式（７）〜式（１０）を適用して、クロックオフセット

【数6】

及び位置（ｘ_ｉ，ｙ_ｉ，ｚ_ｉ）（ｉ＝１，２，．．．，Ｋ）を求める（６４０）。これらのオフセット及び位置を用いて、車両１００は、車両のクロックオフセットを、以下の式

【数7】

に従って、対応する値の平均として更新し、位置を以下のように更新することができる（６５０）。

【数8】

【0050】

他の方法を用いて、

【数9】

及び（ｘ_ｉ，ｙ_ｉ，ｚ_ｉ）（ｉ＝１，２，．．．，Ｋ）に基づいて最適クロックオフセットｃ_ｏ及び位置（ｘ，ｙ，ｚ）を計算することもできる。

【0051】

クロック及び位置が更新された後、車両１００は、ＩＭＵ１０９を用いて自身の速度を測定する。次に、車両１００は新たなハートビートメッセージを送信して（６６０）、自身の新たな情報をその近傍にアナウンスする。近傍は、車両１００によって送信されたハートビートメッセージを用いて自身のクロックオフセット、位置を更新し、新たなハートビートメッセージを送信することができる。所定の数の反復６０５の後、車両１００及びその近傍は、所望のクロック同期を達成することができる。

【0052】

いくつかの実施形態は、車両通信環境において、データ送達は、高い移動性及び可能なサイバー攻撃に起因して信頼できないという認識に基づく。したがって、車両１００は、より信頼性の高いハートビートメッセージを用いてクロック同期を行う必要がある。異なる実施形態は、異なる方式を用いて信頼性の高いハートビートメッセージを特定する。例えば、１つの実施形態は、データ分類において機械学習を適用する。ニューラルネットワークは、機械学習技法のうちの１つである。

【0053】

ニューラルネットワークがより信頼性の高いハートビートメッセージを学習するために、更なるハートビートメッセージを近傍から受信した方がよい。これを行うために、車両１００は、近傍とのより長い通信持続時間を有することが必要である。しかしながら、車両通信ネットワークでは、車両１００と近傍との間の通信持続時間に影響を及ぼす多くの要因、例えば、位置、速度、移動方向等が存在する。

【0054】

図８は、１つの実施形態による、車両１００と近傍車両８４０との間の通信持続時間を計算する概略図を示す。この実施形態において、車両１００は方向

【数10】

８１０に移動しており、近傍車両８４０は方向

【数11】

８２０に移動しており、通信範囲はＲ８３０である。車両１００が（ｘ_０，ｙ_０，ｚ_０）に位置し、近傍８４０が（ｘ_１，ｙ_１，ｚ_１）に位置しているときに、車両１００が時刻ｔ_０に近傍８４０から第１のハートビートメッセージを受信すると仮定する。

【0055】

車両１００と近傍８４０との間の通信持続時間ｃ_ｄは以下のように計算される。ｃ_ｄは、近傍８４０が車両１００の通信範囲から出るときの時刻であることに留意されたい。時刻ｔ_０＋ｃ_ｄにおいて、車両１００は新たな位置

【数12】

に移動し、近傍８４０は新たな位置

【数13】

に移動する。近傍８４０は、車両１００の通信範囲から出ているため、その位置は、車両１００の位置を中心とした球の表面上になくてはならない。したがって、以下の式が成り立たなくてはならない。

【数14】

【0056】

式（１３）において、ｃ_ｄは唯一の未知数である。このため、式（１３）を解くことにより、車両１００と近傍８４０との間の通信持続時間が得られる。式（１３）を解くために、

【数15】

及び

【数16】

とすると、通信持続時間ｃ_ｄは以下によって与えられる。

【数17】

ここで、Ａ＝（ｕ_ｘ−ｖ_ｘ）^２＋（ｕ_ｙ−ｖ_ｙ）^２＋（ｕ_ｚ−ｖ_ｚ）^２、Ｂ＝（ｘ_１−ｘ_０）（ｕ_ｘ−ｖ_ｘ）＋（ｙ_１−ｙ_０）（ｕ_ｙ−ｖ_ｙ）＋（ｚ_１−ｚ_０）（ｕ_ｚ−ｖ_ｚ）及び

【数18】

である。

【0057】

Ｄは、第１のハートビートメッセージが受信されるときの車両１００と近傍車両８４０との間の距離であることを見てとることができる。

【0058】

いくつかの実施形態は、車両１００が、より長い通信持続時間を有する複数の近傍を有することができるという認識に基づく。この場合、車両１００は、より長い通信持続時間を有する近傍の中から、より信頼性の高い近傍を選択する必要がある。

【0059】

機械学習は、近傍を分類する方式を提供する。車両１００が、より長い通信持続時間を有するＮ個（Ｎ≧４）の近傍を有すると仮定する。車両１００は、次に、Ｍ個（Ｎ≧Ｍ≧４）の信頼性の高い近傍から受信したハートビートメッセージを選択して、クロック同期及び位置決定を行う。ニューラルネットワークは、Ｍ個の信頼性の高い近傍を選択する方式を提供する。

【0060】

図９は、サイレント同期のための近傍車両のグループを選択するようにいくつかの実施形態に従って設計されたフィードフォワードニューラルネットワーク９００を示す。ニューラルネットワーク９００は、入力層９１０と、隠れ層９２０と、出力層９３０とを含む。ニューラルネットワークにおけるノードはニューロンと呼ばれる。フィードフォワードニューラルネットワークにおいて、入力層におけるニューロンは、隠れ層におけるニューロンに接続し、隠れ層におけるニューロンは、出力層におけるニューロンに接続する。各接続は重みを割り当てられる。したがって、入力層から隠れ層までの全ての接続が、重みベクトルＷ_ｉ９４０を構築し、隠れ層から出力層までの全ての接続が、重みベクトルＷ_ｏ９５０を構築する。

【0061】

入力層におけるニューロンの数は、入力データの数に依拠する。近傍によって送信されるハートビートメッセージは、タイムスタンプｔ、位置（ｘ，ｙ，ｚ）、速度（ｖ_ｘ，ｖ_ｙ，ｖ_ｚ）、加速度及び他のデータからなる。タイムスタンプｔ、位置（ｘ，ｙ，ｚ）及び速度（ｖ_ｘ，ｖ_ｙ，ｖ_ｚ）が入力データとして用いられるとき、各ハートビートメッセージは、７つの入力を提供する。Ｎ個の近傍の場合、入力層は７＊Ｎ個のニューロンを有する。隠れ層におけるニューロンの数は、トレーニングプロセス中に求められる。出力層におけるニューロンの数は、各ニューロンが近傍に対応するようにＮにセットされる。出力値１は、対応する近傍の信頼性が高いことを示し、出力値０は、対応する近傍の信頼性がないことを示す。

【0062】

ニューラルネットワーク９００は、ラベル付けされたデータを用いてトレーニングされる。トレーニングプロセスは、隠れ層におけるニューロンの数、並びに重みベクトルＷ_ｉ及びＷ_ｏを求める。次に、トレーニングされたニューラルネットワークを車両１００によって用いて、サイレント同期を行うためにより信頼性の高い近傍車両を選択する。

【0063】

図１０は、本発明の１つの実施形態による、タイムセンシティブネットワーキングにおける受信した制御コマンドメッセージを処理するコントローラ１０１のブロック図を示す。Ｖ２Ｖ送受信機１０８がアラートメッセージ又は制御コマンド１０００を受信すると、コントローラ１０１のプロセッサ１０１０は、受信したメッセージ１０００を処理して、行われるアクション、アクションを行う時刻及び／又は位置を取得する。次に、コントローラ１０１は、対応するデバイス１００２が特定の時刻及び／又は特定の位置においてアクションを行うためのアクションメッセージ１００１を生成する。アクションデバイス１００２は、車両１００のハンドル１０２、ブレーキシステム１０３及び他の構成要素とすることができる。アクションは、加速、減速、左折、右折等とすることができる。

【0064】

図１１は、１つの実施形態による、車両１００のコントローラ１０１とコントローラ１１００との間のインタラクションの概略図を示す。この実施形態は、コントローラ１０１によって生成されたアクションメッセージ１００１を、車両１００の他のコントローラによって後に処理されるタイムセンシティブコマンドとすることができるという理解に基づく。例えば、いくつかの実施形態では、車両１００のコントローラ１１００は、車両の回転及び加速を制御するステアリングコントローラ１１１０及び／又はブレーキ／スロットルコントローラ１１２０である。そのような場合、コントローラ１０１は、コントローラ１１１０及び１１２０に制御入力を出力して、車両の状態を制御することができる。コントローラ１１００は、コントローラ１０１の制御入力を更に処理する高レベルコントローラ、例えば、車線逸脱防止支援コントローラ１１３０も含むことができる。最終的に、コントローラ１１００は、車両の動きを制御するために、コントローラ１０１の出力を用いて、車両の少なくとも１つのアクチュエータ、例えば、車両のハンドル及び／又はブレーキを制御する。

【0065】

本発明の上記で説明した実施形態は、多数の方法のうちの任意のもので実施することができる。例えば、実施形態は、ハードウェア、ソフトウェア又はそれらの組み合わせを用いて実施することができる。ソフトウェアで実施される場合、ソフトウェアコードは、単一のコンピュータに設けられるのか又は複数のコンピュータ間に分散されるのかにかかわらず、任意の適したプロセッサ又はプロセッサの集合体において実行することができる。そのようなプロセッサは、１つ以上のプロセッサを集積回路部品に有する集積回路として実装することができる。ただし、プロセッサは、任意の適したフォーマットの回路類を用いて実装することができる。

【0066】

また、本明細書において略述された様々な方法又はプロセスは、様々なオペレーティングシステム又はプラットフォームのうちの任意の１つを用いる１つ以上のプロセッサ上で実行可能なソフトウェアとしてコード化することができる。加えて、そのようなソフトウェアは、複数の適したプログラミング言語及び／又はプログラミングツール若しくはスクリプティングツールのうちの任意のものを用いて記述することができ、実行可能機械語コード、又はフレームワーク若しくは仮想機械上で実行される中間コードとしてコンパイルすることもできる。通常、プログラムモジュールの機能は、様々な実施形態において所望に応じて組み合わせることもできるし、分散させることもできる。

【0067】

さらに、本発明の実施形態は、方法として具現化することができ、この方法の一例が提供されている。この方法の一部として実行される動作は、任意の適した方法で順序付けることができる。したがって、例示したものと異なる順序で動作が実行される実施形態を構築することができ、この順序は、いくつかの動作が例示の実施形態では順次的な動作として示されていても、それらの動作を同時に実行することを含むことができる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】