(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-07-26
(54)【発明の名称】四輪ステアリング
(51)【国際特許分類】
B62D 6/00 20060101AFI20230719BHJP
B60W 60/00 20200101ALI20230719BHJP
B62D 7/14 20060101ALI20230719BHJP
B62D 113/00 20060101ALN20230719BHJP
【ＦＩ】
B62D6/00
B60W60/00
B62D7/14 A
B62D113:00
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022580876
(86)(22)【出願日】2021-06-29
(85)【翻訳文提出日】2022-12-27
(86)【国際出願番号】 US2021039590
(87)【国際公開番号】W WO2022006089
(87)【国際公開日】2022-01-06
(31)【優先権主張番号】16/917,498
(32)【優先日】2020-06-30
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】16/917,462
(32)【優先日】2020-06-30
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】16/917,431
(32)【優先日】2020-06-30
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】518156417
【氏名又は名称】ズークス インコーポレイテッド
(74)【代理人】
【識別番号】110001243
【氏名又は名称】弁理士法人谷・阿部特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】ジョセフ フンケ
(72)【発明者】
【氏名】デイビッド エヴァン ズロトニク
【テーマコード（参考）】
3D034
3D232
3D241
【Ｆターム（参考）】
3D034CA02
3D034CA03
3D034CC09
3D034CD10
3D034CE02
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3D241BA18
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3D241CE09
(57)【要約】
車両の四輪ステアリングは、例えば、先行車輪と後行車輪が互いに独立してステアリングされる場合、改善された操縦性と安定性を提供することができる。第１の車両モデルは、四輪ステアリングを有する車両による実行のための軌道を決定するために、使用され得る。第２の車両モデルは、決定された軌道に対して相対的に車両を制御するために使用され得る。例えば、第２の車両モデルは、車両の先行車輪をステアリングするための先行車輪ステアリング角と、車両の後行車輪をステアリングするための後行車輪ステアリング角とを、先行車輪とは独立に決定することができる。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
自律車両であって、前記自律車両の先行端に近接して配置された先行車輪であって、前記先行車輪は、前記自律車両の長手方向軸に対して相対的にステアリングするように構成されている、前記先行車輪と、
前記自律車両の後行端に近接して配置された後行車輪であって、前記後行車輪は、前記長手方向軸に対して、前記先行車輪とは独立してステアリングするように構成されている、前記後行車輪と、
１つ又は複数のプロセッサと、
メモリであって、前記１つ又は複数のプロセッサによって実行されると、前記自律車両に対し、
計画コンポーネントにおいて、前記自律走行車が移動するべき目的地を受信することと、
前記計画コンポーネントにおいて、前記自律車両の現在の車両状態を受信することと、
前記自律車両のモデルを使用し、前記目的地及び前記現在の車両状態に少なくとも部分的に基づいて、前記自律走行車の先行車輪に対する命令されたステアリング角を決定することであって、前記モデルは、前記先行車輪の第１のステアリング角が、前記第１のステアリング角の加法逆数である前記後行車輪の第２のステアリング角をもたらすように構成されることと、
基準経路及び前記命令されたステアリング角に少なくとも部分的に基づいて、前記自律車両の軌道を決定することと、
前記軌道に少なくとも部分的に基づいて、前記自律車両を制御することと、
を含む動作を実行させる指令を格納する前記メモリと、
を備える、自律車両。
【請求項2】
前記モデルは、前記自律車両の運動学的モデルであり、前記命令されたステアリング角は、前記自律車両の現在の位置に少なくとも部分的に基づく、請求項１に記載の自律車両。
【請求項3】
前記自律車両の前記位置は、前記運動学的モデルにおいて、幅方向の速度がゼロであることを特徴とする前記自律車両に関連付けられた点である、請求項２に記載の自律車両。
【請求項4】
前記自律車両の前記モデルは第１のモデルであり、前記軌道に少なくとも部分的に基づいて自律車両を制御することは、第２の車両モデルに少なくとも部分的に基づいて、前記先行車輪に対する第１のステアリング角及び前記後行車輪に対する第２のステアリング角を決定することであって、前記第１のモデル及び前記第２のモデルは、前記自律車両がサイドスリップを有さないことを仮定することと、
第１のステアリングコントローラを用いて、前記第１のステアリング角に従って先行車輪を制御することと、
第２のステアリングコントローラを用いて、前記第２のステアリング角に従って後行車輪を制御することと、
を備える、請求項１から３のいずれか一項に記載の自律車両。
【請求項5】
前記第２のモデルは、前記車両の動的モデルであり、前記第１のステアリング角及び前記第２のステアリング角を決定することは、前記先行車輪に対する第１の予測ステアリング角及び前記後行車輪に対する第２の予測ステアリング角を決定することと、
前記自律車両の追跡誤差に少なくとも部分的に基づいて、前記先行車輪に対する第１の調整ステアリング角及び前記後行車輪に対する第２の調整ステアリング角を決定することと、
を備える、請求項４に記載の自律車両。
【請求項6】
前記動作が、前記自律車両を前記制御することに応答して、前記自律車両の状態と前記軌道との間の追跡誤差を決定することと、
前記追跡誤差に少なくとも部分的に基づいて、前記先行車輪に対する第１の調整ステアリング角及び前記後行車輪に対する第２の調整ステアリング角を決定することであって、前記第１の調整ステアリング角と前記第２の調整ステアリング角は、車両のサイドスリップ及び前記追跡誤差を最小化するように決定されることと、
前記第１の予測ステアリング角及び前記第１の調整ステアリング角に少なくとも部分的に基づいて、前記先行車輪を制御することと、
前記第２の予測ステアリング角及び前記第２の調整ステアリング角に少なくとも部分的に基づいて、前記後行車輪を制御することと、
をさらに備える、請求項１から５のいずれか一項に記載の自律車両。
【請求項7】
前記第１の予測ステアリング角及び前記第２の予測ステアリング角を前記決定することは、前記第１の予測ステアリング角に対する前記第２の予測ステアリング角の比に少なくとも部分的に基づいており、前記比は、前記車両の現在の速度が第１の閾値速度未満である場合、負の比率であり、
前記現在の速度が第２の閾値速度を超える場合、正の比率である、
請求項６に記載の自律車両。
【請求項8】
前記第１の予測ステアリング角及び前記第２の予測ステアリング角を前記決定することは、前記自律車両に対してゼロサイドスリップを仮定する定常状態の単一トラックモデルに少なくとも部分的に基づいている、請求項６又は７に記載の自律車両。
【請求項9】
前記追跡誤差を前記決定することは、経路に対する前記自律車両の幅方向のオフセットを決定することと、
前記自律車両の現在の方位と前記経路との間の角度のオフセットを決定することと、
を備える、請求項６から８のいずれか一項に記載の自律車両。
【請求項10】
前記第１の調整ステアリング角及び前記第２の調整ステアリング角を前記決定することは、前記幅方向のオフセット及び前記角度のオフセットを最小化することを備える、請求項９に記載の自律車両。
【請求項11】
前記軌道に少なくとも部分的に基づいて前記自律車両を前記制御することは、前記自律車両の前記先行車輪をステアリングするための第１の予測先行ステアリング角及び前記自律車両の前記後行車輪をステアリングするための第１の予測後行ステアリング角を決定することであって、前記第１の予測先行ステアリング角と前記第１の予測後行ステアリング角は、車両モデルに基づいて決定され、第１の定常状態車両サイドスリップを有することと、
前記第１の予測先行ステアリング角が前記先行車輪に関連付けられた第１の最大ステアリング角を超えること、又は前記第１の予測後行ステアリング角が前記後行車輪に関連付けられた第２の最大ステアリング角を超えることの少なくとも一方を決定することと、
前記先行車輪をステアリングするための第２の予測先行ステアリング角及び前記後行車輪をステアリングするための第２の予測後行ステアリング角を決定することであって、前記第２の予測先行ステアリング角及び前記第２の予測後行ステアリング角は、前記車両モデルに基づいて決定され、前記第１の定常状態車両サイドスリップより大きい第２の定常状態車両サイドスリップを有することと、
前記第２の予測先行ステアリング角に少なくとも部分的に基づいて、前記先行車輪を制御することと、
前記第２の予測後行ステアリング角に少なくとも部分的に基づいて、前記後行車輪を制御することと、
を備える、請求項１から１０のいずれか一項に記載の自律車両。
【請求項12】
前記動作は、前記自律車両の状態と前記軌道との間の追跡誤差を決定することと、
前記追跡誤差に少なくとも部分的に基づいて、前記先行車輪に対する先行車輪調整ステアリング角及び前記後行車輪に対する後行車輪調整ステアリング角を決定することと、
をさらに備える、請求項１１に記載の自律車両。
【請求項13】
前記動作は、前記第２の予測後行ステアリング角及び前記後行調整ステアリング角に少なくとも部分的に基づいて、先行車輪修正角を決定すること、又は、
前記第２の予測先行ステアリング角及び前記先行車輪修正角に少なくとも部分的に基づいて、後行車輪修正角の少なくとも一方を決定することであって、前記先行車輪修正角又は前記後行車輪修正角の少なくとも一方は飽和事象中に車両の安定性を保つよう決定されること、
の少なくとも一方をさらに備える、請求項１１又は１２に記載の自律車両。
【請求項14】
前記先行車輪を前記制御することは、前記第２の予測先行車輪ステアリング角、前記先行車輪調整ステアリング角、及び前記先行車輪修正角の合計を含む第１の命令されたステアリング角に従って前記先行車輪をステアリングすることを備えること、又は、前記後行車輪を前記制御することは、前記第２の予測後行車輪ステアリング角、前記後行車輪調整ステアリング角、及び前記後行車輪修正角の合計を含む第２の命令されたステアリング角に従って前記後行車輪をステアリングすることを備えること、
の少なくとも一方である、請求項１１から請求項１３のいずれか一項に記載の自律車両。
【請求項15】
前記第１の定常状態車両サイドスリップはゼロであり、前記第２の定常状態車両サイドスリップはゼロではなく、前記第２の定常状態サイドスリップは、フィードフォワード先行ステアリング角と前記第１の最大ステアリング角との間の第１の差、又はフィードフォワード後行ステアリング角と前記第２の最大ステアリング角との間の第２の差に少なくとも部分的に基づいている、請求項１１から１４のいずれか一項に記載の自律車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、四輪ステアリングに関する。
【背景技術】
【0002】
本ＰＣＴ国際特許出願は、２０２０年６月３０日に出願された米国特許出願第１６／９１７４３１号、２０２０年６月３０日に出願された米国特許出願第１６／９１７４６２号、及び２０２０年６月３０日に出願された米国特許出願第１６／９１７４９８号の優先権を主張し、各々の開示は、参照により本書に組み込まれる。
【0003】
いくつかの自律車両システムは、例えば、前輪と後輪の独立したステアリングを提供する。より具体的には、ステアリング可能な前輪と固定された後輪を含む多くの従来の車両とは異なり、いくつかの車両は、例えば、第１の端の車輪が先行車輪又は後行車輪となることができるような、２つの「前方」方向のいずれかでの運転が意図されている。この双方向性を可能にするために、各端部の車輪は独立にステアリング可能である。従来のこの種の自律走行システムの多くは、先行車輪をステアリングし、後行車輪を固定した状態で車両を操縦する。そのため、車両は、四輪ステアリングでありながら、従来の前輪ステアリングの車両と同じように走行する。二輪車両のモデリングはより単純で比較的よく知られているため、二輪ステアリング車両を近似させることが好ましいアプローチであり得る。しかしながら、四輪すべてでアクティブステアリングにより自律車両を制御することは、二輪ステアリング設計を超える利点を提供し得る。例えば、四輪ステアリングは、従来の二輪ステアリングシステムよりも大きな操縦性及び／又は安定性を提供し得る。
【図面の簡単な説明】
【0004】
詳細な説明は、添付の図面を参照して述べられる。図中で、符号の左端の数字は、その符号が最初に現れる図面を示している。異なる図で同じ符号を使用することは、類似又は同一のコンポーネント又は機能を示す。
【0005】
【図1】本開示の態様による、例示的な車両の透視図と、例示的な四輪ステアリングシステムの一部の概略図とを含む。
【図2】本開示の態様による、例示的なステアリング制御システムを含む例示的な車両の模式的な上面図である。
【図3】本開示の態様による、車両の四輪ステアリングモデルに基づいて軌道を決定するシーケンスの例を示すテキスト及び視覚的なフロー図である。
【図4】本開示の態様による、四輪ステアリングを用いて軌道に従うように車両を制御するシーケンスの例を示すテキスト及び視覚的なフロー図である。
【図5】本開示の態様による、限度ステアリング制約を有するステアリング命令を決定するための例示的なシーケンスのテキスト及び視覚的なフロー図である。
【図6】本開示の態様による、四輪ステアリング及び関連技術を実装するための例示的なシステムのブロック図である。
【図7】本開示の態様による、四輪ステアリングを使用して車両を制御するための例示的な処理のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【0006】
本開示は、一般に、車両のためのステアリングを制御するためのシステム及び技術に向けられている。いくつかの例では、本明細書で論じられる技術は、第１の制御に従って車両の車輪の第１のサブセットに対するステアリングを制御すること、及び第２の制御に従って車両の車輪の第２のサブセットに対するステアリングを制御することを含み得る。具体的には、そしていくつかの例では、車両の向きに関係なく、先行車輪は第１のステアリング角に従ってステアリングされることが可能であり、後先行車輪は第２のステアリング角に従って、例えば、第１のステアリング角とは独立してステアリングされることが可能である。
【0007】
本開示の例は、１つ又は複数の車両コンピューティングシステムが、四輪ステアリングが可能な車両のための１つ又は複数の軌道を決定するための計画コンポーネントを実行することを含む。例えば、計画コンポーネントは、運動学的車両モデルを使用して軌道を決定し得る。運動学的車両モデルは、車両を表す点で、幅方向の速度がゼロ、すなわち、車両のサイドスリップがないことを仮定し得る。この点は、車両の先行車輪を通る第１の車軸と、車両の後行車輪を通る第２の車軸とから等距離であり得る。この運動学的車両モデルを使用して、計画コンポーネントは、例えば、車両の現在の状態に基づいて、目的地にナビゲートするための車両の先行車輪のための第１のステアリング角を決定し得る。例において、計画コンポーネントは、先行車輪のステアリング角を含む一連の車両状態を軌道として決定することができる。運動学的車両モデルは、幅方向の速度がゼロであり、そのため、後行車輪ステアリング角が先行ステアリング角の加法逆数であることを暗黙のうちに仮定している。換言すれば、運動学的車両モデルは、例えば、車両を表す点を通る幅方向軸について、車両の鏡面ステアリングを仮定している。
【0008】
また、本開示の態様において、車両コンピューティングシステムは、車両に、計画コンポーネントによって決定された軌道を実行させることができる。例として、車両コンピューティングシステム（例えば、追跡システムを実行する）は、軌道を実行するために、フィードフォワードステアリング角、フィードバックステアリング角、及び限度ステアリング角のうちの１つ又は複数を生成し、先行車輪ステアリング角及び後行車輪ステアリング角を決定することができる。実装において、車両は、例えば、先行車輪ステアリング角に従って、先行車輪のステアリングを制御するための第１のステアリングコントローラと、例えば、後行車輪ステアリング角に従って、後行車輪のステアリングを制御するための第２のステアリングコントローラと、を含む。
【0009】
本開示の態様において、追跡システムは、車両の動的モデルに少なくとも部分的に基づいて、先行車輪及び後行車輪のステアリング角を決定することができる。したがって、計画コンポーネントが車両の第１の運動学的モデルを使用して軌道を決定し得る一方で、追跡システムは、車両の第２の動的モデルを使用して、軌道に従うように車両を制御し得る。第１のモデルと同様に、動的モデルも、車両の幅方向の速度がゼロ、又はサイドスリップがゼロであると仮定して、先行ステアリング角及び後行ステアリング角を決定し得る。例では、動的モデルを実行する追跡コンポーネントは、軌道によって決定される状態に対する車両の現在の状態に基づいて、フィードフォワード命令を決定し得る。追跡コンポーネントはまた、車両の追跡誤差、例えば、車両の現在の状態と軌道との間の１つまたは複数の差に少なくとも部分的に基づいて、フィードバック命令を決定し得る。少なくともいくつかの例では、追跡誤差は、幅方向のオフセット及び／又は方位誤差を含む。動的モデルは、追跡誤差を解消するためのステアリング角として、先行ステアリング角及び後行ステアリング角を決定し得る。
【0010】
いくつかの例では、先行ステアリング角及び後行ステアリング角はまた、後行ステアリング角と先行ステアリング角との間の比に少なくとも部分的に基づき得る。例えば、比較的低い速度では、後行ステアリング角と先行ステアリング角との比は、負であり得る。低速では、負の比率は、より大きな操縦性を提供し得る。比較的高い速度では、先行ステアリング角に対する後行ステアリング角の比率は、正であり得る。高速において、正の比率は、より大きな安定性を提供し得る。
【0011】
また、本開示の態様において、追跡コンポーネントは、例えば、ゼロサイドスリップに従って車両を制御することが不可能な場合、変更された先行及び／又は後行ステアリング角を決定することができる。例えば、先行車輪は第１の最大ステアリング角を有してよく、後行車輪は第２の最大ステアリング角を有してよい。追跡システムが、第１及び／又は第２の最大ステアリング角を超える先行及び／又はステアリング命令を生成する場合、そのようなステアリング角は、実用的に実行することができない。したがって、いくつかの実装では、追跡システムは、決定された先行及び／又は後行ステアリング角を変更するための１つ又は複数の調整項を生成してもよい。上述のように、追跡システムは、サイドスリップ又はゼロ幅方向速度を排除することに基づいて、先行ステアリング角及び後行ステアリング角を決定し得る。対照的に、追跡システムは、先行ステアリング角及び／又は後行ステアリング角の一方又は両方が、他の方法でそれぞれの第１又は第２の最大ステアリング角を超える場合に、この制約を緩和して、調整ステアリング項を見出してもよい。
【0012】
本明細書で述べられるシステム及び技術は、多くの利点を提供することができる。例えば、本明細書で述べられた四輪ステアリングシステムは、二輪ステアリングシステムに対して増加した機能性を提供することができる。例えば、低速では、四輪ステアリングシステムは、例えば、より高い有効回転半径を提供することによって、より大きな操縦性を提供することができる。比較的高い速度では、四輪ステアリングシステムは、ステアリング時に大きな安定性を提供することができる。これらの利点のために、安全性の結果を含む乗客の経験が改善されることができる。また、本システムや技術は、既存の車両に容易に組み込まれることができる。例えば、既存の自律車両は、二輪ステアリングを用いて制御される場合があり、したがって、そのような車両の制御インフラは、二輪ステアリング用に開発されているが、本明細書で述べられるシステム及び技術は、これらの既存のシステムに容易に組み込まれることができる。例えば、本開示の態様において使用されるモデリング技術のため、既存のシステムに関連するロジック及びプログラミングは、四輪ステアリングを容易に実装することができる。他の特徴及び利点も、以下の説明から明らかである。
【0013】
本明細書で述べられる技術及びシステムは、多くの方法で実施され得る。例示的な実装が、図を参照して以下に提供される。
【0014】
図１は、例示的な車両１０２が走行している例示的な環境１００を示している。例示的な車両１０２は、運転者（又は乗員）がいつでも車両を制御することが期待されない状態で、全移動のためにすべての安全上重要な機能を実行することができる車両を記述する、米国道路交通安全局によって発行されたレベル５の分類に従って動作するように構成された自律車両などの、無運転車両であり得る。このような例では、車両１０２は、すべての駐車機能を含む、移動の開始から完了までのすべての機能を制御するように構成され得るため、運転手及び／又は車両１０２を運転するための制御装置、例えばステアリングホイール、加速ペダル、及び／又はブレーキペダルなどを含まなくてもよい。これは単なる例示であり、本明細書で述べられるシステム及び方法は、常に運転手によって手動で制御される必要がある車両から部分的又は完全に自律的である車両までを含む、任意の地上走行型、空中走行型、又は水上走行型の車両に組み入れられてよい。
【0015】
例示的な車両１０２は、例えば、バン、スポーツ用多目的車、クロスオーバー車、トラック、バス、農業用車両、又は建設用車両などの、任意の構成の車両であり得る。車両１０２は、１つ又は複数の内燃機関、１つ又は複数の電気モータ、水素動力、それらの任意の組み合わせ、及び／又は他の任意の適切な動力源によって動力が供給され得る。図示された例では、車両１０２は、概して、矢印１０４で示される方向に走行している。したがって、車両１０２の第１の端１０６は、前側又は先行端であり、車両１０２の反対側の第２の端１０８は、後側又は後行端である。例示的な車両はまた、２つの先行車輪１１０（そのうちの1つだけが標識されている）及び２つの後行車輪１１２（そのうちの１つだけが標識されている）を含む。例示的な車両１０２は４つの車輪１０４を有するが、本明細書で述べられるシステム及び方法は、より少ない数の車輪及び／又はタイヤを有する車両又はより多くの数の車輪及び／又はタイヤを有する車両に組み入れられてもよい。
【0016】
本開示の実施態様では、車両１０２は、先行車輪１１０及び後行車輪１１２の両方が、例えば、互いに相対的に及び／又は車両１０２に対して相対的に、独立してステアリング可能であるように、四輪ステアリングを有する。四輪ステアリングは、車両１０２が全ての方向において概ね等しい性能特性で動作し得るような双方向性を促進し得る。例えば、図１に示されるように、矢印１０４で示される方向に前進するとき、車両１０２の第１の端１０６は車両１０２の前端であるが、車両１０２は、例えば、第１の端１０６を車両１０２の後端として反対方向に前進し得る。同様に、車両１０２の第２の端１０８は、矢印１０４の方向に移動する場合には車両１０２の後端となり、矢印１０４と反対方向に前進走行する場合には第２の端１０８は車両１０２の前端となる。
【0017】
四輪ステアリングを含むいくつかの従来の車両では、車両１０２は、依然として二輪ステアリングを有する車両として一般的に制御され得る。例えば、図１のように第１の端１０６が前側又は先行端である場合、先行車輪１１０はステアリングされ得、一方、後行車輪１１２は固定されている。同様に、第２の端１０８が車両１０２の先行端であるとき、先行車輪１１０は固定され、後行車輪１１２はステアリングされ得る。しかしながら、本開示の態様は、真の四輪ステアリングを提供するために、先行車輪１１０と後行車輪１１２の両方をステアリングすることを含む。具体的には、図１の説明では、先行車輪１１０及び後行車輪１１２の両方が、例えば車線変更を実施するために、経路１１４に沿った方位を維持するように車両１０２をステアリングしている。経路１１４は、本明細書でさらに詳述されるように、車両１０２が移動することになる軌道に関連付けられた視覚化であることができる。いくつかの実施態様において、図１に示されるように四輪ステアリングを使用することは、例えば、より高い速度で、付加的な安定性を提供することができる。四輪ステアリングはまた、例えば、狭い空間又は混雑した環境における車両１０２の有効回転半径を増大させることによって、より大きな操縦性を促進し得る。
【0018】
図１はまた、車両１０２における四輪ステアリングを実装するために使用される例示的な車両コンピューティングシステム１１６のブロック図も含んでいる。例えば、車両コンピューティングシステム１１６は、計画コンポーネント１１８と、車両システムコントローラ１２０と、追跡コンポーネント１２２とを含む。理解を容易にするために、車両コンピューティングシステム１１６のコンポーネントは、別々のコンポーネントとして示され、説明されているが、図示されたコンポーネントの態様は、本明細書で説明され図示されたコンポーネントに帰属する機能を遂行するために、共有されてもよく、及び／又は追加のコンポーネントが含まれてもよい。
【0019】
計画コンポーネント１１８は、一般に、軌道１２４を生成するように構成される。例えば、車両１００の計画コンポーネント１１８は、プロセッサによって実行されると、車両１０２の１つ又は複数の軌道を表すデータを生成するようにプロセッサを構成する、メモリ上に格納された指令を含み得る。計画コンポーネント１１８は、その環境における自律車両１００の位置を表すデータ、及び局所的な姿勢データなどの他のデータを受信することができ、計画コンポーネント１１８は、軌道１２４を生成するためにそのようなデータを使用することができる。軌道１２４の個々は、計画コンポーネント１１８が車両１０２に、例えば経路１１４に沿って移動するよう指示する位置又は姿勢を含み得る。例えば、軌道１２４は、経路１１４に沿った１つ又は複数の位置における１つ又は複数の車両状態を含むことができる。いくつかの例では、計画コンポーネント１１８はまた、自律車両１０２によって実行されることが予測される、例えば追加の軌道として、予測された位置及び／又は姿勢を決定するように構成され得る。いくつかの例では、計画コンポーネント１１８は、実質的に連続で（例えば、１又は２ミリ秒毎に）、自律車両１０２を制御するための複数の候補軌道を生成してもよく、これらの候補軌道の中から軌道１２４を選択してもよい。この選択は、所望の目的地、現在のルート、駆動モード、現在の車両軌道、及び／又はオブジェクト軌道データ（例えば、環境１００内の１つ又は複数のオブジェクトの）に少なくとも部分的に基づき得る。軌道１２４を生成及び／又は選択すると、計画コンポーネント１１６は、軌道１２４を、例えば、自律車両１０２を制御するための基準軌道命令として車両システムコントローラ１２０に送信し得る。
【0020】
図１に示されるように、計画コンポーネント１１８は、第１の車両モデル１２６を含み、第１の車両モデル１２６は、軌道１２４を決定するために使用される。例では、第１の車両モデル１２６は、自律車両１０２の運動学的モデルである。運動学的モデルは、計画コンポーネント１１８が比較的高い頻度で、かつ比較的低減された計算リソースで軌道１２４を生成することを可能にする、その比較的単純なために選択され得る。本明細書でさらに詳述されるように、第１の車両モデル１２６は、車両が幅方向の速度がゼロの単一点を有するという仮定に基づき得る。従来の二輪ステアリング車両では、後行車輪の回転軸の間に延びる軸上の後行車輪の間に中心を置く点が、幅方向速度ゼロの点であり得る。しかしながら、車両１０２のような四輪ステアリング車両では、後行車輪１１２もステアリング可能であるため、その間に中心を持つ点は、幅方向の速度がゼロになることはない。代わりに、本開示の態様によれば、第１の車両モデル１２６は、従来の二輪ステアリングモデルのように、ゼロ速度の点が幅方向に中心を持つが、先行車輪１１０を通って延びる第１の軸と後行車輪１１２を通って延びる第２の軸との間の縦方向にも中心を持つモデルに少なくとも部分的に基づき得る。
【0021】
車両１０２のホイールベースが、ちょうど説明した第１の軸と第2の軸との間の距離であると仮定すると、第１の車両モデル１２６は、車両１０２の実際のホイールベースの半分を有する車両の二輪ステアリングモデルを想定していることになる。したがって、例えば二輪（前輪）ステアリング車両用の従来の計画プログラミング及びシステムは、車両１０２をその半分の実際のホイールベースを有するものとしてモデル化することにより、車両１０２の四輪ステアリングについて実装することが可能となる。暗黙のうちに、このモデルは、車両１０２がハーフホイールベースにおける幅方向軸についてミラーリングされたステアリングを有すると仮定している。すなわち、第１の車両モデル１２６において、先行車輪が第１の方向に１０度回転させられると、後行車輪は反対方向に１０度回転させられることになる。
【0022】
軌道１２４は、第１の車両モデル１２６に基づいて、計画コンポーネント１１８により生成される。例として、計画コンポーネント１１８は、例えば、先行車輪１１０のステアリング角を含む、車両の現在の状態を受信し得る。計画コンポーネント１１８は、第１の車両モデル１２６を使用して、車両１０２が所望のように実行するための、例えば、所望の目的地又は状態を達成するための、更新された先行車輪のステアリング角及び加速度を決定することができる。さらに、ステアリング命令及び加速度命令を前方に統合することによって、将来の時間に対して追加の車両状態が決定されることが可能である。したがって、軌道１２４は、これらの車両状態のうちの１つ又は複数、例えば、車両１０２の位置、当該位置における車両１０２に関連付けられたヨーレート、当該位置における速度などに関する情報、ならびに、当該位置に関連するステアリング命令及び加速度命令を含むことができる。本開示の例では、ステアリング命令は、先行車輪のステアリング命令のみ、後行車輪のステアリング命令のみ、又は先行車輪と後行車輪の両方のステアリング命令を含み得る。しかしながら、例では、先行ステアリング角のみが軌道１２４に含まれてもよい。上述したように、第１の車両モデル１２６の実装では、後行車輪のステアリング命令は、前輪のステアリング命令の逆、例えば、加法的逆数である。したがって、前輪ステアリング角のみを出力することにより、計画コンポーネント１１８の機能は、二輪ステアリングに使用される従来の計画システムの機能と類似させることが可能である。したがって、四輪ステアリングのために本明細書で述べられる技術は、既存の二輪ステアリングアーキテクチャに、そのアーキテクチャへの最小限の変更で統合され得る。計画コンポーネント１１８の機能の追加の詳細は、図３に関連してさらに後述される。さらに、後行車輪ステアリング角が必ずしも加法的逆数でないモデルを含む、他の車両モデルが第１の車両モデル１２６として使用されてもよい。
【0023】
車両システムコントローラ１２０は、軌道１２４を受信し、軌道１２４を実装するための動作を実行することができる。具体的には、車両システムコントローラ１２０は、実行されると、任意の数のコントローラに車両１０２の態様を制御させる、メモリ上に格納された指令を含み得る。図１は、具体的に、先行車輪ステアリングコントローラ１２８と後行車輪ステアリングコントローラ１３０とを示している。本明細書で述べられるように、車両１０２は、先行車輪１１０が後行車輪１１２から独立してステアリング可能であり、その逆も然りであるように、四輪ステアリング用に構成されている。したがって、及び図示されているように、先行車輪ステアリングコントローラ１２８は、例えば、先行車輪１１０のための先行車輪ステアリング角δLとして、１つ又は複数の先行車輪命令１３０を生成するように構成されており、後行車輪ステアリングコントローラ１３０は、例えば、後行車輪１１２のための後行車輪ステアリング角δTとして、１つ又は複数の後行車輪命令１３４を生成するように構成されている。
【0024】
図１では、車両システムコントローラ１２０は、先行車輪ステアリングコントローラ１２８及び後行車輪ステアリングコントローラ１３０のみを含むものとして示されているが、車両システムコントローラ１１２は、車両１０２の追加の態様を制御するための追加のコントローラを含む。限定されることなく、また、上述したように、軌道１２４は、車両１０２の加速度に関する情報を含み得る。車両システムコントローラ１２０の図示されていないコントローラは、車両１０２の加速度を制御してもよい。したがって、いくつかの実装では、車両システムコントローラ１２０は、計画コンポーネント１１８によって生成された軌道１２４を受信し、軌道１２４を実装するために車両１０２の態様を制御してよい。上述のように、本開示のいくつかの実装では、軌道１２４は、例えば、先行車輪ステアリング角δLに対応する先行車輪ステアリング命令のみを含み得る。第１の車両モデル１２６は、後行車輪ステアリング角δTが先行車輪ステアリング角δLの加法的逆数であると暗黙的に仮定しているので、いくつかの例では、後行車輪ステアリングコントローラ１３０は、後行車輪１１２に、例えば車両１０２の幅方向軸に関して、先行車輪命令１３２によって指示されたステアリングをミラーリングさせるための後行車輪命令１３４を生成してもよい。しかしながら、いくつかの例では、後行車輪１１２が先行車輪１１０と反対以外にステアリングされることが望ましい場合がある。図１の説明では、後行車輪１１２は、先行車輪１１０とほぼ同じ角度でステアリングされる。
【0025】
いくつかの例では、車両システムコントローラ１２０、より具体的には、先行車輪ステアリングコントローラ１２８及び／又は後行車輪ステアリングコントローラ１３０は、軌道１２４から先行車輪命令１３２及び／又は後行車輪命令１３４を決定するように構成され得る。しかしながら、他の実装では、追跡コンポーネント１２２は、例えば、センサーデータ１３６として受信及び／又は生成された、車両１０２からのリアルタイム又はほぼリアルタイムのデータに応答して、追跡命令を、先行車輪命令１３２及び／又は後行車輪命令１３４として生成することにより、軌道１２４を継続的に実行する機能を含み得る。
【0026】
追跡コンポーネント１２２は、一般に、車両１０２が軌道１２４を適切に実行しているかどうかを決定するように構成される。例えば、車両１０２の追跡コンポーネント１２２は、プロセッサによって実行されると、プロセッサを構成して軌道１２４をどのように実行すべきかを決定し、車両１０２の目標状態、例えば、軌道１２４で提供される車両状態からの偏差を計算するメモリ上に格納された指令を含み得る。例において、コンポーネント１２２は、センサーデータ１３６を受信し、車両１０２が目標方位、目標ステアリング角、目標ステアリング速度、目標位置、目標速度、目標加速度、及び／又は他の目標状態に適合しているかどうかを決定することができる。さらに、追跡コンポーネント１２２は、目標条件からの検出された変動を考慮するための調整動作を決定することができる。追跡コンポーネント１２２は、任意の目標条件を決定及び／又は調整するように構成され得るが、本開示の態様は、方位、幅方向オフセットなどのステアリング関連又は追跡誤差を調整するために、四輪ステアリング命令、例えば、先行車輪命令１３２及び後行車輪命令１３４を決定するのに特に向けられ得る。
【0027】
図１に示されるように、追跡コンポーネント１２２は、先行車輪命令１３２及び後行車輪命令１３４を決定するために、第２の車両モデル１３８を実装することができる。より詳細には、第２の車両モデル１３８は、例えばセンサーデータ１３６から決定されるように、現在の位置、車両の向きなどに基づいて、先行車輪ステアリング角（δL）及び後行車輪ステアリング角（δT）を生成する動的車両モデルであり得る。本明細書でさらに詳述されるように、第２の車両モデル１３８は、車両及び／又は安全性の制限によって制約されるように、フィードフォワード項とフィードバック項との合計としてステアリング角（δL、δT）を決定し得る。追跡コンポーネント１２２の追加の詳細は、図４を参照することを含め、さらに詳細に以下で論じられる。
【0028】
図２は、図１に示される例示的な車両１０２に対応し得る例示的な車両２００の概略的な上面図である。図示されるように、例示的な車両２００は、車両２００の角部に近接して配置された第１の車輪２０４（１）、第２の車輪２０４（２）、第３の車輪２０４（３）、及び第４の車輪２０４（４）（以下、集合的に「車輪２０４」という）を含む。例えば、車両２００のフレーム２０６は、概ね長方形の形状を規定し、その角部に近接して車輪２０４が配置され得る。より具体的には、第１の車輪２０４（１）及び第２の車輪２０４（２）は、車両の第１の端２０８に比較的近く、第３の車輪２０４（３）及び第４の車輪２０４（４）は、車両２００の反対側の第２の端２１０に比較的近くなっている。例では、第１の車輪２０４（１）及び第２の車輪２０４（２）は、車両２００の幅方向軸２１２から第１の距離を置いており、第３の車輪２０４（３）及び第４の車輪２０４（４）は、幅方向軸２１２から等しい距離を置いている。さらに、第１の車輪２０４（１）及び第２の車輪２０４（２）は、車両２００の長手方向軸２１４から等しい距離にある。同様に、第３の車輪２０４（３）及び第４の車輪２０４（４）は、長手方向軸２１４から等距離にある。
【0029】
図２にも示されているように、車両２００は、第１の車輪２０４（１）及び第２の車輪２０４（２）に関連付けられた第１のステアリングコントローラ２１６と、第４の車輪２０４（４）において第３の車輪２０４（３）に関連付けられた第２のステアリングコントローラ２１８を含む。例では、第１のステアリングコントローラ２１６は、図１を参照に上述した先行車輪ステアリングコントローラ１２８又は後行車輪ステアリングコントローラ１３０のうちの１つであり得る。第２のステアリングコントローラ２１８は、先行車輪ステアリングコントローラ１２８及び後行車輪ステアリングコントローラ１３０のうちの他方であり得る。
【0030】
第１のステアリングコントローラ２１６は、第１の車輪２０４（１）及び第２の車輪２０４（２）の両方に関連付けられるものとして図示され、第２のステアリングコントローラ２１８は、第３の車輪２０４（３）及び第４の車輪２０４（４）の両方に関連付けられるものとして図示されているが、これは例示に過ぎない。他の例では、車輪２０４の各々は、それ自身のステアリングコントローラを有し得る。本開示の実装は、車両２００などの車両の先行車輪に対する第１のステアリング角と、車両の後行車輪に対する第２のステアリング命令とを実装することを含むが、そのような制御は、車輪における個々のステアリングコントローラを介して実装されてもよい。さらに、車輪２０４の各々を他の全ての車輪から独立して制御することにより、車両２００は、より大きな操縦性を提供されてもよい。限定するものではないが、車両２００は、長手方向軸２１４に沿っていずれかの方向に概ね前進することを意図しているが、他の例では、車両は、幅方向軸２１２に沿っていずれかの方向に概ね前進し得る。このような操縦性は、第２の車輪２０４（２）及び第４の車輪２０４（４）において第１のステアリング角を実行し、第１の車輪２０４（１）及び第３の車輪２０４（３）において第２のステアリング角を実行することによって促進され得る。
【0031】
車両２００はまた、車両コンピューティングシステム２２０を含み、これは、図１に関連して上述した車両コンピューティングシステム１１６と同じであってよく、又は類似していてよい。概略的に図示されているように、車両コンピューティングシステム２２０は、計画コンポーネント２２２及び追跡コンポーネント２２４を含むことができる。計画コンポーネント２２２は、計画コンポーネント１１８と同じ機能を含み得、追跡コンポーネント２２４は、上述した追跡コンポーネント１２２と同じ機能を含み得る。車両コンピューティングシステム２２０は、例えば、制御命令を提供するため、及び／又はそれぞれのステアリングコントローラから情報を受信するために、第１のステアリングコントローラ２１６及び第２のステアリングコントローラ２１８と通信していてもよい。
【0032】
本明細書で詳述されるように、計画コンポーネント２２２は、車両２００の第１のモデルを使用して、軌道１２４のような軌道を決定するように構成され得る。いくつかの例では、第１のモデルは、運動学的な車両モデルであり、車両２００の一連の車両状態を決定するために使用される。これらの状態は、追跡コンポーネント２２４に渡され、追跡コンポーネント２２４は、第１のステアリングコントローラ２１６及び第２のステアリングコントローラ２１８と共に、軌道を実装する。例では、追跡コンポーネント２２４は、例えば、第１の車輪２０４（１）及び第２の車輪２０４（２）において第１のステアリングコントローラ２１６によって実装されるべき第１のステアリング角、及び、例えば、第３の車輪２０４（３）及び第４の車輪２０４（４）において第２のステアリングコントローラ２１６によって実装されるべき第２のステアリング角を決定することができる。追跡コンポーネント２２４は、第１及び第２のステアリング角を決定するために、第２の車両モデル、例えば、動的車両モデルを実装し得る。例では、第２のモデルは、例えば、リアルタイム又はほぼリアルタイムでステアリング角を連続的に更新するために反復的に適用されることができる。
【0033】
図３は、自律車両の軌道を生成するための例示的なプロセス３００を表す。特に、図３は、本開示の実施態様による、プロセス３００を例示するテキスト及び視覚的なフロー図を含む。いくつかの例では、プロセス３００は、図１及び／又は図２に図示され、上述した計画コンポーネント１１８及び／又は計画コンポーネント２２２などのコンポーネント及びシステムを使用して実装されることができるが、プロセス２００は、そのようなコンポーネントによって実行されることに限定されない。さらに、図１及び図２のコンポーネント及びシステムは、プロセス３００を実行することに限定されない。
【0034】
より詳細には、プロセス３００は、動作３０２において、測定された先行ステアリング角及び車両の目的地を受信することを含むことができる。例えば、車両の車輪におけるセンサーは、先行車輪のステアリング角の測定値を生成することができ、車両は、車両が移動する計画経路を生成する１つ又は複数のコンピューティングシステムを含むことができる。動作３０２を伴う例では、車両３０４は自律車両であり、上述の車両１０２及び／又は車両２００であり得る。例に示されるように、車両３０４は、概して、矢印３０６によって示される方向に移動している。したがって、車両３０４は、車両３０４の第１の（先行）端３１０に近接する先行車輪３０８と、車両３０４の第２の（後行）端３１４に近接する後行車輪３１２とを含む。動作３０２に付随する例は、目的地３１６と、目的地３１６に到達するために車両３０４が移動する予定の経路の例も示している。例では、計画経路は、車両３０４に設置された、又は車両３０４によってアクセス可能な計画システムの、位置特定システム、知覚システム、予測システム、及び／又は他の態様からの情報を使用して決定され得る。計画経路は、上述した環境１００などの環境において車両３０４が移動することになる所望の経路であり得る。この例では、計画経路は、変化した曲率を有する連続的な線として図示されている。動作において、車両３０４は、計画経路上の中心位置を維持するように制御されてもよい。しかしながら、計画経路は、図示された経路に限定されない。いくつかの例では、計画経路は、例えば、図示された経路に対して幅方向に幅を有し、車両３０４の幅方向の拡張部が車両３０４の動作中に維持されるべき包絡線又は他の形状であり得る。本明細書で使用されるように、計画経路は、一般に、車両３０４が移動することになるセグメント又は領域であると理解される。例えば、計画経路は、他の車両、歩行者などを含むがこれらに限定されない車両３０４の環境における障害物又はオブジェクトを回避するため、車両３０４と道路又は走行可能な表面によって定義される車線又は他のセグメントを維持するため、又は車両３０４を他の方法で案内するために決定されてもよい。
【0035】
動作３０２に付随する例にも示されているように、先行車輪３０８は、矢印３０６によって示される方向に対して角度を付けられている。より具体的には、先行車輪３０８は、車両の長手方向軸に対してステアリング角δMだけ角度が付けられている。ステアリング角は、先行車輪３０８に関連付けられた従来のセンサー又は他の手段、先行車輪３０８に関連付けられたステアリングシステム、或いは他の手段を用いて測定され得る。したがって、ステアリング角δMは、先行車輪３０８がステアリングされる実際の、現在の角度である。動作３０２を伴う例では、後行車輪３１２も、車両３０４の長手方向軸に対してステアリングされる。この例では、後行車輪３１２は、先行車輪３１０で測定されたステアリング角δMとは異なる、例えば、より小さい角度でステアリングされる。しかしながら、後行車輪３１２に関連付けられたステアリング角は、プロセス３００において使用されなくてもよい。
【0036】
動作３１８において、プロセス３００は、車両のモデルを決定することを含む。例えば、車両３０４は、先行車輪３０８及び後行車輪３１２のための独立したステアリングを含むため、車両３０４のための軌道を決定するための車両モデルは、前輪ステアリングのみのために構成された車両の軌道を決定するために用いられるモデルとは異なっている。動作３１８に付随する例は、車両３０４の表現３２０の態様を例示し、表現３２０は、本明細書で述べられるように、軌道を生成するために使用される数学的モデルのいくつかの態様を例示するものである。数学的モデルは、上述した第１の車両モデル１２６であり得る。数学的モデルは、車両３０４の運動学的モデルであってもよい。
【0037】
表現３２０は、モデルの態様を概念化している。より具体的には、第１の軸３２２と第２の軸３２４との間の距離である表現は、車両３０４のホイールベースであり、例ではｘで表される。図示されるように、表現３２０はまた、第１の軸３２２と第２の軸３２４との間に、例えば長手方向において等間隔に配置される点３２６を含む。点３２６はまた、車両３０４の長手方向軸３２８に沿って配置される。動作３１８に付随する例にも示されるように、表現３２０は、先行車輪３１０に関連付けられたステアリング角δを示す。さらに、後行車輪は、ステアリング角－δ、すなわち、先行車輪のステアリング角δの負又は反対の位置に配置されていることが示されている。本開示の実施態様では、軌道を決定するために使用される数学的モデルは、本明細書で述べられるように、車両の前側又は先行端の（動作３０２で受信された）先行ステアリング角のみを使用し、軌道に含めるための前側のステアリング角のみを決定する。このモデルは、点３２６が、車両３０４が幅方向の速度がゼロである点であると仮定している。したがって、モデルは、表現３２０に示されるように、ミラーリングステアリングを暗黙的に含む。すなわち、後行車輪は、車両３０４の幅方向軸に対してミラーリングされている。
【0038】
動作３３０において、プロセス３００は、モデルを使用して軌道を計画することを含む。例えば、計画コンポーネントは、目的地３１６への計画経路に従うための１つ又は複数の将来の車両状態を決定するために、数学的モデルを実行する。図３の例では、計画コンポーネント３３２は、測定された先行ステアリング角δM、及び目的地３１６を受信し、モデル３３４を実行して、軌道３３６を決定する。計画コンポーネント３３２は、モデル３３４を実行して軌道３３６を決定するために、車両３０４に関する追加の情報を受信してもよい。限定されないが、計画コンポーネントは、現在の先行ステアリング角、δMに加えて、車両の現在の姿勢、例えば、車両３０４の現在の位置、車両３０４の現在の速度、車両３０４の現在の加速度、車両３０４の現在のヨーレートに関する情報を受信し、運動学的モデル３３４を使用して、軌道３３６を１つ又は複数の先行車輪ステアリング角δL、車両に対する１つ又は複数の加速度、及び１つ又は複数の車両状態として決定し得る。例えば、計画コンポーネント３３２は、モデル３３４を使用して、例えば車両命令として、先行車輪ステアリング角δL、及び車両304のための加速度を決定し、いくつかの所定の時間期間にわたってモデル334を使用して、それらの命令を前方に統合し、複数の車両状態（例えば位置（例えば点３２６の）、速度、ヨーレート、及び／又は他の特性）を軌道として決定することができる。例えば、軌道は、周波数で決定される複数のステアリング命令、加速度命令、及び車両状態を含んでもよい。
【0039】
表現３２０によって表されるモデル３３４は、二輪ステアリング用に構成された車両で使用するために構成される計画アーキテクチャにも容易に統合され得る。例えば、モデル３３４は、幅方向速度ゼロの点、例えば点３２６に基づく運動学的モデルであるので、モデル３３４は、幅方向速度ゼロの点が識別され得る他の車両タイプに使用されてもよい。いくつかの例では、軌道は、後行車輪軸上の中央に位置する点における幅方向速度ゼロの点を識別することにより、二輪、例えば、先行車輪のステアリングのためにのみ構成された車両について決定されることができる。この例では、後行車輪のステアリング角は常にゼロになるので、後行車輪の間の速度がゼロになる点を用いて運動学的モデルが実装され得る。図３には図示されていないが、軌道３３６は、実装のために、車両コントローラに転送され得る。
【0040】
図４は、四輪ステアリングを使用する自律車両で軌道を実行するための例示的なプロセス４００を表している。特に、図４は、本開示の実施態様による、プロセス４００を例示するテキスト及び視覚的なフロー図を含む。いくつかの例では、プロセス４００は、図１及び／又は図２に図示され、上述した追跡コンポーネント１２２及び／又は追跡コンポーネント２２４などのコンポーネント及びシステムを使用して実装されることができるが、プロセス４００は、そのようなコンポーネントによって実行されることに限定されない。さらに、図１及び図２のコンポーネント及びシステムは、プロセス４００を実行することに限定されない。
【0041】
動作４０２において、プロセス４００は、軌道及び現在の状態情報を受信することを含む。動作４０２に付随する視覚的な例は、軌道４０４と車両データ４０６の視覚的な表現を含む。図示の例では、軌道４０４は、先行車輪ステアリング角δL、加速度ａ、及び１つ又は複数の車両状態を含むが、軌道４０４は、任意の追加情報又は異なる情報を含んでもよい。軌道は、上述したプロセス３００によって生成された軌道３３６であってもよいが、プロセス４００は、軌道３３６を使用することに限定されるものではない。車両データは、現在の速度、ヨー、位置、ヨーレートなどの車両の現在の姿勢の情報を含む、車両に関する現在の情報を含んでもよい。状態情報は、車両の重心で定義されてもよい。
【0042】
動作４０８において、プロセス４００は、第１の先行ステアリング角及び第１の後行ステアリング角を決定することを含む。説明されるように、本開示は、一般に、２つの先行車輪（先行車輪１１０など）が２つの後行車輪（後行車輪１１２など）から独立してステアリングされる四輪ステアリングに関する。したがって、先行車輪は、先行車輪ステアリング角δlに従ってステリングされ、後行車輪は、後行車輪ステリング角δtに従ってステリングされる。動作４０８は、フィードフォワードステリング命令の決定に関連付けられてもよく、一方、以下でより詳細に説明される動作４２２は、フィードバック命令の決定に関連付けられてもよい。
【0043】
動作４０８に付随する例は、第１の先行ステリング角δl,1、及び第１の後行ステアリング角δt,1を決定するためのステアリング角比を示すための車両４１４の第１の表現４１０及び第２の表現４１２を例示している。より具体的には、第１の表現４１０及び第２の表現４１２の両方において、車両４１４の先行車輪４１６は、先行ステアリング角δlでステアリングされ、車両４１４の後行車輪４１８は、後行ステアリング角δtでステアリングされている。第１の表現４１０では、後行車輪４１８は、車両４１４の長手方向軸を中心とし、先行車輪４１６をミラーリングしている。したがって、後行ステアリング角δtは、先行ステアリング角δlの加法逆数であり、又は、還元すれば、第１の表現４１０ではδt＝－δlであり、先行ステアリング角に対する後行ステアリング角の比は－１である。第２の表現４１２では、後行ステアリング角δlと先行ステアリング角δtは等しい。従って、先行ステアリングと後行ステアリングとの比は１である。第１の表現４１０及び第２の表現４１２は、車両４１４の２つの状態のみを示しており、後行車輪４１８は先行車輪４１６に対して任意の比、例えば－１～１の間の任意の比でステアリングされてもよい。
【0044】
本開示の態様では、動作４０８は、先行ステアリング角に対する後行ステアリング角の比に少なくとも部分的に基づいて、第１の先行ステアリング角δl,1、及び第１の後行ステアリング角δt,1を決定することを含む。例えば、比較的低い速度では、δt／δlの負の比は、安定性を犠牲にすることなく、例えば、より高い回転半径として、増加した操縦性を提供し得る。逆に、比較的高い速度では、δt／δlの正の比率は、例えば、車線変更及び／又はコーナリングの間、ステアリングにおける増加した安定性を提供し得る。グラフ表示４２０は、第１の先行ステアリング角δl,1、及び第１の後行ステアリング角δt,1を決定するために少なくとも部分的に使用され得るδt／δlの比の例示的なプロットを示している。
【0045】
本開示の例では、動作４０８は、車両の動的モデルに少なくとも部分的に基づいて、第１の先行ステアリング角δl,1、及び第１の後行ステアリング角δt,1を決定してもよい。一例では、動的モデルは、非線形Ｆｉａｌａ ｔｉｒｅモデルを有する定常状態の単一トラック、例えば、自転車モデルに少なくとも部分的に基づき得る。幅方向の自転車モデルは、２つの車両状態－ヨーレートγ及びサイドスリップβを有する。先行車輪及び後行車輪は独立してステアリング可能であるので、動的モデルは、２つの未知数と２つの車両状態とを有する。第１の先行ステアリング角δl,1及び第１の後行ステアリング角δt,1は、所望の車両状態について、タイヤスリップ方程式を用いて、例えば、以下の式（1）及び（2）に従って決定されることができる。
【0046】
【数1】
【0047】
式（1）及び（2）において、ａは車両の重心から先行車輪回転軸を通って延びる第１の軸までの距離（例えば、長手方向に沿った距離）、ｂは車両の重心から後行車輪回転軸を通って延びる第２の軸までの距離、ｋは従うべき経路、例えば、計画経路１１４又は計画経路３１６の曲率、αはスリップ角である。より具体的には、スリップ角は、例えば、幅方向の加速度、先行車輪及び後行車輪における幅方向の力、並びに車両の質量に基づいて、静的な重量分布及び定常状態の力のバランスを仮定した先行タイヤ及び後行タイヤの幅方向の力から導出されてもよい。力は、タイヤのスリップ角を決定するために、非線形タイヤモデルによって与えられるタイヤ曲線から得られてもよい。いくつかの実装では、タイヤモデルは、コーナリングスティフネスＣと摩擦μの２つのパラメータのみを必要とするＦｉａｌａ ｔｉｒｅモデルであってもよく、これらのパラメータは両方とも車両データ４０６などの車両データから測定されるものである。
【0048】
動作４２２において、プロセス４００は、第２の先行ステアリング角及び第２の後行ステアリング角を決定することを含む。例えば、動作４０８は、所望の経路を追跡するための車両モデルの予想されるステアリング角を決定してもよく、動作４２２は、車両の現在の状態を経路と比較し、例えば、車両が経路に沿っているべき場所と比較し、調整ステアリング命令を決定してもよい。これらの調整ステアリング命令は、第２の先行ステアリング角δl,2、及び第２の後行ステアリング角δt,2を含む。動作４２２に付随する例は、計画経路４２４に対する車両４１４の現在の状態を例示している。計画経路４２４は、計画経路１１４及び／又は計画経路３１６であり得る。例にも示されているように、車両４１４は、重心４２６を有し、矢印４２８で示される長手方向に移動している。重心４２６と計画経路４２４との間の距離は、矢印４３０で指定される幅方向のオフセット、ｅである。矢印４３０は、計画経路４２４に対して垂直である。動作４２２に付随する例では、計画経路４２４と車両４１４の実際の方位との間の角度のオフセットであるオフセット角度Δψも示されている。換言すれば、ｅは幅方向の誤差を表し、Δψは車両４１４の方位誤差を表し、これらは一緒になって追跡誤差を表している。
【0049】
動作４２２は、幅方向誤差及び方位誤差を使用して、第２の先行ステアリング角δl,2、及び第２の後行ステアリング角δt,2を決定することを含む。より具体的には、動作４２２は、式（3）及び（4）を解くことを含み得る。
【0050】
【数2】
【0051】
式（3）、（4）において、ｋ1、ｋ2、ｋ3、ｋ4の項は比例ゲインである。
【0052】
動作４３２において、プロセス４００は、少なくとも部分的に第１及び第２の先行ステアリング角及び後行ステアリング角に基づき、ステアリング命令を決定することを含む。本明細書で述べられるように、動作４０８は、車両の動的モデルに基づいて、例えば、予測命令又はフィードフォワード命令として、第１の先行ステアリング角δl,1、及び第１の後行ステアリング角δt,1を決定し、動作４２２は、測定誤差に基づいて、例えば、調整又はフィードバック命令として、第２の先行ステアリング角δl,2、及び第２の後行ステアリング角δt,2を決定する。例において、動作４３２は、第１及び第２の先行車輪ステアリング角及び第１及び第２の後行ステアリング角をそれぞれ含む合計として、先行車輪ステアリング角δl及び後行車輪ステアリング角δtを決定し得る。例では、先行車輪ステアリング角δl及び後行車輪ステアリング角δtは、式（5）及び（6）を用いて決定される。
【0053】
【数3】
【0054】
したがって、式（5）及び（6）によれば、命令された先行車輪ステアリング角は、例えば動作４０８で、車両４１４の動的モデルから決定された先行車輪ステアリング角と、例えば動作４２２で、車両４１４の状態誤差から決定された先行車輪ステアリング角との和となる。同様に、後行車輪ステアリング角は、動的モデルから決定された後行車輪ステアリング角と、状態誤差から決定された後行車輪ステアリング角との和となる。また、式（5）、（6）は、第３項、すなわち、δl,LH、δt,LHを含む。これら第３項は、限度ハンドリング項であり、第１のステアリング角及び第２のステアリング角から算出される、決定された先行車輪ステアリング角及び／又は後行車輪ステアリング角が車両で実施できない状況を説明するものである。例えば、先行車輪及び／又は後行車輪のステアリングは、ある最大ステアリング角に制限されることが可能であり、限度ハンドリング項は、本明細書で詳述されるように、計算された先行及び／又は後行ステアリング角を修正する修正角度を含むことができる。最大ステアリング角は、車両の物理的能力に基づき、及び／又は、例えば車両の実際の能力に関係なく、車両に適用される所定の又は所望の制約に基づき、設定され得る。例えば、最大ステアリング角は、好ましい性能特性、乗客の快適性、又は他のパラメータに基づいて決定されてもよい。
【0055】
図５は、四輪ステアリングを使用する自律車両で軌道を実行するための例示的なプロセス５００を表している。特に、図５は、本開示の実施態様による、プロセス５００を例示するテキスト及び視覚的なフロー図を含む。プロセス５００は、プロセス４００と共に実行されてもよく、例えば、プロセス４００、５００は、軌道を実行するための全体的なプロセスのコンポーネントプロセスであってもよい。いくつかの例では、プロセス５００は、図１及び／又は図２に図示され、上述した追跡コンポーネント１２２及び／又は追跡コンポーネント２２４などのコンポーネント及びシステムを使用して実装されることができるが、プロセス５００は、そのようなコンポーネントによって実装されることに限定されない。さらに、図１及び図２のコンポーネント及びシステムは、プロセス５００を実行することに限定されない。
【0056】
動作５０２において、プロセス５００は、先行ステアリング角と後行ステアリング角とを決定することを含む。例えば、動作５０２は、車両の動的モデルに基づいて、前後のステアリング角を予測するためにプロセス４００を実行することと、予測経路から計算された誤差に基づいて調整ステアリング角を使用し、それらの予測角度を変更することとを含むことができる。動作５０２に付随する例は、先行車輪ステアリング角δlと後行車輪ステアリング角δtとを含むステアリング角データ５０４をグラフで示すものである。
【0057】
動作５０６において、プロセス５００は、先行ステアリング角及び／又は後行ステアリング角が最大ステアリング限度を超えることを決定することを含む。動作５０６に付随する例は、先行車輪５１２及び後行車輪５１４を有する車両５１０を例示するグラフ表現５０８を含む。この表現では、先行車輪５１２は、例えば、δl,maxから－δl,maxまでの範囲にわたって（点線で示す）、いずれかの方向に先行車輪最大ステアリング角δl,maxまで長手方向軸５１６に対してステアリング可能である。同様に、後行車輪５１４は、いずれかの方向に、例えば、δt,max（破線で示す）から－δt,maxまでの範囲にわたって、後行車輪最大ステアリング角δt,maxまで長手方向軸５１６に対してステアリング可能である。いくつかの例では、先行車輪最大ステアリング角は、後行車輪最大ステアリング角と異なってもよい。例えば、後行車輪最大ステアリング角は、先行車輪最大ステアリング角より小さくてもよい。動作５０６は、ステアリング角データ５０４に含まれる（例えば、プロセス４００を用いて決定される）ステアリング角δl、δtの一方又は両方が、それぞれ最大ステアリング角δl,max、δt,maxの外にあると決定することを含んでもよい。
【0058】
動作５１８において、プロセス５００は、先行ステアリング調整角及び／又は後行ステアリング調整角を決定することを含む。例えば、動作４０８において、予測ステアリング角を決定するために使用される動的モデルは、ステアリング角の一方又は両方が最大限度を超えているときに、予測ステアリング角と調整ステアリング角とが合計されることができる限度ハンドリング調整項δl,LH、δt,LHを決定するために使用されることも可能である。より詳細には、予測角又はフィードフォワード角を決定するために使用される式（1）及び（2）は、車両が定常状態の方位誤差がゼロ、例えば、サイドスリップ、βがゼロであるという仮定に基づいて、先行車輪及び後行車輪が任意に選択されるように簡素化されている。式（1）、（2）は、サイドスリップを含めて、式（7）、（8）のように書き換えられることができる。
【0059】
【数4】
【0060】
式（7）、（8）において、βffwは車両のサイドスリップ、δ項は定数で未知のオフセットである。
【0061】
定常動作の際、例えばプロセス４００のように、先行車輪角及び後行車輪角が車両のステアリング限界内にあるとき、定常状態サイドスリップはゼロに設定され、車両がゼロの定常状態方位誤差を有するようになり、先行車輪角及び後行車輪角が任意選択される。しかしながら、一方の角度が限度に達すると、このプロセスでは、もはや任意に先行ステアリング角と後行ステアリング角を決定することができなくなる。タイヤスリップ項αは、上で紹介したように、横方向の力の方程式を用いて決定されるため、飽和した車輪において要求される力は、車両のサイドスリップを用いて飽和した車軸において依然として満たされることができる。より具体的には、プロセス５００は、ゼロではない定常サイドスリップを許容することができる。概念的に、そして動作５１８に付随する例に示されるように、車両５１０の長手方向軸５１６は、ゼロではないサイドスリップβによって計画経路に対して角度を付けられる。すなわち、車両５１０はもはや、サイドスリップがゼロであると仮定した式(1)及び(2)のように計画経路５２０に対して接線を向けない。
【0062】
より詳細には、下限値ｌｂと上限値ｕｂとの間で値ｘを束縛する飽和関数ｓａｔ(ｘ,ｌｂ,ｕｂ)を定義する。飽和ステアリング角は、式（9）及び式（10）によって与えられることができる。
【0063】
【数5】
【0064】
例えば、定常先行ステアリング角δl,nom及び定常後行ステアリング角δt,nomは、プロセス４００で決定されたステアリング角δl,δTであり得る。定常サイドスリップは、先行車輪飽和時の式（11）を用いて算出される。
【0065】
【数6】
【0066】
そして、後行車輪輪飽和時の式（12）を用いて算出される。
【0067】
【数7】
【0068】
これらのサイドスリップ式（11）、（12）をそれぞれ式（9）、（10）に代入すると、式（13）、（14）が得られる。
【0069】
【数8】
【0070】
これらのステアリング角を実装する車両５１０の動作において、前後のステアリング角の両方が飽和した場合、定常サイドスリップは更新されず（又は以前に計算した値に設定され）、計算された定常サイドスリップを両方のステアリング角が飽和したときに生じる値で実質的に上限とする。
【0071】
動作５２２で、プロセス５００は、ステアリング調整に少なくとも部分的に基づいて、ステアリング命令を決定することを含む。動作５１８に付随する例に示されるように、動作５１８は、ステアリング飽和中に車両の挙動を修正するように作用する限界処理ステアリング角度を決定することを含むことができる。例えば、これらの角度は、ステアリング飽和中に車両安定性を維持するために動作５１８で決定された、例えばフィードバック又は調整角を修正する修正角であり得る。限度ハンドリング角は、以下の式（15）及び（16）により与えられ得る。
【0072】
【数9】
【0073】
式（15）、（16）において、ｋl,sat、ｋt,satは安定した閉ループダイナミクスと望ましいシステム性能になるように選ばれた飽和ゲインである。
【0074】
プロセス５００はまた、車両が一定のステアリングオフセットを拒絶し、ランプステア中の定常状態の幅方向誤差を許容することを可能にする、積分制御を含んでもよい。ステアリング角がその限度未満に留まるとき、積分ステアリング角は、幅方向誤差と、方位誤差及び定常状態のサイドスリップの和との両方を積分する。飽和事象では、ステアリング角は幅方向誤差のみを積分する。これは、いくつかの従来の二輪ステアリング積分コントローラの機能と一致する。車両コンピューティングシステムは、積分角度を切り替えるためのロジックを含むことができる。例えば、前側の飽和がなく、後ろ側の飽和がない場合、
【0075】
【数10】
【0076】
後側の飽和はあるが、前側の飽和はない場合、
【0077】
【数11】
【0078】
そして、前側の飽和はあるが、後側の飽和はない場合
【0079】
【数12】
【0080】
解されるように、積分ステアリング角は、フィードフォワード角、例えば、角度δl,1，δt,1に含まれる。
【0081】
図６は、本明細書で述べられる技術を実装するための例示的なシステム６００のブロック図である。少なくとも１つの例では、システム６００は車両６０２を含むことができ、これは、図１に示される車両１０２、図２に示される車両２００、図３に示される車両３０４、図４に示される車両４１４、及び／又は図５に示される車両５１０と同じであっても、異なってもよい。車両６０２は、１つ又は複数の車両コンピューティング装置６０４、１つ又は複数のセンサーシステム６０６、１つ又は複数のエミッタ６０８、１つ又は複数の通信接続部６１０、１つ又は複数の駆動モジュール６１２、及び少なくとも１つの直接接続部６１４を含むことができる。
【0082】
車両コンピューティング装置６０４は、１つ又は複数のプロセッサ６１６と、１つ又は複数のプロセッサ６１６に通信可能に結合されたメモリ６１８も含む。図示された例では、車両６０２は自律車両である。しかしながら、車両６０２は、任意の他のタイプの車両、又は少なくとも１つのセンサー（例えば、カメラ付きスマートフォン）を有する任意の他のシステムであり得る。図示された例では、車両コンピューティング装置６０４のメモリ６１８は、定位コンポーネント６２０、知覚コンポーネント６２２、計画コンポーネント６２６、追跡コンポーネント６２６、システムコントローラ６２８、及びステアリングデータ６３０を格納する。さらに、システムコントローラ６２８は、第１のステアリングコントローラ６３２及び第２のステアリングコントローラ６３４を含む。図６では、例示の目的でメモリ６１８に存在するように描かれているが、定位コンポーネント６２０、知覚コンポーネント６２２（及び／又はそのコンポーネント）、計画コンポーネント６２６、追跡コンポーネント６２６、システムコントローラ６２８、及びステアリングデータ６３０は、追加的又は代替的に、車両６０２にアクセス可能（例えば、車両６０２から離れたメモリに格納されるか、別の方法でアクセス可能な）であることが企図されている。
【0083】
少なくとも１つの例では、定位コンポーネント６２０は、センサーシステム６０６からデータを受信して車両６０２の位置及び／又は向き（例えば、ｘ－、ｙ－、ｚ－位置、ロール、ピッチ、又はヨーのうちの１つ又は複数）を決定する機能を含むことができる。例えば、定位コンポーネント６２０は、環境のマップを含む及び／又は要求／受信することができ、マップ内の自律車両の位置及び／又は向きを継続的に決定することができる。いくつかの例では、定位コンポーネント６２０は、ＳＬＡＭ（ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ ｍａｐｐｉｎｇ）、ＣＬＡＭＳ（ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ, ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ ｍａｐｐｉｎｇ, ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｌｙ）、相対ＳＬＡＭ、バンドル調整、非線形最小二乗最適化などを利用して、画像データ、ライダーデータ、レーダーデータ、ＩＭＵデータ、ＧＰＳデータ、ホイールエンコーダデータなどを受信し、自律車両の場所を正確に決定することができる。いくつかの例では、定位コンポーネント６２０は、軌道を生成するために自律車両６０２の現在の位置を決定するために、計画コンポーネント６２６などの車両６０２の様々なコンポーネントにデータを提供することができる。
【0084】
いくつかの例では、知覚コンポーネント６２２は、一般に、オブジェクト検出、セグメンテーション、及び／又は分類を実行するための機能を含む。いくつかの例では、知覚コンポーネント６２２は、車両６０２に近接しているオブジェクトの存在、及び／又はオブジェクトタイプ（例えば、車、歩行者、サイクリスト、動物、建物、木、路面、縁石、歩道、不明など）としてのオブジェクトの分類を示す処理済みセンサーデータを提供することができる。追加的及び／又は代替的な例では、知覚コンポーネント６２２は、検出されたオブジェクト（例えば、追跡されたオブジェクト）及び／又はオブジェクトが配置されている環境に関連付けられた１つ又は複数の特性を示す処理済みセンサーデータを提供することができる。いくつかの例では、オブジェクトに関連付けられた特性は、ｘ位置（グローバル及び／又はローカル位置）、ｙ位置（グローバル及び／又はローカル位置）、ｚ位置（グローバル及び／又はローカル位置）、向き（例えば、ロール、ピッチ、ヨー）、オブジェクトタイプ（例えば、分類）、オブジェクトの速度、オブジェクトの加速度、オブジェクトの範囲（サイズ）など（ただし、これだけに限定されない）を含むことができる。環境に関連付けられた特性は、環境内の別のオブジェクトの存在、環境内の別のオブジェクトの状態、一日の時間、曜日、季節、天候、暗さ／明るさの表示、などを含むことができるが、これらに限定されない。
【0085】
一般に、計画コンポーネント６２６は、車両６０２が環境内を横断するために従うべき経路を決定することができる。計画コンポーネント６２６は、計画コンポーネント１１８及び／又は計画コンポーネント２２２に帰属する機能であり得るか、又はそれを含むことができる。例えば、計画コンポーネント６２６は、第１の車両モデル１２６などの車両モデルを用いて、様々な経路及び軌道、並びに様々なレベルの詳細を決定することができる。計画コンポーネント６２６は、第１の場所（例えば、現在の場所）から第２の場所（例えば、目標の場所）へ移動する経路を決定することができる。この議論の目的のために、経路は、２つのロケーションの間を移動するためのウェイポイントのシーケンスであることができる。非限定的な例として、ウェイポイントは、通り、交差点、全地球測位システム（ＧＰＳ）座標などを含む。さらに、計画コンポーネント６２６は、第１の場所から第２の場所への経路の少なくとも一部に沿って自律車両を誘導するための指令を生成することができる。少なくとも１つの例では、計画コンポーネント６２６は、ウェイポイントのシーケンスにおける第１のウェイポイントからウェイポイントのシーケンスにおける第２のウェイポイントに自律車両を誘導する方法を決定することができる。いくつかの例では、指令は、軌道、又は軌道の一部とすることができる。軌道は、ウェイポイントに対応する一連の車両状態、及びそれらの状態を達成するための命令を含むことができる。そのような命令は、例えば、ステアリング角及び加速度を含むことができる。限定されないが、計画コンポーネント６２６は、現在のステアリング角、例えば車両の先行車輪のステアリング角を受信し、図３に関連して上述した動作を使用してステアリング角に少なくとも部分的に基づいて軌道を決定し得る。モデルは、本明細書で述べられるように、車両６０２が先行軸と後行軸との中間に速度ゼロの点を有すると仮定される、車両の運動学的モデルであり得る。いくつかの実装では、多様な軌道が、Ｒｅｃｅｄｉｎｇ ｈｏｒｉｚｏｎ技術に従って実質的に同時に（例えば、技術的公差内で）生成され得、多様な軌道のうちの１つが、車両６０２がナビゲートするために選択される。
【0086】
追跡コンポーネント６２６は、計画コンポーネント６２４によって生成された軌道に従って、例えば、計画経路に従うようにステアリング命令を調整する機能を含む。限定されないが、追跡コンポーネント６２６は、追跡コンポーネント１２２及び／又は追跡コンポーネント２２４に帰属する機能であるか、又はそれを実装することができる。例において、追跡コンポーネント６２６は、動的車両モデルなどの車両モデルを使用して、車両６０２が経路に従うように制御するための先行車輪ステアリング角及び後行車輪ステアリング角を生成することができる。いくつかの例では、追跡コンポーネント２２４は、ステアリング角を決定するためにプロセス４００、５００を実装することができる。追跡コンポーネント６２６は、システムコントローラ６２８とは別個のものとして図示されているが、いくつかの例では、追跡コンポーネント６２６は、システムコントローラ６２８に統合されることができる。
【0087】
システムコントローラ６２８は、例えば、計画コンポーネント６２４及び／又は追跡コンポーネント６２６によって生成された制御に基づいて、車両６０２のステアリング、推進、ブレーキ、安全、エミッタ、通信、及び他のシステムを制御するように構成されることできる。図示されるように、システムコントローラ６２８は、第１のステアリングコントローラ６３２及び第２のステアリングコントローラ６３４を含む。例えば、第１のステアリングコントローラ６３２は、車両６０２の先行車輪のステアリング角を制御するために使用されることができる。第２のステアリングコントローラ６３４は、例えば、先行車輪とは独立に、車両の後行車輪のステアリング角を制御するために使用されることができる。システムコントローラ６２８は、駆動モジュール６１２及び／又は車両６０２の他のコンポーネントの対応するシステムと通信し、及び／又は制御することができる。
【0088】
ステアリングデータ６３０は、本明細書で述べられるように、四輪ステアリング技術に関連して車両６０２によって使用されることができる。例えば、ステアリングデータ６３０は、先行車輪及び後行車輪のための最大ステアリング角及び／又は最大ステアリングレート限度などのステアリング制約に関する情報を含むことができる。また、実装では、ステアリングデータ６２０は、車両６０２の様々なコンポーネントによってアクセス可能なステアリング命令ライブラリを含み、それらのコンポーネントに適合した異なるフォーマットでステアリング情報を提供することができる。限定されないが、ステアリングデータ６２０は、ステアリング角及び／又はレート制限を選択するためのデータ、並びに曲率及び曲率情報をそれぞれラジアン及びラジアン／秒で前後のステアリング制限に変換するためのデータを含むことができ、異なるコンポーネントに対応することができる。例えば、ステアリングデータ６３０は、そのような変換を容易にするために変換係数を含むことができる。さらに、いくつかの例では、ステアリングデータ６２０は、二輪ステアリングと四輪ステアリングの両方を可能にするための情報、例えば、二輪から四輪ステアリングに切り替える際の情報の翻訳又は変換、或いはその逆のための情報を含むことができる。ステアリングデータ６３０は、定位コンポーネント６２０、知覚コンポーネント６２２、計画コンポーネント６２４、追跡コンポーネント６２６、及び／又は他のコンポーネントを含む、車両６０２の様々なコンポーネントによってアクセス可能なステアリングライブラリであってもよい。
【0089】
理解できるように、本明細書で論じられるコンポーネント（例えば、定位コンポーネント６２０、知覚コンポーネント６２２（及びそのコンポーネント）、計画コンポーネント６２４、追跡コンポーネント６２６、システムコントローラ６２８、及びステアリングデータ６３０）は、例示目的で分割して示され、説明されている。しかしながら、様々なコンポーネントによって実行される動作は、他の任意のコンポーネントで組み合わせたり、実行したりすることができる。
【0090】
センサーシステム６０６は、ライダーセンサー、レーダーセンサー、超音波トランスデューサ、ソナーセンサー、位置センサー（例えば、ＧＰＳ、コンパスなど）、慣性センサー（例えば、慣性測定ユニット（ＩＭＵ）、加速度計、磁気計、ジャイロスコープなど）、カメラ（例えば、ＲＧＢ、ＩＲ、強度、深度、飛行時間など）、マイクロフォン、ホイールエンコーダ、環境センサー（例えば、温度センサー、湿度センサー、光センサー、圧力センサーなど）、などを含むことができる。センサーシステム６０６は、これらのセンサー又は他の種類のセンサーのそれぞれの多様なインスタンスを含むことができる。例えば、ライダーセンサーは、車両６０２の角部、前面、背面、側面、及び／又は上部に配置された個々のライダーセンサーを含むことができる。別の例として、カメラセンサーは、車両６０２の外側及び／又は内側の様々な場所に配置された多様なカメラを含むことができる。別の例として、レーダーシステムは、車両６０２に関する様々な場所に配置された同一又は異なるレーダーセンサーの多様なインスタンスを含むことができる。センサーシステム６０６は、車両コンピューティング装置６０４に入力を提供することができる。追加的又は代替的に、センサーシステム６０６は、１つ又は複数のネットワーク６３６を介して、センサーデータを、特定の頻度で、所定の期間の経過後に、ほぼリアルタイムで等、リモートコンピューティング装置６３８に送信することができる。
【0091】
エミッタ６０８は、光及び／又は音を放射するように構成されることができる。本例におけるエミッタ６０８は、車両６０２の乗客と通信するための内部音声及び映像エミッタを含むことができる。例として、限定するものではないが、内部エミッタは、スピーカー、ライト、サイン、ディスプレイスクリーン、タッチスクリーン、触覚エミッタ（例えば、振動及び／又はフォースフィードバック）、機械アクチュエータ（例えば、シートベルトテンショナー、シートポジショナー、ヘッドレストポジショナー等）等を含むことができる。本例におけるエミッタ６０８は、外部エミッタも含むことができる。例示であって限定するものではないが、本例における外部エミッタは、方位又は車両の動作の他の指標を知らせるためのライト（例えば、表示灯、標識、ライトアレイなど）、及び歩行者又は他の近くの車両と聴覚的に通信するための１つ又は複数の音声エミッタ（例えば、スピーカー、スピーカーアレイ、ホーンなど）、そのうちの１つ又は複数の音響ビームステアリング技術で構成されるものを含む。
【0092】
通信接続部６１０は、車両６０２と１つ又は複数の他のローカル或いはリモートコンピューティング装置との間の通信を可能にする。例えば、通信接続部６１０は、車両６０２及び／又は駆動モジュール６１２上の他のローカルコンピューティング装置との通信を容易にすることができる。また、通信接続部６１０は、車両が他の近くのコンピューティング装置（例えば、他の近くの車両、交通信号など）と通信することを可能にする。通信接続部６１０はまた、車両６０２が遠隔リモートコンピューティング装置又は他の遠隔サービスと通信することを可能にする。
【0093】
通信接続部６１０は、車両コンピューティング装置６０４を別のコンピューティング装置又はネットワーク６３８などのネットワークに接続するための物理的及び／又は論理的インターフェースを含むことができる。例えば、通信接続部６１０は、ＩＥＥＥ ８０２．１１規格によって定義された周波数を介したようなＷｉ-Ｆｉベースの通信、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などの短距離無線周波数、セルラー通信（例えば、２Ｇ、３Ｇ、６Ｇ、６Ｇ ＬＴＥ、５Ｇなど）又はそれぞれのコンピューティング装置が他のコンピューティング装置とインターフェースすることを可能にする任意の適切な有線もしくは無線通信プロトコルを可能にする。
【0094】
少なくとも１つの例では、車両６０２は、駆動モジュール６１２を含むことができる。いくつかの例では、車両６０２は、単一の駆動モジュール６１２を有することができる。少なくとも１つの例では、車両６０２は、駆動モジュール６１２の個々が車両６０２の反対側の端部（例えば、前側と後側など）に配置された多様な駆動モジュール６１２を有し得る。少なくとも１つの例では、駆動モジュール６１２は、駆動モジュール６１２及び／又は車両６０２の周囲の状態を検出するための１つ又は複数のセンサーシステムを含むことができる。限定ではなく例として、駆動モジュール６１２に関連付けられたセンサーシステムは、駆動モジュールの車輪の回転を感知するための１つ又は複数のホイールエンコーダ（例えば、ロータリーエンコーダ）、慣性センサー（例えば、慣性測定ユニット、加速度計、ジャイロスコープ、磁力計など）、駆動モジュールの向き及び加速度を測定するためのカメラ又は他の画像センサー、駆動モジュールの周囲にあるオブジェクトを音響的に検出する超音波センサー、ライダーセンサー、レーダーセンサーなどを含むことができる。ホイールエンコーダなどのいくつかのセンサーは、駆動モジュール６１２に固有であることができる。場合によっては、駆動モジュール６１２上のセンサーシステムは、車両６０２の対応するシステム（例えば、センサーシステム６０６）と重畳、又は補足することができる。
【0095】
駆動モジュール６１２は、高電圧バッテリ、車両を推進するモータ、バッテリからの直流を他の車両システムで使用するための交流に変換するインバータ、ステアリングモータ及びステアリングラック（電気であり得る）を含むステアリングシステム、油圧又は電気アクチュエータを含むブレーキシステム、油圧及び／又は空気圧部品を含むサスペンションシステム、牽引力の損失を緩和し制御性を保つためのブレーキ力を分配する安定制御システム、ＨＶＡＣシステム、照明（例えば、車両の周辺外部を照らすヘッド／テールランプのような証明）、或いは、１つ又は複数の他のシステム（例えば、冷却システム、安全システム、車載充電システム、ＤＣ／ＤＣコンバータ、高電圧ジャンクション、高電圧ケーブル、充電システム、充電ポートなどの他の電気部品等）を含むことができる。さらに、駆動モジュール６１２は、センサーシステムからデータを受信し、前処理し、様々な車両システムの動作を制御することが可能な駆動モジュールコントローラを含むことができる。いくつかの例では、駆動モジュールコントローラは、１つ又は複数のプロセッサと、１つ又は複数のプロセッサと通信可能に結合されたメモリとを含むことができる。メモリは、駆動モジュール６１２の様々な機能を実行するための１つ又は複数のモジュールを格納することができる。さらに、駆動モジュール６１２は、それぞれの駆動モジュールによる１つ又は複数の他のローカル又はリモートコンピューティング装置との通信を可能にする１つ又は複数の通信接続部も含み得る。
【0096】
少なくとも１つの例では、直接接続部６１４は、駆動モジュール６１２を車両６０２の本体と結合するための物理的インターフェースを提供することができる。例えば、直接接続部６１４は、駆動モジュール６１２と車両との間のエネルギー、流体、空気、データなどの伝達を可能にすることができる。いくつかの例では、直接接続部６１４は、駆動モジュール６１２を車両６０２の本体にさらに解放可能に固定することができる。
【0097】
また図示されているように、車両６０２は、ネットワーク６３６を介して、コンピューティング装置６３８と通信していてもよい。例えば、コンピューティング装置６３８は、本明細書で述べられる機能を実装し得る。より詳細には、コンピューティング装置６３８は、プロセッサ６４０と、ステアリングデータ６４４を格納するメモリ６４２とを含むことができる。
【0098】
ステアリングデータ６４４は、ステアリングデータ６３０を含み得る。例えば、ステアリングデータ６３０は、ステアリングデータ６４４のサブセットであってもよく、車両の動作に先立って車両６０２にロードされてもよい。限定されないが、ステアリングデータ６４４は、車両６０２を含む車両のフリートに対するステアリングデータの集中データベースを含んでもよく、ステアリングデータ６３０は、必要に応じて車両６０２にアップロードされてもよい。
【0099】
車両６０２のプロセッサ６１６及びコンピューティング装置６３８のプロセッサ６４０は、本明細書で述べられるように、データを処理し動作を実行する指令を実行することができる任意の適切なプロセッサであることができる。限定ではなく例として、プロセッサ６１６及び６４０は、１つ又は複数の中央処理装置（ＣＰＵ）、グラフィック処理装置（ＧＰＵ）、又は電子データを処理して、その電子データをレジスタ及び／又はメモリに格納することができる他の電子データに変換する任意の他の装置又は装置の一部を含むことができる。いくつかの例では、集積回路（例えば、ＡＳＩＣなど）、ゲートアレイ（例えば、ＦＰＧＡなど）、及び他のハードウェア装置も、それらが符号化された指令を実装するように構成される限りにおいて、プロセッサとみなすことができる。
【0100】
メモリ６１８及びメモリ６４２は、非一時的コンピュータ可読媒体の例である。メモリ６１８及びメモリ６４２は、本明細書で述べられる方法及び様々なシステムに帰属する機能を実装するために、動作システム及び１つ又は複数のソフトウェアアプリケーション、指令、プログラム、及び／又はデータを格納することができる。様々な実装において、メモリは、静的ランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、同期ダイナミックＲＡＭ（ＳＤＲＡＭ）、不揮発性／フラッシュ型メモリ、又は情報を格納することができる任意の他のタイプのメモリなど、任意の適切なメモリ技術を用いて実装されることが可能である。本明細書で述べられるアーキテクチャ、システム、及び個々の要素は、他の多くの論理的、プログラム的、及び物理的なコンポーネントを含むことができ、そのうちの添付の図に示すものは、本明細書の議論に関連する単なる例である。
【0101】
図６は分散システムとして図示されているが、代替例では、車両６０２のコンポーネントは、コンピューティング装置６３８に関連付けることができ、及び／又はコンピューティング装置６３８のコンポーネントは、車両６０２に関連付けることができる。即ち、車両６０２は、コンピューティング装置６３８に関連付けられた機能のうちの１つ又は複数を実行することができ、その逆もまた然りである。さらに、知覚システム６２２及び／又は追跡コンポーネント６２６の態様は、本明細書で論じられる装置のいずれでも実行されることができる。
【0102】
図７は、本明細書で論じられる技術を実行するための例示的なプロセス７００を示す。プロセス７００（本明細書で説明するプロセス３００、４００、５００の態様と同様に）は、論理フロー図として図示され、その各動作は、ハードウェア、ソフトウェア、又はそれらの組み合わせで実装され得る動作のシーケンスを表している。ソフトウェアの文脈では、動作は、１つ又は複数のプロセッサによって実行されると、言及された動作を実行する、１つ又は複数のコンピュータ可読記憶媒体に格納されたコンピュータ実行可能な指令を表している。一般に、コンピュータ実行可能な指令は、特定の機能を実行し、特定の抽象的なデータタイプを実装するルーチン、プログラム、オブジェクト、コンポーネント、データ構造などを含む。動作が記載される順序は、限定として解釈されることを意図しておらず、記載された動作の任意の数は、プロセスを実施するために任意の順序で、及び／又は並行して組み合わされてもよい。プロセス７００は、車両６０２のものを含む任意の装置又はコンポーネントによって実行されてもよい。しかしながら、車両６０２は、プロセス７００の動作を実行することに限定されない。
【0103】
より詳細には、プロセス７００は、動作７０２において、第１の車両モデルを使用して、車両軌道を決定することを含む。例えば、第１の車両モデルは、ミラーリングステアリングを使用して、車両の四輪ステアリングを近似する車両の運動学的モデルであり得る。動作７０２は、車両が移動すべき所望の経路と、現在の、例えば測定された、先行車輪ステアリング角とに少なくとも部分的に基づいて、軌道を決定することができる。動作７０２は、例えば、プロセス３００の態様を含んでもよい。
【0104】
動作７０４において、プロセス７００は、車両軌道及び第２の車両モデルに基づいて、１つ又は複数のフィードフォワード命令を決定することを含む。例えば、動作７０４は、車両の動的モデルに基づいて、軌道を実行するための予測先行車輪ステアリング角及び予測後行車輪ステアリング角を決定することを含むことができる。動作７０４は、例えば、動作４０８を含むプロセス４００の態様を含むことができる。
【0105】
動作７０６において、プロセス７００は、測定誤差に基づいて、１つ又は複数のフィードバック命令を決定することを含む。例えば、動作７０６は、追跡誤差、例えば幅方向誤差及び方位誤差の一方又は両方を決定することと、これらの誤差を調整するための前側のステアリング角及び後側のステアリング角を生成することとを含むことができる。動作７０４は、例えば、動作４２２を含むプロセス４００の態様を含むことができる。
【0106】
動作７０８において、プロセス７００は、フィードフォワード命令とフィードバック命令とに基づいて、ステアリング命令角を決定することを含む。例えば、ステアリング命令角は、先行車輪ステアリング角と後行車輪ステアリング角とを含むことができる。先行車輪ステアリング角は、動作７０４で決定されたフィードフォワード先行ステアリング角と動作７０６で決定されたフィードバック先行ステアリング角との和であってもよく、後行車輪ステアリング角は、動作７０４で決定されたフィードフォワード先行ステアリング角と動作７０６で決定されたフィードバック後行ステアリング角との和であってもよい。
【0107】
動作７１０において、プロセス７００は、ステアリング命令角が最大角度を満足するか超越するかを決定することを含む。例えば、先行車輪は、第１の最大ステアリング角を有してもよく、後行車輪は、第２の最大ステアリング角を有してもよい。第１の最大ステアリング角と第２の最大ステアリング角は、同じであっても異なっていてもよい。
【0108】
動作７１０において、ステアリング命令角が最大角度を満足しない、又は超越しないと決定された場合、動作７１２において、プロセス７００は、ステアリング命令角を含む車両制御命令を生成することを含む。例えば、命令は、動作７０８で決定された先行車輪ステアリング角及び後行車輪ステアリング角で先行車両車輪を制御させることができる。いくつかの例では、先行ステアリング角及び後行ステアリング角は、好ましいステアリング比、ステアリングレートなどに適合するように変更されてもよい。
【0109】
また、動作７１０において、ステアリング命令角が最大角度を満足する又は超越すると決定された場合、動作７１４において、プロセス７００は、第２の車両モデルを使用して、１つ又は複数の代替フィードフォワード命令を決定することを含む。例えば、動作７０４は、ある条件を仮定することによって、第１の車両モデルを適用し得る。例えば、動作７０４は、車両がサイドスリップを有していないと仮定してもよい。これに対し、動作７１４は、例えば、先行車輪ステアリング角及び後行車輪ステアリング角の一方又は両方が最大ステアリング角に制約され得るので、ゼロでないサイドスリップに基づいてフィードフォワード命令を決定してもよい。多少のサイドスリップを許容することで、両方がそれぞれの最大ステアリング角の範囲内にある代替ステアリング角の決定が可能になる。
【0110】
動作７１６において、プロセス７００は、ステアリング命令角を含む車両制御命令を生成することを含む。例えば、命令は、動作７１４で決定された代替フィードフォワード命令と動作７０６で決定されたフィードバック命令とから決定された先行車輪ステアリング角の合計である先行ステアリング角で先行車両車輪を制御するようにしてもよい。また、命令は、動作７１４で決定された代替フィードフォワード命令と動作７０６で決定されたフィードバック命令とから決定された後行車輪ステアリング角の合計である後行ステアリング角で後行車両用車輪を制御させ得る。いくつかの例において、先行ステアリング角及び後行ステアリング角は、好ましいステアリング比、ステアリングレートなどに適合するように変更されてもよい。
【0111】
（例示的な条項）
Ａ．例示的な自律車両であって、自律車両の先行端に近接して配置された先行車輪であって、先行車輪は、自律車両の長手方向軸に対して相対的にステアリングするように構成されている、先行車輪と、自律車両の後行端に近接して配置された後行車輪であって、後行車輪は、長手方向軸に対して、先行車輪とは独立してステアリングするように構成されている、後行車輪と、１つ又は複数のプロセッサと、メモリであって、１つ又は複数のプロセッサによって実行されると、自律車両に対し、計画コンポーネントにおいて、自律走行車が移動するべき目的地を受信することと、計画コンポーネントにおいて、自律車両の現在の車両状態を受信することと、自律車両のモデルを使用し、目的地及び現在の車両状態に少なくとも部分的に基づいて、自律走行車の先行車輪に対する命令されたステアリング角を決定することであって、モデルは、先行車輪の第１のステアリング角が、第１のステアリング角の加法逆数である後行車輪の第２のステアリング角をもたらすように構成されることと、基準経路及び命令されたステアリング角に少なくとも部分的に基づいて、自律車両の軌道を決定することと、軌道に少なくとも部分的に基づいて、自律車両を制御することと、を含む動作を実行させる指令を格納するメモリと、を含む、自律車両。
Ａ．例示的な自律車両であって、自律車両の先行端に近接して配置された先行車輪であって、先行車輪は、自律車両の長手方向軸に対して相対的にステアリングするように構成されている、先行車輪と、自律車両の後行端に近接して配置された後行車輪であって、後行車輪は、長手方向軸に対して、先行車輪とは独立してステアリングするように構成されている、後行車輪と、１つ又は複数のプロセッサと、メモリであって、１つ又は複数のプロセッサによって実行されると、自律車両に対し、計画コンポーネントにおいて、自律走行車が移動するべき目的地を受信することと、計画コンポーネントにおいて、自律車両の現在の車両状態を受信することと、自律車両のモデルを使用し、目的地及び現在の車両状態に少なくとも部分的に基づいて、自律走行車の先行車輪に対する命令されたステアリング角を決定することであって、モデルは、先行車輪の第１のステアリング角が、第１のステアリング角の加法逆数である後行車輪の第２のステアリング角をもたらすように構成されることと、基準経路及び命令されたステアリング角に少なくとも部分的に基づいて、自律車両の軌道を決定することと、軌道に少なくとも部分的に基づいて、自律車両を制御することと、を含む動作を実行させる指令を格納するメモリと、を含む、自律車両。
【0112】
Ｂ．例Ａの自律車両であって、モデルは、自律車両の運動学的モデルであり、命令されたステアリング角は、自律車両の現在の位置に少なくとも部分的に基づく、自律車両。
【0113】
Ｃ．例Ａ又は例Ｂの自律車両であって、自律車両の位置は、運動学的モデルにおいて、幅方向の速度がゼロであることを特徴とする自律車両に関連付けられた点である、自律車両。
【0114】
Ｄ．例Ａから例Ｃのいずれか１つの自律車両であって、自律車両は、先行車輪に関連付けられた第１の軸と後行車輪に関連付けられた第２の軸を有し、点は、自律車両の先行端から自律車両の後行端まで延びる長手方向軸に沿って第１の軸及び第２の軸から等しい距離である、自律車両。
【0115】
Ｅ．例Ａから例Ｄのいずれか１つの自律車両であって、自律車両のモデルは第１のモデルであり、軌道に少なくとも部分的に基づいて自律車両を制御することは、第２の車両モデルに少なくとも部分的に基づいて、先行車輪に対する第１のステアリング角及び後行車輪に対する第２のステアリング角を決定し、第１のモデル及び第2のモデルは、自律車両がサイドスリップを有さないと仮定することと、第１のステアリングコントローラを用いて、第１のステアリング角に従って先行車輪を制御し、第２のステアリング角に従って後行車輪を制御することと、を含む、自律車両。
【0116】
Ｆ．例Ａから例Ｅのいずれか１つの自律車両であって、第２のモデルは、車両の動的モデルであり、第１のステアリング角及び第2のステアリング角を決定することは、先行車輪に対する第１の予測ステアリング角及び後行車輪に対する第２の予測ステアリング角を決定することと、自律車両の追跡誤差に少なくとも部分的に基づいて、先行車輪に対する第１の調整ステアリング角及び後行車輪に対する第２の調整ステアリング角を決定することであって、第１のステアリング角が、第１の予測ステアリング角及び第１の調整ステアリング角に少なくとも部分的に基づき、第２のステアリング角が、第２の予測ステアリング角及び第２の調整ステアリング角に少なくとも部分的に基づくことと、を含む自律車両。
【0117】
Ｇ．例示的な方法であって、自律車両が移動することになる基準経路を受信することと、自律車両の先行車輪に関連付けられた現在のステアリング角を受信することと、自律車両のモデルを使用して、基準経路及び現在のステアリング角に少なくとも部分的に基づいて、自律車両の先行車輪に対する命令されたステアリング角を決定することであって、先行車輪の第１のステアリング角が、第１のステアリング角の加法逆数である車両の後行車輪の第２のステアリング角をもたらすようにモデルが構成されることと、基準経路及び命令されたステアリング角に少なくとも部分的に基づいて、自律車両の軌道を決定すること、を含む方法。
【0118】
Ｈ．例Ｇの方法であって、モデルが自律車両の運動学的モデルであり、命令されたステアリング角が自律車両の現在の位置に少なくとも部分的に基づいている、方法。
【0119】
Ｉ．例Ｇ又は例Ｈの方法であって、自律車両の位置は、運動学的モデルにおいて幅方向の速度がゼロを有することを特徴とする自律車両に関連付けられた点である、方法。
【0120】
Ｊ．例Ｇから例Ｉのいずれか１つの方法であって、自律車両が、先行車輪に関連付けられた第１の軸と、後行車輪に関連付けられた第２の軸を有し、点は、自律車両の先行端から自律車両の後行端まで延びる長手方向軸に沿って第１の軸及び第２の軸から等しい距離である、方法。
【0121】
Ｋ．例Ｇから例Ｊのいずれか１つの方法であって、軌道は、車両状態と、自律車両の先行車輪に対する命令されたステアリング角とを含み、軌道は後行車輪に対するステアリング角を除く、方法。
【0122】
Ｌ．例Ｅから例Ｋのいずれか１つの方法であって、自律車両のモデルは第１のモデルであり、軌道に少なくとも部分的に基づいて自律車両を制御することは、第２の車両モデルに少なくとも部分的に基づいて、先行車輪に対する第１のステアリング角と後行車輪に対する第２のステアリング角とを決定することと、第１のステアリングコントローラを用いて、第１のステアリング角に従って先行車輪を制御することと、第２のステアリングコントローラを用いて、第２のステアリング角に従って後行車輪を制御することと、含む方法。
【0123】
Ｍ．例Ｇから例Ｌのいずれか１つの方法であって、第１のステアリング角及び第２のステアリング角は、第１のステアリング角に対する第２のステアリング角の比に少なくとも部分的に基づいており、その比は、車両の現在の速度が第１の閾値速度未満であるときに負の比率であり、現在の速度が第２の閾値速度を超えるとき、正の比率である、方法。
【0124】
Ｎ．例Ｇから例Ｍのいずれか１つの方法であって、第２のモデルは、車両の動的モデルであり、第１のステアリング角及び第２のステアリング角を決定することは、先行車輪に対する第１の予測ステアリング角及び後行車輪に対する第２の予測ステアリング角を決定することと、自律車両の追跡誤差に少なくとも部分的に基づいて、先行車輪に対する第１の調整ステアリング角及び後行車輪に対する第２の調整ステアリング角を決定することであって、第１のステアリング角が、第１の予測ステアリング角及び第１の調整ステアリング角に少なくとも部分的に基づき、第２のステアリング角が、第２の予測ステアリング角及び第２の調整ステアリング角に少なくとも基づく、方法。
【0125】
Ｏ．例Ｇから例Ｎのいずれか１つの方法であって、自律車両の軌道を決定することは、１つ又は複数の車両状態を決定することを含み、第１の調整ステアリング角及び第２の調整ステアリング角は、車両の現在の状態と１つ又は複数の車両状態との間の追跡誤差に少なくとも部分的に基づいている、方法。
【0126】
Ｐ．例Ｇから例Ｏのいずれか１つの方法であって、追跡誤差は、幅方向のオフセット及び角度のオフセットを含み、第１の調整ステアリング角及び第２の調整ステアリング角を決定することは、幅方向のオフセット及び角度のオフセットを最小化することに少なくとも部分的に基づいている、方法。
【0127】
Ｑ．１つ又は複数の例示的な非一時的コンピュータ可読媒体であって、１つ又は複数のプロセッサによって実行されると、自律車両が走行すべき基準経路を受信することと、自律車両の先行車輪に関連付けられた現在のステアリング角を受信することと、自律車両のモデルを使用し、基準経路及び現在のステアリング角に少なくとも部分的に基づいて、自律車両の先行車輪のための命令されたステアリング角を決定することであって、先行車輪の第１のステアリング角が、第１のステアリング角の加法逆数である車両の後行車輪の第２のステアリング角をもたらすように構成されたモデルであることと、基準経路及び命令されたステアリング角に少なくとも部分的に基づいて、自律車両の軌道を決定することと、を含む動作を実行する命令を格納する、非一時的コンピュータ可読媒体。
【0128】
Ｒ．例Ｑの非一時的コンピュータ可読媒体であって、モデルが自律車両の運動学的モデルであり、命令されたステアリング角が自律車両の現在の位置に少なくとも部分的に基づいており、自律車両の位置が、運動学的モデルにおいて幅方向の速度がゼロを有すると特徴付けられる点である、非一時的コンピュータ可読媒体。
【0129】
Ｓ．例Ｑ又は例Ｒの非一時的コンピュータ可読媒体であって、自律車両は、先行車輪に関連付けられた第１の軸及び後行車輪に関連付けられた第２の軸を有し、点は、自律車両の先行端から自律車両の後行端まで延びる長手方向軸に沿って第１の軸及び第２の軸から等しい距離である、非一時的コンピュータ可読媒体。
【0130】
Ｔ．例Ｑから例Ｓのいずれか１つの非一時的コンピュータ可読媒体であって、自律車両のモデルは第１のモデルであり、軌道に少なくとも部分的に基づいて自律車両を制御することは、第２の車両モデルに少なくとも部分的に基づいて、先行車輪に対する第１のステアリング角と後行車輪に対する第２のステアリング角とを決定することと、第１のステアリングコントローラを用いて、第１のステアリング角に従って先行車輪を制御することと、第２のステアリングコントローラを用いて、第２のステアリング角に従って後行車輪を制御すること、を含む、非一時的コンピュータ可読媒体。
【0131】
ＡＡ．例示的な自律車両であって、１つ又は複数のプロセッサと、１つ又は複数のプロセッサによって実行されると、自律車両の軌道を受信することであって、軌跡は、自律車両が移動すべき経路と、軌道に沿って自律車両が移動すべき１つ又は複数の速度に少なくとも部分的に基づくことと、自律車両のモデルを用いて、自律車両の先行車輪をステアリングするための第１の予測先行ステアリング角及び自律車両の後行車輪をステアリングするための第２の予測ステアリング角を決定することと、自律車両の状態と軌道との間の追跡誤差を決定することと、追跡誤差に少なくとも部分的に基づいて、先行車輪に対する第１の調整ステアリング角及び後行車輪に対する第２の調整ステアリング角を決定し、第１の調整ステアリング角及び第２の調整ステアリング角は、車両のサイドスリップ及び追跡誤差を最小化するように決定されることと、第１の予測ステアリング角及び第１の調整ステアリング角に少なくとも部分的に基づいて、先行車輪を制御することと、第２の予測ステアリング角及び第２の調整ステアリング角に少なくとも部分的に基づいて、後行車輪を制御することと、を含む動作を自律車両に実行させる命令を格納するメモリと、を含む、自律車両。
【0132】
ＢＢ．例ＡＡの自律車両であって、第１の予測ステアリング角及び第２の予測ステアリング角を決定することは、第１の予測ステアリング角に対する第２の予測ステアリング角の比に少なくとも部分的に基づいており、比は、車両の現在の速度が第１の閾値速度未満である場合に負の比率であり、現在の速度が第２の閾値速度を超える場合に正の比率である、自律車両。
【0133】
ＣＣ．例ＡＡ又は例ＢＢの自律車両であって、第１の予測ステアリング角及び第２の予測ステアリング角を決定することは、自律車両についてゼロサイドスリップを仮定する定常状態の単一トラックモデルに少なくとも部分的に基づく、自律車両。
【0134】
ＤＤ．例ＡＡから例ＣＣのいずれか１つの自律車両であって、追跡誤差を決定することは、経路に対する自律車両の幅方向のオフセットを決定することと、自律車両の現在の方位と経路との間の角度のオフセットを決定することと、を含む、自律車両。
【0135】
ＥＥ．例ＡＡから例ＤＤのいずれか１つの自律車両であって、第１の調整ステアリング角及び第２の調整ステアリング角を決定することは、幅方向のオフセット及び角度のオフセットを最小化することを含む、自律車両。
【0136】
ＦＦ．例示的な方法であって、車両の軌道を受信することと、車両の位置又は向きのうちの１つ又は複数を含む車両の現在の状態を受信することと、現在の状態と軌道との間の方位の差又は位置の差のうちの１つ又は複数を含む追跡誤差を決定することと、追跡誤差に少なくとも部分的に基づいて、車両のダイナミクスをモデル化した車両モデルを使用して、先行車輪の第１の調整ステアリング角と後行車輪の第２の調整ステアリング角を決定することと、第１の調整ステアリング角に少なくとも部分的に基づいて、先行車輪の第１のステアリング角を制御することと、第２の調整ステアリング角に少なくとも部分的に基づいて、後行車輪の第２のステアリング角を制御することと、を含む、方法。
【0137】
ＧＧ．例ＦＦの方法であって、第１の予測ステアリング角及び第２の予測ステアリング角を決定することは、第１の予測ステアリング角に対する第２の予測ステアリング角の比に少なくとも部分的に基づいている、方法。
【0138】
ＨＨ．例ＦＦ又は例ＧＧの方法であって、第２の予測ステアリング角及び第１の予測ステアリング角との比が、車両の現在の速度が第１の閾値速度未満である場合に負の比率であり、現在の速度が第２の閾値速度を超える場合に正の比率である、方法。
【0139】
ＩＩ．例ＦＦから例ＨＨのいずれか１つの方法であって、比は、第１の閾値速度より低い速度で減少し、比は第２の閾値速度より高い度で増加する、方法。
【0140】
ＪＪ．例ＦＦから例ＩＩのいずれか１つの方法であって、第１の予測ステアリング角及び第２の予測ステアリング角は、車両のゼロサイドスリップを仮定する車両の動的モデルに少なくとも部分的に基づいている、方法。
【0141】
ＫＫ．例ＦＦから例ＪＪのいずれか１つの方法であって、動的モデルは動的自転車モデルであり、第１の予測ステアリング角及び第２の予測ステアリング角は、先行車輪又は後行車輪の少なくとも１つを構成するタイヤのコーナリング剛性及びタイヤの摩擦係数の１つ又は複数に少なくとも部分的に基づいて決定される、方法。
【0142】
ＬＬ．例ＦＦから例ＫＫのいずれか１つの方法であって、第１の予測ステアリング角及び第２の予測ステアリング角は、車両の質量、車両の重心から先行車輪に関連付けられた第１の回転軸までの第１の距離、及び車両の重心から後行車輪に関連付けられた第２の回転軸までの第２の距離に少なくとも部分的に基づいてさらに決定される、方法。
【0143】
ＭＭ．例ＦＦから例ＬＬのいずれか１つの方法であって、車両の先行車輪をステアリングするための第１の予測ステアリング角を決定することと、後行車輪の修正ステアリング角をステアリングするための第２の予測ステアリング角を決定することと、を含む、方法。
【0144】
ＮＮ．例ＦＦから例ＭＭのいずれか１つの方法であって、先行車輪を制御することは、第１の予測ステアリング角と第１の調整ステアリング角との和を含む先行車輪制御角に従って先行車輪を制御することを含み、後行車輪を制御することは、第２の予測ステアリング角と第２の調整ステアリング角との和を含む後行車輪制御角に従って後行車輪を制御することを含む、方法。
【0145】
ＯＯ．例ＦＦから例ＮＮのいずれか１つの方法であって、第１の予測ステアリング角は先行車輪フィードフォワードステアリング角であり、第１の調整ステアリング角は先行車輪フィードバックステアリング角であり、第２の予測ステアリング角は後行車輪フィードフォワードステアリング角であり、第２の調整ステアリング角は後行車輪フィードバックステアリング角である、方法。
【0146】
ＰＰ．例示的な非一時的コンピュータ可読媒体であって、１つ又は複数のプロセッサによって実行されると、車両の現在の状態及び車両の軌道に少なくとも部分的に基づいて、車両の先行車輪をステアリングするための第１の予測ステアリング角及び車両の後行車輪をステアリングするための第２の予測ステアリング角を決定することと、車両の状態と軌道との間の追跡誤差を決定することと、追跡誤差に少なくとも部分的に基づいて、先行車輪に対する第１の調整ステアリング角と後行車輪に対する第２の調整ステアリング角を決定することと、第１の予測ステアリング角と第１の調整ステアリング角の和に少なくとも部分的に基づいて、先行車輪の第１のステアリング角を制御することと、第２の予測ステアリング角と第２の調整ステアリング角の和に少なくとも部分的に基づいて、後行車輪の第２のステアリング角を制御することと、を含む動作を実行する指令を格納する１つ又は複数の非一時的コンピュータ可読媒体。
【0147】
ＱＱ．例ＰＰの非一時的コンピュータ可読媒体であって、第１の予測ステアリング角及び第２の予測ステアリング角は、車両の動的モデルに少なくとも部分的に基づいている、非一時的コンピュータ可読媒体。
【0148】
ＲＲ．例ＰＰ又は例ＱＱの非一時的コンピュータ可読媒体であって、動的モデルは動的自転車モデルであり、第１の予測ステアリング角及び第２の予測ステアリング角は、先行車輪又は後行車輪の少なくとも１つを構成するタイヤのコーナリング剛性及びタイヤの摩擦係数の１つ又は複数に少なくとも部分的に基づいて決定される、非一時的コンピュータ可読媒体。
【0149】
ＳＳ．例ＰＰから例ＲＲのいずれか１つの非一時的コンピュータ可読媒体であって、追跡誤差を決定することは、経路に対する自律車両の幅方向のオフセットを決定することと、車両の現在の方位と軌道との間の角度のオフセットを決定することと、第１の調整ステアリング角及び第２の調整ステアリング角を決定することであって、幅方向のオフセット及び角度のオフセットを最小化することと、を含む、非一時的コンピュータ可読媒体。
【0150】
ＴＴ．例ＰＰから例ＳＳのいずれか１つの非一時的コンピュータ可読媒体であって、第１の予測ステアリング角及び第２の予測ステアリング角を決定することは、第１の予測ステアリング角に対する第２の予測ステアリング角の比に少なくとも部分的に基づいており、比は、現在の速度が第１の閾値速度未満である場合に負の比率となり、現在の速度が第２の閾値を超える場合に正の比率となる、非一時的コンピュータ可読媒体。
【0151】
ＡＡＡ．例示的な自律車両であって、１つ又は複数のプロセッサと、１つ又は複数のプロセッサによって実行されると、自律車両のための軌道を受信することであって、軌道は、自律車両が移動すべき経路に少なくとも部分的に基づくことと、自律車両の先行車輪をステアリングするための第１の予測先行ステアリング角と、自律車両の後行車輪をステアリングするための第１の予測後行ステアリング角を決定することであって、第１の予測先行ステアリング角及び第１の予測後行ステアリング角は、車両モデルに基づいて決定され、第１の定常状態の車両サイドスリップを有することを決定することと、第１の予測先行ステアリング角が先行車輪に関連付けられた第１の最大ステアリング角を超えること、又は第１の予測後行ステアリング角が後行車輪に関連付けられた第２の最大ステアリング角を超えることのうちの少なくとも１つを決定することと、先行車輪をステアリングするための第２の予測先行ステアリング角及び後行車輪をステアリングするための第２の予測後行ステアリング角を決定することであって、第２の予測先行ステアリング角及び第２の予測後行ステアリング角は、車両モデルに基づいて決定され、第１の定常状態の車両サイドスリップよりも大きい第２の定常状態の車両サイドスリップを有することと、第２の予測先行車輪ステアリング角に少なくとも部分的に基づいて、先行車輪を制御することと、第２の予測後行車輪ステアリング角に少なくとも部分的に基づいて、後行車輪を制御することと、を含む動作を自律車両に実行させる命令を格納するメモリと、を含む自律車両。
【0152】
ＢＢＢ．例ＡＡＡの自律車両であって、動作は、自律車両の状態と軌道との間の追跡誤差を決定することと、追跡誤差に少なくとも部分的に基づいて、先行車輪に対する先行車輪調整ステアリング角と後行車輪のための後行車輪調整ステアリング角を決定することと、をさらに含む、自律車両。
【0153】
ＣＣＣ．例ＡＡＡ又は例ＢＢＢの自律車両であって、動作は、第２の予測後行ステアリング角と後行車輪調整ステアリング角に少なくとも部分的に基づいて、先行車輪調整角を決定すること、又は、第２の予測先行車輪ステアリング角と先行車輪調整ステアリング角に少なくとも部分的に基づいて、後行車輪調整角を決定することであって、先行車輪調整角又は後行車輪調整角の少なくとも一方は、飽和事象中に車両の安定性を維持するように決定されることと、のうちの少なくとも一方をさらに含む、自律車両。
【0154】
ＤＤＤ．例ＡＡＡから例ＣＣＣのいずれか１つの自律車両であって、先行車輪を制御することは、第２の予測先行車輪ステアリング角、先行車輪調整ステアリング角、及び先行車輪修正角の合計を含む第１の命令されたステアリング角に従って先行車輪をステアリングすることを含むこと、又は、後行車輪を制御することは、第２の予測後行車輪ステアリング角、後行車輪調整ステアリング角、及び後続車輪修正角の合計を含む第２の命令されたステアリング角に従って後続車輪をステアリングすることを含むこと、の少なくとも一方である、自律車両。
【0155】
ＥＥＥ．例ＡＡＡから例ＤＤＤのいずれか１つの自律車両であって、第１の定常状態の車両サイドスリップはゼロであり、第２の定常状態の車両サイドスリップはゼロではなく、第２の定常状態のサイドスリップは、フィードフォワード先行ステアリング角と第１の最大ステアリング角の間の第１の差、又はフィードフォワード後行ステアリング角と第２の最大ステアリング角の間の第２の差に少なくとも部分的に基づく、自律車両。
【0156】
ＦＦＦ．例示的な方法であって、第１の車両モデルに基づいて車両の第１の車輪をステアリングするための第１の予測ステアリング角を決定することであって、第１の定常状態の車両サイドスリップを有することと、第１の車両モデルに基づいて、車両の第２の車輪をステアリングするための第２の予測ステアリング角を決定することであって、第１の定常状態の車両サイドスリップを有することと、第１の予測ステアリング角が第１の車輪に関連付けられた最大ステアリング角を超えることに少なくとも部分的に基づいて、第２の車輪をステアリングするための第３の予測ステアリング角を決定することであって、第３の予測ステアリング角は、車両モデルに基づいて決定され、第１の定常状態の車両サイドスリップよりも大きい第２の定常状態の車両サイドスリップを有することと、最大ステアリング角の少なくとも一部に基づいて第１の車輪をステアリングすることと、第３の予測ステアリング角に少なくとも部分的に基づいて第２の車輪をステアリングすることと、を含む、方法。
【0157】
ＧＧＧ．例ＦＦＦの方法であって、第１の定常状態の車両サイドスリップがゼロであり、第２の定常状態の車両サイドスリップがゼロではない、方法。
【0158】
ＨＨＨ．例ＦＦＦ又は例ＧＧＧの方法であって、第１の車輪が車両の先行車輪であり、第２の車輪が車両の後行車輪である、方法。
【0159】
ＩＩＩ．例ＦＦＦから例ＨＨＨのいずれか１つの方法であって、車両に関する状態情報を受信することと、状態情報に基づいて、車両の現在の状態と軌道との間の追跡誤差を決定することと、追跡誤差に少なくとも部分的に基づいて、第１の車輪のための第１の調整ステアリング角又は第２の車輪のための第２の調整ステアリング角のうちの１つ又は複数を決定することと、をさらに含む、方法。
【0160】
ＪＪＪ．例ＦＦＦから例ＩＩＩのいずれか１つの方法であって、追跡誤差は、車両の計画経路に対する車両の幅方向のオフセットと、車両の現在の方位と計画経路との間の角度のオフセットを含む、方法。
【0161】
ＫＫＫ．例ＦＦＦから例ＪＪＪのいずれか１つの方法であって、最大ステアリング角と第２の調整ステアリング角とに少なくとも部分的に基づいて、第１の車輪修正角を決定すること、又は、第３の予測ステアリング角及び第１の調整ステアリング角に少なくとも部分的に基づいて、第２の車輪修正角を決定することであって、第１の車輪修正角又は第２の車輪修正角の少なくとも1つは、飽和事象中に車両の安定性を維持するように決定されることと、さらに含む、方法。
【0162】
ＬＬＬ．例ＦＦＦから例ＫＫＫのいずれか１つの方法であって、第２の車輪を制御することは、第３の予測ステアリング角、第２の車輪調整ステアリング角、及び第２の車輪修正角の合計を含む第２の車輪命令ステアリング角に従って第２の車輪をステアリングすることを含む、方法。
【0163】
ＭＭＭ．例ＦＦＦから例ＬＬＬのいずれか１つの方法であって、第１の車輪を制御することは、第１の車輪を最大ステアリング角に従ってステアリングすることを含む、方法。
【0164】
ＮＮＮ．例ＦＦＦから例ＭＭＭのいずれか１つの方法であって、第１の予測ステアリング角及び第２の予測ステアリング角を決定することは、第１の予測ステアリング角に対する第２の予測ステアリング角の比に少なくとも部分的に基づく、方法。
【0165】
ＯＯＯ．例ＦＦＦから例ＮＮＮのいずれか１つの方法であって、第２の予測ステアリング角の第１の予測ステアリング角に対する比は、車両が第１の閾値速度未満で移動している場合に負の比率となり、車両が第１の閾値速度よりも高い第２の閾値速度程度で移動している場合に正の比率となることを含む、方法。
【0166】
ＰＰＰ．例示的な非一時的コンピュータ可読媒体であって、１つ又は複数のプロセッサによって実行されると、第１の車両モデルに基づいて、第１の定常状態の車両サイドスリップを有する車両の第１の車輪をステアリングするための第１の予測ステアリング角を決定することと、第１の車両モデルに基づいて、車両の第２の車輪をステアリングするための第２の予測ステアリング角を決定し、第１の定常状態の車両のサイドスリップを有することと、第１の予測ステアリング角が第１の車輪に関連付けられた最大ステアリング角を超えることに少なくとも部分的に基づいて、第２の車輪をステアリングするための第３の予測ステアリング角を決定することであって、第３の予測ステアリング角は、車両モデルに基づいて決定され、第１の定常状態の車両サイドスリップよりも大きい第２の定常状態の車両サイドスリップを有することと、最大ステアリング角に少なくとも部分的に基づいて、第１の車輪をステアリングすることと、第３の予測ステアリング角に少なくとも部分的に基づいて、第２の車輪をステアリングすることと、を含む動作を実行する指令を格納する１つ又は複数の非一時的コンピュータ可読媒体。
【0167】
ＱＱＱ．例ＰＰＰの非一時的コンピュータ可読媒体であって、第１の定常状態の車両サイドスリップはゼロであり、第２の定常状態の車両サイドスリップはゼロではない、非一時的コンピュータ可読媒体。
【0168】
ＲＲＲ．例ＰＰＰ又は例ＱＱＱの非一時的コンピュータ可読媒体であって、動作は、車両に関する状態情報を受信することと、状態情報に基づいて、車両と軌道との間の追跡誤差を決定することと、追跡誤差に少なくとも部分的に基づいて、第１の車輪のための第１の調整ステアリング角と第２の車輪のための第２の調整ステアリング角を決定することと、をさらに含む、非一時的コンピュータ可読媒体。
【0169】
ＳＳＳ．例ＰＰＰから例ＲＲＲのいずれか１つの非一時的コンピュータ可読媒体であって、動作は、最大ステアリング角と第２の調整ステアリング角に少なくとも部分的に基づいて、第１の車輪修正角を決定すること、又は、第３の予測ステアリング角及び第１の調整ステアリング角に少なくとも部分的に基づいて、第２の車輪修正角を決定することであって、第１の車輪修正角又は第２の車輪修正角の少なくとも一方は、飽和事象中に車両の安定性を維持するように決定されることとをさらに含む、非一時的コンピュータ可読媒体。
【0170】
ＴＴＴ．例ＰＰＰから例ＳＳＳのいずれか１つの非一時的コンピュータ可読媒体であって、第２の車輪を制御することは、第３の予測ステアリング角、第２の車輪調整ステアリング角、及び第２の車輪修正角の合計を含む第２の車輪命令ステアリング角に従って第２の車輪をステアリングすることを含む、非一時的コンピュータ可読媒体。
【0171】
構造的特徴及び／又は方法論的行為に特有の言語で主題を説明してきたが、添付の請求項に定義される主題は、必ずしも説明された特定の特徴又は行為に限定されないことが理解される。むしろ、特定の特徴及び行為は、特許請求の範囲を実施する例示的な形態として開示されている。
【0172】
本明細書で述べられるモジュールは、任意のタイプのコンピュータ可読媒体に格納されることができ、ソフトウェア及び／又はハードウェアで実装することができる指令を表す。上述した方法及びプロセスの全ては、１つ又は複数のコンピュータ若しくはプロセッサ、ハードウェア、又はそれらのいくつかの組み合わせによって実行されるソフトウェアコードモジュール及び／又はコンピュータ実行可能指令において具現化することができ、それらを介して完全に自動化することができる。方法の一部又は全部は、代替的に、特殊なコンピュータハードウェアで具現化することができる。
【0173】
特に、「できる」、「できた」、「得る」又は「してよい」などの条件付き言語は、特に断らない限り、文脈内で、特定の例が特定の特徴、要素及び／又はステップを含み、他の例が含まないことを提示すると理解される。したがって、このような条件付き言語は、一般に、特定の特徴、要素及び／又はステップが１つ又は複数の例に何らかの形で必要であること、又は１つ又は複数の例が、特定の特徴、要素及び／又はステップが任意の特定の例に含まれるか又は実行されるべきかを、ユーザー入力又はプロンプトの有無にかかわらず決定するロジックを必ず含むことを意味することを意図していない。
【0174】
「Ｘ、Ｙ、又はＺの少なくとも１つ」のような接続語は、特に断らない限り、項目、用語などがＸ、Ｙ、又はＺのいずれか、又は各要素の倍数を含むそれらの任意の組み合わせであり得ることを示すと理解されるものとする。単数形として明示的に記述されていない限り、「ａ」は単数形及び複数形を意味する。
【0175】
本発明の１つ又は複数の例を説明したが、その様々な変更、追加、置換、等価物は本発明の範囲に含まれるものである。
【0176】
実施形態の説明において、本明細書の一部を構成する添付図面を参照し、これは、請求された主題の特定の実施形態を例示的に示すものである。他の実施形態が使用されてもよく、構造的な変更などの変更又は改変がなされてもよいことが理解される。そのような実施形態、変更又は修正は、意図された請求項の主題に関する範囲から必ずしも逸脱するものではない。本明細書における手順は、ある順序で提示され得るが、場合によっては、説明されたシステム及び方法の機能を変更することなく、ある入力を異なる時間又は異なる順序で提供するように順序を変更することが可能である。また、開示された手順は、異なる順序で実行され得る。さらに、本明細書にある様々な計算は、開示された順序で実行される必要はなく、計算の代替順序を使用する他の実施形態が容易に実装され得る。順序を変更することに加えて、計算は、同じ結果を有するサブ計算に分解されることも可能である。
【0177】
本明細書に記載され、添付図に描かれたフロー図における任意のルーチン記述、要素又はブロックは、ルーチン内の特定の論理機能又は要素を実行するための１つ又は複数のコンピュータ実行可能指令を含むコードのモジュール、セグメント又は部分を表す可能性があると理解されるべきである。代替の実装は、当業者に理解されるように、関係する機能に応じて、要素又は機能を削除することができ、又は実質的に同期又は逆の順序を含む、示された又は議論されたものとは異なる順序で実行される、本明細書に記載される例の範囲に含まれる。
【0178】
上述した例に多くの変形及び修正を加えることができることを強調されるべきであり、その要素は他の許容可能な例の中にあるものとして理解されるものである。全てのそのような修正及び変形は、本開示の範囲内に含まれ、以下の請求項によって保護されることが意図される。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【国際調査報告】