KR20220079957A - 비전-기반의 리더 추종 측방향 제어기 - Google Patents

Abstract

리더 차량을 추종하고 있는 자율 팔로워 차량을 운용하기 위한 기술들이 개시된다. 팔로워가 종주할 원하는 경로는 센서 데이터로부터 도출된 LFRP(Leader Follower Relative Pose)로부터 결정될 수 있다. 추적 자세는 후방 또는 전방으로 내삽하는 것 등의, 현재의 리더 자세로부터 원하는 경로를 따라 도출된다. 그 결과, 추적 거리는 더 이상 LFRP만으로부터 도출된 거리와 동일할 필요가 없다. 이것은, 조향 제어(측방향 위치)가 (차량들 사이의 종방향 간격 등의) 다른 고려사항에 의해 달리 부과될 수 있을 안전 제약들을 충족하기 위한 요건들로부터 벗어나는 것을 허용한다.

Description

비전-기반의 리더 추종 측방향 제어기

관련 출원(들)에 대한 상호참조

본 특허 출원은 2019년 10월 16일에 출원된 발명의 명칭이 "VISION-BASED FOLLOW THE LEADER LATERAL CONTROLLER"인 계류 중인 미국 가출원 일련번호 62/915,795호의 우선권을 주장하고, 2019년 10월 16일에 출원된 발명의 명칭이 "REDUCING DEMAND ON AUTONOMOUS FOLLOWER VEHICLES"인 동시 계류중인 미국 가출원 일련 번호 제62/915,808호에 대한 우선권을 역시 주장한다. 이들 출원들 각각의 전체 내용은 참조에 의해 본 명세서에 포함된다. 본 출원은 또한, 본 출원과 동일한 날짜에 출원된 발명의 명칭이 "BEHAVIORS THAT REDUCE DEMAND ON AUTONOMOUS FOLLOWER VEHICLES"인 미국 특허 출원 일련 번호 제17/071,105호(대리인 문서 번호 3827-008U01)에 관한 것이다. 이들 출원들 각각의 전체 내용은 참조에 의해 본 명세서에 포함된다.

지난 수십 년 동안 로봇 분야의 소정의 노력들은 한 차량이 또 다른 차량을 추종하고 있을 때 그 한 차량에 관한 자율 제어를 제공하는데 중점을 두었다. 이상적으로, 자율 팔로워 차량은 마치 사람이 운전하는 것과 동일한 방식으로 동작해야 하며 모든 교통 법규를 준수하고 항상 예측가능한 방식으로 거동해야 한다. 자동화된 주행의 목표는, 안전성 증가, 혼잡 감소, 배기가스 감소를 포함한다.

장거리 트럭 등의, 상업용 차량들에 적용될 때, 그 목표는 또한, 에너지 절약 및 인건비 절감도 역시 포함한다. 따라서, 짧은 갭만을 사이에 두고 동일한 궤적을 따라 트럭 그룹을 운용하기 위한 방법들이 개발되었다. 소위 이러한 소대(platoon) 또는 호송대(convoy)는 협력적 통제를 이용할 수 있다. 이들은, 예를 들어 바로 앞 트럭까지의 거리 및 속도 차이를 측정하는 전방주시 원격 센서들로부터의 정보를 그 트럭 및 그 앞의 다른 트럭들로부터 전달된 추가 정보와 결합함으로써 운전 결정을 내릴 수 있다. 이러한 이전의 여러 노력에 대한 검토를 위해, 예를 들어, Tsugawa 등의 "A Review of Truck Platooning Projects for Energy Savings", IEEE Transactions on Intelligent Vehicles, Vol. 1 No. 1, March 2016, pp 68-77을 참조한다.

차선 추종을 수반하는 차량 제어의 양태들도 역시 수십 년 동안 연구되었다. 예를 들어 Huang 등은 "Finding multiple Lanes in Urban Road network with Vision and Lidar", Autonomous Robots, Vol 26, pp. 103-122(2009)에서, 이동 차량에 의해 취득된 캘리브레이션된 비디오 이미지 및 레이저 범위 데이터로부터 도시 도로망 내의 복수의 차선을 검출하고 그 속성들을 추정하기 위한 시스템을 기술하고 있다. 이 시스템은 복수의 프로세서에서 실시간으로 동작하여, 검출된 도로 마킹들, 장애물들, 및 연석들을 차량을 안내하는데 이용될 수 있는 근처 주행 차선들의 안정적인 추정치에 통합한다.

여기서 설명된 방법들 및 장치는, 대형을 이루어 주행하는 2개 이상의 차량에 적용된다. 팔로워 차량은, 또 다른(리더) 차량의 위치를 직접 감지하기 위해 (라이더, 카메라, 레이더 등의) 비접촉 "인지" 감지를 이용한다. 그 다음, 센서 데이터는 팔로워가 어떻게 거동할지를 결정하는 궤적을 도출하는데 이용될 수 있다. 방법들 및/또는 장치는, 인지 감지에 의해 생성된 데이터의 집결이 충분할 때마다 활성화될 수 있다.

더 구체적으로, 팔로워가 종주할 원하는 경로는 센서 데이터로부터 도출될 수 있는 소위 리더-팔로워 상대적 자세(LFRP; Leader-Follower Relative Pose)로부터 결정될 수 있다. 그러나, LFRP를 단독으로 이용하여 팔로워에 의해 구현될 궤적을 결정하는 것이 아니라, 현재의 리더 자세로부터 외삽함으로써, 예컨대 원하는 경로를 따라 후방 내삽하거나 전방 예측함으로써 원하는 경로로부터 추적 지점이 도출될 수 있다. 이러한 경우, 추적 거리는 더 이상 LFRP만으로부터 도출된 거리와 동일할 필요가 없다.

후방으로 외삽할 때, 리더 차량이 있었던 위치에 대한 메모리는, LFRP 데이터의 이력과 지면에 관한 그 최근 움직임을 기술하는 팔로워 자세 데이터로부터 재구성될 수 있다. 전방으로 외삽할 때, 그 최근 이력에 기초한 리더의 움직임에 대한 분석적 예측이 이용될 수 있다.

리더 인지 입력들로부터 도출된 것 등의 LFRP는 또한, 차선 인지 입력들 등의 다른 인지 입력들과 결합되어, 팔로워를 위한 원하는 궤적의 정의에서 추가적인 선택을 제공할 수 있다. 예를 들어, 팔로워는 또한, 센서들 중 하나 이상을 이용하여 자신의 LRP(Lane Relative Pose)를 도출할 수 있다. LRP는, 현재 주행 차선의 중앙에 관한, 또는 도로의 좌측 또는 우측 또는 가장자리까지의 하나 이상의 차선 폭인 어떤 다른 차선에 관한, 리더 차량의 현재 위치에 관해 이들이 어떻게 배향되어 있는지를 포함한, 팔로워 차량의 자세이다.

따라서, (LRP를 통한) 차선 인지 입력들에 기초하여, (LFRP와 같은 특정한 기술 이용하는 것 등의) 리더에 의해 추종되고 있는 경로를 결정하는 리더 인지 입력들에 기초하여, 또는 LRP와 LFRP의 어떤 평균 또는 기타의 조합에 기초하여, 팔로워의 원하는 궤적을 정의하는 것이 가능하다.

어느 것을 이용할 것인지에 관한 결정은, 차선 마킹(또는 장벽 또는 도로 가장자리)이 검출가능한지(이 경우 LRP만 이용될 수 있음) 또는 검출가능하지 않은지(이 경우 LFRP가 이용될 수 있음) 등의, 검출된 조건들에 의존할 수 있다.

여기서 논의된 접근법들의 추가적인 신규한 피처들 및 이점들은 이하의 본문과 첨부된 도면들에서 분명하며, 여기서:
도 1은 고수준의 데이터 흐름도이다.
도 2는 복구 경로와 순수 추적 및 자세 추적을 나타낸다.
도 3은 리더 추종에 의존하는 복구 경로를 나타낸다.
도 4는 조정가능한 추적 거리에 의존하는 복구 경로를 나타낸다.
도 5a 내지 도 5c는 직선 경로를 따른 차선 추종의 다양한 상태를 나타낸다.
도 5d 내지 도 5g는 시작 및 정지 시나리오들을 나타낸다.
도 6a 및 도 6b는 곡선 경로를 따른 차선 추종의 다양한 상태를 나타낸다.
도 7은 여기서 설명된 방법들 및 장치를 구현하는 한 전자 시스템의 블록도이다.

1. 머릿말

이어지는 상세한 설명은 단지 예시적인 실시예들을 제공할 뿐이며 첨부된 청구항들의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다. 따라서, 청구된 주제의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 요소들 및 단계들의 기능 및 배열에 있어서 다양한 변경이 이루어질 수 있다.

위에서 언급된 바와 같이, 여기서 설명된 방법들 및 장치는, 대형(formation)을 이루어 주행하는 2개 이상의 차량에 적용된다. 팔로워 차량은, 또 다른(리더) 차량의 위치를 직접 감지하기 위해 (라이더, 카메라, 레이더 등의) 비접촉 "인지" 감지를 이용한다. 그 다음, 센서 데이터는 팔로워가 어떻게 거동할지를 결정하는 궤적을 도출하는데 이용된다. 궤적은 다양한 방식으로 도출되며, 그 중 일부는 리더 및/또는 팔로워의 현재 동작 조건에 의존할 수 있다. 궤적은 차량 상의 (조향, 제동, 또는 추진 등의) 하나 이상의 액츄에이터를 제어하는데 이용된다. 한 예에서, 방법들 및/또는 장치는, 인지 감지에 의해 생성된 데이터의 집결이 충분할 때마다 활성화될 수 있다.

전형적인 시나리오에서, 적어도 2개의 차량이 호송대로 주행중이고, 하나는 리더이고 다른 하나는 자율 팔로워이다. 리더 차량은 일반적으로 팔로워 차량으로부터 멀리 이동하는 차량이다. 그 결과, 팔로워 차량은 일반적으로 리더를 향해 이동하는 차량이다. 다른 시나리오에서, 여러 팔로워가 하나의 최종 리더를 추종하는 것이 유리할 수 있지만, 각각의 팔로워는 바로 앞에 있는 차량을 리더로 간주한다. 또 다른 경우에, 하나 이상의 팔로워가 2개의 리더 사이에서 천이할 때 소정 기간 동안 그 리더들을 인식할 수 있다.

이제 전형적인 2개의 차량 시나리오로 돌아가서, 리더와 자율 팔로워 각각은, 트랙터와 트레일러의 킹핀이 결합된 제5 휠을 포함하는 세미 트럭 등의 차량일 수 있다. 일부 구현에서, 트럭이 자동차를 추종하거나 그 반대일 수 있고, 또는 자동차가 자동차를 추종할 수도 있다.

차량 제어를 구현하는 전자 시스템은 차량들 중 어느 하나 또는 양쪽 모두의 트랙터 및/또는 트레일러에 위치할 수 있다. 전자 시스템은, 하나 이상의 센서, 통신 인터페이스, 자율 제어기들, 및 물리적 구동 시스템에 대한 인터페이스들을 포함할 수 있다. 한 예시적인 구현에서, 하나 이상의 센서 및/또는 (무선 차량-대-차량 무선 링크 등의) 하나 이상의 통신 인터페이스는 차량들이 서로의 상황 및 상태를 인식하도록 하여 팔로워(들)가 리더의 방향과 속도에서의 변화에 대응할 수 있게 한다. 하나의 이러한 예시적인 시스템이 도 1 및 도 7과 관련하여 이하에서 더 상세히 설명된다.

센서들은, 카메라, 레이더, 소나, LIDAR 등의 시각(인지) 센서들, 주행거리계, 속도계, 자이로스코프 등의 움직임 센서들, 및 기타의 센서들을 포함할 수 있다. 비전 센서들 중 적어도 일부는 세미트럭 전방의 영역(들)을 포함하는 시야를 가져야 하고, 다른 비전 센서들은, 트랙터 또는 트레일러의 각각의 측면으로부터 측방향으로 연장되는 측면 영역을 포함하는 시야를 가질 수 있고, 역시 다른 비전 센서들은, 차선 마킹 또는 도로 표면 및/또는 의도된 주행 차선을 구성하는 영역의 측방향 범위의 다른 표시들을 보기 위해 아래쪽을 가리킬 수 있다.

자율 팔로워의 전자기기들은 또한, 센서들로부터 수신된 데이터를 처리하고, 인지 로직을 이용하여 하나 이상의 조건을 결정한 다음, 이들 조건에 따라 자율 플래너 로직(planner logic)을 실행하는, 하나 이상의 컴퓨터를 포함할 수 있다. 플래너 로직은, 차례로, 구동 시스템의 기계적 컴포넌트들을 작동하는 제어 로직에 입력들을 제공한다. 구동 시스템은, 적어도, 제어 로직에 의해 제공되는 전기 제어 입력들에 응답하는, 추진, 제동, 및 조향 액츄에이터들에 대한 인터페이스들을 포함할 수 있다. 제어 로직은 또한, 차량의 움직임을 측정하기 위해 주행거리계 및 자이로스코프 등의 움직임 센서들을 직접 이용할 수 있다.

도 1은 하나 이상의 복구 궤적을 도출하기 위해 인지 로직 및 제어기 로직을 이용하는 전자 시스템(100)의 컴포넌트들의 한 실시예의 도면이다. 이 접근법은 리더 인지 로직(122)과 차선 인지 로직(124)을 양쪽 모두를 포함하는 인지 로직(120)을 이용한다. 리더 인지 로직(122) 또는 차선 인지 로직(124) 또는 양쪽 모두의 출력들은 제어기 로직(140)에 공급된다. 리더 추종 제어기(142), 차선 추종 제어기(144), 및 융합형 제어기(145)를 포함할 수 있는 제어기 로직(140)은, 복구 궤적들(150-1, 150-2, 150-3)(여기서는 집합적으로 궤적(150)이라고 함)이라고 지칭되는 추종될 하나 이상의 경로를 결정한다. 복구 궤적들(150) 중 선택된 하나(152)가 선택된다(현재 상태 입력들에 기초한 가중을 통해서 등에 의해). 선택된 궤적(152)(그 실행은 여기서는 "기동"이라고 서술될 수 있음)은 차례로 차량의 조향 액츄에이터(들)(160)(및/또는 아마도 추진, 및/또는 제동 액츄에이터들)에 대한 입력들을 도출한다.

이들 센서 출력들(110) 중 하나 이상은, 리더 인지 로직(122)에 의해, 리더-팔로워 상대적 자세(LFRP; Leader-Follower Relative Pose)의 일부 또는 전체 성분을 결정하는데 이용된다. LFRP는 리더와 팔로워의 상대적 위치 및/또는 자세에 의존하며 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이 여러 방식으로 결정될 수 있다.

"일부 또는 전체"라는 문구는, 자세의 어떤 성분들이, 이용되는 센서들의 제한들로 인해, 또는 감지된 물체들의 특성들, 또는 센서-물체의 상대적 배열, 또는 대칭이나 앨리어싱, 폐색 또는 노이즈 레벨 등의 기타의 신호 처리 문제로 인해 측정가능하지 않을 수도 있으며, 공식적으로 "관찰가능"이라고 알려져 있는, 실제 현실을 반영하기 위해 사용된다. 일부 경우에, 예를 들어, 촬영된 물체의 크기에 관한 어떠한 예상치도 이용가능하지 않을 때, 단일 카메라 이미지로부터 물체의 깊이를 관찰하기 어렵거나 불가능하지만, (좌측 또는 우측 위치와 관련된) 물체에 대한 방위를 쉽게 관찰할 수 있다. 대칭이 중요한 경우는 도로의 종방향 피처들의 측정이다. 이러한 측정들은 전형적인 움직임 이동 방향을 따른 센서(들)의 움직임에 대해 종종 실질적으로 변경되지 않으며, 공식적으로는 "불변"이라고 알려져 있다. 종방향 피처들의 예로서는, 실선 및 파선 차선 마킹, 가드레일, 타이어 트랙, 교통 원뿔들의 라인, 도로 가장자리 등이 포함된다. 이러한 불변성의 결과로서, 종방향에서의, 즉, 주행 차선 자체를 따른, 카메라(또는 아마도 다른 센서)의 위치 또는 움직임은 관찰가능하지 않다. 측정들은 앨리어싱을 보일 수도 있는데, 예를 들어 도로를 따라 하나의 파선 길이를 이동한 후 하나의 파선 차선 마킹(또는 교통 원뿔)이 또 다른 것과 동일하게 보이기 때문이다. 종방향 피처들의 경우, 차선 마킹에 관한 그 배향 외에도 측방향에서 카메라의 위치를 관찰하는 것이 전형적으로 여전히 가능하다. 사실상, 종방향 좌표는 전형적으로 차선 추종과 관련이 없기 때문에 측방향 제어(예를 들어, 조향) 목적에 대해 제한된 관찰가능성은 어려운 제한이 아니다.

차선 상대적 자세(LRP; Lane Relative Pose)는 또한, 동일한 센서(110) 또는 센서들(110)의 일부 상이한 서브세트에 의해 결정될 수 있다. 위에서 더 상세히 설명된 바와 같이, LRP의 일부 또는 모든 성분은 언제든지 관찰가능하며, 여기서 자세 또는 위치 측정에 대한 모든 참조는 자세의 모든 성분이 반드시 관찰가능해야 한다는 것을 암시하지는 않는다. 아래에서 더 상세히 설명하는 바와 같이, LRP는, 현재의 주행 차선의 중앙에 관한, 또는 도로의 좌측 또는 우측 또는 가장자리까지의 하나 이상의 차선 폭에 관한, 차량의 현재 위치에 관해 이들이 어떻게 배향되어 있는지를 포함한, 팔로워 차량의 자세이다. 예를 들어, 팔로워는 인접 차선으로부터 리더를 추종할 수 있으며, 이 경우 LRP는 인접 차선에 관한 팔로워의 자세이다. 따라서 "오프셋들"은, 시작/정지 및 본 명세서의 다른 곳에서 논의된 기타의 기동 동안 뿐만 아니라 연속적인 움직임 동안에도 적용될 수 있다. LRP를 결정하는 다양한 방식도 아래에서 더 상세히 설명된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 몇 가지 가능한 작동 모드가 있을 수 있다. 한 모드에서, 제1 복구 궤적(150-1)은 LFRP만을 이용하여 리더 추종 제어기에 의해 결정된다. 또 다른 모드에서, 또 다른 복구 궤적(150-2)은 LRP를 이용하여 차선 추종 제어기에 의해 결정된다. 역시 또 다른 모드에서, 융합형 제어기(145)는 제3 복구 궤적(150-3)을 결정하기 위해 LFRP 및 LRP 양쪽 모두를 이용한다.

즉, 차선 마킹(LRP)에 기초하여, 리더가 추종하는 경로(LFRP)에 기초하여, 또는 이들 둘의 어떤 평균 또는 기타의 조합에 기초하여, 차량을 조향하는 것이 가능하다.

이 접근법은 측방향(예를 들어, 차선 중심 관련) 상태 추정 및(예를 들어, 조향) 제어를 제공할 수 있기 때문에 가치가 있다:

어떤 방식으로 출력들이 조향 1차(예를 들어, 차선 추종 제어기) 제어기의 출력들과 병합되는 2차 조향 제어기가 필요한 상황에서.

기존 차선 마킹이 자율 차량의 안전한 작동에 일시적으로 또는 지속적으로 불충분한 상황에서.

조향을 제어하고 있는 한 모드에서 현재 작동중에 있지 않더라도, 이러한 제어기가 수행하는 계산들로부터 인간 운전자에 대한 경고 메시지를 도출하는 것이 유용한 상황에서.

측방향 제어의 이점은 종방향(속도) 제어가 어떻게 수행되는지에 관계없이 상기의 접근법으로 실현될 수 있다. 이제 종방향 제어의 목적을 위해 인간 운전자 또는 다른 상이한 제어 알고리즘이 이용될 수 있다. 특히, 속도 제어 정책은, 적응형 순항 제어와 유사한 공지된 방법들을 이용하고 LFRP의 종방향 좌표에서의 오차에 기초하여 구현될 수 있다.

2. 리더 추종 제어기(142)

따라서 리더 추종 제어기(142) 등의, 리더 및 팔로워 위치의 인지에 기초하여 측방향 제어를 구현하는 방법 또는 장치는 일반적으로 다음과 같이 설명될 수 있다:

팔로워 차량의 비접촉식 리더 인지 센서들(카메라, 라이더, 레이더 등; 110)은 LFRP(leader-follower relative pose)의 일부 또는 전체를 결정하는데 이용된다. 이것은 팔로워에 관한 리더 차량의 자세(위치 및 배향)이다. 이들 센서들의 시야에 있는 물체의 자세(위치 및 배향)를 지속적으로 결정하기 위해 센서들을 이용하는 이러한 프로세스는, 센서 기반 위치 추적이라고 불릴 것이다.

팔로워 차량은, 리더가 이미 주행한 경로와 실질적으로 동일한 경로를 팔로워 차량이 주행하게 하도록 조향된다. 더 정확하게는, 이것은 팔로워 차량 상의 명시된 기준점이 리더 상의 명시된 기준점이 주행한 공간을 통해 실질적으로 동일한 경로를 추종한다는 것을 의미한다.

리더를 추종하기 위한 한 실시예에서, 팔로워의 리더-추종 제어기 로직(142)은, 팔로워가 시간이 지남에 따라 리더의 경로에 수렴하여 리더의 경로를 추종하게 하는 임의의 조향 정책을 실행한다. 예시적인 조향 정책은, 순수 추적, 자세 추적, 조정가능한 추적 거리, 및 기타의 조향 정책을 포함할 수 있다.

2.1 자세 추적

일부 가능한 제어 실시예는, 아래에서 설명되는 "자세 추적"이라고 하는, 더 근본적인 조향 정책의 변형들로서 이해될 수 있다. 자세 추적은, 그 자체로 "순수 추적"이라고 불리는 공지된 접근법의 일반화이다(아래 참조문헌 [1] 참조). 순수 추적은 바퀴가 일반적으로 옆으로 움직이는 것을 허용하지 않는다는 사실을 수용하면서 1륜 차량이 원하는 경로를 추종하는 것을 허용한다. 순수 추적은, 차량을 그 현재 위치로부터 어떤 목표 위치로 이동시키는 곡률을 계산함으로써 작동하는 추적 알고리즘이다. 요점은 원하는 경로 상에서 차량보다 약간 앞선 거리에 있는 목표 위치를 선택하는 것이다. 차량은 자신보다 약간 앞선 거리에 있는 원하는 경로 상의 한 지점을 추적하는 것으로 생각할 수 있다 - 즉, 이동하는 지점을 "추적"하는 것이다. 이 "전방주시" 또는 "추적" 거리는 차량이 구불구불한 도로와 시야 차단을 추종할 때 변경될 수 있다.

순수 추적은 차량을 순간적으로 옆으로 이동시키려는 시도가 아니라, 짧은 거리를 주행한 후 결국 팔로워 차량이 원하는 경로를 취득하게 하는 복구 경로를 생성한다. 이것은 한 동물이 또 다른 동물을 쫓는 수학적 유사성을 이용함으로써 그렇게 한다. 특히, 순수 추적 제어기는, "추적 지점"을 향해 팔로워 차량을 지속적으로 조향하는 조향 정책이다. 이 지점은 원하는 경로 상에 있지만, 항상 "추적"을 수행하는 팔로워 차량 전방의 약간의 거리("추적 거리")를 유지한다.

반대로, 자세 추적은 추적 지점을 추적 자세로 일반화한다(즉, 경로의 접선 방향 및/또는 추적 지점에서의 곡률을 추가로 고려함). 자세 추적은 하나의 차량이 팔로워와 식별되고 리드 차량의 자세가 추적 자세로서 이용될 때 리더-추종 제어기의 한 실시예가 된다. 그러면, 추적 거리는 LFRP와 밀접하게 관련된다. 더 일반적으로, 리더-추종에서, 리더의 경로(시간 또는 거리에 관해 표현되는, 위치들, 기수방향들, 곡률들 등의 시퀀스)는 원하는 경로와 함께 식별되고, 추적 자세는 그 경로 상의 임의의 적절하게 선택된 자세일 수 있으며, 리더가 현재 그 자세를 취하고 있는지 여부에 관계없다.

2.2 기본 조향 정책들

조향 정책은 단순히 리드 차량을 "향한 조향"보다 더 진보될 수 있다. 또 다른 실시예에서, a) (지면 상의) 팔로워 자세에서 시작하고 b) 추적 자세에서 또는 (지면 상의) 리더의 자세 근처에서 종료되는 명료하게 정의된 복구 경로가 이용된다. 복구 경로는 추적 자세로부터 도출된 하나 이상의 제약을 충족하도록 설계할 수 있으며, 여기서 더 많은 제약을 충족하는 것이 더 높은 "연속성 정도"로서 표시된다. 복구 궤적이 호(arc)(낮은 정도의 연속성)인 경우, 추적 자세의 위치에서 경로와 항상 교차할 수 있지만 일반적으로 추적 자세의 기수방향과 곡률을 달성할 수 없다.

복구 경로는 또한, 추적 자세의 기수방향 및/또는 곡률에서 추가적으로 종료함으로써 더 높은 정도의 연속성을 보이는 임의의 형태를 포함한, 임의적이고 더 일반적인 형태일 수 있다.

일부 실시예는, 그 지오메트리가 팔로워 차량에 의한 실행에 대해서도 역시 가능한 복구 경로를 이용할 수 있다. 즉, 실행가능하고 높은 정도의 연속성을 갖는 복구 경로를 생성하는 것이 유리할 수 있다.

2.3 조정가능한 추적 거리

순수 추적을 이용하여, 바퀴가 달린 차량과의 원하는 경로를 추종할 때, 임의의 원하는 경로 곡률에서 발생하는 측방향 오차는 종종 추적 거리에 크게 의존한다는 것도 알려져 있다[2]. 비교적 짧은 거리들은 진동을 유발할 수 있지만, 비교적 긴 거리들은 "코너를 자르는" 더 낮은 곡률 근사치를 이용하여 원하는 경로에서 코너 또는 높은 곡률 영역을 근사화하고 실행할 수 있다.

그러나, 허용가능한 추적 거리들을 제한하는 종방향 제약들(예를 들어, 정지 거리)이 있을 수 있으며 허용가능한 거리들은 어느 것도 측방향 오차 관점에서 최상일 수 없다. 결과적으로, 임의의 주어진 순간에, 실제 "시선" 거리도 아니고 복구 경로의 호 길이도 아니나 원하는 경로(리더 차량의 경로)로부터 리더까지의 추적 거리를 도출하는 것은 가치가 있을 수 있다.

또 다른 실시예에서, 추적 자세는, 그 경로를 따라 후방 또는 전방으로 현재의 리더 자세로부터 외삽함으로써 원하는 경로로부터 도출된다. 이러한 경우, 추적 거리는 LFRP로부터만 도출된 거리와는 더 이상 동일하지 않다.

후방으로 외삽할 때 지면 상에서 리더 차량이 있었던 위치에 대한 기록은, LFRP 데이터의 이력과 지면에 관한 그 최근 움직임을 기술하는 팔로워 자세 데이터로부터 재구성될 수 있다. 전방으로 외삽할 때, 최근 이력 및 차량이 어떻게 움직이는지에 대한 예측 모델에 기초하여 리더의 움직임을 분석적으로 예측하는 알고리즘이 이용될 수 있다.

2.4 묵시적 추적 지점

오차(즉, 측방향, 기수방향 및 곡률 오차 측면에서 원하는 경로로부터 팔로워 차량의 편차)가 작을 때, 근사화를 위하여 추적 지점의 명시적 표현을 피할 수 있다는 것도 알려져 있다. 실제로 도로 차선이 κlane의 곡률을 갖고 측방향 오차가 y이고 기수방향 오차가 q이면, 팔로워의 전방 L 거리에서 원하는 경로를 재취득하는 호는 다음과 같이 주어진 곡률 κPP를 갖는다 :

κPP = κlane + 2y/L2 + 2*q /L

이 공식을 제어기의 기초로 이용함으로써, 팔로워는 명시적으로 전방주시 지점을 계산하지 않고도 기수방향 및 측방향 오차에 적용되는 유효 이득을 조정할 수 있다. 또한(묵시적) 전방주시 지점까지의 거리는 단순히 L이라는 양을 조정함으로써 조정될 수 있다. L이 더 작을 때 팔로워는 L이 더 클 때보다 더 적은 거리를 주행한 후에 원하는 경로를 재취득하려고 시도한다.

사실상, 상기의 공식은, 단순히, 순간 경로 추종 오차에 적용되는 선형화된 상태 공간 제어기이다. 이것은 수정 궤적으로서 호를 생성하지만 차선 자체가 실질적으로 호이거나 짧은 전방주시 거리에 걸쳐 단순히 실질적으로 평탄하다는 가정에 기초하여 더 높은 수준의 연속성을 달성할 수도 있다.

2.5 실시예들의 다른 제어 전략들 및 공통 요소

임의의 수의 다른 표준 제어 전략들(본 명세서에 설명된 LFRP에 기초한 피드백과는 구분됨)이 본 명세서의 기본 방법들에 대한 대안으로서 또는 이에 추가하여 적용될 수 있다. 이러한 전략들은, 계층 구조, 피드포워드, 예측 모델링 및 최적화, 지능형 제어, 관찰자들, 적응형 제어, 강력한 제어 등의 이용을 포함한다.

이들 실시예의 한 공통 요소는, (오직 또는 주로) 팔로워에서 이용가능한 감지를 이용하여 팔로워에 전적으로 기반한 로직에서 다음의 것들을 결합하는 임의의 형태의 추정을 수행하여 :

지면(도로)에 관한 팔로워의 측정되거나, 기억하거나, 내삽된 또는 예측된 움직임,

팔로워에 관한 리더의 측정되거나, 기억하거나, 내삽된 또는 예측된 움직임,

경로 추종 오차, 즉, 리더가 추종한 경로에 관한 그 상대적인 위치에 대한, 명시적 표현 또는 묵시적 이해를 팔로워에서 형성하는 것이다.

이렇게 하는 주요 목적은, 연속적으로 복구 궤적을 계산하기 위해 팔로워가 이용할 유효 거리로부터 리드 차량까지의 거리(경로 추종 성능 문제를 최적화하거나 만족시키기 위해 선택할 수 없음)를 분리하는 것이다.

리더의 경로와 팔로워 자세가 지면-고정된 좌표로 표현되는지, 또는 리더의 경로가 팔로워 좌표로 표현되는지는 무관할 수 있다. 중요한 것은, 팔로워가 어느 정도로 리더의 경로를 추종하지 않고 있는지를 아는 것이다. 이 경로 추종 오차를 표현하기 위한 2개의 실시예는 (a) 전방주시 지점(또는 자세) 또는 (b) 상태 공간에서 오차 벡터의 내용일 수 있다. 원칙적으로 팔로워가 원하는 경로에 관해 이동할 때 변하는 임의의 수량 또는 수량들은 추종 오차를 나타내는데 이용될 수 있다.

2.6 기타의 제약들 및 목적들

일부 시나리오에서, 리더 추종 제어기(142)가 경로 추종 오차에 추가하여 다른 문제를 고려하는 것이 중요하거나, 가치가 있거나, 필요할 수 있다.

한 시나리오에서, 팔로워는 연속적으로, 순간적으로, 또는 간헐적으로, 충돌 위험이 있는 물체들에 둘러싸인다. 예를 들어, 고속도로 공사 구역의 임시 차선을 경계짓는 저지 장벽들은 계속해서 팔로워 근처에 있고, 보행자, 주차된 자동차, 동물 또는 공사 차량이 순간적으로 근처에 있을 수 있으며 다른 트래픽이 간헐적으로 나타날 수 있다.

이들 경우들 중 많은 경우에, 팔로워의 움직임 계획 및 제어 작업(들)은 다음과 같은 추가 항목들의 임의의 조합을 부과하도록 정의될 수 있다:

따라야 하는 제약들(예를 들어, 저지 장벽들과 충돌하지 말것) 또는

추구해야 하는 목표들(예를 들어, 근처 트래픽으로부터 가능한 멀리 유지)

제약들을 충족하면서 동시에 모든 목표를 추구하는 기술들은 자율 주행 차량 분야에서 알려져 있다.

2.7 리더의 경로에 대한 오프셋들

팔로워에서 이용가능한 인지 및 움직임 데이터로부터 리더의 경로를 구성하는 리더 인지 로직(122)의 능력이 주어지면, 많은 다른 실시예들이 달성하기 쉽고 유용한 거동들을 가능케한다.

몇몇 유용한 거동은 팔로워 차량들이 그들 각각의 리더의 경로로부터 의도적으로 오프셋된 경로를 추종하는 복수의 차량을 고려한다. 이 시나리오에서 필요한 요소는 다음을 포함한다 :

리더의 경로로부터 원하는 방식으로 오프셋된 원하는 경로를 정의하는 능력. 이것은, 잠재적으로 시작점과 끝점을 포함한, 리더의 경로로부터 측정되거나 외삽된 지점들의 좌측 또는 우측(즉, 측방향) 또는 전방이나 후방(즉, 종방향)에 대해 새로운 경로 지점들이 도출되는 것을 허용함으로써 달성될 수 있다. 종방향과 측방향 양쪽 모두에서 약간 오프셋함으로써 새로운 경로 지점들을 도출하는 것은, 다른 거동들에서도 역시 유용할 수 있다.

이것은, 리더 추종 제어기(142) 또는 인지 로직(122) 또는 실시예의 다른 어느 곳에서 경로들이 반드시 지점들로서 표현되거나, 표시되거나, 또는 조작된다는 것을 암시하는 것은 아니다. 연속 커브들(예를 들어, 곡률 다항식), 독립 변수들의 간격들, 스플라인들, 또는 기타의 경로 표현이 이용될 수 있다. 그러나, 아래 논의에서, 지점들은 경로들이 어떻게 오프셋될 수 있는지를 독자에게 설명하는 수단으로서 이용된다.

리더의 경로를 오프셋하는 것이 가치가 있을 수 있는 경우의 한 예는, 팔로워가 자신의 차선에서 혼자임을 발견하고 인접한 차선에서 리더를 추적하고 상황이 해결될 때까지 그 뒤에 머물러야 한다는 의미에서 차선 변경 기동이 실패한 시나리오에서이다. 역시 또 다른 예는, 호송대가 형성되고 있거나 새로운 리더가 의도된 팔로워에 인접하게 도달한 시나리오이다. 이러한 경우 팔로워가 인접한 차선에서 리더 뒤에 있으면서 리더를 추종하는 것이 유용할 수 있다.

2.8 궤적들의 정지 및 시작

리더의 경로 오프셋에 기초한 상기 거동들 외에도, 몇 가지 다른 유용한 거동들은 일부 대형에서 정지상태로부터 시작하여 호송대를 형성하거나 아마도 호송대에서 시작하여 어떤 원하는 정지상태 대형으로 정지하는 복수의 차량을 고려한다. 이 시나리오에서 필요한 요소는 다음을 포함한다 : 차량들이 지속적으로 움직인다는 가정의 제거. 이것은, 0일도 수 있는 원하는 속도로 경로 지점들을 꾸밈(embellish)으로써 달성될 수 있다.

리더가 도 5d에 도시된 바와 같이 고속도로 휴게소, 계량소, 요금소, 고속도로 갓길, 출구 경사로(exit ramp)의 측면에서 정지하는 경우를 고려해 보자. 팔로워(502)는 이러한 임박한 정지를 검출하거나 리더(503)에 의해 통보받을 수 있고 리더 뒤에서 정지(직렬 대형)할 것을 선택하거나 그렇게 하도록 지시받을 수 있다. 이러한 경우, 팔로워는 리더가 의도한 정지 지점 Pstop으로부터 도출된 팔로워 정지 지점 P'stop의 위치를 계산하거나 제공받는다. 팔로워의 정지 지점은, 단순히 리더의 경로 상의 리더의 정지 지점 뒤의 직렬 정지 분리거리에 위치한 내삽된 추적 지점이거나, 리더 바로 뒤의 직렬 정지 분리거리에 위치할 수 있다. 일단 팔로워(502)는 정지해야 한다는 것을 알게 되면, 팔로워는, 팔로워의 정지 지점에서 정지하도록 그 추적 거리와 속도를 점진적으로 변경한다.

역으로, 그 반대의 사례는, 리더 차량이 움직이기 시작하는 반면, 초기에 정지한 팔로워는 스스로 준비된 것으로 간주되거나 추종을 시작할 것을 지시받을 때까지 센서들로 리더의 움직임을 계속 추적하는 경우이다.

이 직렬 시작 기동은 도 5e에 도시되어 있다. 이 경우, 팔로워(502)는, 호송대가 곧 이동을 시작할 것임을 검출하거나 리더(503)에 의해 통보받을 수 있다. 이 경우, 팔로워는 리더가 이동을 시작하기 전에 직렬 시작 분리거리에 위치할 때까지 기다릴 수 있다. 이 분리거리는, 시선 거리이든 리더의 경로를 따른 거리이든 관계없이, 임의의 편리한 방식으로 측정될 수 있다.

도 5f는 평행 정지 기동을 도시한다. 이 경우에, 팔로워(502)는 이러한 임박한 정지를 검출하거나 리더(503)에 의해 통보받을 수 있고 리더 옆에 정지(병렬 대형)하기로 선택하거나 그렇게 하기를 지시받을 수 있다. 이러한 경우에, 팔로워(502)는 리더의 의도된 정지 지점 Pstop 및 아마도 바로 앞의 몇몇 다른 지점으로부터 도출된 팔로워의 정지 지점 P'stop의 위치를 계산하거나 제공받는다. 이들 오프셋 리더 경로 지점들(514)(2개의 여분이 도면에 도시됨)은, 리더(503)가 정지하기 직전의 리더 경로의 형상을 리더 추종 제어기(142)에게 통보하는 역할을 한다.

이들 오프셋 리더 경로 지점들(514)이 오프셋된다는 사실은, 리더 추종 제어기(142)가 팔로워를 오프셋 경로를 추종하도록 조향하기 위해 수정 궤적을 생성하게 할 것이다.

팔로워의 정지 지점 P’stop은, 단순히 리더의 경로 상의 리더의 정지 지점 Pstop 뒤의 직렬 정지 분리거리에 위치한 내삽된 추적 지점이거나, 리더 바로 뒤에 위치한 직렬 정지 분리거리일 수 있다. 일단 팔로워(502)는 정지해야 한다는 것을 알게 되면, 팔로워는, 팔로워의 정지 지점 P’stop에서 정지하도록 그 추적 거리와 속도를 점진적으로 변경한다.

병렬 시작 기동은 도 5g에 도시되어 있다. 이 경우, 팔로워(502)는, 호송대가 곧 이동을 시작할 것임을 검출하거나 리더(503)에 의해 통보받을 수 있다. 이 경우, 팔로워는 리더가 이동을 시작하기 전에 직렬 시작 분리거리에 위치할 때까지 기다릴 수 있다. 이 분리거리는, 시선 거리이든 리더의 경로를 따른 거리이든 관계없이, 임의의 편리한 방식으로 측정될 수 있다.

위에서 논의한 4개의 시작 및 정지 궤적은 리더 경로의 오프셋이 측방향 또는 종방향 중 하나에서만 발생하는 예들이라는 것을 이해해야 한다. 물론, 평행 주차, 수직 주차, 앵글 주차의 경우를 포함한, 임의의 상대적 위치결정으로부터 시작하고 정지하는 기동들도 유사하게 생성될 수 있고 유용할 수 있다. 일반적으로, 리더의 경로 지점들이 배향 정보(즉, 자세들)를 포함할 수 있거나, 이러한 배향 정보가 경로 접선 방향으로부터 도출될 수도 있다. 이러한 경우, 심지어 리더와 팔로워 경로 자세들 사이의 각도 오프셋도 정의될 수 있다.

리더의 경로 상의 지점들이 (명시적으로 또는 묵시적으로) 표현되고 적절하게 오프셋되는 한, 궤적들을 중단하고 시작하는 임의의 순간에 이용되는 측방향 제어 규율은 위에서 논의된 규율들의 임의의 조합일 수 있다. 예를 들어, 리더의 차선 중심 오프셋의 측정값들은 차량 폭보다 약간 더 오프셋될 수 있고, 리더까지의 시선 거리의 측정값들은 지면 고정 좌표로 변환되어 차량 길이 이상으로 오프셋될 수 있다.

위에서 설명한 시나리오를 따르는 기본 경로는 팔로워의 적절한 거동을 생성하기에 충분할 수 있으며, 아마도 리더의 경로 또는 리더의 경로의 오프셋 버전을 복구하는 동안 근처 물체들과의 충돌을 피하기 위해 제약들에 의해 강화될 수 있다. 그러나, 경로 불연속성과 리더 충돌 회피라는 2개의 다른 실제 고려사항이 있다.

먼저 경로 불연속성을 고려한다. 측방향 제어 규율이 리더 경로 지점들의 측방향 시프트의 큰 크기를 용인할 수 없다면, 이들 지점들의 오프셋들은 임의의 이러한 불연속성을 제거하기 위해 천이 영역(515)에서 의도적으로 평활화될 수 있다. 이러한 영역은 하나의 궤적에 대해 도 5f에 예시되어 있지만 이러한 평활화는 시행중인 측방향 제어 규율(들)의 특성을 고려할 때 필요한 임의의 곳에서 이용될 수 있다.

다음으로 충돌 회피를 고려한다. 한 실시예에서, 팔로워(502)의 고유 장애물 회피 능력은 그 의도된 경로를 추종하는 동안 임의의 이러한 충돌을 회피할 것인데, 그 이유는 리더가 회피할 또 다른 장애물로서 취급될 수 있기 때문이다. 또 다른 실시예에서, 차량들의 움직임의 타이밍은 충돌이 회피되도록 제어된다. 이것은, 예를 들어 상기의 예들에서 리더가 병렬 또는 직렬 시작 분리거리에 있을 때까지 팔로워가 대기한 경우이다. 역시 또 다른 실시예에서, 차량들의 경로는 팔로워 경로가 충돌을 본질적으로 피하는 방식으로 도출된다. 이러한 경우, 리더와 팔로워 경로들은 지오메트리의 문제로서 중첩되지는 않는다. 예를 들어, 도 5f에서, 오프셋 리더 경로 지점들(514)은 팔로워(502)가 리더(503)에 결코 너무 가까워지지 않도록 리더(503) 뒤에서 충분히 멀리 연장된다.

2.9 인지 및 모델링 실시예들

위에서 설명된 바와 같이, 리더 인지 로직(122)은 리더-팔로워 상대적 자세(LFRP; Leader-Follower Relative Pose)를 측정하는 것을 담당한다. 그렇게 하기 위한 방법들이 이제 더 상세히 설명될 것이다.

MIF(Model of Image Formation)는 LFRP 또는 LRP를 결정하는데 이용될 수 있다. 이를 위해, 수많은 센서 양태들이 개별적으로 또는 임의의 조합으로 이용될 수 있다. 예를 들어, [3]으로부터, 카메라를 이용하여 또 다른 차량의 이미지에서 방위 정보를 추출할 수 있고 라이더와 레이더를 이용하여 범위 및 방위 정보를 추출할 수 있다고 알려져 있다.

이용된 측정 방법은 효율성과 견고성을 높이기 위해 (예를 들어, 참조문헌 [4]의 KLT 추적기 등의) 추적기를 채용하거나 채용하지 않을 수 있다. 특히 프레임 사이의 카메라 움직임 측정이 이용가능하거고/하거나 이러한 움직임을 추정하고자 하는 경우에, Kalman 필터 또는 기타 추정기가 역시 이용될 수 있다. 어쨌든, LFRP를 결정하기 위해 리더에 대응하는 센서 픽셀들의 영역의 일부 속성이 먼저 이미지(더 일반적으로는, 데이터 프레임)에서 식별되고 리더의 상대적 자세는, 이들 속성이 LFRP에 어떻게 의존하는지를 표현할 수 있는 이미지 형성 모델(MIF)의 반전에 기초하여 계산된다. 반전된 MIF가 의미하는 것은, LFRP가 이들 속성에 어떻게 의존하는지를 반전된 MIF가 표현할 수 있다는 것이다. 속성들은, 예를 들어 픽셀들(모멘트들)의 전체 영역 걸쳐 통합된 영역들의 특성들, 영역 내부 또는 경계들 상의 강도 또는 깊이의 가장자리, 또는 예측된 영역과 측정된 것과의 상호상관의 피크, 또는 LFRP에 의존하는 기타 임의의 관찰가능한 속성일 수 있다.

유사하게, LRP를 결정하기 위해, 차선 마킹 또는 차선 마킹들 사이의 공간(들)에 대응하는 픽셀들의 영역(들)의 임의의 적절하게 LRP-의존적이고 관찰가능한 속성들이 계산될 수 있다. 그 다음, 이미지 형성 모델을 이용하여 차선 마킹의 지오메트리(예를 들어, 곡률), 및/또는 차량에 관한 차선 마킹의 위치 및 배향, 또는 동등하게, 차량에 관한 차선 중심의 위치 및 배향, 또는 동등하게, 차선의 임의의 부분에 관한 차량의 위치 및 배향을 결정할 수 있다.

2.10 차량 지오메트리 모델의 이용

정확한 용어로, 한 차량이 또 다른 차량을 추종하게 하려면, 팔로워에 관한 어떤 "기준" 지점이 리더의 어떤 "기준" 지점을 정확하게 추종해야 하는지를 정확하게 명시하는 것이 바람직하다. 편의상 (자동차 등의) Ackerman 조향 차량의 뒷차축(rear axle) 중심을 선택하는 것이 전형적이지만, 임의의 종류의 차량 상의 기준 지점 위치의 임의의 다른 선택이 선호될 수도 있다.

실제로, 단순 MIF는 팔로워 상의 센서들에 관한 리드 차량의 (센서에 대한) 가시적 부분들의 자세에 의존할 것이다. 또 다른 실시예에서, MIF는 또한

a) 팔로워 기준점에 관한 센서(들)의 자세를 감안하고, 또한 다음을 감안한다

b) 리더 기준점에 관한 리더의 가시적 표면의 자세. 예를 들어, 트랙터-트레일러의 지오메트리를 앎으로써, 트레일러의 후방 도어들의 이미지만이 유일하게 이용가능한 때에도 (리더 트랙터의 뒷차축 등의) 리더 트레일러의 후방 도어들 이외의 기준점을 도출하는 것이 가능하다.

2.11 운동학적 조향 모델의 이용

차량의 뒷바퀴(및 그에 따라, 보이는 후방 표면)는 종종 회전 중심을 향해 오프셋된 경로를 추종한다. 이러한 "오프트래킹(offtracking)" 오프셋은 상당히 예측가능한 방식으로 곡률 및 움직임의 다른 양태들에 의존한다[5]. 따라서, 또 다른 실시예는 바람직하게는, a) 가시적인 리더 표면들의 자세, 및 b) 리더의 지오메트리, 및 그 오프트래킹이 어떻게 곡률에 의존하는지의 모델들 양쪽 모두에 기초하여 리더 기준점의 자세를 결정할 수 있다.

2.12 휠 슬립 모델의 이용

유사하게, 또 다른 실시예는, 회전의 측방향 가속 또는 풍속이나 기타의 교란 등의 교란들의 등가 효과들에 의해 야기되는 휠 슬립을 보상할 수 있다. 이러한 보상은, 팔로워에 의해 이용되는 복구 궤적을 조정하거나 추적 자세를 찾는데 이용되는 리더 움직임 외삽/내삽 프로세스(아래에 설명됨)를 조정하는데, 또는 양쪽 모두에 이용될 수 있다.

2.13 조정가능한 추적 거리를 갖는 리더 팔로워 상대적 자세(LFRP)

자세 추적 및 순수 추적에 대한 이해는, 여전히 도 1을 참조하는 한편 도 2를 참조하여 LFRP(리더 팔로워 상대적 자세)가 의미하는 것을 이해하는데 도움이 된다. 도 2는 단일 차량(202)이 원하는 경로(294)로부터 현재 떨어져 있는 상황(200)을 나타낸다. 차량의 인지 로직(120)은 자세 추적 또는 순수 추적(206)을 실행하고 있으며, 여기서 제어기들(140)은 원하는 경로(204)의 형상에 대해 어느 정도 감지한다.

원하는 경로(204)는 비전 센서들(예를 들어, 도로에서 전방 및/또는 측면 및/또는 후방을 주시하는 센서들)로부터 결정되거나, 경로 플래너 등의, 어떤 다른 소스로부터 원하는 경로 정보가 미리 수신될 수 있다. 원하는 경로(204)를 아는 것 외에도, 궤적 플래너는 또한, 현재 차량의 상태도 감지한다 - 그 중요한 성분들은 위치와 배향("자세"라고도 함)이다. 다시 말해서, 순수 추적 또는 자세 추적 궤적을 결정하는데 이용되는 2개의 입력은, 원하는 경로(204), 및 그 경로에 관한 현재 위치(210) 및 배향(212)일 수 있다.

복구 경로(208)를 이용하는 이러한 접근법은, 사실상, 전형적인 차량의 바퀴들은 옆으로 움직이는 것을 허용하지 않고, 그 대신에, 원하는 경로 상의 전방의 한 지점을 향해 직접 조향한다는 사실을 수용한다.

추적 지점/자세(206) 및 복구 경로(208)의 결정은 도 3에 도시된 상황(300) 등에서 조금 더 복잡해지며 이것을 리더 추종이라고 부른다. 이러한 상황에서, 팔로워 차량(310)은 양쪽 모두가 이동 중인 동안 리더 차량의 경로에 합류하는 임무를 받는다. 리더(303)를 추종할 때, 임의의 순간의 원하는 경로(304)는, 현재까지의 리더(303)의 실제 경로(312)와 미래의 경로에 대한 예측(314)으로 구성된다. 여기서 추적 지점/자세(306)는 시간이 지남에 따라 다소 예측불가능하게 변경되며(리더(303)의 거동에 의존), 따라서 양쪽 차량(302, 303)이 이동할 때 복구 경로(308)에 대한 조정도 주기적으로 이루어져야 한다. 자동차들을 포함하는 한 시나리오에서, 초당 100회의 속도로 추적 지점/자세(306)를 재계산하는 것이 바람직할 수 있다. 각각의 계산은, 복구 경로(308)(점선으로 표시됨)가, 본질적으로, 고정된 조향 각도에 대응하는 호라고 결정한다. 따라서 팔로워(302)의 제어기(예를 들어, 리더 팔로워 제어기(142))는, 현재 자세(310)로부터 추적 지점/자세 지점(306)으로 주행하는데 필요한 것과 동일한 조향 각도를 계속 설정한다. 이러한 방식으로, 팔로워 차량은 결국 원하는 자세(예를 들어, 리더(303)와 동일한 자세)로 원하는 경로(304)를 주행할 것이다.

도 4는 조정가능한 추적 거리(Adjustable Pursuit Distance)라고 불리는 몇 가지 이점을 가진 궤적을 결정하기 위한 또 다른 접근법(400)이다. 이것은 복구 자세를 결정하기 위한 시작 지점으로서 리더(403)의 위치를 이용한다. 그러나, 외삽된 추적 지점이라고 부르는 또 다른 지점(426)은, 원하는 경로(404) 상에서 전방으로 또는 후방으로 이동하는 등에 의해, 리더의 현재 위치(406)로부터 내삽 또는 외삽에 기초하여 결정된다. 이 접근법으로, 팔로워(402)는 리더까지의 거리와 동일한 추적 거리를 이용하지 않고, 대신에, 원하는 경로(404) 상의 자세와 여전히 연관되어 있는 더 임의적인 추적 거리를 이용할 수 있다.

도 4에 도시된 예에서, 외삽된(또는 각각 내삽된) 추적 지점(426)은, 리더(403)의 전방(또는 각각 후방) 위치가 되도록 선택된다. 물론, 이 추적 지점(426)도 리더(402)가 이동함에 따라 이동한다. 추적 지점(426)은, 그 다음, 팔로워(402)의 조향 입력을 조정하는 방법을 결정하는데 이용될 수 있다.

도 4의 예는 또한, 높은 정도의 연속성 복구 경로(430)를 이용하는 옵션을 보여준다. 도시된 예에서, 이러한 유형의 복구 경로는, 전체가 실행되는 경우, 처음에는 더 예리한(예를 들어, 이 예에서는 좌측으로 갈수록 더 예리한) 일련의 조향 입력들을 생성하지만, 팔로워(402)가 리더(403)와 동일한 배향을 더 근접하게 취함에 따라 원하는 경로(404)에 대해 점근적이 된다. 실제로, 복구 경로(404)는 높은 속도로 재계산되기 때문에 그 전체가 실행되는 것은 아니다. 예시적 경로의 조향 입력들은 조향 각도가 0인 지점을 통과하고, 팔로워(403)가 원하는 경로(404)에 수렴함에 따라 약간 다른 방향(즉, 도 4의 우측)이 되기도 한다. 그 결과, 조향 입력에서의 변화는, 조향이 일정할 때 도 3의 순수 추적 접근법을 이용하여 경험할 수 있는 더 낮은 정도의 연속성 경로(432)와는 대조적으로, 복구 경로(430)가 원하는 경로(404)와 결합하는 높은 정도의 연속성으로 귀결된다.

따라서, 이 접근법(400)에서, 팔로워(402)는 원하는 경로(404)를 도출할(또는 제공받을) 뿐만 아니라, 리더(403)가 그 순간에 그 경로(404) 상에서 위치해 있는 곳의 앞이나 뒤에 우연히 있는 외삽된(또는 내삽된) 추적 지점(426)을 결정한다. 팔로워(402)는 주기적으로 계산된 복구 궤적들 중 임의의 것의 전체 길이를 운전하지 않는다는 점에도 다시 유의한다. 팔로워는 단지 그들 중 아주 작은 부분만을 따라 운전한 다음, 새로운 외삽된 추적 지점(426) 또는 자세를 갖는 새로운 것을 주기적으로 재계산한다.

추적 지점(426)(외삽되거나 내삽된 것이든)은 동작 조건에 기초하여 "적절하게 선택"되어야 한다. 예를 들어, 추적 지점(426)이 리더(403)와 너무 가까우면, 팔로워(402)의 동작들이 불안정해지게 할 수 있다. 여기서의 적합성은, 부분적으로 타이어 마모와 도로 조건들, 및 원하는 경로를 따른 임의의 회전의 급격성(공격성) 정도에 의존하는 차량(들)의 기동성에 의존할 것이다.

달성된 높은 정도의 연속성 경로(430)의 이점들을 고려한다. 도 3으로 돌아가서, 복구 경로(303)가 호라는 점에 유의한다. 팔로워 차량(302)이 단순히 그 호를 추종하여 추적 지점(306)까지 주행하는 경우, 팔로워는 실제로는 다소 잘못된 방향(도 3의 예에서는 좌측에서 너무 먼 방향)을 가리킬 것이다. 따라서, 도 3의 복구 경로(308)는 원하는 경로(304)와는 낮은 정도의 연속성을 갖는데, 그 이유는 팔로워(302)가 이제 정확한 방향을 가리키기 위해 급우회전을 실행해야 하기 때문이다. 이것을, 2개의 곡선, 즉, 점선과 실선이 수렴하고, 팔로워(402)가 추적 지점(426)에 더 가까워지는 경향이 있고, 또한 원하는 수정된 방향으로 기수방향이 더욱 근접하게 이루어지는 경향이 있는 도 4의 높은 연속성 상황과 비교한다.

팔로워(402)는 리더(403)를 향해 "직접" 조향하지 않는데, 그 이유는 리더와 팔로워 사이의 거리는, 충돌, 제동 거리, 연료 효율 및 기타의 고려사항이 우선시되는 안전 및 경제적 문제에 의해 더 양호하게 통제될 수 있기 때문이라는 점에 유의한다. 팔로워(402)가 조향하고 있는 지점을 리더의 실제 위치로부터 분리함으로써(즉, 반드시 리더(403)가 있는 위치인 것은 아닌 내삽되거나 추출된 추적 지점(426)을 선택함으로써), 이제, 차량들 사이의 종방향 분리거리를 연료 효율의 관점에서 최상이 되도록 제어하고 동시에 이 추적 지점(426)의 거리가 제어의 원활성 관점에서 최적이 되도록 선택하는 것이 가능하다.

즉, 추적 자세까지의 거리에 관한 제어를 리더까지의 거리에 관한 제어로부터 분리하는 것은, "리더까지의 거리"가 "조향 제어기의 최상의 성능" 이외의 다른 관심사에 의해 시행될 것을 필요로 한다.

일부 구현에서, 이미지 형성 모델(MIF)은 팔로워(LFRP)에 관한 리더의 현재 자세를 결정하기 위해 인지 로직에 의해 이용될 수 있다. 예를 들어, 인지 로직은, 위에서 설명된 바와 같이, 팔로워의 카메라에서 찍은 리더의 뒷쪽 도어(들)의 이미지가 주어지면 MIF를 "반전"할 수 있다. 이것은, 도어 대 카메라 상대적 자세(DCRP; door to camera relative pose)라고 지칭된다. DRCP는, (a) 그 도어(들)에 관한 리더 트랙터의 위치를 감안하고 (b) 팔로워의 트랙터에 관한 팔로워 카메라의 위치를 감안함으로써 LFRP로 변환될 수 있다.

리더가 트랙터-트레일러인 경우, 트랙터의 뒷차축 등의 트레일러의 뒷쪽 도어들 이외의 어떤 위치인 기준점을 이용하는 것이 바람직할 수 있다. 이 경우, 시야 내의 유일한 물체는 트레일러의 (실제 기준점이 아닌) 후방 도어들일 수 있으므로, 후방 도어들의 위치가 리더 상의 기준점과 어떻게 다른지를 결정하기 위해 추가 변환들이 필요할 것이다. 예를 들어, 트랙터-트레일러들은 제5 바퀴에서 관절식으로 접속되어 있기 때문에, 리더 기준점이 트랙터의 뒷차축이라면, 이미지 형성 모델도 역시, 회전 동안에 발생하는 오프트랙킹을 보상하기 위해, 리더의 트랙터와 트레일러가 직선이 아닌 다른 관절식으로 접속된 때를 결정해야 한다.

회전을 일으키기 위해, 모든 차량의 바퀴들은 (아주 약간이라도) 뒤틀릴 것이고, 이것은 바퀴들이 회전 바깥쪽을 향하여 어떤 소량만큼 편향이 발생하는 경향이 있다는 것을 의미한다. 측방향 가속으로 인한 이러한 측방향 미끄러짐은 차량의 중량과는 다소 무관하다. 바퀴 미끄러짐은 또한, 리더의 자세를 결정하거나 팔로워의 움직임을 제어할 때 고려사항일 수 있다.

리더가 특정한 곡선 경로를 추종하고 있는 경우를 고려한다. 또한 위에서 설명된 바와 같이, 트랙터와 트레일러의 관절식 접속으로 인해, 리더의 후방 도어들의 정확한 경로는 트랙터의 뒷바퀴들이 추종하는 경로와는 상이할 것임을 고려한다. 휠 슬립 모델이 주어지면, 리더의 오프트래킹은 그 발생 동안 보상될 수 있어서 그 후방 도어의 자세로부터 리더 기준점의 자세를 더 양호하게 결정할 수 있다.

(MIF의 성분이거나 인지 로직의 어떤 다른 양태일 수 있는) 휠 슬립 모델은 또한, 팔로워가 그 움직임을 더욱 정확하게 제어하는데 도움이 될 수 있다. 팔로워가 곡선 경로를 실행하기를 원할 때, 팔로워 궤적은 약간 더 많은 회전 각도를 요구할 수 있는데, 그것은, 어떤 입력들이 인가되든지, 실제로는 덜 달성될 것이기 때문이다. 미끄러짐에 대한 보상량은, 회전이 얼마나 급격한지, 차량이 얼마나 빨리 움직이고 있는지, 차량(들)의 상대적 기동성 등의 다수의 요인에 의존할 수 있다.

바람은 조정될 수 있는 또 다른 요소이다. 일반적으로, 트랙터 트레일러들의 인간 운전자들은, 특히 트레일러가 비어 있는 경우, 강풍 조건에서 속도를 늦추거나 심지어 동작을 멈출 것이다. 그러나, 바람의 영향은 방금 설명한 측방향 가속 예와 유사한 방식으로 취급될 수 있다. 이 상태가 검출될 수 있다면(예를 들어, 피토관(pitot tube)을 통해, 또는 차선에 관한 리더 위치의 흔들림을 검출하는 비전 시스템을 통해, 또는 무선 인터페이스로부터 기상 보고를 수신함으로써 등) 궤적 플래너는 경로 추종 오차가 사라지는 경향이 되도록 적절한 양만큼 과잉조향(oversteer) 또는 과소조향(understeer)을 수행할 수 있다. 그리고, 팔로워가 예상된 수정을 달성하지 못하고 있다는 것을 플래너가 검출하면, 어떤 외부 교란이 발생하고 있다고 추론될 수 있다.

3. 차선 추종 제어기(144)

3.1. 개요

일부 실시예에서, 차선 인지 로직(124)에 의해 제공되는 도로 상의 마킹(또는 저지 장벽, 교통 원뿔, 도로 가장자리 등의 기타의 표시)는, 팔로워가 리더의 경로를 추종하면서 그 현재의 또는 의도된 주행 차선의 차선 마킹들 사이에 머무는 것을 선택하거나, 시도하거나, 원하는 것을 보조하기 위해, 차선 추종 제어기(144)에 의해 이용될 수 있다.

본 명세서의 다른 곳에서 설명된 바와 같이, 이러한 차선 추종 거동들은 중단될 수 있고 팔로워는 리더가 차선을 변경하는 동안 단순히 리더의 경로를 추종하는 것(즉, 리더 추종 제어기(142)만을 이용)을 선택할 수 있다. 이 경우, 리더의 경로는, 도로 상의 리더의 경로, 팔로워에 관한 리더의 경로, 또는 차선 마킹에 관한 리더의 경로의 측면에서 정의될 수 있다.

융합형 제어기(145)에 의해 이용되는 (차선 인지 로직(124)에 의해 결정된) 차선 마킹 및 (리더 인지 로직(122)에 의해 결정된) 리더 경로와 연관될 상대적 가중치는, 조건이 변경됨에 따라 시간 경과에 변경될 수 있다. 예를 들어, 리더가 임박한 출구 경사로를 택하고 있다면, 융합형 제어기(145)는 좌측 차선 마킹에 비해 리더 경로(및 우측 차선 마킹)에 가중치를 둘 수 있고 좌측 마킹은 결국 사라질 것이다. 역으로, 리더가 임박한 출구 경사로를 택하고 있지 않은 경우, 융합형 제어기(145)는 리더 경로에 관한 최우측 차선 마킹의 가중치를 낮출 수 있는데, 그 이유는 그 마킹이 결국 고속도로에서 이탈될 것이기 때문이다. 차선들이 분할 및 병합되는 장소들 또는 리더가 의도적으로 다른 관련 차선 마킹을 추종하지 않는 것이 올바로 움직임인 임의의 상황에 유사한 설명이 적용된다.

따라서, 차선 추종 제어기(144)는 제어기(들)(140)에 공급되는 차선 상대적 자세(LRP)를 발현하기 위해 임의의 기술을 이용할 수 있다. 한 가지 구체적인 방법은, 팔로워가 리더의 경로를 추종하게 하는 한편 이용가능한 차선 인지 입력들을 또한 이용하여 차선 제약을 준수하는 것이다.

3.2 차선 추종에서의 리더 경로 검출

도 5a에 도시된 한 예에서, 팔로워(F)(502)는 리더(L)(503)가 지면을 따라 추종한 경로(504)에 관한 정보를 검출하거나 획득한다(리더로부터 직접 수신하거나 자체 센서들을 이용하여 로컬로 도출함으로써). 팔로워(F)는 동일한 차선을 유지하는 동안 그 경로를 유지하려고 노력한다. 경로는 일련의 위치들 Pn, Pn+1, ..., Pm에 의해 또는 다른 방식들로 정의될 수 있다.

그러면, 이들 위치들은, 리더(503)로부터 원하는 종방향 간격을 도출하는 등을 위해, 팔로워(502)를 제어하는데 이용된다. 그러나, 차선 추종 제어기(144)는, 팔로워(502)의 측방향 제어, 즉, 도로(510)를 가로지르는, 그 대신에 차선 마킹(512)에 의해 제한되는, 그 상대적 위치(예를 들어, 차선에 대한 그 상대적 위치)의 제어를 구현한다. 따라서, 차선 내에서의 측방향 제어는 리더(503)와 팔로워(502) 사이의 간격 또는 갭을 제어하는 것(예를 들어, 자동 순항 제어가 수행할 수 있는 것, 종종 종방향 제어라고 함)과 동일하지 않다는 것을 이해해야 한다. 차량 호송은, 종종 리더와 팔로워 사이에 갭 제약 또는 최소 거리를 부과한다. 여기서 갭 제약은, 팔로워가 리더가 종주한 차선과 동일한 차선을 유지하되, 적어도 일시적으로 리더로부터 더 짧은 시선 거리에 있는 것을 허용하도록 회전 동안 적절하게 정의될 수 있다. 이것은, 팔로워(503)가 커브를 도는 동안 시선 거리를 이용하여 속도를 높이고 리더(502)에 대한 갭을 좁히는 경향을 제거하는 등에 의해, 팔로워(502)가 차선 규율을 준수하는 것을 더 쉽게 만들 수 있다.

리더 인지 로직(122)에서와 같이, 리더의 경로(504)는 여러 방식으로 결정될 수 있다. 리더가 추종하는 경로는, V2V 또는 기타의 무선 인터페이스를 통해 리더에 의해 팔로워에게 전송된 GPS 좌표 세트일 수 있다. 그러나, 리더의 경로(504)는 또한, 리더의 위치를 주기적으로 결정하기 위해 카메라들 및 이미지 처리를 이용하는 것 등의, 리더(503)로부터의 입력없이 팔로워(502)에 의해 결정될 수도 있다. 이러한 정보에 기초하여, 팔로워(502)는, a) 측방향 또는 b) 종방향, 또는 c) 리더(503)의 바퀴들 근처의 차선 마킹(512)에 관한 리더(503)의 측방향 위치에 있어서, 그 자신에 관한 리더(503)의 위치의 임의의 조합을 결정하는데 관심이 있을 수 있다.

따라서, 팔로워(502)는 자신의 바퀴 근처의 차선 마킹(512)에 관한 자신의 위치를 결정하고 이용하는데 관심이 있을 수 있다. 이러한 위치는, 팔로워(502)의 전방, 후방 또는 측면 도로 상의 차선 마킹(512)을 볼 수 있는 팔로워(502) 상의 임의의 위치에 놓인 비전 센서들에 의해 검출될 수 있다. 차선 마킹(512)은, 도로 표면 상의 페인팅된 실선이나 파선, 또는 도로 표면 상의 측방향 위치의 측정을 허용하는 임의의 다른 물리적 또는 달리 검출가능한 피처로서 구성될 수 있다. 이들 피처들에는, 포장 도로의 가장자리, 저지 장벽(jersey barrier)들, 교통 원뿔, 가드레일 등이 포함될 수 있다. 도로가 눈으로 덮인 경우와 같이, 그 필요성이 극단적인 경우, 측방향 위치는 인접 차선들의 차량들로부터 도출되어, 충돌을 피하거나 그들의 움직임이 그들의 차선의 부분적 정의에 해당한다고 단순하게 가정할 수도 있다. 또 다른 극단적인 예는, 도로가 제설기로 청소되기 전에 눈 속의 타이어 자국들로부터 측방향 위치를 도출하는 것이다.

일반적으로, 팔로워(502)는, 항상 리더와 동일한 차선 규율을 준수하면서 리더(503)와 동일한 차선을 유지한다. 그럼에도 불구하고, 동일한 차선 규율이 의미하는 바를 정의하기 위한 몇 가지 옵션이 있으며 아래에서 논의된다. 리더(503)가 실질적으로 항상 전방에 위치하지 않고서는 팔로워(502)는 결코 동작하지 않지만, 양쪽 차량들 모두가 차선들 사이에서 동작하는 경우가 있다. 차선을 변경하거나, 입구 또는 출구 램프에 들어가거나 나오거나, 갓길로 바짝 붙거나, 충돌을 피하기 위한 의도가 있는 일부 경우가 있다. 이들은 나중에 도 5b 및 도 5c와 관련하여 논의될 것이다.

차선 추종 제어기(144)는 단지 "최단 경로에서 리더를 향해 운전"을 시도하는 것이 아니라, 대신에 여러 측방향 제어 규율들 중 임의의 것을 실행할 수 있으며, 이들은 다양한 방식으로 결합될 수도 있다는 것을 이해해야 한다. 그러나, 일부 조건에서 이용되는, 소위 경로 모방에서, 팔로워(502)는 리더(503)가 주행한 바로 그 경로를 추종할 수 있다. 따라서, "경로 모방" 상태에서, 팔로워는 또한, 리더 뒤에 있는 동일한 위치들 Pn, Pn+1, ..., Pm(504)에 도달하려고 노력한다.

리더(503)는 인간에 의해 구동되거나, 다른 경우에는, 강력한 자율 주행 알고리즘(예를 들어, SAE 레벨 4 또는 5 자율성)을 실행하는 완전 자율 차량일 수 있다. 리더를 인간-구동형으로 하는 것에는 경제적 가치가 있을 수 있고, 팔로워 상의 전자기기들의 대부분 또는 전부를 리더 상의 복제시키는 것에 있어서 잠재적인 안전 및 기능적 가치가 있다. 하나의 시나리오에서, 리더(503)는 센서들의 완전 자율 수트(full autonomy suite)를 포함하고 그것이 인지하고 있는 것을 팔로워의 자율 시스템에 보고한다.

리더(503)를 제어하는 것이 인간이든 강력한 자율 운전자이든, 리더(503)는 항상 팔로워(502)를 위해 경로를 "증명"한다. 따라서, 차선 추종 제어기(144)는 적어도 리더(503)만큼 안전한 방식으로 팔로워(502)가 동작하는 것을 보장할 수 있다. 이것은, 결국, 팔로워(502)에 관한 제약들을 감소시키므로, 자율 팔로워(502)가 덜 복잡한 로직을 갖는 것을 허용하지만, 여전히 리더를 추종하는 것으로부터 증가된 안전 이점을 얻는다.

이것은 도 6a에 도시된 바와 같은 상황(600)을 참조하여 더욱 이해된다. 여기서, 리더(503) 및 팔로워(502)는 커브를 포함하는 경로(610)를 종주하고 있다. 위치 P1에 있는 팔로워가 단순히 위치 P2에 있는 리더(503)를 "향해 운전"하는 경우, 팔로워는 도 6b에 도시된 바와 같이 (커브의 정점에 접근할 때) 중앙 차선으로부터 우측 차선으로 횡단하기 쉬울 수 있다. 이러한 상황은, 팔로워(502)가 "리더의 경로를 추종하고" 동시에 "차선 규율을 준수"하게 함으로써 회피될 수 있다.

3.3 차선 검출 및 차선 추종

좁은 도로 공사 구역, 계량소, 또는 주차 구역에서와 같이, 도로 표면이 도로 표면 자체에 배치된 적절한 차선 마킹이 결여되어 있거나, 저지 장벽 또는 교통 원뿔 등의 피처가 없는 장소들이 많이 있다. 마킹이 없거나 마모 또는 파괴된 경우 또는 도로 표면에 적절한 차선 마킹이 없거나 달리 충분히 보이지 않는 공기중 또는 표면 장애물(날씨/먼지)이 존재하는 경우 등의 상황도 있다. 이러한 경우, 경로 모방은, 임의의 종류의 검출가능한 도로 피처의 존재에 의존하지 않기 때문에, 유용한 측방향 제어 규율이다 - 리더의 경로는 팔로워의 경로가 도출되는 기준을 형성한다.

그러나, 대부분의 경우, 차선 추종 규율이 더 유용할 수 있다. 이 규율에서, 팔로워는, 리더의 오프셋과 상이하더라도 그 차선 중심 오프셋을 결정하거나 제어하는 어느 정도의 자율성을 부여받는다.

이러한 자율성에 대한 한 가지 동기부여는, 인간 운전자가, 피로나 주의산만 또는 다른 이유들에 의해 야기된, 불충분한 주의력 수준으로 인해, 차량이 차선 내에서 다소 옆으로 드리프트하는 것을 허용하는 경향이 있다는 사실이다. 또한, 바람, 측방향 가속도, 미끄러운 표면 등의 수많은 순간적인 방해는, 리더가 그 차선 중심으로부터 이탈하게 할 수 있다. 이러한 경우, 팔로워가 리더의 정확한 차선 중심 오프셋을 모방할 것을 요구하는 것은 위험하며 대개 가치가 없다. 한 위험은, 팔로워가 동일한 장소에 도착할 때 리더에게는 깨끗했던 영역이 더 이상 깨끗하지 않을 수도 있는 약간의 위험이다. 또 다른 위험은, 수많은 팔로워들이 서로를 추종할 때 차선 중심 오프셋 오차가 악화(일렬 불안정성)되는 경향이다.

이들 위험들 모두는 팔로워에게 "차선내 이탈 권한"이 부여된다면 완화된다 - 즉, 적어도 일상적인 동작 동안에, 어느 정도는, 자신의 차선 내의 어느 곳이든 이동할 권한, 동등하게는, 리더의 정확한 경로로부터 이탈할 수 있는 권한.

3.4 차선 오프셋 모방 및 리더의 경로로부터의 일시적 이탈

그럼에도 불구하고, 팔로워가 리더의 경로를 더 정밀하게 추종하는 것이 중요할 수 있는 비일상적인 상황이 있다. 불충분한 차선 마킹의 경우는 위에서 논의되었다. 또 다른 경우는, 차선 마킹이 있지만, 리더가, 팔로워가 동일한 장소에서 동일한 기동을 해야 한다는 것을 암시하는 이유로 차선 중심으로부터, 의도적으로, 및 아마도 상당히 벗어나는 경우이다. 앞서 간략하게 언급된 바와 같이, 검출가능한 차선 마킹이 있을 때, 원하는 측방향 제어 규율을 "차선 중심 오프셋 모방"으로서 정의할 수 있다. 이러한 규율은, 리더의 차선 중심 오프셋을 모방하는 측면에서, 원하는 팔로워 경로가 더욱 정확하고 유용하게 정의되는 것을 허용할 수 있다. 이러한 정의는, (상대적 자세 및 팔로워의 움직임 이력의 비전 센서 측정들로부터 도출된) 리더의 경로의 추정치의 측면에서 팔로워 경로를 정의하는 경로 모방과는 별개이다.

도 5b로 돌아가서, (리더와 동일한 차선에 머무는) 차선 추종 제어기(144)에 의해 구현된 로직은 또한, 팔로워(502)가 리더(503)의 차선 중심 오프셋을 정확히 모방하게 하는 것을 포함할 수 있다. 여기서 리더(503)는 좌측 차선으로 약 1/4 차선만큼 드리프트했다. 따라서, 팔로워(502)는 그 측방향 위치를 조정하여 차선 폭의 1/4만큼 중앙의 좌측으로 역시 이동할 수 있다.

차선 오프셋 모방을 이용하는 동기는, 위에서 언급한 잠재적으로 더 높은 정확도뿐만 아니라 전방 도로에 대한 팔로워의 시야가 리더 자체에 의해 다소 차단된다는 사실을 포함할 수 있다. 그러나, 이것은, 팔로워가 짧은 시간 또는 거리 간격 동안 리더의 경로를 이탈하지 않을 수도 있다는 말은 아니다.

리더(503)의 차선 오프셋을 모방할지를 결정하는 것이 어려운 결정임이 분명하다. 이것은, 리더(503)가 정지된 장애물을 피하고 있을 때는 분명히 가치가 있고, 리더(503)를 모방하는 것이 팔로워(502)가 자신에 인접한 차량과 충돌하게 할 때는 분명히 가치가 없다. 여기서 다시 우리는 팔로워에게 어느 정도의 자율성을 부여하는 것이 유리할 수 있다는 것을 알 수 있다. 이러한 자율성을 실현하는데 있어서, 2개의 설계 질문은, 1) 리더가 의도적으로 이탈하고 있는지의 여부(바람에 불어서 또는 운전자가 부주의로 인해)를 팔로워가 어떻게 아는가와, 2) 알게 되더라도, 팔로워가 모방해야 하는지의 여부이다. 팔로워는 예를 들어 리더의 순간적인 탈선 기동을 거부하거나("기동 거부" 권한) 장애물을 피하기 위해 자체 기동을 생성하고 실행하는 것을 허용하는 이탈 권한("장애물 회피" 권한)을 가질 수 있다.

장애물이라는 용어는, 본 기술 분야에서 자주 사용되는 바와 같이 본 명세서에서 사용된다. 장애물이란, 움직임을 방해할 수 있는, 정적이거나 움직이는 단단한 물체를 말한다. 장애물이란 또한, 차량이나 사람 또는 인근 부동산에 대한 안전 위험을 나타낼 수 있는 소정 시간에서의 공간 내의 한 위치에서 발생하거나 잠재적으로 발생할 수 있는 기타 임의의 모든 위험한 상태(종종 위험이라고 함)를 지칭할 수 있다. 예를 들어, 리더 또는 팔로워 차량은, 움푹 들어간 곳, 토석이나 눈으로 뒤덮인 도로의 한 지점이거나, 블랙 아이스로 의심되거나, 인간이나 머신의 인지에 의해 충분히 이해하기 어려운 "장애물"과 조우하는 것을 피하기 위해 조치를 취할 수 있다.

도 5c에 도시된 바와 같이, 한 상황에서 팔로워(502)는 리더(503)가 일시적으로 이탈을 보고할 때(또는 관찰될 때)에도 중앙 차선에 머무를 수 있다. 이것은 동물이 리더의 예상 경로를 가로질러(예를 들어, 우측에서 좌측으로) 달리는 것이 검출될 때 발생할 수 있다. 이러한 상황은 또한, 예를 들어 그 카메라 또는 다른 비전 센서들을 이용하여 팔로워에 의해 검출될 수 있다.

리더(503)에 의해 검출되면, 리더(503)는 동물의 존재에 의해 유발되는 일시적 이탈을 팔로워(502)에게 보고할 수 있다. 또는 아마도 리더가 이러한 상황에서 자신의 일시적 위치 Pt를 보고하지 않을 수도 있다. 그 다음, 팔로워(502)는, 팔로워(502)가 그 지점에 도달할 때 동물이 지나갔을 것이기 때문에 이탈없이 자신의 차선에 남아 있는 것이 안전하다고 결정할 수 있다. 또는 아마도 팔로워(502)는 기동 거부 권한을 갖고, 리더(503)의 차선 중심 오프셋을 계속 모방하거나 어떤 다른 장애물 회피 기동을 실행하는 것이 가장 안전하다고 결정할 수 있다.

4. 융합형 제어기(145)

이미 언급된 바와 같이, 하나보다 많은 측방향 제어 규율을 활성화하고 융합형 제어기(145)를 이용하여 어떤 방식으로 이들 중에서 선택하는 것이 가치가 있을 수 있는 상황이 있다. 예를 들어, 팔로워가 공사 구역에서 리더의 경로를 모방하고 있지만 유효 차선 가장자리 근처에 저지 장벽 또는 가드레일이 있는 경우, 차선(예를 들어, 가드레일)에 의해 표시된 명목 경로 추종을 허용하여 경로 모방에 의해 표시된 명목 경로를 무시하는 것이 더 안전할 수 있는데, 이것은 후자가 팔로워를 차선 가장자리의 물리적 장벽에 너무 가깝게 만들기 때문이다. 즉, 리더 경로는 선호하는 경로"로 간주될 수 있지만 안전이 필요할 때 차선 도출된 경로를 선택함에 의해 무시될 수 있다.

다른 경우에, 주행 차선이 명확하게 보이는 긴 고속도로를 주행할 때 등의 경우, 차선 도출된 경로는 선호 경로로서 간주될 수 있지만, 공사 구역 또는 차선 마킹이 보이지 않는 영역에 들어갈 때 등의 경우, 리더 도출된 경로에 의해 무시될 수 있다.

도 1은, 융합형 제어기(145)가 2개의 옵션(차선 추종 또는 리더 추종) 중에서 선택하는 것을 보여주지만, 이들에 대한 추가적인 미묘한 차이가 가능하다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 융합형 제어기는, 차선 오프셋 모방에 의해 결정된 경로와 대조하여 리더 도출된 경로를 지속적으로 비교할 수 있으며, 2개의 경로가 (몇 인치 등의) 소정량보다 많이 불일치할 때, 리더 도출된 경로에 대한 강제 제어를 수행할 수 있다.

또는 다른 시나리오에서. 차선 도출 경로는 바람직한 "정상" 동작 모드일 수 있다. (차선 마킹이 없거나, 날씨나 먼지로 인해 차선 마킹이 가려진 경우 등의) 차선을 정의하는 피처들이 검출될 수 없는 경우, 이러한 마킹이 다시 보일 때까지 리더 경로 추종이 이용될 수 있다.

다소 신뢰할 수 있는 동일한 결과를 달성하는 다른 방식들이 있다. 예를 들어, 팔로워가 장애물 회피 이탈 권한을 가지고 있다면, 이러한 권한을 행사하고 저지 장벽 차선 가장자리를 차선 마킹(제안) 대신 (하드) 장애물로서 취급할 수 있다.

또한, 위에서 논의된 바와 같이, 이 경우에 팔로워가 단순히 한 차선 추종 측방향 제어 규율로 전환하기로 결정하는 것이 가장 신뢰할 수 있을 것이다. 이러한 자율 전환이 허용되는 경우, 그 실제 구현은 사람이 개입하기 위한 메커니즘들 및 전환에 관한 전제조건들을 부과하는 메커니즘들을 요구할 수 있다.

따라서, 차선 인지 로직(124)은, 전술된 방법들, 이들의 조합, 또는 위에서 참조된 다른 특허 출원에서 설명된 임의의 다른 방법들을 이용하여 차선 상대적 자세를 도출할 수 있다.

5. 구현 상세사항들 및 옵션들

이제 본 기술분야의 통상의 기술자에 의해 이해되는 바와 같이, 하나의 예시적인 실시예는, 세미 트럭 등의 자율 차량의 소정의 컴포넌트들의 동작 및 구성을 포함한다. 세미트럭은 트랙터 및 연관된 트레일러를 포함할 수 있다. 도 7의 예에 따라, 트랙터 및/또는 트레일러에 위치한 전자 시스템(700)은, 하나 이상의 센서(110), 통신 인터페이스(115), 인지 로직(120), 제어기들(140), 및 시스템 액츄에이터들(190)을 구동하는 인터페이스들(180)을 포함한다.

센서들(110)은, 카메라, 레이더, 소나 또는 LIDAR 등의 비전 센서들, 주행 거리계 및 자이로스코프 등의 속도 센서들, 및 기타의 센서들을 포함할 수 있다. 일부 비전 센서는, 자율 트럭 앞의 영역을 포괄하는 시야를 가질 수 있고, 다른 비전 센서들은 트랙터 또는 트랙터에 결합된 트레일러의 각각의 측면으로부터 측방향으로 확장되는 측면 영역들을 포괄하는 시야를 가질 수 있다. 역시 또 다른 센서들은, 차선 마킹, 또는 도로 표면의 측방향 범위 및/또는 의도된 주행 차선을 구성하는 영역의 다른 표시들을 보기 위해 아래쪽을 가리킬 수 있다.

자율 팔로워의 다른 전자기기들은 하나 이상의 컴퓨터 등의 제어기들을 포함할 수 있다. 컴퓨터(들)는 센서들로부터 수신된 데이터를 처리하고, 하나 이상의 조건을 결정하는 인지 로직을 구현하거나 이용하고, 이들 조건에 따라 플래너 로직을 구현하거나 실행한다. 플래너 로직은 차례로 제어기 로직에 공급되는 제어 신호들을 생성한다. 제어기 로직은, 차례로, 구동 시스템을 작동시키는 인터페이스들에 공급되는 제어 신호들을 생성한다.

차량 대 차량(V2V) 통신 인터페이스 등의, 무선 인터페이스들을 통해 데이터를 전송 및 수신하는 무선 트랜시버들은 또한, 플래너 또는 제어 로직에서 이용되는 데이터를 제공할 수 있다.

예를 들어, 리더가 추종하고 있는 원하는 경로는, V2V 인터페이스를 통해 리더에 의해 팔로워에게 전송될 수 있다.

구동 시스템은, 적어도, 가속(또는 스로틀), 제동, 및 제어 로직에 의해 제공되는 전기 제어 신호 입력들에 응답하는 조향 메커니즘들을 포함한다.

본 명세서에서 이용되는 바와 같이, 컴퓨터들은, 하나 이상의 마이크로프로세서, 중앙 처리 유닛, 그래픽 처리 유닛, 디지털 신호 프로세서(DSP), 주문형 집적 회로(ASIC), 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA), 및/또는 맞춤형 설계된 하드웨어에 대응하는 프로그래머블 데이터 처리 디바이스를 포함할 수 있다. 일부 구성에서, 컴퓨터(들) 및/또는 컴퓨터들에 의해 제공되는 장치에 의해 수행되는 방법들은, 소프트웨어 프로그램 코드의 실행, 예를 들어 컴퓨터 판독가능한 명령어들의 실행을 통해 인스턴스화된다. 이들 명령어는 컴퓨팅 디바이스의 하나 이상의 메모리 자원에 저장될 수 있다. 프로그램 코드는, 프로그램, 서브루틴, 프로그램의 일부, 소프트웨어 컴포넌트 및/또는 하나 이상의 명시된 작업 또는 기능을 수행할 수 있는 전문화된 하드웨어 컴포넌트를 포함할 수 있다. 모듈 또는 컴포넌트는 다른 모듈들 또는 컴포넌트들과는 독립적으로 메모리 또는 하드웨어 컴포넌트에 존재할 수 있다. 대안으로서, 모듈 또는 컴포넌트는, 다른 모듈들, 프로그램들 또는 머신들의 공유된 요소 또는 프로세스일 수 있다.

플래너(127)는, 센서들(110), 인지 로직(120), 및/또는 V2V 인터페이스(115)로부터 데이터를 수신하여, 선택된 궤적을 계속하기 위한 방법 등의, 자율 팔로워가 수행해야 하는 동작들을 결정한다.

일부 예에서, 센서 로직(미도시)은, 복수의 센서에 의해 출력된 센서 데이터를, 이러한 데이터가 인지 로직(120)에 제공되기 전에 융합할 수 있다.

인지 로직(120)은 센서들(110)로부터 입력들을 수신하고, 물체 검출 및 분류, 또는 리더 경로 결정(128), 및/또는 리더 경로 외삽 또는 내삽 등의 기능들을 수행한다. 물체 검출 및 분류는 차선 마킹을 검출하기 위해 이미지 처리를 이용할 수 있다. 리더의 경로는 리더로부터 팔로워에게 전송되거나, 리더 차량 후면의 연속적인 이미지들을 비교하고 3D 이미지 처리 기술들을 이용하여 리더의 자세들의 시퀀스를 도출하는 것 등에 의해, 인지 로직(120)에 의해 결정될 수 있다.

인지 로직(120)은, 예를 들어, 자율 팔로워가 이용하고 있는 운전 차선, 차선의 가장자리 또는 도로의 가장자리로부터의 그 거리, 및/또는 리더에 의해 제공된 기준점으로부터 주행 거리 중 임의의 하나 이상을 식별하는 측면에서 특정적일 수 있다.

인지 출력은, 일부 조건에서, 추종중인 궤적이 변경되게 하는 경보를 생성하는 등을 위해, 플래너(127) 및/또는 제어기(140)에 의해 처리될 수 있다. 이러한 조건은 장애물 회피를 포함할 수 있다.

인터페이스들은 구동 시스템의 개개의 기계적 요소들의 제어를 가능케한다. 이들은, 추진 컴포넌트(예를 들어, 가스 페달 또는 전기 모터 토크 제어, 조향 메커니즘용 조향 인터페이스, 제동 서브시스템용 제동 인터페이스 등)를 전기적으로(또는 프로그래밍을 통해) 제어하기 위한 인터페이스들을 포함할 수 있다. 커맨드들은 궤적 입력들(예를 들어, 조향, 추진, 제동) 및 자율 트럭의 동작 상태(예를 들어, 원하는 속도 및 자세, 가속도 등)를 명시하는 하나 이상의 다른 방식을 포함할 수 있다.

제어 로직(140)은 움직임 센서들(120)(예를 들어, 거리 및 속도를 측정하기 위한 주행거리계 또는 속도계, 또는 회전률을 측정하기 위한 자이로스코프)로부터 입력들을 추가적으로 수신할 수 있다. 이것은, 원하는 움직임과 측정된 움직임 사이의 차이를 모니터링하고 임의의 오차를 제거하기 위해 구동 시스템에 공급되는 제어 신호들을 조정하는 피드백 제어 등의 기능들을 수행할 수 있다.

예를 들어, 제어기(들))로부터 생성된 커맨드들은, 자율 팔로워가 소정의 시간에 및 움직이는 동안 점유해야 하는 도로 세그먼트를 따른 상대적 또는 절대적 위치(예를 들어, 현재 차선에 관한 측방향 위치, 또는 리더로부터의 종방향 갭)을 명시할 수 있다. 커맨드들은, 속도, 제동 또는 가속으로 인한 가속(또는 감속)의 변화, 회전 동작 등을 명시할 수 있다. 제어기들은, 커맨드들을 대응하는 기계적 인터페이스에 대한 제어 신호들로 변환한다; 제어 신호들은, 크기, 지속 시간, 주파수 또는 펄스, 또는 다른 전기적 특성들과 상관 관계가 있는 아날로그 또는 디지털 전기 신호들의 형태를 취할 수 있다.

6. 이점들

위에서 설명된 방법들 및 장치의 다수의 이점이 이제 명백해질 것이다. 이들은, 차선 마킹이 없을 때(또는 불량할 때)(고속도로 안팎), 네비게이션의 기초로서 이용될 수 있다. 이들은 또한, 그렇게 할 이유가 있을 때, 차선 마킹과 함께 이용될 수도 있다 -- 예를 들어, 차선 변경 기동들 또는 장애물 회피 동안. 이들은 또한, 차선 마킹이 존재하거나 쉽게 인지되지 않을 수 있는, 공사 구역, 휴게소, 요금소 등에서 동작하기 위해 이용될 수 있다. 이들은 오차 복구 루틴들의 기초를 형성할 수 있다.

이 접근법을 가능케하기 위해 리더로부터 팔로워로 어떤 것도 전달할 필요가 없다. 동등하게, 팔로워 상의 감지, 컴퓨팅 및 소프트웨어만을 이용하여, 그 대신에, a) 시간 경과에 따라, b) 임의의 순간에 팔로워에 관해 표현된, 리더가 추종한 경로에 대한 이해를 형성할 수 있다.

경로 복구 궤적을 리더의 현재 위치로부터 분리하는 것은, 리더를 향해 운전할 필요성을 회피한다. 팔로워는 대신에 리더의 경로를 향해 운전할 수 있다.

경로 추종 오차에 대한 이해를 형성하는 것은, 팔로워가 원하는 경로를 복구하는 경향이 있도록 임의의 유형의 제어기에서 이용될 수 있다.

이들은 또한, 차선 추종하기, 차선 변경, 장애물 회피 등의, 팔로워의 움직임에 관한 추가적인 제약들 또는 목표들을 부과하고 상이하게 평가할 수 있는 능력을 제공한다.

팔로워는 또한, 이제 호송대가 직렬로 또는 병렬로 또는 기타 임의의 구성으로 동작할 수 있도록, 리더의 경로로부터 의도적으로 이탈하는 것을 선택할 수 있다.

이들은 또한, 오차가 있을 때에는 호송대가 차선에서 멈추고, 오류가 있을 때에는 도로의 측면으로 바짝 붙고, 요금소 또는 계량소에서 일시정지하고, 출구 경사로를 추종하고 휴게소에 주차한 다음 팔로워 운전자를 깨우지 않고 재개할 수 있도록 움직임을 시작하고 멈추는 능력을 제공한다.

7. 기타의 준수들

상기 설명은 몇 개의 예시적인 실시예를 포함한다. 특정한 피처가 수개의 실시예들 중 하나에 대해서만 위에서 개시되었을 수 있지만, 그 특정한 피처는 임의의 주어진 또는 특정 응용에 대해 바람직하고 유리할 수 있다면 다른 실시예의 하나 이상의 다른 피처와 결합될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 물론, 여기서의 혁신을 설명할 목적으로 컴포넌트들 또는 방법론들의 생각할 수 있는 모든 조합을 설명하는 것은 불가능하며, 본 기술분야의 통상의 기술자라면, 이제 위의 설명에 비추어, 많은 추가 조합들 및 치환이 가능하다는 것을 인식할 수 있다. 또한, 용어들 "~을 내포한다", "~을 내포하는", 및 이들의 변형들은, 상세한 설명 또는 청구항들에서 사용되는 한, 이들 용어들은 "~을 포함한다"라는 용어와 유사한 방식으로 포함적임을 의도한 것이다.

또한, 블록 및 흐름도들은 더 많거나 더 적은 요소를 포함하거나, 상이하게 배열되거나, 상이하게 표시될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 여기서 설명된 컴퓨팅 디바이스들, 프로세서들, 제어기들, 펌웨어, 소프트웨어, 루틴들, 또는 명령어들은 또한 소정의 선택된 동작들 및/또는 기능들만을 수행할 수도 있다. 따라서, 소정의 기능들을 제공하는 하나 이상의 이러한 컴포넌트를 지정하는 임의의 이러한 설명은 단지 편의를 위한 것일 뿐임을 이해할 것이다.

일련의 단계들이 흐름도들과 관련하여 위에서 설명되었지만, 단계들의 순서는 다른 구현들에서 수정될 수 있다. 또한, 동작들 및 단계들은, 다른 모듈들 또는 엔티티들을 형성하기 위해 결합되거나 분리될 수 있는, 추가적인 또는 다른 모듈들 또는 엔티티들에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어, 일련의 단계들이 소정의 도면들과 관련하여 설명되었지만, 단계들의 순서는 여기서 설명된 원리와 일치하는 다른 구현들에서 수정될 수 있다. 또한, 비의존적 단계들은 병렬로 수행될 수 있다. 또한, 개시된 구현들은 하드웨어의 임의의 특정한 조합으로 제한되지 않을 수 있다.

본원에서 이용된 어떠한 요소, 행위 또는 명령어도, 명시적으로 설명되지 않는 한, 본 개시내용에서 결정적이거나 필수적인 것으로 해석되어서는 안 된다. 또한, 본원에서 사용될 때, 관사 "한(a)"는 하나 이상의 항목을 포함함을 의도한 것이다. 단 하나의 항목만을 의도된 경우, 용어 "하나의(one)" 또는 유사한 언어가 사용된다. 또한, "~에 기초한"이라는 문구는, 달리 명시적으로 언급되지 않는 한, "적어도 부분적으로 ~에 기초한"을 의미함을 의도한 것이다.

따라서, 본 특허에서 다루는 주제는 이하의 청구항들의 사상과 범위에 속하는 모든 변경, 수정, 균등물, 및 변형들을 포함하도록 의도된 것이다.

8. 참조문헌들

Coulter, R. Implementation of the Pure Pursuit Path Tracking Algorithm. Carnegie Mellon University, Pittsburgh, Pennsylvania, Jan 1990.

https://www.mathworks.com/help/robotics/ug/pure-pursuit-controller.html

Kelly, A, Mobile Robotics: Mathematics, Models, and Methods. Cambridge University Press, 2014, Chapter 8.3 pp. 551-565.

https://en.wikipedia.org/wiki/Kanade-Lucas-Tomasi_feature_tracker

H. Stevens, S.C. Tignor, and J.F. LoJacono. Off- tracking Calculations for Trailer Combinations. Public Roads, Vol. 34r No. 4, Oct. 1966.

Claims (21)

1. 리더 차량 및 팔로워 차량을 포함하는 복수의 차량을 소대로 운용하는 방법으로서,
   상기 팔로워에서,
   상기 리더로의 또는 상기 리더에 의한 위치들의 전달없이, 센서-기반 위치 추적을 통해 경로를 따라 상기 리더의 종방향 위치들을 검출하는 단계;
   상기 리더가 상기 경로를 따라 동일한 종방향 위치들에 도달하도록 하기 위해 하나 이상의 차량 제어 입력을 작동시키는 단계; 및
   상기 팔로워가 각각의 종방향 위치에 도달하면 상기 팔로워의 대응하는 기준점도 상기 리더가 상기 종방향 위치에 있었을 때의 상기 리더의 대응하는 기준점과 동일한 측방향 위치가 되게 하도록, 상기 리더 차량 상의 상기 기준점을 결정함으로써 상기 경로를 따른 상기 팔로워의 측방향 위치를 제어하는 단계
   를 포함하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 기준점은 상기 리더 차량에 대한 차량 지오메트리의 모델로부터 도출되는, 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 방법은
   상기 팔로워가 현재 상기 경로에 없음을 검출하는 단계; 및
   리더-팔로워 상대적 자세(Leader-Follower Relative Pose)에 기초하여 복구 경로를 결정하는 단계
   를 추가로 포함하는 방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 복구 경로를 결정하는 단계는,
   상기 리더의 현재 자세를 검출하는 단계;
   상기 리더의 현재 자세로부터 외삽에 의해, 후방 내삽 또는 전방 예측에 의해 원하는 경로를 따른 추적 자세를 도출하는 단계를 더 포함하는, 방법.
5. 제4항에 있어서, 추가로, 상기 추적 자세는 상기 리더-팔로워 상대적 자세로부터만 도출된 거리와는 무관한 거리인, 방법.
6. 제5항에 있어서, 측방향 위치를 제어하는 단계는 또한, 차량들 사이의 원하는 종방향 간격과는 무관한, 방법.
7. 제1항에 있어서, 상기 기준점은 도어 대 카메라 상대적 자세에 의존하는, 방법.
8. 제1항에 있어서, 상기 기준점은 상기 리더의 후방 도어들 또는 기타의 가시적 컴포넌트들 이외의 상기 리더 차량 상의 위치인, 방법.
9. 제1항에 있어서, 상기 기준점은 상기 리더 차량의 이미지 형성 모델로부터 도출되는, 방법.
10. 제1항에 있어서,
    상기 팔로워에서:
    차선 상대적 자세(LRP; Lane Relative Pose)를 제공하기 위해 상기 경로를 따른 차선 마킹들, 장벽들, 및/또는 포장도로 가장자리 중 하나 이상을 이용하여 검출하는 단계;
    하나 이상의 센서로부터 리더-팔로워 상대적 자세(LFRP; Leader-Follower Relative Pose)를 결정하는 단계;
    조건에 따라, LFRP, LRP, 또는 LFRP와 LRP 양쪽 모두의 조합으로부터 복구 궤적을 선택적으로 결정하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
11. 제10항에 있어서, 상기 조건은, 차선 마킹들, 장벽들 및/또는 포장도로 중 하나 이상이 충분히 신뢰성있게 검출될 수 없다는 것이고, 그 경우,
    상기 LRP가 아니라 상기 LFRP로부터만 상기 복구 궤적을 결정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
12. 제10항에 있어서, 상기 조건은, 차선 마킹들, 장벽들 및/또는 포장도로 중 하나 이상이 검출될 수 있다는 것이고, 그 경우,
    상기 LFRP가 아니라 상기 LRP로부터만 상기 복구 궤적을 결정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
13. 제10항에 있어서, 상기 조건은 직렬 또는 병렬 구성 또는 양쪽 구성들의 일부 조합으로부터의 시작 또는 정지인, 방법.
14. 제10항에 있어서, 상기 조건은 병렬 정지이고, 상기 팔로워에서:
    상기 리더에 의해 추종되는 상기 경로의 적어도 하나의 위치로부터 측방향 또는 종방향으로 또는 양쪽 모두의 방향으로 오프셋되는 오프셋 경로를 결정하는 단계를 더 포함하는 방법.
15. 제10항에 있어서, LRP는 상기 팔로워에 의해 현재 점유된 차선 이외의 차선으로부터 결정되는, 방법.
16. 리더 차량 및 팔로워 차량을 포함하는 복수의 차량을 소대로 운용하는 방법으로서,
    상기 팔로워에서,
    경로를 따라 상기 리더의 위치를 결정하는 단계;
    차선 마킹들, 장벽들, 포장도로 가장자리 또는 주행 차선의 기타의 속성들 중 하나 이상을 검출하기 위해 하나 이상의 센서를 이용하여 상기 팔로워의 주행 차선을 결정하는 단계; 및
    상기 주행 차선을 추종하거나 상기 리더를 추종함으로써 상기 팔로워의 위치를 선택적으로 제어하는 단계
    를 포함하는 방법.
17. 제16항에 있어서, 상기 주행 차선이 상기 센서들을 이용하여 검출될 수 없는 동안, 상기 리더를 추종함으로써 상기 팔로워의 위치를 제어하는, 방법.
18. 제16항에 있어서,
    센서들 중 하나 이상으로부터 상기 리더의 차선 중심 오프셋을 결정하는 단계; 및
    상기 팔로워의 차선 중심 오프셋이 결정될 수 없을 때, 상기 리더를 추종함으로써 상기 팔로워의 차선 중심 오프셋 위치를 제어하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
19. 제18항에 있어서, 상기 팔로워의 위치를 선택적으로 제어하는 단계는,
    제1 상태에서, 상기 주행 차선으로부터 상기 팔로워의 위치를 제어하는 단계;
    제2 상태에서, 상기 리더의 위치로부터 상기 팔로워의 위치를 제어하는 단계; 및
    제3 상태에서, 상기 주행 차선으로부터 상기 팔로워의 위치를 제어하는 단계
    를 더 포함하는, 방법.
20. 자율 세미트럭(autonomous semi-truck)으로서,
    트레일러에 결합된 트랙터;
    적어도 조향 제어들을 포함하는, 상기 자율 세미트럭을 구동하도록 동작가능한 구동 시스템;
    자율 세미트럭에 액세스가능한 하나 이상의 센서; 및
    명령어들을 실행하는 처리 자원들을 포함하는 제어 시스템
    을 포함하고, 상기 명령어들은 상기 제어 시스템으로 하여금:
    상기 센서들로부터 데이터를 수신하고;
    상기 데이터로부터, 리더 팔로워 상대적 자세(LFRP)를 결정하고;
    상기 LFRP에 기초하여 상기 제어 시스템을 동작시키게 하는, 자율 세미트럭.
21. 제20항에 있어서, 상기 제어 시스템은 추가로, 현재의 LFRP가 아니라 원하는 경로 상에 있는 추적 자세를 계산하도록 동작되는, 장치.

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