(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
先頭車両（Ｌ）と，前記先頭車両に自動的に追随する１又は複数台の後続車両（Ｆ１，Ｆ２，．．．，Ｆｉ−１，Ｆｉ，．．．，Ｆｎ）とを含み，前記先頭車両は前記後続車両の動きを制御する車列（１）での移動のための制御システムにおいて，
各前記後続車両及び前記先頭車両は通信手段（１０，１２）を備え，
前記制御システムは，１のアクション及び該アクションの実行時点である１の制御点（ｔｃ）を提案する制御コマンドが，前記制御点（ｔｃ）より前に前記先頭車両（Ｌ）から前記後続車両（Ｆ１，Ｆ２，．．．，Ｆｉ−１，Ｆｉ，．．．，Ｆｎ）の少なくとも１台に伝達されることを可能にする，個々の車両のクロックを前記車列の他の車両のクロックと同期させた共通時間基準を含むことを特徴とする制御システム。
【請求項２】
前記後続車両が，前記制御点（ｔｃ）より前に，１又は複数のアクションの準備を行うことを含む請求項１記載の制御システム。
【請求項３】
前記共通時間基準が，少なくとも１０ミリ秒の精度を有する請求項１又は２記載の制御システム。
【請求項４】
前記共通時間基準が，少なくとも１ミリ秒の精度を有する請求項１又は２記載の制御システム。
【請求項５】
前記共通時間基準が，少なくとも１００マイクロ秒の精度を有する請求項１又は２記載の制御システム。
【請求項６】
前記車列の２台の車両間の時間間隔が０．６秒よりも短い請求項１〜５いずれか１項記載の制御システム。
【請求項７】
前記共通時間基準がＧＰＳ時間の外部クロック（３）からの信号に基づく請求項１〜６いずれか１項記載の制御システム。
【請求項８】
前記共通時間基準がＵＴＣ時間の外部クロック（３）からの信号に基づく請求項１〜６いずれか１項記載の制御システム。
【請求項９】
前記外部クロック（３）からの信号が一時的に受信不可能である場合，前記車列の個々の車両の時間基準が前記外部クロック（３）から最後に受信された信号及び／又は前記先頭車両（Ｌ）から送信された時間信号に基づく請求項７又は８記載の制御システム。
【請求項１０】
前記制御コマンドが，少なくとも１台の前記後続車両（Ｆ１，Ｆ２，．．．，Ｆｉ−１，Ｆｉ，．．．，Ｆｎ）の動的特性及び／又は前記車列（１）内の時間遅延を補償するように適合される請求項１〜９いずれか１項記載の制御システム。
【請求項１１】
前記提案されたアクションが，前記後続車両（Ｆ１，Ｆ２，．．．，Ｆｉ−１，Ｆｉ，．．．，Ｆｎ）に関する経時的な状態制御として示されるアクションを含む請求項１〜１０いずれか１項記載の制御システム。
【請求項１２】
前記後続車両（Ｆ１，Ｆ２，．．．，Ｆｉ−１，Ｆｉ，．．．，Ｆｎ）が，前記先頭車両（Ｌ）から送信された前記制御コマンドに従った前記提案されたアクションではなく，可能な有限状態アクションを前記先頭車両（Ｌ）に対して提案する請求項１〜１１いずれか１項記載の制御システム。
【請求項１３】
前記制御システムが，後続車両候補が前記車列（１）への接続を望む場合に使用されるネゴシエーションを更に含み，前記ネゴシエーションが，前記後続車両候補の状態制御に関する境界を送信することを含み，前記後続車両候補が過度に限定的な状態制御機能を有する場合，前記後続車両候補は前記車列（１）への接続を拒否され得る請求項１〜１２いずれか１項記載の制御システム。
【請求項１４】
先頭車両（Ｌ）と，前記先頭車両に自動的に追随する１又は複数台の後続車両（Ｆ１，Ｆ２，．．．，Ｆｉ−１，Ｆｉ，．．．，Ｆｎ）とを含む車列（１）での共通時間基準を使用し，前記先頭車両は前記後続車両の動きを制御し，
各前記後続車両及び前記先頭車両は通信手段（１０，１２）を備え，
個々の車両のクロックを前記車列の他の車両のクロックと同期させた前記共通時間基準の使用は，１のアクション及び該アクションの実行時点である１の制御点（ｔｃ）を提案する制御コマンドが，前記制御点（ｔｃ）より前に前記先頭車両（Ｌ）から前記後続車両（Ｆ１，Ｆ２，．．．，Ｆｉ−１，Ｆｉ，．．．，Ｆｎ）の少なくとも１台に伝達されることを可能にすることを特徴とする，前記車列（１）での移動を制御するための前記共通時間基準の使用。
【請求項１５】
先頭車両（Ｌ）と，前記先頭車両に自動的に追随する１又は複数台の後続車両（Ｆ１，Ｆ２，．．．，Ｆｉ−１，Ｆｉ，．．．，Ｆｎ）とを含み，前記先頭車両は前記後続車両の動きを制御する車列（１）での移動のための制御方法において，
各前記後続車両及び前記先頭車両は通信手段（１０，１２）を備え，
ａ）個々の車両のクロックを前記車列の他の車両のクロックと同期させた共通時間基準を確立するステップ（１００）と，
ｂ）１のアクション及び前記アクションの実行時点である１の制御点（ｔｃ）を提案する制御コマンドを，前記制御点（ｔｃ）より前に，前記先頭車両（Ｌ）から前記後続車両（Ｆ１，Ｆ２，．．．，Ｆｉ−１，Ｆｉ，．．．，Ｆｎ）の少なくとも１台に送信するステップ（１１０）と
を含むことを特徴とする制御方法。
【請求項１６】
前記後続車両が，前記制御点（ｔｃ）より前に，１又は複数のアクションの準備を行うことを含む請求項１５記載の制御方法。
【請求項１７】
ｃ）前記後続車両（Ｆ１，Ｆ２，．．．，Ｆｉ−１，Ｆｉ，．．．，Ｆｎ）の前記少なくとも１台が，前記制御コマンドの受信を前記先頭車両（Ｌ）に対して肯定応答するステップ（１２０）と，
ｄ）前記先頭車両（Ｌ）が実行要求を送信する，オプションのステップ（１３０）と
を更に含む請求項１５又は１６記載の制御方法。
【請求項１８】
ｅ）前記後続車両が前記制御コマンドに従って提案された前記アクションを実行することが可能（１５０）又は不可能（１７０）である旨のメッセージを，前記後続車両（Ｆ１，Ｆ２，．．．，Ｆｉ−１，Ｆｉ，．．．，Ｆｎ）の前記少なくとも１台が，前記先頭車両（Ｌ）に伝達するステップ（１４０）
を更に含む請求項１５〜１７いずれか１項記載の制御方法。
【請求項１９】
可能（１５０）が伝達された場合，
ｆ）前記先頭車両が前記ステップｂ）に基づいて実行コマンドを送信するステップ（１６０）
を更に含む請求項１８記載の制御方法。
【請求項２０】
不可能（１７０）が伝達された場合，
ｇ）前記後続車両（Ｆ１，Ｆ２，．．．，Ｆｉ−１，Ｆｉ，．．．，Ｆｎ）の前記少なくとも１台が，可能な有限状態アクションを前記先頭車両（Ｌ）に伝達するステップ（１８０）と，
ｈ）前記方法が前記ステップｂ）に戻り，前記先頭車両（Ｌ）が前記有限状態アクションに基づき新しい制御コマンドを送信する，又は前記先頭車両が前記車列を解除するステップ（１９０）と
を更に含む請求項１８記載の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，先頭車両と，先頭車両に自動的に追随する１又は複数台の車両とを含む車列（platoon）での隊列移動のための制御システムに関する。更に本発明は，車列における共通時間基準の使用，及び車列での移動を制御するための制御方法に関する。
【発明の背景】
【０００２】
車列を組んで走行する自走式車両は，一般に各車両に運転者を必要とする。代替的には，いわゆる自動隊列走行（platooning）を使用することができる。車列は，先頭車両と少なくとも１台の後続車両とを含む。車列が移動すると，先頭車両は，車両間通信により後続車両の動きを制御する。自動隊列走行の使用により，後続車両の運転が不要になり得る。更に，車列の車両間の距離，すなわち車間距離を，通常の交通における車両間の距離に比べて短縮することが可能であり，これにより，例えば道路の輸送能力を高めることができる。車列の車両間の距離を短縮することは空気抵抗を低下させ，それにより燃費を低減させることも証明されている。
【０００３】
ファーウェル（Farwell）及びカルドウェル（Caldwell）による米国特許第６，６４０，１６４Ｂ１号は，自走式車両，特に車列を組んだ車両の遠隔制御のためのシステムを開示している。先頭車両は，その行程で連続するＧＰＳ座標位置を取得し，それらを後続車両に送信するため，先頭車両と同じコースを横断することができる。
【０００４】
米国特許第６，６４０，１６４Ｂ１号で開示されたシステムの先頭車両は，通過したウェイポイントのＧＰＳ座標を送信するため，後続車両の制御は，近接過去ではあるが過去のイベントに基づく。
【０００５】
前述の有益な効果を高めるために，車間距離を既存の自動隊列走行における距離よりも更に短縮できることが望まれている。したがって，車列で走行するための改良された制御システムが望まれている。
米国特許第６，０３２，０９７Ａ号は，車列を制御するための車列制御システムを開示する。このシステムは，ターゲットの自動車を設定する手段，運動情報を送信する手段，及び各後続動力車両の制御手段を備える。
【発明の概要】
【０００６】
本発明の目的は，従来技術の短所の少なくとも１つを改善すること，又は有用な代替技術を提供することである。
【０００７】
車列の車両間の距離を短縮できる制御システムを提供することが望ましい。
【０００８】
更に，制御地点より前に反応できる制御システムを提供することが望ましい。
【０００９】
１又は複数の前記目的は，請求項１の発明により達成し得る。
【００１０】
本発明の第１の態様は，車列での移動のための制御システムを提供する。車列は，先頭車両と前記先頭車両に自動的に追随する１又は複数台の後続車両とを含む。先頭車両は後続車両の動きを制御する。各後続車両及び先頭車両は通信手段を備える。制御システムは，１のアクション及び前記アクションの実行時点である１の制御点（ｔｃ）を提案する制御コマンドが，前記制御点より前に先頭車両から後続車両の少なくとも１台に伝達されることを可能にする，個々の車両のクロックを前記車列の他の車両のクロックと同期させた共通時間基準を含む。
【００１１】
空気抵抗の低下と，それによる燃料消費の減少の利点を活用するため，車列の車間距離は近い。しかしながら，車両は機械的には接続されていない。
【００１２】
制御コマンドは，制御点ｔｃ及びアクションを含む。制御点ｔｃは時点であり，付随するアクションは，その特定の時点で実行されるよう意図される。
【００１３】
車間距離を短縮する要望は，共通時間基準に関する精密な要件を設定する。時間基準が正確になるほど，制御システムの精度が向上する。これにより車間距離をより短縮することができ，空気抵抗の低下につながり，それにより燃費が向上する。車列の車両に対して共通時間基準を使用することが，車間距離の短縮を促進する。
【００１４】
更に，提案したアクション及び前記制御点（ｔｃ）を該制御点ｔｃより前に伝達することによって，反応，すなわち後で動作するのではなく，車両がアクションの準備を行うこと，例えばブレーキにプリチャージすることが可能である。
【００１５】
実施態様では，共通時間基準が，少なくとも１０ミリ秒，好適には少なくとも１ミリ秒，及び最も好適には少なくとも１００マイクロ秒の精度を有する。
【００１６】
前記のとおり，車間距離は短く保つことが好適である。実施形態では，車間距離は，０．６秒よりも短い２台の車両間の時間間隔に該当する。こうした短い時間間隔で，後続車両をマニュアルで運転することは困難或いは不可能である。したがって自動隊列走行は，特に本発明で開示されるような共通時間基準が使用される場合，後続車両を個別に運転する場合と比較して車間距離をより短縮することが可能である。
【００１７】
好適な実施形態では，共通時間基準は，例えばＧＰＳ（全地球測位システム）などのＧＮＳＳ（全地球的航法衛星システム）のクロック，ＵＴＣ時間（協定世界時標準時刻）又は原子時を基準としたクロック（atomic time-based clock）などの外部クロックからの信号に基づく。外部クロックを使用することによって，時間信号は車列内の全ての車両によって同時に受信されることが可能である。車両はいずれにしても自分の位置を決定するためにＧＰＳを使用することができるため，ＧＰＳ時間を使用することが有利な可能性がある。車列内の全ての車両に共通な外部の時間基準を使用することで，個々の車両のクロックを同期させること，すなわち車列の他の車両，特に先頭車両のクロックで特定の車両の時間基準を設定することが可能である。
【００１８】
何らかの理由で外部クロックの信号が受信できない場合，例えばトンネルを通過中である場合，各車両の時間基準は，外部クロックから最後に受信した信号に準じることができる。先頭車両は後続車両のクロックを追跡することが可能であり，それらの少なくとも１つが事前に定義された量を超えてずれている場合，先頭車両は同期信号又は反復同期信号を，例えば毎秒１回送信することができる。代替として，先頭車両は，外部クロックへの接触が絶たれるとすぐに時間信号の送信を開始することができる。その後，他の車両はそれらのクロックを先頭車両と同期させることができる。
【００１９】
外部クロックの代替又は補足として，共通時間基準は先頭車両のクロックに準じてもよく，前記クロックの時間信号は先頭車両から後続車両へ伝達される。
【００２０】
好適には，制御コマンドが少なくとも１台の後続車両の動的特性を補償するよう適合される。後続車両の実際の動的特性及び／又は車列内での時間遅延に対して制御コマンドを採用することによって，車間距離を最適化することができる。その特定のアクションに関して最も乏しいダイナミクスを有する車両のダイナミクスを考慮しなければならない。
【００２１】
本発明の実施形態では，提案されたアクションが，後続車両に関する経時的な状態制御として示されるアクションを含んでもよい。次に，制御コマンドは，例えば経時的加速，経時的減速，経時的目標速度，経時的車間距離，経時的ステアリング半径，又は経時的位置などの，時間関数として示される提案されたアクションとして提供される。制御コマンドは，パラメータ化された形態で，すなわち数式の形態で，又は対時間曲線として伝送可能である。これらのタイプの制御コマンドは，作業のために時間基準の精度に対して高い要求を設定する。先頭車両が各制御点ｔｃにリンクされた後続の一連のコマンドを送信する場合，後続車両は先頭車両の意図を理解しないことになる。更に，特に後述のように肯定応答及び実行コマンドが使用される場合は，通信システムの負荷も高くなる可能性がある。
【００２２】
ある実施形態では，制御コマンドの受信を先頭車両に対して肯定応答する必要がある。オプションとして，先頭車両によって送信された実行要求を後続車両が受信するまでは，提案されたアクションを実施しないことができる。
【００２３】
制御システムの一実施形態では，後続車両は，先頭車両から制御コマンドを受信すると，後続車両が制御コマンドに従って提案されたアクションを実施できるか否かを先頭車両に伝達することができる。実施できない旨が伝達される場合，後続車両が，先頭車両から送信された制御コマンドに従った提案されたアクションではなく，可能な有限状態アクション(limited state action)を先頭車両に更に提案してもよい。次に先頭車両は，有限状態アクションに準じて新しい制御コマンドを送信することができる。或いは，先頭車両は，車間距離を長くするための制御コマンドを最初に送信した後，車列の解除を決定することができる。
【００２４】
制御システムは，後続車両候補が車列への接続を望む場合に使用されるネゴシエーションを更に含んでもよい。ネゴシエーションは，後続車両候補の状態制御に関する境界を送信することを含む。前記後続車両候補が過度に限定的な状態制御機能を有する場合，後続車両候補は車列への接続を拒否され得る。更にネゴシエーションは，特許請求の範囲に記載の制御システムと共に使用されるように限定されるものではなく，任意の車列制御システムで使用可能である。
【００２５】
本発明の第２の態様では，先頭車両と前記先頭車両に自動的に追随する１又は複数台の後続車両とを含む車列での，個々の車両のクロックを前記車列の他の車両のクロックと同期させた共通時間基準の使用を提供する。先頭車両は後続車両の動きを制御する。各後続車両及び先頭車両は通信手段を備える。共通時間基準の使用は，１のアクション及び前記アクションの実行時点である１の制御点（ｔｃ）を提案する制御コマンドが，前記制御点より前に先頭車両から後続車両の少なくとも１台に伝達されることを可能にする。
【００２６】
本発明の第３の態様では，車列での移動を制御するための方法が提供される。車列は，先頭車両と，前記先頭車両に自動的に追随する１又は複数台の後続車両とを含む。先頭車両は後続車両の動きを制御する。各後続車両及び先頭車両は通信手段を備える。
この方法は，
ａ）個々の車両のクロックを前記車列の他の車両のクロックと同期させた共通時間基準を確立するステップと，
ｂ）１のアクション及び前記アクションの実行時点である１の制御点（ｔｃ）を提案する制御コマンドを，前記制御点より前に，先頭車両から後続車両の少なくとも１台に送信するステップと
を含む。
【００２７】
共通時間基準は，アクションを提案する制御コマンドが，制御点より前に先頭車両から後続車両の少なくとも１台に伝達されることを促進する。
【００２８】
ステップａ）は通常定期的に実行されるが，ステップｂ）を実行する前に少なくとも１回実行されていることが好適である。
【００２９】
この方法は更に
ｃ）後続車両の少なくとも１台が制御コマンドの受信を先頭車両に対して肯定応答するステップと，
オプションとして
ｄ）先頭車両が実行要求を送信するステップと
を含む。
【００３０】
この方法は，好適にはステップｃ）の直前，直後，該ステップｃ）と共に又はステップｃ）の代わりに
ｅ）後続車両が制御コマンドに従って提案されたアクションを実行することが可能又は不可能である旨のメッセージを，後続車両の前記少なくとも１台が，先頭車両に伝達するステップ
を更に含んでもよい。
この場合，本方法はステップｄ）を飛ばしてもよい。
【００３１】
可能である旨が伝達された場合，この方法は
ｆ）先頭車両がステップｂ）に基づいて実行コマンドを送信するステップ
を更に含んでもよい。
【００３２】
不可能である旨が伝達された場合，
ｇ）後続車両の少なくとも１台が，可能な有限状態アクションを先頭車両に伝達するステップと，
オプションとして，
ｈ）前記方法がステップｂ）に戻り，先頭車両が有限状態アクションに基づき新しい制御コマンドを送信する，或いは，先頭車両が車列を解除するステップと
を更に含んでもよい。
【００３３】
本発明を，添付の図面を参照して，非限定的な例により更に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の制御システムにより制御される車列を示す。
【図２】制御コマンド中の一連のイベントを示す。
【図３】時間関数として表された制御コマンドを示す。
【図４】本発明による方法を示す。
【図５】図４の方法における車間通信を示す。
【図６】図４に示された方法の時間制御図を示す。
【図７】本発明の別の方法を示す。
【図８】図７に示す方法の時間制御図を示す。
【好適な実施形態の詳細な説明】
【００３５】
本発明を以下で実施形態により例証する。しかしながら，実施形態は本発明の原理を説明するために含まれており，添付の特許請求の範囲によって定義された本発明の範囲を制限するものではないことを理解されたい。実施形態の２又はそれ以上の詳細は，互いに組み合わせることが可能である。
【００３６】
図１は，本発明の制御システムによって制御される車列１を概略的に示す。先頭車両Ｌの後に，数ｎの後続車両，Ｆ１，Ｆ２，．．．，Ｆｉ−１，Ｆｉ，．．．，Ｆｎが続く。車両は隊列移動する。後続車両の数ｎは正の整数｛１，２，３，４，５，６．．．｝である。数ｉは，１からｎまでの計数（a counter）である。先頭車両Ｌは人間が運転するか，又は人間の監視下で走行するが，後続車両は運転者によって能動的に駆動されない。車列の先頭車両Ｌは，車両間通信により車列の後続車両を制御する。車列の車両は，例えば乗用車，バス，トラック，又は大型トラックであり得る。
【００３７】
各車両は，それ自体とその直前にある車両との間に一定の距離を有する。後続車両Ｆ１は先頭車両Ｌまでに距離ｘ１を有し，後続車両Ｆ２は直前の車両Ｆ１までに距離ｘ２を有し，後続車両Ｆｉは直前の車両Ｆｉ−１までに距離ｘｉを有するという具合である。車間距離ｘｉは車列全体で同じか，又は異なってもよい。好適には，車間距離ｘｉは，例えば加速又は制動時の動的挙動などの個々の車両の特徴に適合される。更に車間距離は，車列の速度，道路の状態，周囲の交通などの要因に依存し得る。先頭車両Ｌ，又はより正確には先頭車両の制御システム，すなわち第１の制御装置は，車間距離ｘｉを決定することができる。本発明の制御システムの好適な実施形態では，各車両は，とりわけ直前の車両までの距離ｘｉを制御する，それ自体の制御装置である２次制御装置を有する。車間距離ｘｉは，レーザー距離測定などの一般的に使用される距離センサ及び／又は各車両のＧＰＳユニットによって決定することができる。
【００３８】
先頭車両Ｌは，制御コマンドにより後続車両を制御する。制御コマンドは，制御点ｔｃ及びアクションを含む。制御点ｔｃは時点であり，付随するアクションはその特定の時点で実行されるように意図される。先頭車両Ｌは，個々の後続車両Ｆｉに個々の制御コマンドを送信することができる。代替として，後続車両の２台又はそれ以上に対する制御コマンドを含む，一般コマンドを送信することもできる。その場合，制御コマンドは，例えば各車両に固有の識別を使用することなどによって，後続車両を対象とする情報を含むこともできる。制御コマンドは，継続的に更新することが可能である。
【００３９】
車列の車両には，本明細書では送信器１０及び受信器１２の形態の通信手段が備えられている。先頭車両Ｌは，アクションを提案する後続車両Ｆｉに送信器１０を介して制御コマンドを送信することができる。後続車両Ｆｉは，その受信器１２を介して制御コマンドを受信する。車両間の通信は，ＤＳＲＣ，すなわち（専用）狭域通信，又はＩＥＥＥ  ８０２．１１ｐに従ってもよく，ｐは車両に好適な変形態を示す。車両間の通信は移動体通信により達成することもできる。
【００４０】
オプションとして，後続車両Ｆｉは更に送信器１０を有してもよく，それにより，それ自体が車列の他の車両，例えば先頭車両Ｌにメッセージを送信することが可能であり，その場合，その車両はメッセージを受信することができる受信器１２を有していなければならない。このオプションは，先頭車両Ｌによって送信された制御コマンドの受信を肯定応答するために，後続車両Ｆｉにより使用されてもよい。車両が送信器１０及び受信器１２の両方を有する場合，１つの送受信器ユニットにまとめてもよい。
【００４１】
本発明の制御システムは，共通時間基準を更に含む。図１の第１の実施形態では，これはＧＰＳ時間３を使用して例証され，ＧＰＳ＝全地球測位システムである。したがって，先頭車両Ｌ及び後続車両Ｆ１，Ｆ２，．．．，Ｆｉ−１，Ｆｉ，．．．，ＦｎはＧＰＳ受信器１４を有する。したがって各車両は，共通時間基準を追跡することができる。ＵＴＣ，すなわち協定世界時標準時刻などの，他の外部クロックを使用することも可能である。好適には外部クロックが使用されるべきであり，その時間信号は車列内の全ての車両によって同時に受信可能である。車両はいずれにしても自分の位置を決定するためにＧＰＳユニットを使用することができるため，ＧＰＳ時間を使用することが有利であり得る。受信器１２及びＧＰＳ受信器１４は，１つの受信器にまとめること，場合によっては送信器１０と組み合わせることも可能である。
【００４２】
車列内の全ての車両に共通な外部時間基準を使用することによって，個々の車両のクロックを車列の他の車両，特に先頭車両のクロックと同期させる。好適には，個々の車両のクロックの精度は少なくとも１０ミリ秒であり，好適には少なくとも１ミリ秒，最も好適には少なくとも１００マイクロ秒である。
【００４３】
前述のＧＰＳ時間及びＵＴＣ時間は，ＰＰＳ，すなわちパルス毎秒を使用して毎秒１パルスを送信する。パルスの頻度は明確に定義され，ピコ秒又はナノ秒範囲の精度を達成できるようにする。
【００４４】
個々の車両のクロックの同期化は，先頭車両によって決定される頻度で生じ得る。車両内のあるクロックの不確実性が分かっている場合，そのクロックの同期化頻度をこれに適合させてもよく，それにより同期化は，安定したクロックよりも変動しやすいクロックに対してより頻繁に実行される。この場合，同期化は，先頭車両によって又は後続車両自体によって初期化されてもよい。
【００４５】
更に図１は，制御点ｔｃに，車列１が接近する状態を示す。ここでは制御点ｔｃ時点における先頭車両Ｌの空間的位置５をＸによって示す。一般に，後続車両Ｆ１，Ｆ２，．．．，Ｆｉ−１，Ｆｉ，．．．，Ｆｎは，制御コマンドを受信した後に，制御コマンドに従うために必要なアクションに着手することが予測される。典型的には，制御コマンドは先頭車両Ｌから送信され，実行の数百秒から１秒前に受信される。
【００４６】
図２は，制御コマンドが送信された場合に何が発生するかを示す。単なる一例として，制御点ｔｃに関連付けられた制御コマンドは，所望の速度Ｖdesiredを達成するために，車列の車両が制御点ｔｃの時点でそれらの速度の調整を開始すべきである旨を宣言することが想定される。車両がそれらの速度の調整を実際に開始できるようになる前に，先頭車両の運転者の反応時間，後続車両への制御コマンドの伝達のハンドシェーク時間，及び，例えば制動圧力の増大などの制動準備時間などの，ある種の時間遅延を考慮に入れるべきである。この準備時間は，図２ではΔtprepで示され，図１ではｄで示した車列が走行する距離に対応する。制御コマンドは，時間遅延を可能にするために，遅くとも時間ｔｃ−Δtprepで送信されるべきである。アクションが実施される時間間隔はΔｔactionで示され，その長さは個々の車両の動的挙動に影響される。所望の速度は時間ｔｃ＋Δtactionで達成されるべきである。個々の車両がΔtactionを選択する場合に，特定の所望の調整に必要な最大時間を考慮に入れるべきであり，さもなければ車列の車両は互いに衝突するリスクを負うことになる。
【００４７】
先頭車両Ｌから後続車両Ｆ１，Ｆ２，．．．，Ｆｉ−１，Ｆｉ，．．．，Ｆｎのいずれかに送られる制御コマンドは，例えば経時的加速，経時的減速，経時的目標速度，経時的車間距離，経時的ステアリング半径，又は経時的位置などの，経時的な状態制御として示されるアクションを含むことができる。この点で図３が参照され，ここでｘ軸は制御点ｔｃ後の時間をミリ秒単位で表す。距離は，直前にいる車両までの車間距離に関する。
【００４８】
異なる制御コマンドが互いに競合する場合，例えば一方のコマンドがある車間距離について宣言し，他方の制御コマンドが所望の速度増加について宣言している場合，安全性にとって最も重要な制御コマンド，この例では車間距離が優先される。
【００４９】
何らかの理由で外部クロックの信号が受信できない場合，例えばトンネルを通過している場合，各車両の時間基準は外部クロックから最後に受信した信号に基づくものとすることができる。先頭車両Ｌは後続車両のクロックを追跡することが可能であり，それらの少なくとも１つが事前に定義された量を超えてずれている場合，先頭車両は同期信号又は反復同期信号を，例えば毎秒１回送信することができる。代替として，先頭車両は，外部クロックへの接触が絶たれるとすぐに時間信号の送信を開始することができる。その後，他の車両はそれらのクロックを先頭車両と同期させることができる。
【００５０】
本発明の制御システムの第２の実施形態では，共通時間基準を形成する時間信号が先頭車両Ｌから例えば毎秒１回送信され，外部クロックの必要性がなくなる。好適には，個々の車両のクロックの精度は少なくとも１０ミリ秒であり，好適には少なくとも１ミリ秒，最も好適には少なくとも１００マイクロ秒である。先頭車両Ｌからの時間信号が何らかの理由で不明瞭であるか又は遮断される場合，各後続車両Ｆｉの時間基準は，先頭車両Ｌから最後に受信した信号に基づくものとすることができる。
【００５１】
本発明の他の態様は，図４に示すように車列での移動を制御するための方法を提供する。この方法は以下のステップを含み，そのうちのいくつかは以下で説明するようにオプションであり，破線の四角で示している。
１００：ａ）共通時間基準を確立するステップ；
１１０：ｂ）制御点ｔｃ及び提案されたアクションを含む制御コマンドを，制御点より前に，先頭車両Ｌから後続車両Ｆ１，Ｆ２，．．．，Ｆｉ−１，Ｆｉ，．．．，Ｆｎの少なくとも１台に送信するステップ；
１２０：ｃ）後続車両の少なくとも１台が制御コマンドの受信を先頭車両Ｌに対して肯定応答するステップ；
１３０：ｄ）先頭車両が実行要求を送信するステップ
【００５２】
最も一般的な形態では，本発明で提案された方法は，ステップ１００：ａ）及び１１０：ｂ）のみを含む。その場合アクションは，共通時間基準のおかげで，絶好のタイミングで実行される。前述のように，ステップａ）は通常，定期的に実行されるが，ステップｂ）を実行する前に少なくとも１回実行されているべきである。
【００５３】
この方法は，後続車両Ｆｉが制御コマンドを受信したことの肯定応答を，先頭車両Ｌに返信するステップ１２０：ｃ）によって拡張することができる。一実施形態では，全ての後続車両がそれらの各制御コマンドに肯定応答することが望ましい。オプションとして，後続車両Ｆｉも実行要求を受信する前には，提案されたアクションを実行しなくてもよく，その場合，実行要求はステップ１３０：ｄ）で送信される。
【００５４】
図５は，図４に示す方法ステップを車両間通信として示す。
１１０：制御コマンド（細線）が先頭車両Ｌから後続車両Ｆ１，Ｆ２，．．．，Ｆｉ−１，Ｆｉ，．．．，Ｆｎに送信される。制御コマンドは，制御点ｔｃと，後続車両の少なくとも１台に提案されるアクションとを含む。制御コマンドは，図示のように各後続車両に送信することができる。代替として，複数の，好適には全ての個々の車両に対する制御コマンドを含む一般制御コマンドを送信することができる。その場合，個々の車両は，どの制御コマンドがどの車両を対象としているかを識別できるべきである。
１２０：後続車両は，制御コマンドを受信したことの肯定応答を，先頭車両Ｌに返信する（破線）。
１３０：先頭車両は，各後続車両に個々のコマンド（太線），又は複数の，好適には全ての車両に対する実行コマンドを含む一般実行コマンドの，いずれかの実行コマンドを各後続車両に送信する。
【００５５】
図６は，図５に示す方法の時間制御図である。図において，時間軸は下方を向いている。ステップａ）は他のステップから独立しており，前述のように定期的に反復可能である。制御コマンドはステップｂ）で各後続車両に個別に送信され，ステップｃ）で肯定応答される。実行要求はステップｄ）で送信される。時点ｔｃで，提案されたアクションが実行される。
【００５６】
図７を参照すると，この方法の代替実施形態では，該方法は，ステップｃ）の代わりに，又はステップｃ）の補足として，更なるステップを含むことが可能である。ステップａ）及びｂ）は前述の通りである。
１００：ａ）共通時間基準を確立するステップ；
１１０：ｂ）制御点ｔｃ及び提案されたアクションを含む制御コマンドを，制御点より前に，先頭車両Ｌから後続車両Ｆ１，Ｆ２，．．．，Ｆｉ−１，Ｆｉ，．．．，Ｆｎの少なくとも１台に送信するステップ；
オプションステップ１２０：ｃ）後続車両Ｆ１，Ｆ２，．．．，Ｆｉ−１，Ｆｉ，．．
．，Ｆｎの少なくとも１台が先頭車両Ｌに対して制御コマンドの受信を肯定応答するステップ；
１４０：ｅ）後続車両Ｆ１，Ｆ２，．．．，Ｆｉ−１，Ｆｉ，．．．，Ｆｎが制御コマンドに従って提案されたアクションを実行することが「可能」１５０又は「不可能」１７０である旨のメッセージを，後続車両Ｆ１，Ｆ２，．．．，Ｆｉ−１，Ｆｉ，．．．，Ｆｎの少なくとも１台が，先頭車両Ｌに伝達するステップ；
１６０：ｆ）ステップｅ）で「可能」１５０が伝達された場合，先頭車両はステップｂ）に基づいて実行コマンドを送信することができる。
ステップｅ）で「不可能」１７０が伝達された場合，以下のステップが実行可能である。
１８０：ｇ）後続車両Ｆ１，Ｆ２，．．．，Ｆｉ−１，Ｆｉ，．．．，Ｆｎの少なくと
も１台が，可能な有限状態アクションを先頭車両Ｌに伝達するステップ；
１９０：ｈ）この方法はステップｂ）１１０に戻り，先頭車両Ｌは可能な有限状態アクションに基づき新しい制御コマンドを送信する。
【００５７】
先頭車両Ｌは，いつでも車列を解除するよう決定することができる。典型的な状況は，後続車両のうちの１台から「不可能」が伝達された場合である。解除は全体的又は部分的のいずれかであり得る。全体解除は，車列が個々の車両に分割されることを意味する。解除は，一般的に好適な最後尾から開始可能であるか，又は，車列内のどこからでも開始可能であり，例えば道路上に走り込んできたヘラジカなどの物体が横から車列に入ってくる等の特別な状況で好適であり得る。部分解除の場合，車列は１又は複数のサブの車列に分割可能であり，それぞれのサブの車列が新しい車列を形成する。車列の解除時に車間距離は増大し，状態制御は解除される後続車両によって引き継がれ，その運転者に警告が送信される。所望又は必要であれば，車列内の任意の車両に車列を解除する許可を与えることも可能である。
【００５８】
前述の場合では，ステップｅ）で「不可能」１７０が伝達された場合，車列を解除するためのステップ１９０の代替とすることができる。
【００５９】
図８は，図６に示す方法の時間制御図である。図において，時間軸は下方を向いている。ステップａ）は他のステップから独立しており，前述のように反復可能である。制御コマンドはステップｂ）で送信され，ステップｃ）で肯定応答される。後続車両Ｆ１，Ｆ２，及びＦｉは，ステップｅ）で，提案されたアクションを実行することが「可能」である旨を伝達するが，１台の後続車両Ｆｉ−１は「不可能」を伝達する。その車両はステップｇ）で可能な有限状態アクションも送信する。ステップｈ）で方法はステップｂ）に戻り，先頭車両は有限状態を考慮する新しい提案されたアクションを含む新しい制御コマンドを送信する。後続車両はステップｃ）で受信を肯定応答する。この時点で全ての後続車両は，ステップｅ）で制御コマンドを実行することが「可能」であり，ステップｆ）で先頭車両は新しい提案されたアクションに基づいて実行コマンドを送信する。時点ｔｃで，新しい提案されたアクションが実行される。
【００６０】
車列の全ての車両は，オプションで制御コマンドを再送し，車両間で送信されるメッセージの応答器として動作することができる。
【００６１】
本発明の他の態様では，本発明の制御システムは，後続車両候補を車列に接続する際のネゴシエーションも含む。後続車両候補は，車列に沿ったいずれの場所でも車列に入ることが可能であるが，好適には車列の最後尾に追加される。ネゴシエーションは，先頭車両Ｌによって，又は後続車両候補によって開始することができる。ネゴシエーションを含む制御システムの好適な実施形態では，各車両は固有の識別を有する。更に各車両は，例えば直前の車両までの距離ｘｉを制御するそれ自体の制御装置である２次制御装置を有する。
【００６２】
ネゴシエーションは，車両間の通信により実行される。それにより，先頭車両Ｌと後続車両候補の直前の車両とが識別される。先頭車両Ｌは，車列内の他の車両について認識している。更に好適には，各後続車両は少なくともどの車両が直前及び直後にいるかを認識している。後続車両候補は，位置，速度，及び加速などの，その現行走行データも伝達する。
【００６３】
更にネゴシエーションは，後続車両候補の状態制御に関する境界を先頭車両に送信することも含む。先頭車両は既に接続されている後続車両の状態制御に関する境界を認識しているため，候補が受け入れられた場合，車列の制御は新たに含まれた車両に適合させることができる。先頭車両Ｌは，後続車両候補が車列に入るには過度に限定的な状態制御機能を有することを発見した場合，又は，後続車両の台数が多すぎる場合に，先頭車両Ｌは後続車両候補の接続を拒否する可能性がある。
【００６４】
前述のネゴシエーションは，本発明の特許請求の範囲に記載の制御システムに好適である。しかしながら，前述のネゴシエーションは，場合によっては接続が可能であるか否かの決定に関して前述の根拠を使用することを含み，新しい候補が接続されることになる場合，車列を走行させるための他の制御システムにおいても有用とすることができる。したがってこのネゴシエーションは，特許請求の範囲に記載の制御システムに関して使用されることに制限されるものではなく，あらゆる車列制御システムで使用可能である。
【００６５】
例示された実施形態のように，先頭車両Ｌを車列の前方に配置することが好適だが，先頭車両は原則として車列内のいずれの車両とすることも可能である。
【００６６】
添付の特許請求の範囲内にある本発明の更なる修正も実施可能である。したがって本発明は，本明細書に記載の実施形態及び図面によって限定されるとは考えられない。むしろ本発明の全範囲は，明細書及び図面を参照して，添付の特許請求の範囲によって決定されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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