(57)【要約】【課題】車両間でのミリ波通信を効率良く行う。【解決手段】ミリ波通信を行う複数の車両間におけるビームアライメントを実行する方法であって、第一の車両が、第二の車両の位置を表す車両データを含む無線メッセージを受信する受信ステップと、センサデータを取得する取得ステップと、前記車両データおよび前記センサデータに基づいて、前記第一の車両と前記第二の車両が見通し範囲外においてミリ波無線通信を行うための伝播経路であるＮＬＯＳ経路を生成する経路生成ステップと、ビーム到達率が閾値を満たしたか否かに基づいて、前記ＮＬＯＳ経路が成立するか否かを判定する判定ステップと、前記ＮＬＯＳ経路が成立する場合に、前記ＮＬＯＳ経路によって、前記第一の車両と前記第二の車両との間のビームアライメントを実行する調整ステップと、を含む。【選択図】図１
2019134425.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ミリ波通信を行う複数の車両間におけるビームアライメントを実行する方法であって、
第一の車両が、第二の車両の位置を表す車両データを含む無線メッセージを受信する受信ステップと、
センサデータを取得する取得ステップと、
前記車両データおよび前記センサデータに基づいて、前記第一の車両と前記第二の車両が見通し範囲外においてミリ波無線通信を行うための伝播経路であるＮＬＯＳ経路を生成する経路生成ステップと、
ビーム到達率が閾値を満たしたか否かに基づいて、前記ＮＬＯＳ経路が成立するか否かを判定する判定ステップと、
前記ＮＬＯＳ経路が成立する場合に、前記ＮＬＯＳ経路によって、前記第一の車両と前記第二の車両との間のビームアライメントを実行する調整ステップと、
を含む方法。
【請求項２】
環境中の物体を識別するマップを生成するステップをさらに含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記経路生成ステップでは、遮蔽体となる物体を回避した前記ＮＬＯＳ経路を生成する、
請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記センサデータは、前記物体の表面材質に関するデータを含み、
前記経路生成ステップでは、前記ＮＬＯＳ経路として、前記物体にミリ波ビームを反射させることで前記遮蔽体を回避する経路を生成する、
請求項３に記載の方法。
【請求項５】
ミリ波ビームの経路長および前記ミリ波ビームが反射した際の反射ロスに基づいて、変調方式、エラー訂正方式、ビーム幅のうちの少なくともいずれかを含む伝送方式を決定するステップをさらに含む、
請求項１から４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記ＮＬＯＳ経路が成立しない場合に、見通し内経路（ＬＯＳ）によって、前記第一の車両と前記第二の車両との間のビームアライメントを実行する、
請求項１から５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記無線メッセージは、前記第二の車両、前記第一の車両と前記第二の車両の間を遮蔽する遮蔽車両、路側装置のいずれかから送信される、
請求項１から６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記無線メッセージは、前記第一の車両と前記第二の車両との間を遮蔽する遮蔽車両から送信されたメッセージを含み、
前記車両データは、前記遮蔽車両の位置を含む、
請求項１から６のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
ミリ波通信を行う複数の車両間におけるビームアライメントを実行する車載コンピュータを含むシステムであって、
前記車載コンピュータは、
第一の車両が、第二の車両の位置を表す車両データを含む無線メッセージを受信する受信ステップと、
センサデータを取得する取得ステップと、
前記車両データおよび前記センサデータに基づいて、前記第一の車両と前記第二の車両が見通し範囲外においてミリ波無線通信を行うための伝播経路であるＮＬＯＳ経路を生成する経路生成ステップと、
ビーム到達率が閾値を満たしたか否かに基づいて、前記ＮＬＯＳ経路が成立するか否かを判定する判定ステップと、
前記ＮＬＯＳ経路が成立する場合に、前記ＮＬＯＳ経路によって、前記第一の車両と前記第二の車両との間のビームアライメントを実行する調整ステップと、
を実行する、システム。
【請求項１０】
ミリ波通信を行う路側装置が、車両に対するビームアライメントを実行する方法であって、
前記路側装置が、前記車両の位置を表す車両データを含む無線メッセージを受信する受信ステップと、
センサデータを取得する取得ステップと、
前記車両データおよび前記センサデータから、環境中の物体の位置および反射率を含むマップを生成する生成ステップと、
前記マップに基づいて、見通し範囲外において前記車両とミリ波無線通信を行うための伝播経路であるＮＬＯＳ経路を生成する経路生成ステップと、
前記ＮＬＯＳ経路が成立するか否かを判定する判定ステップと、
前記ＮＬＯＳ経路が成立する場合に、前記ＮＬＯＳ経路によって、前記路側装置と前記車両との間のビームアライメントを実行する調整ステップと、
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願への相互参照）
本出願は、「VEHICULAR MILLIMETER WAVE COMMUNICATION FOR NON-LINE OF SIGHT SCENARIOS」と題し、２０１８年２月１日に出願された米国特許出願第１５／８８６，８２５
号の優先権を主張する。これらの特許出願は、その全体が参照によって本願明細書に援用される。
【０００２】
本明細書は、見通し外シナリオ（Non-Line of Sight Scenario，ＮＬＯＳ）での車両間ミリ波（ｍｍＷａｖｅ）通信に関する。
【背景技術】
【０００３】
車両において、ますます大量のデータが消費されている。たとえば、車両は高精細三次元マップ、自律走行車用途で使用する他の車両からのセンサデータ、及びインフォテイメント用途で使用するストリーミングデータなどを要求する。また、３Ｇ接続などの従来の手段を使用してデータが合理的に送信されない場合がある。これは、送信データが大き過ぎるか、又は送信時の負荷が非常に高いために、車両側の機器では満足に対処できないからである。
【０００４】
ミリ波メッセージは、３０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚ間のスペクトル帯域でミリ波無線を介して、すなわちミリ波通信を介して送信される無線メッセージである。ミリ波通信は短距離でギガビット／秒（Ｇｂｐｓ）のデータレートを提供できるため、車両にミリ波通信を導入することが望ましい。しかしながら、ミリ波通信では車両間でのビームアライメント（送受信ビームの方向を調整することを指す）が必要とされており、また現在のビームアライメント方法は、固定基地局が別の固定装置にビームを送信する場合など、移動性の低い環境用に設計されている。この方法は、車両移動時に発生する移動性の高い環境には適用できない。
【０００５】
また、車両間ミリ波通信は、車両が道路を走行しているような動的な状況で頻繁に使用されている。ミリ波通信はアンテナ間の送信に依存しているため、車両間ミリ波通信の送信は、トラックやバスなどの遮蔽体の存在によって妨害される場合がある。これは、こうした遮蔽体の高さが車両の車高よりも高いためである。こうした妨害によって高い伝搬損失が生じ、ミリ波接続を維持することが困難となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−０７２２６８号公報
【発明の概要】
【０００７】
本明細書には、見通し外（ＮＬＯＳ）シナリオでの車両間ミリ波通信のための方法を記載している。
ある方法は、第１の車両において、第２の車両の位置、第２の車両の速度、及び第２の車両の進行方向を表す車両データを含む、１又は複数の無線メッセージを受信するステップを含む。本方法は、センサデータを判定するステップをさらに含む。本方法は、前記車両データ及び前記センサデータに基づいて、潜在的な妨害を回避するＮＬＯＳ経路を決定するステップをさらに含む。本方法は、ビーム到達率が閾値率を満たしたことに基づいて、前記ＮＬＯＳ経路の成立が予測されるかどうかを判定するステップをさらに含む。本方法は、前記ＮＬＯＳ経路の成立が予測されたことに応答して、潜在的な妨害の発生が予測
される前に、前記ＮＬＯＳ経路に基づいて第１の車両と第２の車両との間でビームアライメントを実行するステップをさらに含む。本方法は、第２の車両に対してミリ波通信を送信するステップをさらに含む。
【０００８】
いくつかの実施形態では、本方法は、第１の車両と第２の車両との間の環境内に存在するオブジェクトを特定するマップを生成するステップをさらに含み、ここで、前記ＮＬＯＳ経路を決定するステップは、レイトレーシングを実行して第１の車両と第２の車両との間のＮＬＯＳ経路を決定するステップを含む。いくつかの実施形態では、前記センサデータを使用して、オブジェクト及び前記オブジェクトの表面材料を潜在的な反射体として特定しており、前記ＮＬＯＳ経路は、反射体にビームを反射させて潜在的な妨害を発生させる遮蔽体を回避するステップを含む。いくつかの実施形態では、本方法は、ビーム反射時のビームの経路長及び反射損失に基づいて、変調、エラー訂正、及びビーム幅調整のうちの少なくとも１つを含む送信方式を適合させるステップをさらに含む。いくつかの実施形態では、本方法は、前記ＮＬＯＳ経路の不成立が予測されたことに応答して、見通し内（ＬＯＳ）経路に基づいて第１の車両と第２の車両との間でビームアライメントを実行するステップをさらに含む。いくつかの実施形態では、前記１又は複数の無線メッセージは短距離専用通信メッセージ（ＤＳＲＣ）、ロングタームエボリューションによる車車間・路車間通信（ＬＴＥ−Ｖ２Ｘ）メッセージ、及び８０２．１１ｐによるメッセージのうちの少なくとも１つを含む。いくつかの実施形態では、前記１又は複数の無線メッセージは第１の車両、遮蔽体、及び路側ユニット（ＲＳＵ）のうちの少なくとも１つによって送信される。いくつかの実施形態では、前記１又は複数の無線メッセージは、遮蔽体から受信する無線メッセージを含み、前記車両データは遮蔽体の位置、遮蔽体の速度、及び遮蔽体の進行方向をさらに表しており、かつ前記ＮＬＯＳ経路の成立が予測されるかどうかを判定するステップは前記遮蔽体の位置、前記遮蔽体の速度、及び前記遮蔽体の進行方向にさらに基づいている。いくつかの実施形態では、前記センサデータに基づいてＮＬＯＳ経路を決定するステップは、周辺のオブジェクト及び前記周辺のオブジェクトの表面材料をビームの潜在的な反射体として検出するステップを含む。
【０００９】
あるシステムは、コンピュータコードを格納する非一時的メモリを含む、車両における車載コンピュータであって、前記コンピュータコードは、前記車載コンピュータシステムによって実行された場合に、前記車載コンピュータシステムに、第１の車両において、第２の車両の位置、第２の車両の速度、及び第２の車両の進行方向を表す車両データを含む、１又は複数の無線メッセージを受信させ、センサデータを判定させ、前記車両データ及び前記センサデータに基づいて、潜在的な妨害を回避するような見通し外（ＮＬＯＳ）経路を決定させ、ビーム到達率が閾値率を満たしたことに基づいて、前記ＮＬＯＳ経路の成立が予測されるかどうかを判定させ、前記ＮＬＯＳ経路の成立が予測されたことに応答して、潜在的な妨害の発生が予測される前に、前記ＮＬＯＳ経路に基づいて第１の車両と第２の車両との間でビームアライメントを実行させ、かつ第２の車両に対してミリ波通信を送信させる、車載コンピュータを含むことができる。
【００１０】
いくつかの実施形態では、前記車載コンピュータシステムは、別のコンピュータコードであって、前記車載コンピュータシステムに、第１の車両と第２の車両との間の環境内に存在するオブジェクトを特定するマップを生成させる、コンピュータコードを含み、ここで、前記ＮＬＯＳ経路を決定するステップは、レイトレーシングを実行して第１の車両と第２の車両との間のＮＬＯＳ経路を決定するステップを含む。いくつかの実施形態では、前記センサデータを使用して、オブジェクト及び前記オブジェクトの表面材料を潜在的な反射体として特定しており、前記ＮＬＯＳ経路は、反射体にビームを反射させて潜在的な妨害を発生させる遮蔽体を回避するステップを含む。いくつかの実施形態では、前記車載コンピュータシステムは、別のコンピュータコードであって、前記車載コンピュータシステムに、ビーム反射時のビームの経路長及び反射損失に基づいて、変調、エラー訂正、及
びビーム幅調整のうちの少なくとも１つを含む送信方式を適合させる、コンピュータコードを含む。いくつかの実施形態では、前記車載コンピュータシステムは、別のコンピュータコードであって、前記車載コンピュータシステムに、前記ＮＬＯＳ経路の不成立が予測されたことに応答して、見通し内（ＬＯＳ）経路に基づいて第１の車両と第２の車両との間でビームアライメントを実行させる、コンピュータコードを含む。
【００１１】
１つの一般的な態様は、コンピュータプログラムで符号化された非一時的メモリであって、前記コンピュータプログラムは、１又は複数のプロセッサによって実行された場合に、前記１又は複数のプロセッサに、路側ユニット（ＲＳＵ）において、車両の位置、車両の速度、及び車両の進行方向を表す車両データを含む、１又は複数の無線メッセージを車両から受信するステップと、センサデータを判定するステップと、オブジェクト及び前記オブジェクトの表面材料において対応する反射率を含むマップを、前記車両データ及び前記センサデータから生成するステップと、前記マップに基づいて、潜在的な妨害を回避するような見通し外（ＮＬＯＳ）経路を決定するステップと、前記ＮＬＯＳ経路の成立が予測されるかどうかを判定するステップと、前記ＮＬＯＳ経路の成立が予測されたことに応答して、潜在的な妨害の発生が予測される前に、前記ＮＬＯＳ経路に基づいて前記ＲＳＵと前記車両との間でビームアライメントを実行するステップとを含む動作を実行させる命令を含む、非一時的メモリを含む。
【００１２】
いくつかの実施形態では、ビーム到達率が閾値率を満たしたことに基づいて前記ＮＬＯＳ経路の成立が予測されており、前記閾値率は見通し内（ＬＯＳ）経路における到達率に対応している。
いくつかの実施形態では、前記ＮＬＯＳ経路を決定するステップは、レイトレーシングを実行して前記ＲＳＵと前記車両との間のＮＬＯＳ経路を決定するステップを含む。
いくつかの実施形態では、前記ＮＬＯＳ経路は、反射体にビームを反射させて潜在的な妨害を発生させる遮蔽体を回避するステップを含む。
いくつかの実施形態では、前記動作は、ビーム反射時のビームの経路長及び反射損失に基づいて変調、エラー訂正、及びビーム幅調整のうちの少なくとも１つを含む送信方式を適合させるステップをさらに含む。
いくつかの実施形態では、前記動作は、前記ＮＬＯＳ経路の不成立が予測されたことに応答して、見通し内（ＬＯＳ）経路に基づいて前記ＲＳＵと前記車両との間でビームアライメントを実行するステップをさらに含む。
【００１３】
また、本発明に係る方法は、
ミリ波通信を行う複数の車両間におけるビームアライメントを実行する方法であって、第一の車両が、第二の車両の位置を表す車両データを含む無線メッセージを受信する受信ステップと、センサデータを取得する取得ステップと、前記車両データおよび前記センサデータに基づいて、前記第一の車両と前記第二の車両が見通し範囲外においてミリ波無線通信を行うための伝播経路であるＮＬＯＳ経路を生成する経路生成ステップと、ビーム到達率が閾値を満たしたか否かに基づいて、前記ＮＬＯＳ経路が成立するか否かを判定する判定ステップと、前記ＮＬＯＳ経路が成立する場合に、前記ＮＬＯＳ経路によって、前記第一の車両と前記第二の車両との間のビームアライメントを実行する調整ステップと、を含む。
【００１４】
また、本発明に係るシステムは、
ミリ波通信を行う複数の車両間におけるビームアライメントを実行する車載コンピュータを含むシステムであって、前記車載コンピュータは、第一の車両が、第二の車両の位置を表す車両データを含む無線メッセージを受信する受信ステップと、センサデータを取得する取得ステップと、前記車両データおよび前記センサデータに基づいて、前記第一の車両と前記第二の車両が見通し範囲外においてミリ波無線通信を行うための伝播経路である
ＮＬＯＳ経路を生成する経路生成ステップと、ビーム到達率が閾値を満たしたか否かに基づいて、前記ＮＬＯＳ経路が成立するか否かを判定する判定ステップと、前記ＮＬＯＳ経路が成立する場合に、前記ＮＬＯＳ経路によって、前記第一の車両と前記第二の車両との間のビームアライメントを実行する調整ステップと、を実行する。
【００１５】
また、本発明の別形態に係る方法は、
ミリ波通信を行う路側装置が、車両に対するビームアライメントを実行する方法であって、前記路側装置が、前記車両の位置を表す車両データを含む無線メッセージを受信する受信ステップと、センサデータを取得する取得ステップと、前記車両データおよび前記センサデータから、環境中の物体の位置および反射率を含むマップを生成する生成ステップと、前記マップに基づいて、見通し範囲外において前記車両とミリ波無線通信を行うための伝播経路であるＮＬＯＳ経路を生成する経路生成ステップと、前記ＮＬＯＳ経路が成立するか否かを判定する判定ステップと、前記ＮＬＯＳ経路が成立する場合に、前記ＮＬＯＳ経路によって、前記路側装置と前記車両との間のビームアライメントを実行する調整ステップと、を含む。
【００１６】
なお、環境中の物体を識別するマップを生成するステップをさらに含むことを特徴としてもよい。
また、前記経路生成ステップでは、遮蔽体となる物体を回避した前記ＮＬＯＳ経路を生成することを特徴としてもよい。
また、前記センサデータは、前記物体の表面材質に関するデータを含み、前記経路生成ステップでは、前記ＮＬＯＳ経路として、前記物体にミリ波ビームを反射させることで前記遮蔽体を回避する経路を生成することを特徴としてもよい。
また、ミリ波ビームの経路長および前記ミリ波ビームが反射した際の反射ロスに基づいて、変調方式、エラー訂正方式、ビーム幅のうちの少なくともいずれかを含む伝送方式を決定するステップをさらに含むことを特徴としてもよい。
また、前記ＮＬＯＳ経路が成立しない場合に、見通し内経路（ＬＯＳ）によって、前記第一の車両と前記第二の車両との間のビームアライメントを実行することを特徴としてもよい。
また、前記無線メッセージは、前記第二の車両、前記第一の車両と前記第二の車両の間を遮蔽する遮蔽車両、路側装置のいずれかから送信されることを特徴としてもよい。
また、前記無線メッセージは、前記第一の車両と前記第二の車両との間を遮蔽する遮蔽車両から送信されたメッセージを含み、前記車両データは、前記遮蔽車両の位置を含むことを特徴としてもよい。
【００１７】
本明細書では、車両間ミリ波通信用のＮＬＯＳ経路に基づいてビームアライメントを実行する方法について記載しており、ここでは、有利には、妨害によるミリ波通信の低下の影響を受けることなく車両間で正確に通信する方法を記載している。結果として、異なる車両間でセンサデータを共有することができるため、このミリ波通信によってより安全で、効率的で、先を見越した運転を実現している。さらに、これらの車両は更新される大域的三次元高精細（ＨＤ−３Ｄ）マップを受信することができる。また、車両がミリ波通信を介してＨＤ−３Ｄマップの一部を引き続き受信できるので、国全体のＨＤ−３Ｄマップを車両に格納する必要はない。最後に、前記ミリ波通信は、インフォテイメント用途で使用するストリーミングサービスなどの別の車両用コンテンツを提供しうる。
【００１８】
本開示を図示するにあたり、添付の図面における図を一例として示し、限定する目的で示しておらず、またここでは、同一の構成要素を指すために同一の参照番号を使用している。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】いくつかの実施形態による、ビームアライメントアプリケーションの動作環境を示すブロック図である。
【図２】いくつかの実施形態による、ビームアライメントアプリケーションを含む例示的なコンピュータシステムを示すブロック図である。
【図３】いくつかの実施形態による、車両−インフラストラクチャ間ミリ波（ｍｍＷａｖｅ）通信又は車両−車両間ミリ波通信を介してミリ波通信が発生する際の、例示的なシナリオを示すブロック図である。
【図４】いくつかの実施形態による、遮蔽体が存在する場合のミリ波通信を使用する上での問題を示すブロック図である。
【図５】いくつかの実施形態による、見通し外（ＮＬＯＳ）経路の一部として反射体を使用することを通じた、遮蔽体を特定してこれを回避する際の無線メッセージの使用方法を示すブロック図である。
【図６】いくつかの実施形態による、遮蔽体を回避するためのＮＬＯＳ経路を示すブロック図である。
【図７】いくつかの実施形態による、第１の車両と第２の車両との間でビームアライメントを実行するための例示的な方法を示すフローチャートである。
【図８】いくつかの実施形態による、路側ユニットと車両との間でビームアライメントを実行するための例示的な方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
（例示的な概要）
第１の車両はセンサデータを判定する。たとえば、センサデータはカメラ、光による検出と測距（ＬＩＤＡＲ）、及びレーダなどを含むセンサセットによって生成される。第１の車両は、車両データを含む１又は複数の無線メッセージを受信する。前記無線メッセージは短距離専用通信メッセージ（ＤＳＲＣ）、ロングタームエボリューションによる車車間・路車間通信（ＬＴＥ−Ｖ２Ｘ）メッセージ、及び８０２．１１ｐによるメッセージのうちの少なくとも１つを含みうる。車両データは、第２の車両の位置、第２の車両の速度、及び第２の車両の進行方向を表している。
【００２１】
第１の車両は、第１の車両と、第２の車両などのミリ波（ｍｍＷａｖｅ）通信における意図される受信者との間で妨害を発生させている遮蔽体が存在すると判定する。遮蔽体とは、第１の車両と、意図される受信者との間の明確な見通しを妨げるオブジェクト（たとえば、他の自動車、建物など）、又は道路の特徴（たとえば、地形若しくは道路構造）である。たとえば、建物などのオブジェクトにビームを反射させることにより、遮蔽体を迂回するような見通し外（ＮＬＯＳ）経路を生成することで、遮蔽体を回避することができる。
【００２２】
第１の車両は、前記センサデータ及び前記車両データに基づいて、前記遮蔽体を回避するＮＬＯＳ経路を決定する。たとえば、第１の車両は、第１の車両と前記意図される受信者との間の環境内に存在するオブジェクトを特定するマップを生成する。第１の車両は、ビーム到達率が閾値を満たしたことに基づいて、前記ＮＬＯＳ経路の成立が予測されるかどうかを判定する。たとえば、あるビームの７０％が第２の車両に到達している場合、前記ＮＬＯＳ経路の成立が予測される。前記ＮＬＯＳ経路の成立が予測された場合、前記ＮＬＯＳ経路に基づいて第１の車両と第２の車両との間でビームアライメントを実行する。前記ＮＬＯＳ経路の不成立が予測された場合、見通し内（ＬＯＳ）経路に基づいて第１の車両と第２の車両との間でビームアライメントを実行する。ひとたびビームアライメントが確立すると、ミリ波通信は第２の車両に送信される。
【００２３】
（例示的なシステム）
図１を参照すると、いくつかの実施形態による、ビームアライメントアプリケーション
１９９の動作環境１００が示されている。図示したように、動作環境１００は以下の構成要素、すなわち第１の車両１２１と、路側ユニット（ＲＳＵ）１２２と、第２の車両１２３とを含む。これらの構成要素は、ネットワーク１０５によって互いに通信可能に結合されている。
【００２４】
図１には１台の第１の車両１２１と、１台のＲＳＵ１２２と、１台の第２の車両１２３と、１つのネットワーク１０５とを示しているが、動作環境１００は実際には、１又は複数の第１の車両１２１と、１又は複数のＲＳＵ１２２と、１又は複数の第２の車両１２３と、１又は複数のネットワーク１０５とを含みうる。
【００２５】
ネットワーク１０５は従来型の有線又は無線であり、かつスター構成、トークンリング構成、又は他の構成を含む多数の異なる構成を有する。また、ネットワーク１０５はローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）（たとえば、インターネット）、又は複数のデバイス及び／又はエンティティが通信しうる際に経由される他の相互接続データ経路を含みうる。いくつかの実施形態では、ネットワーク１０５はピアツーピアネットワークを含む。ネットワーク１０５は、種々の異なる通信プロトコルでデータを送信するための通信ネットワークの一部にさらに結合され、或いはこれを含む。いくつかの実施形態では、ネットワーク１０５はＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）通信ネットワーク、又はショートメッセージングサービス（ＳＭＳ）、マルチメディアメッセージングサービス（ＭＭＳ）、ハイパーテキスト転送プロトコル（ＨＴＴＰ）、直接データ接続、無線アプリケーションプロトコル（ＷＡＰ）、電子メール、ＤＳＲＣ、全二重無線通信、ミリ波（ｍｍＷａｖｅ）、ＷｉＦｉ（インフラストラクチャモード）、ＷｉＦｉ（アドホックモード）、可視光通信、ＴＶホワイトスペース通信及び衛星通信を介して、データを送受信するためのセルラー通信ネットワークを含む。ネットワーク１０５は３Ｇ、４Ｇ、ＬＴＥ、ＬＴＥ−Ｖ２Ｘ、ＬＴＥ−Ｄ２Ｄ、ＶｏＬＴＥ、又は他の任意のモバイルデータネットワーク若しくはモバイルデータネットワークの組み合わせを含みうるモバイルデータネットワークをさらに含みうる。さらに、ネットワーク１０５は１又は複数のＩＥＥＥ８０２．１１無線ネットワークを含みうる。ＩＥＥＥ  ８０２．１１規格にはＩＥＥＥ  ８０２．１１規格への８０２．１１ｐの修正も含まれており、これは車両環境における無線アクセスをＩＥＥＥ  ８０２．１１規格に追加するものとなっている。
【００２６】
第１の車両１２１はミリ波通信、並びにＤＳＲＣメッセージ、ＬＴＥ−Ｖ２Ｘメッセージ、及び／又は８０２．１１ｐメッセージなどの無線メッセージングを可能にする車載コンピュータを含む、任意のタイプの車両である。たとえば、第１の車両１２１は以下のタイプの車両、すなわち自動車、トラック、スポーツ用多目的車、バス、トレーラートラック、ドローン、又は他の任意の道路ベースの乗り物のうちの１つである。ミリ波メッセージは、３０ギガヘルツ（ＧＨｚ）〜３００ＧＨｚ間のスペクトル帯域でミリ波無線を介して、すなわちミリ波通信を介して送信される無線メッセージである。
【００２７】
第１の車両１２１はプロセッサ１２５と、メモリ１２７Ａと、ＤＳＲＣ準拠ＧＰＳユニット１４０Ａと、通信ユニット１４５Ａと、センサセット１５０と、ビームアライメントアプリケーション１９９とを含む。これらの構成要素はそれぞれ、バス１２０を介して通信する。
【００２８】
図１及び残りの図では、参照番号の後の文字は、その特定の参照番号を有する構成要素への言及を表す。たとえば、１２７Ａは第１の車両１２１上のメモリを指し、１２７Ｂは第２の車両１２３上のメモリを指している。後続する文字のない本文中の参照番号は、その参照番号を有する構成要素の実施形態への包括的な言及を表す。たとえば、１２７はメモリ全体を指している。
【００２９】
いくつかの実施形態では、プロセッサ１２５とメモリ１２７Ａとは車載ユニットの構成要素である。前記車載ユニットは、ビームアライメントアプリケーション１９９を起動するか、若しくはその動作を制御するように動作可能である電子制御ユニット（本明細書ではＥＣＵとする）又は車載コンピュータシステムを含む。前記車載ユニットは、メモリ１２７Ａに格納されたデータにアクセスし、かつ実行して、ビームアライメントアプリケーション１９９又はその構成要素に関して本明細書に記載している機能を発揮するように動作可能である。前記車載ユニットは、前記車載ユニットに、図７に関連して以下に記載している方法７００、又は図８に関連して以下に記載している方法８００のステップの１又は複数を実行させるべく、ビームアライメントアプリケーション１９９を実行するように動作可能である。いくつかの実施形態では、図２に示すコンピュータシステム２００は、車載ユニットの１つの実施例である。
【００３０】
プロセッサ１２５は、計算を実行し、かつ表示装置に電子表示信号を供給するための算術論理演算装置、マイクロプロセッサ、汎用コントローラ、又は他の何らかのプロセッサアレイを含む。プロセッサ１２５はデータ信号を処理し、かつ複合命令セットコンピュータ（ＣＩＳＣ）アーキテクチャ、縮小命令セットコンピュータ（ＲＩＳＣ）アーキテクチャ、又は命令セットの組み合わせを実装するアーキテクチャを含む、種々のコンピューティングアーキテクチャを含む。第１の車両１２１は１又は複数のプロセッサ１２５を含む。他のプロセッサ、オペレーティングシステム、センサ、ディスプレイ、及び物理的構成が可能である。
【００３１】
メモリ１２７Ａは、プロセッサ１２５によってアクセスされ、かつ実行される命令又はデータを格納する非一時的メモリである。前記命令又はデータは、本明細書に記載の技法を実行するためのコードを含む。メモリ１２７Ａはダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）装置、スタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）装置、フラッシュメモリ、又は他の何らかのメモリ装置である。いくつかの実施形態では、メモリ１２７Ａはハードディスクドライブ、フロッピーディスクドライブ、ＣＤ−ＲＯＭ装置、ＤＶＤ−ＲＯＭ装置、ＤＶＤ−ＲＡＭ装置、ＤＶＤ−ＲＷ装置、フラッシュメモリ装置、若しくはより永久的に情報を格納するための他の何らかの大容量記憶装置を含む、不揮発性メモリ又は同様の永久記憶装置及び媒体をさらに含む。メモリ１２７Ａの一部は、バッファ又は仮想ランダムアクセスメモリ（仮想ＲＡＭ）として使用するために予約されてもよい。第１の車両１２１は１又は複数のメモリ１２７Ａを含んでもよい。
【００３２】
第１の車両１２１のメモリ１２７Ａは、以下のタイプのデジタルデータ、すなわち車両データ１５５、センサデータ１５７、及び経路データ１５９のうちの１又は複数を格納する。いくつかの実施形態では、メモリ１２７Ａは、ビームアライメントアプリケーション１９９がその機能を発揮するために必要とする任意のデータを格納する。たとえば、メモリ１２７Ａはビームアライメントに関する履歴データを格納する。
【００３３】
車両データ１５５は車両の位置、車両の速度、及び車両の進行方向を表すデジタルデータである。車両データ１５５は、第２の車両１２３のＤＳＲＣ準拠ＧＰＳユニット１４０Ｂ、第１の車両１２１のＤＳＲＣ準拠ＧＰＳユニット１４０Ａ、車両データ１５５をＲＳＵ１２２に送信している車両、及び遮蔽体などによって生成される。ＤＳＲＣ準拠ＧＰＳユニット１４０Ａは、車両データ１５５をたとえば１００ミリ秒ごとなど、定期的に生成する。車両データ１５５は、該当する車両と関連付けられた一意識別子、車両において意図された移動を表す移動データ、及び車両の移動履歴を表す履歴データなどの別のデータを含みうる。通信ユニット１４５Ａは、第１の車両１２１と関連付けられた車両データ１５５を定期的にネットワーク１０５に送信し、かつ第２の車両１２３及び／又はＲＳＵ１２２から車両データ１５５を定期的に受信する。
【００３４】
センサデータ１５７は第１の車両１２１のセンサセット１５０、第２の車両１２３、及び／又は他の車両によって生成されるデータを表すデジタルデータである。たとえば、センサデータ１５７は外部カメラ及び内部カメラからの画像、ＬＩＤＡＲ測定値、レーダ測定値、高度運転支援システム（ＡＤＡＳ）からの測定値などを含む。センサデータ１５７は、ビームアライメントアプリケーション１９９がセンサデータ１５７を使用して車両周辺のオブジェクトのマップを作成できるように、車両の周辺環境を表す。
【００３５】
経路データ１５９は、第１の車両１２１と第２の車両１２３との間の経路を表すデジタルデータである。経路データ１５９は、ある経路と、前記経路に関連する成功率との両方を含む。たとえば、経路データ１５９は、１又は複数の反射体を使用することによって遮蔽体を回避するＮＬＯＳ経路と、信号喪失が２２％しかないことを示す７８％の成功率とを含む。経路データ１５９は多くのビームが遮蔽体によって遮断されるＬＯＳ経路と、７０％の信号損失があることを示す３０％の成功率とをさらに含む。経路データ１５９は、第１の車両１２１が使用するミリ波スペクトル内の特定の波長など、ビーム透過に関する情報をさらに含みうる。
【００３６】
いくつかの実施形態では、第２の車両１２３は従来の全地球測位システムユニット（ＧＰＳユニット）を含まず、代わりにＤＳＲＣ準拠ＧＰＳユニット１４０Ａを含む。従来のＧＰＳユニットは、従来のＧＰＳユニットの実際の位置に対してプラスマイナス１０メートルの精度で従来のＧＰＳユニットの位置を表す位置情報を提供している。比較すると、ＤＳＲＣ準拠ＧＰＳユニット１４０Ａは、ＤＳＲＣ準拠ＧＰＳユニット１４０Ａの実際の位置に対してプラスマイナス１．５メートルの精度でＤＳＲＣ準拠ＧＰＳユニット１４０Ａの位置を表すＧＰＳデータを提供している。このような精度は「車線レベル精度」と呼ばれており、これはたとえば、一車線の幅が一般に約３．７メートルであるため、ある車両が他の車線間のどの車線を走行しているかを特定するにはプラスマイナス１．５メートルの精度があれば十分であるからである。いくつかの実施形態では、ＤＳＲＣ準拠ＧＰＳユニット１４０Ａは、オープンスカイ下で６８％の確率をもってその実際の位置から１．５メートル以内でその二次元位置を特定し、モニタリングし、かつ追跡するように動作可能である。
【００３７】
いくつかの実施形態では、ＤＳＲＣ準拠ＧＰＳユニット１４０Ａは、第１の車両１２１の位置を車線レベル精度で表す車両データ１５５を提供するように動作可能である。たとえば、第１の車両１２１は４車線の高速道路を走行している。車線レベル精度とは、第１の車両１２１の位置が車両データ１５５によって非常に正確に表されるので、４車線のうちの３つ目の車線を走行中の第１の車両１２１の位置が、ＤＳＲＣ準拠ＧＰＳユニット１４０Ａによって提供される第１の車両１２１の車両データ１５５に基づいて正確に判定されることを意味している。
【００３８】
いくつかの実施形態では、ＤＳＲＣ準拠ＧＰＳユニット１４０Ａは、そのあらゆる派生物又は分岐物を含む以下のＤＳＲＣ規格のうちの１又は複数に第２の車両１２３又はＤＳＲＣ準拠ＧＰＳユニット１４０Ａを準拠させるのに必要な任意のハードウェアとソフトウェアとを含み、それらのＤＳＲＣ規格とは、すなわち、ＥＮ  １２２５３：２００４短距離専用通信−５．８ＧＨｚのマイクロ波を使用する物理層（レビュー）、ＥＮ  １２７９５：２００２短距離専用通信−ＤＳＲＣデータリンク層：媒体アクセス及び論理リンク制御（レビュー）、ＥＮ  １２８３４：２００２短距離専用通信−アプリケーション層（レビュー）、ＥＮ  １３３７２：２００４短距離専用通信−ＲＴＴＴアプリケーション用ＤＳＲＣプロファイル（レビュー）、及びＥＮ  ＩＳＯ  １４９０６：２００４電子式料金徴収−アプリケーションインターフェースである。
【００３９】
いくつかの実施形態では、ＤＳＲＣ準拠ＧＰＳユニット１４０Ａは、ＤＳＲＣ規格に準
拠した精度で第２の車両１２３の地理的位置を表す車両データ１５５を取得するために、ＧＰＳ衛星と無線通信するハードウェアを含む。ＤＳＲＣ規格は、２台の車両（そのうちの１台は、たとえば第２の車両１２３である）が隣接するレーンに位置しているかを推定するのに十分な精度を車両データ１５５が有するように要求する。いくつかの実施形態では、ＤＳＲＣ準拠ＧＰＳユニット１４０Ａは、オープンスカイ下で６８％の確率をもってその実際の位置から１．５メートル以内でその二次元位置を特定し、モニタリングし、かつ追跡するように動作可能である。走行車線の幅は通常３．７メートルであるため、車両データ１５５の２次元誤差が１．５メートル未満であるときはいつでも、車両データ１５５を解析して、複数の車線において同時に走行中の２又は複数の車両（そのうちの１台は、たとえば第２の車両１２３である）の相対位置に基づいて、第２の車両１２３がどの車線を走行中であるかを判定できる。
【００４０】
通信ユニット１４５Ａは、ネットワーク１０５に対して及びネットワーク１０５から、又は他の通信チャネルに対してデータの送受信を行う。たとえば、通信ユニット１４５Ａは車両データ１５５をネットワーク１０５に送信し、これによりこのデータをＲＳＵ１２２及び／又は第２の車両１２３に送信する。いくつかの実施形態では、通信ユニット１４５ＡはＤＳＲＣ無線機１４６、ミリ波通信無線機１４７、及び第１の車両１２１をＤＳＲＣ装備装置並びにミリ波通信装備車両にするために必要な他のハードウェア又はソフトウェアを含む。
【００４１】
いくつかの実施形態では、通信ユニット１４５Ａは、ネットワーク１０５又は別の通信チャネルに直接的かつ物理的に接続するためのポートを含む。たとえば、通信ユニット１４５Ａは、ネットワーク１０５と有線通信するためのＵＳＢ、ＳＤ、ＣＡＴ−５、又は同様のポートを含む。いくつかの実施形態では、通信ユニット１４５ＡはＩＥＥＥ  ８０２．１１、ＩＥＥＥ８０２．１６、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＥＮ  ＩＳＯ  １４９０６：２００４電子式料金徴収−アプリケーションインターフェース、ＥＮ  １１２５３：２００４短距離専用通信−５．８ＧＨｚのマイクロ波を使用する物理層（レビュー）、ＥＮ  １２７９５：２００２短距離専用通信−ＤＳＲＣデータリンク層：媒体アクセス及び論理リンク制御（レビュー）、ＥＮ  １２８３４：２００２短距離専用通信−アプリケーション層（レビュー）、ＥＮ  １３３７２：２００４短距離専用通信−ＲＴＴＴアプリケーション用ＤＳＲＣプロファイル（レビュー）、発明の名称を「全二重調整システム」とする２０１４年８月２８日に出願された米国特許出願第１４／４７１，３８７号明細書に記載されている通信方法、又は別の適切な無線通信方法を含む１又は複数の無線通信方法を使用して、ネットワーク１０５又は他の通信チャネルとデータ交換するための無線トランシーバを含む。
【００４２】
いくつかの実施形態では、通信ユニット１４５Ａは、米国特許出願第１４／４７１，３８７号明細書に記載されているような全二重調整システムを含み、この出願内容は全体を参照によって本明細書中に引用するものとする。
【００４３】
いくつかの実施形態では、通信ユニット１４５Ａはショートメッセージングサービス（ＳＭＳ）、マルチメディアメッセージングサービス（ＭＭＳ）、ハイパーテキスト転送プロトコル（ＨＴＴＰ）、直接データ接続、ＷＡＰ、電子メール、又は別の適切なタイプの電子通信を介して、セルラー通信ネットワーク上でデータを送受信するためのセルラー通信トランシーバを含む。いくつかの実施形態では、通信ユニット１４５Ａは有線ポートと、無線トランシーバとを含む。通信ユニット１４５ＡはＴＣＰ／ＩＰ、ＨＴＴＰ、ＨＴＴＰＳ、及びＳＭＴＰ、ミリ波、ＤＳＲＣなどを含む標準ネットワークプロトコルを使用して、ファイル又はメディアオブジェクトを配信するためのネットワーク１０５への他の従来型の接続をさらに提供している。
【００４４】
いくつかの実施形態では、通信ユニット１４５ＡはＤＳＲＣ無線機１４６Ａを含む。ＤＳＲＣ無線機１４６Ａは、ＤＳＲＣトランスミッタとＤＳＲＣレシーバとを含むハードウェアユニットである。ＤＳＲＣトランスミッタは、５．９ＧＨｚ帯においてＤＳＲＣメッセージを送信し、かつブロードキャストするように動作可能である。ＤＳＲＣレシーバは、５．９ＧＨｚ帯においてＤＳＲＣメッセージを受信するように動作可能である。
【００４５】
いくつかの実施形態では、ＤＳＲＣ無線機１４６Ａは、ＤＳＲＣメッセージをブロードキャストする際の周波数を制御するデジタルデータを格納している、非一時的メモリを含む。いくつかの実施形態では、前記非一時的メモリは、第１の車両１２１の車両データ１５５が、ＤＳＲＣ無線機１４６Ａによって定期的にブロードキャストされているＤＳＲＣメッセージの１つの構成要素としてブロードキャストされるように、第１の車両１２１に関して以下に述べる車両データ１５５のバッファされたバージョンを格納する。
【００４６】
いくつかの実施形態では、ＤＳＲＣ無線機１４６Ａは、第１の車両１２１をＤＳＲＣ規格に準拠させるのに必要な任意のハードウェア又はソフトウェアを含む。いくつかの実施形態では、ＤＳＲＣ準拠ＧＰＳユニット１４０Ａは、ＤＳＲＣ無線機１４６の１つの構成要素である。
【００４７】
ＤＳＲＣメッセージは、車両などの移動性の高い装置によって送受信されるように特別に構成され、かつそのあらゆる派生物又は分岐物を含む以下のＤＳＲＣ規格のうちの１又は複数に準拠している無線メッセージであり、それらのＤＳＲＣ規格とは、すなわち、ＥＮ  １２２５３：２００４短距離専用通信−５．８ＧＨｚのマイクロ波を使用する物理層（レビュー）、ＥＮ  １２７９５：２００２短距離専用通信−ＤＳＲＣデータリンク層：媒体アクセス及び論理リンク制御（レビュー）、ＥＮ  １２８３４：２００２短距離専用通信−アプリケーション層（レビュー）、ＥＮ  １３３７２：２００４短距離専用通信−ＲＴＴＴアプリケーション用ＤＳＲＣプロファイル（レビュー）、及びＥＮ  ＩＳＯ  １４９０６：２００４電子式料金徴収−アプリケーションインターフェースである。
【００４８】
米国及び欧州では、ＤＳＲＣメッセージは５．９ＧＨｚで送信されている。米国では、ＤＳＲＣメッセージには５．９ＧＨｚ帯で７５ＭＨｚのスペクトルが割り当てられている。欧州では、ＤＳＲＣメッセージには５．９ＧＨｚ帯で３０ＭＨｚのスペクトルが割り当てられている。日本では、ＤＳＲＣメッセージは７６０ＭＨｚ帯で１０ＭＨｚのスペクトルで送信されている。したがって、無線メッセージは米国及び欧州において５．９ＧＨｚ帯で、又は日本において７６０ＭＨｚ帯で動作していない限り、ＤＳＲＣメッセージとはならない。無線メッセージはまた、ＤＳＲＣ無線機におけるＤＳＲＣトランスミッタによって送信されない限り、ＤＳＲＣメッセージとはならない。
【００４９】
したがって、ＤＳＲＣメッセージはＷｉＦｉメッセージ、３Ｇメッセージ、４Ｇメッセージ、ＬＴＥメッセージ、ミリ波通信メッセージ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈメッセージ、衛星通信、及び３１５ＭＨｚ又は４３３．９２ＭＨｚのキーフォブで送信又はブロードキャストされる短距離無線メッセージのいずれでもない。
【００５０】
ＤＳＲＣメッセージは、車両に適合した無線メッセージングプロトコルを使用して通信されている。ＤＳＲＣメッセージの１つのタイプは、基本安全メッセージ（ＢＳＭ）として知られている。ＢＳＭはＢＳＭデータを含む。ＢＳＭデータは車両の属性を表している。たとえば、ＢＳＭは２つの部分を含む。
【００５１】
ＢＳＭデータのパート１はコアデータ要素を含み、かつ１秒あたり約１０回の調整可能なレートで送信される。ＢＳＭデータの部分１は、（１）車両の位置を表すＧＰＳデータ、（２）車両の動作データ、及び  （３）車両の経路履歴のうちの１又は複数を表す。車
両の位置は緯度、経度、高度、位置精度、及び当該位置と関連付けられた時間を含む。車両の動作は変速状態、車両の速度、車両の進行方向、車両のハンドル角、３軸の加速度及びヨーレートを含む車両用の４方向の加速度セット、並びにブレーキシステムの状態を含む。いくつかの実施形態では、部分１は車両の大きさも含む。
【００５２】
ＢＳＭデータのパート２は、任意の要素のリストから得られるデータ要素の可変セットを含む。前記任意の要素のリストは、経路履歴、経路予測、ハードアクティブブレーキングに関する情報、１００ミリ秒を超えて作動した場合のトラクションコントロールシステムに関する情報、１００ミリ秒を超えて作動した場合のアンチロックブレーキシステムに関する情報、変更された照明の状態、外部照明の状態、ワイパの交換に関する情報、ワイパの状態、及び車両のタイプを含みうる。ＢＳＭのパート２に含まれるＢＳＭデータの一部はイベントトリガに基づいて選択され、たとえばアンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）が起動されると、当該車両のＡＢＳシステムに関するＢＳＭデータがトリガされうる。いくつかの実施形態では、前記選択されたデータ要素はパート１に追加され、ＢＳＭの一部として送信されるが、帯域幅を節約するためにあまり頻繁には送信されない。一部の実施形態では、それ自体が数秒間相当の過去の履歴データに限定される経路データを除いて、パート２は現在のスナップショットも含む。
【００５３】
ＢＳＭは、５．８５０ギガヘルツ〜５．９２５ギガヘルツの帯域幅でブロードキャストされうる。ＢＳＭの送信範囲は１，０００メートルの広さでありうる。ＤＳＲＣ対応車両は一定の間隔でＢＳＭをブロードキャストしており、これを以下では「時間枠」と呼ぶ。いくつかの実施形態では、レーダ干渉管理システムを、たとえば０．０１秒などの規定の時間枠値でプログラムしている。前記時間枠はユーザが調整できる。いくつかの実施形態では、ＢＳＭは、０．１０秒ごとに１回の調整可能なレートでブロードキャストされる。
【００５４】
いくつかの実施形態では、第１の車両１２１の通信ユニット１４５Ａは、１又は複数のミリ波通信無線機１４７Ａを含む。ミリ波通信無線機１４７Ａは、ミリ波通信を送信するためのトランシーバと、ミリ波通信を受信するためのレシーバとを含む。前記ミリ波通信トランシーバは、ミリ波メッセージをネットワーク１０５に送信し、このメッセージは第２の車両１２３によって受信される。前記ミリ波通信レシーバは、ネットワーク１０５を介して第２の車両１２３からミリ波メッセージを受信する。このようにして、第１の車両１２１と第２の車両１２３とは、ミリ波メッセージを互いに送信し合う。いくつかの実施形態では、ミリ波通信無線機１４７Ａは、第２の車両１２３及び他の車両と通信するために、前部バンパ及び後部バンパ及び側部上にトランシーバとレシーバとを含み、かつＲＳＵ１２２などのインフラストラクチャと通信するために、ルーフトップ上にトランシーバとレシーバとを含む。
【００５５】
センサセット１５０は、車両動作に関するセンサデータ１５７を提供する１又は複数の装置を含む。たとえば、センサセット１５０は、車両１２３の周辺にあるオブジェクトの存在を検出する、１又は複数のセンサを含む。センサセット１５０は、センサデータ１５７がメモリ１２７Ａに格納され、かつビームアライメントアプリケーション１９９によってアクセス可能となるように、車両内の車載コンピュータに通信可能に接続される。
【００５６】
センサセット１５０に含まれるセンサは、第１の車両１２１の外部に取り付けられるカメラ又はカメラアレイ、マイクロフォン、湿度センサ、温度計、高度計、加速度計、ＷｉＦｉスニッファ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈアンテナ、ＬＩＤＡＲカメラ、恒湿器、赤外線カメラなどのうちの１又は複数などの１又は複数の外部センサを含む。
【００５７】
センサセット１５０は赤外線検出器、動作検出器、サーモスタットなどを含みうる。代替的に又は付加的に、センサセット１５０は、第１の車両１２１に含まれる別のシステム
又は装置の構成要素若しくはモジュール（たとえば、無線機、インフォテインメントシステム、エアコン、フロントガラスワイパ、乗員用シートの位置をずらすシステム、車両ウィンドウの高さを変更するシステム、車両の前照灯、車室灯など）を含むが、これは前記システム又は装置の状態を第１の車両１２１の車載コンピュータに報告するものであり、前記状態は第１の車両１２１の他の構成要素によってモニタリング又は制御される。
【００５８】
したがって、センサセット１５０は車両内の温度、車両外の温度、シートの位置、ラジオ局、オーディオプログラム、ウィンドウの高さ、車両の前照灯又は車室灯の照度レベル、フロントガラスワイパの速度、並びに車両及び／又は前記車両に含まれるか、或いはこれに結合される任意のシステム、サブシステム、若しくは装置と関連付けられたパラメータ又は設定値のうちの１又は複数を表す、センサデータを提供する。
【００５９】
いくつかの実施形態では、センサセット１５０は現在時刻、位置（たとえば、緯度、経度、及び高度）、車両１２３の加速度、車両１２３の速度、車両１２３の燃料タンクの燃料レベル、及び車両１２３のバッテリの液面レベルなどのうちの１又は複数を測定するためのセンサを含む。
【００６０】
いくつかの実施形態では、ビームアライメントアプリケーション１９９は、プロセッサ１２５によって実行された場合に、プロセッサ１２５に、図７に関連して以下に記載している方法７００、及び／又は図８に関連して以下に記載している方法８００のステップの１又は複数を実行させるように動作可能である、コード及びルーチンを含む。たとえば、ビームアライメントアプリケーション１９９は、車両データ１５５及びセンサデータ１５７を使用してＮＬＯＳ経路を決定し、前記ＮＬＯＳ経路の成立が予測されるかどうかを判定する。前記ＮＬＯＳ経路の成立が予測された場合、ビームアライメントアプリケーション１９９は前記ＮＬＯＳ経路に基づいてビームアライメントを実行する。前記ＮＬＯＳ経路の不成立が予測された場合、ビームアライメントアプリケーション１９９はＬＯＳ経路に基づいてビームアライメントを実行する。ひとたびビームアライメントが完了すると、前記ビームアライメントアプリケーションは、ミリ波通信を実行するようにミリ波通信無線機１４７Ａに指示する。
【００６１】
いくつかの実施形態では、第１の車両１２１のビームアライメントアプリケーション１９９は、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）又は特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）を含むハードウェアを使用して実装される。いくつかの他の実施形態では、ビームアライメントアプリケーション１９９は、ハードウェアとソフトウェアとの組み合わせを使用して実装される。
【００６２】
ビームアライメントアプリケーション１９９の実施形態については、図２〜図８に関連して以下により詳細に記載している。
【００６３】
第２の車両１２３はミリ波通信、並びにＤＳＲＣメッセージ、ＬＴＥ−Ｖ２Ｘメッセージ、及び／又は８０２．１１ｐメッセージなどの無線メッセージングを可能にする車載コンピュータを含む任意のタイプの車両である。たとえば、第２の車両１２３は以下のタイプの車両、すなわち自動車、トラック、スポーツ用多目的車、バス、トレーラートラック、ドローン、又は他の任意の道路ベースの乗り物のうちの１つである。いくつかの実施形態では、第２の車両１２３は以下の構成要素、すなわちメモリ１２７Ｂと、ＤＳＲＣ準拠ＧＰＳユニット１４０Ｂと、通信ユニット１４５Ｂとを含む。
【００６４】
ＤＳＲＣ準拠ＧＰＳユニット１４０Ｂは、第１の車両１２１に関連して上述したＤＳＲＣ準拠ＧＰＳユニット１４０Ａと同様であるので、ここではその説明を省略する。通信ユニット１４５Ｂは、第１の車両１２１に関連して上述した通信ユニット１４５Ａと同様で
あるので、ここではその説明を省略する。ＤＳＲＣ無線機１４６Ｂ及びミリ波通信無線機１４７Ｂは、上述したＤＳＲＣ無線機１４６Ａ及びミリ波通信無線機１４７Ａとそれぞれ同様であるので、ここではそれらの説明を省略する。
【００６５】
第２の車両１２３は車両データ１５５を生成し、かつ無線メッセージを介して車両データ１５５を第１の車両１２１に送信する。車両データ１５５は、第１の車両１２１のビームアライメントアプリケーション１９９が、第２の車両１２３の位置、速度、及び進行方向に基づいてビームアライメントの実行方法を決定する際に補助する。ひとたびビームアライメントが完了すると、第２の車両１２３は、センサデータ１５７などのデータを第２の車両１２３に送信する。
【００６６】
ＲＳＵ１２２は、特定の地理的領域内の車両と通信する固定装置である。たとえば、ＲＳＵ１２２は、通常約１，０００メートルの最大送信範囲を有するＤＳＲＣメッセージを送信する。ＲＳＵ１２２は、ネットワーク１０５を介して第２の車両１２３から受信する車両データ１５５を含む、メモリ１２７Ｃを含む。ＲＳＵ１２２は車両データ１５５をネットワーク１０５に送信し、これにより車両データ１５５を第１の車両１２１に送信する。ＲＳＵ１２２は、車両データ１５５をＤＳＲＣメッセージとして送信するＤＳＲＣ無線機（図示せず）を有する、通信ユニット（図示せず）を含む。いくつかの実施形態では、ＲＳＵ１２２は、車両データ１５５をＬＴＥ−Ｖ２Ｘメッセージ又は８０２．１１ｐメッセージなどの無線メッセージとして送信する。いくつかの実施形態では、ＲＳＵ１２２は複数の車両から車両データ１５５を受信し、かつ車両データ１５５を集約する。ＲＳＵ１２２は前記集約された車両データを、ネットワーク１０５を介して第１の車両１２１に送信する。いくつかの実施形態では、ＲＳＵ１２２は、第１の車両１２１及び／又は第２の車両１２３にミリ波通信を送信するためのミリ波通信無線機（図示せず）を含む。
【００６７】
（例示的なコンピュータシステム）
ここで図２を参照すると、いくつかの実施形態による、図１の第１の車両１２１のビームアライメントアプリケーション１９９を含む、例示的なコンピュータシステム２００を示すブロック図が図示されている。
【００６８】
いくつかの実施形態では、コンピュータシステム２００は、図７に関連して以下に記載している方法７００、及び／又は図８に関連して以下に記載している方法８００の１又は複数のステップを実行するようにプログラムされた、専用コンピュータシステムを含む。
【００６９】
いくつかの実施形態では、コンピュータシステム２００は第１の車両１２１の車載コンピュータである。いくつかの実施形態では、コンピュータシステム２００は図１における第１の車両１２１の車載ユニットである。いくつかの実施形態では、コンピュータシステム２００は図１における第１の車両１２１のＥＣＵ、ヘッドユニット、又は他の何らかのプロセッサベースのコンピューティング装置である。
【００７０】
コンピュータシステム２００は、いくつかの実施例による以下の構成要素、すなわちビームアライメントアプリケーション１９９、プロセッサ１２５、メモリ１２７Ａ、ＤＳＲＣ準拠ＧＰＳユニット１４０Ａ、通信ユニット１４５Ａ、及びセンサセット１５０のうちの１又は複数を含みうる。ここには示していないが、車載レーダシステム、自動運転支援システム（ＡＤＡＳシステム）などの他の構成要素が含まれる。コンピュータシステム２００の構成要素は、バス１２０によって通信可能に結合される。
【００７１】
図示の実施形態では、プロセッサ１２５は、信号線２３８を介してバス１２０に通信可能に結合されている。メモリ１２７Ａは、信号線２４０を介してバス１２０に通信可能に結合されている。ＤＳＲＣ準拠ＧＰＳユニット１４０Ａは、信号線２４２を介してバス１
２０に通信可能に結合されている。通信ユニット１４５Ａは、信号線２４４を介してバス１２０に通信可能に結合されている。センサセット１５０は、信号線２４６を介してバス１２０に通信可能に結合されている。
【００７２】
コンピュータシステム２００の以下の構成要素、すなわちプロセッサ１２５、メモリ１２７Ａ、ＤＳＲＣ準拠ＧＰＳユニット１４０Ａ、通信ユニット１４５Ａ、ＤＳＲＣ無線機１４６Ａ、ミリ波通信無線機１４７Ａ、及びセンサセット１５０については図１に関連して上述しているので、ここではそれらの説明を繰り返さない。
【００７３】
メモリ１２７Ａは、図１に関連して上述したデータのいずれかを格納する。メモリ１２７Ａは、コンピュータシステム２００がその機能を発揮するために必要となる任意のデータをさらに格納しうる。
【００７４】
図示するように、メモリ１２７Ａは車両データ１５５と、センサデータ１５７と、経路データ１５９とを格納する。これらの構成要素については図１に関連して上述しているので、ここではそれらの説明を繰り返さない。メモリ１２７Ａは、ＨＤ−３Ｄマップ、他の車両からのセンサデータ、インフォテインメントデータなど、ミリ波通信として受信したデータをさらに格納しうる。
【００７５】
ビームアライメントアプリケーション１９９は、以下により詳細に記載しているように、ミリ波通信を目的としたビームアライメントの実行方法を決定する。図２に示す図示の実施形態では、ビームアライメントアプリケーション１９９は通信モジュール２０２と、経路モジュール２０４と、ビームアライメントモジュール２０６と、ユーザインターフェースモジュール２０８とを含む。
【００７６】
通信モジュール２０２を、ビームアライメントアプリケーション１９９とコンピュータシステム２００の他の構成要素、又は図１の動作環境１００のうちの１又は複数との通信を処理するためのルーチンを含むソフトウェアとすることができる。いくつかの実施形態では、通信モジュール２０２を、ビームアライメントアプリケーション１９９とコンピュータシステム２００の他の構成要素との通信を処理するべく以下に記載している機能を発揮するために、プロセッサ１２５によって実行可能な命令のセットとすることができる。いくつかの実施形態では、通信モジュール２０２をコンピュータシステム２００のメモリ１２７Ａに格納することができ、これをプロセッサ１２５によってアクセス可能かつ実行可能とすることができる。通信モジュール２０２は、信号線２２２を介してプロセッサ１２５及びコンピュータシステム２００の他の構成要素と協働し、かつ通信するように適合される。
【００７７】
通信モジュール２０２は通信ユニット１４５Ａを介して、動作環境１００の１又は複数の構成要素との間でデータを送受信する。いくつかの実施形態では、通信モジュール２０２は通信ユニット１４５Ａを介して、第２の車両１２３、ＲＳＵ１２２、又は遮蔽体などの他の車両からの無線メッセージを送受信する。たとえば、通信モジュール２０２は車両の位置、車両の速度、及び車両の進行方向を表す車両データ１５５を含む無線メッセージを受信する。通信モジュール２０２は、第１の車両１２１及び／又はＲＳＵ１２２からの車両データ１５５をメモリ１２７Ａに格納しうる。通信モジュール２０２は、車両データ１５５が車両に基づいて編成されるように、各車両からの車両データ１５５と関連付けられた一意の識別子に従って車両データ１５５に索引付けを行う。通信モジュール２０２は通信ユニット１４５Ａを介して、図１に関連して上述しているか、又は図７及び図８に関連して以下に記載しているデータのいずれかを送受信する。
【００７８】
いくつかの実施形態では、通信モジュール２０２は、ビームアライメントアプリケーシ
ョン１９９の構成要素からデータを受信し、そのデータをメモリ１２７Ａ（又はメモリ１２７Ａのバッファ若しくはキャッシュ）に格納する。たとえば、通信モジュール２０２は、ＤＳＲＣ準拠ＧＰＳユニット１４０Ａから車両データ１５５を受信し、かつセンサセット１５０からセンサデータ１５７を受信し、これらの車両データ１５５及びセンサデータ１５７をメモリ１２７Ａ（又はメモリ１２７Ａのバッファ若しくはキャッシュ）に格納する。通信モジュール２０２は、車両データ１５５を第２の車両１２３及び／又はＲＳＵ１２２に送信するように、通信ユニット１４５Ａにさらに指示する。
【００７９】
別の実施例では、通信モジュール２０２は、データを送受信するようにミリ波通信無線機１４７Ａに指示する。たとえば、通信モジュール２０２はミリ波通信無線機１４７Ａに対して、ＲＳＵ１２２にセンサデータ１５７を送信するように指示したり、又はＲＳＵ１２２からＨＤ−３Ｄマップデータを受信するように指示したりする。ミリ波通信に関する別の実施例については、図３に関連して以下に述べている。
【００８０】
いくつかの実施形態では、通信モジュール２０２は、ビームアライメントアプリケーション１９９の構成要素間の通信を処理しうる。たとえば、通信モジュール２０２は、経路モジュール２０４によって生成される経路データ１５９をビームアライメントモジュール２０６に送信する。
【００８１】
経路モジュール２０４は、ビームアライメントの実行方法を決定するためのルーチンを含むソフトウェアとすることができる。いくつかの実施形態では、経路モジュール２０４を、プロセッサ１２５によって実行された場合に、プロセッサ１２５に、図７に関連して以下に記載している方法７００、及び／又は図８に関連して以下に記載している方法８００のステップの１又は複数を実行させる、プロセッサ１２５によって実行可能な命令のセットとすることができる。いくつかの実施形態では、経路モジュール２０４をコンピュータシステム２００のメモリ１２７Ａに格納することができ、これをプロセッサ１２５によってアクセス可能かつ実行可能とすることができる。経路モジュール２０４は、信号線２２４を介してプロセッサ１２５及びコンピュータシステム２００の他の構成要素と協働し、かつ通信するように適合される。
【００８２】
経路モジュール２０４は通信モジュール２０２から車両データ１５５を受信するか、又はメモリ１２７Ａから車両データ１５５を取得する。いくつかの実施形態では、経路モジュール２０４は、たとえばＤＳＲＣ準拠ＧＰＳユニット１４０Ａによって車両データ１５５が生成された後、通信モジュール２０２から第１の車両１２１に関する車両データ１５５を受信する。経路モジュール２０４は位置、速度、及び進行方向と関連付けられた車両を特定することによって、車両データ１５５を判定する。いくつかの実施形態では、経路モジュール２０４は遮蔽体の位置、遮蔽体の速度、及び遮蔽体の進行方向を表す車両データ１５５を受信する。
【００８３】
経路モジュール２０４は、通信モジュール２０２を介してセンサセット１５０からセンサデータ１５７を受信するか、又はメモリ１２７Ａからセンサデータ１５７を取得する。経路モジュール２０４は、通信モジュール２０２を介して第１の車両１２１、ＲＳＵ１２２、及び／又は遮蔽体からのセンサデータ１５７を含む無線メッセージをさらに受信するか、又はメモリ１２７Ａからセンサデータ１５７を取得しうる。経路モジュール２０４は、センサデータ１５７からオブジェクトを特定し、かつオブジェクトの位置及び前記オブジェクトの表面の反射率など、前記オブジェクトと関連付けられた情報を判定することにより、センサデータ１５７を判定する。
【００８４】
経路モジュール２０４は、第１の車両１２１と第２の車両１２３との間の環境内に存在するオブジェクトを特定するマップを生成する。いくつかの実施形態では、経路モジュー
ル２０４は、車両データ１５５及びセンサデータ１５７を共通のフォーマットに変換し、かつ車両データ１５５及びセンサデータ１５７の集約を使用して、第１の車両１２１と第２の車両１２３との間の環境における点群を生成する。前記マップは、前記環境内に存在する各オブジェクトの表面の反射率をさらに含む。
【００８５】
いくつかの実施形態では、経路モジュール２０４は車両データ１５５を使用して、第１の車両１２１、第２の車両１２３、及び任意の遮蔽体の位置を時間の関数として決定する。経路モジュール２０４は車両データ１５５を使用して、現在時刻と将来との両方における車両の位置を決定する。たとえば、第１の車両１２１が時刻ｔに（ｘ，ｙ，ｚ）位置にあり、かつ時刻ｔ＋１に異なる位置にある場合、経路モジュール２０４は第１の車両１２１の将来の位置を使用して、第２の車両１２３とのビームアライメントの実行方法を決定する。経路モジュール２０４は、時間の変化に応じた車両の位置を示すために、時間の関数としてマップを生成する。
【００８６】
経路モジュール２０４は、センサデータ１５７を使用して前記環境を判定する。たとえば、センサセット１５０はＬＩＤＡＲデータを含む。ＬＩＤＡＲはレーザービームを周囲のオブジェクトに照射して、前記環境の球面図を作成する。ＬＩＤＡＲデータは、ビームが戻ってくるのにかかる時間に基づいてオブジェクトの離間距離を測定する、飛行時間技術を含む。経路モジュール２０４はセンサセット１５０のレーダ及び他のセンサを使用して、同様のプロセスを実行する。たとえば、センサセット１５０は短距離センサ、長距離センサ、短距離死角センサ、前方視覚センサ、及び後方視覚センサを含む。センサデータ１５７はプリクラッシュシステム、パーキングエイド、死角検出システム、支援機能付きパーキングエイド、後方衝突警告システム、車線変更支援機能、衝突緩和システム、衝突警告システム、及び適応走行制御による停止と進行などのＡＤＡＳシステムによって生成されるデータをさらに含んでもよい。
【００８７】
いくつかの実施形態では、経路モジュール２０４はセンサデータ１５７を使用して、周囲のオブジェクトがビームを反射させるのに適した表面領域を有しているかどうかを判定する。たとえば、着色ガラスの反射性は、透明ガラス、レンガ、コンクリート、及び乾式壁よりも高い。オブジェクトが有するいくつかの材料は、その材料がビームの吸収剤となるため、ビームを反射する上で不利となる。その結果、ビームの透過損失が発生し、これにより、別の車両によって受信される信号の量が減少する。経路モジュール２０４は各オブジェクトの反射率を判定し、これが前記マップの一部となる。経路モジュール２０４は、周囲のオブジェクトの反射率測定値と到達率測定値とを判定する。たとえば、経路モジュール２０４は、あるオブジェクトが着色ガラスで作製されたものであり、その反射率が０．８９６であると判定する。
【００８８】
経路モジュール２０４は、潜在的な妨害の発生が予測される前に、センサデータ１５７及び車両データ１５５に基づいて、前記潜在的な妨害を回避するＮＬＯＳ経路を決定する。たとえば、経路モジュール２０４は、第１の車両１２１と第２の車両１２３との間の環境内に存在するオブジェクトのマップを求める。経路モジュール２０４は、オブジェクトの表面材料を特定し、どのオブジェクトが反射体となりうるかを判定する。たとえば、経路モジュール２０４は、高い反射率を有するオブジェクトが理想的反射体となることを認識している。前記ＮＬＯＳ経路は、反射体にビームを反射させて潜在的な妨害を発生させる遮蔽体を回避するステップを含む。経路モジュール２０４は、レイトレーシングを実行して第１の車両１２１と第２の車両１２３との間のＮＬＯＳ経路を決定することにより、ＮＬＯＳ経路を決定する。
なお、本明細書におけるレイトレーシングとは、ミリ波ビームを光線とみなしてその伝播経路をシミュレートする手法（波線追跡法）である。
【００８９】
図３を参照すると、ブロック図３００には、車両−インフラストラクチャ間ミリ波通信３０５又は車両−車両間ミリ波通信３１０を介してミリ波通信が発生する際の、例示的なシナリオが示されている。大量のデータの場合は３Ｇ、４Ｇ、ＷｉＦｉ、又はＤＳＲＣなどの従来の手段を使用するとデータが合理的に送信されない場合があり、これは、送信時のデータが大き過ぎるか、或いは車両側の機器では当該送信に満足に対処できないからである。結果的に、データを送信する際にミリ波通信が有利な方法となっている。前記車両は、車両−インフラストラクチャ間ミリ波通信３０５を使用して、各車両によって生成されるセンサデータをＲＳＵ１２２と共有し、かつ／又はＨＤ−３ＤマップをＲＳＵ１２２と共有する。いくつかの実施形態では、前記車両は、車両−車両間ミリ波通信３１０を実行する。たとえば、第１の車両１２１は、センサセット１５０によって生成されるセンサデータ１５７を、ミリ波通信を使用して第２の車両１２３に送信する。
【００９０】
第１の車両１２１においては、センサデータ及びＨＤ−３Ｄマップの送受信が有利となる。たとえば、センサデータ１５７を使用して、より正確なＮＬＯＳ経路を決定するためにセンサ範囲が拡大される。このように、ミリ波通信の送信を目的としてビームアライメントモジュール２０６によって実行されるＮＬＯＳ経路を経路モジュール２０４が決定できるように、本プロセスは反復的である。次いで、車両１２３はセンサデータ１５７を伴う他の車両からのミリ波通信を受信し、これは経路モジュール２０４によってより正確なＮＬＯＳ経路を決定するために使用される。結果として、前記ＮＬＯＳ経路が決定される際に毎回、センサデータ１５７が追加されて改良されるので、前記ＮＬＯＳ経路はより正確となる。
【００９１】
別の実施例では、センサデータ１５７はクラウドサーバに送信され、かつＨＤ−３Ｄマップを生成するために使用される。結果として、センサデータが継続的に提供されるので、ＨＤ−３Ｄマップは最新の状態に保たれる。次いで、車両１２１、１２３は必要に応じて、ＨＤ−３Ｄマップの一部を受信する。たとえば、第１の車両１２１は第１の車両１２１の位置をＲＳＵ１２２に送信し、かつ第１の車両１２１の位置に対応するＨＤ−３Ｄマップの一部を含むミリ波通信を、ＲＳＵ１２２から受信する。第１の車両１２１は、第１の車両１２１が新たな街などに進入するたびに、第１の車両１２１の位置を定期的に送信する。第１の車両１２１は、第１の車両１２１が新たな街などに進入するたびに、ＨＤ−３Ｄマップを定期的に受信する。これにより、第１の車両１２１が大量のデータを格納する必要性が低減されるので有利である。
【００９２】
大量のデータを送信する場合にミリ波通信を使用することは有利となる。この際、広帯域ビームの代わりに狭ビームを使用すると、ミリ波通信が最も効率的に遂行される。これは、ミリ波帯域を広範囲で使用すると、ミリ波通信で広ビームを使用することに起因して伝搬損失が大きくなり、また通信範囲が狭まるためである。伝搬損失の別の原因は、オブジェクトにビームを反射させるステップを使用することにある。オブジェクトによっては他のオブジェクトよりもビームを吸収することがあるため、伝搬損失が非常に大きくなり、見通し内（ＬＯＳ）経路を使用した方が、ＮＬＯＳ経路を使用した場合よりも第２の車両１２３にミリ波通信が到達する度合いが高まりうる。このため、経路モジュール２０４は、前記ＮＬＯＳ経路の成立が予測されるかどうかを判定し、前記ＮＬＯＳ経路の成立が予測された場合に前記ＮＬＯＳ経路を使用する。
なお、ＮＬＯＳ経路が成立するとは、ＮＬＯＳ経路によって、十分な品質をもった通信が行えることを意味する。
【００９３】
いくつかの実施形態では、経路モジュール２０４は、ビーム到達率が閾値率を満たしたことに基づいて、前記ＮＬＯＳ経路の成立が予測されると判定する。前記閾値率は、第２の車両１２３に到達すると予測される信号の割合を表しうる。たとえば、経路データ１５９は８０％の閾値率を含みうる。ＮＬＯＳ経路が２１％の信号損失をもたらすと予測され
た場合、経路モジュール２０４はＬＯＳ経路の使用を決定する。これは、到達すると予測される信号の割合が７９％となり、８０％の閾値率を満たすことができないためである。
なお、ビーム到達率は実測値であってもよいし、予測値であってもよい。
【００９４】
別の実施例では、閾値率は、ＬＯＳ経路を使用することによって生じる可能性のある信号損失の予測に基づいて設定される。たとえば、経路モジュール２０４は、ＬＯＳ経路の使用により、信号の６０％が第２の車両１２３に到達すると判定する。結果として、経路モジュール２０４は、信号が６０％を超えて第２の車両１２３に到達する場合に限り、ＮＬＯＳ経路の使用を決定する。
【００９５】
前記ＮＬＯＳ経路の成立が予測された場合、経路モジュール２０４は前記ＮＬＯＳ経路に基づいて、第１の車両１２１と第２の車両１２３との間でビームアライメントを実行することを決定する。経路モジュール２０４は、ＮＬＯＳ経路使用時のビームアライメントのパラメータを決定し、通信モジュール２０２を介してビームアライメントモジュール２０６に前記パラメータを送信する。
【００９６】
前記ＮＬＯＳ経路の不成立が予測された場合、経路モジュール２０４はＬＯＳ経路に基づいて、第１の車両１２１と第２の車両１２３との間でビームアライメントを実行することを決定する。経路モジュール２０４は、ＬＯＳ経路使用時のビームアライメントのパラメータを決定し、通信モジュール２０２を介してビームアライメントモジュール２０６に前記パラメータを送信する。
【００９７】
図４は、ミリ波通信中の妨害が問題となる理由を示している。図４は、いくつかの実施形態による、遮蔽体が存在する場合の、ミリ波通信を使用する上での問題を示すブロック図４００である。本実施例では、遮蔽体４０５は、第１の車両１２１と第２の車両１２３とのミリ波通信の妨げになる、車高が高いトラックである。第１の車両１２１と第２の車両１２３とが示されているが、ＲＳＵ１２２が第１の車両１２１及び／又は第２の車両１２３と通信しうる。
【００９８】
前記妨害は、（１）第１の車両１２１及び／又は第２の車両１２３のいずれかのアンテナの高さが低い場合と、（２）車両１２１又はＲＳＵ１２２及び／又は第１の車両１２１の移動性が高い場合との組み合わせに起因して発生しうる。ビームの一部は第２の車両１２３に到達するが、前記妨害により、最小でも７〜２０ｄＢの高い伝搬損失が生じ、このためにミリ波通信を実行するのに十分なミリ波接続を維持することが困難となる。
【００９９】
いくつかの実施形態では、経路モジュール２０４は、第１の車両１２１及び遮蔽体５１０からの無線メッセージに基づいて、妨害の発生が予測されるかどうかを判定する。たとえば、遮蔽体５１０はＤＳＲＣ準拠ＧＰＳユニット１４０Ｂを備え、かつ遮蔽体の車両データ１５５を第１の車両１２１に提供し、経路モジュール２０４はこれを車両データ１５５及びセンサデータ１５７と組み合わせて、ビームの送信が予定されている時点で妨害が発生するかどうかを判定する。
【０１００】
ミリ波通信に干渉する妨害の問題は、前記車両の位置、速度、及び進行方向を判定する無線メッセージを送信して、妨害を回避することによって解決される。図５を参照すると、ブロック図５００には、見通し外（ＮＬＯＳ）経路の一部として反射体５２０を使用することを通じた、遮蔽体５１０を特定してこれを回避する際の無線メッセージ５０５の使用方法が示されている。本実施例では、第１の車両１２１が、第２の車両１２３及び遮蔽体５１０の両方から無線メッセージ５０５を受信する。第１の車両１２１の経路モジュール２０４は、第２の車両１２３及び／又は遮蔽体５１０から、前記車両を取り巻く地理的環境を表すセンサデータ１５７を受信する。
【０１０１】
第１の車両１２１は車載センサ５１５をさらに含み、車載センサ５１５からのセンサデータ１５７を判定する。たとえば、センサデータ１５７は前記環境内に存在するオブジェクトに関する情報と、各オブジェクトの反射率とを含む。図５では、車載センサ５１５からの信号を破線で示すことにより、前記車載センサによる第１の車両１２１と遮蔽体５１０との距離、及び第１の車両１２１と反射体５２０との距離の検出方法を示している。車載センサ５１５は、第１の車両１２１から反射体５２０へと送信された信号において、第１の車両１２１に戻ってきた割合を判定することにより、反射体５２０の反射率に関する情報をさらに提供する。
【０１０２】
経路モジュール２０４は、遮蔽体５１０を回避するためのＮＬＯＳ経路を、ビームを反射させて第２の車両１２３に到達させる反射体５２０を使用することによって決定しており、結果的に遮蔽体５１０を完全に回避することになる。たとえば、経路モジュール２０４は、センサデータ１５７及び車両データ１５５を使用してオブジェクトのマップとそれらの対応する反射率とを生成し、ビームを反射させるのに最良の反射体を決定する。前記ＮＬＯＳ経路の成立が予測されると判定した場合、経路モジュール２０４は、前記ＮＬＯＳ経路を使用してビームアライメントを実行することを決定する。
【０１０３】
図６は、いくつかの実施形態による、遮蔽体６１０を回避するためのＮＬＯＳ経路６０５を示すブロック図６００である。本実施例では、経路モジュール２０４は車両データ１５５を受信し、かつ車両間の周辺環境を表すセンサデータ１５７を判定する。経路モジュール２０４は建物６１５を、建物６１５にビームを反射させて第２の車両１２３に到達させる反射体として使用することにより、遮蔽体６１０を回避するＮＬＯＳ経路６０５を決定する。経路モジュール２０４は、ＮＬＯＳ経路６０５の成立が予測されるかどうかを判定し、ＮＬＯＳ経路６０５の成立が予測された場合に、前記ＮＬＯＳ経路６０５に基づいてビームアライメントを実行することを決定する。
【０１０４】
結果として、第１の車両１２１は第２の車両１２３と通信するためにミリ波通信を使用できる。前記ミリ波通信は、たとえば第１の車両１２１がセンサデータ１５７を第２の車両１２３に送信するために使用されうる。これは建物が多く、交通量が多く、かつリアルタイムで交通状況が発生しているような環境では特に有用でありうる。
【０１０５】
ビームアライメントモジュール２０６を、ビームアライメントを実行するためのルーチンを含むソフトウェアとすることができる。いくつかの実施形態では、ビームアライメントモジュール２０６を、プロセッサ１２５によって実行された場合に、プロセッサ１２５に、図７に関連して以下に記載している方法７００、及び／又は図８に関連して以下に記載している方法８００のステップの１又は複数を実行させる、プロセッサ１２５によって実行可能な命令のセットとすることができる。いくつかの実施形態では、ビームアライメントモジュール２０６をコンピュータシステム２００のメモリ１２７Ａに格納することができ、これをプロセッサ１２５によってアクセス可能かつ実行可能とすることができる。ビームアライメントモジュール２０６は、信号線２２６を介してプロセッサ１２５及びコンピュータシステム２００の他の構成要素と協働し、かつ通信するように適合される。
【０１０６】
ビームアライメントモジュール２０６は、ビームアライメントを実行し、かつ第２の車両１２３との通信リンクを確立するようにミリ波通信無線機１４７Ａに指示する。経路モジュール２０４が、前記ＮＬＯＳ経路の成立が予測されると判定した場合、ビームアライメントモジュール２０６は経路データ１５９に含まれている前記ＮＬＯＳ経路を使用して、ビームを調整する。経路モジュール２０４が、前記ＮＬＯＳ経路の不成立が予測されると判定した場合、ビームアライメントモジュール２０６はＬＯＳ経路に基づいて、第１の車両１２１と第２の車両１２３との間でビームアライメントを実行する。
【０１０７】
ひとたび通信リンクが確立されると、ビームアライメントモジュール２０６は、ミリ波通信を第２の車両１２３に送信するようにミリ波通信無線機１４７Ａに指示する。
【０１０８】
いくつかの実施形態では、ビームアライメントモジュール２０６は、ミリ波通信をさらに改善するために送信方式を適合させる。たとえば、ビームアライメントモジュール２０６は、ビーム反射時のビームの経路長及び反射損失に基づいて変調、エラー訂正、及び／又はビーム幅調整を含む送信方式を適合させる。前記送信方式は、センサセット１５０からのセンサデータ１５７に基づく。たとえば、ビームアライメントモジュール２０６は、周波数変調された連続波などの特殊な波形を使用するレーダからセンサデータ１５７を受信して、周辺車両の存在、位置、及び速度に関する反射体経由の情報を判定する。
【０１０９】
ユーザインターフェースモジュール２０８を、ユーザインターフェースを表示するためのグラフィックデータを生成するルーチンを含むソフトウェアとすることができる。いくつかの実施形態では、ユーザインターフェースモジュール２０８をコンピュータシステム２００のメモリ１２７Ａに格納することができ、これをプロセッサ１２５によってアクセス可能かつ実行可能とすることができる。ユーザインターフェースモジュール２０８は、信号線２２８を介してプロセッサ１２５及びコンピュータシステム２００の他の構成要素と協働し、かつ通信するように適合される。
【０１１０】
いくつかの実施形態では、ユーザインターフェースモジュール２０８は、第１の車両１２１のドライバーなどのユーザに対してユーザインターフェースを表示するためのグラフィックデータを生成する。ユーザインターフェースモジュール２０８は、ビームアライメントアプリケーション１９９のアスペクトを構成する際のオプションをユーザに提供する、ユーザインターフェースを表示するためのグラフィックデータを生成する。たとえば、前記ユーザインターフェースは、ビームアライメントアプリケーション１９９をマップアプリケーションなどの他のアプリケーションと関連付けるオプションを含み、これにより、前記ドライバーが第１の車両１２１で行った移動を表す移動データに、ビームアライメントアプリケーション１９９がアクセスできるようになる。前記移動データは、車両の将来の位置を判定するために使用される車両データ１５５の一部となりうる。いくつかの実施形態では、ビームアライメントアプリケーション１９９は、前記ドライバーに道案内を提供するマップモジュールなどの他の機能を含む。これらの実施形態では、ユーザインターフェースモジュール２０８は、道案内を作成する際の要求ボタンを有する、目的地を入力するユーザインターフェースを表示するためのグラフィックデータなどの他の機能用に、グラフィックデータを生成する。
【０１１１】
（例示的な方法）
ここで図７を参照すると、第１の車両１２１と第２の車両１２３との間でビームアライメントを実行するための方法７００が示されている。方法７００について本明細書に記載しているステップの１又は複数は、図１のビームアライメントアプリケーション１９９及び／又は図２のコンピュータシステム２００によって実行される。
【０１１２】
ステップ７０２で、第１の車両１２１において、車両の位置、車両の速度、及び車両の進行方向を表す車両データ１５５を含む、１又は複数の無線メッセージを受信する。前記無線メッセージはＢＳＭメッセージなどのＤＳＲＣメッセージ、ＬＴＥ−Ｘ２Ｘメッセージ、又は８０２．１１ｐメッセージの任意の組み合わせである。前記無線メッセージは、第１の車両１２１、ＲＳＵ１２２、及び遮蔽体の任意の組み合わせから受信される。
【０１１３】
ステップ７０４で、センサデータ１５７を判定する。センサデータ１５７は、第１の車両１２１のセンサセット１５０及び／又は無線メッセージ経由で判定される。
【０１１４】
ステップ７０６で、車両データ１５５及びセンサデータ１５７に基づいて、潜在的な妨害を回避するようなＮＬＯＳ経路を決定する。たとえば、前記ＮＬＯＳ経路は、反射体に反射させて遮蔽体を回避するためのビームを含む。ステップ７０８で、前記ＮＬＯＳ経路の成立が予測されるかどうかを判定する。たとえば、ビーム到達率が閾値率を満たしたことに基づいて、前記ＮＬＯＳ経路の成立が予測されるかどうかを判定する。
【０１１５】
前記ＮＬＯＳ経路の成立が予測された場合、ステップ７１０で、潜在的な妨害の発生が予測される前に、前記ＮＬＯＳ経路に基づいて第１の車両１２１と第２の車両１２３との間でビームアライメントを実行する。前記ＮＬＯＳ経路の不成立が予測された場合、ステップ７１２で、ＬＯＳ経路に基づいて第１の車両と第２の車両との間でビームアライメントを実行する。ステップ７１４で、第２の車両１２３に対してミリ波通信を送信する。たとえば、ミリ波通信無線機１４７Ａは、センサデータ１５７を第２の車両１２３に送信するためにミリ波通信を送信する。
【０１１６】
ここで図８を参照すると、路側ユニットと車両との間でビームアライメントを実行するための例示的な方法８００が示されている。方法８００について本明細書に記載しているステップの１又は複数は、図１のビームアライメントアプリケーション１９９及び／又は図２のコンピュータシステム２００によって実行される。
【０１１７】
ステップ８０２で、ＲＳＵ１２２において、車両の位置、車両の速度、及び車両の進行方向を表す車両データ１５５を含む、１又は複数の無線メッセージを車両から受信する。ステップ８０４で、センサデータ１５７を判定する。センサデータ１５７はカメラ、レーダ、ＬＩＤＡＲなどからの、ＲＳＵと関連付けられたセンサセットに基づきうる。センサデータ１５７は、車両からの無線メッセージの一部としてさらに受信されうる。
【０１１８】
ステップ８０６で、オブジェクト及び前記オブジェクトの表面材料において対応する反射率を含むマップを、車両データ１５５及びセンサデータ１５７から生成する。ステップ８０８で、前記マップに基づいて、潜在的な妨害を回避するようなＮＬＯＳ経路を決定する。ステップ８１０で、前記ＮＬＯＳ経路の成立が予測されるかどうかを判定する。たとえば、ビーム到達率が閾値率を満たしたことに基づいて前記ＮＬＯＳ経路の成立が予測されており、前記閾値率はＬＯＳ経路における到達率に対応している。
【０１１９】
前記ＮＬＯＳ経路の成立が予測された場合、ステップ８１２で、潜在的な妨害の発生が予測される前に、前記ＮＬＯＳ経路に基づいてＲＳＵ１２２と前記車両との間でビームアライメントを実行する。前記ＮＬＯＳ経路の不成立が予測された場合、ステップ８１４で、ＬＯＳ経路に基づいてＲＳＵ１２２と前記車両との間でビームアライメントを実行する。ステップ８１６で、前記車両に対してミリ波通信を送信する。
なお、実施形態の説明では、妨害の発生が予測される前にビームアライメントを実行したが、ＮＬＯＳ経路の生成、当該経路の有効性の検証、ビームアライメントは、遮蔽体による妨害が発生した後に行ってもよい。
【０１２０】
以上の説明では、本発明を十分に理解できるように、多くの詳細について説明した。しかしながら、各実施形態はこれらの具体的な詳細無しでも実施できることは当業者にとって明らかであろう。また、説明が不明瞭になることを避けるために、構造や装置をブロック図の形式で表すこともある。たとえば、一実施形態は、ユーザインタフェースおよび特定のハードウェアとともに説明される。しかし、本実施形態は、データおよびコマンドを受信する任意のタイプのコンピュータシステム、および、サービスを提供する任意の周辺機器について適用できる。
【０１２１】
本明細書における「一実施形態」または「ある実施形態」等という用語は、その実施形態と関連づけて説明される特定の特徴・構造・性質が、少なくとも一つの実施形態に含まれることを意味する。「一実施形態における」等という用語は本明細書内で複数用いられるが、これらは必ずしも同一の実施形態を示すものとは限らない。
【０１２２】
以上の詳細な説明の一部は、コンピュータ可読記憶媒体に記憶されたデータビットに対する動作のアルゴリズムおよび記号的表現として提供される。これらのアルゴリズム的な説明および表現は、データ処理技術分野の当業者によって、他の当業者に対して自らの成果の本質を最も効果的に説明するために用いられるものである。なお、本明細書において（また一般に）アルゴリズムとは、所望の結果を得るための論理的な手順を意味する。処理のステップは、物理量を物理的に操作するものである。必ずしも必須ではないが、通常は、これらの量は記憶・伝送・結合・比較およびその他の処理が可能な電気的または磁気的信号の形式を取る。通例にしたがって、これらの信号をビット・値・要素・エレメント・シンボル・キャラクタ・項・数値などとして称することが簡便である。
【０１２３】
なお、これらの用語および類似する用語はいずれも、適切な物理量と関連付いているものであり、これら物理量に対する簡易的なラベルに過ぎないということに留意する必要がある。以下の説明から明らかなように、特に断らない限りは、本明細書において「処理」「計算」「コンピュータ計算（処理）」「判断」「表示」等の用語を用いた説明は、コンピュータシステムや類似の電子的計算装置の動作および処理であって、コンピュータシステムのレジスタやメモリ内の物理的（電子的）量を、他のメモリやレジスタまたは同様の情報ストレージや通信装置、表示装置内の物理量として表される他のデータへ操作および変形する動作および処理を意味する。
【０１２４】
本発明は、本明細書で説明される動作を実行する装置にも関する。この装置は要求される目的のために特別に製造されるものであっても良いし、汎用コンピュータを用いて構成しコンピュータ内に格納されるプログラムによって選択的に実行されたり再構成されたりするものであっても良い。このようなコンピュータプログラムは、コンピュータのシステムバスに接続可能な、例えばフロッピー（登録商標）ディスク・光ディスク・ＣＤ−ＲＯＭ・磁気ディスクなど任意のタイプのディスク、読み込み専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、磁気または光学式カード、ＵＳＢキーを含む不揮発性フラッシュメモリ、電子的命令を格納するために適した任意のタイプの媒体などの、非一時的なコンピュータ可読記憶媒体に記憶される。
【０１２５】
発明の具体的な実施形態は、完全にハードウェアによって実現されるものでも良いし、完全にソフトウェアによって実現されるものでも良いし、ハードウェアとソフトウェアの両方によって実現されるものでも良い。好ましい実施形態は、ソフトウェアによって実現される。ここでソフトウェアとは、ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコードやその他のソフトウェアを含むものである。
【０１２６】
さらに、ある実施形態は、コンピュータが利用あるいは読み込み可能な記憶媒体からアクセス可能なコンピュータプログラムプロダクトの形態を取る。この記憶媒体は、コンピュータや任意の命令実行システムによってあるいはそれらと共に利用されるプログラムコードを提供する。コンピュータが利用あるいは読み込み可能な記憶媒体とは、命令実行システムや装置によってあるいはそれらと共に利用されるプログラムを、保持、格納、通信、伝搬および転送可能な任意の装置を指す。
【０１２７】
プログラムコードを格納・実行するために適したデータ処理システムは、システムバスを介して記憶素子に直接または間接的に接続された少なくとも１つのプロセッサを有する。記憶素子は、プログラムコードの実際の実行に際して使われるローカルメモリや、大容
量記憶装置や、実行中に大容量記憶装置からデータを取得する回数を減らすためにいくつかのプログラムコードを一時的に記憶するキャッシュメモリなどを含む。
【０１２８】
入力／出力（Ｉ／Ｏ）装置は、例えばキーボード、ディスプレイ、ポインティング装置などであるが、これらはＩ／Ｏコントローラを介して直接あるいは間接的にシステムに接続される。
【０１２９】
データ処理システムが、介在するプライベートネットワークおよび／またはパブリックネットワークを介して、他のデータ処理システム、ストレージデバイス、リモートプリンタなどに結合されるようになることを可能にするために、ネットワークアダプタもシステムに結合されうる。ワイヤレス（たとえば、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標））トランシーバ、イーサネット（登録商標）アダプタ、およびモデムは、ネットワークアダプタのほんの数例に過ぎない。
【０１３０】
最後に、本明細書において提示されるアルゴリズムおよび表示は特定のコンピュータや他の装置と本来的に関連するものではない。本明細書における説明にしたがったプログラムを有する種々の汎用システムを用いることができるし、また要求された処理ステップを実行するための特定用途の装置を製作することが適した場合もある。これら種々のシステムに要求される構成は、以上の説明において明らかにされる。さらに、本発明は、特定のプログラミング言語と関連づけられるものではない。本明細書で説明される本発明の内容を実装するために種々のプログラミング言語を利用できることは明らかであろう。
【０１３１】
実施形態の前述の説明は、例示と説明を目的として行われたものである。したがって、開示された実施形態が本発明の全てではないし、本発明を上記の実施形態に限定するものでもない。本発明は、上記の開示にしたがって、種々の変形が可能である。本発明の範囲は上述の実施形態に限定解釈されるべきではなく、特許請求の範囲にしたがって解釈されるべきである。本発明の技術に詳しい者であれば、本発明はその思想や本質的特徴から離れることなくその他の種々の形態で実現できることを理解できるであろう。同様に、モジュール・処理・特徴・属性・方法およびその他の本発明の態様に関する名前付けや分割方法は必須なものでものないし重要でもない。また、本発明やその特徴を実装する機構は異なる名前や分割方法や構成を備えていても構わない。
さらに、モジュール・処理・特徴・属性・方法およびその他の本発明の態様は、ソフトウェア、ハードウェア、ファームウェアもしくはこれらの組合せとして実装できる。また、本発明をソフトウェアとして実装する場合には、モジュールなどの各要素は、どのような様式で実装されても良い。例えば、スタンドアローンのプログラム、大きなプログラムの一部、異なる複数のプログラム、静的あるいは動的なリンクライブラリー、カーネルローダブルモジュール、デバイスドライバー、その他コンピュータプログラミングの当業者にとって既知な方式として実装することができる。さらに、本発明の実装は特定のプログラミング言語に限定されるものではないし、特定のオペレーティングシステムや環境に限定されるものでもない。以上のように、上記の本発明の説明は限定的なものではなく例示的なものであり、本発明の範囲は添付の特許請求の範囲にしたがって定められる。
【符号の説明】
【０１３２】
１００  動作環境
１０５  ネットワーク
１２０  バス
１２１  第１の車両
１２２  路側ユニット（ＲＳＵ）
１２３  第２の車両
１２５  プロセッサ
１４６  ＤＳＲＣ無線機
１４７  ミリ波通信無線機
１５０  センサセット
１５５  車両データ
１５７  センサデータ
１５９  経路データ
１９９  ビームアライメントアプリケーション
【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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