(57)【要約】  一実施形態によると、無人車両シミュレーション・システムは、無人車両を制御する無人車両制御システムと該無人車両の動作をシミュレートする車両シミュレータとの間に結合されたシミュレータ・トランスレータを有する。シミュレータ・トランスレータは、無人車両制御システムからのメッセージを受信し、該メッセージを車両シミュレータによる使用に適した別のメッセージに変換し、変換されたメッセージを車両シミュレータへ送信する。
2011503941.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンピュータ可読記憶媒体に具現されたコードであって、
コンピュータにより実行されると：
無人車両を制御する無人車両制御システムからの第１のプロトコルを有する少なくとも１つの第１のメッセージを受信し；
該少なくとも１つの第１のメッセージを、前記無人車両の動作をシミュレートする車両シミュレータによる使用に適した第２のプロトコルを有する少なくとも１つの第２のメッセージに変換し；
該少なくとも１つの第２のメッセージを前記車両シミュレータへ送信する；
コード。
【請求項２】
前記コンピュータは、無人車両制御システムにより生成されたメッセージを無人車両との通信に適した第３のプロトコルに変換する車両特有モジュールである、
ことを特徴とする請求項１記載のコード。
【請求項３】
前記コンピュータは、車両特有モジュールの無人車両固有リンクを通じて前記無人車両制御システムに結合される、
ことを特徴とする請求項１記載のコード。
【請求項４】
更に、
前記車両シミュレータからの前記第２のプロトコルを有する少なくとも１つの第３のメッセージを受信し；
該少なくとも１つの第３のメッセージを前記第１のプロトコルを有する少なくとも１つの第４のメッセージに変換し；
該少なくとも１つの第４のメッセージを前記無人車両制御システムへ送信する；
請求項１記載のコード。
【請求項５】
更に、前記少なくとも１つの第１のメッセージ、前記少なくとも１つの第２のメッセージ、前記少なくとも１つの第３のメッセージ又は前記少なくとも１つの第４のメッセージを記憶媒体に格納する；
請求項４記載のコード。
【請求項６】
前記第１のプロトコルは、標準化協定（ＳＴＡＮｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎ  Ａｇｒｅｅｍｅｎｔ：ＳＴＡＮＡＧ）４５８６プロトコルである、
ことを特徴とする請求項１記載のコード。
【請求項７】
前記少なくとも１つの第１のメッセージは、前記シミュレートされた無人車両の動作を操作する制御情報を有する、
ことを特徴とする請求項１記載のコード。
【請求項８】
前記車両シミュレータは、複数の編集可能な実行時間変数を有する車両モデルを用いて前記無人車両の動作をシミュレートする、
ことを特徴とする請求項１記載のコード。
【請求項９】
無人車両シミュレーション・システムであって：
無人車両を制御する無人車両制御システムと該無人車両の動作をシミュレートする車両シミュレータとの間に結合されたシミュレータ・トランスレータ；
を有し、
前記シミュレータ・トランスレータは：
前記無人車両制御システムから第１のプロトコルを有する少なくとも１つの第１のメッセージを受信し；
該第１のプロトコルを有する少なくとも１つの第１のメッセージを前記車両シミュレータによる使用に適した第２のプロトコルを有する少なくとも１つの第２のメッセージに変換し；
該少なくとも１つの第２のメッセージを前記車両シミュレータへ送信する；
ことを特徴とする無人車両シミュレーション・システム。
【請求項１０】
前記シミュレータ・トランスレータは車両特有モジュール内に構成され、
該車両特有モジュールは、無人車両制御システムにより生成されたメッセージを該無人車両との通信に適した第３のプロトコルに変換する、
ことを特徴とする請求項９記載の無人車両シミュレーション・システム。
【請求項１１】
前記シミュレータ・トランスレータは、車両特有モジュールの無人車両固有リンクを通じて前記無人車両制御システムに結合される、
ことを特徴とする請求項９記載の無人車両シミュレーション・システム。
【請求項１２】
前記シミュレータ・トランスレータは、更に、
前記車両シミュレータからの前記第２のプロトコルを有する少なくとも１つの第３のメッセージを受信し；
該少なくとも１つの第３のメッセージを前記第１のプロトコルを有する少なくとも１つの第４のメッセージに変換し；
該少なくとも１つの第４のメッセージを前記無人車両制御システムへ送信する；
ことを特徴とする請求項９記載の無人車両シミュレーション・システム。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの第３のメッセージは、遠隔測定情報を有する、
ことを特徴とする請求項１２記載の無人車両シミュレーション・システム。
【請求項１４】
前記車両シミュレータは、更に、前記少なくとも１つの第１のメッセージ、前記少なくとも１つの第２のメッセージ、前記少なくとも１つの第３のメッセージ又は前記少なくとも１つの第４のメッセージを記憶媒体に格納する；
ことを特徴とする請求項１２記載の無人車両シミュレーション・システム。
【請求項１５】
前記第１のプロトコルは、標準化協定（ＳＴＡＮｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎ  Ａｇｒｅｅｍｅｎｔ：ＳＴＡＮＡＧ）４５８６プロトコルである、
ことを特徴とする請求項９記載の無人車両シミュレーション・システム。
【請求項１６】
前記車両シミュレータは、複数の編集可能な実行時間変数を用いて、前記無人車両の動作をシミュレートする、
ことを特徴とする請求項９記載の無人車両シミュレーション・システム。
【請求項１７】
無人車両を制御する無人車両制御システムからの第１のプロトコルを有する少なくとも１つの第１のメッセージを受信する段階；
該少なくとも１つの第１のメッセージを、前記無人車両の動作をシミュレートする車両シミュレータによる使用に適した第２のプロトコルを有する少なくとも１つの第２のメッセージに変換する段階；及び
該少なくとも１つの第２のメッセージを前記車両シミュレータへ送信する段階；
を有する方法。
【請求項１８】
前記車両シミュレータからの前記第２のプロトコルを有する少なくとも１つの第３のメッセージを受信する段階；
該少なくとも１つの第３のメッセージを前記第１のプロトコルを有する少なくとも１つの第４のメッセージに変換する段階；及び
該少なくとも１つの第４のメッセージを前記無人車両制御システムへ送信する段階；
を更に有する請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
前記少なくとも１つの第１のメッセージ、前記少なくとも１つの第２のメッセージ、前記少なくとも１つの第３のメッセージ又は前記少なくとも１つの第４のメッセージを記憶媒体に格納する段階；
を更に有する請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
前記車両シミュレータは、複数の編集可能な実行時間変数を有する車両モデルを用いて前記無人車両の動作をシミュレートする、
ことを特徴とする請求項１７記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願明細書は、概して無人車両に関し、より詳細には無人車両シミュレーション・システム及びその動作方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
無人車両は、一般的に、乗車しているパイロット又は運転手を用いずに動作する特定の種類の車両を表す。無人車両の種類は、空中を飛行する飛行機、地上を移動する地上車又は水上を移動するボートを含んでよい。このような無人車両は、有人車両に対して、人間の直接的な関与が必要ない又は望ましくない場合、例えば人間が居住するのに適さない軍事的対立又は他の危険な環境で用いられてよい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、無人車両シミュレーション・システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
一実施形態によると、無人車両シミュレーション・システムは、無人車両を制御する無人車両制御システムと該無人車両の動作をシミュレートする車両シミュレータとの間に結合されたシミュレータ・トランスレータを有する。シミュレータ・トランスレータは、無人車両制御システムからのメッセージを受信し、該メッセージを車両シミュレータによる使用に適した別のメッセージに変換し、変換されたメッセージを車両シミュレータへ送信する。
【０００５】
本願明細書の幾つかの実施形態は、多くの技術的利点を提供しうる。幾つかの実施形態は、これら利点のいくつか若しくは全てを実現するか又は１つも実現しなくてよい。例えば、無人車両制御メッセージ・シミュレーション・システムの一実施形態は、無人車両制御システムのためのシミュレーション・ツールの開発にかかるコストを低減しうる。無人車両シミュレーション・システムは、種々の無人車両の動作を比較的正確にシミュレーションするための車両モデルを組み込まれた民生品利用（ＣＯＴＳ）の製品を用いる。民生品利用の車両シミュレータの使用は、車両モデルの生成及び／又は無人車両の動作をシミュレートさせるために該モデルが使用する比較的複雑なアルゴリズムの必要を軽減する。
【０００６】
他の技術的利点は、当業者に直ちに判明するだろう。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
本発明の他の実施例は、図と関連した以下の詳細な記載から明らかである。
【図１】本発明の教示による無人車両シミュレーション・システムの一実施形態のブロック図である。
【図２】無人車両シミュレーション・システムの別の実施形態のブロック図である。
【図３】図１又は２の無人車両シミュレーション・システムにより実行されうる幾つかの動作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】
【０００８】
無人車両の制御は、通常、無人車両と無線周波数（ＲＦ）リンクを通じて通信する遠隔に構成された無人車両制御システムにより行われる。無人車両制御システムは、多数の無人車両の制御を同時に処理するよう構成されてもよい。共通のユーザ・インタフェースを通じて多数の異なる種類の無人車両の間の相互運用性を向上させるため、標準化協定（ＳＴＡＮｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎ  Ａｇｒｅｅｍｅｎｔ：ＳＴＡＮＡＧ）４５８６規格が実施されている。
【０００９】
ＳＴＡＮＡＧ４５８６規格は、概して、無人車両制御システムの種々の無人車両との通信のためのプロトコルを定める。しかしながら、各無人車両は互いに異なる動作特性を有しうる。これらの異なる動作特性は、新しい無人車両を既存の無人車両制御システムに組み合わせる場合に問題を引き起こしてしまう。
【００１０】
既存の無人車両制御システムと共に用いる新しい無人車両の展開を実現するために、シミュレーション・ツールが開発されている。しかしながら、これらの知られているシミュレーション・ツールは、実際には実際の無人車両の動作特性を十分にシミュレートしない。多くの場合、動作特性を十分にシミュレートするモデルの生成にかかる開発コストは、高額になってしまう。
【００１１】
図１は、上述の及び他の問題の解決策を提供しうる無人車両シミュレーション・システム１０の一実施形態を示す。無人車両シミュレーション・システム１０は、通常、無人車両制御システム１４と車両シミュレータ１６との間に結合されたシミュレータ車両特有モジュール１２を有する。この特定の実施形態では、無人車両制御システム１４は、ＳＴＡＮＡＧ４５８６に従うプロトコルを用いてユーザ・データグラム・プロトコル（ＵＤＰ）を通じてシミュレータ車両特有モジュール１２と通信する基本無人空中輸送手段制御システム（ＣＵＣＳ）である。本願明細書の教示によると、シミュレータ車両特有モジュール１２は、無人車両制御システム１４により生成されたメッセージを車両シミュレータ１６との通信に適したプロトコルに変換するシミュレータ・トランスレータ２０を有してよい。この構成を用い、車両シミュレータ１６は、無人車両制御システム１４と共に実際の無人車両の動作特性をシミュレートしうる。
【００１２】
車両シミュレータ１６は、制御メッセージを受信し該メッセージに応じて実際の無人車両の動きをシミュレートする如何なる適切なコンピュータ実行プログラムであってもよい。一実施形態では、車両シミュレータ１６は、種々の実際の車両の比較的正確なシミュレーションのために多数の車両モデルを有して構成される民生品利用の製品である。一実施形態では、車両シミュレータ１６は、一般公有使用許諾（ＧＰＬ）を用いた自由に利用可能なＦｌｉｇｈｔＧｅａｒコンピュータ実行プログラムである。ＦｌｉｇｈｔＧｅａｒ実行プログラムは、イーサネット・ポートを通じｔｅｌｎｅｔプロトコルを用いてシミュレートされる車両の遠隔制御を可能にする。一実施形態では、イーサネット・ポートは、ｔｅｌｎｅｔプロトコルを用いてメッセージを送信及び受信するためにシミュレータ車両特有モジュール１２に結合されてよい。
【００１３】
民生品利用の車両シミュレータ１６は、実際の無人車両の挙動を比較的現実的にシミュレートするモデルを提供しうる。一実施形態では、各モデルは、シミュレーションの精度を更に向上させるために変更されうる。車両モデルは、通常、メモリに格納され車両シミュレータ１６内の１又は複数のシミュレーション・アルゴリズムによりアクセスされる一群の実行時間変数を参照してよい。車両シミュレータ１６は、特定の車両の種々の動作特性をシミュレートするために、これらの実行時間変数を用いてよい。例えば、１つの車両モデルは、特定の飛行機に設定されたジェット・エンジンの最大推力を有してもよい。シミュレーション中、この最大推力は、上昇率、離陸速度、最大巡航速度等のような種々の異なる動作特性の飛行機の比較的正確なシミュレーションを提供するために用いられてよい。一実施形態では、特定の車両モデルの実行時間変数は、ある特定の種類の無人車両を比較的正確にシミュレートするために車両モデルが注文に応じて合わせられるよう、編集可能であってもよい。民生利用の製品を組み入れた特定の実施形態は、既存の無人車両制御システム１４と共に新しい無人車両をシミュレート試験するためのコストを低減しうるという利益をもたらす。既存の無人車両制御システム１４に組み入れられた新しい無人車両毎に専用のシミュレーション・ツールを開発することは、比較的高いコストをもたらす。ある観点では、これは、種々の環境内の無人車両をシミュレートする比較的複雑なアルゴリズムに起因する。従って、民生品利用の車両シミュレータ１６は、車両モデル及び該モデルをコンピュータで実行する関連コンピュータ実行アルゴリズムの専用ソフトウェア開発を軽減することにより、コストの低減をもたらしうる。
【００１４】
シミュレータ車両特有モジュール１２は、メモリに格納されたプロセッサの実行するコンピュータ命令を組み込まれてよい。図示した特定の実施形態では、シミュレータ車両特有モジュール１２は、無人車両制御システム１４に結合されてよい。また、無人車両制御システム１４は、ネットワーク１８を通じて（特に示されない）多数の他の車両特有モジュールに結合されてもよい。本構成では、新しい無人車両のシミュレーションは、多数の他の無人車両の無人車両制御システム１４との相互運用性の試験であってよい。
【００１５】
シミュレータ車両特有モジュール１２は、無人車両制御システム１４と車両シミュレータ１６との間のシミュレートされる無人車両の動作を制御する制御メッセージのような種々のメッセージの通信を可能にする。これらの制御メッセージは、方向の変更、速度の変更の要求を有してもよく、及び／又は全地球測位システム（ＧＰＳ）座標のような地表情報を有してもよく、シミュレートされる無人車両に指定位置へと進行するよう指示する。これらの制御メッセージは、シミュレートされる無人車両に設定された他の周辺装置、例えば兵器、カメラ又は他の調査装置を制御する要求を有してもよい。
【００１６】
シミュレータ車両特有モジュール１２は、車両シミュレータ１６において生じ無人車両制御システム１４へ向けられたメッセージの変換を提供する。車両シミュレータ１６により生成されたメッセージは、例えば遠隔測定情報又は１若しくは複数のカメラにより提供されるビデオ情報のようなシミュレートされる車両の環境のグラフィック情報を有してもよい。車両シミュレータ１６により生成された遠隔測定情報は、シミュレートされる無人車両の状態に関する情報、例えば燃料の残量、又は周囲環境の他の測定値、例えば温度、風速、風向若しくは湿度を有してもよい。
【００１７】
一実施形態では、シミュレータ車両特有モジュール１２は、シミュレータ車両特有モジュール１２と車両シミュレータ１６との間で送信されるメッセージを格納する記憶媒体２２を有してもよい。特定のシミュレートされる無人車両のシミュレートされる任務に従って、記憶媒体２２に格納されたメッセージが分析され、該メッセージに対する適正なメッセージ及び応答がシミュレータ車両特有モジュール１２を通じて変換されるかどうかが決定される。記憶媒体２２は、コンピュータ可読形式でメッセージを記憶する如何なる適切な種類のメモリであってよく、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、テープ、コンパクト・ディスク読み出し専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、ディスク、ディスケット、カートリッジ等のような記憶要素のいずれか又はそれらの組み合わせを有してよい。一実施形態では、記憶媒体２２は、シミュレータ車両特有モジュール１２を通じて転送された各メッセージを順次格納するログファイルを有してもよい。この方法で、メッセージのタイミング及び該メッセージに対する応答メッセージが、適正な動作のために分析されてもよい。
【００１８】
図２は、無人車両のシミュレーションのために実施されてよい無人車両シミュレーション・システム５０の別の実施形態を示す。無人車両シミュレーション・システム５０は、図１の無人車両制御システム１４、ネットワーク１８及び車両シミュレータ１６とそれぞれ設計及び目的が同様の無人車両制御システム５２、ネットワーク５４及び車両シミュレータ５６を有する。しかしながら、無人車両シミュレーション・システム５０は、固有の車両特有モジュール６０からのメッセージを車両シミュレータ５６との通信に適したプロトコルに変換する又はその逆に変換する車両シミュレータ・トランスレータ５８が設けられる点が、図１の無人車両シミュレーション・システム１０と異なる。このように、固有の車両特有モジュール６０の適正な動作は、無人車両制御システム５２の適正な動作で検証されうる。固有の車両特有モジュール６０は、通常、無人車両制御システム５２の実際の無人車両との通信を可能にするある種類の車両特有モジュールを参照する。
【００１９】
シミュレータ・トランスレータ５８は、メモリに格納されたプロセッサの実行するコンピュータ命令を組み込まれてよい。一実施形態では、シミュレータ・トランスレータ５８は、イーサネット・リンクを用いてｔｅｌｎｅｔプロトコルを利用して車両シミュレータ５６と通信してよい。シミュレータ・トランスレータ５８は、図１のシミュレータ車両特有モジュール１２と同様の方法で、無人車両制御システム５２と車両シミュレータ１２との間の種々のメッセージの通信を可能にする。
【００２０】
固有の車両特有モジュール６０は、無人車両制御システム５２を用いて実際の無人車両の制御を可能にする如何なる数のサービスを提供してもよい。これらのサービスは、例えば無人車両制御システム５２及び無人車両に共通のメッセージの変換並びに無人車両に特有のメッセージの変換を含んでもよい。このように、固有の車両特有モジュール６０は、実際の無人車両の試験の前のシミュレートされた試験によって利益を得る。
【００２１】
無人車両固有リンク６２は、関連付けられた実際の無人車両との通信に用いられる通信経路の一部を有してもよい。例えば、シミュレータ・トランスレータ５８は、無人車両固有リンク６２の無線周波数（ＲＦ）の一部を用いて固有の車両特有モジュール６０からのメッセージを送信及び受信するように構成されてよい。別の例では、シミュレータ・トランスレータ５８は、固有の車両特有モジュール６０のオペレーティング・システム内に設定された内部システム呼び出しを用いて固有の車両特有モジュール６０からのメッセージを送信及び受信するように構成されてよい。
【００２２】
図３は、無人車両シミュレーション・システム１０又は５０を用いて無人車両の動作をシミュレートするためにシミュレータ・トランスレータ２０又は５８により実行されうる一連の動作の一実施形態を示す。動作１００で、シミュレーション処理が開始される。シミュレーション処理は、無人車両制御システム１４又は５２と車両シミュレータ１６又は５６との間にシミュレータ・トランスレータを結合し、無人車両制御システム１４又は５２、車両シミュレータ１６又は５６及びシミュレータ・トランスレータ２０又は５８に電力を供給し、各構成要素に適切なブート動作を実行させることにより開始されてよい。
【００２３】
動作１０２で、シミュレータ・トランスレータ２０又は５８は、無人車両制御システム１４又は５２からメッセージを受信してよい。このメッセージは、無人車両１４又は５２と通信するための如何なる適切なプロトコルを有してよい。一実施形態では、メッセージはＳＴＡＮＡＧ４５８６に準拠したメッセージである。メッセージは、無人車両の制御を管理する情報又は無人車両から読み出した情報を有してよい。一実施形態では、メッセージは、無人車両の実行すべき所望の動作を有してもよく、シミュレートされる無人車両からの遠隔測定情報の要求を有してもよい。
【００２４】
動作１０４で、シミュレータ・トランスレータ２０又は５８は、メッセージを、車両シミュレータ１６又は５６による使用に適したプロトコルを有する変更メッセージに変換してよい。一実施形態では、シミュレータ・トランスレータ２０又は５８は、単一のメッセージを、車両シミュレータ１６又は５６による使用に適した多数のメッセージに変換してもよい。一実施形態では、シミュレータ・トランスレータ２０又は５８は、無人車両制御システム１４からの多数のメッセージを、車両シミュレータ１６又は５６による使用に適した単一のメッセージに変換してもよい。
【００２５】
動作１０６で、シミュレータ・トランスレータ２０又は５８は、無人車両シミュレータ１６又は５６へのメッセージを送信してもよい。この変更されたメッセージが与えられると、車両シミュレータ１６又は５６は、車両モデルにおいて提供された情報に従って適切なシミュレートされた動作を行ってよい。
【００２６】
上述の一連の動作１０２乃至１０６は、無人車両制御システム１４から車両シミュレータ１６又は５６へ送信されたメッセージ毎に繰り返されてよい。シミュレータ・トランスレータ２０又は５８は、車両シミュレータ１６又は５６から生じた無人車両制御システムへのメッセージを上述の方法と同様に変換してもよい。シミュレータ・トランスレータ２０又は５８を用いた無人車両のシミュレーションがもはや必要なくなるか又は望ましくなくなると、シミュレータ・トランスレータ２０又は５８は動作１０８で終了する。
【００２７】
無人車両メッセージ・シミュレーション・システム１０又は５０の幾つかの実施形態は、車両シミュレータ１６又は５６を用いて無人車両のシミュレーションを可能にするとして説明された。無人車両メッセージ・シミュレーション・システム１０又は５０は、一般公有使用許諾（ＣＰＬ）を通じて自由に利用可能なＦｌｉｇｈｔＧｅａｒシミュレータのような民生利用の（ＣＯＴＳ）製品を組み込んでよい。無人車両シミュレーション・システム１０又は５０は、新しい無人車両の既存の無人車両制御システム１４との統合のためのシミュレートされた試験を提供するか、又は実際の無人車両の制御を管理するよう構成された固有の車両特有モジュール６０の試験を可能にしうる。
【００２８】
本願明細書はいくつかの実施形態とともに説明されたが、無数の変化、変形、変更、変換及び修正が当業者に提案され得る。また本願明細書はこのような変化、変形、変更、変換及び修正を特許請求の範囲に属するとして包含する。
【図１】
2011503941.tif 000003
【図２】
2011503941.tif 000004
【図３】
2011503941.tif 000005
【国際調査報告】
2011503941.tif 000006
2011503941.tif 000007