(57)【要約】車両ネットワーキングに基づいた自律車両用の自己自動化駐車場のための装置及び方法を開示するのであり、駐車の動作及びスペースの削減に寄与する。車両ネットワーキングに基づいた自律車両用の自己自動化駐車場のための装置を開示し、これは：車両の移動に関しての事項を受信し、実行し、及び報告するための車両電子モジュールと；駐車操作及び出庫操作に関して車両群を管理し及び連係させる駐車場コントローラとを備え；車両モジュール及びコントローラは車両アドホックネットワーキング通信システムをなす。駐車スペースに到着する車両のために駐車スペースを利用可能とするために既に駐車されている車両１列以上を自律的にプラトーンとして動かすステップと；駐車されている車両が駐車スペースから退出できるようにするために駐車されている車両１列以上を自律的にプラトーンとして動かすステップとを含む方法も開示する。
2017512347.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両ネットワーキングに基づいた自律車両用の自己自動化駐車場のための装置であって、
該装置は、駐車場コントローラであって前記駐車場内にての駐車操作及び出庫操作に関して車両群を管理し及び連係させる駐車場コントローラを備えており、
前記車両の各々は、車両の移動に関しての事項を受信し、実行し、及び報告するための車両電子モジュールを備えており、
前記車両の移動に関しての事項は、前記駐車場コントローラによって送信され、及び、前記駐車場コントローラへと報告され、
前記駐車場コントローラは、前記車両モジュールの通信システムと通信するための車両ネットワーキング通信システムを備えており、
前記駐車場コントローラは、
−駐車スペースに到着する車両のために前記駐車スペースを利用可能とするために、既に駐車されている車両１列以上を自律的にプラトーンとして動かし、及び
−駐車されている車両が前記駐車スペースから退出できるようにするために、駐車されている車両１列以上を自律的にプラトーンとして動かす
ように構成されている、
装置。
【請求項２】
前記車両通信システムは専用の短距離通信プロトコルを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記車両通信システムはモバイル通信システムである、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記車両通信システムは車両−インフラストラクチャ通信システムである、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の装置であって、前記コントローラは、
スペース利用可能性に基づいて駐車インフラストラクチャへのアクセスを管理し、
駐車インフラストラクチャに入場してから指定された駐車スペースに到達するまでの間の車両移動を管理し、
前記駐車エリアへの車両の入場及び前記駐車エリアからの車両の退出を可能とするために、車両の移動を連係させ、及び
通信モジュールを用いて前記車両の移動を記述するデータを送信する
ように構成されている、装置。
【請求項６】
前記駐車場コントローラは、前記駐車場コントローラの機能が車両モジュールの配置されている選出された車両によって引き受けられている場合、車両モジュールとしても機能するように構成されている、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記車両モジュールは、前記コントローラが前記駐車場から退出する直前になったならば、前記駐車場コントローラの機能を別の車両モジュールに移転するように構成されている、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の装置であって、前記車両を測位するためのポジショニングシステムと、ユーザ対話を受信及び表示するためのユーザインターフェースと、前記車両のアクチュエータへの接続と、コンピュータ可読メモリと、コンピュータプロセッサとを備える、装置。
【請求項９】
前記駐車場コントローラはローカル又はリモートなサーバである、請求項１〜５のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の装置であって、ユーザ対話を受信及び表示するためのユーザインターフェースと、コンピュータ可読メモリと、コンピュータプロセッサとを備える、装置。
【請求項１１】
車両ネットワーキングに基づいた自律車両用の自己自動化駐車場を動作させる方法であって、
前記自己自動化駐車場は、駐車場コントローラであって前記駐車場内にての駐車操作及び出庫操作に関して車両を管理し及び連係させる駐車場コントローラを備えており、
車両の各々は車両の移動に関しての事項を受信し、実行し、及び報告するための車両電子モジュールを備えており、前記車両の移動に関しての事項は通信システムによって前記駐車場コントローラから受信され及び前記駐車場コントローラへと報告され、
前記方法は、
−駐車スペースに到着する車両のために前記駐車スペースを利用可能とするために、既に駐車されている車両１列以上を自律的にプラトーンとして動かすステップと、
−駐車されている車両が前記駐車スペースから退出できるようにするために、駐車されている車両１列以上を自律的にプラトーンとして動かすステップ
とを含む、
方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の方法であって、
−２つの車列を自律的にプラトーンとして動かすステップであって、車両は前記２つの車列間をカルーセル的に循環移動して第１の車列の第１の末端の車両が第２の車列の第１の末端へと移転されてかつ前記第２の車列の第２の末端の車両が前記第１の車列の第２の末端へと移転される、ステップ
を含む、方法。
【請求項１３】
請求項１１〜１２のいずれかに記載の方法であって、
−１つの車列を自律的にプラトーンとして動かすステップであって、前記駐車場に入場する車両を受け入れるため前記車列の一方の末端にて空いている駐車スペースを設ける、ステップ
を含む、方法。
【請求項１４】
請求項１１〜１３のいずれかに記載の方法であって、
−２つの車列を自律的にプラトーンとして動かすステップであって、車両は前記２つの車列間をカルーセル的に循環移動して第１の車列の第１の末端の車両が第２の車列の第１の末端へと移転されてかつ前記第２の車列の第２の末端の車両が前記第１の車列の第２の末端へと移転され、前記駐車場を退出する車両が前記車列の一方の一方の末端へと移動される、ステップ
を含む、方法。
【請求項１５】
請求項１１〜１４のいずれかに記載の方法であって、
−前記駐車場に接近するに際して前記車両モジュールが前記駐車場コントローラと通信して車両の到着をシグナリングし及び指定された駐車エリアを受信する、ステップと、
−続いて前記駐車場コントローラが幾つかの移動動作であって１以上の車列から前記駐車場の１以上の車列への移動動作を前記駐車場の車両についてのデータマップから生成して、そして最も低コストな動作を算出して、及び、当該動作を前記車両モジュールへと伝達することによって当該動作を実行するステップ
とを含む、方法。
【請求項１６】
請求項１１〜１５のいずれかに記載の方法であって、
前記駐車場コントローラは、前記車両モジュールからの車両位置及びセンサ状態データを受信し、前記駐車場の車両についてのデータマップを作成し、前記データに関しての更新を車両モジュールへと周期的にブロードキャストする、方法。
【請求項１７】
請求項１１〜１６のいずれかに記載の方法であって、前記車列は直線状、円形状、楕円状、螺旋状、又はそれらの組み合わせである、方法。
【請求項１８】
請求項１１〜１７のいずれかに記載の方法であって、前記車列はカスケーディング型又はインターリンキング型の駐車ゾーンにグループ化されており、あるゾーンの一部の車列のみが別のゾーンの車列と車両を交換し得るものとされている、方法。
【請求項１９】
請求項１１〜１８のいずれかに記載の方法であって、前記駐車場コントローラは前記車両電子モジュールのうちの１つによって実行されるのであり、特徴的には前記車両モジュールが所定の基準の集合をもって車両モジュールを選出するのであり、さらに特徴的には同順位となった車両モジュール間のコンフリクトを所定の基準の集合をもって解消する、方法。
【請求項２０】
車両アドホックネットワーキングに基づいた自律車両用の自己自動化駐車場を動作させる方法を実装するためのプログラム命令を含む非一時的記憶媒体であって、前記プログラム命令は請求項１１〜１９のいずれかに記載の方法を遂行させる実行可能な命令を含む、非一時的記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願開示は、車両ネットワーキングに基づいた自律車両用の自己自動化駐車場のための装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
駐車は自動車交通における重大な課題であり、交通渋滞及び都市景観に多大な影響を与える。自動車を駐車するための領域を削減するために、完全自動化駐車システム及び機械化駐車システムが開発された。しかし、建造費及び維持費故にこれらのシステムは限定的にしか用いられていない。以下関連文献を列挙する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】Chris Urmson, Joshua Anhalt, Drew Bagnell, Christopher Baker, Robert Bittner, MN Clark, John Dolan, Dave Duggins, Tugrul Galatali, Chris Geyer, et al. Autonomous driving in urban environments: Boss and the urban challenge. Journal of Field Robotics, 25(8):425-466, 2008.
【非特許文献２】John Markoff. Google cars drive themselves, in traffic. The New York Times, 10:A1, 2010.
【非特許文献３】Donald C Shoup. Cruising for parking. Transport Policy, 13(6):479-486, 2006.
【非特許文献４】Donald C Shoup. The high cost of free parking, volume 7. Planners Press, American Planning Association Chicago, 2005.
【非特許文献５】Monroe County. Statistical analyses of parking by land use. Technical report, Department of Planning and Development, August 2007.
【非特許文献６】Derek Edwards. Cars kill cities. Progressive Transit Blog, Jan 2012.
【非特許文献７】ETSI TC ITS. Intelligent Transport Systems (ITS); Vehicular Communications; Basic Set of Applications; Part 2: Specification of Cooperative Awareness Basic Service. Technical Report TS 102 637-2 Vl.2.1, 2011.
【非特許文献８】Murat Caliskan, Daniel Graupner, and Martin Mauve. Decentralized discovery of free parking places. In Proceedings of the 3rd International Workshop on Vehicular Ad Hoc Networks, pages 30-39, 2006.
【非特許文献９】Jos N. van Ommeren, Derk Wentink, and Piet Rietveld. Empirical evidence on cruising for parking. Transportation Research Part A: Policy and Practice, 46(1):123 - 130, 2012.
【非特許文献１０】T. Rajabioun, B. Foster, and P. Ioannou. Intelligent Parking Assist. In 21st Mediterranean Conference on Control Automation, pages 1156- 1161, 2013.
【非特許文献１１】A. Grazioli, M. Picone, F. Zanichelli, and M. Amoretti. Collaborative Mobile Application and Advanced Services for Smart Parking. In IEEE 14th International Conference on Mobile Data Management (MDM), volume 2, pages 39-44, 2013.
【非特許文献１２】Bo Xu, O. Wolfson, Jie Yang, L. Stenneth, P.S. Yu, and P.C. Nelson. Real-Time Street Parking Availability Estimation. In IEEE 14th International Conference on Mobile Data Management, volume 1, pages 16-25, 2013.
【非特許文献１３】J.K. Suhr and H.G. Jung. Sensor fusion-based vacant parking slot detection and tracking. IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems, pages 1-16, 2013. In Press.
【非特許文献１４】Mingkai Chen, Chao Hu, and Tianhai Chang. The Research on Optimal Parking Space Choice Model in Parking Lots. In 3rd International Conference on Computer Research and Development, volume 2, pages 93-97, 2011.
【非特許文献１５】Raymond J. Brown et al. Four wheels on jacks park car. Popular Science, 125(3):58, Sep. 1934.
【非特許文献１６】D.C. Conner, H. Kress-Gazit, H. Choset, A.A. Rizzi, and G.J. Pappas. Valet Parking without a Valet. In lEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, pages 572-577, 2007.
【非特許文献１７】Kyoungwook Min, Jeongdan Choi, Hangeun Kim, and Hyun Myung. Design and Implementation of Path Generation Algorithm for Control- ling Autonomous Driving and Parking. In 12th International Conference on Control, Automation and Systems, pages 956-959, 2012.
【非特許文献１８】Michel Ferreira, Ricardo Fernandes, Hugo Conceicao, Wantanee Viriyasitavat, and Ozan K Tonguz. Self-organized traffic control. In Proceedings of the seventh ACM international workshop on VehiculAr InterNETworking, pages 85-90. ACM, 2010.
【非特許文献１９】Kees Jan Roodbergen and Iris FA Vis. A survey of literature on automated storage and retrieval systems. European Journal of Operational Research, 194(2):343-362, 2009.
【非特許文献２０】Matt Jancer. Take a look inside the first steer-by-wire car. Wired, May 2013. http://www.wired.com/autopia/2013/05/al_drivebywire/. （アクセス日：２０１３年１月２日）
【非特許文献２１】Igor E Paromtchik and Christian Laugier. Autonomous parallel parking of a nonholonomic vehicle. In Intelligent Vehicles Symposium, 1996., Proceedings of the 1996 IEEE, pages 13-18. IEEE, 1996.
【非特許文献２２】Maxim Raya and Jean-Pierre Hubaux. Securing vehicular ad hoc networks. Journal of Computer Security, 15(l):39-68, 2007.
【非特許文献２３】Marta C Gonzalez, Cesar A Hidalgo, and Albert-Laszlo Barabasi. Understanding individual human mobility patterns. Nature, 453(7196):779- 782, 2008.
【非特許文献２４】Ricardo Fernandes, Fausto Vieira, and Michel Ferreira. Vns: An integrated framework for vehicular networks simulation. In Vehicular Networking Conference (VNC), 2012 IEEE, pages 195-202. IEEE, 2012.
【非特許文献２５】American Automobile Association. Your driving costs, 2013 edition. AAA Association Communication, 2013.
【発明の概要】
【０００４】
準自律的及び全自律的車両テクノロジと、電気推進パラダイムと、車両アドホックネットワーキングとを活用した上で新たな駐車コンセプトを提案するのであり、該駐車コンセプトにおいては、駐車場コントローラ（parking lot controller）が駐車車両の移動を管理して駐車場に入場又は駐車場から退出する自動車のためのスペースを協調的な態様で作り出す。このような車両を駐車するためのスペースは、従来的な駐車場設計の場合に必要とされるスペースの半分に削減し得ることを示す。また、この新たな駐車場パラダイムにおける車両の総走行距離は、従来的な駐車場のそれよりも３０％少ないものとなり得ることも示す。該提案は、駐車コスト及び都市景観に重大な影響を及ぼし得る。
【０００５】
数年も経てば、自律走行自動車が道路でありふれたものとなるであろう（非特許文献１、非特許文献２）。これらの自律走行車両は、都市交通を劇的に変革させる可能性を有している。最も重要な変化は出発地から目的地への行程中に現れるのではなく、むしろこれらの車両が目的地に到着した際に変化が現れる。自律車両は目的地にて乗客を降ろして自らを駐車するのであり、後に乗客を迎えるように指示されるまで待機する。この挙動は、ドアツードアの行程時間と、交通渋滞と、駐車コストとに重大な影響を与える。
【０００６】
Donald Shoupは次のように指摘する：「どこかへ向かっているドライバー達によっては驚くほどの交通量が生起されていない。むしろ、既に到着したドライバーが交通量を生起させている。」（非特許文献３）。Shoupはこの現象を「駐車のためのクルージング」（cruising for parking）と名付けており、各自動車の走行距離が短くとも結果として多大な交通渋滞と燃料の無駄遣いと高い二酸化炭素放出量とをもたらしていると、同氏は示す（非特許文献４）。
【０００７】
自律車両の場合、駐車場所を探すために必要な走行時間と、駐車場所から最終目的地へと移動するために必要な歩行時間とが、ドアツードア行程時間に加算されないことになる。また、これらの自律車両は、乗客を目的地にて降車させた後、非自律型の車両の場合とは異なって合理的な歩行距離内に存しない駐車場へと速やかに向かうことができる。もっとも、駐車スペースは十分になく高価であるため、これらの自律車両の駐車に関しても非自律型の車両と同様の問題に直面する。
【０００８】
平均的な駐車スペースとして１５０平方フィートを想定して、アメリカ合衆国には２．５億台の車両があると仮定するならば、これら全ての車両を包括するための駐車場は１，３５０平方マイルに達することになりこれは国土面積の約０．０４％となる。これは大した値ではないとするかもしれないが、都市部における車両密度が問題である。都市計画主体が知っているように、一般的には、種々の施設に関して使用される土地２００平方フィート毎に１区画という比率で駐車スペースは割り当てられる（非特許文献５）。典型的な駐車場におけるアクセス路のためのスペースとして余計に３０％〜５０％を追加するならば、駐車用途に割り当てられたスペースと、スーパーマーケットやショッピングセンターやオフィスビルやレストラン等の施設のために割り当てられたスペースとの比率が実際には１：１よりも大きいものとなる。例えば、アメリカ合衆国ジョージア州アトランタの都心部では、１００％駐車用途に特化している土地面積の割合は２１％に達する（非特許文献６）。同地は、アメリカ合衆国ジョージア州全域の中では最も高密度で最も歩行者優遇的な地域である。したがって、多くの都市では、駐車用途が土地活用の最大用途となる場合が多々ある。
【０００９】
自律車両のパラダイムと並行して、電気推進が自動車に適用され始めているということにも留意されたい。電気自動車（ＥＶ）に使用されている電気モータは、多くの場合エネルギー変換効率９０％をパワー出力全域にわたって達成しており、また、正確に制御されることができる。このことにより、低速駐車操作はＥＶにとっては特に効率的なものとなる。
【００１０】
自動車に適用が提案されている別の技術的革新としてはアドホック車両通信が挙げられるのであり、これは車両−車両（Ｖ２Ｖ）形式又は車両−インフラストラクチャ（Ｖ２Ｉ）形式の通信とすることができる。本願開示にて提案する概念は、自律車両と電気推進と無線車両通信とに基づいており、該概念は自己自動化駐車場に関しての新たなパラダイムの設計をもたらすのであり、該新たなパラダイムはもっぱら車載システムに依拠して駐車場スペースに収容されることのできる自動車の台数を最大化する。
【００１１】
車両通信（例えば、ITS G5, 802.11p規格（非特許文献７））を備えた自律走行ＥＶは、近隣の自己自動化駐車場の利用可能駐車スペースについてオンラインで問い合わせを行う。該車両は自らの駐車スペースを予約してその所在地へと向かう。駐車場に入場すると該車両はＶ２Ｉ通信を用いて駐車場を管理しているコンピュータと情報を交換する。車両は、自己学習された乗客に関しての習慣又は同じ乗客によって入力された指示値に基づいて、該車両についての退出時刻の推定値を、提供することができる。駐車場コンピュータは、車両にそれの駐車スペース番号を伝達するのでありこれによって該駐車スペースへ到達するための正確な経路が示される。空間使用効率を最大化する態様で車両が駐車されるため（アクセス路がない）、この経路によると駐車場内で既に駐車されている他の車両の移動も必要とされ得る。また、駐車場コンピュータは、これらの車両を移動させるための無線メッセージを発するのであり、可能なときにはなるべくプラトーン（隊列）としてこれらの車両を移動させて駐車に要する時間を最小化させる。退出プロセスは同じである。起こり得る全ての状態で任意の車両の入場／退出を可能とするべく最小限のバッファエリアが駐車場内に設けられる。管理コンピュータは、これらの操作に際して駐車車両の移動距離（移動マイル数）を最小化させる駐車戦略の生成を司る。
【００１２】
本願は、準自動化及び自動化された車両用の駐車管理システムを開示するのであり、該システムは：
駐車操作及び出庫操作に関して車両群を管理し及び連係させる駐車場コントローラと；
車両の移動に関しての事項を受信し、実行し、及び報告するための車両モジュールとを備え、
いずれも通信システムを装備している。
【００１３】
本願は、車両ネットワーキングに基づいた自律車両用の自己自動化駐車場を開示するのであり、これは：
駐車操作及び出庫操作に関して車両群を管理し及び連係させる駐車場コントローラを備え、
車両の各々は、車両の移動に関しての事項を受信し、実行し、及び報告するための車両電子モジュールを備えており、
車両の移動に関しての事項は、駐車場コントローラによって送信され、及び、駐車場コントローラへと報告され、
駐車場コントローラは、車両モジュールの通信システムと通信するための車両ネットワーキング通信システムを備えている。
【００１４】
１つの実施形態では、駐車場コントローラは：
−駐車スペースに到着する車両のために駐車スペースを利用可能とするために、既に駐車されている車両１列以上を自律的にプラトーンとして動かし、及び
−駐車されている車両が駐車スペースから退出できるようにするために、駐車されている車両１列以上を自律的にプラトーンとして動かすように構成されている
【００１５】
１つの実施形態では、該通信システムは、車両−車両通信システムを用いることを含む。
【００１６】
１つの実施形態では、車両−車両通信システムを用いる該通信システムは、専用の短距離通信プロトコルを用いることを含む。
【００１７】
１つの実施形態では、車両−車両通信システムを用いる該通信システムは、モバイル通信システムを用いることを含む。
【００１８】
１つの実施形態では、該通信行為は、車両−インフラストラクチャ通信システムを用いることを含む。
【００１９】
１つの実施形態では、車両−車両通信システムを用いる該通信システムは、専用の短距離通信プロトコルを用いることを含む。
【００２０】
１つの実施形態では、車両−車両通信システムを用いる該通信システムは、モバイル通信システムを用いることを含む。
【００２１】
１つの実施形態では、該コントローラは、
スペース利用可能性に基づいて駐車インフラストラクチャへのアクセスを管理し；
駐車インフラストラクチャに入場してから指定された駐車スペースに到達するまでの間の車両移動を管理し；
駐車エリアへの車両の入場及び駐車エリアからの車両の退出を可能とするために、車両の移動を連係させるのであり；
車両の移動を記述するデータを送信する通信モジュールを含む。
【００２２】
１つの実施形態では、該コントローラの機能は選出された車両によって引き受けられる。
【００２３】
１つの実施形態では、該コントローラの機能は以前のコントローラノードが退出する直前に別の車両に付与される。
【００２４】
１つの実施形態では、該コントローラの機能はローカル又はリモートなサーバによって引き受けられる。
【００２５】
本願開示の残りの部分の構成について述べる。次のセクションでは、駐車場テクノロジに関して幾ばくかの背景を提示する。次に、我々のシステム設計課題について説明する。次のセクションでは、我々の提案を従来的な駐車場と比較するための評価枠組みを提示するのであり、この際ポルトガル国ポルト市内にある現実の駐車場における入場時刻及び退出時刻についてのデータセットを活用する。そして、我々の自己自動化駐車場に関しての提案のための単純な駐車戦略をこのデータセットに基づいて評価し、また、それぞれの駐車場におけるキーメトリックたる移動距離を比較して我々の提案の実現可能性を示す。幾つかの結論を示して終わる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
添付の図面は明細書を説明するための好適実施形態を表しており開示範囲を制限するものとしては解釈されてはならない。
【００２７】
【図１】自動化駐車場に関しての例示的レイアウトを伴う実施形態についての概略図であり；車両を一方のラインから点線の軌跡で図示されているように５ポジション上方に又は下方に設けられている別のラインへと移転することを可能にするためにバッファエリアが用いられている。
【図２】従来的な駐車場におけるレイアウト及び移動距離を有する実施形態についての概略図である。
【図３】完全に満車となった駐車場を伴う実施形態についての概略図であり；このアーキテクチャにおいて車両はバッファエリアを用いてライン１−６、２−７、３−８、４−９及び５−１０間においてカルーセルを実現しており；循環は時計回り又は反時計回りとすることができる。
【図４】１時間毎の自動車の入場及び退出件数を提示するヒストグラムについての概略図であり；駐車場内にある自動車の総台数もプロットされており；１６ｈ０５にて占有率１００％が達成されている。
【図５】分析された２４時間にわたっての総走行距離の推移を従来的な駐車場及び自己自動化駐車場の両者に関して表すプロットについての概略図であり；最適化されていない戦略がために自己自動化駐車場の曲線においては、駐車場が満車となり退出がピークに達する頃合いである１６ｈ００頃において急増が惹起されていることに留意されたい。
【図６】車両毎の距離に関しての累積分布関数についての概略図である。
【図７】協調的駐車システムについての概略図である。
【図８】ＣＰＳコンピューティングシステム（図７のｘ１０）についての概略図である。
【図９】車両が接近する初期段階に関しての方法についての概略図である。
【図１０】協調的駐車システム（ＣＰＳ）及び車両とコントローラとの間の各々の通信についての概略図である。
【図１１】入場／退出の手順についての概略図である。
【図１２】幾つかの条件を最適化する車両移動戦略を決定する方法についての概略図である。
【図１３】特定の制約（例えば、回転半径）を前提とした場合において、諸々の列のペア間について可能な移動置換の全てを決定するステップの例についての概略図である。
【図１４】リーダー役選出及びハンドオーバーの方法についての概略図である。
【図１５ａ】各ゾーンの列間での可能な移動によって接続されているカスケーディング型駐車ゾーン及びインターリンキング型駐車ゾーンについての概略図である。
【図１５ｂ】各ゾーンの列間での可能な移動によって接続されているカスケーディング型駐車ゾーン及びインターリンキング型駐車ゾーンについての概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
駐車テクノロジについて述べる。交通渋滞は多くの原因を有しておりこれらが関連しているが故に最大の輸送問題の１つとして数十年にわたって存在してきた。密集した都市部においては、空きのある駐車場所を見つけるための探索が相当な渋滞をもたらし得るのであり、これは経済的な損失と環境上の影響を結果としてもたらす。駐車のための探索は、多くの場合、路上駐車の価格と道路外駐車の価格との間の不均衡によってもたらされるのであり、追加的には無料駐車場の過度な供給によってももたらされる。調査によると、アメリカ合衆国内での自動車旅程の９９％に関して駐車は無料であるとされた（非特許文献４）。歴史的なShoupの調査によると、駐車のためのクルージングは平均して交通の３０％を割合として占め、平均的な探索時間は８．１分であると報告された（非特許文献３）。同報告においてその著者によると、ロサンジェルスの小さな商業地区においては、駐車のためのクルージングのせいで、走行距離が９５００００マイル余計に生じ、４７０００ガロンのガソリンが無駄遣いされ、７３０トンの二酸化炭素が排出される、と結論づけられた。ドイツ国ミュンヘンのある地区で行われた類似の調査では、類似のトレンドが確認されたのであり、即ち、燃料費に関して３５０万ユーロが無駄遣いされ、１５００００時間が失われ、経済的な損失として２０００万ユーロが失われた、と結論づけられた（非特許文献８）。類似の大きさの地区を複数含むより大きなドイツ内の都市に敷衍すると、毎年総計２０〜５０億ユーロの経済損失が推定される（非特許文献８）。非特許文献９においては、移動持続時間及び駐車持続時間と共にクルージング時間が増大し、逆に収入との関係ではそれが減少するとOmmerenらは結論づけている。
【００２９】
駐車場設計について述べる。駐車の問題は、都市計画主体及び設計者にも困難をもたらす。多くの場合、市民は通勤のみのために自己の自動車を使用するということを考慮すると、これらによって占有される都市部の空間は非効率的に活用されている（例えば、今日においては平均的な自動車の駐車時間は９５％である）。また、都市開発においては、建築規模に依存した駐車スペース要求を義務づける地方条例をも考慮する必要があり、これはコストを増大させ、駐車スペースの供給を需要が上回ることによって購買者の選択肢が制限される。２００２年の調査においては、２００２年度に関してアメリカ合衆国では、駐車要求事項が道路外駐車設備について公的助成金として１２７０億ドルから３７４０億ドルを必要ならしめたと推定されている（非特許文献４）。
【００３０】
近年においては、駐車用構造物の設計に関しての興味が増大している。駐車場は次の４つの主たるゾーンからなるのであり、具体的には、車両及び歩行者のための循環エリアと、駐車スペースと、駐車インフラストラクチャへのアクセス路と、多層構造物におけるランプとがそれである。駐車用構造物の設計においては、形状（通常は矩形）、空間的寸法、駐車角度、交通レーン（例えば、一方通行か両方向通行か等）、アクセスタイプ又はランプ構成についての選択肢等の幾つかのパラメータの選択に関して現場の制約、規則、施設の機能（例えば、商業用か住居用か等）、予算及び効率性等の要請に基づいて妥協点を探す。幾つかの理由（例えば、歩行者用循環エリアの存在等）により、人間によって操作される車両のための駐車場は非効率的かつ高価なものとなり（例えば、より低い土地稼働率等）、これは高人口密度の地域では致命的となる。
【００３１】
駐車システムについて述べる。ＩＴＳによって実現される駐車システムの分野に関しては多くの研究が行われてきた。この研究分野は一般に、２つの主たるカテゴリ、即ち駐車支援及び自動駐車、に分類される。駐車支援システムは、センシング技術と情報技術と通信技術とによって可能とされるのであり、該システムは利用可能な道路上の及び／又は道路外の駐車場所を発見することによって運転者を支援する。これらのシステムでは、取得された情報（供給又は需要）は、意思決定のため、運転者又はそれらの支援システムへと伝播されるのであり、即ち駐車スペース／ルートの選択が対象とされておりやがては駐車場所の予約及び価格交渉も含まれる。支援システムの例としては、駐車情報システム（例えば、ガイダンスやスペース予約）（非特許文献１０、１１）、駐車スペース検出（例えば、ＧＰＳを用いる場合（非特許文献１２）やカメラ又はセンサを用いる場合（非特許文献１３））、又は駐車スペース選択（例えば、運転者の選好に基づく場合（非特許文献１４））が挙げられる。
【００３２】
自動駐車という広い分野についても多大な注力がなされてきた。黎明期の機械的駐車システム（非特許文献１５）では、自動車を地面から上昇させるために４つのジャッキが用いられて、ジャッキ内の車輪が最終的駐車位置への側方運動を支援した。このカテゴリにおける主要な例の1つとしては自己駐車が挙げられ、この例ではセンサ情報（例えば、カメラやレーダー）を用いてかつ車両アクチュエータ（例えば、ステアリング）を制御することによって車両が自動的に駐車操作を算出及び実行する。このシステムに対しての改良がヴァレー駐車（Valet Parking、非特許文献１６、１７）であり、自己駐車に加えて車両は利用可能な駐車場所を発見するまでの間自律走行を行う。先述の２つのシステムは道路上の駐車及び道路外駐車（例えば、駐車場）に利用されることができることに留意されたい。
【００３３】
車両を駐車するスペースを削減するため、利用可能なスペースが特に少なく高価な地域においては、自動ロボット化駐車が用いられている。これらの駐車場では、車両を駐車するために電化エレベーターや転動・回転プラットフォームを多層構造物において用いて空間稼働率を最大化する。駐車操作は、運転者又はオペレータの介入を受けずに電気駆動プラットフォームによって自動的になされる。自動ロボット化ソリューションは、Boomerang Systems (http://boomerangsystems.com/)やParkmatic (http://www.parkmatic.com/)等の複数の製造業者から市場で容易に得ることができる。しかし、これらのシステムの複雑性故に、これらのシステムは高額な資本投下を必要とし、また、相当の運用費用（例えば、維持費やエネルギー費）を伴い得るのであり、これはエンドユーザに高度な負担を結果としてもたらし得る。例えば、多くの都市部においては、このような複雑な駐車場での駐車料金は最初の１時間で２０ドルに達し得る。このソリューションのさらなる欠点としてはヴァレー駐車機能の欠如が挙げられる。なぜならば、運転者は最寄りの駐車場所へ車両を移動させる必要があり、これは（例えば、費用の面で）最適でない場合となり得るからである。さらに、可動プラットフォームの固定された大きさとその個数の少なさ故に駐車スペース配分の最適性が制限されることになる。
【００３４】
システム設計について述べる。我々のシステム設計課題を当セクションにて説明する。車両の自律走行能力と、駐車場のアーキテクチャ及びインフラストラクチャと、駐車場コントローラが駐車された車両の移動を管理できるようにする簡単な通信プロトコルとについての仮定を提示する。
【００３５】
駐車場アーキテクチャについて述べる。駐車場の幾何学的設計は、我々の提案においては重要な論点である。先のセクションにて既述したように、従来的な駐車場においては、それらの設計に際して考慮すべき幾つかの考慮事項がある。例えば、駐車スペース及びアクセス路の幅、アクセス路を一方通行又は両方向通行として運用するか、駐車ベイの進入角度（９０°、６０°、４５°）、歩行者用経路、利用可能な駐車スペースの発見のために設定される視認性等である。
【００３６】
我々の自己自動化駐車場では、これらの考慮事項の多くは妥当しない。操作は自動車によって自律的になされ、歩行者のアクセスは禁止され、割り当てられる駐車スペースは駐車場コントローラによって決定される。主たる設計課題は、駐車スペースを最大化する幾何学的レイアウトを定義することであり、これに関しては全ての占有構成状態下において任意の駐車スペースからの退出を可能とするために必要となる操作を行うための最小限のバッファエリアを用いることになる。この幾何学的設計は、終局的には駐車場のスペースの形状によって決定される。駐車場アーキテクチャは、各駐車スペースに出入庫するための軌道及び関連する操作をも定義する。
【００３７】
駐車場はＶ２Ｉ通信デバイスを有しており、これは車両と駐車場コントローラとの間の通信を可能とする。理論上、このインフラストラクチャ設備は、駐車場内の車両によって代替されることができ、該車両はそこに駐車されている間において駐車場コントローラの役割を引き受けることができ、退出時にはこの役割を別の自動車へとハンドオーバーすることができるのであり、これはＶ２Ｖ仮想交通信号灯プロトコル（非特許文献１８）の想定されている動作態様に類似している。もっとも、駐車場についての上空からの視点を提供して車両の位置及び向きに関してのコントローラによる認識を改善するビデオカメラを付加することによって補完することのできる実体的なインフラストラクチャが存在していれば、プロトコルは簡略化され得るのであり、また、信頼性は向上し得るのである。
【００３８】
これらの軌道及び操作を減らすこと及び簡略化することも重要な設計課題である。なぜならば、これはシステムの信頼性に影響を及ぼし、自動車をより迅速に格納及び回収できるようにするからである。また、乗客が自動車を駐車場で回収しているのではなく、むしろ自動車が乗客を迎えに上がるという事実に着眼して駐車場アーキテクチャを有利に構成することができるということに留意されたい。これにより、駐車場に異なる幾つかの出口を持たせて、自動車の現在位置に基づいて出口を選択するようにすることができる。操作を最適化及び簡略するために、これらの自己自動化駐車場は、車両に所定の最小回転半径値を課すことになる。各駐車場によって指定された回転半径を満たす車両のみが入場を許可される。
【００３９】
駐車場及びそのバッファエリアの幾何学的レイアウトは、自己自動化された動作のためにとても異質な構成を取ることができる。特に、二重路上駐車領域等の今日においては正式な駐車場としては認識されていない駐車エリアも、類似の駐車場コントローラによって管理され得る。
【００４０】
概念実証の例として、図１に示した駐車場デザインを提供する。この駐車場は計１０×１０個の駐車スペース及び２つのバッファエリアを有しており、一方のバッファエリアは駐車スペースの左にあり、もう一方は駐車スペースの右にあり、それぞれ６ｍ×２０ｍの寸法とされる。バッファエリアの大きさは最小回転半径によって決定され、この例では中型車の値としては典型的な５ｍであると仮定されている。この駐車場は、乗客を降車させた後に入場する自律車両を対象として設計されているため、ドアを開けることを可能とする車両間空間を残す必要がない。したがって、駐車スペースの幅を大幅に削減することができる（≒−２０％）。この例では、各駐車スペースについては２ｍ×５ｍとする。
【００４１】
この省スペースレイアウトでは、車両の挿入及び排除の誘導をなすためには特定の戦略が必要とされる。つまるところ、必要とされる車両に関する移動が重大なコストを伴わない限りにおいてのみレイアウトの実現可能性が肯定される。次に、例示したレイアウトを活用する単純なアルゴリズムをもって実証を行う。後ほど、セクションＶにおいては、その性能を評価する。
【００４２】
入場／退出アルゴリズムについて述べる。図１に転じる。この自己自動化駐車場デザインにおいては、操作を簡略化及び標準化するために、車両を所与の列から（最小回転半径が５メートルであるということによって決定づけられる）５ポジションだけアップ又は上側の新たな列へ移転するためだけにバッファエリアを用いるのであり、図１に示した半円形の軌跡によって図示されている。一方の列ｒから別の列ｒ’へと向かうこのような車両移転を行うと、やがて他の車両を移動させてカルーセル形式でｒに再挿入することが必要となる。このようなバッファエリアの活用態様は、空間効率及び移動量の最小化という観点からは特に効率的ではないが、任意の車両の退出を可能とする単純な駐車場用操作戦略を定義することを可能ならしめる。このアーキテクチャでは、駐車エリアの左側又は右側において車両の入場／退出を許可する。
【００４３】
したがって、単純なアルゴリズムを次の通り定義することができる：
・車両の入場時：既にｒ及びｒ’内に所在中の車両がやがて行うであろう車両の入場を可能とするための移動が最小化されるように、車両は空きスペースを有する最も左側の列ｒへと誘導される。車両はｒ内の最遠空きスペース内に配置される。
・車両の退出時：ｒ及びｒ’内に所在中の車両がやがて行うであろう閉塞なき経路を形成するための移動が最小化されるように、列ｒ内に駐車されている退出車両は前方又は後方から退出するように誘導される。
【００４４】
自律走行機能について述べる。我々の自己自動化駐車場に関する提案の具体的ケースが要求する車両の自律走行機能は、公道上の運転の場合に比して大幅に単純化されたタスクを伴う。なぜならば、第１に、環境が駐車場コントローラによって完全に管理されており、また、駐車場内でのモビリティに関しては該コントローラによって決定されたモビリティのみが許されるからである。したがって、該環境は完全ロボット化環境であり、該環境においては自律車両と人間によって運転される車両との間の相互作用がない。技術及び複雑性の観点からは、我々の構成は、公道上の汎用的な自律走行よりは、自動保管回収システム（ＡＳ／ＲＳ、Automated Storage and Retrieval System）により類似しており、ＡＳ／ＲＳは１９５０年代の実用化以来物流及び製造環境で広く用いられてきた（非特許文献１９）。
【００４５】
駐車場コントローラが駐車場内の全てのモビリティの連係を指揮するため、駐車場コントローラは常時駐車場の現在構成を把握している。したがって、自律走行においては重要な役割を担うコンピュータビジョン技術の一切は、この制御された環境では不要となる。自己自動化駐車場を利用する自動車は、自律走行機能よりも、かかる制約された環境下の低速場面で（ＤＳＲＣ無線を介した）遠隔操作を可能とするシステムを必要とする。機械的アクチュエータによって伝統的に達成されてきた車両機能を実現するために電気的システムを用いるドライブバイワイヤ（ＤｂＷ）技術を用いれば、このような遠隔操作を容易に実装することができる。スロットルバイワイヤは現代的な自動車においては広く用いられており、また、初期のステアリングバイワイヤの市販自動車も既に登場している（非特許文献２０）。新たな電気アクチュエータに電力を供給することができるため、ＥＶはＤｂＷシステムを可能とする要素となるであろう。
【００４６】
車両に関しての精密な位置特定は重要な問題である。ＧＰＳ等の全地球測位システムや上空カメライメージに加えて、各自動車の慣性航法システムをも用いて、各車両の変位についての正確な情報を駐車場コントローラへと伝達する。この類いの情報としては車輪毎の回転を報告することさえできるのであり、旋回操作における正確な軌道を捕捉することができる。
【００４７】
駐車に関与する自動車に対して求められる自律走行機能要件が限定されているが故に、運転者が駐車場の入り口に残置した非自律型の車両又は準自律型の車両に対して自己自動化駐車場を拡張的に適用することが可能となることに留意されたい。完全自律型の市販車は存在していないものの、幾つかの市販車においては自動駐車システムが既に提供されており、これらは非ホロノミック型車両の縦列駐車操作の制御に関しての研究に基づいている（非特許文献２１）。
【００４８】
通信プロトコルについて述べる。自己自動化駐車場のための通信プロトコルは、２つの当事者間の、即ち駐車場コントローラ（ＰＬＣ、parking lot controller）と各車両との間の、通信を確立する。
【００４９】
駐車場に入場しようとする車両は、まずＰＬＣに対して利用可能性についての問い合わせを行う。ＰＬＣは、駐車場の状態について完全に把握しており、車両を駐車スペースへとマッピングしており、及び、満車でない場合には肯定的に応答する。駐車場に入場すると、自律車両はＰＬＣモードを起動する。駐車場に滞在する間は、車両のモビリティ管理はＰＬＣに任される。車両を動かすには、無線制御カーにおいて用いられるコマンドに似ているコマンドのシーケンスの形式をとる移動命令をＰＬＣが送信するのであり、これによって所望の駐車スペースへと誘導される。例えば、セクションＩＶ−Ａにて説明されたカルーセル操作は次のシーケンスに対応する：前進ｍ１，操舵ｄ°，前進ｍ２，操舵−ｄ°，前進ｍ１。コマンドは車両属性に依存する。車両が駐車場に入場した際に属性、即ち幅・長さ・回転半径等をＰＬＣへと送信しなければならない。
【００５０】
プロトコルは、各コマンドの実行状態に関しての、車両からＰＬＣへと送信される、周期的な報告を伴う（典型的には、周期はＶＡＮＥＴビーコンと同じとされる（非特許文献７））。これらの周期的報告により、ＰＬＣは、同時に複数の駐車場内の車両を管理することができる。駐車スペースに車両を挿入するためには、他の車両を動かす必要が生じる場合もあることに留意されたい。また、駐車場内の異なる駐車スペースにおいて並行して駐車が行われ得ることにも留意されたい。周期的報告に基づいて、ＰＬＣは、操作時間を最小化するために、可能である場合にはいつでも車両をプラトーン態様で移動させようとする。
【００５１】
車両退出は、（例えば所有者からの迎車リクエストを受信した場合の）退出を意図する車両によってＰＬＣへ送信されたメッセージによって、トリガーされる。そして、ＰＬＣは移動シーケンス命令を算出してこれらのシーケンスを関連する車両へと送信する。
【００５２】
外部コントローラが車両を管理する場合、明らかなセキュリティ問題が生じる。非特許文献２２において説明されるように、車両ネットワークエンティティは、例えば各駐車場のＰＬＣ通信装置の認証を担う政府系運輸機関等の、認証機関によって認証されることになっている。不正防止装置によって、適正な挙動からの逸脱を防止又は検出することができる。究極的な場合においては、認証を取り消して駐車場に新たな車両を入場させないようにする。認証取消を検出することができない駐車中の車両に関しては、高度のリスクが及んでいない。
【００５３】
評価枠組みについて述べる。このセクションでは、従来的な駐車場のレイアウトと自己自動化駐車場に関しての我々の提案に用いられるレイアウトとを説明する。収容可能台数において同等な駐車場を比較することが我々の目標であり、これに際しては次の２つの重要なメトリックを用いる：車両毎の面積；並びに駐車及び退出の操作に伴う総走行距離。この最後のメトリックに関しての現実の入場／退出データセットを用いての実際の評価は、次のセクションにて示す。
【００５４】
従来的な駐車場について述べる。評価の比較対象としては、図２に示す従来的な駐車場デザインを用いる。この駐車場のデザインは駐車スペースを最大化しかつアクセス路のスペースを最小化しようとする標準的なレイアウトに基づいており、これはデータセットビデオで見られるものと類似しており、後述する。駐車スペースに関しては５ｍ×２．５ｍとのありふれた寸法を、アクセス路に関しては幅６ｍを採用する。典型的には、２つの列が互いに向かい合うように配置されており、駐車スペースから退出するために自動車はリバース操作を用いることを余儀なくされる。アクセス路は一方通行レーンに基づいており、幅員は削減されており、自動車は標準的なシーケンスに従って駐車場を完全に横断することを余儀なくされており、該標準的なシーケンスは次のステップからなる：駐車場に入場するステップと、駐車スペースを探すために駐車場を横断するステップと、駐車するステップと、駐車スペースから離脱するためにリバース操作を行うステップと、出口へ向かうために駐車場を横断するステップ。このデザインでは、空き駐車スペースを発見することが決定性を有する事項でない場合、走行距離の差異を無視することができる。
【００５５】
この駐車場は１００台の自動車を収容し、７２ｍ×３２ｍ＝２３０４ｍ２の面積を占有する。このため、自動車毎の面積は２３．０４ｍ２となる。
【００５６】
このタイプの駐車場では、全ての車両が同じ距離を横断する。この距離の構成要素は、図２においてマーキングされている。Ａはアクセス路において走行された直線距離を表しており、これに対しＢはカーブのそれを表している。Ｃは、駐車スペースにおける入場及び出場操作を表している。回転半径を５ｍとすると、車両に関して次の総走行距離が求まる：Ａ＝９４．８ｍ，Ｂ＝６×（２π×５ｍ）／４，Ｃ＝２×（２π×５ｍ）／４＋２×３ｍ。これは各自動車によって総計≒１６４ｍという結果をもたらす。このような距離を算出する操作モデルは過度に単純化されているのは明らかであるが、我々の課題においては無視できる程度の差異しかもたらされない。
【００５７】
自己自動化駐車場について述べる。自己自動化駐車場に関しては、先述したレイアウトを用いる。図２の駐車場とできるだけ同等なものとするため、図１に示すように、Ｎｃ＝１０カラム及びＮｒ＝１０列として１０×１０の駐車スペースからなるアレイを形成する。各々幅６ｍのバッファエリア２つも含まれており、幅は従来的な駐車場のアクセス路と同様とされている。この駐車場は、乗客を降車させた後に入場する自律車両を対象として設計されているため、ドアを開けることを可能とする車両間空間を残す必要がない。したがって、駐車スペースの幅は２ｍに減じられる。各駐車スペースの長さはここでも５ｍである。したがって、この駐車場の総面積は６２×２０ｍ＝１２４０ｍ２であり、自動車毎の面積は１２．４０ｍ２となる。従来的な駐車場の自動車毎の面積と比較すると５０％近い削減がこれによって得られることになる。
【００５８】
この自己自動化駐車場では、自動車毎に走行距離が大きく異なる場合があり、これは従来的な駐車場で起きていることとは正反対である。乗客を乗客所在地で迎えるために駐車場から自律車両が出発する場合、左又は右のバッファエリアのいずれからも出発することを許す。また、リバース操作によって退出することもできる。従来的な駐車場の場合のように各自動車によって走行された単一の総距離を算出する代わりに、駐車場を特定の構成とした場合に各車両が走行する平均距離を算出するように試みることができる。車両は固定された駐車スペースに停車されないということに留意されたい。なぜならば、他の車両の入場及び退出時にアクセス路を設けるために車両が管理アルゴリズムによって移動されるからである。
【００５９】
この自己自動化駐車場においての走行距離の大きさについて大まかな概要を得るために、（退出が観測されない）単調的なプロセスにおいて駐車場が完全に満車になるという特殊な場合について入場及び退出に伴う距離を算出することができる。ここで、β＝６ｍを入場バッファの長さとし、γ＝５ｍを駐車スペースの長さとする。車両は、駐車場の左のバッファエリアから入場するものと仮定する。最初のＮｃ個の車両が最遠方カラムに収まり、合計でＮｃ（β＋Ｎｃγ）＝５６０ｍを走行する。次のＮｃ個の車両はその前のカラムに収まり、合計で１０（β＋９γ）＝５１０ｍを走行する。反復して考えれば、駐車場を満車とするための合計距離は単位をメートルとして次のようになる：
【数１】
2017512347.tif 000003
そして、これにより３３５０ｍと算出され、換言すれば平均として１台の車両あたり３３．５ｍとなる。この値は、セクションＩＶ−Ｂで説明した場面と全く同じであり、その場面とは最初に利用可能なカラムにて車両が駐車して続いて入場してくる車両を受け入れるために前進移動を行うという場面である。完全に満車となった駐車場を考える場合、各車両を退出させることに際しての平均的走行距離は、バッファエリアを用いて退出路を作るアルゴリズムに依存することとなる。１つの代替的可能性としては、先述したようにバッファエリアを活用する策が考えられ、そのような構成では車両の回転半径に基づいて半円形の軌道上での移動を実行させる。従来的な駐車場の場合における回転半径たる５ｍを採用すると、図３に示すようにこれらの半円形軌道が、ライン１をライン６に、ライン２をライン７に、．．．という具合に接続する。図３のフレームＡに示してある赤色の車両が退出したい場合、図３のフレームＢのように赤色の車両をブロックする車両がなくなるまで、ライン１及び６内にある全ての車両が、必要ならば半円形軌道を用いて、時計回りに循環する必要がある。退出したい車両が図３のフレームＡの第５号車両である場合等においては、反時計回りの循環を用いることもできることに留意されたい。これらの半円形軌道によって同じ列内の車両が異なる方向に向いているということになり得るが、駐車場の運用においてこのことは全く問題とならない。
【００６０】
このようなバッファエリアの使用方法は、走行距離の最小化という観点からは特に効率的ではないが、同時的に行われるプラトーンベースドな車両モビリティを可能とするが故に全体的な退出時間を向上させる。操作は単純かつ標準的となるため、駐車場が満車となった場合の退出車両の平均的走行距離を表す解析的表現の導出が可能となる。ｃｉとはｉ番目のカラムから退出したい車両を表すものとする（ｉ−１台の車両が前方にある）。時計回り及び反時計回りの循環の対称性を考慮すると、この値は１からＮｃ／２＝５の間の値をとることになる。したがって、退出車両の平均的走行距離は次のように表される：
【数２】
2017512347.tif 000004
【００６１】
上記より約１４３．８５ｍと算出される。これに平均的な入場及び駐車の際の距離３３．５ｍを加算すると、車両１台あたりの合計は１７７．３５ｍとなり、これは従来的な駐車場における１６４ｍという値と似ている。従来的な駐車場に関してのこの１６４ｍという距離は全ての駐車場稼働状態に関して固定されておりこれには殆ど空っぽの状態も含まれる、ということに留意されたい。自己自動化駐車場の場合、殆ど空っぽの状態での走行距離は遙かに少ないものとなる。また、良好な駐車戦略を用いれば中程のカラムの車両の退出を最小化することができるのであり、これは総走行距離に重要な影響を与えるということにも留意されたい。
【００６２】
入場／退出データセットについて述べる。自己自動化駐車場に関しての我々の提案の走行距離を現実的に評価するためには、実在する駐車場で観測された入場及び退出についてのデータセットを用いる必要がある。使用態様という意味での駐車場のタイプは、自動車のモビリティを管理するアルゴリズムの性能に大きな影響を与え得る。例えば、勤務時間中に通勤客によって使用される駐車場と比べると、ショッピングモールの駐車場はより高い車両回転率を伴うことになり、車両毎の駐車時間はより短くなる。駐車場内の車両モビリティを最適化するためのアルゴリズムにとって重要なパラメータの１つとしては、入場時に伝達される各車両の予想退出時刻が挙げられる。この時刻は乗客によって入力されるか又は乗客の典型的なモビリティパターンをキャプチャする自己学習プロセスに基づいて自動的に自動車によって予想されることができる（非特許文献２３）。
【００６３】
我々のデータセットは、連続する２４時間にわたって駐車場でのアクティビティを捉えたビデオ録画に基づいて構築されている。対象の駐車場は無料であり、このことは駐車パターンに影響を与えている。該駐車場は通勤客の用に供されると共に近隣の小学校関係者にも利用されており、自動車を駐車して徒歩にて子供を学校へと送る保護者による比較的に短時間な停車も発生している。この駐車場は合計１０４個の駐車スペースを有しているが、我々の１０×１０レイアウトに合致させるために、特定の４つの駐車スペースに関する入場／退出を無視することによって１００枠に減じた。この駐車場は連続的に開放されている。この駐車場は１つの入り口を有するため、我々の自己自動化駐車場への車両の入場に関しては左側のエントランスからの入場のみを認める。駐車場が空っぽになった状態で始まり、２４時間後に観測が終わるのであり、その際にはまだ駐車中の車が何台かある。表１がこのデータセットの主要事実を要約する。３０分間隔でみた入場及び退出の分布に関してのヒストグラムを、図４にて提示する。データセットは、コンマ区切り形式（ＣＳＶ）ファイルとして次のリンク先で入手可能である： http://www.dcc.fc.up.pt/~michel/parking.csv 。
【００６４】
【表１】
2017512347.tif 000005
【００６５】
結果について述べる。本願明細書においては自己自動化駐車場のコンセプトを提示しているのであり、入場する車両を受け入れるため及びブロックされている車両の退出を可能とするために自律型の自動車が車両アドホックネットワーキングを用いて協調的に車両移動を行う。この協調的パラダイムを用いることによって、各自動車を駐車するために必要な空間を、従来的な駐車場で必要とされていた空間の半分近くに削減することができる。駐車場を設計するためのこの新たなパラダイムは、都市景観に対して多大な影響を与えることができるのである。この点、都市においては、自動車用駐車場に割り当てられている面積が時に２０％を超えるということを想起されたい。発展途上にあるＥＶのパラダイムを伴うと我々の提案は特に効果的なものとなる。なお、ＥＶに関しては、駐車場モビリティにおいて観測される低速域において極めて高いエネルギー変換効率が達成される、ということに留意されたい。
【００６６】
もっとも、我々の提案においては、このような自己自動化駐車場で発生した全般にわたる協調的モビリティが、従来的な駐車場にて生じるモビリティに比してひどく過度なものとなっていないことを示す必要がある。２４時間にわたる期間における駐車場の入場及び退出に関しての実際のデータセットを用いることによって、たとえ単純かつ最適化されていない車両駐車戦略を用いたとしても、総走行距離が従来的な駐車場におけるそれよりも３０％低い値を取り得るということを示した。我々の提案が有している自動車駐車分野の将来を再構築する潜在能力は、この非直感的な結果を受けて、さらに強化されることになる。
【００６７】
好適には、最適化手法を用いることができ、これにより退出時刻を推定して、各自動車についての初期配置位置を決定することができ、これによって結果をさらに向上させることができる。
【００６８】
協調的駐車システム（ＣＰＳ）について用いることのできる実装例に関しては、図７に記載のシステムｘｘ０（車両Ａ）によって実現することができる。システムｘｘ０は、例えば、車両通信システムｘｘ１、測位システムｘｘ２、ユーザインターフェースｘｘ３、ソフトウェアｘｘ４、プロセッサｘｘ５、物理メモリｘｘ６、車両データへのインターフェースｘｘ７、及び、車両アクチュエータへのインターフェースｘｘ８を備えることができる。
【００６９】
車両通信システムｘｘ１は、（双方向の）短距離又は長距離通信ネットワークに対応していることができる。短距離通信の例としては、多くのものがあるが、例えばＩＴＳ Ｇ５、ＤＳＲＣ、セルラーネットワークのデバイス−デバイス（Ｄ２Ｄ）モード、ＷｉＦｉ（登録商標）、及び、ブルートゥース（登録商標）等が含まれる。対応する長距離通信ネットワークの例としては、多くのものがあるが、例えばＧＳＭ（登録商標）、ＵＭＴＳ、ＬＴＥ（登録商標）、ＷｉＭＡＸ（登録商標）、それらの拡張版（例えば、ＨＳＰＤＡ）、及び、これらの組み合わせ等が含まれる。測位システムｘｘ２は、解放された空間又は閉鎖された空間においての車両位置の決定を可能とする。測位システムの例には、ＧＰＳ、磁気ストリップ、ＷｉＦｉ、光学システム、カメラ及びこれらの組み合わせ等が含まれることができる。ユーザインターフェースｘｘ３は、ユーザと協調的駐車システムとの間の対話を可能とする。人間インターフェースはいくつかの形式とされることができ、例えば、音声、ディスプレイ、キーパッド、モーションセンサ、カメラ及びこれらの組み合わせ等が含まれる。ソフトウェアモジュールｘｘ４は、自動駐車機能を実装する。車載システムに含まれる機能は、分散型モード又は集中型モードのいずれかが想定されているかに依存する。分散型モードでは、車両の協調的移動によって駐車構造物が自己組織化されて車両の入場又は退出が可能となる。集中型モードでは、中央エンティティから受信された命令に対して車両が受信・処理・実行を行う。ソフトウェアｘｘ４は、プロセッサｘｘ５及びメモリ／記憶装置ｘｘ６を活用する。また、プロセッサｘｘ５は、他の車載システム（具体的には、車両アクチュエータｘｘ７及び車両データシステムｘｘ８）との対話をも担当する。車両アクチュエータの例としては、ステアリング、ブレーキ、エンジン、センサ類、レーダーシステム等が挙げられる。車両データシステムの例としては、ＣＡＮ、ＦｌｅｘＲａｙ及びこれらの組み合わせ等が挙げられる。
【００７０】
システムｘｘ０（車両Ａ）は他の車両（図中においてはシステムｘｘ９（車両Ｂ）と表示）と対話することができ、対話はアドホックネットワークを通じて直接的に及び／又は通信ネットワークの一部であるかその外部にある中央エンティティを介して、行われる。システムｘｘ０は随意的には、駐車場又はリモートな地点に配置されたコンピューティングシステムｘ１０と対話することができ、対話は直接的に又はアドホックネットワーク及び／若しくは通信ネットワークの一部であるかその外部にある中央エンティティを介して間接的に（即ち、マルチホップ通信）行われる。車両から他のコントローラ車両又は制御コンピューティングシステムへと移転される情報の例には幾つかのものがあるが、車両現在位置、車両システムの状態（例えば、車両データシステムｘｘ８から収集された速度・ステアリングホイールパラメータ・エンジン状態等のデータ）、ユーザ入力（例えば、ユーザインターフェースｘｘ３から収集されたか、ユーザインターフェースｘｘ３を介して収集されたか、ユーザインターフェースｘｘ３を用いて収集されたか等したユーザ入力）、ソフトウェア変数若しくは状態等が含まれ得る。車両又はコンピューティングシステムである制御ユニットから移転される情報の例としては幾つかのものがあるが、個々の車両に対してのモビリティ命令や車両間協調情報等が含まれ得る。
【００７１】
協調的駐車システム（ＣＰＳ）は、自動化レベル・エンジンタイプ・その他の属性にこだわらず、任意のタイプの車両を用いて実装されることができる。自動化レベルとは、例えば自律車両、準自律車両、遠隔操作車両、これらの任意の組み合わせ、又は他の自動化レベルを意味し得る。明確化のために述べるが、遠隔操作車両との用語は、例えば、ドライブバイワイヤ又はドライブバイワイヤレス等の技術によって車両操作システムへの直接的又は間接的な接点を有する第三者的エンティティ（例えば、サーバ又は他の車両）によって操作され得る車両、を意味する。必要なインターフェースが提供される限り、ＣＰＳは個々の車両テクノロジ（例えば、エンジンタイプ）にはおおかた依存していないが、一部のケースにおいては幾つかのテクノロジ（例えば、電気エンジン）が優位性（例えば、エネルギー効率）を提供し得る。
【００７２】
当業者が理解するように、特定の条件下では、協調的駐車システムは、既存のテクノロジを伴うことによって有利に補完されるか、既存のテクノロジを有利に補完することができる。例えば、協調的駐車システムは、具体的な条件に応じて、自動ヴァレー駐車及び／又は自動ロボット化駐車と組み合わされて補完されることができる。
【００７３】
協調的駐車システムは、都市又は郊外のシナリオと関連づけられ得る車両高密集シナリオとの関連で最も優位性を有するものとして紹介された。当業者が理解するように、協調的駐車システムは幾つかのシナリオ下において実施され得るのであり、非限定的に例示すれば、大型車両（例えばトラック）用の（例えば、高速道路沿いにある又は流通センターにある）駐車場、港／港湾の施設等のシナリオが含まれる。
【００７４】
集中型のアプローチを伴う１つの実施形態においては、ソフトウェアモジュールｘｘ４の機能の一部は、コンピューティングシステムｘ１０によって実装されることができる（「集中型アプローチ」）。図８は、これらの機能を実装するための例示的システムａａ０（サーバ）を示す。システムａａ０は、例えば次のものからなる：（車両）通信システムａａ１、プロセッサａａ２、ユーザインターフェースａａ３、ソフトウェアａａ４、及び物理メモリ／記憶域ａａ５。構成要素ａａ１、ａａ２、ａａ３、ａａ４及びａａ５は、それぞれｘｘ１、ｘｘ５、ｘｘ３、ｘｘ４及びｘｘ６に対応する。
【００７５】
ａａ０のコンピューティングタスクは、単一のマシンによって行われ得る。また、当業者が理解するように、コンピューティングタスクａａ０は、分散されるか、他のコンピューティングシステムａａ７（サーバ、コンピュータ、コンピューティングプラットフォーム等）と共同して行われることができる。
【００７６】
初期ステージ、即ち車両が接近する局面、について述べる。システム全体について述べた後、システムが機能するに際しての様々なフェーズについて詳述する。自己自動化駐車場に車両が接近する場合、車両は必ず駐車場コントローラ又はその媒介要素（例えば、中央サーバ）と通信して初期の駐車操作を確立する。初期の駐車操作は幾つかのタスクを含むことができ、例えば、駐車場までの車両経路計画についての支援、車両アクセス制御、エントランスから駐車スポットまでへの駐車場内経路計画、及び、コンパクトな駐車構造物へ車両が入場できるようにするための駐車戦略決定等が含まれる。駐車場に入場すると、車両制御は現在のエンティティ、即ち（準）自律車両又は第三者、から協調的駐車システムへと引き渡される（図９を参照）。
【００７７】
車両−＞コントローラ通信に関して協調的駐車システム（ＣＰＳ）について述べるのであり、車載車両情報についての駐車場コントローラ（ＰＬＣ）への定期的送信は入場／退出手順とは無関係に行われるのであり、図１０を参照されたい。
【００７８】
入場／退出手順について述べる。図１１及び図１２を参照されたい。ｄｄ１についての例示的条件としては、他の条件もあるが、最小の総走行距離、最小の総エネルギー消費、物理的制約（例えば、最大回転半径）、エンジンタイプ、移動方向（前進方向か後退方向か）、退出時刻、及びこれらの組み合わせが挙げられる。ｄｄ７についての例示的条件としては、車両ブロック状態、車両異常等が挙げられる。
【００７９】
同点に際しての条件（tie criteria）としては、他の条件もあるが、最上段の列、車両のバッテリー残量、及びこれらの組み合わせ等が挙げられる。（車両入場手続のための）ステップｙｙ１の例に関して述べれば、特定の制約（例えば、回転半径）に服しつつ列のペア間での移動置換の全てを決定するのであり、図１３を参照されたい。
【００８０】
分散時のシステム機能について述べる。リーダー選出及びハンドオーバーに関しては、図１４を参照されたい。リーダー選出は、幾つかの方法で行うことができる。例えば、リーダー選出では次のような条件を考慮することができる：即ち他の条件もあるが、バッテリー残量、演算能力、レピュテーション、及びこれらの組み合わせ等である。ハンドオーバー条件の例としては、他の条件もあるが、車両が駐車場を退出すること、地理的位置、バッテリー残量、演算能力、協調的車両移動への参画、及びこれらの組み合わせ等が挙げられる。
【００８１】
コンフリクト解消アルゴリズムは、例えばコンセンサス（例えば、投票）を介して、所与の地理的領域に関してリーダーとなるべき車両を選択する。
【００８２】
リーダー間通信及び協調に関しては、図１４を参照されたい。特定の状況下では（例えば、通信範囲が限定的である故に分散型アプローチが採用されているケースにおいては）、駐車場を幾つかのゾーンに分割することができる。
【００８３】
例えば、駐車場が複数のゾーンに分割されていることは、ゾーン間の車両循環が制約されていることに起因しているかもしれない（例えば、障害物やランプ等の物理的制約）。ゾーンは静的（例えば、駐車場オペレータによって又は他の任意の方法によって定義されている場合）に構成するか又は、幾つかの条件及び／又は要件との関係でゾーンの形状・寸法・他のパラメータが依存／変動するという意味で動的に構成することができる。このシナリオ下では、各ゾーンは駐車場コントローラによって個別的に制御されており、駐車場コントローラは異なるゾーン間の車両の移動を連係させる必要があるかもしれない。異なるＰＬＣ間の連携は、短距離通信（例えば、アドホックネットワーク）又は長距離通信ネットワーク（例えば、セルラー網）によって達成されることができる。異なるゾーン間の連携は例えば次の点を含むことができる：ｉ）ゾーン間の車両移動；及びｉｉ）（例えば出庫する）車両のゾーンを跨ぐ通過。これらの機能は、幾つかの条件によってトリガーされることができ、例えば車両の退出時刻や個々のＰＬＣの最適化機能や車両の入場／退出が考慮され得る。別の実施形態では、動的モードを想定するのであり、該モードでは様々な条件に応じてゾーンが分割・合併・連係される。条件の例としては、車両密集度、一時的制限の終了、車両の退出、及び、これらの組み合わせ等があり得る。
【００８４】
駐車構造について述べる。協調的駐車システムは幾つかの駐車場構成をもって実装されることができる。幾何学的レイアウト及びそのバッファエリアは大幅に異なる構成をとることができる。また、コンパクトな駐車ゾーンのための出口及び入り口ポイントはサイト間で異なるかもしれないが、駐車ゾーン毎に１つの出口を必ず想定する。駐車構造物内においてのレーン間で車両が前後に動くかもしれないのであり、また異なるゾーンのレーン間で動くかもしれない。上述したマトリックス構成以外では、次の代替的構成が想定される：
・カスケード（１５ａ）又はインターリンクド（１５ｂ）駐車場。この構成では異なるゾーン間を車両がカスケーディング態様で移動する。
・限定的カスケード駐車場。この構成では特定の条件（例えば、ポールやランプ）を考慮の上異なるゾーン間を車両が移動する。
・円形又は楕円形駐車場。この構成では円形（今日においての環状交差点に似ているもの）又は楕円形の構造物内にて駐車が行われるのであり、車両は同心円状にグループ化され；円から円への又は円形に依拠した入場／退出操作等のアクションが想定される。当業者が想到するように、他の幾何学的形状もシステムの実装のために想定されることができる。
・螺旋状駐車場。この構成では駐車は螺旋状の駐車構造物（例えば、今日においてのアクセスランプ）で行われるのであり、車両の退出及び入場を受けて車両はこれらの構造物を上下移動する。（例えば、出口に着眼すれば）駐車場の構造によっては、車両はトップ側のあるエントランスから入場してボトム側のエントランスから去ることができるのであり、又は、その逆の挙動によることもできる。２重螺旋又は他の螺旋状構造物を用いることも可能であるかもしれない。
【００８５】
当業者が理解するように、上述の例示的構造の任意の組み合わせ及び他の構造も考慮されている。また、異なる駐車構造物間の車両移動も考慮されている。システムへの簡略的な拡張においてはヒエラルキカルモードが観念され、該モードでは異なるゾーンが階層的な態様で制御される。
【００８６】
結果についてまた述べる。１つの実施形態では、入場する各自動車から与えられる推定退出時刻を無視する態様の、単純な車両駐車戦略を実装した。我々の戦略は、駐車場内の車両についての走行距離が最小となるような駐車スペースに車両を駐車するということに過ぎない。推定退出時刻に基づく最適化は用いられていない。我々の目標は、このような最適化されていない戦略を用いた場合であっても総走行距離が従来的な駐車場のそれよりも大幅に少なくなるということを示すことにある。推定退出時刻を用いて車両を単調列に配列する最適化戦略を用いれば、より良い結果が得られるのは明白である。
【００８７】
我々が評価する主要なメトリックは、入場時刻から退出時刻までの間の各車両の総走行距離である。採用可能性のある別のメトリックとしては、操作時間がある。もっとも、我々のカルーセルアーキテクチャにおいては、車両はプラトーンとして動かされるため、総時間は、プラトーン内の車両台数による影響を受けず、ただ先頭車両の走行距離の影響のみ受ける。
【００８８】
この距離を計測するために及びシステムの稼働の様子について視覚的な認知を得るために、車両ネットワークシミュレータ（ＶＮＳ、Vehicular Networks Simulator）の枠組み（非特許文献２４）を用いて自己自動化駐車場アーキテクチャ及びモビリティモデルを実装した。我々の課題たるプラトーンベースドな車両モビリティに固有な要素をモデリングするために、ＶＮＳを拡張した。データセット入力の下での本シミュレーションのビデオは次のリンク先にある： http://www.dcc.fc.up.pt/~rjf/animation.avi 。不動期間を省略するために、アニメーションのコマは、連続的な時間ではなく離散的な出入場イベントに基づいている。
【００８９】
総走行距離について述べる。我々が分析した２４時間に関しての総走行距離についてのプロット図が図５に示されており、従来的な駐車場（赤い点線）及び自己自動化駐車場（青色の実線）に関して２つのプロット群が示されている。
【００９０】
明らかになっているとおり、総走行距離の削減はとても重要である。自己自動化駐車場では、駐車場に入場した２２２台の車両に関して総走行距離は２３９５７．６４ｍとなった（シミュレーションが２３：５９：５９の時点で打ち切られた際には１３台の車両が駐車場に残留していたことにも留意されたい）。同数の出入場台数を伴う従来的な駐車場に関しての固定値として≒１６４ｍを採用すると、総走行距離は３４，２６１．２４ｍとなり、これは削減率が３０％となることを意味する。この削減は、車両の駐車に関して最適化されていない戦略を採用している場合に得られているということに留意されたい。最適化されていない戦略は、駐車場が満車に近い状態（１４ｈ００から１７ｈ００まで）となっている期間に関しての性能に主に影響を与える。なぜならば、中程に駐車されている車両が退出すると、図５から明らかなように、他の駐車車両に関して相当量のモビリティが発生するからである。
【００９１】
表２では、車両の最大走行距離、平均走行距離、及び標準偏差の値を提示する。図６は車両毎の距離に関しての累積分布関数を示すのであり、線形な挙動が明白である。アメリカ合衆国における燃料駆動型セダンの平均的な運用費用（非特許文献２５）を前提とすると、車両の最大走行距離となる４０４ｍという値は＄０．０５より少ない額に換算される。４０４ｍ走行した車両は駐車場内に約１６時間止まっていたのであるから、結果として走行は平均時速２５ｍでなされたことになり、運用費用に換算すると毎時＄０．００３より少ない額となることに留意されたい。
【００９２】
【表２】
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【００９３】
本願明細書においては、「備える」との用語は、いかなる場所においても、記載された特徴・構成要素・ステップ・コンポーネントの存在を示すことを意図しているが、１以上他の特徴・要素・ステップ・コンポーネント・それらのグループの存在又は追加を除外することは意図されていない。
【００９４】
本願で開示する方法の特定の実施形態に関してのフローチャートは、図面に記載してある。フローチャートは特定の手段を表してはおらず、むしろ、本願開示によれば必要となる方法を当業者が実行するのに必要とされる機能的情報を例示している。
【００９５】
別段の記載なき限り、本願明細書にて説明した特定のシーケンスは例示的なものであるに過ぎず、また、本願開示から逸脱せずに変更され得るということを当業者は理解できよう。したがって、別段の記載なき限り、諸ステップは順序において制限されておらず、即ち可能である場合においては、諸ステップを任意の便宜的な又は望ましい順序で実行し得ることを意味する。
【００９６】
本願明細書にて開示される特定の実施形態は、ファームウェア内及び／又はコンピュータ可用媒体上に存在するコード（例えば、ソフトウェアアルゴリズム又はプログラム）として実施され得るのであり、このようなコードは本願にて説明したいずれかのサーバのようにコンピュータプロセッサを有するコンピュータシステム上での実行を可能とする制御ロジックを有していることができる。一般的には、このようなコンピュータシステムはコードの実行によって出力を提供するように構成されたメモリ記憶域を含んでおり、これによって実行に応じてプロセッサが構成される。コードはファームウェア又はソフトウェアとして準備されることができ、個別コードモジュール、関数呼び出し、プロシージャ呼び出し又はオブジェクト指向プログラミング環境下のオブジェクト等を含む本願明細書にて説明された様々なモジュール及びアルゴリズムを含むモジュールの集合として編成されることができる。モジュールを用いて実装された場合、コードは単一のモジュールとして構成されるか又は互いに協調的に作動してそれが実行されるマシンを構成して本願明細書にて説明した関連する機能を実行させるような複数のモジュールとして構成されることができる。
【００９７】
本願開示は記載された実施形態に限定されるような態様で解釈されてはならず、当業者ならば様々な変更の可能性を見出すことができよう。
【００９８】
上述の実施形態は組み合わせることができる。
【００９９】
添付の請求項は、本願開示の特定の実施形態をさらに表す。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５ａ】
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【図１５ｂ】
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【国際調査報告】
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