本文僅針對(duì)其中自動(dòng)駕駛汽車(chē)部分，說(shuō)明自動(dòng)駕駛的分級(jí)，再以Google為例，說(shuō)明其發(fā)展的自動(dòng)駕駛汽車(chē)和相關(guān)技術(shù)，分析及說(shuō)明Google與自動(dòng)駕駛汽車(chē)相關(guān)的發(fā)明專(zhuān)利及設(shè)計(jì)專(zhuān)利的布局，提供給專(zhuān)利業(yè)界做為參考。

自動(dòng)駕駛汽車(chē)

自動(dòng)駕駛汽車(chē)是一種不需人類(lèi)操作就能自動(dòng)感應(yīng)周?chē)h(huán)境、自動(dòng)導(dǎo)航的載具，能透過(guò)感測(cè)輸入的資料，更新其地圖資訊，讓交通工具可以持續(xù)追蹤其位置。無(wú)人駕駛汽車(chē)的優(yōu)勢(shì)是能減少交通事故、降低排放、有效的管理交通流量、紓解都會(huì)區(qū)停車(chē)位短缺的問(wèn)題及交通壓力、增加汽車(chē)共享的效能以及改變或顛覆現(xiàn)有的物流模式。

2014年美國(guó)汽車(chē)工程學(xué)會(huì)(SAE)將自動(dòng)駕駛汽車(chē)分為5個(gè)等級(jí)，分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)主要是基于人類(lèi)駕駛與自動(dòng)駕駛之分工比重，2016年，美國(guó)國(guó)家公路交通安全管理局(NHTSA)進(jìn)一步定義出自動(dòng)駕駛6個(gè)等級(jí)分類(lèi)系統(tǒng)。

表一：汽車(chē)工程師協(xié)會(huì)的6個(gè)汽車(chē)自動(dòng)化分類(lèi)等級(jí)[3]

目前，特斯拉(Tesla)已在自動(dòng)車(chē)領(lǐng)域上處于領(lǐng)先地位，在硬體上已經(jīng)達(dá)到第3級(jí)，不過(guò)，Tesla Autopilot的自動(dòng)駕駛技術(shù)在實(shí)務(wù)上仍只有達(dá)到第2級(jí)至第3級(jí)。另外，奧迪(Audi)宣稱(chēng) A8是第一部達(dá)到第3級(jí)的自動(dòng)駕駛汽車(chē)。Ford新型的Fusion Hybrid汽車(chē)是屬于第4級(jí)自動(dòng)駕駛汽車(chē)，使用將投入量產(chǎn)的自動(dòng)駕駛硬體、電腦及電器控制，還配備了Velodyne研發(fā)的(LiDAR)雷射雷達(dá)系統(tǒng)。Google希望將其自動(dòng)駕駛汽車(chē)發(fā)展到不需人類(lèi)操作的最高等級(jí)(第5級(jí))的完全自動(dòng)駕駛。自動(dòng)駕駛已是全球汽車(chē)科技主要的研發(fā)方向，最終的目標(biāo)是發(fā)展出全自動(dòng)無(wú)人駕駛的車(chē)輛。[4]

自動(dòng)駕駛汽車(chē)相關(guān)的硬體配備

自動(dòng)駕駛汽車(chē)的原型與一般汽車(chē)的外觀(guān)相差無(wú)幾(如圖1)，最大的不同之處是車(chē)上配備的各種感測(cè)器。感測(cè)器是自動(dòng)駕駛汽車(chē)的眼睛，用于收集汽車(chē)周?chē)馁Y訊，自動(dòng)駕駛汽車(chē)在感測(cè)方面的關(guān)鍵零組件包括車(chē)載攝影鏡頭、毫米波雷達(dá)與LiDAR(Light Detection And Ranging，光達(dá))，其中LiDAR被視為高度自動(dòng)駕駛的關(guān)鍵，目前多用于Level 4自動(dòng)化測(cè)試車(chē)輛，用以搜集道路資訊、繪制高精密度3D地圖。

圖1：Audi與Google推出的自動(dòng)駕駛汽車(chē)

Google自動(dòng)駕駛汽車(chē)的感測(cè)器套件

Google自動(dòng)駕駛車(chē)的感測(cè)器套件包括四個(gè)主要單元：光達(dá)系統(tǒng)、相機(jī)的視覺(jué)系統(tǒng)、雷達(dá)和輔助感測(cè)(如圖2)。車(chē)頂裝配的圓頂?shù)墓膺_(dá)不分晝夜都能進(jìn)行偵測(cè)，每秒進(jìn)行數(shù)百萬(wàn)次360°旋轉(zhuǎn)的脈沖雷射發(fā)射，并接受反射信號(hào)分析，完成精確測(cè)距，得以獲得周?chē)奈矬w空間分布，建立3D地理資訊。左后輪的定位感測(cè)器，測(cè)量汽車(chē)的移動(dòng)，監(jiān)控車(chē)輛是否偏移GPS地圖中位置;車(chē)體周邊的雷達(dá)感測(cè)器協(xié)助判斷車(chē)輛遠(yuǎn)距離物體位置與距離等，使自動(dòng)駕駛車(chē)行進(jìn)。

圖2：Google自動(dòng)駕駛汽車(chē)的感測(cè)系統(tǒng)配備[5]

Google自動(dòng)駕駛汽車(chē)的專(zhuān)利申請(qǐng)策略分析

Waymo是一項(xiàng)自動(dòng)駕駛車(chē)計(jì)畫(huà)，2016年12月由Google獨(dú)立出來(lái)，成為Alphabet公司旗下的子公司。2010年，Google于加州進(jìn)行自動(dòng)駕駛的道路測(cè)試，2012年累積了48萬(wàn)英里的測(cè)試行駛。2014年5月，Google發(fā)表一款造型可愛(ài)、有迷你車(chē)廂的無(wú)人駕駛車(chē)原型設(shè)計(jì)(如圖3)，一般昵稱(chēng)為「螢火蟲(chóng)(Firefly)」，主要是作為實(shí)驗(yàn)、學(xué)習(xí)及道路測(cè)試的平臺(tái)。2017年6月，Google宣布Firefly原型車(chē)正式退役。

圖3：Google的Firefly無(wú)人駕駛車(chē)

Google自動(dòng)駕駛汽車(chē)由三個(gè)主要的系統(tǒng)組成：1.車(chē)輛本身由OEM認(rèn)證：2.內(nèi)部硬體，包括傳感器和電腦;3.自動(dòng)駕駛軟體，做出駕駛決策。以下的專(zhuān)利申請(qǐng)分析也從這三系統(tǒng)來(lái)討論相關(guān)的發(fā)明專(zhuān)利及設(shè)計(jì)專(zhuān)利申請(qǐng)。

自動(dòng)駕駛汽車(chē)外觀(guān)相關(guān)的設(shè)計(jì)專(zhuān)利

2014年8月，Google提出「Autonomous vehicles」的發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)，于2016年9月6日核準(zhǔn)公告。這是一種用于自動(dòng)駕駛地將乘客操縱到目的地的車(chē)輛，包括一個(gè)或多個(gè)計(jì)算設(shè)備和一組使用者輸入按鈕，用于傳送停止車(chē)輛的請(qǐng)求并利用一個(gè)或多個(gè)計(jì)算設(shè)備啟動(dòng)到目的地的旅行。車(chē)輛沒(méi)有方向盤(pán)，沒(méi)有使用者輸入轉(zhuǎn)向、加速的按鈕。說(shuō)明書(shū)中Fig.4A-4D揭露該自駕車(chē)的外觀(guān)的示意圖(如圖4)。

圖4：Google的美國(guó)發(fā)明專(zhuān)利揭露的外觀(guān)示意圖

2014年5月23日，Google將這螢火蟲(chóng)小車(chē)的可愛(ài)外觀(guān)申請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)專(zhuān)利，2015年7月14日核準(zhǔn)公告的D 734,211就是自動(dòng)駕駛汽車(chē)「整體外觀(guān)」的設(shè)計(jì)專(zhuān)利(如圖5)，該案申請(qǐng)時(shí)第二實(shí)施例圖式中前車(chē)燈、輪框、輪胎及車(chē)頂圓頂光達(dá)部分以虛線(xiàn)揭露，由于請(qǐng)求保護(hù)的范圍不同而分割申請(qǐng)，于2016年5月1日核準(zhǔn)公告(如圖6)。

圖5：Google的自動(dòng)駕駛汽車(chē)外觀(guān)的設(shè)計(jì)專(zhuān)利

圖6：Google自動(dòng)駕駛汽車(chē)外觀(guān)的D755,673設(shè)計(jì)專(zhuān)利

自動(dòng)駕駛汽車(chē)外觀(guān)零組件的設(shè)計(jì)專(zhuān)利

Google也提出一系列的與自動(dòng)駕駛汽車(chē)維修零件相關(guān)的設(shè)計(jì)專(zhuān)利申請(qǐng)，例如：車(chē)門(mén)外側(cè)和車(chē)門(mén)內(nèi)側(cè)的設(shè)計(jì)專(zhuān)利(如圖7)，車(chē)后門(mén)及后反光條的設(shè)計(jì)專(zhuān)利(如圖8)，另外，也申請(qǐng)車(chē)體兩側(cè)的翼板、輪框、前車(chē)燈及后車(chē)燈造型的設(shè)計(jì)專(zhuān)利(如圖9)。

圖7：Google的自動(dòng)駕駛汽車(chē)的車(chē)門(mén)之設(shè)計(jì)專(zhuān)利

圖8：Google的自動(dòng)駕駛汽車(chē)的車(chē)后門(mén)及反光條之等設(shè)計(jì)專(zhuān)利

圖9：Google的自動(dòng)駕駛汽車(chē)的頭燈及尾燈車(chē)後門(mén)之等設(shè)計(jì)專(zhuān)利

自動(dòng)駕駛汽車(chē)的感測(cè)器相關(guān)專(zhuān)利

2014年4月，Google提出一個(gè)「自動(dòng)駕駛汽車(chē)的輔助感知」的發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)，2017年2月7日核準(zhǔn)公告。該案是用于向自動(dòng)駕駛車(chē)輛系統(tǒng)提供補(bǔ)充識(shí)別能力的系統(tǒng)和方法。車(chē)輛的傳感器單元可以被配置為接收指示車(chē)輛環(huán)境的數(shù)據(jù)，而控制系統(tǒng)可以被配置為操作車(chē)輛。車(chē)輛還包括處理單元，該處理單元被配置為分析指示環(huán)境的數(shù)據(jù)以確定至少一個(gè)對(duì)象具有低于閾值的檢測(cè)置信度。

說(shuō)明書(shū)中Fig.2中的實(shí)施例揭露車(chē)輛的傳感器單元202，雷射測(cè)距儀208，傳感器單元202可包括一個(gè)或多個(gè)不同的傳感器，其配置成搜集關(guān)于車(chē)輛200的環(huán)境信息。

在另一實(shí)施例中，傳感器單元202的可移動(dòng)底座可以在特定角度和/或方位角范圍內(nèi)以?huà)呙璺绞揭苿?dòng)。另外，傳感器單元202的傳感器可以分布在不同的位置，并且不需要在單一位置并置(如圖10)。

圖10：9563199發(fā)明專(zhuān)利中圖2揭露車(chē)輛多個(gè)傳感器配置的實(shí)施例

2017年4月，Google提出關(guān)于自動(dòng)駕駛汽車(chē)的車(chē)頂、車(chē)前與車(chē)后之感測(cè)器外殼(sensor housing)相關(guān)的設(shè)計(jì)專(zhuān)利申請(qǐng)，2018年12月4日核準(zhǔn)公告(如圖11)。

圖11：Google的自動(dòng)駕駛汽車(chē)之感測(cè)器外殼的設(shè)計(jì)專(zhuān)利

汽車(chē)內(nèi)部及座椅相關(guān)的設(shè)計(jì)專(zhuān)利

US 9436182發(fā)明專(zhuān)利「自動(dòng)駕駛汽車(chē)」說(shuō)明書(shū)中Fig.5揭露自駕車(chē)內(nèi)部空間配置圖(如圖12)，在圖中，有兩個(gè)乘客座位502，在它們之間具有控制臺(tái)504。面對(duì)座位502之前的是儀表板配置506，其具有存儲(chǔ)箱區(qū)域508和內(nèi)部電子顯示螢?zāi)?52。

圖12：Google的US 9436182專(zhuān)利揭露的汽車(chē)內(nèi)部配置圖

Google也提出自動(dòng)駕駛汽車(chē)的「整體內(nèi)部配置」設(shè)計(jì)專(zhuān)利申請(qǐng)(如圖13)，還有汽車(chē)座椅相關(guān)的設(shè)計(jì)專(zhuān)利(如圖14)，以及汽車(chē)內(nèi)部置物盒的設(shè)計(jì)專(zhuān)利(如圖15)。

圖13：Google的自動(dòng)駕駛汽車(chē)之內(nèi)部配置感測(cè)器外殼的設(shè)計(jì)專(zhuān)利

圖14：Google的自動(dòng)駕駛汽車(chē)之汽車(chē)座椅感測(cè)器外殼的設(shè)計(jì)專(zhuān)利

圖15：Google的自動(dòng)駕駛汽車(chē)車(chē)內(nèi)置物盒的設(shè)計(jì)專(zhuān)利

汽車(chē)控制臺(tái)、按鈕及顯示螢?zāi)幌嚓P(guān)的設(shè)計(jì)專(zhuān)利

Google 的US 9436182發(fā)明專(zhuān)利明書(shū)中Fig.6揭露自駕車(chē)控制臺(tái)配置的示意圖(如圖16左側(cè))，控制臺(tái)504包括用于控制車(chē)輛的特征的各種按鈕。例如：可以在典型車(chē)輛中找到的按鈕，用于鎖定和解鎖門(mén)406的按鈕602，用于升高或降低門(mén)406的窗口的按鈕604，用于打開(kāi)車(chē)輛內(nèi)部燈具的按鈕606。

圖16：Google自駕車(chē)控制臺(tái)相關(guān)的發(fā)明專(zhuān)利與設(shè)計(jì)專(zhuān)利

Google也提出自駕車(chē)的「自動(dòng)駕駛汽車(chē)中控臺(tái)」的設(shè)計(jì)專(zhuān)利申請(qǐng)(如圖16右側(cè))，另有汽車(chē)控制按鈕的設(shè)計(jì)專(zhuān)利(如圖17右側(cè))，車(chē)內(nèi)顯示螢?zāi)坏脑O(shè)計(jì)專(zhuān)利(如圖17左側(cè))。

圖17：車(chē)內(nèi)顯示螢?zāi)慌c控制按鈕的設(shè)計(jì)專(zhuān)利

自動(dòng)駕駛汽車(chē)相關(guān)應(yīng)用介面的設(shè)計(jì)專(zhuān)利

自動(dòng)駕駛汽車(chē)使用者介面設(shè)計(jì)考慮的是乘客，而非駕駛。如何實(shí)現(xiàn)安全的可親近性、介面的可視化、易于了解與使用，提供無(wú)縫的操作交接等，才是需要考慮的設(shè)計(jì)。也需要能夠顯示語(yǔ)音訊息和視覺(jué)訊息，提示安全操作，提供簡(jiǎn)明的行程確認(rèn)，引入行動(dòng)App，啟動(dòng)行車(chē)按鈕。

自動(dòng)駕駛系統(tǒng)中基于對(duì)象指示的使用者介面

2014年4月，Google提出「自動(dòng)駕駛系統(tǒng)中基于對(duì)象的指示使用者介面」的發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)，于2014年12月2日核準(zhǔn)公告。該案是具有多個(gè)控制設(shè)備的車(chē)輛，包括使用者輸入，地理位置組件，物體檢測(cè)設(shè)備，存儲(chǔ)器和顯示器(如圖18上方左側(cè)之代表圖)。

說(shuō)明書(shū)中記載著，如Fig.4所示，顯示器還可識(shí)別其他相關(guān)對(duì)象。例如，在電腦110已經(jīng)將道路上的物體(已識(shí)別的物體)識(shí)別為另一車(chē)輛的情況下，電腦可在顯示器上的大致位置處將車(chē)輛顯示為另一個(gè)圖標(biāo)，例如框113, 113a的方形盒。所顯示的圖標(biāo)形狀和大小可以由電腦基于實(shí)際車(chē)輛的形狀和尺寸來(lái)選擇。其中的Fig.6揭露的是通知圖像的示意圖，F(xiàn)ig.7是通知圖像的變化狀態(tài)。Fig.8與Fig.9都是通知圖像的另一種配置。Fig.10至Fig.13是通知圖像結(jié)合使用改變后的圖式。

圖18：US 8903592發(fā)明專(zhuān)利中所揭露之圖形介面

Google也將自動(dòng)駕駛汽車(chē)所使用的圖形介面或圖像提出設(shè)計(jì)專(zhuān)利申請(qǐng)，例如：顯示車(chē)輛在道路行駛的速度、位置、方向等的圖形介面(如圖19)，各種不同的通知圖像以及變化(如圖20-21)。

圖19：Google的GUI設(shè)計(jì)專(zhuān)利

圖20：Google的GUI設(shè)計(jì)專(zhuān)利

圖21：Google的GUI設(shè)計(jì)專(zhuān)利

接合及脫離自動(dòng)駕駛方法及系統(tǒng)的發(fā)明與設(shè)計(jì)專(zhuān)利

2016年10月，Google和Waymo提出「接合及脫離自動(dòng)駕駛」的發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)，US 9663117發(fā)明專(zhuān)利是關(guān)于自動(dòng)駕駛模式和手動(dòng)駕駛模式之間的切換的方法(如圖22左側(cè))。

說(shuō)明書(shū)中記載，圖8揭露了一系列螢?zāi)粓D像810、820、830和840(如圖22右側(cè))，可在電子顯示器152上顯示給駕駛員。這些螢?zāi)粓D像可糾正所識(shí)別的問(wèn)題條件所需的任務(wù)。例如，電腦110確定駕駛員應(yīng)當(dāng)且可校正這些預(yù)防條件中的每一項(xiàng)。預(yù)防條件包括車(chē)輛未處于「駕駛」?fàn)顟B(tài)，即自動(dòng)雨刷器未打開(kāi)，自動(dòng)車(chē)燈未亮起，以及車(chē)輛未處于自動(dòng)駕駛車(chē)道。因此，電腦已生成一組任務(wù)和相關(guān)聯(lián)的螢?zāi)粓D像810、820、830和840，這些任務(wù)和螢?zāi)粓D像以特定順序呈現(xiàn)。

圖22：US 9663117發(fā)明專(zhuān)利中所揭露之圖形介面

Google也將該發(fā)明專(zhuān)利中的預(yù)防條件任務(wù)的圖形介面或圖像提出設(shè)計(jì)專(zhuān)利申請(qǐng)，例如：顯示各種預(yù)防條件任務(wù)和完成任務(wù)的圖形介面(如圖23-24)，各種不同任務(wù)的圖像(如圖25)。

圖23：Google的GUI設(shè)計(jì)專(zhuān)利

圖24：Google的GUI設(shè)計(jì)專(zhuān)利

圖25：Google的GUI設(shè)計(jì)專(zhuān)利

Google和Waymo還提出其他與自動(dòng)駕駛汽車(chē)相關(guān)的圖形介面或圖像的設(shè)計(jì)專(zhuān)利申請(qǐng)，例如：顯示車(chē)輛在道路行駛的速度、位置、方向等的圖形介面(如圖26)，自動(dòng)駕駛脫離、切換的圖形介面以及不同變化的圖像(如圖27-28)。

圖26：Google的GUI設(shè)計(jì)專(zhuān)利

圖27：Google的GUI設(shè)計(jì)專(zhuān)利

圖28：Google的GUI設(shè)計(jì)專(zhuān)利

結(jié)語(yǔ)

Google和Waymo除了申請(qǐng)發(fā)明專(zhuān)利保護(hù)自動(dòng)駕駛相關(guān)的技術(shù)與方法，也致力于自動(dòng)駕駛汽車(chē)的汽車(chē)外觀(guān)、感測(cè)器外殼罩、車(chē)體維修零組件(包括車(chē)門(mén)、后行李箱門(mén)、前后車(chē)燈等)以及車(chē)內(nèi)的相關(guān)配置、座椅、置物盒等硬體設(shè)施之設(shè)計(jì)保護(hù)，申請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)專(zhuān)利予以保護(hù)[6]。另外，對(duì)于自動(dòng)駕駛使用的方法與系統(tǒng)所衍生出來(lái)的圖形介面或電腦圖像，也申請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)專(zhuān)利給予保護(hù)，截至2019年1月底，共有60件核準(zhǔn)公告的電腦圖像及GUI。

整體看來(lái)，Google對(duì)于自動(dòng)駕駛相關(guān)的技術(shù)和軟體的IP保護(hù)策略比較周延，比較像Apple在電子裝置(手機(jī)與平板電腦)的專(zhuān)利申請(qǐng)與布局，不會(huì)只考慮申請(qǐng)發(fā)明專(zhuān)利而忽略了設(shè)計(jì)專(zhuān)利。

備注：

1、克勞斯•施瓦布(Klaus Schwab)德國(guó)工程師和經(jīng)濟(jì)學(xué)家，后加入瑞士籍。世界經(jīng)濟(jì)論壇創(chuàng)辦人和執(zhí)行董事長(zhǎng)。 1938年3月30日出生在德國(guó)拉芬斯堡，先后在弗里堡大學(xué)拿到經(jīng)濟(jì)學(xué)博士學(xué)位，蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院拿到工程師博士學(xué)位，哈佛大學(xué)約翰•F•肯尼迪政府學(xué)院拿到公共行政碩士學(xué)位。 1971年成立歐洲管理論壇，隨著影響力的不斷擴(kuò)大，1987年改為世界經(jīng)濟(jì)論壇，定于每年的一月底在瑞士小鎮(zhèn)達(dá)沃斯舉行。

2、設(shè)備不再僅僅是可穿戴的，還能夠被植入人體，發(fā)揮通訊、定位、行為監(jiān)控及健康管理等功能。心律調(diào)整器及人工電子耳只是一個(gè)開(kāi)始，愈來(lái)愈多的健康設(shè)備將會(huì)涌現(xiàn)而出。

3、參酌 https://newsroom.intel.com/news/autonomous-driving-hands-wheel-no-wheel-all/#gs.XnddDmGX的 “Autonomous Driving – Hands on the Wheel or No Wheel at All”網(wǎng)頁(yè)整理的。

4、參酌 SAE International's On-Road Automated Vehicle Standards Committee 的 “Summary of Levels of Driving Automation for On-Road Vehicles”。

5、圖片來(lái)源 Waymo Team的”Waymo Safety Report：On the Road to Fully Self-Driving”P.13，網(wǎng)址：https://storage.googleapis.com/sdc-prod/v1/safety-report/waymo-safety-report-2017.pdf。

6、截至2019年1月為止，與自駕車(chē)外觀(guān)及車(chē)內(nèi)硬體相關(guān)的設(shè)計(jì)專(zhuān)利已核準(zhǔn)公告的共有26件。