本文僅針對其中自動駕駛汽車部分，說明自動駕駛的分級，再以Google為例，說明其發(fā)展的自動駕駛汽車和相關技術，分析及說明Google與自動駕駛汽車相關的發(fā)明專利及設計專利的布局，提供給專利業(yè)界做為參考。

自動駕駛汽車

自動駕駛汽車是一種不需人類操作就能自動感應周圍環(huán)境、自動導航的載具，能透過感測輸入的資料，更新其地圖資訊，讓交通工具可以持續(xù)追蹤其位置。無人駕駛汽車的優(yōu)勢是能減少交通事故、降低排放、有效的管理交通流量、紓解都會區(qū)停車位短缺的問題及交通壓力、增加汽車共享的效能以及改變或顛覆現(xiàn)有的物流模式。

2014年美國汽車工程學會(SAE)將自動駕駛汽車分為5個等級，分類標準主要是基于人類駕駛與自動駕駛之分工比重，2016年，美國國家公路交通安全管理局(NHTSA)進一步定義出自動駕駛6個等級分類系統(tǒng)。

表一：汽車工程師協(xié)會的6個汽車自動化分類等級[3]

 

 

目前，特斯拉(Tesla)已在自動車領域上處于領先地位，在硬體上已經(jīng)達到第3級，不過，Tesla Autopilot的自動駕駛技術在實務上仍只有達到第2級至第3級。另外，奧迪(Audi)宣稱 A8是第一部達到第3級的自動駕駛汽車。Ford新型的Fusion Hybrid汽車是屬于第4級自動駕駛汽車，使用將投入量產(chǎn)的自動駕駛硬體、電腦及電器控制，還配備了Velodyne研發(fā)的(LiDAR)雷射雷達系統(tǒng)。Google希望將其自動駕駛汽車發(fā)展到不需人類操作的最高等級(第5級)的完全自動駕駛。自動駕駛已是全球汽車科技主要的研發(fā)方向，最終的目標是發(fā)展出全自動無人駕駛的車輛。[4]

自動駕駛汽車相關的硬體配備

自動駕駛汽車的原型與一般汽車的外觀相差無幾(如圖1)，最大的不同之處是車上配備的各種感測器。感測器是自動駕駛汽車的眼睛，用于收集汽車周圍的資訊，自動駕駛汽車在感測方面的關鍵零組件包括車載攝影鏡頭、毫米波雷達與LiDAR(Light Detection And Ranging，光達)，其中LiDAR被視為高度自動駕駛的關鍵，目前多用于Level 4自動化測試車輛，用以搜集道路資訊、繪制高精密度3D地圖。

圖1：Audi與Google推出的自動駕駛汽車

 

 

Google自動駕駛汽車的感測器套件

Google自動駕駛車的感測器套件包括四個主要單元：光達系統(tǒng)、相機的視覺系統(tǒng)、雷達和輔助感測(如圖2)。車頂裝配的圓頂?shù)墓膺_不分晝夜都能進行偵測，每秒進行數(shù)百萬次360°旋轉的脈沖雷射發(fā)射，并接受反射信號分析，完成精確測距，得以獲得周圍的物體空間分布，建立3D地理資訊。左后輪的定位感測器，測量汽車的移動，監(jiān)控車輛是否偏移GPS地圖中位置;車體周邊的雷達感測器協(xié)助判斷車輛遠距離物體位置與距離等，使自動駕駛車行進。

圖2：Google自動駕駛汽車的感測系統(tǒng)配備[5]

 

 

Google自動駕駛汽車的專利申請策略分析

Waymo是一項自動駕駛車計畫，2016年12月由Google獨立出來，成為Alphabet公司旗下的子公司。2010年，Google于加州進行自動駕駛的道路測試，2012年累積了48萬英里的測試行駛。2014年5月，Google發(fā)表一款造型可愛、有迷你車廂的無人駕駛車原型設計(如圖3)，一般昵稱為「螢火蟲(Firefly)」，主要是作為實驗、學習及道路測試的平臺。2017年6月，Google宣布Firefly原型車正式退役。

圖3：Google的Firefly無人駕駛車

 

 

Google自動駕駛汽車由三個主要的系統(tǒng)組成：1.車輛本身由OEM認證：2.內部硬體，包括傳感器和電腦;3.自動駕駛軟體，做出駕駛決策。以下的專利申請分析也從這三系統(tǒng)來討論相關的發(fā)明專利及設計專利申請。

自動駕駛汽車外觀相關的設計專利

2014年8月，Google提出「Autonomous vehicles」的發(fā)明專利申請，于2016年9月6日核準公告。這是一種用于自動駕駛地將乘客操縱到目的地的車輛，包括一個或多個計算設備和一組使用者輸入按鈕，用于傳送停止車輛的請求并利用一個或多個計算設備啟動到目的地的旅行。車輛沒有方向盤，沒有使用者輸入轉向、加速的按鈕。說明書中Fig.4A-4D揭露該自駕車的外觀的示意圖(如圖4)。

圖4：Google的美國發(fā)明專利揭露的外觀示意圖

 

 

2014年5月23日，Google將這螢火蟲小車的可愛外觀申請設計專利，2015年7月14日核準公告的D 734,211就是自動駕駛汽車「整體外觀」的設計專利(如圖5)，該案申請時第二實施例圖式中前車燈、輪框、輪胎及車頂圓頂光達部分以虛線揭露，由于請求保護的范圍不同而分割申請，于2016年5月1日核準公告(如圖6)。

圖5：Google的自動駕駛汽車外觀的設計專利

 

 

圖6：Google自動駕駛汽車外觀的D755,673設計專利

 

 

自動駕駛汽車外觀零組件的設計專利

Google也提出一系列的與自動駕駛汽車維修零件相關的設計專利申請，例如：車門外側和車門內側的設計專利(如圖7)，車后門及后反光條的設計專利(如圖8)，另外，也申請車體兩側的翼板、輪框、前車燈及后車燈造型的設計專利(如圖9)。

圖7：Google的自動駕駛汽車的車門之設計專利

 

 

圖8：Google的自動駕駛汽車的車后門及反光條之等設計專利

 

 

圖9：Google的自動駕駛汽車的頭燈及尾燈車後門之等設計專利

 

 

自動駕駛汽車的感測器相關專利

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

說明書中Fig.2中的實施例揭露車輛的傳感器單元202，雷射測距儀208，傳感器單元202可包括一個或多個不同的傳感器，其配置成搜集關于車輛200的環(huán)境信息。

在另一實施例中，傳感器單元202的可移動底座可以在特定角度和/或方位角范圍內以掃描方式移動。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)明專利中圖2揭露車輛多個傳感器配置的實施例

 

 

2017年4月，Google提出關于自動駕駛汽車的車頂、車前與車后之感測器外殼(sensor housing)相關的設計專利申請，2018年12月4日核準公告(如圖11)。

圖11：Google的自動駕駛汽車之感測器外殼的設計專利

 

 

汽車內部及座椅相關的設計專利

US 9436182發(fā)明專利「自動駕駛汽車」說明書中Fig.5揭露自駕車內部空間配置圖(如圖12)，在圖中，有兩個乘客座位502，在它們之間具有控制臺504。面對座位502之前的是儀表板配置506，其具有存儲箱區(qū)域508和內部電子顯示螢幕152。

圖12：Google的US 9436182專利揭露的汽車內部配置圖

 

 

Google也提出自動駕駛汽車的「整體內部配置」設計專利申請(如圖13)，還有汽車座椅相關的設計專利(如圖14)，以及汽車內部置物盒的設計專利(如圖15)。

圖13：Google的自動駕駛汽車之內部配置感測器外殼的設計專利

 

 

圖14：Google的自動駕駛汽車之汽車座椅感測器外殼的設計專利

 

 

圖15：Google的自動駕駛汽車車內置物盒的設計專利

 

 

汽車控制臺、按鈕及顯示螢幕相關的設計專利

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

圖16：Google自駕車控制臺相關的發(fā)明專利與設計專利

 

 

Google也提出自駕車的「自動駕駛汽車中控臺」的設計專利申請(如圖16右側)，另有汽車控制按鈕的設計專利(如圖17右側)，車內顯示螢幕的設計專利(如圖17左側)。

圖17：車內顯示螢幕與控制按鈕的設計專利

 

 

自動駕駛汽車相關應用介面的設計專利

自動駕駛汽車使用者介面設計考慮的是乘客，而非駕駛。如何實現(xiàn)安全的可親近性、介面的可視化、易于了解與使用，提供無縫的操作交接等，才是需要考慮的設計。也需要能夠顯示語音訊息和視覺訊息，提示安全操作，提供簡明的行程確認，引入行動App，啟動行車按鈕。

自動駕駛系統(tǒng)中基于對象指示的使用者介面

2014年4月，Google提出「自動駕駛系統(tǒng)中基于對象的指示使用者介面」的發(fā)明專利申請，于2014年12月2日核準公告。該案是具有多個控制設備的車輛，包括使用者輸入，地理位置組件，物體檢測設備，存儲器和顯示器(如圖18上方左側之代表圖)。

說明書中記載著，如Fig.4所示，顯示器還可識別其他相關對象。例如，在電腦110已經(jīng)將道路上的物體(已識別的物體)識別為另一車輛的情況下，電腦可在顯示器上的大致位置處將車輛顯示為另一個圖標，例如框113, 113a的方形盒。所顯示的圖標形狀和大小可以由電腦基于實際車輛的形狀和尺寸來選擇。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是通知圖像結合使用改變后的圖式。

圖18：US 8903592發(fā)明專利中所揭露之圖形介面

 

 

Google也將自動駕駛汽車所使用的圖形介面或圖像提出設計專利申請，例如：顯示車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設計專利

 

 

圖20：Google的GUI設計專利

 

 

圖21：Google的GUI設計專利

 

 

接合及脫離自動駕駛方法及系統(tǒng)的發(fā)明與設計專利

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

說明書中記載，圖8揭露了一系列螢幕圖像810、820、830和840(如圖22右側)，可在電子顯示器152上顯示給駕駛員。這些螢幕圖像可糾正所識別的問題條件所需的任務。例如，電腦110確定駕駛員應當且可校正這些預防條件中的每一項。預防條件包括車輛未處于「駕駛」狀態(tài)，即自動雨刷器未打開，自動車燈未亮起，以及車輛未處于自動駕駛車道。因此，電腦已生成一組任務和相關聯(lián)的螢幕圖像810、820、830和840，這些任務和螢幕圖像以特定順序呈現(xiàn)。

圖22：US 9663117發(fā)明專利中所揭露之圖形介面

 

 

Google也將該發(fā)明專利中的預防條件任務的圖形介面或圖像提出設計專利申請，例如：顯示各種預防條件任務和完成任務的圖形介面(如圖23-24)，各種不同任務的圖像(如圖25)。

圖23：Google的GUI設計專利

 

 

圖24：Google的GUI設計專利

 

 

圖25：Google的GUI設計專利

 

 

Google和Waymo還提出其他與自動駕駛汽車相關的圖形介面或圖像的設計專利申請，例如：顯示車輛在道路行駛的速度、位置、方向等的圖形介面(如圖26)，自動駕駛脫離、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設計專利

 

 

圖27：Google的GUI設計專利

 

 

圖28：Google的GUI設計專利

 

 

結語

Google和Waymo除了申請發(fā)明專利保護自動駕駛相關的技術與方法，也致力于自動駕駛汽車的汽車外觀、感測器外殼罩、車體維修零組件(包括車門、后行李箱門、前后車燈等)以及車內的相關配置、座椅、置物盒等硬體設施之設計保護，申請設計專利予以保護[6]。另外，對于自動駕駛使用的方法與系統(tǒng)所衍生出來的圖形介面或電腦圖像，也申請設計專利給予保護，截至2019年1月底，共有60件核準公告的電腦圖像及GUI。

整體看來，Google對于自動駕駛相關的技術和軟體的IP保護策略比較周延，比較像Apple在電子裝置(手機與平板電腦)的專利申請與布局，不會只考慮申請發(fā)明專利而忽略了設計專利。

備注：

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

2、設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。心律調整器及人工電子耳只是一個開始，愈來愈多的健康設備將會涌現(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，與自駕車外觀及車內硬體相關的設計專利已核準公告的共有26件。