CN101650873B - 车辆间通信特征察觉和诊断系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及车辆间通信特征察觉和诊断系统。具体地，提供了一种用于车辆间通信系统中在主车辆和远程实体之间共享数据的方法。在远程实体和主车辆之间发送无线电消息。该无线电消息包括与传感器信息相关的数据，该传感器信息用于提高主车辆的周围状况环境察觉。接收到的无线电消息包括从远程实体发给主车辆的传感器信息。该无线电消息还包括不确定性指标，其与远程车辆的传感器信息不确定性的评估相关，该传感器信息是由该远程车辆发送的。对影响传感器信息准确度的不确定性进行评估，以用于确定该传感器信息中有多少程度将被用在对影响主车辆的环境察觉状况进行的评价中。响应于对影响传感器信息准确度的不确定性进行的评估，选择性启动主车辆的环境察觉特征。
Description
技术领域
本发明一般涉及V2X通信，以及与所传递信息相关联的不确定性。
背景技术
V2X车辆特征的功能涉及“车辆对车辆(V2V)”和“车辆对基础设施(V2I)”通信，这些通信都是基于用来实时相互作用的双向通信的协作系统。将这些系统优选用于交通管理、碰撞报警、以及防撞系统。通过提供相关信息，这样的系统能够扩展主车辆(host vehicle)的环境状况察觉范围，其中所述相关信息除了关于发生在主车辆的那些相邻车辆附近的任何安全相关事件之外，还和交通的状态有关。
该协作的通信系统增加了主车辆所接收到的信息的质量和可靠性。不过，从远程车辆所接收的信息的可靠性仍然是不确定的。也就是说，由于与获得传感器信息的装置、模块或子系统相关联的不确定性，从远程车辆所接收的信息可能存在不准确度。由于涉及安全问题，所以信息越关键，则了解所传输的信息是否含有关于远程车辆准确获取其车辆状况和环境状况的能力的任何不确定性的重要性就越大。
发明内容
本发明提供了一种系统，其用于指示与从远程实体发给主车辆的传感器信息相关联的不确定性，使得能够基于由远程实体所发送的传感器信息的不确定性，来选择性启用主车辆的车辆环境察觉特征。
一个实施例设想了一种车辆间通信系统中在主车辆和远程实体之间共享数据的方法。在远程实体和主车辆之间发送无线电消息。该无线电消息包括与传感器信息相关的数据，所述传感器信息用于提高主车辆的周围状况的环境察觉。接收到的无线电消息包括从远程实体发给主车辆的传感器信息。该无线电消息还包括不确定性指标，其与远程车辆的传感器信息不确定性的评估相关，该传感器信息是由该远程车辆发送的。对影响传感器信息准确度的不确定性进行评估，以用于确定该传感器信息中有多少程度将被用于评价影响主车辆的环境察觉状况。响应于对影响传感器信息准确度的不确定性所进行的评估，选择性启动主车辆的环境察觉特征。
一个实施例设想了一种在主车辆和远程实体之间的车辆间数据共享系统。该车辆间数据共享系统包括具有用于发送无线电消息的发送器的远程实体通信系统。该无线电消息包括传感器信息和不确定性指标，该不确定性指标与远程车辆的传感器信息不确定性的评估相关。该车辆间数据共享系统还包括主车辆通信系统，该主车辆通信系统包括用于接收无线电消息的接收器，该无线电消息包括从远程实体发给主车辆的传感器信息。车载计算单元对传感器信息和不确定性指标进行处理，该不确定性指标用来提高主车辆的周围车辆的环境察觉。该处理器对影响传感器信息准确度的不确定性进行评估，以用于确定要被用于评价影响主车辆的环境察觉状况的该传感器信息的程度。响应于对影响传感器信息准确度的不确定性所进行的评估，控制器选择性启动主车辆的环境察觉特征。
附图说明
图1是车辆间通信系统的框图。
图2是含有健康状态不确定性标志的无线电消息。
图3是用于在车辆之间的环境察觉信息数据共享的方法的流程图。
具体实施方式
在图1中总体示出与远程实体12通信的主车辆10。远程实体12可包括用于与主车辆10通信的另一机动车辆或者固定的基础设施。远程实体12以作为给主车辆10的一般V2X无线电消息的一部分的健康状态信息的形式，通过相应的车辆间通信网络(例如，专用短程通信协议(DSRC))周期性地广播发送其不确定性信息。健康状态信息与通过车辆装置、软件和硬件模块、以及其它车辆子系统所获得的信息的可靠性和准确度相关。
可以作为标准的周期性信标消息来发送V2X无线电消息。无线电消息包括由相应的远程车辆测得的，与涉及车辆定位、车辆运动学/动力学参数、交通或者道路事件的环境察觉状况有关的数据。这些环境察觉状况在车辆之间通信传递，以便就某种类型的安全状况、交通阻延、意外情况、或者可能导致意外的当前状况来预警车辆驾驶员。目标之一是关于一种状况向相邻车辆提供预先报警，以便提供额外的时间对该状况做出反应。例如，假如车辆停在道路中的弯道附近，停驶车辆可能不易被在该弯道附近行进的移动车辆的驾驶员看见，直到移动车辆处于停驶车辆视野之中时为止。考虑到被驾驶车辆的速度，在被驾驶车辆的驾驶员能够看到停驶车辆时的地点处，可能会导致对停驶车辆做出反应的距离比对该停驶车辆做出反应的最佳距离要小。在弯道中遭遇停驶车辆的车辆可以给尚未处于停驶车辆视野内的其它车辆提供预先报警。这样的警报可以使驾驶员预计到停驶车辆从而更谨慎地驾驶或者降低车速。用于环境察觉状况的这种报警可以包括，但不限于，交通拥挤、意外情况、前碰撞预警(FCW)、侧向碰撞预警(LCW)、车道偏离预警(LDW)、前车变慢/停驶、紧急电子制动灯启动(EEBL)、后端中央高置停车灯(CHMSL)、交叉口碰撞预警/避免、直接交叉的道路、施工区域预警、盲区/车道改变、以及对行人/骑行者的可见度提高。
主车辆10和远程实体12(例如，远程车辆)均装备有无线电装置14，该无线电装置14包括用于经由天线15来广播发送和接收无线电消息的发送器和接收器。主车辆10和远程实体12还包括，用于对包含在无线电消息内的数据进行处理的车载计算单元18、定位系统16(例如，全球定位系统(GPS))、人机接口(HMI)20(例如，驾驶员车辆接口模块)、用于收集信息(例如，速度、制动、横摆率、加速度等等)的车辆接口装置22。主车辆10和远程实体12还可以包括监测关键性事件、硬件模块和软件模块的健康状态的其它关键装置24。通过有线通信总线26(例如，CAN)将上述装置、模块、子系统连接起来，用于彼此互相通信。要理解的是，如图1所示的远程实体12包括与如上所述以及由13总体所示的主车辆10的通信体系结构相同的通信体系结构。
GPS16利用卫星群来确定车辆的位置、速度、方向和时间，该卫星群发送启用车辆GPS接收器的信号。给车辆间通信网络的各自车辆的GPS数据被作为无线电消息的一部分而广播发送，用于识别发送车辆的位置。这使得相应的主车辆10的车载计算单元18能够依照远程车辆位置来评价消息内容，用于评估到该主车辆10的相应状况的相关性。
高性能的GPS系统能够在一米范围内或者更小范围内定位车辆，并且其表现要远远优于低性能的GPS系统。由于定位误差可能会导致被广播发送给主车辆10数据不准确，因此GPS系统的准确度的因素很大程度上在于主车辆10如何利用其中所包含的信息。
诸如纬度、经度、海拔高度、行进方向、和速度的标准偏差的定位误差由GPS接收器预测，并可以根据该GPS接收器是否处于高准确度模式(例如，RTK)、中等准确度模式(例如，WAAS/DGPS)、或者低准确度模块(例如，未修正的GPS)来进行确定。
如前面所述，GPS的准确度会影响如何利用被主车辆10所接收的无线信息。例如，假如远程车辆的GPS准确度仅仅精确到3米范围，那么对于通过沿与主车辆10相同的车道行进的远程车辆的FCW相关信息，由于远程车辆的GPS的潜在不准确度，相应的停驶车辆是处于主车辆10的车道内还是处于相邻车道内是不确定的。因此，由于该不确定性，主车辆10可响应于该GPS的不确定性来调整其环境察觉特征。由于不确定停驶车辆是处于哪一个车道内，所以与FCW形成对照的是，主车辆10可发出前方停驶车辆预警。替代性地，假如远程车辆GPS的准确度处于半米之内，那么主车辆10基于该GPS的准确度可发出FCW以警告驾驶员停驶车辆是位于主车辆的车道内(如图2中所示)。
影响如何利用该消息信息的各种其它因素包括通信系统中的误差。通信总线26联接在主车辆10以及远程车辆之内的所有的有线通信。因此，在装置、模块、以及子系统之间发生的通信中的任何故障均会影响相应的车辆的取回和发送准确的健康状态信息的能力。通信总线故障的示例可包括，但不限于，车载计算单元18和HMI20之间的误差，车辆接口装置22和车载计算单元18之间的误差，以及GPS16和车载计算单元18之间的误差。
如前面所详述，健康状态信息与通过装置、模块、以及子系统所获得的信息的可靠性和准确度相关。通过将远程车辆的关键装置、模块和子系统的每一个单独的健康状态组合起来，确定相应远程车辆的健康状态信息。各自远程车辆，包括主车辆10，均监测和维持其自身的关键装置、模块以及子系统的实时健康状态。车辆通信管理模块将每个装置、模块和子系统的各自健康状态信息集合成简要的健康状态不确定性标志。该不确定性标志包括至少一个不确定性指标，其与远程车辆的、与通过每个装置、模块或子系统所用传感器获得的信息相关联的不确定性的评估相关。图2示出了简要的健康状态不确定性标志的示例。广播发送到相邻车辆的无线电消息含有作为标准V2X无线电消息信息一部分的简要的健康状态不确定性标志。
当主车辆10接收到无线电消息(含有但不限于，消息信息和不确定性标志)时，车载计算单元18使用该不确定性标志以评价不确定性的程度，该不确定性的程度影响包含在该无线电消息内的信息的准确度。响应于不确定性标志，主车辆10选择性启动环境察觉特征。选择性启动环境察觉特征涉及启用、禁用、或调整主车辆10的环境察觉特征。
禁用/启用特征功能会导致停用/启动各装置、模块、或子系统的特征或特征功能。例如，当相应的不确定性标志显示远程车辆的制动系统存在故障时，用于禁用特征功能的相应状况就可能会发生。响应于如通过各自的不确定性指标所指示的故障状况，主车辆将禁用任何EEBL特征警报。在另一个示例中，当远程实体HMI存在故障时，禁用特征功能就可能会发生。当接收到指示特征功能存在故障的不确定性标志时，主车辆禁用社交聊天特征。在再一个示例中，当不确定性标志指示每秒脉冲数(PPS)信号不可用时，禁用/启用特征功能会发生。来自车辆的车载GPS接收器的PPS信号是用于在各自的通信车辆之间以及在各自的车辆与基础设施之间同步无线电装置(DSRC)时钟的基本定时信号。典型的DSRC协议具有7个10MHz的频道。DSRC包括一个控制频道，余下的频道被称为服务频道。为了发生频道切换，数据提供者(即，发送消息的无线电装置)会通过控制频道向所有接收装置发送被称为电波服务公告(Wave Service Announcement(WSA))的控制消息。该控制消息会指示即将在哪一个频道上发送数据消息。接收无线电装置在其相应的控制频道上接收到该消息。如果正在接收的车辆对将要到来的数据感兴趣，那么相应的车辆可以切换到如控制信息所指示的合适的服务频道，以便在由控制消息指示的指定时间接收数据。为了接收数据消息，接收无线电装置必需以精确的时间间隔切换频道。因此，每个无线电装置(DSRC)必需具有同步的全球时钟信号。将该时钟信号指定为PPS，并且从车辆相应的车载GPS接收器发出该信号。如果不存在PPS信号，那么由于DSRC无线电装置没有共同的(全球)时钟参考，所以不能切换频道。结果是，由于同步化不可行，所以默认地仅仅通过控制频道来传递消息。
除了启用或者禁用特征功能之外，还可以调整特征功能。调整特征功能会导致基于不确定性标志对各自装置、模块或子系统的功能进行调整或者施加限制。当远程实体显示出可怜的GPS准确度时，用于限制主车辆特征功能的相应状况的示例会发生。使用GPS数据的主车辆的任何特征功能均被禁用，仅道路水平V2X特征功能被启用。当相应的不确定性标志指示远程车辆的路径历史生成模块不起作用时，用于限制特征功能的另一个示例会发生。主车辆暂时地禁用对远程车辆的生成路径历史的依赖，作为替代，使用有效的远程车辆数据(例如，GPS、横摆率、以及地图数据)构建车载远程车辆路径历史以支持受限特征功能。在调整主车辆特征的再一示例中，包括基于当前远程车辆ACC设置来调整主机后端CHMSL特征的灵敏性。上述示例仅仅是用于选择性启动环境察觉特征的可能发生的各种状况中的一些，而并不意味着不包括可能发生的各种状况。
图3图示了用于选择性启动主车辆的环境察觉特征的方法的流程图。在步骤30中，远程车辆收集与环境察觉状况相关的传感器信息。在步骤31中，远程车辆监测并维持其关键传感器、装置、模块和子系统的准确度和状态的实时健康状态。车辆通信管理模块将各状态信息集合成简要的健康状态不确定性标志(例如，不确定性指标)。
在步骤32中，远程车辆向相邻车辆广播发送无线电消息。该无线电消息包括传感器信息和不确定性标志。该不确定性标志含有信息，该信息涉及远程车辆的、与通过各装置、模块、或子系统所用的各传感器获得的信息相关联的不确定性的评估。
在步骤33中，由主车辆接收无线电消息。在步骤34中，主车辆对影响被包含在不确定性标志中的传感器信息的准确度的不确定性进行评估。在评估不确定性中，主车辆确定将被用于评价环境察觉状况的该传感器信息的程度。
在步骤35中，基于不确定性标志，主车辆选择性启动该主车辆的环境察觉特征。对于那些在无线电消息中已经被识别为具有相关不确定性的相应关键模块和子系统，并且对于那些关键模块和子系统，其中主车辆已经确定不确定性具有将会影响该传感器信息在该主车辆中的使用的一程度，那么该主车辆会禁用、启用或调整该主车辆的环境察觉特征。
尽管已经详细描述了本发明的某些实施例，但是熟悉本发明所涉及技术领域的技术人员将会认识到用于实施如所附权利要求所限定的发明的各种替代性设计和实施例。
Claims (20)
1.一种在车辆间通信系统中在主车辆和远程实体之间共享数据的方法，其中在所述远程实体和所述主车辆之间发送无线电消息，所述无线电消息包括与传感器信息相关的数据，所述传感器信息被用来提高所述主车辆周围状况的环境察觉，所述方法包括步骤：
接收所述无线电消息，所述无线电消息包括从所述远程实体发给所述主车辆的所述传感器消息，所述无线电消息还包括不确定性标志，该不确定性标志与所述远程实体的所述传感器信息的不确定性的评估相关，所述传感器信息是由所述远程实体发送的；
对影响所述传感器信息准确度的不确定性进行评估，以用于确定要被用于评价影响所述主车辆的环境察觉状况的传感器信息的程度；以及
响应于对影响所述传感器信息准确度的不确定性的评估，选择性启动所述主车辆的环境察觉特征。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述远程实体是远程车辆，以及，从所述远程车辆接收所述无线电消息。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述远程实体是远程通信基础设施，以及，从所述远程通信基础设施接收所述无线电消息。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述无线电消息包括来自所述远程车辆的实时状态信息。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述传感器信息包括来自所述远程车辆的全球定位状态信息。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述传感器信息包括与环境察觉状况相关的感测数据。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述传感器信息包括碰撞威胁的评估。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，选择性启动环境察觉特征包括选择性启用所述主车辆的相应特征，所述主车辆的相应特征能够以如所评估那样的相应准确度水平工作。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，选择性启动环境察觉特征包括响应于如所评估的相应准确度水平来禁用所述主车辆的相应特征。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，选择性启动环境察觉特征包括选择性调整所述主车辆的相应特征，用于符合如所评估那样的相应准确度水平的运行。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述不确定性标志包括至少一个不确定性指标，其中各相应的不确定性指标与包含在所述无线电消息内的传感器信息的相应部分的不确定性相关。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述远程实体是远程车辆，以及，所述不确定性指标与所述远程车辆的全球定位系统中的定位误差相关。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述不确定性指标与远程车辆的各个模块中的故障相关。
14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述不确定性指标与远程车辆通信总线中的故障相关。
15.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述不确定性指标与PPS时钟同步信号中的故障相关。
16.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，作为标准的周期性信标消息来发送所述无线电消息。
17.一种在远程实体和主车辆之间的车辆间数据共享系统，所述系统包括：
远程实体发送器，用于发送无线电消息，所述无线电消息包括传感器信息和不确定性指标，所述不确定性指标与所述远程实体的传感器信息不确定性的评估相关；
主车辆接收器，用于接收从所述远程实体发送的所述无线电消息；
车载计算单元，用于处理所述传感器信息和所述不确定性指标，
所述不确定性指标被用来提高所述主车辆的周围车辆的环境察觉，所述车载计算单元对影响所述传感器信息准确度的不确定性进行评估，以用于确定要被用于评价影响所述主车辆的环境察觉状况的传感器信息的程度；以及
其中，控制器响应于对影响所述传感器信息准确度的不确定性所进行的评估，选择性启动所述主车辆的环境察觉特征。
18.根据权利要求17所述的系统，其特征在于，进一步包括用于确定所述主车辆定位的全球定位系统。
19.根据权利要求17所述的系统，其特征在于，进一步包括人机接口单元，用于将所述主车辆的环境察觉特征的选择性启动通信地传递给驾驶员。
20.根据权利要求19所述的系统，其特征在于，进一步包括用来便利于所述远程实体发送器和所述主车辆接收器之间的无线电消息通信的专用短程通信协议和PPS时钟同步信号。
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