CN104520906A - 具有电力管理的车载单元 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种在路侧单元(RSU)的通信区域内控制车载单元(OBU)的方法，所述OBU能够设置进入活动模式(15)和睡眠模式(14)，其中，当所述OBU从所述RSU接收到释放命令时，所述OBU设置进入睡眠模式(14)，并且由此关闭所述OBU的电子器件，以使得没有或者最少的电力被消耗；并且当所述OBU进入所述通信区域(4，7)时，所述OBU设置进入活动模式(15)。由此所述OBU的通信单元被供电，以使得所述OBU能够与所述RSU进行通信。所述OBU能够由所述RSU设置进入跟踪模式(16)，借此在所述跟踪模式(16)下，至少所述通信单元被关闭，并且计时器在OBU中被激活，以使得在所述通信单元被关闭起的指定时间限制内，所述OBU能够重启所述通信单元。本发明还涉及一种车载单元。

Description

具有电力管理的车载单元
技术领域
本发明涉及在路侧单元(road side unit，RSU)的通信区域内控制车载单元(on board unit，OBU)的方法。所述OBU可以设置进入活动模式和睡眠模式。在所述睡眠模式下，可以由此关闭所述OBU的电子器件，以使得没有消耗电力或者消耗最少的电力。当所述OBU进入所述通信区域时，OBU设置进入所述活动模式，借此从而启动OBU的通信单元，以使得所述OBU可以与所述RSU进行通信。本发明进一步涉及能够与路侧单元进行通信的车载单元。
背景技术
电子收费(electronic fee collection，EFC)站和相关的系统(有时称为路侧站)包括路侧单元(RSU)，其可以与位于车辆中的车载单元(OBU)进行通信。当车辆靠近RSU时，OBU一旦接收到某个从RSU发送的唤醒命令，就被激活以执行事务。事务可以是支付通行费，并且/或者是RSU打开门或类似操作以让车辆通过的出入事务。即使事务仅仅发生在靠近RSU的特定区域，OBU也从OBU处于将要被RSU激活的范围内的时刻起是活动的，直到OBU从RSU接收到解除命令的时刻为止。
可以进一步地期望确定OBU的位置，并由此确定车辆的位置。出于这个目的，可以存在RSU中的定位功能的各种手段，其可以基于从OBU所接收的信号来估计OBU的位置。因此，对于也期望知道在数据交换(其是事务自身所需要)的实际区域外的车辆位置的系统，有必要使OBU以数据帧(其被称为跟踪帧)的方式发出任意数据，RSU可以将该任意数据用于定位手段。这从根本上意味着，OBU在等待来自RSU的命令时，消耗了大量空载电力以发送这样的跟踪帧。对于电池供电的OBU，这严重地降低了电池电力，并且由此减少了在电池耗尽之前可以使用OBU的时间。
因此，需要一种通过RSU控制OBU的改进方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于在路侧单元(RSU)的通信区域内控制车载单元(OBU)的创造性方法，其中至少部分地避免了前面提及的问题。这个目的通过权利要求1的特征部分的特征实现来实现，亦即所述车载单元可以由所述路侧单元设置进入跟踪模式，借此在所述跟踪模式下至少所述通信单元被关闭，并且计时器在所述车载单元中被激活，以使得从通信单元被关闭起的指定时间限制内，所述车载单元可以重启所述通信单元。
所述目的通过如权利要求9所述的车载单元进一步地实现。
本发明涉及一种在路侧单元(RSU)的通信区域内控制车载单元(OBU)的方法，所述车载单元能够设置进入活动模式和睡眠模式，其中：
当所述OBU从所述RSU接收到释放命令时，所述OBU设置进入所述睡眠模式，并且由此关闭所述OBU的电子器件，以使得没有或者最少的电力被消耗；以及
当所述OBU进入所述通信区域时，所述OBU设置进入所述活动模式，由此所述OBU的通信单元被供电，以使得所述OBU能够与所述RSU进行通信，其中所述OBU能够通过RSU设置进入跟踪模式，由此在跟踪模式下至少通信单元被关闭，并且计时器在OBU中被激活，以使得从通信单元关闭起的指定时间限制内，所述OBU能够重启所述通信单元。
因此本发明可以被称为控制车载单元(OBU)在路侧单元(RSU)的通信区域内的行为。所述OBU可以建立到RSU的连接，也可以在从RSU接收到释放命令时，由RSU从连接中释放所述OBU。来自RSU的释放命令通常造成由电池供电的OBU进行到睡眠模式的转换。当所述RSU完成与所述OBU的事务时，OBU从所述RSU接收到释放命令。由此可以关闭所述OBU的电子器件，以使得没有或者最少的电力被消耗。当所述OBU通过从RSU接收到唤醒命令而进入所述通信区域时，所述OBU可以设置进入活动模式，借此从而所述OBU的通信单元被供电，以使得OBU可以与所述RSU进行通信。
因此根据本发明运行的OBU可以在进入通信区域时由RSU设置进入跟踪模式，而不是贯穿整个通信区域持续地活动。具有这个特征的一个优点是，在以下情况下显著降低了OBU的电力消耗：配备有OBU的车辆处于RSU的通信区域中，但尚未进入事务区域，在所述事务区域中发生为了执行预期的应用所需要的RSU与OBU之间的数据交换。事务中的数据交换通常意味着，RSU读取和写入某个OBU特定数据(其称为属性)。所关心的属性取决于应用而变化。应用可以是支付通行费，使OBU在确切的位置处和/或在RSU打开门或类似操作使车辆通过的出入事务处发出嗡鸣。其它适当的应用也是可能的。
由计时器控制OBU的跟踪模式，所述计时器使OBU能够在超过时间限制后，在所述跟踪模式和所述活动模式之间进行转换。在活动模式下，OBU发送跟踪帧，RSU可以将所述跟踪帧用于定位目的，以确定OBU是否已经到达事务应该发生的目标事务区域。如果OBU尚未到达事务区域，则在如在初始化跟踪模式的命令中所设定的超时之后或者已从RSU接收到新的这样的命令之后，OBU返回跟踪模式，并且在重新转换到活动模式前等待一段时间。两个连续活动周期之间的典型时间是在20至50ms的范围内。对于每个周期的接通时间通常是在5至10ms的范围内。
用于收费的协议限定在IEEE1609.11中，并且是基于RSU是主机并且OBU是从机的主从概念。IEEE1609.11是车辆环境中的无线接入(Wireless Access in Vehicular Environment，WAVE)的标准系列的一部分。WAVE标准的基本特征之一是，任何两个WAVE设备可以建立用于交换信息的自组织网络。这从根本上意味着，WAVE OBU使用全WAVE收发器，并且自身可以传输数据而无需任何来自RSU的交互。
现今一些应用要求穿过通信区域时跟踪OBU，以触发取决于位置的事件，例如在确切的位置处打开栅栏或者使OBU发出嗡鸣。其它安装要求OBU位置与其它传感器(如照相机或接地环路)之间的同步。OBU在通信区域内为这些安装的跟踪导致OBU的活动时间可能显著地长于预期，并且在一些情况下，例如在排队或通常的走走停停的交通期间，这极大地降低了OBU的电池寿命时间。
如所描述的，通过将OBU设置在运行的跟踪模式，本发明显著地减少了OBU在通信区域内的活动时间，在跟踪模式下仅需要OBU在非常短的时间间隔内是活动的以用于发送跟踪帧，RSU可以将所述跟踪帧用于以预定的重复周期在所述通信区域内定位OBU。
在设置进入所述跟踪模式之前，所述OBU可以从所述睡眠模式启动到活动模式。
OBU可能需要启动以从所述睡眠模式设置进入所述活动模式。当车辆接近或进入通信区域时，OBU可以从RSU接收唤醒命令。在启动期间，OBU载入全部必要的软件并且启动必要的硬件。如果OBU进入通信区域但是没有处于事务应该发生的位置上，则如果RSU要求的话，那么OBU通过关闭至少通信单元而进入跟踪模式。这意味着，OBU仍然启动但是已经进入省电模式。OBU启动的事实意味着，与从睡眠模式到活动模式的转换相比较，OBU需要更少的时间以进行从跟踪模式到活动模式的转换。与处于连续的活动模式相比，这使OBU的功能能够为事务做好准备，同时节省电力。
至少一个寄存器可以保持在OBU的存储器中，其使OBU能够不必启动而设置进入跟踪模式。
如上所述，当OBU进行从跟踪模式到活动模式的转换时，OBU没有必要启动。在启动期间，为了能够与其它设备进行通信而设置OBU，并且在事务的初始化阶段中，以后的通信所需的RSU独特信息被传输到OBU。当进入跟踪模式时，这个信息可以存储在OBU的存储器中。在启动期间载入的其它相关数据和寄存器信息也可以存储在OBU的存储器中。使这个信息在OBU中可用，其使跟踪模式和活动模式之间能够非常迅速地进行转换。
在OBU与RSU之间的通信链路的初始化之后，OBU可以直接设置进入所述跟踪模式。
指定时间限制可以由RSU设置，并且可以取决于某些参数。
所述参数是应用类型、车辆当前确定的速度、车辆在一段时间期间和日常的平均速度、在路侧站的当前交通状况中的至少一个。RSU附近的缓慢移动交通意味着，可以延长到活动模式的两次连续转换之间的时间限制以便节省更多电力，这是因为延长了在跟踪模式下的时间。
所述指定时间限制还可以是预先编程到OBU中的预定时间限制。
OBU可以包括计数器，其对每次从所述活动模式到所述跟踪模式的转换进行计数，并且借此由所述RSU设置用于转换的最大重复周期次数，其中当所述计数器已经达到所述最大重复周期次数时，所述OBU设置进入睡眠模式。活动模式可以是运行的预定模式，或者活动模式可以通过所述通信单元的激活来表征，所述通信单元同时仍然在不同模式(如跟踪模式或睡眠模式)下运行。
如果出于任何原因，OBU没有从RSU接收到释放命令或类似的信号，则在最大重复周期次数后，设置OBU以进入睡眠模式，以便OBU不消耗不必要的电力。OBU可能没有接收到释放命令或类似信号的原因可能是外部干扰或者信号干扰，或者是OBU错误地进入跟踪模式(例如假如在收费站附近通过而不是穿过收费站)。
本发明还涉及一种用于与路侧单元(RSU)进行通信的车载单元(OBU)，其中，所述OBU配备有通信单元、计时器和微型计算机。可以不依赖于所述微型计算机而关闭所述通信单元，并且所述微型计算机可以在跟踪模式和活动模式下运行，其中在跟踪模式下只有最少的功能可用，所述最少的功能至少包括计数器。
OBU配备有电力管理方案，亦即，它是一种设备，其使用节电模式，并且当用来自RSU的某种模式激励时激活。通过提供根据上述的OBU可以实现事务，其中，与它如果贯穿通信区域都是活动的相比，OBU在跟踪模式期间使用更少的电力。通过结合数据存储器，在OBU启动并且通信链接的初始化之后必须载入的必要功能和信息可以存储在数据存储器中。当在OBU进行从跟踪模式到活动模式的转换时需要功能和/或信息时，可以迅速地访问适当的低电力的数据存储器。
OBU的通信单元可以被视为发射/接收链中的不同部分，例如RF前端、基带处理器或其它任何在活动模式下运行必需的功能模块。
附图说明
图1示意性地示出了收费站的图示；
图2示意性地示出了当穿过RSU的通信区域时，在不同模式期间OBU的电力消耗的图示；
图3示意性地示出了OBU经过不同模式的框图。
具体实施方式
用于收费的协议限定在IEEE 1609.11中，并且基于RSU是主机并且OBU是从机的主从概念。IEEE 1609.11是车辆环境中的无线访问(Wireless Access in Vehicular Environments，WAVE)标准系列的一部分。WAVE标准的基本特征之一是，任意两个WAVE设备可以建立用于交换信息的自组织网络。这从根本上意味着，WAVE OBU使用全WAVE收发器，并且自身可以传输数据而无需任何来自RSU的交互。
图1示意性地示出了收费站1的图示，已经建立收费站1，以使得事务应该在第一预定位置处(亦即，在进入事务区域时)开始，并且在第二预定位置处(亦即，在进入报告区域时)报告事务。图1中的收费站1包括第一车道2和第二车道3。当然可能的是收费站1具有多于两个车道。收费站1包括用于控制第一车道2的第一RSU(TRX#1)和用于控制第二车道3的第二RSU(TRX#2)。第一车道2包括第一通信区域4，其包括第一跟踪区域5和第二跟踪区域6。第二车道3包括第二通信区域7，其包括第三跟踪区域8和第四跟踪区域9。不同区域的说明如下。
第一通信区域4包括第一事务区域10，在第一车道2中的事务发生在第一事务区域10中。第二通信区域7包括第二业务区域11，在第二车道3中的事务发生在第二事务区域11中。在第一车道2中出现三辆车，其说明了排队或者缓慢移动的交通。在这种情况下，作为结果的第一事务区域10将会较短，并且因此第二跟踪区域6将会较长，以便跟踪OBU直到到达报告区域。在第二车道3中也图示了这一点，其中出现了单个车辆，说明了交通比在第一车道2中流动快。这里作为结果的第二事务区域11被示出更长，这是由于车辆的更高速度。从电力消耗的角度看，在第一车道2中行驶的OBU将比在第二车道3中行驶的OBU在收费通道期间消耗显著更多的电力。通过允许车辆在事务区域中停留足够长的时间以使事务发生，同时仍然确保OBU在跟踪阶段超过所需的时间内不活动，在这个发明中所提出的方法将显著地限制两个不同通道在电力消耗上的差异。
第一通信区域4包括第一报告区域12，其中，当车辆穿过收费站1时RSU完成与OBU的通信，并且第二通信区域7包括第二报告区域13，其中，当车辆穿过收费站1时RSU完成与OBU的通信。
图2示意性地示出了当穿过RSU的通信区域4、7时，在不同模式期间OBU的电力消耗的图示。图的x轴表示如结合图1所描述的车辆穿过通信区域4、7的转换。y轴表示OBU的电力消耗。
在正常驾驶期间，OBU处于具有全部功能除了唤醒电路无效的睡眠模式14。唤醒电路在本领域是公知的，并且OBU可以配备有任何适当的唤醒电路。
当根据本发明配备有OBU的车辆进入车道2、3的通信区域4、7时，OBU从控制车道2、3的RSU接收到唤醒命令，并且转换到活动模式15。这在图2中由事件I图示。OBU在短时间内活动以便初始化与RSU的通信链路，并且使RSU对OBU的初始定位成为可能。如果OBU尚未到达OBU与RSU之间的事务应该开始的预定位置，亦即，不在事务区域10、11，则RSU命令OBU进入跟踪模式16，其由事件II图示。在跟踪模式16下，OBU至少停止通信单元的供电以降低电力消耗。从图2中可以看出，在跟踪模式16下的电力消耗显著低于在活动模式15下的电力消耗，而仅稍高于在睡眠模式14下的电力消耗。典型的数字可以是，在活动模式15下的电力消耗比在睡眠模式14下的电力消耗高104倍，而跟踪模式16下的电力消耗比在活动模式15下的电力消耗低103倍。使迅速转换回活动模式成为可能的OBU所需要的必要功能和信息存储在数据存储器中。
在已经超过时限之后，OBU通过启动至少所述通信单元转换回活动模式15，再次发送包含任意数据的跟踪帧，以便使RSU能够定位OBU。这由事件III图示。如果RSU确定OBU已经到达事务区域，则事务开始，否则当已经经过如在来自RSU的初始命令中所设置的、OBU处于活动模式的时间段时，OBU返回跟踪模式16。计数器保持记录活动模式15和跟踪模式16之间的转换已经发生了多少次，亦即，已经启动通信单元多少次。跟踪模式16和活动模式15之间的转换重复进行直至OBU进入事务区域10、11。这里，OBU进入活动模式15必要长的时间以完成RSU和OBU之间的事务。这由事件IV图示。
当事务完成时，OBU再次进入跟踪模式16以便继续按照RSU所设定的间隔发送它的跟踪帧，以便使RSU跟踪OBU直至车辆到达报告区域12、13。这由事件V所图示。在报告区域12、13中，RSU结束事务，并且在OBU再次进入睡眠模式14之后释放OBU直至接收到新的唤醒命令。如果事务成功，或者如果OBU在跟踪模式16下的时间超过跟踪时间限制，则OBU在返回睡眠模式14之前被置于阻断模式17。这由事件VI图示。在收费站1的通道后，事务的收据可以存储在OBU中。如果事务未完成，则不存储收据。
从图2中可以看出，与OBU从进入通信区域起就已处于活动模式15相比，显著地降低了在整个通道期间消耗的电力。
图3示意性地示出了OBU经过不同模式的框图。
在OBU中可用的模式是睡眠模式14、活动模式15、跟踪模式16和阻断模式17。如果接收到有效的唤醒方式，则OBU将会进行从睡眠模式14到活动模式15的转换，这对应于图2中的事件I。OBU基于从RSU发送的参数进行活动模式15与跟踪模式16之间的转换。活动模式15与跟踪模式16之间以及跟踪模式16和活动模式15之间的转换分别对应于图2的事件II和事件III，并且事件IV和事件V表示为了事务而转换到活动模式15，以及在事务完成并且RSU命令OBU返回跟踪模式16后转换回跟踪模式16。参数可以是发送跟踪帧所预期的周期性、在每个周期内等待可能来自RSU的进一步命令的最大接收接通时间以及最大周期。
如果跟踪模式16和活动模式15之间的转换次数超过某一限制，或者如果超过跟踪时间限制，则OBU进行从跟踪模式16到阻断模式17的转换，这对应于图2中的事件VIa。
阻断模式17也由成功的事务触发，因此，RSU向OBU发出事务完成的命令，这由VIb图示。另外，在经过指定时间之后，OBU可以进行从阻断模式17到睡眠模式14的转换，这由事件VII图示。阻断模式17主要用于确保OBU没有紧接地第二次连接同一RSU，例如用于确保OBU不会错误地与同一RSU执行事务。
在权利要求中提及的附图标记不应视为限制由权利要求保护的实体范围，并且它们的唯一功能是使权利要求容易理解。
正如将被意识到的，本发明能够在多个显而易见的方面进行修改，它们都不脱离所附权利要求的范围。因此，附图和所附说明书在本质上将被认为是解释性的，而非限制性的。

Claims (9)

1.一种在路侧单元(RSU)的通信区域内控制车载单元(OBU)的方法，所述车载单元可以设置进入活动模式(15)和睡眠模式(14)，其中，
当所述车载单元从所述路侧单元接收到释放命令时，所述车载单元设置进入睡眠模式(14)，并且由此关闭所述车载单元的电子器件，以使得没有或最少的电力被消耗；以及
当所述车载单元进入所述通信区域(4，7)时，所述车载单元设置进入活动模式(15)，借此所述车载单元的通信单元被供电，以使得所述车载单元可以与所述路侧单元进行通信，
其特征在于，所述车载单元可以由所述路侧单元设置进入跟踪模式(16)，借此在所述跟踪模式(16)下，至少所述通信单元被关闭，并且计时器在所述车载单元中被激活，以使得从所述通信单元被关闭起的指定时间限制内，所述车载单元可以重启所述通信单元。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在设置进入所述跟踪模式(16)之前，所述车载单元从所述睡眠模式(14)启动到所述活动模式(15)。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，至少一个寄存器保持在所述车载单元的存储器中，使所述车载单元能够不必启动而设置进入所述跟踪模式(16)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，在已经初始化与所述路侧单元的通信链路之后，所述车载单元直接设置进入所述跟踪模式(16)。
5.根据在先权利要求中任一项所述的方法，其中，所述指定时间限制由所述路侧单元设置，并且所述指定时间限制取决于在所述路侧单元中的参数。
6.根据在先权利要求中任一项所述的方法，其中，所述参数是应用类型、确定的车辆速度、穿过站的平均速度和日常时间中的至少一个。
7.根据在先权利要求中任一项所述的方法，其中，所述指定时间限制是预定时间限制。
8.根据在先权利要求中任一项所述的方法，其中，所述车载单元包括计数器，其对每次从跟踪模式(16)到活动模式(15)的转换进行计数，并且借此由所述路侧单元设置用于这个事务的最大重复周期次数，其中当所述计数器已经达到所述最大重复周期次数时，所述车载单元设置进入所述睡眠模式(14)。
9.一种用于与路侧单元(RSU)进行通信的车载单元(OBU)，所述车载单元设置有通信单元、计时器、微型计算机，其中，可以独立于所述微型计算机而关闭所述通信单元，并且其中，所述微型计算机能够运行在跟踪模式(16)和活动模式(15)下，其中，在所述跟踪模式(16)下只有最少的功能可用，所述最少的功能至少包括计数器。
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