CN105448135B - 用于v2v通信网络的预警信息发送方法、接收方法及其车辆 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于V2V通信网络的预警信息发送方法、接收方法及其车辆。在该预警信息发送方法中，发送方车辆发送广播消息，广播消息的消息内容包括高危险性车辆的ID列表字段和咨询信息字段，咨询信息字段是关于高危险性车辆的具体行为的咨询信息。在该预警信息接收方法中，接收方车辆接收到广播消息，获知包含在广播消息中的高危险性车辆的ID列表，接收方车辆判断高危险性车辆的ID列表中是否包括接收方车辆的ID，如果判断为包括，则接收方车辆发出预警指示；如果判断为不包括，则接收方车辆更新实时状态信息。本发明在出现紧急事件的情况下，为处于高危险状态的车辆提供了更可靠的处理机制。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于V2V(车辆到车辆)通信网络的预警信息发送方法和接收方法，同时也涉及应用该方法的车辆，属于车联网技术领域。
背景技术
在V2V通信中，很多应用或服务偏好广播传输，例如绕道航行、事故警报和建设性警告等。
协同防撞预警(CCW)是一个用V2V通信防止车辆碰撞的安全应用。CCW的最终目标是实现360度驾驶状况的感知，从而在没有昂贵设备的情况下通过车辆提醒司机迫在眉睫的威胁。例如CCW应用包括前向防撞预警(FCW)、变道辅助(LCA)和电子紧急制动灯(EEBL)。
在FCW中，车辆使用接收到的来自周围车辆的信息和本车辆自身的状态来，计算本车辆与其前面车辆(或临近车辆)碰撞的可能性。
在LCA中，车辆可计算临近车辆以不安全方式进入本车辆车道的可能性。在EEBL中，车辆使用接收信息中的控制状态信息来决定是否前面有车辆会刹车。
总体来说，CCW应用的特征有两个广播方法，周期性发送消息和事件触发发送消息。
在周期性发送消息的情况下，每个车辆周期性广播关于它的状态信息如：位置，速度和方向的帧消息给周围车辆。广播帧消息的关键点是使每辆车知道其周围的车辆行驶情况。例如，IEEE 1609.3中的WSMP(WAVE Short Message Protocol，车载环境下的无线接入系统短消息协议)和SAE(Society of automotive engineer)J2735标准具体描述了基本安全信息(BSM)的传输。BSM是作为帧消息，由车辆利用BSM帧消息通知周围车辆关于本车辆的当前状态和行驶情况。通常情况下，车辆以广播模式周期性发送BSM帧，典型频率为10Hz。
在事件触发发送消息的情况下，关于一个紧急事件的安全性至关重要的应用数据从一个ESV散布到周围ECV，这可能是个挑战。这些应用数据提供警告或控制信息来避免一个危险的场景变成一个事故。典型地这些信息可能包括事件类型和具体的事件信息。与周期性信息相比，为了提高接收方的进程效率和可靠性，事件触发信息应该长度更短并更具有时间重要性。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明所要解决的首要技术问题在于提供一种用于V2V通信网络的预警信息发送方法和接收方法。
本发明所要解决的另一个技术问题在于提供一种应用上述方法的车辆。
为实现上述的发明目的，本发明采用下述的技术方案：
一种用于V2V通信网络的预警信息发送方法，所述V2V通信网络包括发送方车辆和接收方车辆，包括如下步骤：
所述发送方车辆发送所述广播消息，所述广播消息的消息内容包括高危险性车辆的ID列表字段和咨询信息字段，所述咨询信息字段是关于所述高危险性车辆的具体行为的咨询信息。
其中较优地，所述发送方车辆是所述V2V通信中紧急事件源车辆，所述发送方车辆向监测车辆群组发送所述高危险性车辆的ID列表，预报关于紧急事件的高危险性车辆。
其中较优地，所述广播消息的消息内容还包括紧急事件类型字段，
所述紧急事件类型由所述发送方车辆根据监测到的其状态变化而产生。
其中较优地，所述发送方车辆和所述接收方车辆定期交换状态信息，所述状态信息表示车辆的当前状态。
一种用于V2V通信网络的预警信息接收方法，所述V2V通信网络包括发送方车辆和接收方车辆，包括如下步骤：
所述接收方车辆接收到所述广播消息，获知包含在所述广播消息中的高危险性车辆的ID列表，
所述接收方车辆判断所述高危险性车辆的ID列表中是否包括所述接收方车辆的ID，如果判断为包括，则所述接收方车辆发出预警指示；如果判断为不包括，则所述接收方车辆更新实时状态信息。
其中较优地，所述接收方车辆在发出预警指示前，根据所述广播消息获得咨询信息，采取相应的预警指示。
其中较优地，所述接收方车辆和所述发送方车辆定期交换状态信息，所述状态信息表示车辆的当前状态。
一种应用上述预警信息发送方法或预警信息接收方法的车辆。
其中较优地，所述车辆包括依序连接的紧急事件监测器、高危险性车辆预报器及紧急事件咨询发生器，
所述高危险性车辆预报器根据所述紧急事件监测器发出的紧急事件类型来评估风险最高的车辆，发送给向所述紧急事件咨询发生器；所述高危险性车辆预报器同时获知监测车辆组的实时状态。
与现有技术相比较，本发明在出现紧急事件的情况下，通过基于发送方的咨询信息，为处于高危险状态的车辆提供了更可靠的处理机制，比在紧急状态下预测车辆状态的方式更简单和可靠。
附图说明
图1为作为紧急事件源的车辆急刹车的场景示意图；
图2为广播消息格式的示意图；
图3为广播消息处理栈的功能性框图；
图4为事件触发后，发送紧急咨询留言(EAM)的处理流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的技术内容做进一步的详细说明。
一个高速公路上的实际场景如图1所示。当图中的紧急事件源—车辆E(即本车辆)发生了一个紧急事件，如不正常的胎压或提前潜在危害，这会导致车辆E突然停止。同时，车辆E产生一个紧急咨询留言(EAM)并广播给附近的潜在紧急碰撞车辆(ECV)车辆N1，N2，N3，N4和N5。EAM广播范围是紧急事件源车辆E前后左右一定距离(例如500米)内的车辆。
如图1所示，后方车辆N4与车辆E在相同的轨迹并且最靠近车辆E后方。与其他接收到ECV警告消息的车辆相比，后方车辆N4是最危险的车辆。这就需要车辆N4在接收到广播的警告消息后反应要更快、更有效。
通过EAM警告消息中的关于风险最高的车辆(VAHR)的ID列表，车辆N4可以清楚知道新发生的紧急事件会给自身造成很大的风险。所以车辆N4可以避免其他进程如评估危险或分析环境数据，只是向司机表明咨询行为如急刹车。因此N4可以接收到一个更快的进程。然而，其他ECVs如N1，N2，N3，和N5，它们没有在风险最高的车辆(VAHR)的ID列表上，可以执行正常进程。
所有车辆均支持周期性触发广播消息和事件触发广播消息的通信系统。从广播PSM，一个车辆可以知道周围车辆的状态如方向、速度或位置。
当一个紧急事件发生时，ESV可产生EAM并发送给周围ECV。从EAM，最危险的ECVs，也就是VAHR，可以得到行为建议并直接指示给司机或车辆自动系统。
广播消息的一般格式如图2所示，包括消息类型和消息内容。消息的头部定义了“消息类型”字段来帮助接广播收方区分周期性发送消息和事件触发发送消息。
车辆可以利用周期性的状态信息(PSM)周期性广播车辆本身的状态信息，如车辆唯一ID，位置，速度，方向等，作为消息的内容。“消息内容”字段包括紧急事件咨询信息(EAM)和各危险车辆的相应建议。其中，EAM包括“紧急事件类型”字段、“VAHR的ID列表”字段、“咨询类型”字段等。“紧急事件类型”字段由ESV根据行驶中的车辆或传感器的不正常的变化产生，如加速，减速或突然改变车道。
“VAHR的ID列表”字段是ESV所有周围车辆的列表，也可以是ESV临近车辆的列表。“咨询类型”字段的内容与具体咨询信息相关，可以是对ECV的一个清楚和直接的行为指示。“VAHR的ID列表”字段和相应咨询信息都取决于ESV和ECVs间具体出现的事件和相关情况。
在EAM中，广播的消息内容不仅包括“紧急事件类型”字段、“VAHR的ID列表”字段，以及“咨询类型”字段，还可以包括各个危险车辆的相应建议。
图3为车辆通信系统中广播消息处理栈(BMPS)的功能性框图。虚线右侧是发送方车辆的处理过程，左侧是接收方车辆处理过程。
在发送方车辆，紧急事件探测器(EED)可以监测从车辆内的GPS或其他传感器发送来的数据，如轮胎压力，加速/减速，转向角等等。从这些车辆的不正常的变化，EED可以产生相应的紧急事件类型并输出给高危险性车辆预报器来评估VAHR。
高危险性车辆预报器向紧急事件咨询(EAM)发生器发送VAHR，同时，高危险性车辆预报器连续监测VAHR车辆的实时状态预报器发送的消息，获知监测车辆组(MGOV)发生紧急事件的实时状态，高危险性车辆预报器(VAHR预报器)可以产生VAHR的ID列表和相应咨询信息，用于产生EAM(参考图2)，从而产生广播消息。最后，发送方车辆通过无线电TX信道发送广播消息。
另一方面，接收方车辆通过无线电RX信道，通过广播消息监控，由广播消息接收器接收到广播消息，获知包含在广播消息内的周期性的状态信息(PSM)。之后，根据PSM内容中车辆ID信息来更新监测车辆组(MGOV)的ID列表。监测车辆组(MGOV)的ID列表可以在加入新的项目时更新。如果在预定义的期间内接收到的PSM中的车辆ID，在已存在的MGOV中没有，则可以通过删除MGOV的ID列表中一个无用的项目来更新MGOV的ID列表，以使新的MGOV的ID列表包含接收到的PSM中的车辆ID。
基于PSM，实时状态预报器可以预测MGOV中各车辆的实时状态。实时状态信息包括车辆的位置、速度、方向、道路、车道等等。实时状态预报器可以有两个作用。第一个作用是当发生紧急事件时，向高危险性车辆预报器提供MGOV中各车辆的实时状态信息，来帮助高危险性车辆预报器预测出高危险性车辆。第二个作用是为接收方车辆的驾驶员发出潜在警告。如，当接收方车辆与监测车辆组(MGOV)的其中一个车辆的相对距离低于一个门限值时，将会给接收方车辆驾驶员发送一个警告。
接收方车辆通过无线电RX信道，通过广播消息监控，由广播消息接收器接收到广播消息。如果通过广播消息的“消息类型”字段获知接收到的是事件触发的EAM，则广播消息接收器直接通知紧急事件相关器。由紧急事件相关器决定接收方车辆与EAM中的VAHR的ID列表中车辆的紧急事件的相关性。如果接收方车辆的ID在VAHR的ID列表上出现，EAM中的咨询类型将会转变为明确的咨询信息，这可用于应用软件来做进步处理，如通过屏幕展现给司机、通过扬声器通知给司机或者通过发光器等向接收方车辆发出警示信息。
如果在VAHR的ID列表没有找到，这意味着紧急事件对接收方车辆来说危险性较低。那么接收方车辆执行前述正常进程，例如预测ESV的实时状态，评估潜在危险和利用实时监测数据和合适的人类机器界面分析观察环境。
图4显示了从ESV产生信息到ECV处理信息的事件触发广播消息的处理流程。
如图4所示，紧急事件源车辆(发送方车辆)包括依次连接的紧急事件监测器、EAM发生器、高危险性车辆预报器(图中未显示)以及无线电单元。紧急事件监测器根据车辆传感器单元(未图示)或GPS单元(未图示)等发送的数据，判断是否达到门限值，从而判定是否需要发出紧急事件指示。如果传感器单元或GPS单元等发送的数据中任一个达到门限值，则判断为紧急事件，紧急事件监测器向EAM发生器发出紧急事件指示，由EAM发生器预测VAHR，形成咨询，包含在EAM中，产生EAM，然后EAM发生器向无线电单元请求传输EAM，这样就形成了事件触发广播。根据广播进程协议中，发送方车辆的高危险性车辆预报器与接收收方车辆的实时状态预报器周期交互状态信息。
通过无线传输，接收方车辆(ECV车辆)的无线电单元接收到广播信号，向广播消息接收器发出广播消息指示。广播消息接收器通过检查VAHR的ID列表，决定紧急源车辆的相关性。然后，向预警指示器发出咨询信息，由指示器提示司机或自动系统采取行动。
在PSM交换的阶段，每辆车都知道周围车辆的状态。通过实时状态预报器，每辆车都有周围车辆的具体的实时状态预测信息。周期性消息PSM可以用来更新监测车辆组(MGOV)的消息或更正实时状态预测的预测错误。
在广播消息的发送方车辆(紧急源车辆本身)，当紧急源车辆ESV发生紧急事件时，监测车辆组(MGOV)的预测的实时状态信息可用来产生VAHR的ID列表和相应的咨询，这是EAM的基础。然后可用事件触发广播技术将EAM发送给所有紧急碰撞车辆ECV。
在广播消息的接收方车辆(ECV)，广播过程协议只需要通过检查VAHR的ID列表来决定自身与紧急源车辆的相关性。如果ECV在VAHR的ID列表中被发现，一个明确的咨询信息将会发送给司机或自动驾驶系统来帮助司机抢先动作，避免交通事故。
EAM的咨询信息可以通过简化状况认识过程，帮助司机减少反应时间。因为如果司机依靠自我判断或地图上显示的周围情况来响应一个紧急事件，那么整个决定会花很长的时间。对于紧急事件来说，这是很危险的。因此，从EAM来的咨询信息可以指导司机尽可能早的进行反应。
在本发明的一个实施例中，在高危险性下的ECV可能从两个不同的事件触发信息中接收到两个相反的咨询。在这个情况下，系统可能选择忽略所有咨询并使用传统处理进程。
在另一个实施例中，接收到的EAM可以帮助ECV过滤广播消息的滤波器设计。接收到的很多广播消息与接收方车辆不相关，这会给接收方车辆司机带来困扰。所以，为了避免这些不相关的广播消息，在车辆通信系统中可以增加复杂的滤波器设计。在广播消息接收器解析了广播消息，获得EAM中的VAHR的ID列表之后，判断接收方车辆ID是否在VAHR的ID列表中，如果判断为不在，则通过滤波器过滤该广播消息。
与传统基于接收方的解决方案相比，本发明在出现紧急事件的情况下，通过基于发送方的咨询信息，为处于高危险状态的车辆提供了更可靠的处理机制，比在紧急状态下预测车辆状态的方式更简单和可靠。这是因为本发明通过基于发送方的广播消息，ESV根据历史数据预测所有ECV仍然处于正常状态。然而，基于接收方的解决方法取决于复杂的预测算法或PSM更高的更新速率来预测紧急事件中的ESV的状态。
另外，本发明所提供的预警方法，对高危险性ECV可以有一个比其他ECV更快的处理机制。因为根据EAM中的VAHR的ID列表，处于高危险性ECV可以越过其他进程，直接将咨询信息发送给指示器以提醒司机，对高危险性ECV可以得到一个优先的、更快的处理。
上面对本发明所提供的用于V2V通信网络的预警信息发送方法、接收方法及其车辆进行了详细的说明，但显然本发明的具体实现形式并不局限于此。对于本领域的一般技术人员来说，在不背离本发明的精神和权利要求范围的情况下对它进行的各种显而易见的改变都在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于V2V通信网络的预警信息发送方法，所述V2V通信网络包括发送方车辆和接收方车辆，其特征在于包括如下步骤：
所述发送方车辆发送广播消息，所述广播消息的消息内容包括高危险性车辆的ID列表字段和咨询信息字段，所述咨询信息字段是关于所述高危险性车辆的具体行为的咨询信息，
所述高危险性车辆的ID列表字段包含高危险性的所述接收方车辆的ID，用于预报关于紧急事件的高危险性车辆。
2.如权利要求1所述的预警信息发送方法，其特征在于：
所述发送方车辆是所述V2V通信中紧急事件源车辆，所述发送方车辆以事件触发方式向监测车辆群组广播所述高危险性车辆的ID列表和所述咨询信息字段。
3.如权利要求1所述的预警信息发送方法，其特征在于：
所述广播消息的消息内容还包括紧急事件类型字段，所述紧急事件类型由所述发送方车辆根据监测到的状态变化而产生。
4.如权利要求1所述的预警信息发送方法，其特征在于：
所述发送方车辆向所述接收方车辆定期交换状态信息，所述状态信息包括所述发送方车辆的ID。
5.一种用于V2V通信网络的预警信息接收方法，所述V2V通信网络包括发送方车辆和接收方车辆，其特征在于包括如下步骤：
所述接收方车辆接收到广播消息，获知包含在所述广播消息中的高危险性车辆的ID列表，
所述接收方车辆判断所述高危险性车辆的ID列表中是否包括所述接收方车辆的ID，如果判断为包括，则所述接收方车辆发出预警指示；如果判断为不包括，则所述接收方车辆更新实时状态信息。
6.如权利要求5所述的预警信息接收方法，其特征在于：
所述接收方车辆在发出预警指示前，根据所述广播消息获得咨询信息，采取相应的预警指示。
7.如权利要求5所述的预警信息接收方法，其特征在于：
所述接收方车辆和所述发送方车辆定期交换状态信息，所述状态信息表示车辆的当前状态。
8.一种应用权利要求1所述的预警信息发送方法的发送方车辆。
9.如权利要求8所述的发送方车辆，其特征在于包括依序连接的紧急事件监测器、高危险性车辆预报器及紧急事件咨询发生器，
所述高危险性车辆预报器根据所述紧急事件监测器发出的紧急事件类型评估风险最高的车辆，发送给所述紧急事件咨询发生器；
所述高危险性车辆预报器同时获知监测车辆组的实时状态。
10.一种应用权利要求5所述的预警信息接收方法的接收方车辆。
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