CN107972608A - 车辆对车辆通信的方法和系统 - Google Patents

Abstract

公开了一种车辆对车辆通信的方法。该方法包括在第一车辆和第二车辆之间建立通信连接，从第二车辆接收一个或多个通信，通过第一车辆基于一个或多个通信确定车辆参数目标，将车辆参数目标和一个或多个车辆设备命令传送到第二车辆，并基于车辆参数目标和一个或多个车辆设备命令来确定用于第二车辆的至少一个车辆控制信号。

Description

车辆对车辆通信的方法和系统

技术领域

本发明大体上涉及车辆领域，并且更具体地，涉及车辆对车辆通信。

现代车辆的操作变得更加自动化，比如，能够提供驾驶员越来越少干预的驾驶控制。各种自动驾驶辅助系统，比如巡航控制、自适应巡航控制以及驻车辅助系统对应于较低的自动化水平，而真正的“无人驾驶”车辆则对应于更高的自动化水平。对于编队行驶的车辆来说，保持车辆对车辆通信非常重要，以避免障碍物并保持车辆之间的间距。出于许多同样的原因，涉及牵引操作的车辆之间的通信是有价值的，特别是如果以自主或半自主的方式操作一台或多台车辆。

另外，目前的标准包括在拖曳或被牵引车辆上使用辅助制动器，以便基于先导或牵引车辆的制动、或独立于先导车辆的完全制动来提供比例制动。辅助制动系统是昂贵的售后系统，其增加了牵引操作的成本和复杂性，例如娱乐车辆牵引操作。

发明内容

根据本发明的实施例提供了许多优点。例如，根据本发明的实施例使得能够对四轮向下牵引操作进行主从属车辆对车辆通信。四轮向下牵引操作包括娱乐车辆牵引。主从属通信协议使主车辆或牵引车辆与从属车辆或被牵引车辆之间的通信自动同步，并配置牵引车辆以进行牵引操作。这使得牵引或先导车辆在牵引期间监控和引导被牵引车辆的系统、子系统和部件的致动，比如启动被牵引车辆的出厂安装的制动器、控制致动器、传感器以及其它部件，无需例如安装昂贵的售后市场辅助制动系统。通过利用被牵引车辆和牵引车辆中存在的通信和辅助驾驶系统，主从属通信协议使得车辆被容易、方便和经济地牵引。

一方面，公开了一种车辆对车辆通信的方法。该方法包括以下步骤：为第一车辆提供第一通信系统以及与第一通信系统进行通信的第一控制器；为第二车辆提供第二通信系统以及与第二通信系统进行通信的第二控制器；在第一车辆和第二车辆之间建立通信连接；通过第一控制器接收来自第二车辆的一个或多个通信；通过第一控制器确定基于一个或多个通信的车辆参数目标；通过第一通信系统将车辆参数目标传送给第二车辆；通过第一通信系统向第二车辆传送一个或多个车辆设备命令，其中一个或多个车辆设备命令包括照明命令、门锁定命令以及窗户操作命令中的一个或多个；通过第二通信系统接收车辆参数目标和一个或多个车辆设备命令；以及通过第二控制器基于车辆参数目标确定至少一个车辆控制信号。

在一些方面，连接是无线串行数据通信链路。在一些方面，一个或多个通信包括对应于第二车辆的车辆健康状态的状态信息。在一些方面，状态信息包括对应于第二车辆的成功的串行数据链路和状态数据中的一个或多个的数据。在一些方面，状态数据包括油门状态、制动状态、转向状态、变速状态，发动机状态、燃油油位以及电池电量中的一个或多个。在一些方面，车辆参数目标包括车辆速率目标、车辆速度目标、加速目标、减速目标、转向目标、防摆动参数目标以及缓解弹跳目标中的一个或多个。在一些方面，照明命令包括制动灯照明命令、紧急闪烁照明命令、倒车灯照明命令以及驻车灯照明命令中的一个或多个。在一些方面，车辆控制信号包括转向命令、制动命令、油门命令以及换挡命令中的一个或多个。在一些方面，该方法进一步包括基于车辆控制信号通过第二控制器自动控制第二车辆的车辆转向、制动、油门或换挡的一个或多个的步骤。

在另一方面，一种用于在编队行驶的第一车辆和第二车辆之间进行车辆对车辆通信的系统包括位于第一车辆中的第一通信系统和第一控制器，第一控制器与第一通信系统进行通信，第一控制器被配置成在第一车辆和第二车辆之间建立连接；接收与第二车辆的状态相对应的一个或多个通信；基于一个或多个通信来确定车辆操作参数目标和设备操作命令；并将车辆操作参数目标和设备操作命令传送到第二车辆；以及位于第二车辆中的第二通信系统、致动器和第二控制器，第二控制器与第二通信系统和致动器进行通信，第二控制器被配置成监视第二车辆的一个或多个车辆参数；监视第二车辆的一个或多个设备；将第二车辆的状态信息发送到第一车辆；从第一控制器接收车辆操作参数目标；基于车辆操作参数目标确定致动器控制信号；基于致动器控制信号，自动控制第二车辆的车辆转向、车辆制动以及车辆节流水平中的一个或多个；并基于从第一控制器接收的设备操作命令，自动控制第二车辆的一个或多个设备。

在一些方面，第二控制器还被配置成检测和跟踪第二车辆的预定附近范围内的障碍物。在一些方面，第二车辆的一个或多个设备包括一个或多个制动灯、转向信号、紧急闪光灯、驻车灯、电动门锁、电动车窗以及行李箱盖。在一些方面，状态信息包括牵引杆连接状态、串行通信连接状态、串行通信连接强度、第二车辆的燃油油位、第二车辆的电池电量、第二车辆的轮胎压力、第二车辆的发动机转速、门锁状态、窗位状态、行李箱盖状态以及附件状态。在某些方面，障碍物检测和跟踪包括驻车辅助/虚拟保险杠监控、侧面盲区监控以及后侧交叉车流监控。

在又一方面，一种控制编队中的车辆的方法包括以下步骤：为第一车辆提供第一通信系统以及与第一通信系统进行通信的第一控制器；为第二车辆提供第二通信系统、被配置成控制车辆转向、油门、制动或换挡的致动器以及与第二通信系统和致动器进行通信的第二控制器；在第一车辆和第二车辆之间建立通信连接；通过第一控制器接收来自第二车辆的一个或多个通信；通过第一控制器确定基于一个或多个通信的车辆参数目标；通过第一通信系统将车辆参数目标传送给第二车辆；通过第二通信系统接收车辆参数目标；以及通过第二控制器基于车辆参数目标确定至少一个车辆控制信号；以及根据至少一个车辆控制信号，通过第二控制器自动控制致动器。

在一些方面，一个或多个通信包括对应于第二车辆的车辆健康状态的状态信息。在一些方面，状态信息包括对应于第二车辆的成功的串行数据链路和状态数据中的一个或多个的数据。在一些方面，状态数据包括油门状态、制动状态、转向状态、变速器状态、发动机状态、燃油油位以及电池电量中的一个或多个。在一些方面，车辆参数目标包括车辆速率目标、车辆速度目标、加速目标、减速目标、转向目标、防摆动参数目标以及缓解弹跳目标中的一个或多个。在一些方面，车辆控制信号包括转向命令、制动命令、油门命令以及换挡命令中的一个或多个。

附图说明

将结合以下附图描述本发明，其中相同的附图标记表示相同的元件。

图1是根据实施例的可以是主车辆或从属车辆或二者的车辆示意图。

图2是根据实施例的用于主车辆的控制器和用于从属车辆的控制器的示意性框图。

图3是根据实施例的包括主从属车辆通信协议的牵引操作的示意图。

图4是根据实施例的主从属车辆对车辆通信的方法的流程图。

结合附图，从以下描述和所附权利要求中，本发明的前述和其它特征将变得更加显而易见。应当了解，这些附图仅示出了根据本发明的若干实施例，并且不被视为限制其范围，通过使用附图采用附加特征和细节来描述本发明。附图中或本文其它部分所公开的任何尺寸仅仅是为了说明的目的。

具体实施方式

本文描述了本发明的实施例。然而，应当理解，所公开的实施例仅仅是实例，并且其它实施例可以采取各种和替代形式。附图并不一定按比例绘制；某些特征可能被放大或缩小，以显示特定部件的细节。因此，本文公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制性，而仅仅是用于教导本领域技术人员在各个方面使用本发明的代表性基础。本领域普通技术人员应当理解，参考任一附图所示出和描述的各种特征可以与一个或多个其它附图中所示的特征进行组合，以产生未明确示出或描述的实施例。所示特征的组合提供典型应用的代表实施例。然而，对于特定应用或实施方式，可能期望与本发明的教导一致的特征的各种组合和修改。

为了仅供参考，某些术语可以在以下描述中使用，因此并不旨在限制。例如，“上方”和“下方”等术语是指所参照的附图中的方向。诸如“前”、“后”、“左”、“右”、“后部”以及“侧面”等术语描述了在一致但任意的参考坐标系中的部件或元件的部分的方向和/或位置，通过参考描述所讨论的部件或元件的文本内容和相关附图而变得清楚。此外，诸如“第一”、“第二”、“第三”等术语可以用于描述单独的部件。这样的术语可以包括以上特别提到的词语、其派生词和同源词。在整个本发明中，术语第一、主、先导或牵引可以互换使用，以指代执行牵引操作的车辆，术语第二、从属、跟随、拖曳或被牵引可以互换地使用，以指代被牵引的一台或多台车辆。

除了物理牵引连接之外，车辆牵引操作通常使用牵引车辆和被牵引车辆之间的物理电气连接来操作牵引车辆上的灯和制动器。电气线束形式的电气连接使得制动器和照明控制命令在牵引车辆和被牵引车辆之间经过。物理电气线束增加了牵引装置的复杂性和不便性。此外，车辆牵引操作还通常涉及在被牵引车辆上安装辅助制动系统，以基于牵引车辆的制动或独立于牵引车辆的完全制动来提供比例制动。如下所述，牵引车辆和被牵引车辆之间的通信协议提供了超过物理电气连接的一些优点，并且去除了辅助制动系统。在一些实施例中，牵引车辆可以将车辆控制命令传送到被牵引车辆，以基于检测到的环境和规划的车辆路线并使用出厂安装的被牵引车辆的部件来控制各种车辆操作，比如油门、制动器、转向、灯等。此外，牵引车辆可以接收关于被牵引车辆的系统、子系统以及部件的状态更新，比如燃油油位、电池电量、发动机转速、轮胎压力等，其可被考虑到发送至被牵引车辆的车辆操作命令中。

图1示意性地示出了机动车辆10。车辆10可以是主车辆、先导车辆或牵引车辆或从属车辆、跟随车辆或被牵引车辆，下面会更详细地讨论。图1中示意性地示出了车辆10，其包括推进系统13，推进系统13在各种实施例中可以包括内燃机、电动机(比如牵引电动机)和/或燃料电池推进系统。车辆10在所示实施例中被描绘为客车，但是应当理解，也可以使用包括摩托车、卡车，运动型多功能车(SUV)、娱乐车辆(RV)、船舶、飞机等在内的任何其它交通工具。

车辆10还包括变速器14，其被配置成根据可选择的速度比将动力从推进系统13传递到多个车轮15。根据各种实施例，变速器14可以包括有级自动变速器、无级变速器或其它合适的变速器。车辆10还包括配置成向车轮15提供制动扭矩的车轮制动器17。在各种实施例中，车轮制动器17可以包括摩擦制动器、再生制动系统(比如电机)和/或其它适当的制动系统。

车辆10还包括转向系统16。虽然为了说明的目的被描绘为包括方向盘，但是在本发明的范围内构想的一些实施例中，转向系统16可以不包括方向盘。

车辆10包括被配置成与其它车辆(“车辆对车辆”)和/或基础设施(“车辆对基础设施”)进行无线通信的无线通信系统28。在示例性实施例中，无线通信系统28被配置成经由使用IEEE802.11标准的无线局域网(WLAN)、使用蓝牙、或使用蜂窝数据通信进行通信。然而，其它或备选的通信方法(比如专用短程通信(DSRC)信道)也被认为在本发明的范围内。专用短程通信信道是指针对汽车使用而专门设计的单向或双向短程到中程无线通信通道，以及相应的一组协议和标准。

推进系统13、变速器14、转向系统16以及包括车轮制动器17的制动系统与至少一个控制器22通信或被其控制。虽然为了说明的目的而被描绘为单个单元，但是控制器22还可以包括一个或多个其它控制器，统称为“控制器”。控制器22可以包括微处理器(比如中央处理单元(CPU))或与各种类型的计算机可读存储设备或介质进行通信的图形处理单元(GPU)。计算机可读存储设备或介质可以包括例如只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)以及磨损修正系数存储器(KAM)形式的易失性和非易失性存储器。磨损修正系数存储器是一种持久或非易失性存储器，可在CPU关闭时用于存储各种操作变量。计算机可读存储设备或介质可以使用任何数量的已知存储设备(比如PROM(可编程只读存储器)、EPROM(可擦除可编程只读存储器)、EEPROM(电可擦除可编程只读存储器)、闪速存储器、或能够存储数据的任何其它电、磁、光学或组合存储设备)来实现，其中一些表示控制器22在控制车辆时使用的可执行命令。

在一些实施例中，控制器22包括用于自动控制车辆10中的各种致动器的自动驾驶辅助系统(ADAS)24。在示例性实施例中，ADAS24被配置成控制推进系统13、变速器14、转向系统16以及车轮制动器17，以分别控制车辆的加速、转向、换挡以及制动，而无需响应于来自多个传感器26的输入而经由多个致动器30的人为干预，多个传感器26可以包括GPS、雷达、激光雷达、光学相机、热像仪、超声波传感器和/或适当的其它传感器。

图2示出了主车辆(比如车辆10)的控制器22以及从属车辆(比如车辆10)的控制器22'。信息经由主车辆和从属车辆10的通信系统28在两个控制器22、22'之间传递，下面将更详细地讨论。在图2中，相同的附图标记表示相同的部件或模块。如图2所示，主车辆的ADAS24包括多个不同的控制系统，包括传感器融合和预处理模块32，其处理和合成来自各种传感器26的传感器数据27和来自人机界面(HMI)设备34的人机界面(HMI)数据35。传感器融合和预处理模块32执行传感器数据27的校准。人机界面数据35包括来自主车辆的一个或多个人机界面设备的数据，包括例如但不限于用户操作的指示器(比如，按钮、拨动开关、开关、旋钮等)，其指示牵引操作的启动。牵引操作的启动建立起与从属车辆的串行通信和网络安全链路。传感器融合和预处理模块32输出预处理的传感器输出33。传感器输出33包括各种计算的参数，包括但不限于检测到的障碍物相对于车辆的位置、检测到的障碍物相对于车辆的预测路径、行车道相对于车辆的位置和方位以及牵引操作和通信链路状态。

ADAS24还包括用于确定当前驾驶循环的车辆位置和路线的映射和定位模块36。映射和定位模块36还被配置成从各种传感器接收输入，比如图1所示的传感器26。映射和定位模块36处理和合成来自各种传感器的输入，并生成映射和定位输出37。映射和定位输出37包括各种计算的参数，包括但不限于用于当前驾驶循环的车辆路线以及相对于路线的当前车辆位置。

ADAS24还包括路径规划模块42，用于在遵守交通规则并避免任何检测到的障碍物的情况下，确定要遵循的车辆路径以将车辆保持在期望的路线上。路径规划模块42采用被配置成避免车辆附近的任何检测到的障碍物的第一障碍物避免算法、被配置成将车辆保持在当前行车道中的第一车道保持算法以及被配置成将车辆保持在期望路线的第一路线保持算法。路径规划模块42被配置成接收传感器输出33以及映射和定位输出37。路径规划模块42处理和合成传感器输出33以及映射和定位输出37，并生成路径规划输出43。路径规划输出43包括基于车辆路线的命令车辆路径、相对于路线的车辆位置、交通车道的位置和方向以及任何检测到的障碍物的存在和路径。

ADAS24进一步包括用于向车辆致动器30发出控制命令的车辆控制模块46。车辆控制模块46采用用于计算车辆路径的路径算法和用于计算主车辆控制信号和从属车辆控制信号的控制算法。车辆控制模块46被配置成接收路径规划输出43和从属车辆信息输出51'。从属车辆信息输出51'包括例如但不限于关于从属车辆的健康状况和状态的数据。车辆控制模块46处理路径规划输出43和从属车辆信息输出51'，并且生成车辆控制输出47和主从属车辆控制输出49。车辆控制输出47包括一组致动器命令，以实现来自车辆控制模块46的用于主车辆的命令路径，包括但不限于转向命令、换挡命令、油门命令以及制动命令。主从属车辆控制输出49包括一组致动器命令，以实现命令的牵引车辆路径，包括但不限于用于从属车辆或牵引车辆的转向命令、换挡命令、油门命令、制动命令、防摆动命令以及缓解弹跳命令。主从属车辆控制输出49还包括对出厂安装的从属车辆设备进行控制的命令，包括但不限于制动灯、转向信号、闪光灯、驻车灯、其它灯、驻车制动器、门锁、窗户上/下/锁定位置、行李箱盖打开/关闭状态。

车辆控制输出47被传送到致动器30。在示例性实施例中，致动器30包括转向控制、换挡器控制、油门控制以及制动控制。转向控制可以例如控制图1所示的转向系统16。换挡器控制可以例如控制图1所示的变速器14。油门控制可以例如控制图1所示的推进系统13。制动控制可以例如控制图1所示的车轮制动器17。

主车辆的控制器22还包括通信模块48。同样，从属车辆的控制器22'包括通信模块48'。在一些实施例中，通信模块48、48'用作主车辆或牵引车辆与从属或被牵引车辆之间的无线或有线通信的网关。通信模块48被配置成从从属车辆接收从属车辆信息输出51'，并将从属车辆信息输出51'发送到ADAS24。ADAS24的各个模块被配置成接收从属车辆信息输出51'，以生成车辆控制输出47和主从属车辆控制输出49。在一些实施例中，传感器融合和预处理模块32被配置成接收从属车辆信息输出51'，以生成预处理的传感器输出33。在一些实施例中，如上所述，车辆控制模块46被配置成直接接收从属车辆信息输出51'，以生成车辆控制输出47和主从属车辆控制输出49。

通信模块48还被配置成从主车辆接收预处理的传感器输出33并将其传送到从属车辆。预处理的传感器数据包括参数引导车辆数据，其包括车辆速率和速度、加速和减速、稳定性数据、牵引数据等。跟随车辆使用预处理的传感器数据33，以采用跟随车辆的出厂安装的制动器(比如制动器17)、转向辅助、防摆动和缓解弹跳等来确定用于比例制动的控制策略。

主从属车辆控制输出49被传送到与从属车辆的通信模块48'通信的通信模块48。如下面更详细地讨论的那样，主从属车辆控制输出49由从属车辆的车辆控制模块46'接收，作为用于生成车辆控制输出47'的输入之一。

类似于主车辆的ADAS24，从属车辆的ADAS24'包括多个不同的控制系统，包括传感器融合和预处理模块32'，其从从属车辆10的各种传感器26'处理和合成传感器数据27'。传感器融合和预处理模块32'执行传感器数据27'的校准。传感器融合和预处理模块32'输出预处理的传感器输出33'。传感器输出33'包括各种计算的参数，包括但不限于检测到的障碍物相对于车辆的位置、检测到的障碍物相对于车辆的预测路径以及行车道相对于车辆的位置和方位。

ADAS24'还包括用于确定当前驾驶循环的车辆位置和路线的映射和定位模块36'。映射和定位模块36'还被配置成从各种传感器接收输入，比如图1所示的传感器26。映射和定位模块36'处理和合成来自各种传感器的输入，并生成映射和定位输出37'。映射和定位输出37'包括各种计算的参数，包括但不限于用于当前驾驶循环的车辆路线以及相对于该路线的当前车辆位置。

ADAS24'还包括路径规划模块42'，用于在遵守交通规则并避免任何检测到的障碍物的情况下，确定要遵循的车辆路径以将车辆保持在期望的路线上。路径规划模块42'采用被配置成避免车辆附近的任何检测到的障碍物的第一障碍物避免算法、被配置成将车辆保持在当前行车道中的第一车道保持算法以及被配置成将车辆保持在期望路线的第一路线保持算法。路径规划模块42'被配置成接收传感器输出33'和映射和定位输出37'。路径规划模块42'还接收来自主车辆的预处理的传感器输出33，如上所述，其被用于确定用于从属车辆的制动、转向，防摆动和缓解弹跳以及其它控制策略。路径规划模块42'处理和合成传感器输出33'、传感器输出33以及映射和定位输出37'，并生成路径规划输出43'。路径规划输出43'包括基于车辆路线的命令车辆路径、相对于路线的车辆位置、交通车道的位置和方向以及任何检测到的障碍物的存在和路径。

ADAS24'进一步包括用于向车辆致动器30'发出控制命令的车辆控制模块46'。车辆控制模块46'采用用于计算车辆路径的第一路径算法和用于计算从属车辆控制信号的第一控制算法。车辆控制模块46'被配置成接收路径规划输出43'和主从属车辆控制输出49。车辆控制模块46'处理路径规划输出43'和主从属车辆控制输出49，并生成车辆控制输出47'。车辆控制输出47'包括一组致动器命令，以实现来自车辆控制模块46'的命令路径，包括但不限于转向命令、换挡命令、油门命令以及制动命令。

车辆控制输出47'被传送到致动器30'。在示例性实施例中，致动器30'包括从属车辆的转向控制、换挡控制、油门控制以及制动控制。转向控制可以例如控制图1所示的转向系统16。换挡器控制可以例如控制图1所示的传输14。油门控制可以例如控制图1所示的推进系统13。制动控制可以是例如控制图1所示的车轮制动器17。

另外，如上所述，从属车辆的控制器22'包括通信模块48'。通信模块48'与从属车辆的通信系统28一起被配置成向主车辆发送信息并从主车辆接收信息。控制器22'还包括监视模块50'。监视器模块50'被配置成接收来自从属车辆的传感器26'的传感器数据27'并监视被牵引车辆或从属车辆的“健康状态”。监视器模块50'处理和合成传感器数据27'，并生成从属车辆信息输出51'。从属车辆信息输出51'包括从属车辆的健康状况和状态相关的信息，包括例如但不限于牵引和被牵引车辆之间的牵引杆连接的数据、串行通信连接和连接强度、燃油油位、电池电量、轮胎压力、发动机转速以及与从属车辆的操作情况相关的杂项故障和警告。在一些实施例中，从属车辆信息输出51'还包括从属车辆的各种设备的设备状态，包括例如但不限于车门锁(锁定/解锁)、车窗(上/下/锁定/解锁)、行李箱盖(打开/关闭)或其它附件状态。此外，在一些实施例中，从属车辆信息输出51'包括与由ADAS24'的各个模块确定的障碍物检测相关的信息，包括驻车辅助/虚拟保险杠信息或监视、侧面盲区警报信息或监视、后侧交叉车流警报信息或监控、摄像头馈送、机械牵引杆连接信息以及从属车辆稳定性信息。

通信模块48'被配置成接收从属车辆信息输出51'，并经由主车辆的通信系统38和通信模块48使用任何类型的有线或无线通信方式将从属车辆信息输出51'发送到主车辆。例如但不限于，通信接口选项包括任何类型的串行通信方法，包括硬接线数据线、蓝牙无线连接、或车辆对车辆专用短程通信无线连接。另外，在一些实施例中，红外信号用于主车辆和从属车辆之间的通信。在一些实施例中，远程视频(比如由安装在从属车辆上的一个或多个照相机拍摄的图像)被传送到主车辆并显示显示屏上(比如内置车辆信息娱乐中心的屏幕)以供车辆操作员观察。在一些实施例中，上述通信接口选项的多个实施例用于主车辆和从属车辆之间的冗余通信。

图3示意性地示出了主从属车辆牵引操作。主车辆110是汽车，比如图1所示的车辆10。车辆110可以包括图1所示的车辆10的所有特征，或者可以包含更多或更少的功能。在一些实施例中，车辆110可以不包括图2所示的ADAS24的所有模块。图3所示的车辆110包括电连接到一个或多个传感器26的控制器、人机界面设备34以及通信系统28。从属车辆210是汽车10，比如图1所示的车辆10。车辆210可以包括图1所示的车辆10的所有特征，或可以包含更多或更少的功能。图3所示的车辆210包括电连接到一个或多个出厂安装的传感器26的控制器22'、一个或多个出厂安装的致动器30、一个或多个出厂安装的车辆装置18(比如，制动灯、闪光灯、倒车灯、驻车灯、停车制动器、门锁、窗户、行李箱盖等)以及通信系统28，当从属车辆210不涉及牵引操作时，所有上述这些都用于从属车辆210的正常操作。主车辆110的通信系统28和从属车辆210的通信系统28被配置成经由通信链路采用有线或无线通信方式(比如如硬接线数据线、蓝牙无线连接、或车辆对车辆专用短程通信)进行通信。通信链路使得能够在主车辆和从属车辆之间传送和接收数据。数据可以包括主车辆110和从属车辆210中的一个或两者的控制信号、图像数据、传感器数据等。在一些实施例中，由从属车辆210的一个或多个传感器26获得的视频图像经由通信系统28被发送到主车辆110，以供主车辆操作员查看。如上所述，在主车辆110和从属车辆210之间传输的信息是主从属车辆控制输出49和从属车辆信息输出51'。

主车辆的操作员可以通过操纵用户输入设备或人机界面设备34(比如按钮、旋钮、拨盘等)来启动牵引操作。牵引操作的启动在主车辆110和从属车辆210之间建立串行数据连接120。在一些实施例中，数据连接120包括网络安全协议，以进行额外保护。网络安全协议包括防止和检测对抗性违规行为，并减轻违规行为造成的不良影响。主车辆110经由数据连接120接收来自车辆210的状态信息，包括与串行数据连接120的状态相对应的数据、通过对从布置在从属车辆210上的传感器接收到的数据进行处理来确定牵引车辆是否准备好进行牵引、从属车辆传感器数据所确定的牵引车辆的健康状态、从属车辆设备状态和控制(包括窗户、车门、灯以及行李箱盖状态)以及从属车辆210上当前存在的任何可听见或可视的警报。

基于从从属车辆210接收的状态信息，主车辆110经由数据连接120确定并发送一个或多个控制信号到从属车辆210，以使用从属车辆210的出厂安装的部件控制从属车辆的操作，包括油门、制动、转向、照明以及设备操作(窗户、电动门锁等)。

在一些实施例中，主车辆110还经由数据连接120发送对应于主车辆的操作的参数数据，包括例如但不限于车辆速率和速度、加速和减速、稳定性数据、牵引数据等。该数据由从属车辆用于确定从属车辆控制操作，包括油门、制动、转向等。

在一些实施例中，CAN消息结构是通信链路120的串行协议的主要模型。CAN消息结构包括标准地址ID/消息类型(11位)加上8个数据字节(64位)。在一些实施例中，在主车辆和从属车辆之间传送的消息的数据内容被加密,以减少或防止窃听或盗用。加密配置可以包括输入被牵引或从属车辆的VIN，以生成安全的私钥。对于不需要所有8个字节数据的消息，则传输一个完整的8个字节，其中包含随机生成的内容所组成的额外字节，以提高安全性。

在主车辆和从属车辆之间传送的三个主要消息类型包括不同的识别码。这些消息类型包括命令/请求、命令/请求确认(即传输是否成功/被接受)以及状态信息。其它消息类型被认为是低带宽数据。在将视频数据从从属车辆传送到主车辆的一些实施例中，实时远程视频馈送(高带宽数据流)以大分组流格式而不是基于CAN的格式被编码。

在一些实施例中，经由蓝牙或专用短程通信无线消息收发传送的消息被传送，其中地址/消息类型被填充至16位，使得分组长度为十字节加上蓝牙/专用短程通信消息包装器数据。在一些实施例中，通过红外信令传送的消息使用围绕公共载波脉冲频率的脉码调制(PCM)或频移键控(FSK)。频移键控(FSK)是通过载波信号的离散频率变化来发送数字信息的频率调制方案。在一些实施例中，不同区域的载波脉冲频率用于主出从进(MoSi)与主进从出(MiSo)的数据传输方向。可以选择频移幅度来使联接车辆与其他道路使用者之间的串扰最小化。这些参数的配置可以在牵引操作授权和启动时自动完成。

从属车辆210采用机械牵引杆117与主车辆110机械联接。机械牵引杆117被配置成附接到主车辆110所联接的牵引系统115。牵引系统115包括任何类型的牵引装置，包括接收器挂接、球联结器、鹅颈鹅颈挂接等。

图4是示出了牵引操作的两个车辆之间的主从属车辆对车辆通信的方法400的流程图。下面讨论的方法也可以用于编队行驶的两个车辆。下面讨论的方法也可以用于编队行驶的两辆以上的车辆，例如主车辆和一台或多台从属车辆。在一些实施例中，主车辆与牵引车辆编队中与主车辆一起行驶的一台从属车辆、两台从属车辆或三台从属车辆进行通信、从其接收数据、并向其发送控制信号。根据示例性实施例，方法400可以与主车辆和从属车辆(比如车辆110、210)、控制器22、22'以及ADAS24、24'的各个模块结合使用。方法400的操作顺序不限于图4所示的顺序执行，而是可以以一种或多种变化的顺序执行，或者可以根据本发明在适用的情况下同时执行步骤。

如图4所示，从402处启动牵引操作开始，方法400进行到步骤404。主车辆110的操作员可以通过操纵人机界面(比如人机界面34)或设备(比如按钮、拨动开关、开关等)来启动牵引操作。在404处，主车辆110的通信模块48和通信系统28建立与从属车辆210的通信系统28和通信模块48'的通信链路或连接。在一些实施例中，通信链路(比如通信链路120)是包括网络安全协议的串行通信数据链路，以保护数据传输的安全性。在一些实施例中，串行通信链路是蓝牙无线连接或专用短距离通信(DSRC)信道。在一些实施例中，通信链路是主车辆和从属车辆之间的红外信号链路，或是远程视频链路。在一些实施例中，有多于一种类型的通信方法可用于冗余。

接下来，在406处，从属车辆210与主车辆110同步。与主车辆110同步表示从属车辆210准备牵引。在406处，从属车辆210的监视器模块50'监视各种操作参数，比如与主车辆110的牵引杆连接、串行通信数据链路连接以及通信信号的强度、从属车辆210的燃油油位、从属车辆210的电池电量、从属车辆210的轮胎压力、从属车辆210的发动机转速以及任何从属车辆系统、子系统或部件上当前发生的任何故障或警告。从属车辆210的监视器模块50'还监视从属车辆设备(比如设备18)的状态，包括电动门锁、电动车窗、行李箱盖，以及其它附件(比如无线电、信息娱乐系统等)的状态。

接下来，在408处，从属车辆210经由通信模块48'和通信系统28向主车辆110发送一个或多个通信。通信包括与上述各种操作参数中的一个或多个、或与上述设备状态中的一个或多个相关联的数据。由主车辆110的通信模块48和通信系统28接收通信，并由控制器22处理该通信。在410处，控制器22的各个模块确定车辆操作参数目标。车辆参数目标基于从从属车辆210接收到的通信。车辆参数目标包括与车辆速率和速度、加速和减速、车辆稳定性、车辆牵引力等相关联的参数数据。车辆参数目标还可以包括车辆路径以及车辆110周围环境中的障碍物的位置和跟踪。同样在410处，主车辆110的控制器22确定从属车辆210的一个或多个设备的设备命令。该设备(比如图3所示的设备18)包括制动灯、闪光灯、倒车灯、驻车灯以及车辆驻车制动器、门锁、窗户、行李箱盖等。设备命令包括用于一个或多个车灯(例如制动灯、闪光灯、倒车灯、驻车灯等)的照明命令、门锁定命令以及窗户操作命令。

在412处，车辆参数目标经由建立在车辆110、210的通信系统28之间的通信链路120从主车辆110传送到从属车辆210。同样在412处，车辆参数目标由从属车辆210的通信系统28接收。接下来，在416处，从主车辆110的通信系统28和通信模块48发送设备命令，并由通信系统28和从属车辆210的通信模块48'接收该设备命令。

在418处，从属车辆210的控制器22'的各个模块基于从主车辆110接收到的车辆参数目标来确定至少一个车辆控制信号。该至少一个车辆控制信号是致动器控制信号，其指示车辆210的制动、转向、油门或换挡系统中的一个或多个的期望致动。在一些实施例中，车辆控制信号使用车辆210的出厂安装的制动系统来引导车辆210的比例制动，并管理发动机状态(比如，关闭或运行)，以提供电力、变速器润滑、转向辅助(比如主动机动辅助)、防摆动以及缓解弹跳。接下来，在420处，控制器22'基于车辆控制信号自动控制从属车辆210的出厂安装的转向、制动、油门以及换挡系统的车辆转向、制动、油门或换挡中的一个或多个。方法400然后进行到406并如上所述继续。

应当强调的是，可以对本文描述的实施例进行许多变化和修改，其要素将被理解为在其它可接受的实例范围之中。所有这些修改和变化旨在被包括在本发明的范围内并被所附权利要求保护。此外，本文描述的任何步骤可以同时地或以与本文中排列的步骤不同的顺序执行。此外，显而易见的是，本文公开的特定实施例的特征和属性可以以不同的方式组合以形成其它的实施例，所有这些都落入本发明的范围之内。

本文使用的条件性语言，比如“能够”、“能”、“可能”、“可以”、“比如”等，通常旨在表示某些实施例包括而其它实施例不包括某些特征、元件和/或状态，除非另有明确说明或以其它方式在上下文中如使用的那样理解。因此，这种条件性语言通常不旨在暗示特征、元素和/或状态以任何方式对于一个或多个实施例是必需的，或者在有或没有作者输入或提示的情况下，暗示一个或多个实施例必然包括用于确定这些特征、元件和/或状态是否包括在任何特定实施例中并在其内执行的逻辑。

此外，本文可以使用以下术语。单数形式“一”、“一个”以及“该”包括复数对象，除非上下文另有明确规定。因此，例如，所提及的项目包括提及一个或多个项目。术语“一”是指一个、两个或更多个，并且通常适用于选择一些或全部数量。术语“多个”是指两个或更多个某一项目。术语“约”或“近似”是指数量、尺寸、大小、构成、参数、形状和其它特性不必精确，但是可以根据需要近似和/或更大或更小，这反映了可接受的公差、转换因子、舍入、测量误差等以及本领域技术人员已知的其它因素。术语“大体上”是指所引述的特性、参数或值不需要精确地实现，而是在数量上不妨碍特性旨在提供的效果的前提下，可以发生偏差或变化，包括例如公差、测量误差、测量精度限制以及本领域技术人员已知的其它因素。

数字数据可以以范围格式在本文中表示或呈现。应当理解，这种范围格式仅仅是为了方便和简洁地使用，因此应该被灵活地解释，不仅包括明确地列举为范围限值的数值，而且还被解释为包括所有单独的数值或子范围，如同每个数值和子范围都被明确地叙述一样。例如，“约1至5”的数值范围应被解释为不仅包括约1至约5的明确陈述的值，而且还应被解释为还包括所述范围内的各个值和子范围。因此，包括在该数值范围内的有单独数值，比如2、3和4，以及子范围，比如“约1至约3”、“约2至约4”以及“约3至约5”、“1至3“、”2至4“、”3至5“等。同样的原则适用于只有一个数值的范围(比如“大于1”)，而不考虑所描述的范围的宽度或特征。为了方便起见，可以在一个共同列表中罗列多个项目。但是，这些列表应该被解释为列表中的每个部分被单独标识为独立且唯一的部分。因此，这种列表的任何单独成员都不应该被理解为与同一列表中的任何其它成员的事实上的等同，应仅仅基于它们在一个共同组中的存在而没有相反的指示。此外，如果术语“和”和“或”与项目列表一起使用，则它们将被广义地解释为所列出的项目中的一个或多个可以单独使用或与其它列出的项目组合使用。术语“替代地”是指选择两个或更多个替代物中的一个，并不旨在将选择仅限于所列出的替代物，或者每次仅限于列出的替代物中的一个，除非上下文另有明确指出。

本文公开的过程、方法或算法可以由可包括任何现有的可编程电子控制单元或专用电子控制单元的处理设备、控制器或计算机递送/实现。类似地，过程，方法或算法可以作为可由许多形式的控制器或计算机执行的数据和指令来存储，包括但不限于永久存储在可写存储介质(比如ROM设备)上的信息，以及可变更地存储在可写存储介质(比如软盘、磁带，CD、RAM设备以及其它磁和光介质)上的信息。过程、方法或算法也可以在软件可执行对象中实现。或者，可以使用合适的硬件组件(比如，专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、状态机、控制器或其它硬件组件)或者设备或硬件、软件和固件组件的组合来全部或部分地实现该过程、方法或算法。这样的示例性设备可以作为车辆计算系统的一部分或者位于车外，并与一台或多台车辆上的设备进行远程通信。

尽管上面描述了示例性实施例，但是这些实施例并非旨在描述权利要求所包含的所有可能形式。说明书中使用的词语是描述性的而不是限制性的，并且应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以进行各种改变。如前所述，可以组合各种实施例的特征以形成可能未被明确描述或示出的本发明的另外的示例性方面。虽然可以相对于一个或多个期望特征将各种实施例描述为提供优点或优于其它实施例或现有技术实施方案，但是本领域普通技术人员认识到一个或多个特征或特性可能受到损害以达到期望的整体系统属性，这取决于具体的应用和实施方式。这些属性可以包括但不限于成本、强度、耐久性、生命周期成本、可销售性、外观、包装、尺寸、可维护性、重量、可制造性、组装容易程度等。因此，相对于一个或多个特征被描述为不如其它实施例或现有技术实施方式更期望的实施例不在本发明的范围之内，并且对于特定应用而言是可取的。

Claims (10)

1.一种车辆对车辆通信的方法，所述方法包括以下步骤：

为第一车辆提供第一通信系统以及与所述第一通信系统进行通信的第一控制器；

为第二车辆提供第二通信系统以及与所述第二通信系统进行通信的第二控制器；

在所述第一车辆和所述第二车辆之间建立通信连接；

通过所述第一控制器接收来自所述第二车辆的一个或多个通信；

通过所述第一控制器确定基于所述一个或多个通信的车辆参数目标；

通过所述第一通信系统将所述车辆参数目标传送给所述第二车辆；

通过所述第一通信系统向所述第二车辆传送一个或多个车辆设备命令，其中所述一个或多个车辆设备命令包括照明命令、门锁定命令以及窗户操作命令中的一个或多个；

通过所述第二通信系统接收所述车辆参数目标和所述一个或多个车辆设备命令；以及

通过所述第二控制器基于所述车辆参数目标确定至少一个车辆控制信号。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述连接是无线串行数据通信链路。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述一个或多个通信包括对应于所述第二车辆的车辆健康状态的状态信息。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述状态信息包括对应于所述第二车辆的成功的串行数据链路和状态数据中的一个或多个的数据。

5.根据权利要求4所述的方法，其中所述状态数据包括油门状态、制动状态、转向状态、变速器状态、发动机状态、燃油油位以及电池电量中的一个或多个。

6.根据权利要求4所述的方法，其中，所述车辆参数目标包括车辆速率目标、车辆速度目标、加速目标、减速目标、转向目标、防摆动参数目标以及缓解弹跳目标中的一个或多个。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述照明命令包括制动灯照明命令、紧急闪烁照明命令、倒车灯照明命令以及驻车灯照明命令中的一个或多个。

8.根据权利要求1所述的方法，其中所述车辆控制信号包括转向命令、制动命令、油门命令以及换挡命令中的一个或多个。

9.根据权利要求8所述的方法，进一步包括基于所述车辆控制信号通过所述第二控制器自动控制所述第二车辆的车辆转向、制动、油门或换挡的一个或多个。

10.根据权利要求1所述的方法，进一步包括通过所述第二控制器检测和跟踪所述第二车辆的预定附近范围内的障碍物。