CN108011673B - 用于车辆对车辆通信的天线验证 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了用于车辆对车辆通信的天线验证的系统、方法和装置。所公开的示例性车辆包括无线通信模块和天线校准器。对于从第二车辆接收到的多个验证响应中的每个，该示例性天线校准器(a)基于估计的开放路径信号强度损失来确定估计的接收信号强度，以及(b)响应于估计的接收信号强度和来自验证响应的实际接收信号强度之间的差值不满足阈值，而向车辆的乘员提供警报。

Description

用于车辆对车辆通信的天线验证
技术领域
本发明总体上涉及车辆对车辆通信，以及更具体地涉及天线验证。
背景技术
车辆对外界(vehicle-to-everything，V2X)通信网络正在被部署为智能交通系统的一部分。V2X通信网络有多种形式。车辆对车辆(Vehicle-to-vehicle，V2V)通信便于车辆与其他车辆进行通信，以调整驾驶操纵并且提供关于潜在道路危险的警告。此外，车辆对基础设施(vehicle-to-infrastructure，V2I)通信便于与诸如收费站和交通信号灯的基于设施的节点进行通信。车辆对行人(Vehicle-to-pedestrian，V2I)通信便于与行人使用的移动设备进行通信。部署车辆对外界(V2X)通信网络的目的是减少死亡事故、伤害、财产损失、交通时间损失、燃油消耗量、废气暴露等。
发明内容
所附的权利要求限定了本申请。本公开总结了实施例的各方面，并且不应该用于限制权利要求。根据本文所描述的技术可考虑到其他实施方式，这对于本领域普通技术人员来说通过检查以下附图和详细描述将是显而易见的，并且这些实施方式旨在被包含在本申请的范围内。
公开了用于车辆对车辆通信的天线验证的示例性实施例。所公开的示例性车辆包括无线通信模块和天线校准器。对于从第二车辆接收到的多个验证响应中的每个，该示例性天线校准器(a)基于估计的开放路径信号强度损失来确定估计的接收信号强度，以及(b)响应于估计的接收信号强度和来自验证响应的实际接收信号强度之间的差值不满足阈值，而向车辆的乘员提供警报。
公开了一种用于测试车辆对车辆通信模块的天线的示例性方法，该示例性方法包括基于估计的开放路径信号强度损失来确定估计的接收信号强度。该示例性方法还包括响应于估计的接收信号强度与来自验证响应的实际接收信号强度之间的差值不满足阈值，而向车辆的乘员提供警报。
一种示例性系统包括多个第一车辆和第二车辆。示例性第一车辆响应于接收到验证请求消息，而广播验证响应消息，该验证响应消息包括相应的第一车辆的第一坐标以及由相应的第一车辆测得的验证请求消息的接收信号强度值。第二车辆(a)不时地确定第二车辆的第二坐标，并且发送验证请求消息，并且(b)对于接收到的验证响应消息中的每个，基于第二坐标、第一坐标和接收信号强度值来确定第二车辆的天线的操作状态的指示。
根据本发明，提供一种车辆，该车辆包含：
无线通信模块；和
天线校准器，对于从第二车辆接收到的多个验证响应中的每个，该天线校准器用于进行如下操作：
基于估计的开放路径信号强度损失来确定估计的接收信号强度；
和
响应于估计的接收信号强度与来自验证响应的实际的接收信号
强度之间的差值不满足阈值，而向车辆的乘员提供警报。
根据本发明的一个实施例，其中天线校准器基于车辆的第一坐标和第二车辆中的相应一个的第二坐标来确定估计的开放路径信号强度损失。
根据本发明的一个实施例，其中天线校准器使用无线通信模块来广播具有识别车辆的标识符的多个验证请求消息，验证请求消息中的每个都具有不同的传输功率。
根据本发明的一个实施例，其中天线校准器为了确定验证消息的估计的接收信号强度，从相应的传输功率减去电缆损耗，并且将估计的开放路径信号强度损失加至该相应的传输功率。
根据本发明的一个实施例，其中：
天线校准器当估计的接收信号强度与来自验证响应的实际接收信号强度之间的差值满足阈值时，使与指示成功的验证响应的数量相关联的第一计数器以及与验证响应的总数相关联的第二计数器增值；和
天线校准器当估计的接收信号强度与来自验证响应的实际接收信号强度之间的差值不满足阈值时，使第二计数器增值。
根据本发明的一个实施例，其中天线校准器在比较估计的接收信号强度和验证响应中的每个的实际接收信号强度之间的差值之后，通过将指示成功的验证响应的数量与接收到的验证响应的总数相除来确定成功率。
根据本发明的一个实施例，其中天线校准器响应于成功率不满足第二阈值，而进行以下操作：
向车辆的乘员提供警报；和
如果传输功率低于最大允许的功率极限，则增加无线通信模块的传输功率。
根据本发明，提供一种用于测试车辆对车辆通信模块的天线的方法，该方法包含：
利用处理器，基于估计的开放路径信号强度损失来确定估计的接收信号强度；和
响应于估计的接收信号强度与来自验证响应的实际接收信号强度之间的差值不满足阈值，而向车辆的乘员提供警报。
根据本发明的一个实施例，该方法包括基于车辆的第一坐标和第二车辆中的相应的一个的第二坐标来确定估计的开放路径信号强度损失。
根据本发明的一个实施例，该方法包括使用车辆对车辆无线通信模块和传输功率来广播具有识别车辆的标识符的验证请求消息。
根据本发明的一个实施例，其中确定估计的接收信号强度包括从传输功率减去电缆损耗，并且将估计的开放路径信号强度损失加至传输功率。
根据本发明的一个实施例，该方法包括：
当估计的接收信号强度与来自验证响应的实际接收信号强度之间的差值满足阈值时，使与指示成功的验证响应的数量相关联的第一计数器以及与验证响应的总数相关联的第二计数器增值；和
当估计的接收信号强度与来自验证响应的实际接收信号强度之间的差值不满足阈值时，使第二计数器增值。
根据本发明的一个实施例，该方法包括：在比较估计的接收信号强度和验证响应中的每个的实际接收信号强度之间的差值之后，通过将指示成功的验证响应的数量与接收到的验证响应的总数相除来确定成功率。
根据本发明的一个实施例，该方法包括：响应于成功率不满足第二阈值，而：
向车辆的乘员提供警报；和
增加车辆对车辆无线通信模块的传输功率。
根据本发明，提供一种系统，该系统包含：
多个第一车辆，该多个第一车辆响应于接收到验证请求消息，而广播验证响应消息，该验证响应消息包括相应的第一车辆的第一坐标和由相应的第一车辆测得的验证请求消息的接收信号强度值；和
第二辆车，该第二车辆进行以下操作：
不时地确定第二车辆的第二坐标，并且发送验证请求消息；和
对于接收到的验证响应消息中的每个，基于第二坐标、第一坐标和接收信号强度值来确定第二车辆的天线的操作状态的指示。
根据本发明的一个实施例，其中，第二车辆基于由来自多个第一车辆的接收到的验证响应消息确定的天线的操作状态的指示来确定天线是否发生故障。
根据本发明的一个实施例，该系统包括路边单元，该路边单元响应于接收到验证请求消息，而广播包括路边单元的第一坐标和验证请求消息的接收信号强度值的验证响应消息。
根据本发明的一个实施例，其中，第二车辆基于由来自多个第一车辆和路边单元的接收的验证响应消息确定的天线的操作状态的指示来确定天线是否发生故障。
根据本发明的一个实施例，其中，由路边单元确定的天线的操作状态的指示比由多个第一车辆确定的天线的操作状态的指示具有更大的权重。
根据本发明，提供一种用于车辆的通信模块，该通信模块包含：
天线，和
处理器，该处理器通信地连接至存储器，该处理器用于进行以下操作：
通过天线，接收来自多个远程通信模块的验证响应，该验证响应包括坐标和实际接收信号强度，并且该远程通信模块包括至少一个第二车辆和至少一个路边单元；
对于验证响应中的每个，确定(a)基于估计的开放路径信号强度损失和坐标的估计的接收信号强度和(b)实际接收信号强度之间的增量信号损失；和
当多个增量信号损失不满足阈值时，向车辆的乘员提供警报。
根据本发明的一个实施例，其中该处理器进行以下操作：对于远程通信模块中的每个，基于该车辆的第一坐标和第二车辆的第二坐标来确定估计的开放路径信号强度损失。
根据本发明的一个实施例，其中该处理器进行以下操作：使用天线来广播具有识别车辆的标识符的多个验证请求消息，该验证请求消息中的每个具有不同的传输功率。
根据本发明的一个实施例，其中该处理器进行以下操作：从相应的传输功率减去电缆损耗，并且将估计的开放路径信号强度损失加至该相应的传输功率，以确定验证消息的估计的接收信号强度。
根据本发明的一个实施例，其中该处理器进行以下操作：当估计的接收信号强度与来自验证响应的实际接收信号强度之间的差值满足阈值时，使与指示成功的验证响应的数量相关联的第一计数器以及与验证响应的总数相关联的第二计数器增值。
根据本发明的一个实施例，其中该处理器进行以下操作：当估计的接收信号强度与来自验证响应的实际接收信号强度之间的差值不满足阈值时，使第二计数器增值。
根据本发明的一个实施例，其中该处理器进行以下操作：在将估计的接收信号强度和验证响应中的每个的实际接收信号强度之间的差值进行比较之后，通过将指示成功的验证响应的数量与接收到的验证响应的总数相除来确定成功率。
根据本发明的一个实施例，其中该处理器进行以下操作：响应于成功率不满足第二阈值，而向车辆的乘员提供警报。
根据本发明的一个实施例，其中该处理器进行以下操作：响应于成功率不满足第二阈值，而如果传输功率低于最大允许的功率极限，则增加无线通信模块的传输功率。
根据本发明，提供一种非暂时性计算机可读介质，该非暂时性计算机可读介质包含指令，当执行该指令时，使得车辆的通信模块进行以下操作：
通过全方向的天线，接收来自多个远程通信模块的验证响应，该验证响应包括坐标和实际接收信号强度，并且该远程通信模块包括至少一个第二车辆和至少一个路边单元；
对于验证响应中的每个，确定(a)基于估计的开放路径信号强度损失和坐标的估计的接收信号强度和(b)实际接收信号强度之间的增量信号损失；和
当多个增量信号损失不满足阈值时，向车辆的乘员提供警报。
根据本发明的一个实施例，其中该指令使得该通信模块进行以下操作：对于远程通信模块中的每个，基于该车辆的第一坐标和第二车辆的第二坐标来确定估计的开放路径信号强度损失。
根据本发明的一个实施例，其中该指令使得该通信模块进行以下操作：使用全方向的天线来广播具有识别车辆的标识符的多个验证请求消息，该验证请求消息中的每个具有不同的传输功率。
根据本发明的一个实施例，其中该指令使得该通信模块进行以下操作：从相应的传输功率减去电缆损耗，并且将估计的开放路径信号强度损失加至该相应的传输功率，以确定验证消息的估计的接收信号强度。
根据本发明的一个实施例，其中该指令使得该通信模块进行以下操作：当估计的接收信号强度与来自验证响应的实际接收信号强度之间的差值满足阈值时，使与指示成功的验证响应的数量相关联的第一计数器以及与验证响应的总数相关联的第二计数器增值。
根据本发明的一个实施例，其中该指令使得该通信模块进行以下操作：当估计的接收信号强度与来自验证响应的实际接收信号强度之间的差值不满足阈值时，使第二计数器增值。
根据本发明的一个实施例，其中该指令使得该通信模块进行以下操作：在将估计的接收信号强度和验证响应中的每个的实际接收信号强度之间的差值进行比较之后，通过将指示成功的验证响应的数量与接收到的验证响应的总数相除来确定成功率。
根据本发明的一个实施例，其中该指令使得该通信模块进行以下操作：响应于成功率不满足第二阈值，而向车辆的乘员提供警报。
根据本发明的一个实施例，其中该指令使得该通信模块进行以下操作：响应于成功率不满足第二阈值，而如果传输功率低于最大允许的功率极限，则增加无线通信模块的传输功率。
附图说明
为了更好地理解本发明，可参考在下面的附图中示出的实施例。在附图中的部件未必是按比例的，并且相关的元件可能省略，或者在某些情况下比例可能被夸大，以便强调和清楚地说明本发明的新颖的特征。另外，如本领域中已知的，系统部件可以不同地设置。此外，在附图中，同样的附图标记在各个附图中标示一致的部件。
图1示出了根据本公开的教导验证和校准其天线的车辆；
图2是图1的车辆的电子部件的框图；
图3是可以由图2的电子部件实施的用于验证图1的车辆的天线的方法的流程图；
图4是可以由图2的电子部件实施的用于确定图1的天线的可操作性的方法的流程图；
图5是可以由图2的电子部件实施的用于响应来自图1的车辆中的一个的验证请求的方法的流程图。
具体实施方式
虽然本发明可以以各种形式来实施，但在附图中示出并且将在下文中描述一些示例性的和非限制性的实施例，应当理解的是：本公开被认为是本发明的例示，并且不旨在将本发明限制为所示的具体实施例。
用于车辆对外界(V2X)通信的天线被安装在车辆的车顶上，具有360度的传输弧度。驾驶员通常认为天线正常运行。然而，天线可能发生故障，并且不是以预期功率级广播消息或接收由其他车辆广播的消息。因此，安全和/或协调消息可能不被传输/接收。如下所述，车辆与其他车辆进行协调以验证车辆的天线正在运行。验证其天线的车辆(有时称为“请求车辆”)(a)确定其位置，以及(b)广播具有标识符的验证请求消息。接收该验证请求的一定范围内的车辆(有时称为“响应车辆”)(a)确定其位置，以及(b)确定验证请求消息的接收信号强度。响应车辆广播响应消息，该响应消息包括其接收到验证请求消息所处的位置、接收信号强度和标识符。
在接收到响应消息之后，请求车辆基于验证请求消息的发送车辆和响应车辆之间的距离来确定预期的信号损失。此外，请求车辆基于发送验证请求消息的传输功率和包括在响应消息中的接收信号强度来确定实际信号损失。请求车辆将实际信号损失与预期信号损失进行比较。如果实际信号损失和预期信号损失之间的差值满足(例如，大于)阈值(例如，±6dBm等)，则请求车辆使故障计数器增值。然而，如果实际信号损失与预期信号损失之间的差值不满足阈值，则请求车辆使成功计数器增值。在从不同的响应车辆接收到至少阈值数量的响应消息之后，请求车辆基于故障计数器和成功计数器来计算成功率。请求车辆基于成功率来确定其天线是否可操作。
图1示出了根据本公开的教导验证并且校准其天线104的车辆100和102。车辆100和102可以是标准汽油动力车辆、混合动力车辆、电动车辆、燃料电池车辆和/或任何其他移动性实施方式的车辆。车辆100和102包括与移动性有关的部件，例如具有发动机、变速器、悬架、驱动轴和/或车轮等的动力传动系统。车辆100和102可以是非自主的、半自主的(例如，由车辆100和102控制一些常规动力功能)或自主的(例如，动力功能在没有驾驶员直接输入的情况下由车辆100和102来控制)。在下面公开的示例中，车辆之一100是请求车辆，并且另一车辆102是响应车辆。然而，根据车辆100和102中的哪个正在校准其天线104，车辆100和102中的任何一个可以是请求车辆或响应车辆。因此，在操作过程中，车辆100和102有时可以是请求车辆，并且在其他时间可以是响应车辆。另外，虽然所示的示例包括一个响应车辆102，但是许多响应车辆102可以在请求车辆100的范围内。在所示的示例中，车辆100和102包括天线104、车辆对外界(V2X)模块106和天线校准器108。
天线104被安装至车辆100和102。在一些示例中，天线104被安装在车辆100和102的车顶上，以实现车辆周围的360度视野。天线与V2X模块106之间的配线导致传输功率的损失(有时称为“电缆损耗”)。在一些示例中，电缆损耗通过校准过程来测量，例如，可以在制造车辆时进行。或者，在一些示例中，基于天线104和V2X模块106之间的电缆类型和电缆的长度来估计电缆损耗。例如，估计的电缆损耗可以是-3分贝毫瓦(dBm)。车辆100和102的电缆损耗被储存在存储器(例如，下图2的存储器206)中。
示例性V2X模块106包括用于通信地连接车辆100和102、基于基础设施的模块110(有时称为“路边单元(RSU)”)和基于移动设备的模块(未示出)的无线电广播设备和软件。V2X模块106的范围是基于传输功率(通常以dBm为单位进行测量)。V2X模块106包括用于共享车辆100和102的位置并且用于使不同车辆100和102的V2X模块106同步的全球定位系统(GPS)接收器和惯性导航系统(INS)。当V2X模块106接收到V2X消息时，V2X模块106测量指示当电连接至V2X模块106的天线104接收到消息时该消息的信号的广播功率的接收信号强度。接收信号强度被测量为接收信号强度指示(RSSI)和/或接收传输强度(RX)。RSSI以信号强度百分比进行测量，RSSI的值(例如，0-100、0-137等)由用于实施V2X模块106的硬件的制造商限定。总体上，较高的RSSI意味着请求车辆100更靠近响应车辆102。RX值以dBm为单位进行测量。例如，当请求车辆离开两米(6.56英尺)时，RX值可以是-66dBm。
DSRC(专用短程通信)是车辆对外界(V2X)或汽车对外界(C2X)协议的实施方式。也可以使用V2X/C2X的任何其它合适的实施方式。当前，DSRC网络根据DSRC缩写或名称进行识别。然而，有时使用通常与连接车辆程序等相关的其他名称，可以在美国运输部的2011年6月的核心系统需求规格书(SyRS)报告(可在http://www.its.dot.gov/meetings/pdf-/CoreSystem_SE_SyRS_RevA％20(2011-06-13).pdf处得到)中获得关于DSRC网络以及网络可以如何与车辆硬件和软件进行通信的更多信息，该SyRS报告的全部内容连同SyRS报告的第11至14页引用的所有文件通过引用并入本文。DSRC系统可以被安装在车辆上以及沿路边安装在基础设施上。包含基础设施信息的DSRC系统被称为“路边”系统。DSRC可以与诸如可见光通信(VLC)、蜂窝通信和短程雷达等的其他技术相结合，便于车辆将其位置、速度、前行方向、与其他物体的相对位置传输至其他车辆或外部计算机系统，以及与其他车辆或外部计算机系统交换信息。DSRC系统可以与其他系统(如手机)集成。这些系统中的大多数是纯DSRC或IEEE802.11无线标准的变体。然而，除了纯DSRC系统之外，还旨在包括与GPS集成在一起的并且基于用于无线局域网(例如，802.11p等)的IEEE802.11协议的汽车之间的专用无线通信系统。
示例性RSU 110包括通过V2X协议与车辆100和102进行通信的基础设施对车辆(I2V)模块。RSU 110可以附接至基础设施(例如，交通信号灯、建筑物、桥梁等)，或者可以是独立单元。RSU 110可以不时地(例如，周期性、非周期性等)进行校准，使得接收信号强度的测量值是准确的。RSU 110将其被校准的日期储存在存储器中。越接近校准日期，请求车辆可以更加确信从RSU 110接收到的接收信号强度是准确的。
天线校准器108(a)通过V2X模块106和天线104向附近车辆102和路边单元110广播验证请求112，以确定天线104是否在预期参数内运行，以及(b)响应于接收到验证请求112而广播验证响应114。天线校准器108(例如，请求车辆100的天线校准器108)不时地(例如，每天、每周、每月等)验证天线104。为了发起验证，天线校准器108(i)广播验证请求112，以及(ii)记录(a)请求车辆100的坐标和(b)用于广播验证请求112的传输功率。验证请求112包括识别请求车辆100的标识符。
对于响应车辆102，一经接收到验证请求112，天线校准器108就(i)测量验证请求112的RSSI和/或RX，以及(ii)记录响应车辆102的坐标。响应车辆102的天线校准器108然后广播验证响应114。验证响应114包括RSSI和/或RX值、响应车辆102的坐标、以及包括在验证请求112中的标识符。对于RSU 110，一经接收到验证请求112，天线校准器108就测量验证请求112的RSSI和/或RX。然后，RSU 110的天线校准器108广播验证响应114。验证响应114包括RSSI和/或RX值、RSU 110的坐标、包括在验证请求112中的标识符、以及储存在存储器中的指示RSU 110何时最后校准的日期。
请求车辆100的天线校准器108接收验证响应114并且丢弃不包括请求车辆100的标识符的验证响应114。因为请求车辆100的天线校准器108广播验证请求112，所以请求车辆100的天线校准器108可以从范围内的多个响应车辆102和/或RSU 110接收验证响应114。对于接收到的验证响应114，天线校准器108基于由天线校准器108储存的请求车辆100的坐标和包括在验证响应114中的响应车辆102和/或RSU 110的坐标来确定请求车辆100和验证响应114的发送者之间的距离。基于该距离，天线校准器108估计请求车辆100和验证响应114的发送者之间的开放路径信号损失。在一些示例中，该开放路径信号损失(以dBm为单位)根据下面的等式(1)来计算。
OSPLE(dB)＝32.44+20log10(d)+20log10(f)
等式(1)
在上述等式(1)中，OSPLE(dB)是以dB为单位的估计开放路径信号损失，d为距离(以公里为单位)，f为频率(以兆赫兹(MHz)为单位)。例如，如果请求车辆100和响应车辆102之间的距离为3米(0.03公里、9.84英尺)，并且V2X模块106的频率为5.9千兆赫兹(GHz)(5900MHz)，则估计的开放路径信号路径损失(OSPLE(dB))可以是-57.4dB。
天线校准器108基于(a)验证请求112的传输功率，(b)估计的开放路径信号损失，以及(c)储存在存储器中的估计或测量的电缆损耗，来确定预期的接收信号强度(RSSE)。在一些示例中，根据下面的等式(2)来计算预期的接收信号强度(RSSE)。
RSSE＝(TXP-CL)+OSPLE(dB)
等式(2)
在上述等式(2)中，TXP是验证请求112的传输功率，以及CL是储存在存储器中的电缆损耗。例如，如果传输功率(TPX)为28.8dBm，电缆损耗(CL)为3dBm，以及估计的开放路径信号路径损耗(OSPLE(dB))为-57.4dB，则预期的接收信号强度(RSSE)可以是-31.6dBm。
天线校准器108将预期的接收信号强度(RSSE)和验证响应114中的接收信号强度值之间的差值与信号损失阈值(THSL)进行比较。基于预期的测量误差来确定信号损失阈值(THSL)。例如，响应车辆的天线校准器108当测量接收信号强度值时，可以具有百分之五的测量公差。例如，信号损失阈值(THSL)可以是±6dBm。在一些示例中，当由请求车辆100的传感器(例如，湿度传感器、气压计、雨量传感器)检测到可能会增加开放路径信号损失的天气时，天线校准器108可以增大信号损失阈值(THSL)。在一些示例中，天线校准器108根据下面的等式(3)将预期的接收信号强度(RSSE)和验证响应114中的接收信号强度值(RSSV)之间的差值与偏差阈值(THSL)进行比较。
|RSSE-RSSV|≤THSL
等式(3)
如果对于验证响应114，满足上述等式(3)，则天线校准器108证实天线104正常运行。否则，如果对于验证响应114，上述等式(3)不满足，则天线校准器108(a)证实天线104发生故障，并且(b)提醒请求车辆100的乘员应该维修天线104。例如，如果RSSE为-31.6dBm，RSSV为-36.7dBm，以及信号损失阈值(THSL)为6dBm，则天线校准器108可以证实天线104正常运行(5.1≤6)。在一些示例中，在证实天线104发生故障之后，天线校准器108增加V2X模块106的无线电广播设备的传输功率。
或者，在一些示例中，由于响应车辆102的天线104可能未被正确地校准，所以天线校准器108保持生效计数器和失效计数器。对于特定的验证响应114，如果满足上述等式(3)，则天线校准器108使生效计数器增值。然而，对于特定的验证响应114，如果上述等式(3)不满足，则天线校准器108使失效计数器增值。在一些示例中，如果验证响应114来自RSU110，则计数器中的适当的一个增加的值大于当验证响应114来自响应车辆102时增加的值。此外，在一些示例中，计数器中的适当的一个基于RSU 110被校准的日期增加值(例如，更接近校准日期，增加更大值等)。以这种方式，来自最近校准的RSU 110的验证响应114可以比来自响应车辆102的验证响应114具有更大的权重。
在已经经过一段时间和/或从响应车辆102和/或RSU 110接收到阈值数量的验证响应114之后，天线校准器108计算生效计数器的值比生效计数器和失效计数器的合并值得到成功率。如果成功率满足(例如，大于或等于)成功阈值，则天线校准器108证实天线104正常运行。如果成功率不满足成功阈值，则天线校准器108(a)证实天线104发生故障和(b)提醒请求车辆100的乘员应该维修天线104。
在一些示例中，V2X模块106基于例如要广播的消息的类型(例如，公共安全消息、专用服务消息等)以不同的广播功率级来广播消息。例如，V2X模块106可以以三个功率级：高功率级(例如，20dBm)、中间功率级(例如，12dBm)、低功率级(例如，-8dBm)来传输消息。在一些这样的示例中，天线校准器108重复所公开的验证过程以计算每个功率级的成功率。在这种示例中，如果任何一个成功率都不满足成功阈值，则天线校准器108(a)证实天线104发生故障，并且(b)提醒请求车辆100的乘员应该维修天线104。
图2是图1的车辆100和102的电子部件200的框图。在所示的示例中，电子部件200包括天线104、V2X模块106、信息娱乐主机单元202和车辆数据总线204。
V2X模块106包括存储器206和处理器或控制器208。在所示的示例中，处理器或控制器208被构造为包括天线校准器108。处理器或控制器208可以是任何合适的处理设备或一组处理设备，例如但不限于微处理器、基于微控制器的平台(MCU)、集成电路、一个或多个现场可编程门阵列(FPGA)和/或一个或多个专用集成电路(ASIC)。存储器206可以是易失性存储器(例如，包括易失性RAM(随机存取存储器)、磁性RAM、铁电RAM和任何其他合适形式的RAM)；非易失性存储器(例如，磁盘存储器、闪速存储器、EPROM(电可编程序只读存储器)、EEPROM(电可擦可编程只读存储器)、基于忆阻器的非易失性固态存储器等)、不可变存储器(例如，EPROM)、只读存储器和/高容量存储设备(例如，硬盘驱动器、固态驱动器等)。在一些示例中，存储器206包括多种存储器，特别是易失性存储器和非易失性存储器。
存储器206是计算机可读介质，诸如用于操作本发明的方法的软件这类的一组或多组指令可以嵌入在其上。指令可以具体化为如此处所述的方法或逻辑的一个或多个。在特定的实施例中，指令可以在执行指令期间完全或至少部分地驻留在存储器206、计算机可读介质、和/或处理器208中的任何一个或多个内。
术语“非暂时性计算机可读介质”和“计算机可读介质”包括单个介质或多个介质，例如集中式或分布式数据库，和/或存储一组或多组指令的相关联的高速缓存和服务器。术语“非暂时性计算机可读介质”和“计算机可读介质”还包括任何有形介质，该有形介质能够存储、编码或承载由处理器执行的一组指令，或使系统执行此处公开的方法或操作的一个或多个。如在此使用的，术语“计算机可读介质”被明确定义为包括任何类型的计算机可读存储装置和/或存储磁盘并且不包括传播的信号。
信息娱乐主机单元202为车辆100和102与用户之间提供接口。信息娱乐主机单元202包括用于从用户接收输入和显示信息的数字和/或模拟接口(例如，输入设备和输出设备)。输入设备可以包括，例如，控制旋钮、仪表板、用于图像捕获和/或视觉命令识别的数字摄像机、触摸屏、音频输入设备(例如，客舱麦克风)、按钮或触摸板。输出设备可以包括仪表集群输出设备(例如，拨号盘、照明设备)、执行器、抬头显示器、中央控制台显示器(例如，液晶显示器(“LCD”)、有机发光二极管(“OLED”)显示器、平板显示器、固态显示器等)和/或扬声器。在一些示例中，信息娱乐主机单元202包括用于信息娱乐系统(例如
Figure BDA0001440266820000151
的
Figure BDA0001440266820000152
和MyFord
Figure BDA0001440266820000153
的
Figure BDA0001440266820000154
通用
Figure BDA0001440266820000155
的
Figure BDA0001440266820000156
等)的硬件(例如，处理器或控制器、存储器、存储装置等)和软件(例如，操作系统等)。此外，信息娱乐主机单元202在例如中央控制台显示器上显示信息娱乐系统。当天线校准器108确定天线104发生故障时，天线校准器108可以指示将警报显示在中控台显示器和/或组合仪表板上。
车辆数据总线204通信地连接V2X模块106和信息娱乐主机单元202。在一些示例中，车辆数据总线204包括一个或多个数据总线。车辆数据总线204可以根据由国际标准组织(ISO)11898-1定义的控制器局域网(CAN)总线协议、面向媒体的系统传输(MOST)总线协议、CAN灵活数据(CAN-FD)总线协议(ISO11898-7)和K线总线协议(ISO9141和ISO14230-1)和/或以太网TM总线协议IEEE802.3(2002年以前)等来实施。
图3是可以由图2的电子部件200实施的用于验证图1的车辆100和102的天线104的方法的流程图。首先，在框302处，天线校准器108等待验证事件。在一些示例中，验证事件是(a)经过一段时间(例如，一周、一个月、六个月等)和/或(b)里程(例如，3,000英里、10,000英里等)。在框304处，天线校准器108确定车辆100(例如，由V2X模块106的GPS接收器)的位置(例如，坐标)。在框306处，天线校准器108广播具有车辆100的标识符的验证请求112。在框308处，天线校准器108等待直到接收到至少一个验证响应114。
在框310处，天线校准器108确定验证响应114是否指示天线104的成功或失败。下图4中公开了确定验证响应是否指示天线104的成功或失败的示例性方法。在框312处，天线校准器108确定其是否已经接收到另一验证响应114。如果已经接收到另一验证响应114，则该方法返回到框310。否则，如果还没有接收到另一验证响应114，则该方法在框314处继续。在框314处，天线校准器108确定成功率。在一些示例中，通过将指示天线104的成功的验证响应114的数量除以接收到的验证响应114的总数来计算成功率。在框316处，天线校准器108确定成功率是否满足(例如，大于或等于)成功阈值。在一些示例中，成功阈值为0.70。如果成功率满足成功阈值，则该方法结束。否则，如果成功率不满足成功阈值，则该方法继续到框318。
在框318处，天线校准器108确定是否可以增加V2X模块106的无线电广播设备的传输功率。在一些示例中，V2X模块106具有V2X模块106可以广播非紧急消息的最大传输功率(例如，28.8dBm)。如果可以增加V2X模块106的无线电广播设备的传输功率，则该方法在框320处继续。例如，如果传输功率设置为12dBm，则V2X模块106可以将传输功率提高到14dBm。否则，如果V2X模块106的无线电广播设备的传输功率不能增加，则该方法在框322处继续。在框320处，天线校准器108增加V2X模块106的无线电广播设备的传输功率。在一些示例中，传输功率的增加是基于预期的接收信号强度(RSSE)与接收信号强度值(RSSV)之间的差值大于信号损失阈值(THSL)的平均量。在框322处，天线校准器108指示信息娱乐主机单元202向用户提供警报。在一些示例中，当V2X模块106以不同功率级(例如，最大高功率级、中间功率级和低功率级)广播消息时，图3的方法可以重复功率级中的每个。
图4是可以由图2的电子部件200实施的用于确定图1的天线104的可操作性的方法的流程图。首先，在框402处，天线校准器108基于车辆100的位置和包括在验证响应114中的响应车辆102的位置来确定预期的开放路径信号损失(OSPLE(dB))。在一些示例中，根据上述等式(1)确定预期的开放路径信号损失(OSPLE(dB))。在框404处，天线校准器108确定增量信号损失，例如，预期的接收信号强度(RSSE)与接收信号强度值(RSSV)之间的绝对差值。在框406处，天线校准器108确定增量信号损失是否满足(例如，小于或等于)信号损失阈值(THSL)，如果增量信号损失满足信号损失阈值(THSL)，则该方法在框408处继续。否则，如果增量信号损失不满足信号损失阈值(THSL)，则该方法在框410处继续。在框408处，天线校准器108确定验证消息114指示天线104成功(例如，在预期参数内运行)。在框410处，天线校准器108确定验证消息114指示天线104故障(例如，不在预期参数内运行)。
图5是可以由图2的电子部件200实施的用于响应图1的车辆之一100的验证请求112的方法的流程图。首先，在框502处，车辆102的天线校准器108等待直到其从请求车辆100接收到验证请求112。在框504处，天线校准器108确定车辆102的位置(例如，坐标)(例如，通过V2X模块106的GPS接收器)。在框506处，天线校准器108确定验证请求112的信号的接收信号强度。在框508处，天线校准器108产生验证响应114，该验证响应114具有(i)在框504处确定的车辆102的位置，(ii)在框506处确定的接收信号强度，以及(iii)包括在验证请求112中的标识符。在框508处，天线校准器108通过V2X模块106广播验证响应114。
图3、4和/或5的流程图是储存在存储器(例如图2的存储器206)中包含一个或多个程序的机器可读指令的代表，当由处理器(例如图2的处理器208)执行该机器可读指令时，使得车辆100和102实施图1和2的示例性天线校准器108。此外，尽管示例性程序参考图3、4和/或5所示的流程图进行了描述，但是可以替代地使用实施示例性天线校准器108的许多其它方法。例如，可以改变框的执行顺序，和/或可以改变、消除或组合所描述的框中的一些。
在本申请中，反义连词的使用旨在包括连词。定冠词或不定冠词的使用不旨在表明基数。特别地，提及“该”物体或者“一”和“一个”物体也旨在表示可能多个上述物体中的一个。此外，连词“或”可以用于传达同时存在的特征而不是相互排斥的替代。换句话说，连词“或”应该被理解为包括“和/或”。术语“包括”是包容性的，与“包含”范围相同。
上述实施例，并且特别是任何“优选”实施例是实施方式的可能的示例，并且仅仅为了清楚地理解本发明的原理而提出的。在不脱离本发明所描述的技术的精神和原理的情况下，可以对上述实施例进行许多变化和修改。所有修改旨在被包括在本发明的范围内并由所附权利要求保护。

Claims (15)

1.一种车辆，包含：
无线通信模块；和
天线校准器，对于从第二车辆接收到的多个验证响应中的每个，所述天线校准器用于进行如下操作：
基于估计的开放路径信号强度损失来确定估计的接收信号强度；和
响应于所述估计的接收信号强度与来自所述验证响应的实际的接收信号强度之间的差值不满足阈值，而向所述车辆的乘员提供警报。
2.根据权利要求1所述的车辆，其中所述天线校准器基于所述车辆的第一坐标和所述第二车辆中的相应一个的第二坐标来确定所述估计的开放路径信号强度损失。
3.根据权利要求1所述的车辆，其中所述天线校准器使用所述无线通信模块来广播具有识别所述车辆的标识符的多个验证请求消息，所述验证请求消息中的每个都具有不同的传输功率。
4.根据权利要求3所述的车辆，其中所述天线校准器为了确定所述验证响应的所述估计的接收信号强度，从相应的传输功率减去电缆损耗，并且将所述估计的开放路径信号强度损失加至所述相应的传输功率。
5.根据权利要求1所述的车辆，其中：
所述天线校准器当所述估计的接收信号强度与来自所述验证响应的所述实际的接收信号强度之间的所述差值满足所述阈值时，使与指示成功的所述验证响应的数量相关联的第一计数器以及与所述验证响应的总数相关联的第二计数器增值；和
所述天线校准器当所述估计的接收信号强度与来自所述验证响应的所述实际的接收信号强度之间的所述差值不满足所述阈值时，使所述第二计数器增值。
6.根据权利要求5所述的车辆，其中所述天线校准器在比较所述估计的接收信号强度和所述验证响应中的每个的所述实际的接收信号强度之间的所述差值之后，通过将所述指示成功的所述验证响应的所述数量与所述接收到的所述验证响应的所述总数相除来确定成功率。
7.根据权利要求6所述的车辆，其中，所述天线校准器响应于所述成功率不满足第二阈值，而进行以下操作：
向所述车辆的乘员提供所述警报；和
如果传输功率低于最大允许的功率极限，则增加所述无线通信模块的传输功率。
8.一种用于测试车辆对车辆通信模块的天线的方法，包含：
利用处理器，基于估计的开放路径信号强度损失来确定估计的接收信号强度；和
响应于所述估计的接收信号强度与来自验证响应的实际接收信号强度之间的差值不满足阈值，而向所述车辆的乘员提供警报。
9.根据权利要求8所述的方法，包括使用所述车辆对车辆无线通信模块和传输功率来广播具有识别所述车辆的标识符的验证请求消息。
10.根据权利要求8所述的方法，包括：
当所述估计的接收信号强度与来自所述验证响应的所述实际接收信号强度之间的所述差值满足所述阈值时，使与指示成功的所述验证响应的数量相关联的第一计数器以及与所述验证响应的总数相关联的第二计数器增值；和
当所述估计的接收信号强度与来自所述验证响应的所述实际接收信号强度之间的所述差值不满足所述阈值时，使所述第二计数器增值。
11.一种系统，包含：
多个第一车辆，所述多个第一车辆响应于接收到的验证请求消息，而广播验证响应消息，所述验证响应消息包括相应的第一车辆的第一坐标和由所述相应的第一车辆测得的所述验证请求消息的接收信号强度值；和
第二车辆，所述第二车辆进行以下操作：
不时地确定所述第二车辆的第二坐标，并且发送所述验证请求消息；和
对于接收到的验证响应消息中的每个，基于所述第二坐标、所述第一坐标和所述接收信号强度值来确定所述第二车辆的天线的操作状态的指示。
12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述第二车辆基于所述天线的所述操作状态的所述指示来确定所述天线是否发生故障，所述天线的所述操作状态的所述指示基于来自所述多个第一车辆的所述接收到的验证响应消息来确定。
13.根据权利要求11所述的系统，包括路边单元，所述路边单元响应于接收到的验证请求消息，而广播包括所述路边单元的第一坐标和所述验证请求消息的所述接收信号强度值的所述验证响应消息。
14.根据权利要求13所述的系统，其中，所述第二车辆基于所述天线的所述操作状态的所述指示来确定所述天线是否发生故障，所述天线的所述操作状态的所述指示基于来自所述多个第一车辆和所述路边单元的所述接收到的验证响应消息来确定。
15.根据权利要求14所述的系统，其中，由所述路边单元确定的所述天线的所述操作状态的所述指示比由所述多个第一车辆确定的所述天线的所述操作状态的所述指示具有更大的权重。
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