CN108259464B - 车辆内无线数据交换系统及其控制方法 - Google Patents

车辆内无线数据交换系统及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种车辆内无线数据交换系统及其控制方法。配置为支持多种协议的车辆装置的数据交换方法可以包括：借助分别与所述多种协议对应的多个通信模块中的至少一个，接收外部装置的数据包；根据与接收到的数据包相关的信息，确定要发送到外部装置的数据以及在所述多个通信模块中用于发送数据的通信模块；借助所确定的通信模块将数据发送到外部装置。

Description

车辆内无线数据交换系统及其控制方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2016年12月29日提交的韩国专利申请No.10-2016-0182259的优先权，该申请的全部内容结合于此用于通过该引用的所有目的。
技术领域
本发明涉及一种车辆内无线数据交换系统及其控制方法，更具体地，涉及这样一种车辆内无线数据交换系统及其控制方法，在考虑了车辆环境的情况下，借助支持多种协议(其利用相似频带)的无线通信装置，更有效地交换数据。
背景技术
物联网(IoT)是指一种物理网络，通过该物理网络，物体在没有人为干预的情况下自动地实时发送和接收数据，所述物体包括安装在物体中的传感器和通信芯片。在IoT环境中，具有传感器或通信功能的装置(物体)可以通过因特网来连接，以收集周围信息，并可以向其他装置发送数据和从其他装置接收数据，以做出适当的决定。
也就是说，IoT是指基于附接至IoT装置的传感器和芯片，使用无线和有线网络的物体之间的通信，IoT基于蓝牙、近场通信(NFC)、传感器数据、网络等。
具体地，IoT能够在户外使用智能手机来操控住宅电子产品，因此，最近IoT引起了更多的关注，并且已经积极尝试了与车辆的结合，以及智能汽车和联网汽车的概念。
由于随着IoT装置数量的几何级数式增长，建立了各种无线通信标准，多个装置在使用频带时同时使用900MHz频带的可能性增加。相应地，具体地，当车辆中的检测器利用IoT装置进行实现时，在车辆无线通信环境下，对于由于干扰而导致的数据丢失的担心也有所增加。为了防止车辆中的数据丢失并且强化无线通信连接性，需要更有效地利用有限频带的方法。
公开于该发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的各个方面致力于提供车辆内无线数据交换系统及其控制方法，以用于更有效地在车辆环境中交换无线电数据。
本发明的各个方面致力于提供车辆内无线数据交换系统及其控制方法，以用于当在车辆环境中多个装置支持所有不同的无线通信协议时，更有效地进行通信。
将在接下来的说明书中部分地提出本发明的另外的优点、目标和特征，并且根据下面的检查，本发明的另外的优点、目标和特征将部分地变得对于本领域技术人员显然或者可以从本发明的实践中习得本发明的另外的优点、目标和特征。可以通过在撰写的说明书和权利要求以及附图中指出的结构而实现并获得本发明的目标和其他优点。
为了实现这些目标和其他优点并且根据本发明，如本文中所实施并且广泛地描述，配置为支持多种协议的车辆装置的数据交换方法包括：借助分别与所述多种协议对应的多个通信模块中的至少一个，接收外部装置的数据包；根据与接收到的数据包相关的信息，确定要发送到外部装置的数据以及在所述多个通信模块中用于发送数据的通信模块；借助所确定的通信模块将数据发送到外部装置。
在本发明的另一个方面中，配置为支持多种协议的通信装置包括：多个通信模块，其分别与所述多种协议对应；以及控制器，其配置为：当借助所述多个通信模块中的至少一个来接收外部装置的数据包时，根据与接收到的数据包相关的信息，确定要发送到外部装置的数据以及所述多个通信模块中用于发送数据的通信模块，并且借助所确定的通信模块将数据发送到外部装置。
本发明的方法和装置具有其他的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。
附图说明
图1为示出根据本发明的实施方案、在无线通信装置之间进行通信的示例性实施方案的示意图；
图2为显示根据本发明的示例性实施方案、在装置之间交换数据的过程的示例性实施方案的流程图；
图3为显示根据本发明的示例性实施方案、在装置之间交换数据的过程的另一个示例性实施方案的流程图；
图4为用于解释根据本发明的示例性实施方案的装置之间的相对位置的示意图；
图5为示出根据本发明的示例性实施方案的检查通信状态并且进行重新连接的过程的示意图；以及
图6为示出根据本发明的示例性实施方案的音频/视频/导航(AVN)系统的示例性实施方案的方框图。
应当了解，所附附图并非按比例地绘制，而仅是为了说明本发明的基本原理的各种特征的适当简化的画法。本文所公开的本发明的具体设计特征包括例如具体尺寸、方向、位置和外形将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。
在所附多个附图中，同样的或等同的部件以相同的附图标记标引。
具体实施方式
下面将详细说明本发明的各个实施方案，在附图中和以下的描述中示出了这些实施方案的实例。尽管本发明将与示例性实施方案相结合进行描述，但是应当意识到，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方案。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方案，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种替换、修改、等效形式以及其它实施方案。
全文中，除非明确地记载了相反的情况，词语“包括(comprise)”及其变型(比如，“包括(comprises)”或“包括(comprising)”)，将会理解成表示包括所述元件而不排斥任何其他元件。另外，在整个附图中使用相同的附图标记表示相同或类似的部件。
本发明的各种实施方案致力于提供如下方法：其应用基于传感器的标准协议(包括Zigbee和Z-wave)和用于物联网(IoT)装置的新的标准协议(包括IEEE 802.11ah)并且响应于多样化的车辆环境，由每个装置选择性地应用传输时所使用的标准，从而相对于车辆环境的变化而鲁棒地交换数据。
根据本发明的示例性实施方案，假定当装置无线地交换数据时支持两种或多种无线通信协议，其中，该装置设置在车辆中并且无线地交换数据。
下面将参照图1对装置之间的这种通信理念进行描述。
图1为示出根据本发明的实施方案、在无线通信装置之间进行通信的示例性实施方案的示意图。
参照图1，第一装置10和第二装置20都支持三种通信协议：Zigbee、Z-wave和802.11ah。这里，支持三种无线通信协议可以指的是根据两种或多种无线协议同时通信。例如，第一装置10和第二装置20在根据Zigbee协议交换数据时，可以同时地根据802.11ah协议交换数据。作为另一个示例，当未连接到第二装置20时，第一装置10可以根据三种协议同时或者顺序地搜索外围装置，以找到第二装置20并且根据一种或更多种协议进行连接请求。
在该情况下，作为硬件配置，第一装置10和第二装置20中的每个都可以包括调制解调器和天线，调制解调器和天线根据三种协议中的每一种单独地工作，一个调制解调器和一个天线可以实施为根据两种或多种通信协议进行通信。
不用说，这些协议是示例性的，因此，对于本领域技术人员显然的是，只要装置之间可以进行通信，协议不限于具体协议。
这里，第一装置10和第二装置20中的每个都可以是车辆中包括的检测器或者控制器。例如，第一装置10和第二装置20可以都是检测器，第一装置10和第二装置20中的一个可以是检测器、另一个可以是控制器，或者第一装置10和第二装置20都可以是控制器。此外，当借助三种协议中的至少一种协议与第二装置20进行通信时，第一装置10也可以同时借助与第二装置20进行通信时未使用的协议与第三装置进行通信。
下文中，将参照图2和图3对两个装置之间交换数据的过程进行描述。
图2为显示根据本发明的示例性实施方案、在装置之间交换数据的过程的示例性实施方案的流程图。
参照图2，首先，随时准备连接另一个装置的装置(为了方便，下文中称作“第一装置”)可以搜索请求连接到第一装置的装置(为了方便，下文中称作“第二装置”)并接收第二装置的信号，以借助多种通信标准协议(这里，假定协议是Z-wave、Zigbee和802.11ah)中的任意一种与第二装置建立数据通信路径(S210)。为此，第一装置可以分别启动负责三种协议的三个通信模块中的全部，以搜索第二装置的信号。
当检索到第二装置的信号时，第一装置可以根据从第二装置接收的数据包信息，确定作为发送目标的数据以及发送数据所需要的带宽(S220)。这里，接收到的数据包信息可以包括用于识别第二装置向第一装置请求的数据的类型的信息。
相应地，第一装置可以确定Z-wave的带宽是否足以发送数据(S230A)，或者确定Zigbee的带宽是否足以发送数据(S230B)。例如，当Z-wave协议支持300或400kHz的带宽、Zigbee协议支持2MHz的带宽并且802.11ah支持1至40MHz的带宽时，当300kHz的带宽是足够的，可以确定为Z-wave通信(S240A)，当300kHz的带宽不够，但是2MHz的带宽足够时，可以确定为Zigbee通信(S240B)。当确定利用Zigbee通信不满足带宽时，第一装置可以选择802.11ah通信(S240C)。
当第一装置选择802.11ah通信时，802.11ah配置为利用各种带宽(包括2、4、8和16MHz)，因此，可以根据数据传输速率可变地应用带宽。
当完成选择通信协议时，第一装置可以借助对应于相应协议的通信模块核实信道状态、选择最佳信道并且开始将数据发送到第二装置(S250)。这里，可以经由信道扫描或者在每个通信模块中的链路质量指示检查信道状态，并且当有信道被第一装置和第二装置之外的另一个装置使用时，不能选择相应信道。
当关于数据包中的数据量或者数据传输速率的信息响应于数据发送接收信道的改变而改变时，第一装置可以返回步骤S230A并且进行相应的过程。
在上述参照图2描述的数据交换过程中，可以进一步地考虑信号质量和位置条件，以选择通信协议。
下面将参照图3对此进行描述。
图3为显示根据本发明的示例性实施方案、在装置之间交换数据的过程的另一个示例性实施方案的流程图。
参照图3，第一装置可以搜索请求连接到第一装置的第二装置并接收第二装置的信号，以借助多种通信标准协议(这里，假定协议是Z-wave、Zigbee和802.11ah)中的任意一种与第二装置建立数据通信路径(S310)。为此，第一装置可以分别启动负责三种协议的三个通信模块中的全部，以搜索第二装置的信号。
当检索到第二装置的信号时，第一装置可以向第二装置请求数据包发送(S320)。当接收到响应于请求的来自第二装置的数据包时，第一装置可以根据与接收到的数据包相关的信息，确定信号质量和位置条件连同作为发送目标的数据和发送数据所需要的带宽(S330)。
这里，接收到的数据包信息可以包括用于识别第二装置向第一装置请求的数据的类型的信息和与相应装置相关的位置信息，在数据包接收过程以及上述信号搜索过程中，也可以测量第二装置的每个通信协议的信号质量。此外，与装置相关的位置信息可以指示在车辆中设置有相应装置的位置(例如，前挡风玻璃、车顶和前保险杠)，并且可以形成为用于每个位置的唯一标识符或者预先确定的参考位置的二维(2D)或三维(3D)坐标。下面将参照图4对与装置相关的位置信息进行描述。
因此，第一装置可以确定400kHz的带宽是否足以发送数据(S340A)，或者确定2MHz的带宽是否足以发送数据(S340B)。
当400kHz的带宽足够时，可以顺序地确定是否满足Z-wave协议中定义的信号质量(例如，RSSI)(S350A)以及是否满足位置条件(S360A)，并且当两个都满足时，可以选择Z-wave协议(S370A)。
类似地，当400kHz的带宽不够而2MHz的带宽足够时，可以顺序地确定是否满足Zigbee协议中定义的信号质量(例如，RSSI)(S350B)以及是否满足位置条件(S360B)，并且当两个都满足时，可以选择Zigbee协议(S370B)。
此外，当需要大于2MHz的带宽时，可以顺序地确定是否满足802.11ah协议中定义的信号质量(例如，RSSI)(S350C)以及是否满足位置条件(S360C)，并且当两个都满足时，可以选择802.11ah协议(S370C)。
可以确定Zigbee的带宽是否足够(S230B)。例如，当Z-wave协议支持300或400kHz的带宽、Zigbee协议支持2MHz的带宽并且802.11ah支持1至40MHz的带宽时，当300kHz的带宽足够时，可以确定为Z-wave通信(S240A)，当300kHz的带宽不够而2MHz的带宽足够时，可以确定为Zigbee通信(S240B)。当确定Zigbee通信不满足带宽时，第一装置可以选择802.11ah通信(S240C)。
当完成选择通信协议时，第一装置可以借助对应于相应协议的通信模块核实信道状态、选择最佳信道并且开始将数据发送到第二装置(S380)。这里，可以经由信道扫描或者在每个通信模块中的链路质量指示检查信道状态，并且当有信道被第一装置和第二装置之外的另一个装置使用时，不能选择相应信道。
图4为用于解释根据本发明的示例性实施方案的装置之间的相对位置的示意图。
在图4中，假定车辆400包括音频/视频/导航(AVN)控制器410、车顶检测器420和前部摄像机430，其中，音频/视频/导航(AVN)控制器410设置在中央仪表板中，车顶检测器420设置在车顶处，前部摄像机430设置在前保险杠中。例如，在该情况下，为了在车辆停止期间由AVN控制器410获得前方图像，在AVN控制器410可能向摄像机430请求借助数据包发送图像的情况下，当在位置方面不担心与设置在车顶处的车顶检测器420发生干扰并且与AVN控制器410通信期间的RSSI足够高时，摄像机430可以选择带宽较宽的802.11ah协议并且将摄像机图像发送到AVN控制器以发送图像。
作为另一个示例，假定：在行驶情况下，车顶检测器420仅仅将对应于1Mbps的相对简单的检测值发送到AVN控制器410，摄像机430旨在仅仅将对应于20kbps的控制信号而不是将所拍摄的图像发送到AVN控制器410，并且在位置方面不需担心车顶检测器420和摄像机430之间的干扰。在该情况下，AVN控制器410可以根据Zigbee协议从车顶检测器420接收数据并且根据Z-Wave协议从摄像机430接收数据。
图5为示出根据本发明的示例性实施方案的检查通信状态并且进行重新连接的过程的示意图。
参照图5，首先，旨在核实通信状态的装置可以向对端装置请求ACK数据包(S510A)。响应于请求，当从对端装置成功地接收ACK数据包时(S520A)，相应装置可以确定出有效地建立了连接(S530)并且正常地进行与对端装置的数据交换(S540)。这样，相应装置可以定期地或者在要求检查与对端装置的连接时反复地进行步骤S510A。
另一方面，当接收ACK数据包失败时，可以以预先确定的次数(N)重新发送关于对端装置的ACK数据包的请求(S510B)，并且在即使进行重新发送N次之后仍然未接收到ACK数据包时，相应装置可以将所确定的模块改变为根据与当前连接中使用的通信协议不同的协议的模块，并且重新尝试请求ACK数据包以重新尝试连接(S550)。
下文中，作为配置为支持多种协议以实现上述实施方案的装置的示例性实施方案，将描述车辆音频/视频/导航(AVN)系统(或者AVN控制器)。
图6为示出根据本发明的示例性实施方案的AVN系统的示例性实施方案的方框图。
参照图6，车辆的AVN系统可以包括无线通信装置610、有线通信装置620、显示装置630、指令输入装置640和控制器650，其中，无线通信装置610连接到包括另一个控制器或检测器的外部装置以交换数据；有线通信装置620与车辆的其他控制器(包括速度检测器、传输控制器、电机控制器和发送机控制器)交换信号，以提供用于确定车辆行驶状态的信息；显示装置630显示各种功能的列表或者执行图像和导航图像；指令输入装置640借助触摸板、键钮等等接收来自驾驶员的指令；控制器650控制上述部件并且执行本实施方案所需要的确定和计算。
这里，无线通信装置610可以包括与每个协议对应的通信模块，从而根据两种或多种协议同时与外部装置交换数据，并且一个模块可以仅负责一种协议或者一个模块可以负责两种或多种协议。
控制器650可以控制无线通信装置610与外围装置进行无线连接，并且控制借助上述装置搜索的数据包发送请求、借助响应于数据包接收确定所需要的带宽、信号质量、地点条件等等的通信模块选择以及利用所选择的模块的数据交换过程的整体过程。
不用说，图6的组件是示例性的，因此，对于本领域技术人员显然的是，根据需要可以包括更多或更少的部件。例如，无线通信装置可以包括在AVN系统外部存在的控制器中，并且可以进一步包括配置为输出导引语音的声音输出装置、多媒体的警告喇叭等等或者导航播放器。此外，利用多种协议的数据交换功能可以分布在一个或更多个其他控制器上并由其实施，在该情况下，除了图6的部件以外，还可以进一步包括用于执行根据本发明的示例性实施方案的功能的部件。另外，当配置为支持多种协议的装置实施为检测器时，除了与上述通信装置和控制器对应的部件以外，还可以进一步包括检测器。
上述发明还可以实施为存储在计算机可读记录介质上的计算机可读代码。计算机可读记录介质是可以存储可以由计算机读取的数据的任意数据存储装置。计算机可读记录介质的示例性实施方案包括硬盘驱动器(HDD)、固态驱动器(SSD)、硅盘驱动器(SDD)、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、软盘、光学数据存储装置、载波(比如，经由因特网的传输)等等。
根据本发明的上述至少一个示例性实施方案，可以在车辆环境中更有效地进行无线数据交换。
可以借助各个装置所支持的不同无线通信协议中对于当前情况最合适的协议进行数据交换，有效地缓解由于多个装置在相对狭窄的空间内同时工作而导致的无线资源不足方面的问题。
为了方便解释和精确限定所附权利要求，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“向上”、“向下”、“上部”、“下部”、“朝上”、“朝下”、“前”、“后”、“朝后”、“内部”、“外部”、“向内”、“向外”、“里面”、“外面”、“内”、“外”、“向前”和“向后”被用于参考附图中所显示的这些特征的位置来描述示例性实施方式的特征。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是出于说明和描述的目的。这些描述并非旨在为穷尽本发明，或将本发明限定为所公开的精确形式，并且显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施方案进行选择并进行描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施方案及各种不同选择和改变。本发明的范围意在由所附权利要求书及其等同形式加以限定。

Claims (15)

1.一种支持多种协议的车辆装置的数据交换方法，所述方法包括：
借助分别与所述多种协议对应的多个通信模块中的至少一个，接收外部装置的数据包；
根据与接收到的数据包相关的信息，确定要发送到外部装置的数据以及在所述多个通信模块中用于发送数据的通信模块；
借助所确定的通信模块将数据发送到外部装置，
其中，与接收到的数据包相关的信息包括信号质量信息、外部装置请求的数据信息以及指示外部装置在车辆中所在的位置的与外部装置相关的地点信息中的至少一种，
其中，确定要发送到外部装置的数据以及在所述多个通信模块中用于发送数据的通信模块包括：
根据所确定的数据，确定所需要的带宽；
确定满足所确定的所需要的带宽的协议；
基于信号质量信息确定信号质量是否满足在所确定的协议中定义的信号质量；
基于与外部装置相关的地点信息确定位置条件是否满足，其中，所述位置条件用于确保车辆装置与外部装置之间没有信号干扰；
当确定出信号质量满足在所确定的协议中定义的信号质量并且位置条件也满足时，将所确定的协议确定为最终协议；
确定所述多个通信模块中与所确定的最终协议对应的通信模块。
2.根据权利要求1所述的支持多种协议的车辆装置的数据交换方法，其中，确定要发送到外部装置的数据以及在所述多个通信模块中用于发送数据的通信模块包括：根据外部装置请求的数据信息，确定要发送到外部装置的数据。
3.根据权利要求1所述的支持多种协议的车辆装置的数据交换方法，其中，确定要发送到外部装置的数据以及在所述多个通信模块中用于发送数据的通信模块包括：确定信号质量信息是否满足所述多种协议中的每一种所定义的最小信号质量。
4.根据权利要求1所述的支持多种协议的车辆装置的数据交换方法，其中，所述多种协议包括Z-wave、Zigbee和802.11ah中的至少两种。
5.根据权利要求1所述的支持多种协议的车辆装置的数据交换方法，其进一步包括：
向外部装置请求预先确定的数据包；
确定是否接收到所述预先确定的数据包。
6.根据权利要求5所述的支持多种协议的车辆装置的数据交换方法，进一步包括：
当接收到所述预先确定的数据包时，保持与外部装置的连接；当未接收到所述预先确定的数据包时，以预先确定的次数向外部装置重新发送对于预先确定的数据包的请求。
7.根据权利要求6所述的支持多种协议的车辆装置的数据交换方法，其进一步包括：
当以预先确定的次数重新发送对于预先确定的数据包的请求之后仍未接收到预先确定的数据包时，将所确定的通信模块改变成所述多个通信模块中的其余的一个；
借助改变的通信模块向外部装置请求预先确定的数据包。
8.一种计算机可读记录介质，在其上记录有用于执行根据权利要求1所述的支持多种协议的车辆装置的数据交换方法的程序。
9.一种支持多种协议的通信装置，所述通信装置包括：
多个通信模块，所述多个通信模块分别对应于多种协议；以及
控制器，其配置为：当借助所述多个通信模块中的至少一个来接收外部装置的数据包时，根据与接收到的数据包相关的信息，确定要发送到外部装置的数据以及所述多个通信模块中用于发送数据的通信模块，并且借助所确定的通信模块将数据发送到外部装置，
其中，与接收到的数据包相关的信息包括信号质量信息、外部装置请求的数据信息以及指示外部装置在车辆中所在的位置的与外部装置相关的地点信息中的至少一种，
其中，所述控制器配置为：根据所确定的数据，确定所需要的带宽；确定满足所确定的所需要的带宽的协议；基于信号质量信息确定信号质量是否满足在所确定的协议中定义的信号质量；基于与外部装置相关的地点信息确定位置条件是否满足，其中，所述位置条件用于确保车辆装置与外部装置之间没有信号干扰；当确定出信号质量满足在所确定的协议中定义的信号质量并且位置条件也满足时，将所确定的协议确定为最终协议；确定所述多个通信模块中与所确定的最终协议对应的通信模块。
10.根据权利要求9所述的支持多种协议的通信装置，其中，所述控制器配置为根据外部装置请求的数据信息，确定要发送到外部装置的数据。
11.根据权利要求9所述的支持多种协议的通信装置，其中，所述控制器配置为确定信号质量信息是否满足所述多种协议中的每一种所定义的最小信号质量。
12.根据权利要求9所述的支持多种协议的通信装置，其中，所述多种协议包括Z-wave、Zigbee和802.11ah中的至少两种。
13.根据权利要求9所述的支持多种协议的通信装置，其中，所述控制器向外部装置请求预先确定的数据包，并且所述控制器配置为确定是否接收到所述预先确定的数据包。
14.根据权利要求13所述的支持多种协议的通信装置，其中，所述控制器配置为当接收到所述预先确定的数据包时，保持与外部装置的连接，而当未接收到所述预先确定的数据包时，以预先确定的次数向外部装置重新发送对于预先确定的数据包的请求。
15.根据权利要求14所述的支持多种协议的通信装置，其中，所述控制器配置为当以预先确定的次数重新发送对于预先确定的数据包的请求之后仍未接收到预先确定的数据包时，将所确定的通信模块改变成所述多个通信模块中的剩余的一个，并借助改变的通信模块向外部装置请求预先确定的数据包。
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