CN108934000B - 无线车内通信以及车辆的信息提供 - Google Patents

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Abstract

一种基于车辆的系统和一种执行通信的方法包括配置为获得数据的一个或多个车载设备。控制器从一个或多个车载设备获得数据。与一个或多个车载设备中的一个或多个相关联的第一无线通信单元将来自一个或多个车载设备中的一个或多个的数据无线地传输到控制器。

Description

无线车内通信以及车辆的信息提供
背景技术
本发明涉及无线车内通信以及车辆的信息提供。
越来越多的车辆都配备有将与环境有关的信息收集起来的传感器。示例性车辆包括汽车、建筑设备、农用设备和自动化工厂设备。例如，传感器可以包括静止相机和摄像机、雷达系统和激光雷达系统。传感器信息可以增强如驾驶员警告系统、碰撞避让系统和自动驾驶系统等应用。传感器和其他信息收集设备向中央控制器提供数据，这种中央控制器包括例如与接收者(诸如其他车辆、移动设备和中央服务器)进行通信的远程信息处理单元。当通过线进行车辆内的通信时，在每一对通信节点之间需要完成专用布线(例如，从每个传感器到中央控制器和远程信息处理单元)。对专用布线的需求要求预先进行规划并用到额外的资源。此外，由车辆提供给外部接收者的信息可以复制已有的信息。因此，期望提供无线车内通信以及对由车辆提供的信息的处理。
发明内容
在一个示例性实施例中，一种基于车辆的系统包括用于获得数据的一个或多个车载设备以及用于从一个或多个车载设备获得数据的控制器。与一个或多个车载设备中的一个或多个相关联的第一无线通信单元将来自一个或多个车载设备中的一个或多个的数据无线地传输到控制器。
除了本文描述的一个或多个特征之外，一个或多个车载设备是包括相机、雷达或激光雷达在内的传感器。
除了本文描述的一个或多个特征之外，一个或多个车载设备还包括制动系统、碰撞避让系统或电子控制单元(ECU)。
除了本文描述的一个或多个特征之外，该系统还包括控制器中的第二无线通信单元，用于从一个或多个车载设备中的一个或多个接收数据。
除了本文描述的一个或多个特征之外，第二无线通信单元还向一个或多个第一无线通信单元传输命令。
除了本文描述的一个或多个特征之外，控制器还从车辆外部的一个或多个外部设备接收信息，并将处理后的信息传输给一个或多个外部设备。
除了本文描述的一个或多个特征之外，控制器根据信息生成处理后的信息，并且控制器放弃将重复信息传输到一个或多个外部设备。
在另一个示例性实施例中，一种由车辆执行通信的方法包括将一个或多个车载设备中的每一个配置为包括第一无线通信单元。每一个第一无线通信单元无线地传输由相应车载设备获得的数据。该方法还包括将车辆的控制器配置为包括第二无线通信单元。第二无线通信单元经由相应的第一无线通信单元从一个或多个车载设备接收数据。
除了本文描述的一个或多个特征之外，该方法还包括将控制器配置为从车辆外部的一个或多个外部设备接收信息。
除了本文描述的一个或多个特征之外，该方法还包括将控制器配置为包括处理电路，以处理来自一个或多个车载设备和一个或多个外部设备的数据。
除了本文描述的一个或多个特征之外，控制器为一个或多个车载设备中的一个或多个生成命令，并将信息传输到一个或多个外部设备中的一个或多个，并且放弃将重复信息传输到一个或多个外部设备中的一个或多个。
结合附图，通过以下详细描述，本公开的以上特征和优点以及其他特征和优点将容易变得明显。
附图说明
仅作为示例，其他特征、优点和细节出现在以下参考附图的详细描述中，在附图中：
图1是根据一个或多个实施例的进行无线通信的车辆内的系统的框图；
图2是根据一个或多个实施例的传感器中的车内通信单元的框图；以及
图3是根据一个或多个实施例的由车辆执行无线车内通信和信息共享的方法的处理流程。
具体实施方式
以下描述在本质上仅仅是示例性的，并不意图限制本公开、其应用或用途。应该理解的是，在整个附图中，相应的附图标记表示相同或相应的部分和特征。
如前所述，传感器信息可以增强驾驶员警告系统、自动驾驶和碰撞避让系统等应用。当传感器信息在车辆之间共享以及与其他接收者共享时，所接收到的传感器信息可以进一步增强物体检测及避让行为以及其他应用。将基于传感器的信息从一个车辆传送到另一个车辆或其他接收者首先需要的是传感器与通信单元(诸如已知的汽车远程信息处理单元)之间的车内通信。目前，这种车内通信是通过车内布线来完成。专门用于车内通信的布线需要预先进行规划。布线还导致了窄带宽(例如，每秒1兆比特)。这种有限的吞吐量并不利于某些传感器数据(例如流视频)的传送。布线还会带来额外的重量和部件(如连接器)。物理布线还延长了车辆的组装时间。处理还为车辆和其他接收者之间的信息共享带来了益处，由此确保了重复传输的最小化。
在此详细描述的系统和方法的实施例涉及与控制器的无线车内通信，以及由控制器对从车内和车外接收的信息进行处理后传输给其他接收者。例如，自身不具备传感器的车辆可以从具备传感器的车辆接收信息。车辆可以接收与另一辆不具备通信能力的车辆有关的信息。车辆可以根据需要中继或广播诸如安全消息之类的信息。
根据本发明的示例性实施例，图1是车辆110内的系统的框图。该系统包括车载设备120a至120n(通常称为120)。例如，这些车载设备120可以是传感器(例如，相机、激光雷达、雷达)和车辆系统(例如，制动系统、电子控制单元(ECU)、碰撞避让系统)。车载设备120可以与控制器130无线通信。另外，一个或多个车载设备120可以通过有线总线125(例如，控制器局域网(CAN)总线)进行通信。控制器130包括参照图2进一步详细描述的车内通信单元140a以及用于在车辆110外部与外部设备170a至170m(通常为170)进行通信的外部通信单元160。
控制器130还包括处理电路150，处理电路150可以包括专用集成电路(ASIC)、电子电路、执行一个或多个软件或固件程序的处理器(共享的、专用的或群组的)和存储器、组合逻辑电路和/或提供所述功能的其他合适组件。处理电路150对通过通信单元140a从一个或多个车载设备120获得的数据以及通过外部通信单元160从一个或多个外部设备170获得的数据进行处理。处理电路150还可以生成用于一个或多个车载设备120的命令。这些命令可以改变车载设备120的操作参数或操作状态。控制器130可以是车载设备120中的一个或多个车载设备的一部分或者可以联接至车载设备120中的一个或多个车载设备，比如碰撞避让和自动驾驶系统。CAN总线通常用于车辆110中安全消息的有线通信，并且可以将来自控制器130的消息中继到一个或多个车载设备120，例如车辆110中的其他系统和控制器。
控制器130进一步包括远程信息处理单元或者通常包括外部通信单元160，以使用来自一个或多个车载设备120或外部设备170的数据来传输由处理电路150处理的信息。来自车辆110的外部通信单元160的传输可以是通向各种外部设备170。例如，图1所示的外部设备170a可以是通过与车辆110进行的车辆到车辆(V2V)通信来获得传输的另一辆车辆。作为另一示例，外部设备170b由行人使用，并经由车辆到行人(V2P)通信从车辆110获得传输。其他示例性外部设备170包括智能道路标志和交通信号灯、服务器或者任何其他配备有接收器以接收来自车辆110的车辆到一切(V2X)通信的任何其他物体。V2X通信(其中的V2V和V2P是两个特定示例)通常是指包括消息标识符的消息、描述数据内容的报头以及具有数据内容的有效载荷。一种类型的V2V消息采用的是专用短程通信(DSRC)协议。DSRC协议规定了消息的频率、物理层协议和其他细节。V2X通信可以通过蜂窝网络(例如，第四代长期演进(LTE)或第五代)进行。
例如，从车辆110的控制器130传送到外部设备170的数据或信息可以包括来自车载设备120的流视频。为了便于实现这种数据，车载设备120与控制器130之间的通信必须具有足够的吞吐量。示例性的车内通信格式包括专用短程通信(DSRC)协议或与用于V2V通信的信道不同的10或20兆赫(MHz)DSRC信道、其他无线频带(例如2.4千兆赫(GHz)或5GHz)以及无线技术(诸如WiFi或任何其他无线或蜂窝技术)。由车辆110传输的通信可以采用已知的格式，例如专用短程通信(DSRC)频谱中的消息。DSRC频谱包括几个信道。根据示例性实施例，可以将其中一个DSRC信道分配来用于从车载设备120到车辆110内的控制器130的通信。
车载设备120与车辆110内的控制器130之间的无线通信不仅有利于增大吞吐量，而且还消除了与布线路径、布线重量、布线之间的连接件以及组装时间相关的问题，从而建立好有线通信。同时，车载设备120与车辆110内的控制器130之间的无线通信引发了车辆间干扰和车内干扰的问题。可以采用已知的带宽共享技术(例如，时分多址(TDMA)、频分多址(FDMA)、码分多址(CDMA)、空分多址(SDMA))中的一种或组合来解决车内干扰问题。可以基于车辆的金属屏蔽以及发射功率的调整(即，车内通信功率的降低)对车辆间干扰加以控制。
传感器数据的示例性数据速率是每个物体1000字节每100毫秒(ms)。对于十个示例性物体，平均数据速率为每个传感器100千字节每秒(kbps)。用于有线车内通信的代表性CAN总线可以承载500kbps。下一代总线被称为CAN FD，每秒可承载8兆字节(MBps)，但单根天线的Wi-Fi速率可达到100MBps的量级。因此，无线车内通信可以应对多达1000个传感器。除了之前讨论的金属屏蔽和功率调整之外，各自执行无线车内通信的车辆110还可以通过共享带宽来解决车辆间干扰。例如，当每辆车辆110具有十个车载设备120时，基于先前讨论的示例性数据速率，多达一百辆车辆110能够共享具有充分隔离功能的信道。
车辆110可以发送和接收来自外部设备170的信息。当控制器130从车载设备120或外部设备170接收信息时，控制器130可以处理该信息，以确定是否发送信息以及以何种形式发送信息。例如，当从作为雷达或激光雷达的车载设备120接收到数据时，控制器130可以仅将物体列表及其识别位置经由外部通信单元160发送到外部设备170。当从外部设备170接收到信息时，控制器确定是否应该将该信息发送给一个或多个其他外部设备170。例如，当另一辆车辆是向车辆110发送信息的外部设备170并且该信息是另一辆车辆的位置时，控制器130基于消息接收者来确定是否应将信息广播到其他外部设备170(例如，车辆、道路标志、由行人操作的设备)，或者确定是否已经将该信息提供给了其他外部设备170以至于广播将会复制该信息。
图2是根据一个或多个实施例的传感器中的车内通信单元140b的框图。每个车载设备120可以包括车内通信单元140b。如图1所示，控制器130还包括车内通信单元140a。作为控制器130的一部分的车内通信单元140a可以是仅接收单元，此单元仅接收来自一个或多个车载设备120的传感器数据，或者可以根据替代实施例进行传输和接收。例如，控制器130可以将车内命令传输给车载设备120。作为一个或多个车载设备120的一部分的车内通信单元140b可以是仅将来自车载设备120的传感器数据传输到控制器130的仅传输单元。车内通信单元140b可以根据替代实施例进行传输和接收。例如，车载设备120可以接收来自控制器130的命令。如上所述，由车内通信单元140a、140b促成的车内通信可以是DSRC消息、其他频率(例如，2.4GHz或5GHz)下的Wi-Fi通信、或者任何无线系统或蜂窝。
图3是根据一个或多个实施例的由车辆110执行无线车内通信和信息共享的方法的处理流程。图3所示的处理由控制器130执行。在框310中，例如，从一个或多个车载设备120接收信息包括从车载系统(诸如碰撞避让系统或制动系统)接收传感器信息或信息。在框320中，例如，从一个或多个外部设备170接收信息包括从具有当前位置的行人设备或车辆接收信息。在框330中，例如，对信息进行处理包括基于接收到的信息来确定不同的信息，例如，根据接收到的雷达数据确定检测到的物体及其位置。在框330中，对信息进行处理还包括识别已经被广播的重复信息。确定信息是否会被复制还包括确定是否正在添加附加信息。也就是说，给定车辆(外部设备170)可以仅广播其位置，但是，如果车辆110的控制器130从一个或多个车载设备120接收到增强广播的信息(例如，速度、行进方向)，则控制器130仍然可以广播附加信息(在框350中)，这是因为它并不是完全从广播中复制出来的。
在方框340中，基于从车辆110内部或外部接收到的信息，将一个或多个车内命令传输到一个或多个车载设备120。例如，经由控制器130的外部通信单元160从外部设备170(例如，行人)接收的与他的位置有关的信息可以有利于控制器130向车载设备120生成车内命令，该车载设备120是雷达，用于跟踪行人。在框350中，将信息传输到外部设备170包括重新广播从其他外部设备170接收到的信息，前提条件是它们不仅仅是重复的。例如，控制器130的处理电路150可以将经由外部通信单元160接收的信息与待传输的信息进行比较，从而确定出重复。根据替代实施例，处理电路150可以确定从外部设备170获得的信息的其他接收者，进而确定出重新传输该信息是否将会导致重复。在框350中，将信息传输到外部设备170还可以包括将由一个或多个车载设备120生成的信息传输到一个或多个外部设备170。
尽管已经参考示例性实施例描述了以上公开内容，但是本领域技术人员将理解的是，可以做出各种改变，并且可以在不脱离其范围的前提下用等同物替换其元件。另外，在不脱离其基本范围的情况下，可以做出许多修改以使特定情况或材料适应本公开的教导。因此，描述并不旨在限于所公开的特定实施例，而是将包括落入本申请范围内的所有实施例。

Claims (6)

1.一种基于车辆的系统，包括：
配置为获得数据的一个或多个车载设备；
配置为从所述一个或多个车载设备获得所述数据的控制器；
与所述一个或多个车载设备中的一个或多个相关联的第一无线通信单元，所述第一无线通信单元配置为将来自所述一个或多个车载设备中的所述一个或多个的数据无线地传输到所述控制器；以及
作为所述控制器的一部分的第二无线通信单元，其中所述第二无线通信单元配置为从所述一个或多个车载设备中的所述一个或多个接收数据，
其中所述控制器还配置为：从所述一个或多个车载设备接收信息和从车辆外部的一个或多个外部设备接收信息；对接收的信息进行处理，该处理包括识别已经被广播的重复信息；基于从所述车载设备或所述外部设备接收到的信息，将一个或多个车辆命令传输到所述车载设备或所述外部设备，
其中所述控制器将从所述外部设备接收到的信息与待传输的信息进行比较，从而确定出重复，并且所述控制器确定从所述外部设备接收到的信息的其他接收者，进而确定重新传输该信息是否将会导致重复，以及放弃将重复信息传输到所述一个或多个外部设备。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述一个或多个车载设备是包括相机、雷达或激光雷达在内的传感器。
3.根据权利要求1所述的系统，其中所述一个或多个车载设备包括制动系统、碰撞避让系统或电子控制单元(ECU)。
4.根据权利要求1所述的系统，其中所述第二无线通信单元向所述一个或多个第一无线通信单元传输命令。
5.一种由车辆执行通信的方法，所述方法包括：
将一个或多个车载设备中的每一个配置为包括第一无线通信单元，其中每一个所述第一无线通信单元配置为无线地传输由相应车载设备获得的数据；以及
将所述车辆的控制器配置为包括第二无线通信单元，其中所述第二无线通信单元配置为从所述一个或多个车载设备中的所述一个或多个接收数据，其中所述控制器配置为：从所述一个或多个车载设备接收信息和从车辆外部的一个或多个外部设备接收信息；对接收的信息进行处理，该处理包括识别已经被广播的重复信息；基于从所述车载设备或所述外部设备接收到的信息，将一个或多个车辆命令传输到所述车载设备或所述外部设备；
其中所述控制器将从所述外部设备接收到的信息与待传输的信息进行比较，从而确定出重复，并且所述控制器确定从所述外部设备接收到的信息的其他接收者，进而确定重新传输该信息是否将会导致重复，以及放弃将重复信息传输到所述一个或多个外部设备。
6.根据权利要求5所述的方法，还包括将所述控制器配置为包括处理电路，以处理来自所述一个或多个车载设备和所述一个或多个外部设备的所述数据。
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