CN109426258A - 使用车辆通信进行同步车辆传感器数据获取处理的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于使用车辆通信网络来控制车辆传感器数据获取的方法和系统，包括将第一车辆的本地时钟信号和第二车辆的本地时钟信号与全局时间信号同步。此外，确定针对传感器数据获取过程时间的捕获间隔，其使能够由第一车辆的传感器和第二车辆的传感器捕获的数据帧的总数目最大化。基于捕获间隔，向第一车辆的传感器传输第一传感器触发脉冲并且向第二车辆的传感器传输第二传感器触发脉冲。第一车辆向第二车辆传输来自第一车辆的传感器的传感器数据，并且第二车辆向第一车辆传输来自第二车辆的传感器传感器数据。

Description

使用车辆通信进行同步车辆传感器数据获取处理的系统和 方法
背景技术
汽车制造商不断增加包括传感器和自动感测技术的电子系统的使用，以改善安全应用和车辆性能。例如，传感器可以用于测量关于车辆的周围环境的数据，该数据又可以用于控制或自动化驾驶功能。因此，传感器和控制传感器的致动器必须准确和可靠以提供最佳的车辆性能。
除了越来越多地使用传感器之外，很多车辆被配置用于使用无线车辆通信来进行信息交换，无线车辆通信例如，车辆到车辆(V2V)、车辆到基础设施(V2I)和车辆到一切(V2X)通信。车辆可以使用无线车辆通信来共享传感器数据。然而，为了使用无线车辆通信以有用且可靠的方式共享传感器数据，车辆必须协同工作以获取和传输传感器数据。
发明内容
根据一个方面，一种用于使用车辆通信网络来控制车辆传感器数据获取的计算机实现的方法包括：使用车辆通信网络建立用于第一车辆与第二车辆之间的计算机通信的可操作连接。该方法包括在第一车辆处和第二车辆处接收全局时间信号。第一车辆的处理器将第一车辆的本地时钟信号与全局时间信号同步，并且第二车辆的处理器将第二车辆的本地时钟信号与全局时间信号同步。此外，该方法包括确定针对传感器数据获取过程时间的捕获间隔，其使能够由第一车辆的传感器和第二车辆的传感器捕获的数据帧的总数目最大化。该方法包括根据捕获间隔向第一车辆的传感器传输第一传感器触发脉冲，从而触发从第一车辆的传感器获取传感器数据。第一车辆向第二车辆传输来自第一车辆的传感器的传感器数据。另外，该方法包括根据捕获间隔向第二车辆的传感器传输第二传感器触发脉冲，从而触发从第二车辆的传感器获取传感器数据。第二传感器触发脉冲从第一传感器触发脉冲偏移捕获间隔。第二车辆向第一车辆传输来自第二车辆的传感器的传感器数据。
根据另一方面，一种用于使用车辆通信网络来控制车辆传感器数据获取的系统包括被配置用于使用车辆通信网络与第二车辆进行计算机通信的第一车辆。该系统还包括处理器，其从全局定位源接收全局时间信号并且将第一车辆的本地时钟信号与全局时间信号同步。处理器确定捕获间隔，捕获间隔使基于第二车辆的传感器的、用于第一车辆的传感器捕获的数据帧的总数目最大化。处理器根据捕获间隔向第一车辆的传感器传输第一传感器触发脉冲，从而触发从第一车辆的传感器获取传感器数据。第一车辆的传感器向第二车辆传输来自第一车辆的传感器的传感器数据。此外，处理器根据捕获间隔向第二车辆的传感器传输第二传感器触发脉冲，从而触发从第二车辆的传感器获取传感器数据。第二车辆的传感器向第一车辆传输来自第二车辆的传感器的传感器数据。
根据另一方面，一种非暂态计算机可读存储介质包括指令，指令在由处理器执行时使处理器建立用于第一车辆与第二车辆之间的计算机通信的可操作连接并且从全局位置源获取全局时间信号。此外，处理器将第一车辆的本地时钟信号与全局时间信号同步，并且将第二车辆的本地时钟信号与全局时间信号同步。处理器确定捕获间隔，捕获间隔使由第一车辆的传感器和第二车辆的传感器捕获的数据帧的总数目最大化。处理器根据捕获间隔向第一车辆的传感器生成第一传感器触发脉冲从而触发从第一车辆的传感器获取传感器数据，并且向第二车辆传输来自第一车辆的传感器的传感器数据。此外，处理器根据捕获间隔向第二车辆的传感器生成第二传感器触发脉冲从而触发从第二车辆的传感器获取传感器数据。第二传感器触发脉冲从第一传感器触发脉冲偏移捕获间隔，并且处理器在第一车辆处接收来自第二车辆的传感器的传感器数据。
根据另一方面，一种用于使用车辆通信网络来控制车辆传感器数据获取的计算机实现的方法包括：使用车辆通信网络建立用于多个车辆之间的计算机通信的可操作连接。多个车辆中的每个车辆包括处理器、本地时钟和传感器。该方法包括使用用于计算机通信的可操作连接来将多个车辆中的每个车辆的本地时钟与来自全局定位源的全局时间信号同步。该方法包括确定针对多个车辆中的每个车辆的本地时钟的时钟周期的捕获间隔。捕获间隔使由多个车辆的传感器捕获的数据帧的总数目最大化。此外，该方法包括在偏移捕获间隔的时间交替地从多个车辆的传感器捕获传感器数据。多个车辆中的每个车辆向多个车辆中的其他车辆传输传感器数据。
附图说明
被认为是本公开的特征的新颖特征在所附权利要求中阐述。在下面的描述中，相同的组件在整个说明书和附图中分别用相同的数字标记。附图不一定按比例绘制，并且为了清楚和简明起见，某些附图可能以夸大或概括的形式示出。然而，当结合附图阅读时，通过参考对说明性实施例的以下详细描述，将最好地理解本公开本身以及其优选使用模式、进一步的目的和进步，在附图中：
图1A是根据一个实施例的实现同步车辆传感器数据获取处理的示例性交通场景的示意性视图；
图1B是根据示例性实施例的用于实现同步车辆传感器数据获取处理的车辆通信网络的示意图；
图2是根据示例性实施例的用于使用车辆通信进行同步车辆传感器数据获取处理的方法的过程流程图；
图3A是图示根据示例性实施例的第一车辆与第二车辆之间的传感器数据的处理的示意图；
图3B是根据示例性实施例的图3A的传感器数据的最大同步和处理的示意性时序图；
图4是根据示例性实施例的用于使用车辆通信进行同步车辆传感器数据获取处理的另一方法的过程流程图；
图5A是图示根据示例性实施例的第一车辆与第二车辆之间的传感器数据的最小同步和处理的示意图；
图5B是根据示例性实施例的图5A的传感器数据的最小同步和处理的示意性时序图；
图6A是根据一个实施例的实现用于定位的同步车辆传感器数据获取处理的示例性交通场景的示意性视图；
图6B是根据一个实施例的包括目标并且实现用于定位的同步车辆传感器数据获取处理的示例性交通场景的示意性视图；以及
图7是根据示例性实施例的用于定位的同步车辆传感器数据获取处理的方法的过程流程图。
具体实施方式
以下包括本文中采用的选择的术语的定义。定义包括落入术语的范围内并且可以用于实现的各种示例和/或组件形式。这些示例并非旨在限制。此外，本文中讨论的组件可以组合、省略或与其他组件一起被组织或者被组织成不同的架构。
如本文中使用的“总线”指的是可操作地连接到在计算机内部或在计算机之间的其他计算机组件的互连架构。总线可以在计算机组件之间传送数据。总线可以是存储器总线、存储器处理器、外设总线、外部总线、纵横开关和/或本地总线等。总线还可以是使用诸如面向媒体的系统传输(MOST)、控制器区域网络(CAN)、本地互连网络(LIN)等协议来使在车辆内部的组件互相连接的车辆总线。
如本文中使用的“组件”是指计算机相关实体(例如，硬件、固件、执行中的指令、其组合)。计算机组件可以包括例如在处理器上运行的进程、处理器、对象、可执行程序、执行线程和计算机。(一个或多个)计算机组件可以驻留在进程和/或线程内。计算机组件可以位于一个计算机上和/或可以分布在多个计算机之间。
如本文中使用的“计算机通信”是指两个或更多个计算设备(例如，计算机、个人数字助理、蜂窝电话、网络设备)之间的通信，并且可以是例如网络传送、文件传送、小程序传送、电子邮件、超文本传输协议(HTTP)传送等。计算机通信可以跨例如无线系统(例如，IEEE802.11)、以太网系统(例如，IEEE 802.3)、令牌环系统(例如，IEEE 802.5)、局域网(LAN)、广域网(WAN)、点对点系统、电路交换系统、分组交换系统等发生。
如本文中使用的“计算机可读介质”是指存储指令和/或数据的非暂态介质。计算机可读介质可以采用各种形式，包括但不限于非易失性介质和易失性介质。非易失性介质可以包括例如光盘、磁盘等。易失性介质可以包括例如半导体存储器、动态存储器等。计算机可读介质的常见形式可以包括但不限于软盘、柔性盘、硬盘、磁带、其他磁性介质、ASIC、CD、其他光学介质、RAM、ROM、存储器芯片或卡、记忆棒、以及计算机、处理器或其他电子设备可以从中进行读取的其他介质。
如本文中使用的“数据库”用于指代表格。在其他的一些示例中，“数据库”可以用于指代一组表格。在其他的又一些示例中，“数据库”可以指代一组数据存储库和用于访问和/或操纵那些数据存储库的方法。数据库可以被存储在例如盘和/或存储器处。
如本文中使用的“盘”可以是例如磁盘驱动器、固态盘驱动器、软盘驱动器、磁带驱动器、Zip驱动、闪存卡和/或记忆棒。此外，盘可以是CD-ROM(压缩盘ROM)、CD可记录驱动器(CD-R驱动器)、CD可重写驱动器(CD-RW驱动器)和/或数字视频ROM驱动器(DVD ROM)。盘可以存储控制或分配计算设备的资源的操作系统。
如本文中使用的“逻辑电路”包括但不限于硬件、固件、存储指令的非暂态计算机可读介质、在机器上的执行的指令、和/或引起(例如，执行)来自另一逻辑电路、模块、方法和/或系统的动作。逻辑电路可以包括以下项和/或是以下项的一部分：由算法控制的处理器、离散逻辑(例如，ASIC)、模拟电路、数字电路、编程逻辑器件、包含指令的存储器设备等。逻辑可以包括一个或多个门、门的组合或其他电路组件。在描述多个逻辑的情况下，可以将多个逻辑合并到一个物理逻辑中。类似地，在描述单个逻辑的情况下，可以在多个物理逻辑之间分布该单个逻辑。
如本文中使用的“存储器”可以包括易失性存储器和/或非易失性存储器。非易失性存储器可以包括例如ROM(只读存储器)、PROM(可编程只读存储器)、EPROM(可擦PROM)和EEPROM(电可擦PROM)。易失性存储器可以包括例如RAM(随机存取存储器)、同步RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双倍数据速率SDRAM(DDRSDRAM)和直接RAM总线RAM(DRRAM)。存储器可以存储控制或分配计算设备的资源的操作系统。
“可操作连接”或实体通过其而“可操作地连接”的连接是信号、物理通信和/或逻辑通信可以在其中被发送和/或接收的连接。可操作连接可以包括无线接口、物理接口、数据接口和/或电接口。
如本文中使用的“模块”包括但不限于存储指令的非暂态计算机可读介质、在机器上执行的指令、硬件、固件、在机器上执行的软件、和/或用于执行(一个或多个)功能或(一个或多个)动作和/或引起来自另一模块、方法和/或系统的功能或动作的每一个的组合。模块还可以包括逻辑、软件控制的微处理器、离散逻辑电路、模拟电路、数字电路、编程逻辑器件、包含执行指令的存储器设备、逻辑门、门的组合和/或其他电路组件。多个模块可以组合成一个模块，并且单个模块可以分布在多个模块之间。
如本文中使用的“便携式设备”是通常具有带有用户输入(例如，触摸、键盘)的显示屏和用于计算的处理器的计算设备。便携式设备包括但不限于手持设备、移动设备、智能电话、膝上型计算机、平板计算机和电子阅读器。
如本文中使用的“处理器”处理信号并且执行通用计算和算术功能。由处理器处理的信号可以包括可以被接收、传输和/或检测的数字信号、数据信号、计算机指令、处理器指令、消息、比特、比特流。通常，处理器可以是各种各样的处理器，包括多个单核和多核处理器和协同处理器以及其他多个单核和多核处理器和协同处理器架构。处理器可以包括用于执行动作和/或算法的逻辑电路。
如本文中使用的“车辆”是指能够承载一个或多个人类乘员并且由任何形式的能量提供动力的任何移动车辆。术语“车辆”包括但不限于汽车、卡车、货车、小型货车、SUV、摩托车、踏板车、船、卡丁车、娱乐乘坐车、轨道运输、个人船只和飞机。在一些情况下，机动车辆包括一个或多个引擎。此外，术语“车辆”可以是指能够承载一个或多个人类乘员并且通过由电池供电的一个或多个电动机完全或部分提供动力的电动车辆(EV)。EV可以包括电池电动车辆(BEV)和插电式混合动力电动车辆(PHEV)。术语“车辆”还可以是指由任何形式的能量提供动力的自主车辆和/或自动驾驶车辆。自主车辆可以携带一个或多个人类乘员。此外，术语“车辆”可以包括在预定路径的情况下自动或非自动的车辆或者自由移动车辆。
如本文中使用的“车辆显示器”可以包括但不限于通常在车辆中找到的用于显示关于车辆的信息的LED显示面板、LCD显示面板、CRT显示器、等离子显示面板、触摸屏显示器等。显示器可以从用户接收输入(例如，触摸输入、键盘输入、来自各种其他输入设备的输入等)。显示器可以位于车辆的各个位置，例如，位于仪表板或中央控制台上。在一些实施例中，显示器是便携式设备(例如，车辆乘员拥有或与车辆乘员相关联)、导航系统、信息娱乐系统等的一部分。
如本文中使用的“车辆控制系统”和/或“车辆系统”可以包括但不限于可以用于增强车辆、驾驶和/或安全性的任何自动或手动系统。示例性车辆系统包括但不限于：电子稳定性控制系统、防抱死制动系统、制动辅助系统、自动制动预填充系统、低速跟随系统、巡航控制系统、碰撞警告系统、碰撞缓解制动系统、自动巡航控制系统、车道偏移警告系统、盲点指示系统、车道保持辅助系统、导航系统、传输系统、制动踏板系统、电子动力转向系统、视觉设备(例如，相继系统、接近传感器系统)、气候控制系统、电子预张紧系统、监测系统、乘客检测系统、车辆悬架系统、车辆座椅配置系统、车厢照明系统、音频系统、感测系统、内部或外部相机系统等。
I.系统概述
本文中描述的系统和方法总体上涉及控制多个车辆的传感器的致动(例如，触发传感器的激活)以及使用车辆通信网络来控制多个车辆中的每个车辆之间的传感器数据的传输。传感器的同步致动和传感器数据的同步传输允许多个车辆协同地共享每个车辆可能无法单独获取和/或处理的相关传感器信息。图1A图示了将用于描述本文中的示例性系统和示例性方法中的一些的、实现同步车辆传感器数据获取处理的示例性交通场景100。交通场景100涉及道路102上的一个或多个车辆。道路102具有第一车道104a、第二车道104b和第三车道104c。应当理解，道路102可以具有图1A中未示出的各种配置，并且可以具有任何数目的通道。
在图1A中，交通场景100包括第一车辆106和第二车辆108。在一些实施例中，第一车辆106可以被称为主机车辆(HV)，并且第二车辆108可以被称为远程车辆。在其他的一些实施例中，第一车辆106可以被称为发起车辆，其发起本文中描述的同步过程。然而，应当理解，在其他的一些实施例中，第二车辆108可以是发起车辆。在其他的一些实施例中，第一车辆106可以被称为主车辆，并且第二车辆108可以被称为从属车辆，反之亦然。此外，第一车辆106和第二车辆108可以统称为多个车辆。在一些实施例中，本文中讨论的系统和方法可以在多于两个车辆的情况下被实现。此外，应当理解，第一车辆106和第二车辆108可以处于不同于图1A所示的配置和位置。
第一车辆106和第二车辆108可以作为车辆通信网络的一部分进行通信，这将在本文中通过图1B更详细地讨论。本文中描述的车辆通信可以使用专用短程通信(DSRC)来实现。然而，应当理解，本文中描述的车辆通信可以用任何通信或网络协议来实现，例如，自组织网络、车辆内的无线接入、蜂窝网络、Wi-Fi网络(例如，IEEE802.11)、蓝牙、WAVE、CALM、超宽带或任何其他形式的无线通信。此外，车辆通信网络可以是车辆到车辆(V2V)或车辆到一切(V2X)。
在图1A中，第一车辆106可以使用DSRC与其他车辆、用户或基础设施传输、接收和/或交换通信，包括数据、消息、图像和/或其他信息。特别地，第一车辆106配备有车辆到车辆(V2V)收发器110，其可以与可操作用于与第一车辆106进行计算机通信的其他车辆、用户或基础设施交换消息和信息。例如，V2V收发器110可以经由V2V收发器112与第二车辆108通信。如本文中将讨论的，使用V2V收发器110和V2V收发器112，第一车辆106和第二车辆108可以向彼此传输由每个相应的车辆获取的传感器数据。
在图1A中，第一车辆106和第二车辆108正在接近目标114。在一些实施例中，目标114可能危险。术语危险或危险状况通常可能是指对车辆构成潜在安全威胁的一个或多个对象和/或驾驶场景。在一些情况下，术语危险可以用于描述增加事故可能性的一种或多种危险驾驶条件。例如，在图1A中，目标114可以是行人。在其他的一些实施例中，目标114可以是位于道路102中间的碎片。在一些实施例中，目标114可以是对第一车辆106和/或第二车辆108构成威胁的另一车辆。应当理解，在一些实施例中，目标114不是危险并且不一定对第一车辆106或第二车辆108呈现危险状况或安全威胁。替代地，目标114可以仅仅是在第一车辆106和/或第二车辆108周围的环境的一部分。
在图1A中，第一车辆106和第二车辆108可以利用相应的传感器“看到”或观察目标114，这将在本文中通过图1B进一步详细讨论。如图1A所示，第一车辆106朝向目标114发出传感器脉冲116，传感器脉冲116从第一车辆106的视角产生关于目标114的传感器数据。类似地，第二车辆108朝向目标114发出传感器脉冲118，传感器脉冲118从第二车辆108的视角产生关于目标114的传感器数据。因此，每个车辆如每个车辆和每个传感器的处理能力所要求的那样从不同的视角(例如，位置和角度)、不同的时间以及以不同的速率“看到”和感测目标114。如本文中将讨论的，根据全局参考时间帧的第一车辆106与第二车辆108之间的数据捕获和数据传输的时间同步允许第一车辆106和第二车辆108根据准确的定时从彼此获得每个车辆可能无法单独捕获和/或处理的有用的传感器。以这种方式获得的传感器数据可以提供用于控制车辆驾驶和/或车辆系统的准确手段。
现在参考图1B，将参考图1A详细讨论根据示例性实施例的用于实现同步车辆传感器数据获取处理的车辆通信网络120。对于各种实施例，第一车辆106和车辆通信网络120的组件以及本文中讨论的其他系统、硬件架构和软件架构的组件可以被组合、省略或组织成不同的架构。在图1B中，第一车辆106包括车辆计算设备(VCD)122、一个或多个车辆系统124和传感器单元126。通常，VCD 122包括各自经由总线146和/或其他有线和无线技术而可操作地连接以用于计算机通信的处理器134、存储器136、数据存储装置138、位置确定单元140和通信接口142。图1B中关于第一车辆104示出的组件中的一些组件未关于第二车辆108示出。为简单起见，在图1B中，第二车辆108包括处理器152、传感器单元154和本地时钟156，其可以包括与第一车辆104详细讨论的相同的组件和功能。应当理解，尽管图1B中未示出，但是第一车辆106的组件中的一个或多个组件也可以用第二车辆108或本文中描述的其他车辆来实现。
再次参考第一车辆104，VCD 122可以包括用于处理以下项、与以下项通信和与以下项交互的供给：第一车辆106的各种组件和车辆通信网络120的其他组件，包括第二车辆108。在一个实施例中，VCD 122可以用第一车辆106实现，例如，作为远程信息处理单元、头部单元、信息娱乐单元、电子控制单元、板载单元的一部分，或者作为特定车辆控制系统的一部分，等等。在其他的一些实施例中，VCD 122可以与第一车辆106远程地被实现，例如，利用经由车辆通信网络120连接的便携式设备(未示出)或设备(例如，远程处理器/服务器)。
处理器134可以包括具有硬件、固件和软件架构框架的逻辑电路，以用于利用VCD122和车辆通信网络120的组件来促进同步车辆传感器数据获取处理。因此，在一些实施例中，处理器134可以存储应用框架、内核、库、驱动程序、应用程序接口等，以执行和控制本文中讨论的硬件和功能。例如，在图1B中，处理器134可以包括传感器数据获取模块148和传感器数据融合模块150。在一些实施例中，存储器136和/或数据存储装置(例如，盘)138可以存储与处理器134类似的组件以供处理器134执行。
位置确定单元140可以包括用于确定第一车辆106的位置(例如，绝对位置和/或相对位置)的硬件(例如，传感器)和软件。例如，位置确定单元140可以包括全球定位系统(GPS)单元和/或惯性测量单元(IMU)。在一些实施例中，位置确定单元可以是向第一车辆106提供导航地图和导航信息的导航系统。因此，位置确定单元140可以是任何类型的已知、相关或稍后开发的导航系统。短语“导航信息”指的是可以用于协助第一车辆106导航道路或路径的任何信息。导航信息可以包括交通数据、地图数据和道路分类信息数据。导航信息还可以包括地理信息，包括从任何全球导航卫星基础设施(GNSS)获取的信息，全球导航卫星基础设施包括全球定位系统或卫星(GPS)、格洛纳斯(俄罗斯)和/或伽利略(欧洲)。特别地，在图1B中，位置确定单元140可以从全局定位源141获得信息。如本文中将讨论的，位置确定单元140可以用于定位第一车辆106和/或第二车辆108。
通信接口142可以包括用于促进在VCD 122的组件与车辆通信网络120的其他组件之间进行数据输入和输出的软件和硬件。具体地，通信接口142可以包括网络接口控制器(未示出)以及管理和/或监测连接并且控制通信接口142与车辆通信网络120的其他组件之间的双向数据传送的其他硬件和软件。更具体地，并且如上面通过图1A所述，VCD 122可以经由V2V收发器110与其他DSRC兼容的车辆交换车辆数据，包括传感器数据(例如，来自传感器单元126)。例如，V2V收发器110可以使用通信链路158经由V2V收发器112与第二车辆108交换数据。尽管图1B中仅示出了两个车辆，但是应当理解，第一车辆106可以与被配置用于在车辆通信网络120内通信的多于一个车辆(例如，DSRC)通信。因此，在一些实施例中，可以在第一车辆106与被配置用于使用DSRC进行V2V通信的多个其他车辆(例如，多个远程车辆)之间建立使用DSRC的通信链路。
如本文中将讨论的，可以使用车辆通信网络来传达各种类型的数据。在一些实施例中，通过交换一个或多个基本安全消息(BSM)经由DSRC来传达数据。由车辆广播的BSM可以包含描述车辆的操作的各个方面或提供关于车辆本身的信息的多个数据元素。例如，车辆的类型和/或规格、导航数据、道路危险数据、交通定位数据、航向数据、航线历史数据、预计航线数据、运动数据、当前车辆位置数据、范围或距离数据、速度和加速度数据、定位数据、车辆传感数据、车辆子系统数据和/或任何其他车辆信息。本文中讨论的实施例中的一些实施例包括在联网车辆之间交换数据和信息以用于车辆驾驶。
在本文讨论的实施例中，基于使用由DSRC建立的通信链路158而在第一车辆106与第二车辆108之间传达的信息来执行传感器数据获取的同步。在其他的一些实施例中，第一车辆106和第二车辆108可以利用无线网络天线160、路边设备(RSE)162、通信网络164(其可以是无线通信网络)或其他无线网络连接来交换传感器数据。
此外，在一些实施例中，传感器数据获取和数据传输的同步可以在其他基础设施和服务器处被执行，并且可以与其他基础设施和服务器交换数据。例如，在图1B中，VCD 122可以通过通信网络164直接或间接地向服务提供商166传输信息和从服务提供商166接收信息。服务提供商166可以包括被配置为彼此通信的远程服务器168、远程发射器170、远程接收器172和远程存储器174。在图1B中，V2V收发器110可以由VCD 122使用以通过通信网络164从服务提供商166以及其他服务器、处理器和信息提供商接收信息以及向其发射信息。在备选实施例中，第一车辆106中的射频(RF)收发器144可以用于从服务提供商166接收信息和向服务提供商166传输信息。在一些实施例中，VCD 122可以从服务提供商166接收信息和向服务提供商166传输信息，包括但不限于交通数据、车辆定位和航向数据、高流量事件时间表、天气数据或其他运输相关数据。在一些实施例中，服务提供商166可以通过网络连接(诸如经由无线网络天线160和/或其他网络连接)而链接到多个车辆(例如，第二车辆108)。
使用上面讨论的网络配置，第一车辆106和第二车辆108可以在彼此之间协调传感器的致动(例如，传感器的触发激活)和传感器数据的传输。现在将关于传感器单元126来更详细地描述感测配置，传感器单元126可以包括传感器接口128、感测电路130和本地时钟132。如上文所提及的，为简单起见，第二车辆108包括传感器单元154和本地时钟156，然而，第二车辆108可以包括通过传感器单元126而讨论的一个或多个其他组件(例如，传感器接口、传感电路)。尽管与第一车辆104一起仅示出了一个传感器单元126，但是应当理解，第一车辆106可以包括一个或多个传感器单元，并且每个传感器单元可以包括一个或多个传感器(例如，由感测电路130实现)。在本文讨论的一些示例中，传感器单元126被简称为传感器或多个传感器。在一些实施例中，传感器单元126可以与车辆系统124中的一个或多个车辆系统相关联。
关于传感器单元126，传感器接口128与感测电路130进行对接连接以促进通过感测电路130捕获和处理传感器数据。使用处理器134，VCD 122可以控制传感器致动并且经由传感器接口128从感测电路130获取传感器数据。感测电路130可以包括用于捕获各种类型信息(例如，传感器数据)的各种类型传感器。例如，感测电路130可以包括用于捕获图像或视频信息的视觉传感器(例如，相机)。在其他的一些实施例中，感测电路130可以包括用于捕获距离或速度信息的测距传感器(例如，LIDAR、RADAR)。
应当理解，感测电路130可以包括用于与第一车辆106和/或车辆系统124一起使用以检测和/或感测该系统的参数的各种类型传感器。此外，应当理解，传感器单元126可以被设置在第一车辆106的一个或多个部分中。例如，尽管图1B中未示出，但是传感器可以被集成到第一车辆106的仪表板、座椅、安全带、门、保险杠、前部、后部、角落、仪表板、方向盘、中央控制台、车顶或任何其他部分中。然而，在其他情况下，传感器可以是由驾驶员(未示出)佩戴的、集成到便携式设备(未示出)中、由驾驶员(未示出)携带的、集成到由驾驶员佩戴的服装(未示出)中的、或者集成到驾驶员的身体(例如，植入物)(未示出)中的便携式传感器。
在通过本文中的系统和方法而讨论的一些示例中，传感器单元126将被描述为视觉传感器单元，其包括可以安装在第一车辆106上的一个或多个相机，例如，安装在挡风玻璃、前仪表板、栅(grill)、后视镜等上。在本文中讨论的其他实施例中，传感器单元126可以包括测距传感器，例如，前部远程RADAR和/或前部中程RADAR。前部远程RADAR可以测量在第一车辆106周围的对象的距离(例如，横向、纵向)和速度。例如，第一远程RADAR可以测量在第一车辆106周围的其他车辆(例如，第二车辆108)和/或目标114的距离和速度。在其他的一些实施例中，传感器单元126可以包括处于第一车辆106的不同地方的多个RADAR。例如，位于第一车辆106的左前角区域的左前RADAR、位于第一车辆106的右前角区域的右前RADAR、位于第一车辆106的左后角区域的左后RADAR、以及位于第一车辆106的右后角区域的右后RADAR。
尽管贯穿本文中的示例讨论了视觉传感器和测距传感器，但是应当理解，可以实现其他传感器。示例性传感器包括但不限于：加速度传感器、速度传感器、制动传感器、接近传感器、视觉传感器、座椅传感器、安全带传感器、门传感器、环境传感器、偏航率传感器、转向传感器、GPS传感器等。还应当理解，传感器单元126可以包括任何类型的传感器，例如声学、电、环境、光学、成像、光、压力、力、热、温度、接近等。
此外，在本文所讨论的一些实施例中，传感器单元126还可以包括被分类为有源传感器或无源传感器的传感器。有源传感器包括发射器，其发送出要被从目标(例如，目标114)弹回的信号、光、电子等，其中数据由传感器在反射时收集。因此，有源传感器同时发射和检测能量。有源传感器的说明性示例包括但不限于LIDAR、RADAR、声纳和红外。无源传感器检测并且响应于来自物理环境的某种类型的输入。例如，无源传感器通过检测振动、光、辐射、热等来收集传感器数据。无源传感器的说明性示例包括但不限于摄影(例如，视觉)、热、电场感测和红外。应当理解，一些类型的传感器可以是有源和无源传感器两者，例如红外传感器。
再次参考图1B，本地时钟132是控制感测电路130的指令周期的定时的机制。因此，传感器单元126的致动的定时和/或由传感器单元126捕获的传感器数据的传输的定时与本地时钟132对齐并且由本地时钟132控制。更具体地，本地时钟132可以生成本地时钟信号作为参考定时信号，以用于通过感测电路130的致动来同步传感器数据的捕获。在一些实施例中，时钟132可以被实现在处理器134内。在其他的一些实施例中，传感器单元126可以具有带有本地时钟132的专用处理器。在本文将讨论的一些实施例中，本地时钟132基于外部定时信号(例如，基于卫星)，例如，基于从全局定位源141接收的秒脉冲(PPS)信号。通过使用PPS信号来对齐本地时钟132信号，本地时钟132的定时可靠且准确。此外，如本文中将进一步详细讨论的，通过将本地时钟132与来自全局定位源141的PPS信号对齐，以及将本地时钟156与来自全局定位源141的PPS信号对齐，第一车辆106和第二车辆108可以根据相同的参考时间信号(例如，共用时基)来控制传感器数据的传感器激活传输的定时。应当理解，在一些实施例中，可以实现除了PPS之外的不同类型的时间源。
现在将讨论使用传感器单元126的传感器数据捕获的说明性示例。如上文所提及的，本地时钟132与来自全局定位源141的全局时间信号(例如，PPS信号)同步。处理器134和/或传感器接口128在每个时钟周期生成多个传感器触发脉冲(即，根据PPS信号每秒)。每个传感器触发脉冲致动感测电路130(例如，传输传感器脉冲116)，并且从而致动数据帧的捕获。数据帧由传感器单元126和/或处理器134处理。在处理之后，并且如本文中将更详细地讨论的，数据帧可以被传输到例如第二车辆108。因此，传感器触发脉冲控制传感器单元126以捕获传感器数据的数据帧并且处理数据帧。这一过程(其在本文中可以称为传感器数据获取过程)对于每个传感器触发脉冲进行重复。
传感器数据获取过程需要时间量(例如，传感器数据获取过程时间)来执行。该时间量可以基于处理器134的处理能力和/或传感器单元126的处理能力。因此，每个时钟周期的传感器触发脉冲的数目和/或每个时钟周期捕获的数据帧的数目(即，数据帧速率)可以基于传感器数据获取过程时间和/或处理能力而被限制。因此，第一车辆106可能受限于其可以捕获的传感器数据的粒度以及其可以捕获的传感器数据的类型。通过控制用于包括第一车辆106和第二车辆108在内的多个车辆的传感器的致动，以及通过控制上述传感器数据的传输来共享所得到的传感器数据，第一车辆106和第二车辆108可以获取每个车辆可能无法单独捕获和/或没有能力处理的有用的传感器信息。现在将更详细地描述用于使用上面讨论的车辆通信网络120来控制多个车辆的传感器的致动和控制多个车辆的传感器数据的传输的示例性系统和方法。
II.最大时间同步的车辆传感器数据获取处理
在一个实施例中，使用车辆通信的车辆传感器数据获取和车辆传感器数据传输在多于一个车辆之间被同步，以使由每个车辆捕获和处理的传感器数据的时间致动最大化。现在参考图2，将参考图1A和图1B来讨论用于使用车辆通信网络120控制车辆传感器数据获取的方法200。在框202处，方法200包括使用车辆通信网络建立用于第一车辆与第二车辆之间的计算机通信的可操作连接。例如，通信接口142可以在第一车辆106与第二车辆108之间建立通信链路158。通信链路158可以建立在V2V收发器之间。例如，V2V收发器110可以连续搜索来自其他V2V收发器的信号，诸如通过发出搜索应答的周期信号。在其他的一些实施例中，V2V收发器110可以发出搜索来自射程内的V2V收发器的应答的周期信号。如果(例如，来自第二车辆108的)V2V收发器应答，则可以建立通信链路158。
在一些实施例中，基于检测到针对时间同步的车辆传感器数据获取和处理的触发事件来建立通信链路。例如，处理器134可以监测第一车辆106周围的环境和/或监测关于第一车辆106的数据以检测触发事件。在一个实施例中，当第一车辆106检测到危险状况(例如，目标114)时检测到触发事件。可以在特定传感器被致动时检测到触发事件。在其他的一些实施例中，可以在检测到在第一车辆106的预定接近度内或在第一车辆106的通信范围内的另一车辆时检测到触发事件。在该实施例中，第一车辆106可以标识在通信范围内的其他车辆。因此，可以使用车辆通信网络120在多个车辆中的每个车辆之间或者在多个车辆中的每个车辆与第一车辆106之间进行用于计算机通信的可操作连接。在第一车辆106检测到触发事件的情况下，第一车辆106可以被认为是发起车辆和/或主车辆，其然后建立用于与能够与第一车辆106进行V2V通信的其他车辆的计算机通信的可操作连接。在其他的一些实施例中，第二车辆108可以检测到触发事件并且发起可操作连接。此外，应当理解，可以预期除了本文中讨论的那些之外的其他类型的触发事件。
再次参考图2，在框204处，方法200包括接收全局时间信号。例如，第一车辆106的处理器134和/或传感器数据获取模块148可以从全局接收器(例如，全局定位源141)接收全局时间信号。如上文所讨论的，在一些实施例中，全局时间信号是秒脉冲(PPS)信号。类似地，第二车辆108的处理器152可以从全局接收器(例如，全局定位源141)接收全局时间信号。同样，在该实施例中，全局时间信号是PPS信号。
因此，在框206处，处理器134和/或传感器数据获取模块148可以将(例如，本地时钟132的)本地时钟信号与全局时间信号同步。此外，处理器152可以将(例如，本地时钟156的)本地时钟信号与全局时间信号同步。因此，多个车辆的每个本地时钟可以根据全局时间信号被同步。通过同步第一车辆104的本地时钟132和第二车辆108的本地时钟156，第一车辆106(即，传感器单元126)和第二车辆108(即，传感器单元154)的指令周期的定时将参考相同的全局参考时基来进行。
在框208处，方法200包括确定针对传感器数据获取过程时间的捕获间隔。如本说明书中使用的捕获间隔是传感器单元126的致动与传感器单元154的致动之间的时间段。这可以是传输致动传感器单元126的传感器触发脉冲与传输致动传感器单元154的传感器触发脉冲之间的时间段。换言之，捕获间隔是由第一车辆104捕获数据帧的时间与由第二车辆108捕获数据帧的时间之间的时间段。捕获间隔针对传感器数据获取过程时间而被确定。传感器数据获取是由传感器执行的触发过程循环，包括一个数据帧的数据捕获和数据处理。因此，传感器数据获取过程时间是捕获传感器数据的数据帧并且处理数据帧所需要的时间量。
作为参考图3A所示的图302的说明性示例，第一车辆106的传感器数据获取过程时间是捕获帧1的开始(0s)到处理帧1的结束(100ms)的时间。因此，传感器数据获取过程时间为100ms。根据该传感器数据获取过程时间，第一车辆106可以根据本地时钟132在一(1)秒或一个时钟周期内捕获十(10)个帧。因此，第一车辆106能够使用自身的传感器硬件执行的数据帧速率是十(10)。如本文中将描述的，并且如图3A所示，通过在多于一个的车辆之间同步传感器激活的定时和传感器数据传输的定时，车辆可以实现增加的数据帧速率并且从其他车辆的角度获取有用的传感器数据。
如上文所提及的，处理器134和/或传感器数据获取模块148可以确定和/或计算使可以由第一车辆106的传感器单元126和第二车辆108的传感器单元154捕获的数据帧的总数目最大化的捕获间隔。换言之，捕获间隔使第一车辆106的传感器单元126的致动与第二车辆108的传感器单元154的致动之间的时间最大化。如上面参考图3A所讨论的，基于第一车辆106的传感器数据获取过程时间，可以由第一车辆106的传感器单元126捕获的数据帧的数目是十(10)。基于第二车辆108的传感器数据获取过程时间，可以由第二车辆108的传感器单元154捕获的数据帧的数目是十(10)。因此，捕获间隔时间基于可以由第一车辆106的传感器单元126和第二车辆108的传感器单元154捕获的数据帧的总数，即，20个数据帧。因此，在该实施例中，捕获间隔时间是50ms。如图3A所示，在第一车辆107的每次捕获与第二车辆108的每次捕获之间的捕获间隔时间是50ms。这也在图3B中示出，在一个时钟周期306(即，一(1)秒)内，从T等于零(0)秒到一(1)秒。
在另一实施例中，确定使数据帧的总数目最大化的、针对传感器数据获取过程时间的捕获间隔基于在距第一车辆104预定距离内的车辆的数目，或者备选地，基于被配置用于经由车辆通信网络120与第一车辆104进行可操作计算机通信的车辆的数目。换言之，捕获间隔基于多个车辆的数目使由多个车辆的传感器捕获的数据帧的总数目最大化。例如，在一个实施例中，在框202和/或框208处，第一车辆104可以选择在第一车辆104周围的一个或多个车辆来同步车辆传感器数据获取和传输。在一个实施例中，第一车辆104可以选择在距第一车辆104预定距离内的一个或多个车辆，例如，在第一车辆104的300米内的一个或多个车辆。在另一实施例中，第一车辆104可以基于第一车辆104、一个或多个其他车辆、和/或目标114的地理位置来选择一个或多个车辆。在另一实施例中，确定使数据帧的总数目最大化的、针对传感器数据获取过程时间的捕获间隔基于第一车辆104与第二车辆108之间的距离。例如，第一车辆104与第二车辆108之间的距离越小，捕获间隔越大。
在一个实施例中，在框208处，方法200可选地包括从第一车辆104向第二车辆108传输消息，该消息包括捕获间隔。在一些实施例中，该消息包括捕获间隔和用于从第二车辆108的传感器单元154进行的传感器数据的数据获取的开始时间。因此，处理器134和/或处理器134可以设置用于从第二车辆108的传感器单元154进行的传感器数据的数据获取的开始时间。用于从第二车辆108的传感器单元154进行的传感器数据的数据获取的开始时间从用于从第一车辆104的传感器单元126进行的传感器数据的数据获取的开始时间偏移捕获间隔。作为说明性示例，图3B是示出用于第一车辆106和第二车辆108的捕获间隔和致动时间的时序图304。传感器触发脉冲在t1(0s)激活第一车辆106的传感器单元126，并且传感器触发脉冲在t2(50ms)激活第二车辆108的传感器单元154。因此，用于从第二车辆108的传感器单元154进行的传感器数据的数据获取的开始时间从用于从第一车辆104的传感器单元126进行的传感器数据的数据获取的开始时间偏移捕获间隔。在另一实施例中，方法200还可以包括根据多个车辆中的每个车辆的本地时钟来设置用于在多个车辆中的每个车辆处的传感器数据获取的开始时间。与上述过程类似，用于每个车辆的开始时间彼此位移捕获间隔。
在一些实施例中，在框208处，方法200还可以包括确定传输间隔。如本说明书中使用的传输间隔是传感器数据从传感器单元126到第二车辆108以及从传感器单元154到第一车辆106的传输和/或传达之间的时间段。在其他的一些实施例中，传输间隔可以是从致动传感器单元126的传感器触发脉冲的传输起的时间段和从致动传感器单元154的传感器触发脉冲的传输时起的时间段。换言之，在该实施例中，传输间隔可以是从传感器数据在第一车辆106和/或第二车辆108处被捕获时起的时间段。例如，如图3A所示，第一车辆106在0ms捕获帧1并且在100ms向第二车辆108传输帧1的结果(例如，在帧1的处理之后)。类似地，第二车辆108在50ms捕获帧1并且在150ms向第一车辆106传输帧1的结果(例如，在帧1的处理之后)。在该实施例中，用于第一车辆106和第二车辆108的传输间隔是100ms。在一些实施例中，传输间隔基于捕获间隔和传感器数据获取过程时间。此外，在一些实施例中，传输间隔等于捕获间隔。因此，除了同步数据捕获的定时之外，传感器数据的传输的定时也可以在第一车辆106与第二车辆108之间被同步。
在框210处，方法200包括根据捕获间隔向第一车辆的传感器传输和/或生成第一传感器触发脉冲，从而触发从第一车辆的传感器获取传感器数据。例如，处理器134和/或传感器数据获取模块148可以根据捕获间隔向第一车辆104的传感器单元126传输第一传感器触发脉冲，从而触发从第一车辆104的传感器单元126获取传感器数据。换言之，处理器134可以根据捕获间隔向第一车辆104的传感器单元126生成第一传感器触发脉冲，从而触发从第一车辆104的传感器单元126获取传感器数据。例如，如图3B所示，第一车辆106的传感器单元126在时间t1、t3、t5、t7、t9、t11、t13、t15、t17和t19被激活并且捕获传感器数据。
因此，在框212处，第一车辆104使用通信网络120(例如，处理器134经由V2V收发器110)向第二车辆108传输由第一车辆104的传感器单元126捕获的传感器数据。在一些实施例中，根据传输间隔来执行传感器数据的传输。在图3B中，上指的箭头图示了第一车辆104向第二车辆108传输由第一车辆104的传感器单元126捕获的传感器数据的时间。因此，传感器数据从第一车辆106向第二车辆108的传输也根据全局时间信号被同步。
在框214处，方法200包括根据捕获间隔向第二车辆的传感器传输和/或生成第二传感器触发脉冲。例如，处理器134(例如，传感器数据获取模块138)和/或处理器152可以根据捕获间隔向第二车辆108的传感器单元154传输第二传感器触发脉冲，从而触发从第二车辆108的传感器单元154获取传感器数据。在一个实施例中，第二传感器触发脉冲从第一传感器触发脉冲偏移捕获间隔。例如，处理器134和/或处理器152在从传输第一传感器触发脉冲的时间偏移捕获间隔的时间传输第二传感器触发脉冲。换言之，传输第二传感器触发脉冲可以包括在从第一传感器触发脉冲偏移捕获间隔的时间传输第二传感器触发脉冲，从而在从第一车辆104的传感器单元125获取传感器数据起偏移捕获间隔的时间触发从第二车辆108的传感器单元154获取传感器数据。例如，如图3B所示，第二车辆108的传感器单元154在时间t2、t4、t6、t8、t10、t12、t14、t16、t18和t20被激活并且捕获传感器数据。
因此，在框216处，方法200包括第二车辆108从第二车辆108的传感器154向第一车辆106传输传感器数据。因此，第一车辆106从第二车辆108接收传感器数据。如上文所提及的，传感器数据的传输可以基于传输间隔。在图3B中，上指的箭头图示了第二车辆108向第一车辆106传输由第二车辆108的传感器单元154捕获的传感器数据的时间。因此，传感器数据从第二车辆108向第一车辆106的传输也根据全局时间信号被同步。
在其他的一些实施例中，并且如上面的框210、212、214和216的描述所支持的，方法200包括在偏移捕获间隔的时间交替地从多个车辆的传感器捕获传感器数据，其中多个车辆中的每个车辆将传感器数据传输给多个车辆中的其他车辆。例如，在图3B中，第一车辆106和第二车辆108在偏移捕获间隔的时间交替地捕获传感器数据。第一车辆106在时间t1捕获，第二车辆108在时间t2捕获，第一车辆106在时间t3捕获，第二车辆108在时间t4捕获，等等。
再次参考图2，在框218处，方法200包括部分地基于在车辆之间共享的传感器数据来控制车辆系统。例如，处理器134基于来自第一车辆104的传感器单元126的传感器数据和来自第二车辆108的传感器单元154的传感器数据来控制第一车辆104的一个或多个车辆系统124。特别地，在一些实施例中，传感器数据融合模块150可以使用由第一车辆106捕获的数据和由第二车辆108捕获的数据的数据融合来控制车辆系统124中的一个或多个。如将详细讨论的。在一个实施例中，控制车辆系统124包括控制第一车辆106和/或第二车辆108的定位
III.最小时间同步的车辆传感器数据获取处理
如上文所提及的，使用车辆通信的车辆传感器数据获取和车辆传感器数据传输可以在多于一个车辆之间被同步，以使每个车辆捕获的传感器的致动最大化。在现在将更详细地讨论的其他的一些实施例中，使用车辆通信的车辆传感器数据获取和车辆传感器数据传输可以在多于一个车辆之间被同步，以使由每个车辆捕获的传感器数据的时间致动最小化。现在参考图4，将参考图1A、图1B和图2讨论用于使用车辆通信网络来控制车辆传感器数据获取的方法400。为简单起见，图4中的相似编号的框类似于参考图2描述的相似编号的元素。
类似于图2的框202，方法400包括在框402处使用车辆通信网络建立用于第一车辆与第二车辆之间的计算机通信的可操作连接。例如，如通过图2详细讨论的，在第一车辆106与第二车辆108之间建立通信链路158。在框404处，方法400包括接收全局时间信号。例如，如通过图2详细讨论的，第一车辆106的处理器134可以从全局定位源141接收全局时间信号，并且第二车辆108的处理器152可以从全局定位源141接收全局时间信号。此外，在框406处，每个车辆的本地时钟与全局时间信号同步。例如，如通过图2详细讨论的，处理器134可以将(例如，本地时钟132的)本地时钟信号与全局时间信号同步，并且处理器152将(例如，本地时钟156的)本地时钟信号与全局时间信号同步。因此，每个车辆根据相同的共用时基被同步，并且可以基于相同的共用时基来致动传感器和/或传输传感器数据。
在框408处，方法400包括确定用于传感器数据获取过程的捕获间隔。在该实施例中，确定和/或计算捕获间隔以使触发第一车辆106的传感器单元126的致动与触发第二车辆108的传感器单元154的致动之间的时间最小化。如上面通过图2详细讨论的，如本说明书中使用的捕获间隔是传感器单元126的致动与传感器单元154的致动之间的时间段。这可以是传输致动传感器单元126的传感器触发脉冲与传输致动传感器单元154的传感器触发脉冲之间的时间段。传感器数据获取包括由传感器执行的触发过程循环，包括针对一个数据帧的数据捕获和数据处理。因此，传感器数据获取过程时间是捕获传感器数据的数据帧和处理数据帧所需要的时间量。
在一个实施例中，确定和/或计算捕获间隔以使第一车辆106的传感器单元126的致动与第二车辆108的传感器单元154的致动之间的时间最小化，使得根据捕获间隔，第一车辆106的传感器单元126的致动与第二车辆108的传感器单元154的致动基本上同时。因此，在一些实施例中，确定捕获间隔以使触发第一车辆106的传感器单元126与第二车辆108的传感器单元154的致动之间的时间最小化为零(0)。作为参考图5A所示的图502的说明性示例，用于第一车辆106的传感器数据获取过程时间是捕获帧1的开始(0ms)到处理帧1的结束(100ms)的时间。根据该传感器数据获取过程时间(即，100ms)，第一车辆106可以根据本地时钟132在一(1)秒或一个时钟周期内捕获十(10)个帧。因此，为了使传感器单元126与传感器单元154的致动之间的时间最小化，捕获间隔时间为100ms。如图5A所示，第一车辆106和第二车辆108根据捕获间隔每100ms基本上同时捕获传感器数据的数据帧。
在一些实施例中，捕获间隔在预定容差阈值(例如，预定毫秒数)内使第一车辆106的传感器单元126与第二车辆108的传感器单元154的致动之间的时间最小化。此外，如上面通过图2所讨论的，在一些实施例中，捕获间隔和/或预定容差阈值可以基于在距第一车辆104预定距离内的车辆的数目、被配置用于经由车辆通信网络120与第一车辆104进行可操作的计算机通信的车辆的数目、第一车辆104与第二车辆108之间的距离等。
如上面通过图2所讨论的，在框208处，在一些实施例中，第一车辆106和/或第二车辆108可以确定传输间隔。如本说明书中使用的传输间隔是传感器数据从传感器单元126到第二车辆108以及从传感器单元154到第一车辆106的传输和/或传达之间的时间段。在其他的一些实施例中，传输间隔可以是从致动传感器单元126的传感器触发脉冲的传输时起的时间段和从致动传感器单元154的传感器触发脉冲的传输起的时间段。换言之，在该实施例中，传输间隔可以是从传感器数据在第一车辆106和/或第二车辆108处被捕获时起的时间段。例如，如图5A所示，第一车辆106在0ms捕获帧1并且在100ms向第二车辆108传输帧1的结果(例如，在帧1的处理之后)。类似地，第二车辆108在0ms捕获帧1并且在100ms向第一车辆106传输帧1的结果(例如，在帧1的处理之后)。在该实施例中，用于第一车辆106和第二车辆108的传输间隔是100ms。因此，对于第一车辆106和第二车辆108，传输间隔可以基本上相同。在一些实施例中，传输间隔基于捕获间隔和传感器数据获取过程时间。此外，在一些实施例中，传输间隔等于捕获间隔。因此，除了同步数据捕获的定时之外，传感器数据的传输的定时也可以在第一车辆106与第二车辆108之间被同步。
再次参考图4，在框410处，方法400包括根据捕获间隔致动第一车辆106的传感器单元126以从第一车辆106的传感器单元126捕获传感器数据并且致动第二车辆108的传感器单元154以从第二车辆108的传感器单元154捕获传感器数据。根据捕获间隔，并且如上面通过框402所讨论的，第一车辆106的传感器单元126和第二车辆108的传感器单元154的致动被执行以使得来自传感器单元126的传感器数据和来自传感器单元154的传感器数据基本上同时被捕获。例如，如图5B所示，第一车辆106的传感器单元126和第二车辆108的传感器单元154在时间t1、t2、t3、t4、t5、t6、t7、t8、t9和t10被激活并且捕获传感器数据。
此外，在框412处，方法400包括在第一车辆106与第二车辆108之间共享传感器数据。更具体地，第一车辆106向第二车辆108传输来自第一车辆106的传感器单元126的、通过第一车辆106的传感器单元126的致动而获取的传感器数据(例如，在框404处)，并且第二车辆108向第一车辆106传输来自第二车辆108的传感器单元154的、通过第二车辆108的传感器单元154的致动而获取的传感器数据(例如，在框404处)。在该实施例中，数据的传输基本上同时执行。例如，如图5A所示，第一车辆106在与第二车辆108传输结果“帧1”基本上相同的时间(即，100ms)传输结果“帧1”。这也在图5B中示出，其中上指的箭头图示了第二车辆108向第一车辆106传输由第二车辆108的传感器单元154捕获的传感器数据的时间。如上文所讨论的，在一些实施例中，可以根据传输间隔来执行在第一车辆106与第二车辆108之间共享传感器数据。通过交换传感器数据，第一车辆104和第二车辆108已经实现了比每个车辆能够单独实现的数据帧速率大的数据帧速率。
此外，在框416处，方法400包括部分地基于在车辆之间共享的传感器数据来控制车辆系统。如上面如通过图2详细讨论的，处理器134基于来自第一车辆104的传感器单元126的传感器数据和来自第二车辆108的传感器单元154的传感器数据来控制第一车辆104的一个或多个车辆系统124。在现在将更详细地讨论的一个实施例中，控制车辆系统124包括定位第一车辆106和/或第二车辆108的位置。
IV.用于定位的时间同步车辆传感器数据获取处理
在一个实施例中，如上所述的数据获取处理的时间同步可以用于改进定位技术。准确的定位技术在城市地区或卫星定位(例如，GPS系统)表现不佳的其他区域特别有用。例如，来自GPS系统的位置数据可能具有大的误差和差异。此外，由于GPS系统需要无障碍地观察卫星，恶劣天气、城市地区、山区地形等对车辆定位提出了挑战。使用利用上述系统和方法的车辆通信的协作定位可以帮助车辆更准确地确定它们自身的位置和其他车辆的位置。
在图6A中示出了使用时间同步的车辆传感器数据获取的协作定位的说明性示例。为简单起见，图6A中的相似编号和相似命名的元素类似于图1A和图1B中描述的相似编号和相似命名的元素。另外，应当理解，尽管未示出，但是图6A可以包括图1A和图1B所示的一个或多个组件。交通场景600包括第一车辆106和其他车辆，即，在相同车道(即，车道604b)中并且在第一车辆106前方行驶的第二车辆108a、以及在相邻车道(即，车道604c)中并且在车道604b的相反交通流中(即，在朝向第一车辆106的方向上)行驶的第三车辆108b。图6所示的车辆中的每个车辆可操作用于经由V2V收发器110、112a和112b使用DSRC彼此进行V2V计算机通信。类似于图1A和图1B中描述的车辆，图6所示的每个车辆可以利用相应的传感器“看到”或观察道路上的其他车辆。例如，第一车辆106可以包括检测位置和/或到第二车辆108a和/或第三车辆108b的距离的传感器。第二车辆108a可以包括检测的位置和/或到第一车辆106和/或第三车辆108b距离的传感器。类似地，第三车辆108b可以包括检测位置和/或到第一车辆106和/或第二车辆108a的距离的传感器。另外，使用V2V通信，每个车辆可以共享关于其自身和/或其他车辆的位置信息。
每个车辆在空间中可以以绝对位置(即，全局参考系)和相对位置(即，本地参考系)来限定。在图6A中，第一车辆106具有由地球固定的全局参考系608(Xn，Yn)限定的绝对位置。位置确定单元140可以基于来自全局定位源141的信息和/或基于来自惯性测量单元或车辆系统124中的一个或多个车辆系统的信息(例如，车轮速度、加速度)来确定第一车辆106的绝对位置。第一车辆106还具有由其自身坐标系(即，第一车辆坐标系610(X106，Y106))限定的相对位置。当第一车辆106检测到第二车辆108a和/或第三车辆108b时，第一车辆106可以确定第二车辆108a和/或第三车辆108b在第一车辆坐标系610中相对于第一车辆106的相对位置。类似地，第二车辆具有第二车辆坐标系612(X108a，Y108a)，并且第三车辆具有第三车辆坐标系614(X108b，Y108b)。应当理解，尽管图6A中的每个车辆的本地参考系相对于每个车辆前方处的中心点来确定，但是在其他的一些实施例中，本地参考系可以在不同位置被初始化。因此，每个车辆可以根据全局参考系608使用其自身的绝对位置来估计其自身位置，和/或根据其自身的坐标系来估计与其他车辆的相对位置。通过使用上面讨论的时间同步方法来交换本地位置数据和相对位置数据，每个车辆可以更新其自身的位置估计以自定位自身和定位其他车辆和/或目标。
例如，第一车辆106可以确定其自身位置的估计。在图6A中，第一车辆106确定其自身位置的估计为在目标区域616内。如本文中将讨论的，第一车辆106经由DSRC与第二车辆108a交换位置数据。基于来自第二车辆108a的相对位置数据，第一车辆106可以细化其自身位置的估计。例如，基于来自第二车辆108a的相对位置数据，第一车辆106可以确定在目标区域616的缩小区域(未示出)内的精细位置估计。该位置估计和目标区域616可以利用来自第三车辆108b的相对位置数据而进一步细化。在本文将讨论的一些实施例中，第一车辆106还可以确认和/或比较来自其他车辆的位置数据，并且选择性地挑选使用哪个位置数据以便细化其自身的位置估计。
因此，可以通过在多个车辆之间共享本地位置数据和相对位置数据来改进定位。可以如上文所讨论的那样根据共用时基来同步上述数据的捕获和传输，以进一步改进定位。例如，在上面参考图4、图5A和图5B而描述的实施例中，每个车辆基本上同时致动传感器。然而，因为每个车辆基于每个车辆的位置和/或取向从不同的视角基本上同时获取传感器数据，所以来自每个车辆的传感器数据不同。例如，如上面通过图6A所讨论的，第一车辆106可以根据其自身的相对参考系610来获得关于第二车辆108a和/或第三车辆108b的位置数据。第二车辆108a可以根据其自身的相对参考系612来获得关于第一车辆106和/或第三车辆108b的位置数据，等等。基本上同时但从不同的视角获得的传感器数据(包括位置数据)可以为定位提供有用的信息。本文中关于定位所讨论的示例指代根据图4、图5A和图5B的数据获取处理的时间同步(即，最小时间同步的车辆传感器数据获取处理)。然而，应当理解，在其他的一些实施例中，可以实现根据本文中讨论的其他实施例的数据获取处理的时间同步(例如，最大时间同步的车辆传感器数据获取处理)。
现在将参考图6B更详细地讨论定位。图6B是根据示例性实施例的用于使用同步车辆传感器数据获取进行定位的示例性交通场景618，其类似于图6A，但是包括目标606。为了简单起见，图6A和图6B中的相同编号和相同命名的元素类似于图1A和图1B中描述的相同编号和相同命名的元素。另外，应当理解，尽管未示出，但是图6B可以包括图1A、图1B和图6A所示的一个或多个组件。在图6B中，第一车辆106和其他车辆(即，第二车辆108a和第三车辆108b)正在接近目标606。图6B所示的车辆中的每个车辆可操作用于经由V2V收发器110、112a和112b使用DSRC彼此进行V2V计算机通信。类似于通过图1A、图1B和图6A而描述的车辆，图6B所示的每个车辆可以利用相应的传感器“看到”或观察目标606。在一些实施例中，相应的传感器还可以观察道路602上的其他车辆。例如，第一车辆106可以包括检测位置和/或到第二车辆108a和/或第三车辆108b的距离的传感器。第二车辆108a可以包括检测位置和/或到第一车辆106和/或第三车辆108b的距离的传感器。类似地，第三车辆108b可以包括检测位置和/或到第一车辆106和/或第二车辆108a的距离的传感器。另外，使用V2V通信，每个车辆可以共享关于其自身和/或其他车辆的位置信息。
每个车辆在空间中可以以绝对位置(即，全局参考系)和相对位置(即，本地参考系)来限定。在图6B中，第一车辆106具有由地球固定的全局参考系608(Xn，Yn)限定的绝对位置。位置确定单元140可以基于来自全局定位源141的信息和/或基于来自惯性测量单元或车辆系统124中的一个或多个车辆系统的信息(例如，车轮速度、加速度)来确定第一车辆106的绝对位置。第一车辆106还具有由其自身坐标系(即，第一车辆坐标系610(X106，Y106))限定的相对位置。当第一车辆106检测到第二车辆108a、第三车辆108b和/或目标606时，第一车辆106可以确定第二车辆108a、第三车辆108b和/或目标606在第一车辆坐标系610中相对于第一车辆106的相对位置。类似地，第二车辆具有第二车辆坐标系612(X108a，Y108a)，并且第三车辆具有第三车辆坐标系614(X108b，Y108b)。应当理解，尽管图6B中的每个车辆的本地参考系相对于每个车辆前方处的中心点来确定，但是在其他的一些实施例中，本地参考系可以在不同位置被初始化。因此，每个车辆可以根据全局参考系608使用其自身的绝对位置来估计其自身位置，和/或其根据其自身的坐标系来估计与其他车辆的相对位置。通过使用上面讨论的时间同步方法来交换本地位置数据和相对位置数据，每个车辆可以更新其自身的位置估计以自定位自身和定位其他车辆和/或目标。
参考图7，将描述用于使用同步车辆传感器数据获取进行定位的方法700。应当理解，在一些实施例中，方法700的组成中的一个或多个组成可以被省略、重新组织和/或与本文中讨论的方法200和400集成。为简单起见，将参考方法400来描述方法700。因此，在框702处，方法700可以包括接收每个车辆的地理位置(例如，全球位置)和/或每个车辆的相对位置。在一些实施例中，每个车辆的地理位置可能不可用，例如，因为对全局定位源141的访问被阻碍。参考图4的框406，通过基本上同时传输通过每个传感器的致动而获取的传感器数据来共享传感器数据(例如，在框404处)可以包括共享发射车辆的全球位置、接收车辆的相对位置、目标的相对位置、和/或共享传感器数据的其他车辆中的每一个的相对位置。
因此，在一个实施例中，第一车辆106向第二车辆108a传输第一车辆位置数据，第一车辆位置数据包括第一车辆106的地理位置(Xn 106，Yn 106)和基于来自第一车辆106的传感器单元126的传感器数据的、第二车辆108a的相对位置(X106 108a，Y106 108a)。在一些实施例中，第一车辆106还可以传输目标606的相对位置(X106 606，Y106 606)和第三车辆108b的相对位置(X106 108b，Y106 108b)。此外，第二车辆108a向第一车辆106传输第二车辆位置数据，第二车辆108a位置数据包括第二车辆108a的地理位置(Xn 108a，Yn 108a)和与来自第二车辆108a的传感器单元154的传感器数据一起的第一车辆106的相对位置(X108a 106，Y108a 106)。在一些实施例中，第二车辆108a还可以传输目标606的相对位置(X108a 604，Y108a 604)和第三车辆108b的相对位置(X108a 108b，Y108a 108b)。类似地，第三车辆108b可以传输第三车辆108b的地理位置(Xn 108b，Yn 108b)、第一车辆106的相对位置(X108b 106，Y108b 106)、第二车辆108a的相对位置(X108b 108a，Y108b 108a)和目标606对第一车辆106和/或第二车辆108a的相对位置(X108b 604，Y108b 604)。
使用共享的位置信息，每个车辆可以在框708处执行其自身、其他车辆和/或目标606的定位。更具体地，在框704处，方法700可以可选地包括将自确定位置与接收到的相对位置和/或接收到的地理位置进行比较。例如，第一车辆106可以将其自身地理位置、第一车辆106的地理位置(即，绝对位置)(Xn 106，Yn 106)与从第二车辆108a看到的第一车辆106的相对位置(X108a 106，Y108a 106)、从第三车辆108b看到的第一车辆106的相对位置(X108b 106，Y108b 106)、由第二车辆108a传输的第二车辆108a的地理位置(Xn 108a，Yn 108a)、和/或由第三车辆108b传输的第三车辆108b的地理位置(Xn 108b，Yn 108b)进行比较。在一些实施例中，第一车辆106可以将其自身地理位置和/或从其自身看到的目标606的相对位置(X106 606，Y106 606)与从第二车辆108a看到并且由第二车辆108a传输的目标606的相对位置(X108a 606，Y108a 606)和从第三车辆108b看到并且由第三车辆108b传输的目标606的相对位置(X108b 606，Y108b 606)进行比较。在框708处，基于这些比较，第一车辆106可以确定第一车辆106的自定位位置、第二车辆108a的定位位置、第三车辆108b的定位位置、和/或目标606的定位位置。这些定位位置的确定和/或计算可以使用三角测量、三边测量、航位推测等来执行。
在一个实施例中，在框706处，可以从接收自其他车辆的相对位置中选择用于框704处进行比较或用于在框708处计算定位位置的相对位置。例如，当接收到传感器数据的每个数据帧时(例如，在框406处)，第一车辆106可以从由第二车辆108a和/或第三车辆108b传输的相对位置中标识相对位置，以用于在框708处的定位确定中使用。例如，第一车辆106可以基于容差水平来标识相对位置。在其他的一些实施例中，在框708处，第一车辆106可以为用于在定位确定中使用的每个相对位置分配置信水平。在该实施例中，置信水平可以基于第一车辆106与从其接收相对位置的车辆之间的距离。在其他的一些实施例中，置信水平可以基于来自由第一车辆106确定的第一车辆106的绝对位置和/或第一车辆106的相对位置的误差阈值。
此外，在框710处，方法700包括部分地基于在框708处确定的自定位位置来控制车辆系统。例如，位置确定单元140可以使用自定位位置以用于导航目的。在其他的一些实施例中，高级驾驶员辅助系统可以使用自定位位置以用于防撞目的。基于上述方法和系统，来自其中传感器基本上同时从共用全局时间基准被致动的多个车辆的位置数据可以被融合，以提供准确的定位。
还可以在存储计算机可执行指令的计算机可读存储介质的上下文中描述和实现本文中讨论的实施例。计算机可读存储介质包括计算机存储介质和通信介质。例如，闪存驱动器、数字通用光盘(DVD)、压缩碟(CD)、软盘和磁带盒。计算机可读存储介质可以包括以用于存储诸如计算机可读指令、数据结构、模块或其他数据等信息的任何方法或技术实现的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机可读存储介质排除非暂态有形介质和传播数据信号。
应当理解，以上公开的以及其他的特征和功能的各种实现、或者其替代方案或变型可以合意地组合成很多其他不同的系统或应用。此外，本领域技术人员后续可以进行各种目前无法预见或未预料到的替代、修改、变化或改进，这些也旨在被包含在本文中。

Claims (22)

1.一种用于使用车辆通信网络来控制车辆传感器数据获取的计算机实现的方法，包括：
使用所述车辆通信网络建立用于第一车辆与第二车辆之间的计算机通信的可操作连接；
在所述第一车辆处和所述第二车辆处接收全局时间信号，其中所述第一车辆的处理器将所述第一车辆的本地时钟信号与所述全局时间信号同步，并且所述第二车辆的处理器将所述第二车辆的本地时钟信号与所述全局时间信号同步；
确定针对传感器数据获取过程时间的捕获间隔，所述捕获间隔使由所述第一车辆的传感器和所述第二车辆的传感器能够捕获的数据帧的总数目最大化；
根据所述捕获间隔向所述第一车辆的所述传感器传输第一传感器触发脉冲，从而触发从所述第一车辆的所述传感器获取传感器数据，其中所述第一车辆向所述第二车辆传输来自所述第一车辆的所述传感器的所述传感器数据；以及
根据所述捕获间隔向所述第二车辆的所述传感器传输第二传感器触发脉冲，从而触发从所述第二车辆的所述传感器获取传感器数据，其中所述第二传感器触发脉冲从所述第一传感器触发脉冲偏移所述捕获间隔，并且其中所述第二车辆向所述第一车辆传输来自所述第二车辆的所述传感器的所述传感器数据。
2.根据权利要求1所述的计算机实现的方法，其中传输所述第二传感器触发脉冲包括：在从所述第一传感器触发脉冲偏移所述捕获间隔的时间传输所述第二传感器触发脉冲，从而在从所述第一车辆的所述传感器的所述传感器数据获取偏移所述捕获间隔的时间，触发从所述第二车辆的所述传感器获取所述传感器数据。
3.根据权利要求1所述的计算机实现的方法，还包括：从所述第一车辆向所述第二车辆传输消息，所述消息包括所述捕获间隔。
4.根据权利要求1所述的计算机实现的方法，还包括：从所述第一车辆向所述第二车辆传输消息，所述消息包括所述捕获间隔和用于从所述第二车辆的所述传感器对所述传感器数据进行数据获取的开始时间。
5.根据权利要求3所述的计算机实现的方法，其中用于从所述第二车辆的所述传感器对所述传感器数据进行数据获取的所述开始时间从用于从所述第一车辆的所述传感器对所述传感器数据进行数据获取的开始时间偏移所述捕获间隔。
6.根据权利要求1所述的计算机实现的方法，还包括：在由所述第一车辆检测到触发事件时，使用所述车辆通信网络建立用于所述第一车辆与所述第二车辆之间的计算机通信的所述可操作连接。
7.根据权利要求1所述的计算机实现的方法，其中确定使数据帧的所述总数目最大化的、针对所述传感器数据获取过程时间的所述捕获间隔基于在距所述第一车辆预定距离内的车辆的数目。
8.根据权利要求1所述的计算机实现的方法，其中确定使数据帧的所述总数目最大化的、针对所述传感器数据获取过程时间的所述捕获间隔基于所述第一车辆与所述第二车辆之间的距离。
9.一种用于使用车辆通信网络来控制车辆传感器数据获取的系统，包括：
第一车辆，被配置用于使用所述车辆通信网络与第二车辆进行计算机通信；以及
处理器，所述处理器从全局定位源接收全局时间信号，并且将所述第一车辆的本地时钟信号与所述全局时间信号同步；
所述处理器确定捕获间隔，所述捕获间隔使基于所述第二车辆的传感器的、用于所述第一车辆的传感器捕获的数据帧的总数目最大化；
所述处理器根据所述捕获间隔向所述第一车辆的所述传感器传输第一传感器触发脉冲，从而触发从所述第一车辆的所述传感器获取传感器数据，其中所述第一车辆的所述传感器向所述第二车辆传输来自所述第一车辆的所述传感器的所述传感器数据；以及
所述处理器根据所述捕获间隔向所述第二车辆的所述传感器传输第二传感器触发脉冲，从而触发从所述第二车辆的所述传感器获取传感器数据，其中所述第二车辆的所述传感器向所述第一车辆传输来自所述第二车辆的所述传感器的所述传感器数据。
10.根据权利要求9所述的系统，其中所述第二车辆的本地时钟信号与所述全局定位源同步。
11.根据权利要求9所述的系统，其中所述处理器在从所述第一传感器触发脉冲被传输的时间偏移所述捕获间隔的时间传输所述第二传感器触发脉冲。
12.根据权利要求9所述的系统，其中在所述处理器检测到触发事件时，所述第一车辆和所述第二车辆使用所述车辆通信网络建立用于计算机通信的可操作连接。
13.根据权利要求9所述的系统，其中所述处理器确定所述第一车辆与所述第二车辆之间的距离，并且其中所述处理器基于所述第一车辆与所述第二车辆之间的距离来确定所述捕获间隔。
14.根据权利要求9所述的系统，其中所述处理器基于来自所述第一车辆的所述传感器的所述传感器数据和来自所述第二车辆的所述传感器的所述传感器数据来控制所述第一车辆的一个或多个车辆系统。
15.根据权利要求9所述的系统，其中所述处理器设置用于从所述第二车辆的所述传感器对所述传感器数据进行数据获取的开始时间，其中用于从所述第二车辆的所述传感器对所述传感器数据进行数据获取的所述开始时间从用于从所述第一车辆的所述传感器对所述传感器数据进行数据获取的开始时间偏移所述捕获间隔。
16.一种非暂态计算机可读存储介质，包括指令，所述指令在由处理器执行时使所述处理器：
建立用于第一车辆与第二车辆之间的计算机通信的可操作连接；
从全局位置源获取全局时间信号；
将所述第一车辆的本地时钟信号与所述全局时间信号同步，以及将所述第二车辆的本地时钟信号与所述全局时间信号同步；
确定捕获间隔，所述捕获间隔使由所述第一车辆的传感器和由所述第二车辆的传感器捕获的数据帧的总数目最大化；
根据所述捕获间隔向所述第一车辆的所述传感器生成第一传感器触发脉冲，从而触发从所述第一车辆的所述传感器获取传感器数据，并且向所述第二车辆传输来自所述第一车辆的所述传感器的所述传感器数据；以及
根据所述捕获间隔向所述第二车辆的所述传感器生成第二传感器触发脉冲，从而触发从所述第二车辆的所述传感器获取传感器数据，其中所述第二传感器触发脉冲从所述第一传感器触发脉冲偏移所述捕获间隔，并且在所述第一车辆处接收来自所述第二车辆的所述传感器的所述传感器数据。
17.根据权利要求16所述的非暂态计算机可读存储介质，还包括：基于来自所述第一车辆的所述传感器的所述传感器数据和来自所述第二车辆的所述传感器的所述传感器数据来控制所述第一车辆的一个或多个车辆系统。
18.根据权利要求16所述的非暂态计算机可读存储介质，还包括：从所述第一车辆向所述第二车辆传输消息，所述消息包括所述捕获间隔。
19.根据权利要求16所述的非暂态计算机可读存储介质，其中传输所述第二传感器触发脉冲包括：在从所述第一传感器触发脉冲偏移所述捕获间隔的时间传输所述第二传感器触发脉冲，从而在从所述第一车辆的所述传感器的所述传感器数据获取偏移所述捕获间隔的时间，触发从所述第二车辆的所述传感器获取所述传感器数据。
20.一种用于使用车辆通信网络来控制车辆传感器数据获取的计算机实现的方法，包括：
使用所述车辆通信网络建立用于多个车辆之间的计算机通信的可操作连接，其中所述多个车辆中的每个车辆包括处理器、本地时钟和传感器；
使用用于计算机通信的所述可操作连接，将所述多个车辆中的每个车辆的所述本地时钟与来自全局定位源的全局时间信号同步；
确定针对所述多个车辆中的每个车辆的所述本地时钟的时钟周期的捕获间隔，其中所述捕获间隔使由所述多个车辆的所述传感器捕获的数据帧的总数目最大化；
在偏移所述捕获间隔的时间，从所述多个车辆的所述传感器交替地捕获传感器数据，其中所述多个车辆中的每个车辆向所述多个车辆中的其他车辆传输所述传感器数据。
21.根据权利要求20所述的计算机实现的方法，还包括：根据所述多个车辆中的每个车辆的所述本地时钟来设置用于所述多个车辆中的每个车辆处的传感器数据获取的开始时间，其中用于每个车辆的所述开始时间彼此移位所述捕获间隔。
22.根据权利要求20所述的计算机实现的方法，其中所述捕获间隔基于所述多个车辆的数目。
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