CN110299954A - 缓解车辆间通信中的信道拥塞 - Google Patents

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CN110299954A CN201910207061.8A CN201910207061A CN110299954A CN 110299954 A CN110299954 A CN 110299954A CN 201910207061 A CN201910207061 A CN 201910207061A CN 110299954 A CN110299954 A CN 110299954A
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Abstract

本公开提供了“缓解车辆间通信中的信道拥塞”。公开了用于缓解车辆间通信中的信道拥塞的方法和设备。一种示例车辆包括无线通信模块和车辆间通信模块。所述车辆间通信模块基于车辆特性而与其它车辆形成通信组。所述车辆间通信模块还监测第一信道的网络拥塞。另外，响应于检测到所述第一信道上的网络拥塞，所述车辆间通信模块广播切换消息以指示所述其它车辆切换到第二信道，并且在所述第二信道上广播安全消息。

Description

缓解车辆间通信中的信道拥塞
技术领域
本公开一般涉及车辆间通信，并且更具体地，涉及减轻车辆间通信中的信道拥塞。
背景技术
车辆越来越多地被制造成包括车辆间通信能力以促进车辆之间的数据共享。一个这样的示例协议是专用短程通信(DSRC)。DSRC协议正在作为智能交通系统的一部分进行开发。DSRC协议实现了不同形式的通信，诸如车辆对车辆(V2V)、车辆对基础设施(V2I)和车辆对行人(V2P)(统称为“V2X”)。部署DSRC协议的目的是减少死亡、受伤、财产破坏、交通时间损失、燃料消耗、排气暴露等。
发明内容
所附权利要求限定了本申请。本公开总结了实施例的各方面，并且不应用于限制权利要求。如本领域的普通技术人员将在对以下附图和详细描述进行审查时显而易见，根据本文所述的技术设想了其它实现方式，并且这些实现方式旨在落入本申请的范围内。
公开了用于缓解车辆间通信中的信道拥塞的示例实施例。一种示例车辆包括无线通信模块和车辆间通信模块。所述车辆间通信模块基于车辆特性而与其它车辆形成通信组。所述车辆间通信模块还监测第一信道的网络拥塞。另外，响应于检测到所述第一信道上的网络拥塞，所述车辆间通信模块广播切换消息以指示所述其它车辆切换到第二信道，并且在所述第二信道上广播安全消息。
一种控制车辆的示例方法包括基于车辆特性而与在车辆间通信模块的通信范围内的其它车辆形成通信组。所述方法还包括监测第一信道的网络拥塞。另外，所述方法包括：响应于检测到所述第一信道上的网络拥塞，广播切换消息以指示所述其它车辆切换到第二信道，并且在所述第二信道上广播安全消息。
一种示例系统包括多个车辆和路边单元。所述多个车辆(i)在第一信道上广播安全消息，(ii)监测所述第一信道的网络拥塞，以及(iii)响应于检测到所述第一信道上的网络拥塞，广播切换请求消息。所述路边单元(i)基于第一组共同车辆特性而将所述多个车辆的第一组分配到第一通信组中，以及(ii)基于第二组共同车辆特性而将所述多个车辆的第二组分配到第二通信组中。另外，所述路边单元响应于在阈值时段内从所述多个车辆中的不同车辆接收到阈值数量的切换请求消息而向所述第一通信组中的所述多个车辆的所述第一组广播指示消息。所述指示消息致使所述多个车辆的所述第一组改变广播所述安全消息的参数。
附图说明
为了更好地理解本发明，可以参考以下附图中所示的实施例。附图中的部件不一定按比例绘制，并且可以省略相关元件，或者在某些情况下可能夸大了比例，以便强调和清楚地说明本文所述的新颖特征。另外，如本领域已知的，系统部件可以不同地布置。此外，在附图中，相同的附图标记在若干视图中表示对应的零件。
图1示出了根据本公开的教导进行操作的车辆。
图2示出了形成为通信组的图1的车辆。
图3示出了协调通信组的路边单元。
图4A是图1、图2和图3的车辆的电子部件的框图。
图4B是图1、图2和图3的路边单元的电子部件的框图。
图5是协调通信组以缓解网络拥塞的方法的流程图，其可以由图4A的电子部件实现。
图6A和图6B是协调通信组以缓解网络拥塞的方法的流程图，其可以由图4A和图4B的电子部件实现。
具体实施方式
虽然本发明可以以各种形式实施，但是在附图中示出并将在下文中描述一些示例性和非限制性实施例，应理解，本公开被认为是本发明的举例说明而不是旨在将本发明限制于所示的特定实施例。
联邦通信委员会已在5.850GHz至5.925GHz之间分配75MHz带宽，以用于车辆间通信(具体是专用短程通信(DSRC))。该带宽分为七个信道：信道172(5.855GHz至5.865GHz)、信道174(5.865GHz至5.875GHz)、信道176(5.875GHz至5.885GHz)、信道178(5.885GHz至5.895GHz)、信道180(5.895GHz至5.905)GHz)、信道182(5.905GHz至5.915GHz)和信道184(5.915GHz至5.925GHz)。信道172(本文有时被称为“安全信道”)专用于传达车辆特性(例如，速度、行驶方向、位置等)的安全消息，以促成事故避免和缓解，以及生命和财产的安全。然而，当大量车辆彼此靠近时(例如，在交通拥塞期间等)，安全信道可能变得拥塞。DSRC使用时分多址(TDMA)信道接入，其将信道划分为不同的时隙。例如，300字节安全消息可以每秒发送10次，即每秒24千比特(kbps)。该24kbps可以消耗4毫秒(ms)的时间。因此，当在1000米通信范围内有250个车辆时，信道可能变得拥塞(例如，没有足够的时隙来供所有车辆发射所有它们的安全消息)。信道忙碌比(CBR)是期间信道被认为忙碌的时间分数。例如，如果使用每一秒消息500ms来发射安全消息，那么信道的CBR为50％。为了确定网络拥塞并应用缓解技术，车辆间通信模块周期性确定DSRC信道的CBR。
当安全信道拥塞或接近拥塞时(例如，CBR大于85％等)，车辆间通信模块使用一种或多种缓解技术来缓解安全信道上的拥塞。例如，车辆间通信模块可以(a)降低安全消息的发射功率以减少在通信范围内的车辆数量，(b)改变消息优先级，(c)改变消息大小，和/或(d)减少每秒安全消息数量(有时被称为消息交换率(MER))。然而，由于安全问题不同，在交通拥堵中缓慢地移动或停滞的车辆的通信要求与在通畅高速状况下的车辆明显不同。例如，与在通畅的分道的公路上在相反方向上移动的车辆相比，在分道的公路的一侧的交通中的车辆之间的速度、密度、加速度和车辆间间隙可能是不同的。因此，针对具有不同需要的车辆采用相同的拥塞缓解技术可能导致与所解决的一样多的问题。例如，在通畅状况下高速移动的车辆要求其通信设定严格以适应低延迟和低包丢失，以便于车道变换操纵和/或紧急制动等。然而，在交通中缓慢移动的车辆可能无需及时地了解其它缓慢移动的车辆的信息。
如下所述，基于车辆特性(例如，速度、行驶方向、行驶车道、行驶道路、接近度等)的相似性将车辆分类成通信组。例如，在公路的一侧的交通中的车辆可以组合在一起，在公路的畅通侧的车辆可以组合在一起，并且在公路上方的立交桥上的车辆可以组合在一起。在一些示例中，非车辆控制器经由路边单元从安全消息收集车辆特性并将车辆分配到通信组。或者，在一些示例中，车辆自组织。在这样的示例中，车辆基于其它邻近车辆的车辆特性而加入通信组。
在一些示例中，缓解技术由通信组中的车辆采用。在一些这样的示例中，采用的技术是基于车辆特性。例如，如果通信组中的车辆缓慢地移动(例如，小于每小时10英里等)，那么车辆可以降低其MER(或者非车辆控制器可以指示车辆降低其MER)。车辆确定当前信道(例如，安全信道)是否拥塞(例如，基于CBR等)。响应于确定当前信道拥塞，车辆广播信道切换请求(CSR)消息。在一些示例中，非车辆控制器在一段时间内跟踪来自通信组中的车辆的多个CSR消息。在这样的示例中，然后接收阈值数量的CSR消息，非车辆控制器指示通信组中的车辆进行拥塞缓解技术。另外地或可选地，在一些示例中，非车辆控制器指示通信组中的车辆切换到指定信道(例如，从信道172切换到信道174)。在一些这样的示例中，非车辆控制器在指定信道上发送消息，以指示不在通信组中的其它车辆不经由指定信道来进行通信，直到非车辆控制器作出进一步指示为止。或者，在一些示例中，当车辆从通信组中的另一个车辆接收到CSR消息时，车辆基于通信组中的车辆的平均特性而切换到指定信道和/或发起拥塞缓解技术。在一些示例中，当当前信道拥塞时，车辆和/或路边单元经由不同的无线模块(诸如蜂窝模块)进行通信。
在宏观层面上，交通中的车辆通常以类似的方式操作。在一些示例中，当路边单元协调拥塞缓解时，车辆降低其MER。路边单元收集来自车辆的安全消息，并且为要广播的通信组生成聚合安全消息。在一些这样的示例中，聚合安全消息包括(a)拥塞区域中的高级道路几何形状，(b)对应的通信组中的车辆的数量、密度、方向和平均速度，(c)任何特殊安全信息(例如，在对应于通信组的区域内的事故的位置等，(d)用于信道选择的指令，和/或(e)关于特定车辆的基本方向映射(例如，需要特别注意的车辆，诸如涉及事故的车辆等)。如本文所使用，车辆密度是指车辆之间的平均间距。
图1示出了根据本公开的教导进行操作的车辆100和路边单元(RSU)102。车辆100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/或任何其它移动工具类型的车辆。车辆100包括与移动性相关的零件，诸如具有发动机、变速器、悬架、驱动轴和/或轮等的动力传动系统。车辆100可以是非自主的、半自主的(例如，一些例行动力功能由车辆100控制)或自主的(例如，动力功能由车辆100控制而无需直接的驾驶员输入)。在所示的示例中，车辆100包括车辆间通信模块106和车辆间通信模块108。
车载通信模块106包括无线网络接口以使得能够与外部网络通信。车载通信模块106还包括用于控制有线或无线网络接口的硬件(例如，处理器、存储器、存储器、天线等)和软件。在所示的示例中，车载通信模块106包括用于基于标准的网络(例如，全球移动通信系统(GSM)、通用移动电信系统(UMTS)、长期演进(LTE)、码分多址(CDMA))、WiMAX(IEEE802.16m)；无线局域网(包括IEEE 802.11a/b/g/n/ac或其它)等)的一个或多个通信控制器。外部网络可以是：公共网络，诸如互联网；专用网络，诸如内联网；或其组合，并且可以利用现在可用或以后开发的各种联网协议，包括但不限于基于TCP/IP的网络协议。
车辆间通信模块108包括用于广播消息并在车辆100、其它车辆和路边单元102之间建立通信的天线、无线电和软件。车辆间通信模块108经由被划分为多个信道的频率范围(例如，5.850GHz至5.925GHz)进行通信。关于车辆间通信网络以及网络如何与车辆硬件和软件通信的更多信息，请参阅美国运输部2011年6月系统要求规范(SyRS)报告(见于http://www.its.dot.gov/meetings/pdf/CoreSystem_SE_SyRS_RevA％20(2011-06-13).pdf)，其全部内容以及SyRS报告的第11页至第14页上引用的所有文件以引用方式并入本文。车辆间通信系统可以安装在车辆上并沿着路边安装在基础设施上。结合到基础设施(例如，交通信号灯、街灯、市政摄像头等)中的车辆间通信系统被称为“路边”系统或单元。车辆间通信可以与其它技术(诸如全球定位系统(GPS)、可视光通信(VLC)、蜂窝通信和短程雷达)组合，以便于车辆将其位置、速度、航向、相对位置传达给其它对象并与其它车辆或外部计算机系统交换信息。车辆间通信系统可以与诸如移动电话的其它系统集成。
在一些示例中，车辆间通信模块108实现专用短程通信(DSRC)协议。目前，DSRC网络以缩写或名称DSRC标识。然而，有时使用其它名称，通常是与连接车辆程序等有关。这些系统中的大多数是纯DSRC或IEEE 802.11无线标准的变体。然而，除了纯DSRC系统之外，它还意味着包括汽车与路边基础设施系统之间的专用无线通信系统，它们与GPS集成并是基于用于无线局域网的IEEE 802.11协议(诸如802.11p等)。
在所示的示例中，车辆间通信模块108包括拥塞管理器110。拥塞管理器110检测用于传达安全消息的当前信道何时拥塞并采取动作以缓解拥塞。用于缓解拥塞的动作联合组织的通信组(例如，经由路边单元102等组织)中的其它车辆或自组织的自组织通信组一起执行。在一些示例中，为了传达这些动作，拥塞管理器110使用不同的通信协议经由中央服务器与路边单元102通信，诸如通过车载通信模块106的蜂窝通信。
为了组织成自组织通信组，拥塞管理器110根据酱从其它车辆接收到的安全消息与其自己的车辆特性进行比较来分析车辆特性信息。这些车辆特性包括当前行驶的行驶方向、行驶车道、速度、类型或道路网络(例如，公路、城市街道、临街道路等)和/或车辆类型(例如，公共安全、个人、公共交通等)等。在一些示例中，拥塞管理器110识别具有类似的特性的邻近的其它车辆并遵循由那些类似的其它车辆传达的拥塞缓解技术。另外，当检测到通信拥塞时，拥塞管理器110广播缓解缓解技术以告知具有类似特性的其它车辆。
拥塞管理器110检测用于安全消息的当前信道何时拥塞。在一些示例中，拥塞管理器110测量信道忙碌比(CBR)，该信道忙碌比测量期间使用时间片的时间分数。例如，拥塞管理器110可以在CBR为85％时确定信道拥塞。在一些示例中，拥塞管理器110在其不能通过信道发送安全消息达阈值次数时确定信道拥塞。例如，拥塞管理器110可以在其在最近10次尝试中有5次都不能广播(例如，因为另一个车辆正在广播)安全消息时确定信道拥塞。在一些示例中，拥塞管理器110在从阈值数量的不同车辆接收到安全消息时确定信道拥塞。例如，拥塞管理器110可以在安全消息已经在过去的秒中由240个不同车辆接收到时确定信道拥塞。当拥塞管理器110确定用于安全消息的当前信道拥塞时，拥塞管理器110发送信道切换请求消息(例如，经由车辆间通信模块108、经由车辆间通信模块106等)。在一些示例中，信道切换请求消息包括用于通信组的替代信道和/或拥塞缓解技术。
当拥塞管理器110接收到来自通信组中的另一个车辆的信道切换请求消息或来自路边单元102的信道切换指示消息时，拥塞管理器110执行消息中的指令(例如，切换信道等)和/或基于通信组的聚合车辆特性而执行预定缓解技术。在一些示例中，当拥塞管理器110从不在同一个通信组中的另一个车辆接收到包括用于切换信道的指令的信道切换请求消息时，拥塞管理器110阻止其它应用在该信道上进行传输。
在一些示例中，拥塞管理器110基于通信组中的车辆的聚合车辆特性而实现拥塞缓解技术。在一些示例中，拥塞管理器110降低安全消息的发射功率和/或减少每秒安全消息数量。在一些示例中，当通信组中的车辆正在缓慢地移动时(例如，在每小时32千米(kph)(每小时20英里(mph)以下)，拥塞管理器110基于通信组中的车辆的平均速度而减少每秒安全消息数量。一般，通信组中的车辆行驶得越慢，安全消息的频率由于进行决策的时间帧而越低(例如，以避免冲突等)，并且因此对频繁更新信息的需要不像以类似的速度行驶的车辆行驶得更慢那样是必需的。例如，当通信组的平均速度在16kph至32kph(10mph至20mph)之间时，拥塞管理器110可以将每秒安全消息数量减少到每秒7个消息(例如，而不是每秒10个消息等)。作为另一个示例，当通信组的平均速度小于16kph(10mph)时，拥塞管理器110可以将每秒安全消息数量减少到每秒五个消息。在一些示例中，拥塞管理器110基于通信组中的车辆的密度和/或通信组中的车辆之间的平均距离而修改安全消息的发射功率。一般，由于具有类似的车辆特性的通信组中的交通变得更密集，因此可以缩小安全消息的范围，并且可以将关于相对邻近的车辆的信息推广到车辆组。例如，当通信组中的车辆之间的平均距离是车长或更小(例如，在4.30米(m)(14.0英尺)与4.45米(14.3英尺)之间)时，拥塞管理器110可以降低安全信息的发射功率。使得安全信息的范围为500米而不是1000米。
路边单元102是车辆间通信平台，其定位在道路两旁以与行驶通过道路的车辆通信。在所示的示例中，路边单元102包括组管理器112。组管理器112(a)将车辆100协调为通信组，(b)为通信组协调拥塞缓解技术，和/或(c)为在其范围内的车辆通信组编译和广播聚合安全消息。组管理器112分析安全消息中的车辆特性信息，以基于车辆特性而组织车辆通信组。当组管理器112广播用于缓解通信拥塞的指令时，组管理器112包括信息，使得车辆可以识别它们是否在受影响的通信组中。组管理器112基于安全信道的CBR和/或安全消息接收自的不同车辆的数量而确定通信拥塞。可选地或另外地，在一些示例中，组管理器112在其在限定的时段内从与通信组相关联的不同车辆接收到阈值数量的信道切换请求消息时确定安全信道拥塞。例如，组管理器112可以在其在一秒跨度内从十个车辆接收到信道切换请求消息时确定安全信道是拥塞的。在一些示例中，经由车辆间通信接收信道切换请求消息。可选地或另外地，在一些示例中，经由另一个通信协议(诸如蜂窝协议)接收信道切换请求消息。在这样的示例中，组管理器112经由中央服务器接收使用替代协议发送的信道切换请求消息。当安全信道拥塞时，组管理器112向一个或多个通信组中的车辆发送信道切换消息，以指示它们切换信道。另外地或可选地，信道切换消息包括其它拥塞缓解指令，诸如减少每秒安全消息数量和/或降低发射功率。在一些这样的示例中，如上所述，组管理器112使缓解技术基于通信组中的车辆的平均车辆特性。
在一些示例中，组管理器112指示通信组中的车辆减少它们发射安全消息的每秒次数。在这样的示例中，组管理器112聚合安全消息并周期性广播聚合安全消息。聚合安全消息包括通信组中的车辆的平均车辆特性、通信组涵盖的区域的高级道路几何形状、通信组内的车辆的数量、任何特殊安全信息(例如，事故位置等)、通信组内的特别标记的车辆(例如，需要帮助的车辆等)的位置信息(例如，坐标等)。例如，聚合安全消息可以指定通信组内的车辆使用聚合安全消息来补充从附近车辆接收到的常规安全消息。另外，不在通信组中的车辆，诸如正在接近通信组中的车辆的车辆，使用聚合消息来基于聚合安全消息而执行车辆功能。
图2示出了形成为通信组200a、200b和200c的图1的车辆100。在所示的示例中，通信组200a、200b和200c基于类似的车辆特性而形成。因此，不同的通信组200a、200b和200c中的车辆的发射特性(例如，每秒消息、发射功率等)可以是不同的。第二通信组200b包括在分道的公路202的另一侧行驶的车辆100在相反方向上行驶。第三通信组200c包括在跨越分道的公路202的立交桥204上行驶的车辆100。在所示的示例中，第一通信组200a包括紧邻地行驶在分道的公路202的一侧上的车辆100。示例第一通信组200a正在经历交通拥塞，该交通拥塞导致大量车辆(例如，每车道-公里有111至155个车辆等)聚集在车辆间通信模块108的通信范围内。因此，第一通信组导致通信拥塞，该通信拥塞还影响第二通信组200b中的车辆100和第三通信组200c中的车辆100。在这样的示例中，第二通信组200b和第三通信组中的车辆100和/或路边单元102指示对应的通信组200b和200c中的车辆100切换信道和/或第一通信组200a中的车辆100执行通信拥塞缓解技术，诸如减小广播安全消息的频率。
图3示出了协调通信组300的路边单元102。在所示的示例中，路边单元102指示通信组300中的车辆100降低每秒广播的安全消息302的数量。然后，路边单元102将安全消息302聚合成聚合安全消息304。然后，路边单元周期性广播聚合安全消息304。不在通信组300中的车辆100可以接收聚合安全消息304并使用该信息来做出关于其与通信组300内的车辆100的关系的决策。另外，通信组300内的车辆100使用聚合安全消息304中的信息来补充从各个安全消息接收到的信息。
图4A是图1、图2和图3的车辆100的电子部件400的框图。在所示的示例中，车辆100的电子部件包括车辆间通信模块106、车辆间通信模块108、全球定位系统(GPS)接收器402、传感器404和车辆数据总线406。
在所示的示例中，车辆间通信模块108包括处理器或控制器408和存储器410。在所示的示例中，车辆间通信模块108被构造为包括拥塞管理器110。GPS接收器402提供车辆100的坐标。在一些示例中，GPS接收器402结合到车辆间通信模块106或车辆间通信模块108中。传感器404可以以任何合适的方式布置在车辆100中和其周围。传感器404可以被安装来测量在车辆100的外部周围的性质。另外地，一些传感器404可以安装在车辆100的车厢内或车辆100的车身(诸如发动机舱、轮室等)中以测量在车辆100的内部的性质。例如，这样的传感器404可以包括加速度计、里程表、转速计、俯仰和偏航传感器，轮速传感器、麦克风、轮胎压力传感器和生物识别传感器等。来自传感器404的测量部分地用于产生车辆特性信息。
车辆数据总线406通信地耦合车辆间通信模块106，车辆间通信模块108、GPS接收器402和/或传感器404。在一些示例中，车辆数据总线406包括一个或多个数据总线。车辆数据总线406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、媒体导向系统传输(MOST)总线协议、CAN灵活数据(CAN-FD)总线协议(ISO 11898-7)和/或K线总线协议(ISO 9141和ISO 14230-1)和/或以太网TM总线协议IEEE 802.3(2002年起)等实现。
图4B是图1、图2和图3的路边单元102的电子部件412的框图。在所示的示例中，路边单元102包括车辆间通信模块414、蜂窝通信模块416、处理器或控制器418和存储器420。在所示的示例中，路边单元102被构造为包括组管理器112。蜂窝通信模块416还包括用于控制蜂窝网络接口的硬件(例如，处理器、存储器、存储装置、天线等)和软件。在所示的示例中，蜂窝通信模块416包括用于蜂窝网络的一个或多个通信控制器(例如，全球移动通信系统(GSM)、通用移动电信系统(UMTS)、长期演进(LTE)、码分多址(CDMA)等)。
处理器或控制器408和418可以是任何合适的处理装置或一组处理装置，诸如但不限于微处理器、基于微控制器的平台、合适的集成电路、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410和420可以是易失性存储器(例如，RAM，其可以包括非易失性RAM、磁性RAM、铁电RAM，以及任何合适的形式)；非易失性存储器(例如，磁盘存储器、快闪存储器、电可编程只读存储器、电可擦除可编程只读存储器、非易失性固态存储器等)、不可更改存储器(例如，电可编程只读存储器)、只读存储器和/或高容量存储装置(例如，硬盘驱动器、固态驱动器等)。在一些示例中，存储器410和420包括多种存储器，尤其是易失性存储器和非易失性存储器。
存储器410和420是计算机可读介质，在其上可嵌入一个或多个指令集，诸如用于操作本公开的方法的软件。指令可以体现如本文所述的方法或逻辑中的一种或多种。在特定实施例中，指令可以在指令执行期间完全地或至少部分地驻留在存储器410和420、计算机可读介质和/或处理器408和418中的任一个或多个内。
术语“非暂时性计算机可读存储介质”和“有形计算机可读介质”应理解为包括单个介质或多个介质(诸如集中式数据库，和/或存储一个或多个指令集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“有形计算机可读介质”还包括能够存储、编码或携带指令集以供处理器执行或致使系统执行本文公开的方法或操作中的任一个或多个的任何有形介质。如本文所使用，术语“有形计算机可读介质”被明确地限定为包括任何类型的计算机可读存储装置和/或存储盘并排除传播信号。
图5是用于协调通信组(例如，上面图2和图3的通信组200a、200b、200c和300)以缓解网络拥塞的方法的流程图，该方法可以由图4A的电子部件400实现。最初，在框502处，拥塞管理器110确定车辆100的车辆特性。拥塞管理器110使用传感器404、GPS接收器402和/或来自导航系统的导航数据、交通数据和/或地平线数据(例如，道路拓扑信息、速度限制、地面材料等)来确定车辆特性。车辆特性包括行驶方向、邻近车辆的密度、行驶速度、道路类型、车道位置、车辆类型和/或当日时间等。在框504处，拥塞管理器110形成具有从安全消息接收到的具有类似的车辆特性的其它车辆的通信组(例如，上面图2的通信组200a、200b和200c)。在一些示例中，通信组不是正式组。也就是说，在这样的示例中，拥塞管理器110识别具有类似的车辆特性的车辆并对由这些车辆发送的信道切换请求消息起作用。以此方式，车辆形成没有集中控制车辆的自组织通信组。
在框506处，拥塞管理器110监测车辆间通信的网络拥塞。在框508处，拥塞管理器110确定是否存在网络拥塞。如果存在网络拥塞，那么该方法继续到框510。如果没有网络拥塞，那么该方法在框512处继续。在框510处，拥塞管理器110广播信道切换请求消息。在一些示例中，拥塞管理器110包括替代信道或替代信道的进展形式以用于通信组的安全信道。
在框512处，拥塞管理器110确定其是否已径从通信组中的另一个车辆接收到信道切换消息。如果已经接收到来自通信组中的另一个车辆的信道切换消息，那么该方法在框514处继续。否则，如果尚未接收到来自通信组中的另一个车辆的信道切换消息，那么该方法在框516处继续。在框514处，拥塞管理器110切换到用于安全消息的替代信道。在框516处，拥塞管理器110广播安全消息。该方法然后返回到框502。
图5的流程图表示存储在存储器(诸如图4A的存储器410)中的机器可读指令，机器可读指令包括一个或多个程序，一个或多个程序当由处理器(诸如图4A的处理器408)执行时，致使车辆100实现图1和图4A的示例拥塞管理器110。另外，虽然参考图5中所示的流程图描述了示例程序，可以可选地使用实现示例拥塞管理器110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。
图6A和图6B是协调通信组以缓解网络拥塞的方法的流程图，其可以由图4A和图4B的电子部件400和412实现。最初，在框602处(图6A)，车辆100的拥塞管理器110确定车辆100的车辆特性。在框604处，拥塞管理器110广播车辆特性信息。在框606处，拥塞管理器110监测车辆间通信的网络拥塞。在框608处，拥塞管理器110确定是否存在网络拥塞。如果存在网络拥塞，那么该方法继续到框610。如果没有网络拥塞，那么该方法在框612处继续。在框610处，拥塞管理器110广播信道切换请求消息。在框612处，拥塞管理器110确定是否已径从路边单元102接收到信道动作指示消息。如果已经接收到信道动作指示消息，那么该方法在框614处继续。否则，如果尚未接收到信道动作指示消息，那么该方法在框616处继续。在框614处，拥塞管理器110执行信道动作指示消息中的缓解技术。在框616处，拥塞管理器110广播安全消息。
在框618处(图6B)，路边单元102的组管理器112基于从车辆100接收到的车辆特性信息而将车辆100分组成通信组。在框620处，组管理器从车辆100接收到信道切换请求消息。在框622处，组管理器112确定网络是否拥塞，如信道切换请求消息所指示满足拥塞阈值。例如，拥塞阈值可以是在一定量的时间(例如，一秒等)内来自不同车辆100的信道切换请求消息的数量。在框624处，当满足拥塞阈值时，组管理器112选择车辆通信组中的一个。在一些示例中，组管理器112基于通信组中的车辆的聚合车辆特性而选择车辆通信组中的一个。例如，组管理器112可以选择与具有最快平均速度的大多数车辆和/或通信组相关联的通信组。在框626处，组管理器112用用于缓解拥塞的指令向选定通信组中的车辆广播信道活动指示。例如，信道活动指示可以包括替代信道、关于每秒安全消息数量的指令、关于发射功率的指令等。
图6A和图6B的流程图表示存储在存储器(例如图4A和图4B的存储器410和420)中的机器可读指令，其包括程序，程序当由相应处理器(诸如图4A和图4B的处理器408和418)执行时，致使车辆100实现图1和图4A的示例拥塞管理器110并致使路边单元102实现图1和图4B的示例组管理器112。此外，虽然参考图6A和图6B中所示的流程图描述了示例程序，但是可以替代地使用实现示例拥塞管理器110和示例组管理器112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，转折词的使用旨在包括连接词。定冠词或不定冠词的使用并不旨在指示基数。特别地，对“所述”对象或“一个”和“一种”对象的引用也旨在表示可能的多个这样的对象中的一个。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方案。换句话说，连词“或”应理解为包括“和/或”。如本文所使用，术语“模块”和“单元”是指具有通常与传感器结合地提供通信、控制和/或监测能力的电路的硬件。“模块”和“单元”还可以包括在电路上执行的固件。术语“包括(includes)”、“包括(including)”和“包括(include)”是包括性的，并且分别具有与“包含(comprises)”、“包含(comprising)”和“包含(comprise)”相同的范围。
上述实施例，并特别是任何“优选的”实施例，是实现方式的可能示例，并且仅被阐述来用于清楚地理解本发明的原理。在基本上不脱离本文所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。所有修改在本文中旨在包括在本公开的范围内并由以下权利要求保护。
根据本发明，提供了一种车辆，所述车辆具有；无线通信模块；以及车辆间通信模块，所述车辆间通信模块用于以下操作：基于车辆特性而与其它车辆形成通信组；监测第一信道的网络拥塞；响应于检测到所述第一信道上的网络拥塞：广播切换消息以指示所述其它车辆切换到第二信道；以及在第二信道上广播安全消息。
根据一个实施例，所述车辆间通信模块响应于从所述通信组中的所述其它车辆中的一者接收到所述切换消息而在所述第二信道上广播所述安全消息。
根据一个实施例，所述车辆特性包括所述车辆的行驶方向。
根据一个实施例，所述车辆特性包括速度范围。
根据一个实施例，所述车辆特性包括所述车辆正在行驶的道路类型。
根据一个实施例，所述车辆特性包括在所述车辆周围的区域中的所述其它车辆的密度。
根据一个实施例，所述切换消息还用于指示所述其它车辆进行以下操作中的至少一者：改变每秒广播的所述安全消息的数量或降低所述安全消息的发射功率。
根据本发明，一种控制车辆的方法，包括：用处理器基于车辆特性而与在车辆间通信模块的通信范围内的其它车辆形成通信组；监测第一信道的网络拥塞；响应于检测到所述第一信道上的网络拥塞：广播切换消息以指示所述其它车辆切换到第二信道；以及在所述第二信道上广播安全信息。
根据一个实施例，本发明的特征还在于，包括响应于从所述通信组中的所述其它车辆中的一者接收到所述切换消息而在所述第二信道上广播所述安全消息。
根据一个实施例，所述车辆特性包括所述车辆的行驶方向、速度范围、所述车辆正在行驶的道路类型以及在所述车辆附近的所述其它车辆的密度。
根据一个实施例，所述切换消息还用于指示所述其它车辆进行以下操作中的至少一者：改变每秒广播的所述安全消息的数量或降低所述安全消息的发射功率。
根据本发明，提供了一种系统，所述系统具有：多个车辆，所述多个车辆用于以下操作：在第一信道上广播安全消息；监测所述第一信道的网络拥塞；响应于检测到所述第一信道上的网络拥塞，广播切换请求消息；路边单元，所述路边单元用于以下操作：基于第一组共同车辆特性而将所述多个车辆的第一组分配到第一通信组中；基于第二组共同车辆特性而将所述多个车辆的第二组分配到第二通信组中；以及响应于在阈值时段内从所述多个车辆中的不同车辆接收到阈值数量的所述切换请求消息，向所述第一通信组中的所述多个车辆的所述第一组广播指示消息，所述指示消息致使所述多个车辆中的所述第一组改变广播所述安全消息的参数。
根据一个实施例，所述多个车辆在信道忙碌比大于阈值水平时检测到网络拥塞。
根据一个实施例，所述多个车辆在所述多个车辆的数量大于阈值时检测到网络拥塞。
根据一个实施例，所述第一组共同车辆特性和所述第二组共同车辆特性包括行驶方向、速度范围、道路类型和所述多个车辆的密度。
根据一个实施例，所述指示消息致使所述多个车辆的所述第一组在第二信道上广播所述安全消息，同时所述多个车辆的所述第二组继续在所述第一信道上广播所述安全消息。
根据一个实施例，所述指示消息致使所述多个车辆的所述第一组使用第一发射功率广播所述安全消息，同时所述多个车辆的所述第二组继续使用第二发射功率广播所述安全消息。
根据一个实施例，所述指示消息致使所述多个车辆的所述第一组以一秒第一次数广播所述安全消息，同时所述多个车辆的所述第二组继续以每秒第二次数广播所述安全消息。
根据一个实施例，所述路边单元基于由所述多个车辆的所述第一组接收的所述安全消息而广播聚合安全消息。
根据一个实施例，所述聚合安全消息包括(a)所述多个车辆的所述第一组的数量、密度、行驶方向、车道分布和平均速度，以及(b)涵盖所述多个车辆的所述第一组的区域的道路几何形状。

Claims (15)

1.一种车辆，所述车辆包括：
无线通信模块；以及
车辆间通信模块，所述车辆间通信模块用于以下操作：
基于车辆特性而与其它车辆形成通信组；
监测第一信道的网络拥塞；
响应于检测到所述第一信道上的网络拥塞：
广播切换消息以指示所述其它车辆切换到第二信道；以及
在第二信道上广播安全消息。
2.根据权利要求1所述的车辆，其中所述车辆间通信模块响应于从所述通信组中的所述其它车辆中的一者接收到所述切换消息而在所述第二信道上广播所述安全消息。
3.根据权利要求1所述的车辆，其中所述车辆特性包括所述车辆的行驶方向。
4.根据权利要求1所述的车辆，其中所述车辆特性包括速度范围。
5.根据权利要求1所述的车辆，其中所述车辆特性包括所述车辆正在行驶的道路类型。
6.根据权利要求1所述的车辆，其中所述车辆特性包括在所述车辆周围的区域中的所述其它车辆的密度。
7.根据权利要求1所述的车辆，其中所述切换消息还用于指示所述其它车辆进行以下操作中的至少一者：改变每秒广播的所述安全消息的数量或降低所述安全消息的发射功率。
8.一种系统，所述系统包括：
多个车辆，所述多个车辆用于以下操作：
在第一信道上广播安全消息；
监测所述第一信道的网络拥塞；
响应于检测到所述第一信道上的网络拥塞，广播切换请求消息；
路边单元，所述路边单元用于以下操作：
基于第一组共同车辆特性而将所述多个车辆的第一组分配到第一通信组中；
基于第二组共同车辆特性而将所述多个车辆的第二组分配到第二通信组中；以及
响应于在阈值时段内从所述多个车辆中的不同车辆接收到阈值数量的所述切换请求消息，向所述第一通信组中的所述多个车辆的所述第一组广播指示消息，所述指示消息致使所述多个车辆中的所述第一组改变广播所述安全消息的参数。
9.根据权利要求8所述的系统，其中所述多个车辆在信道忙碌比大于阈值水平时检测到网络拥塞。
10.根据权利要求8所述的系统，其中所述多个车辆在所述多个车辆的数量大于阈值时检测到网络拥塞。
11.根据权利要求8所述的系统，其中所述第一组共同车辆特性和所述第二组共同车辆特性包括行驶方向、速度范围、道路类型和所述多个车辆的密度。
12.根据权利要求8所述的系统，其中所述指示消息致使所述多个车辆的所述第一组进行以下操作中的至少一者：
(a)在第二信道上广播所述安全消息，同时所述多个车辆的所述第二组继续在所述第一信道上广播所述安全消息；或者
(b)使用第一发射功率广播所述安全消息，同时所述多个车辆的所述第二组继续使用第二发射功率广播所述安全消息。
13.根据权利要求8所述的系统，其中所述指示消息致使所述多个车辆的所述第一组以一秒第一次数广播所述安全消息，同时所述多个车辆的所述第二组继续以每秒第二次数广播所述安全消息。
14.根据权利要求13所述的系统，其中所述路边单元基于由所述多个车辆的所述第一组接收的所述安全消息而广播聚合安全消息。
15.根据权利要求14所述的系统，其中所述聚合安全消息包括(a)所述多个车辆的所述第一组的数量、密度、行驶方向、车道分布和平均速度，以及(b)涵盖所述多个车辆的所述第一组的区域的道路几何形状。
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