CN110418980B - 用于高准确度协作定位解决方案的通信 - Google Patents

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CN110418980B CN201880018577.1A CN201880018577A CN110418980B CN 110418980 B CN110418980 B CN 110418980B CN 201880018577 A CN201880018577 A CN 201880018577A CN 110418980 B CN110418980 B CN 110418980B
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Abstract

本发明公开了一种装置，该装置包括收发器、处理器和存储器。收发器可以被配置成向/从多个车辆发送/接收数据消息。处理器可以被配置成执行指令。存储器可以被配置成存储指令，该指令在被执行时进行以下步骤：(A)使用数据消息来生成装置与车辆中的至少三个之间的信号距离计算，(B)使用信号距离计算来计算车辆的多个潜在位置，(C)对车辆的多个潜在位置进行缩放操作以确定车辆在坐标系上的相对位置，(D)在坐标系上实现普氏变换规程以生成校正的坐标系，以及(F)使用校正的坐标系来确定相对位置的改变。

Description

用于高准确度协作定位解决方案的通信
技术领域
本发明整体涉及对象定位，并且更具体地讲，涉及用于高准确度协作定位解决方案的通信。
背景技术
可以使用GPS(全球定位系统)或GNSS(全球导航卫星系统)来确定对象(即，车辆、建筑物、行人等)的定位。一些使用定位的应用(诸如辅助驾驶)需要安全地实现高精度数据。为了通过GPS/GNSS计算高精度数据，使用利用基站的实时运动学(RTK)，其目前不适用于商业用途。主车辆陀螺仪也可以用于估计对象的未来预期轨迹，但如果初始GPS/GNSS位置不正确，则无法正确解决问题。
在辅助驾驶应用中(诸如主动干预)，利用了具有高准确度的对周围车辆位置的了解，其目前使用覆盖车辆周围360度的许多不同传感器来实现。存在许多车辆环境检测系统，诸如相机系统、多普勒雷达系统和LIDAR系统。不精确可能导致误报和漏报。GPS/GNSS未提供足够的准确度，尤其是在城市状况下。
使用周期性广播来进行车辆间范围估计可以用于获得关于对象之间的相对定位的高度准确度。确定对象之间的高度准确的相对定位会引入附加问题。一个此类问题是用于车辆之间进行通信的常规协议不提供用于进行有效的高准确度相对位置计算的合适信息。
期望实现用于高准确度协作定位解决方案的通信。
发明内容
本发明涵盖涉及包括收发器、处理器和存储器的装置的方面。收发器可以被配置成向/从多个车辆发送/接收数据消息。处理器可以被配置为执行指令。存储器可以被配置成存储指令，指令在被执行时进行以下步骤：(A)使用数据消息来生成装置与车辆中的至少三个之间的信号距离计算，(B)使用信号距离计算来计算车辆的多个潜在位置，(C)对车辆的多个潜在位置进行缩放操作以确定车辆在坐标系上的相对位置，(D)在坐标系上实现普氏变换规程以生成校正的坐标系，以及(F)使用校正的坐标系来确定相对位置的改变。
在上述装置方面的一些实施方案中，改变表示采样位置之间的误差量。
在上述装置方面的一些实施方案中，数据消息与标准消息一起发送。在实现标准消息的一些实施方案中，标准消息是基本安全消息。在实现上述标准消息的一些实施方案中，数据消息在第一信道中发送并且标准消息在第二信道中发送。在实现上述标准消息的一些实施方案中，数据消息和标准消息实现以约5.9GHz操作的专用短程通信。
在上述装置方面的一些实施方案中，缩放操作实现多维缩放(MDS)。
在上述装置方面的一些实施方案中，普氏变换规程包括平移计算、旋转计算和扩张计算。
在上述装置方面的一些实施方案中，数据消息包括时间戳信息。在实现上述时间戳信息的一些实施方案中，时间戳信息包括用于收发器与其通信的多个车辆中的每一个的四个时间戳。在实现上述时间戳信息的一些实施方案中，(a)时间戳信息用于确定信号距离计算，并且(b)信号距离计算包括(i)往返时间计算和(ii)渡越时间计算中的至少一者。在实现上述时间戳信息的一些实施方案中，包括时间戳信息的数据消息中的两个由主车辆传输到远程车辆，并且包括时间戳信息的数据消息中的两个由远程车辆传输到主车辆，作为对由主车辆传输的数据消息的回复。
在上述装置方面的一些实施方案中，多个车辆中的每一个实现装置中的相应装置，并且收发器与相应装置的相应收发器通信以传送数据消息。
在上述装置方面的一些实施方案中，(i)收发器被配置成将数据消息传送到可缩放计算网络，(ii)可缩放计算网络被配置成(a)使用数据消息来确定协作定位解决方案，以及(b)将协作定位解决方案传送到装置，并且(iii)装置被配置成将协作定位解决方案传送到多个车辆。
附图说明
从以下详细描述和所附权利要求和附图中，本发明的实施方案将显而易见，在附图中：
图1是示出本发明的实施方案的图示；
图2是示出被配置成确定高精度范围估计的模块的图示；
图3是示出车辆间范围估计的图示；
图4是示出用于使用通信协议来传送数据消息的系统的图示；
图5是示出普氏变换规程的示例性配置的图示；
图6是示出在普氏变换规程的平移部分之后的示例性配置的图示；
图7是示出在普氏变换规程的旋转部分之后的示例性配置的图示；
图8是示出在普氏变换规程的扩张部分之后的示例性配置的图示；
图9是示出包括基本安全消息通信信道和数据消息通信信道的示例性通信协议的图示；
图10是示出成对距离的估计的图示；
图11是示出初始相对位置的确定的图示；
图12是示出普氏变换位置的确定的图示；
图13是示出用于确定协作定位解决方案的方法的流程图；
图14是示出用于从可缩放计算网络接收协作定位解决方案的方法的流程图；
图15是示出用于从主车辆传输时间戳值以进行信号距离计算的方法的流程图；
图16是示出用于响应于所接收的时间戳值而回复时间戳值的方法的流程图；以及
图17是示出用于使用普氏变换规程来计算相对位置坐标的方法的流程图。
具体实施方式
本发明的实施方案包括提供用于高准确度协作定位解决方案的通信，这些解决方案可以(i)确定车辆之间的范围的值，(ii)确定车辆之间的绝对距离，(iii)与基本安全消息协议兼容，(iv)实现多维缩放，(v)实现普氏变换规程，(vi)在车辆之间传送加时间戳信号，(vii)使得能够有效计算协作定位解决方案和/或(viii)易于实现。
分组和/或聚集可以用于电信。另外地，分组和/或聚集可以在协作定位的区域中实现，该协作定位在2011年7月的IEEE Transactions of Vehicular Technology，60卷，第6期的“Improving Cooperative Positioning for Vehicular Networks”中描述。在一个示例中，可以通过近似位置和/或车辆动力学来进行分组。无线信号从发射器到接收器的传播延迟可以用于估计距离。在一个示例中，往返时间(RTT)(例如，往返延迟时间)可以用于通过在车辆和/或对象之间(例如，一次一个)发送无线信号来准确地估计距离。使用周期性广播在Urs Niesen、Venkatesan N.Ekambaram、Jubin Jose和Xinzhou Wu撰写的论文“Inter-vehicle range estimation from periodic broadcasts”中有所描述。为了从测量范围建立初始位置，可以使用多维缩放(MDS)。MDS在由Raj Thilak Rajan、Geert Leus和Alle-Jan van der Veen撰写的“Joint relative position and velocity estimationfor an anchorless network of mobile nodes”中有所描述。
参考图1，示出了示出本发明的实施方案的图示。示出了示例性系统20。系统20可以包括多个对象30a-30n和/或多个通信卫星40a-40n。在所示的示例中，对象可以包括车辆和/或基站(例如，基础设施)的组合。在所示的示例中，通信卫星40a-40n中的两个被示为位于世界各地的全球定位系统(GPS)和/或全球导航卫星系统(GNSS)的表示。在所示的示例中，对象30a、30b和/或30n可以是车辆并且对象30i可以是基站。在一些实施方案中，对象30a-30n中的每一个可以是车辆(例如，没有基站)。车辆和/或基站30a-30n和/或通信卫星40a-40n的数量可以根据特定实施方式的设计标准而变化。系统20可以被配置成针对车辆和/或基站30a-30n和/或通信卫星40a-40n的各种数量进行调整和/或自校正。
对象30a-30n中的每一个可以包括相应的装置(或电路或模块)100a-100n。可以结合图2更详细地描述模块100a-100n。模块100a-100n可以在对象30a-30n内实现和/或附接到对象。在所示的示例中，模块100a被示为在车辆30a内并且模块100i附接到基站30i。例如，模块100a-100n可以位于仪表板内和/或与车辆30a-30n的其他电子器件一起定位。在一些实施方案中，模块100a-100n可以在移动设备(例如，手机、平板计算设备、计算机、独立GPS设备、健身监测设备、智能手表等)中实现。在示例中，实现模块100a-100n的移动设备可以在正在移动的车辆内操作。模块100a-100n的位置和/或其连接到对象30a-30n方式可以根据特定实施方式的设计标准而变化。
在所示的示例中，对象30a-30n和/或相应的模块100a-100n可以被配置成与通信卫星40a-40n通信。通常，可以连接通信卫星40a-40n中的四个或更多个(例如，经由无线通信信号)。在另一个示例中，与卫星40a-40n的连接可以通过GPS类型连接来实现。卫星40a-40n可以呈现信号(例如，GA-GN)。示例性实施方式使用全球导航卫星系统(GNSS)或全球定位系统(GPS)。可以根据从GNSS或GPS接收的信号GA-GN(例如，由模块100a-100n和/或对象30a-30n的其他部件)计算位置信息(例如，坐标)。位置信息的位置准确度可以由模块100a-100n确定。
在一些实施方案中，模块100a-100n可以被配置成接收由卫星40a-40n发送的信号GA-GN。模块100a-100n可以被配置成基于信号GA-GN中的数据计算相应车辆30a-30n的位置信息(例如，位置数据、坐标等)。在一些实施方案中，对象30a-30n(例如，GPS模块)可以将计算的位置数据呈现给模块100a-100n。在一些实施方案中，(例如，具有有限的和/或没有干扰和/或多径误差的晴空状况)，根据信号GA-GN计算的位置信息的位置准确度可以在可接受的容差内以提供一个独立计算的位置数据源。
本地状况可以是任何类型的干扰和/或多径因子，其可影响使用信号GA-GN来确定位置信息(例如，位置坐标)。例如，本地状况可以是由于电离层干扰、噪声、由城市密集区域引起的信号劣化、由高层建筑物引起的信号劣化等。模块100a-100n可以被配置成通过使用协作定位来补充和/或增强根据信号GA-GN确定的对象30a-30n的位置数据的准确度。例如，模块100a-100n可以被配置成提供比使用信号GA-GN来计算的位置数据更准确的位置数据。
在一些实施方案中，基础设施(例如，在所示示例中的基站30i)可以被实现为固定基站，诸如蜂窝塔、用户安装的固定基站和/或其他类型的固定基站。虽然仅示出了基站30i，但通常可以实现多于一个基站30i以提供用于计算位置信息的信号。在一些实施方案中，由于基站30i可以处于已知且固定的位置，因此基站30i可以连接到卫星40a-40n，根据信号GA-GN计算位置信息，并且提供与基站30i的已知且固定位置相比的信号GA-GN的验证。
在一个示例中，模块100a-100n被示为位于车辆30a-30n中。模块100a-100n可以被实现为单个单元(例如，安装的设备和/或模块)和/或分布式单元。例如，模块100a-100n的各种部件可以在车辆30a-30n中和/或上的不同位置处实现，并且通过连接一个或多个部件以及使得能够共享以数字信号形式的信息的电子网络(例如，串行总线、通过布线和/或接口连接的电子总线、无线接口等)连接。在一些实施方案中，模块100a-100n可以在车辆30a-30n的信息娱乐模块中实现。
车辆30a-30n可以各自包括多个块(或电路)102a-102n和/或块(或电路)104a-104n。电路102a-102n可以被配置成实现传感器。电路104a-104n可以被配置成实现致动器。传感器102a-102n和/或致动器104a-104n可以通过电子总线(将结合图2描述)和/或无线连接来连接。在一些实施方案中，传感器102a-102n和/或致动器104a-104n可以被配置成与模块100a-100n通信。传感器102a-102n可以被配置成从车辆30a-30n附近的环境捕获信息。致动器104a-104n可以被配置成致使车辆30a-30n和/或车辆30a-30n的部件进行动作。在一些实施方案中，传感器102a-102n和/或致动器104a-104n可以被配置成读取数据以检测对象和/或响应于所检测的对象而进行动作以致使车辆30a-30n实现功能，诸如速度控制、碰撞预测、碰撞防止、自动对准、在线保险杠面板校准、运动估算、航位推算、交叉移动辅助(IMA)、左转辅助(LTA)、前方碰撞警告(FCW)、车道变更警告(LCW)和/或场景理解。
模块100a-100n可以被配置成传送信号(例如，RAA-RNN)。可以在模块100a-100n之间传送信号RAA-RNN以确定对象30a-30n之间的相对距离。通常，模块100a-100n中的每一个可以将信号RAA-RNN中的一个传输到模块100a-100n中的每一个(例如，在特定范围内)。在所示的示例中，模块100a可以将信号RAB传输到模块100b，将信号RAI传输到模块100i，并且将信号RAN传输到模块100n。类似地，在所示的示例中，模块100b可以将信号RAB传输到模块100a，将信号RBI传输到模块100i，并且将信号RBN传输到模块100n。信号RAA-RNN的数量可以根据特定实施方式的设计标准而变化。
模块100a-100n可以使用信号RAA-RNN来计算对象30a-30n之间的范围的值。在示例中，信号RAA-RNN可以与雷达类似地配置以测量传输信号发送到目的地和/或从目的地返回所花费的时间量。例如，模块100a可以通过将信号RAB传输到模块100b并测量信号RAB返回模块100a之前的时间(例如，往返时间)来进行测距(例如，确定对象30a和30b之间的绝对距离)。用于传输信号RAA-RNN的通信可以通过蜂窝网络连接(例如，3G、4G、5G LTE等)、Wi-Fi连接、GPS类型连接、无线电信号、超声信号和/或其他类型的无线连接来实现。在一个示例中，信号RAA-RNN可以在特定无线频谱(例如，5.9GHz专用短程通信频谱)上实现。在另一个示例中，信号RAA-RNN可以被实现为基本安全消息(BSM)和/或与其并排。在又一个示例中，Wi-Fi可以正在实现，并且信号RAA-RNN可以是被配置成传输时间戳(例如，MAC和/或PHY)的下层协议的一部分。信号RAA-RNN可以用于实现车辆到车辆(例如，V2V)和/或车辆到基础设施(例如，V2I)通信(例如，V2X通信)。用于在模块100a-100n之间通信的无线连接的类型可以根据特定实施方式的设计标准而变化。
由模块100a-100n使用信号RAA-RNN来计算的相对定位值(例如，坐标)可以被配置成实现协作定位。由模块100a-100n确定的协作定位和/或相对坐标可以具有比使用信号GA-GN(例如，使用GNSS数据)来确定的位置信息更高的准确度。协作定位信息可以与使用传感器102a-102n来获取的数据和/或使用信号GA-GN来生成的数据融合。对象30a-30n之间的相对位置的较高准确度和/或精度可以减小不确定性，减小误报数量，减小错误数据计算，以及/或者实现改善的汽车安全完整性等级(ASIL)分类。例如，在具有较差GNSS覆盖的城市场景中，可能存在GPS不确定性并且依赖于GPS信息可能产生大量误报和/或漏报。协作定位可以与地图信息一起使用以提供改善的导航信息。
模块100a-100n可以被配置成实现传感器和/或数据融合。例如，模块100a-100n可以被配置成从一个或多个(例如，不同的)源(例如，信号GA-GN、信号RAA-RNN、传感器102a-102n等)接收数据。模块100a-100n可以组合和/或分析来自不同源的数据以进行关于对象30a-30n周围环境的推断。与仅使用数据源之一相比，由模块100a-100n进行的推断可以提供更高的数据准确度和/或精度(例如，相对定位)。
参考图2，示出了示出被配置成确定高精度范围估计的模块100a-100n中的示例模块的图示。模块100被示为模块100a-100n中的一个的代表性示例。模块100可以被配置成生成和/或计算相对于其他车辆的位置。模块100被示出为发射/接收信号RAA-RNN。模块可以发送/接收其他信号(未示出)。例如，模块100可以接收信号GA-GN中的一个或多个。由模块100发送和/或接收的信号的数量和/或类型可以根据特定实施方式的设计标准而变化。
模块100可以连接到块(或电路)106。电路106可以实现电子总线。电子总线106可以被配置成在模块100与传感器102a-102n和/或致动器104a-104n之间传输数据。在一些实施方案中，电子总线106可以被实现为车辆CAN总线。电子总线106可以被实现为电子有线网络和/或无线网络。通常，电子总线106可以连接车辆30的一个或多个部件以使得能够共享以数字信号形式的信息(例如，串行总线、通过布线和/或接口连接的电子总线、无线接口等)。
模块100通常包括块(或电路)120、块(或电路)122、块(或电路)124、块(或电路)126、块(或电路)128、块(或电路)130和/或块(或电路)132。电路120可以实现GNSS天线。电路122可以实现收发器。电路124可以实现处理器。电路126可以实现通信端口。电路128可以实现滤波器。电路130可以实现时钟。电路132可以实现存储器。可以实现其他块(未示出)(例如，I/O端口、电源连接器、接口等)。由模块100实现的电路的数量和/或类型可以根据特定实施方式的设计标准而变化。
天线120可以被实现为能够连接到蜂窝网络(例如，以向基站30i提供潜在连接选项)和/或GNSS网络(例如，通信卫星40a-40n)的双波段天线。在另一示例中，天线120可以被实现为两个天线。例如，一个天线可以被专门设计为连接到基站(例如，30i)，而另一个天线可以被实现为连接到GNSS网络卫星40a-40n。天线120可以被实现为分立天线模块和/或双波段天线模块。在一些实施方案中，天线120可以被实现为非车载电路(例如，不是模块100的一部分的部件)。例如，天线120可以经由电子总线106向模块100发送数据/从该模块接收数据。天线120的实施可以根据特定具体实施的设计标准而变化。
收发器122可以被配置成传送(例如，发送和/或接收)数据(例如，无线电信号)。收发器122可以被配置成生成和/或接收信号RAA-RNN中的一个或多个。收发器122可以从处理器124接收数据以便与外部设备(例如，模块100a-100n中的其他模块)通信。收发器122可以从外部设备(例如，模块100a-100n中的其他模块)接收通信并将通信信号传输到处理器124。收发器122可以被配置成传送基本安全消息(BSM)协议和/或BSM协议之外的数据。在一些实施方案中，收发器122可以通过通信端口126和/或传感器102a-102n发送和/或接收信号RAA-RNN。收发器122可以被配置成与一个或多个通信协议兼容(例如，被配置成进行专用短程通信(DSRC)、车辆到车辆(V2V)和/或车辆到基础设施(V2I)通信的Wi-Fi收发器)。收发器122的实施方式可以根据特定实施方式的设计标准而变化。
处理器124可以被实现为微控制器。处理器124可以包括块(或电路)150和/或块(或电路)152。电路150可以实现GNSS模块和/或芯片组。电路152可以实现相对定位模块。处理器124可以包括其他部件(未示出)。在一些实施方案中，处理器124可以是实现处理功能的组合(例如，集成)芯片组、相对定位芯片组152和/或GNSS芯片组150。在一些实施方案中，处理器124可以包括多个单独电路(例如，微控制器、GNSS芯片组150和/或相对定位芯片组152)。GNSS模块150和/或相对定位模块152可以各自是处理器124的可选部件。在示例中，板外电路(例如，不是模块100的部分的部件)可以进行GNSS芯片组150的功能并且将信息发送到模块100(例如，经由总线106)。在另一个示例中，板外电路(例如，不是模块100的部分的部件，诸如分布式和/或可缩放计算服务)可以进行用于确定协作定位数据并将信息发送到模块100(例如，经由总线106)的功能。处理器124的设计和/或处理器124的各种部件的功能可以根据特定具体实施的设计标准而变化。处理器124被示为向和/或从天线120、收发器122、存储器132和/或通信端口126发送数据和/或接收数据。
存储器132可以包括块(或电路)160和块(或电路)162。块160可以存储车辆位置数据。块162可以存储计算机可读指令(例如，可由处理器124读取的指令)。车辆位置数据160可以存储各种数据集170a-170n。例如，数据集170a-170n可以包括位置坐标170a、校准数据170b、时间戳/延迟170c、相对位置数据170d、航位推算数据170e和/或其他数据170n。
位置坐标170a可以存储由模块100根据GNSS卫星40a-40n呈现的信号GA-GN计算和/或接收的位置信息数据。信号GA-GN可以提供可从中计算出位置信息的位置准确度的特定分辨率的数据。在一些实施方案中，位置坐标170a可能无法为特定应用(例如，车道检测、自动驾驶等)提供足够的位置精度。相对位置数据170d可以用于改善位置坐标170a的准确度。在一些实施方案中，位置坐标170a可以由滤波器128和/或模块100外部的部件计算。在一些实施方案中，位置坐标170a可以由GNSS模块150计算。
校准数据170b可以包括用于变换从传感器102a-102n接收和/或呈现给致动器104a-104n的数据的参数(例如，系数)。校准数据170b可以提供许多组系数(例如，针对传感器102a-102n和/或致动器104a-104n中的每一个的一组系数)。校准数据170b可以是可更新的。例如，校准数据170b可以存储当前值作为传感器102a-102n和/或致动器104a-104n的系数并且当来自传感器102a-102n和/或致动器104a-104n的数据漂移时，模块100可以更新校准数据170b以便保持准确度。校准数据170b的格式可以基于特定实施方式的设计标准而变化。
时间戳/延迟170c可以用于确定车辆位置数据160的年限、信号RAA-RNN的渡越时间和/或信号RAA-RNN的往返时间。在一个示例中，时间戳170c可以用于确定车辆位置数据160应当被认为是可靠的还是不可靠的(例如，比预定阈值时间量更早的数据可能是不可靠的)。在一个示例中，时间戳170c可以附加到信号RAA-RNN。例如，时间戳170c可能以协调世界时(UTC)和/或以本地时间记录时间。时间戳170c的实施方式可以根据特定实施方式的设计标准而变化。
相对位置数据170d可以用于增强(例如，改善)位置坐标170a(例如，GNSS位置)的精度和/或提供独立位置数据集(例如，协作位置信息)。相对位置数据170d可以包括对应于车辆30(例如，本身车辆)与其他车辆的相对位置的测距数据。相对位置数据170d可以表示协作位置解决方案(例如，CoP)。相对位置数据170d可以用于考虑(例如，补偿)可能影响位置坐标170a的准确度的本地状况。相对位置数据170d可以提供比位置坐标170a更高精度的位置信息。相对位置数据170d可以由相对定位模块152计算。
航位推算数据170e可以用于存储过去和/或当前信息以确定车辆30行进的位置。例如，航位推算数据170e可以存储车辆30的先前确定的位置(例如，估计的速度、估计的行进时间、估计的位置等)。先前确定的位置可用于帮助确定车辆30的当前位置。在一些实施方案中，航位推算数据170e可以基于来自车辆52的传感器102a-102n的数据(例如，车载陀螺仪和/或车轮点击消息)来确定。被存储以确定航位推算数据170e的实施方式和/或信息可以根据特定实施方式的设计标准而变化。
可以存储各种其他类型的数据(例如，其他数据170n)作为车辆位置数据160的一部分。例如，其他数据170n可以存储校准数据170b的趋势信息。例如，其他数据170n可以存储校准数据170b的过去数据值和/或校准数据170b的当前数据值。可以比较校准数据170b的过去和当前数据值以确定用于外推和/或预测校准数据170b的潜在未来值的趋势。例如，当模块100以纯航位推算模式操作时(例如，位置信息未通过质量检查)，趋势信息可以用于继续细化校准数据170b。在一些实施方案中，其他数据170n可以存储使用普氏变换规程和/或多维缩放操作来确定的各种坐标系。
处理器124可以被配置为执行存储的计算机可读指令(例如，存储在存储器132中的指令162)。处理器124可以基于存储的指令162进行一个或多个步骤。在示例中，处理器124可以计算位置信息(例如，基于接收信号GA-GN)。在另一个示例中，指令162的步骤之一可以由处理器124执行/进行，并且可以基于信号RAA-RNN确定相对位置数据170d。所执行的指令和/或由处理器124进行的指令162的顺序可以根据特定实施方式的设计标准而变化。
通信端口126可以允许模块100与诸如传感器102a-102n和/或致动器104a-104n的外部设备通信。例如，模块100被示为连接到外部电子总线106。通信端口126可以允许模块100与车辆30的各种基础设施和/或部件(例如，传感器102a-102n和/或致动器104a-104n)共享协作位置数据170d。通信端口126可以允许模块100从车辆30的传感器102a-102n接收信息(例如，车载陀螺仪数据、车轮点击消息、LIDAR等)。例如，来自模块100的信息可以被传送到信息娱乐设备以显示给驾驶员。在另一示例中，到便携式计算设备(例如，智能电话、平板电脑、笔记本电脑、智能手表等)的无线连接(例如，Wi-Fi、蓝牙、蜂窝等)可以允许信息从模块100显示给用户。
滤波器128可以被配置为进行线性二次估计。例如，滤波器128可以实现卡尔曼滤波。通常，滤波器128可以递归地对输入数据进行操作以产生统计上的最优估计。例如，滤波器128可用于计算位置坐标170a和/或估计位置坐标170a的准确度。在一些实施方案中，滤波器128可以被实现为单独的模块。在一些实施方案中，滤波器128可以被实现为存储器132的一部分(例如，存储的指令162)。滤波器128的实施可以根据特定具体实施的设计标准而变化。
时钟130可以被配置成确定和/或跟踪时间。由时钟130确定的时间可以被存储为时间戳数据170c。在一些实施方案中，时钟130可以被配置成比较在信号RAA-RNN中接收的时间戳以确定延迟(例如，往返时间)。
模块100可以被配置成计算位置和/或广播数据(例如，经由收发器122和/或通信端口126)，诸如位置坐标170a、数据的年限(例如，数据被最后更新的时间，诸如时间戳170c)、相对位置数据170d和/或其他数据170n。由收发器122和/或通信端口126实现的通信方法和/或所传输的数据的类型可以根据特定实施方式的设计标准而变化。
模块100可以被配置为芯片组、片上系统(SoC)和/或分立器件。例如，模块100可以被实现为电子控制单元(ECU)。在一些实施方案中，模块100可以被配置成计算位置、速度和时间(PVT)解决方案，相对定位解决方案和/或航位推算解决方案。在一些实施方案中，模块100可以将接收数据(例如，信号GA-GN和/或信号RAA-RNN)传输到模块100外部的其他部件以进行计算(例如，可以将相对位置数据170d发送到另一个部件以确定协作定位解决方案)。例如，PVT可以被认为是导航的绝对最小输出。在一些实施方案中，模块100可以包括GNSS芯片组150并且计算PVT解决方案和/或航位推算解决方案。在一些实施方案中，模块100可以被配置成接收提供PVT解决方案的数据流，并且可以不确定航位推算解决方案(例如，模块100从板外部件接收PVT数据，确定校准数据170b，并且将校准数据170b发送到板外部件以确定航位推算解决方案)。在一些实施方案中，模块100可以被配置成接收提供PVT解决方案的数据流，并且被配置成计算航位推算解决方案。模块100可以被配置成通过基于相对位置170d确定的协作定位解决方案来补充PVT解决方案。
在一些实施方案中，模块100可以使用外部处理器(例如，板外处理器)来进行计算以确定相对位置数据170d。在一个示例中，外部处理器可以被实现为分布式计算服务，其被配置成根据需要缩放和/或供应资源(例如，云计算)。例如，模块100可以接收信号RAA-RNN和/或进行距离测量，将数据传输到云计算服务，并且云计算服务的一个或多个处理器可以进行用于生成相对位置数据170d的计算。模块100可以从云计算服务接收计算(例如，相对位置数据170d)并且将数据存储在存储器132中。在一些实施方案中，指令162可以存储在外部存储器上。使用外部部件来补充模块100的能力的实施方式可以根据特定实施方式的设计标准而变化。
通常，模块100接收和/或确定PVT解决方案、航位推算解决方案和/或协作定位解决方案(例如，CoP)。模块100可以被配置成分离和/或提取航位推算数据170e的数据分量、PVT解决方案的数据分量(例如，位置数据)和/或相对位置数据170d。在一些实施方案中，指令162可以由处理器124执行以提供对来自车辆30的其他部件的请求的响应。例如，车辆30的制动系统(例如，致动器104a-104n中的一个)可以在进行特定响应(例如，以减速)之前从模块100请求信息。
传感器102a-102n可以被配置成从车辆30周围的环境捕获信息。传感器102a-102n可以是车辆传感器(例如，速度计、流体传感器、温度传感器等)。在一些实施方案中，来自传感器102a-102n的数据可以用于确定航位推算数据170e。在一个示例中，传感器102a-102n可以是被配置成确定车辆移动的各种类型的传感器(例如，磁力计、加速度计、车轮点击传感器、车辆速度传感器、陀螺仪等)。在另一个示例中，来自传感器102a-102n的数据可以用于确定从参考点行进的距离和/或方向。所实现的传感器102a-102n的类型可以根据特定实施方式的设计标准而变化。
致动器104a-104n可以是车辆30的被配置成引起动作，移动和/或控制车辆30的一个方面的部件。例如，致动器104a-104n可以是制动系统、转向系统、照明系统、挡风玻璃刮水器、加热/冷却系统等中的一个或多个。在一些实施方案中，致动器104a-104n可以被配置成响应从模块100和/或传感器102a-102n接收的信息。例如，如果致动器104a-104n中的一个是转向系统，则转向系统可以从模块100接收指示可能与附近车辆发生碰撞的信息，并且转向系统可以通过致使车辆30改变方向来作出响应。所实现的致动器104a-104n的类型可以根据特定实施方式的设计标准而变化。
在一些实施方案中，传感器102a-102n和/或致动器104a-104n可以被实现为使得能够自动驾驶车辆30。例如，传感器102a-102n可以接收和/或捕获输入以提供关于附近环境的信息。由传感器102a-102n捕获的信息可以由车辆30和/或模块100的部件使用以进行计算和/或做出决定。计算和/或决定可以确定车辆30应当采取什么动作。车辆30应当采取的动作可以被转换成可由致动器104a-104n读取的信号。致动器104a-104n可以致使车辆30移动和/或响应于环境。例如，模块100可以呈现输出，该输出提供车辆30与其他车辆的相对位置。在一些实施方案中，模块100可以提供相对位置数据170d(例如，协作定位解决方案)以增加车辆30的ASIL分类。其他部件可以被配置成使用由模块100提供的数据来做出用于自动驾驶的适当决定。
模块100a-100n可以被配置成使用往返时间来估计相对位置。使用往返时间来估计相对位置可以产生多个解决方案(例如，因为可能存在比方程数更多的未知数)。模块100a-100n可以被配置成通过往返时间测量来可靠地和/或明确地获得对象(例如，对象30a-30n)之间的相对距离。
模块100a-100n可以被配置成进行位置估计。例如，模块100a-100n可以各自包括被配置成发送和/或接收无线电信号RAA-RNN的收发器122。模块100a-100n中的每一个的处理器124可以被配置成根据指令162重复进行多个步骤。在一个示例中，处理器124可以执行指令162中的一个或多个以计算信号RAA-RNN的渡越时间(TOF)。例如，信号RAA-RNN可以在两个收发器122(例如，由模块100a实现的收发器122和由模块100b实现的收发器122)之间成对发送。在另一个示例中，处理器124可以执行指令162中的一个或多个以计算模块100a-100n的可能位置，这可以产生模块100a-100n中的每一个的许多可能位置。在又一个示例中，处理器124可以执行指令162中的一个或多个以进行多维缩放(MDS)计算以便获得模块100a-100n在特定坐标系中的相对位置。在一些实施方案中，处理器124可以被配置成重复进行普氏变换规程(例如，在两次初始MDS计算之后以及每两次连续MDS计算之间)。普氏变换规程可以包括对特定坐标系的平移、缩放和/或旋转以生成校正的坐标系。例如，普氏变换规程可以被配置成确定校正的当前坐标系，使得可以获得模块100a-100n的相对位置(例如，相对位置数据170d)在连续MDS计算之间的最小改变。
在一些实施方案中，对于每对模块100a-100n，处理器124可以被配置成计算渡越时间，作为信号RAA-RNN之一从发射收发器(例如，模块100a的收发器122)行进到接收收发器(例如，模块100b的收发器122)的时间。在一些实施方案中，处理器124可以被配置成计算渡越时间，作为信号RAA-RNN之一从发射收发器行进到接收收发器并返回到发射收发器的时间(例如，至少一次，使得可以为模块100a-100n中的每对确定往返时间(RTT))。在一些实施方案中，处理器124可以被配置成通过了解每次重传之间的延迟时间和/或通过包括由不同模块100a-100n生成的时间戳的重复传输(例如，以指示信号RAA-RNN何时由模块100a-100N中的每个接收)来计算渡越时间。确定渡越时间的方法可以根据特定实施方式的设计标准而变化。
信号RAA-RNN可以被配置成与移动基站系统协议兼容。在一个示例中，由信号RAA-RNN实现的协议可以是基本安全消息(BSM)加上附加信息。通常，BSM类型消息可以广播类似的信息。模块100a-100n可以被配置成在标准BSM类型消息协议之外发送小消息。例如，往返时间和/或时间戳170c可以作为信号RAA-RNN的一部分但在BSM消息之外传输。可能以预定的更新速率传输信号RAA-RNN。在一个示例中，信号RAA-RNN的更新速率可以是10Hz(例如，100ms)。在一些实施方案中，信号RAA-RNN可以经由标准服务信道传输作为BSM信号。例如，使用标准服务信道，信号RAA-RNN可以被传输到对象30a-30n的簇头。如果目标对象在服务信道的范围之外，则可以实现多跳(例如，将信号RAA-RNN从本地簇头传输到另一个簇头并且然后传输到目标车辆)。由信号RAA-RNN实现的协议可以根据特定实施方式的设计标准而变化。
参考图3，示出了示出车辆间范围估计的图示。示出了示例性系统200。示例性系统200可以由位于道路202a和道路202b的交叉路口处的四个对象30a-30d实现。对象30a-30d中的每一个可以包括模块100a-100d中的对应模块。在示例性系统200中，对象30a-30c可以是车辆，并且对象30d可以是基础设施(例如，蜂窝电话塔、交通标志、交通灯、建筑物的一部分等)。在车辆30a上，示出了收发器122a和处理器124a。类似地，对象30b-30d可以包括收发器122b-122d和/或处理器124b-124d。通常，示例性系统200包括模块100a-100n中的四个。然而，模块100a-100n的数量可以根据特定实施方式的设计标准而变化。
在示例性系统200中，模块100a-100d可以在模块100a-100d中的至少两个其他模块之间进行通信。信号RAB被示为在车辆30a与车辆30b之间传输，信号RAC被示为在车辆30a与车辆30c之间传输，信号RAD被示为在车辆30a与对象30d之间传输，信号RBC被示为在车辆30b与车辆30c之间传输，信号RBD被示为在车辆30b与对象30d之间传输，并且信号RCD被示为在车辆30c与对象30d之间传输。信号RAA-RNN可以响应于信号RAA-RNN之一和/或周期性地以特定顺序同时传输。信号RAA-RNN可以在模块100a-100n中的每个之间来回传输。
在一些实施方案中，模块100a-100d中的每个可以被配置成计算在模块100a-100d中的每个之间发送的信号RAB-RCD中的每个的往返时间。例如，模块100a可以被配置成计算从模块100a发送到其他模块100b-100d的信号RAB-RAD中的每个的往返时间，以及由模块100b发送到其他模块100a、100c和/或100d的信号RAB、RBC和/或RBD的往返时间，由模块100c发送到其他模块100a、100b和/或100d的信号RAC、RBC和/或RCD的往返时间，以及/或者由模块100d发送到其他模块100a-100c的信号RAD、RBD和/或RCD的往返时间。使用计算的往返时间，处理单元124a-124d中的每个可以被配置成计算模块100a-100d(和对象30a-30d)的可能位置，其可能产生模块100a-100d中的每个的多个可能位置(例如，因为可能存在比方程数更多的未知数)。
在一些实施方案中，模块100a-100d可以被配置成一次或多次计算模块100a-100d中的两个模块(例如，100a-100b)之间的渡越时间(TOF)(例如，成对)。在一个示例中，对于模块100a-100d中的每对，处理器124a-124d可以被配置成确定信号RAB-RCD从模块100a-100d中的发射模块到模块100a-100d中的接收模块的行进时间(例如，信号RAB从发射模块100a到接收模块100b的行进时间)。为了确定行进时间(例如，用于渡越时间)，模块100a-100d可以具有同步时钟(例如，时钟130可以是同步的)。在另一示例中，对于模块100a-100d中的每对，处理器124a-124d可以被配置成确定信号RAB-RCD从模块100a-100d中的发射模块到模块100a-100d中的接收模块并返回模块100a-100d中的发射模块的往返行进时间(例如，信号RBC从发射模块100b到接收模块100c并从接收模块100c返回发射模块100b的行进时间，可能包括延迟时间)。为了确定行进时间(例如，用于往返时间)，时钟130可以不需要被同步，但延迟170c可以是已知的。如果延迟时间170c未知，则可以实现重复传输(例如，在不同模块100a-100d处具有5个时间戳)。
处理器124a-124d中的每一个可以确定模块100a-100d的可能位置。处理器124a-124d可以被配置成进行多维缩放(MDS)操作。可以实现MDS操作以计算模块100a-100d在坐标系中的相对位置。处理器124a-124d可以被配置成进行另一个MDS操作(例如，在稍后的时间)。可以实现MDS操作以计算模块100a-100d在另一个坐标系中的另一组相对位置。例如，第一MDS操作可以确定第一坐标系中的相对位置，并且第二MDS操作可以确定第二坐标系中的相对位置。
处理器124a-124d中的每一个可以被配置成进行普氏变换规程。普氏变换规程可以包括对MDS操作所使用的坐标系之一的平移操作、缩放操作和/或旋转操作中的一个或多个。普氏变换规程可以被配置成生成校正的坐标系。校正的坐标系可以被实现为确定模块100a-100d的相对位置在第一MDS操作与第二MDS操作之间的最小变化。模块100a-100d可以被配置成连续地进行MDS操作。对于以下MDS操作中的每一个，可以进行普氏变换规程以生成已更新的(例如，当前的)校正的坐标系。
处理器124a-124d可以被配置成连续地和/或重复地计算在模块100a-100d之间发送的信号RAB-RCD的TOF和/或RTT，计算模块100a-100d的可能位置(例如，这可能产生模块100a-100d中的每个的多个可能位置)，以及/或者进行MDS操作以便获得模块100a-100d在坐标系中的相对位置。在两个初始MDS操作之后，处理器124a-124d可以被配置成在MDS计算之间重复进行普氏变换规程。在一个示例中，可以在每两个连续MDS计算之间进行普氏变换规程。普氏变换规程可以生成校正的坐标系(例如，对应于车辆30a-30d的当前位置)。在一个示例中，可以使用最大似然估计(MLE)计算来进行普氏变换规程。在另一个示例中，可以使用最小二乘估计(LSE)计算来进行普氏变换规程。在一些实施方案中，处理器124a-124d可以使用包括陀螺仪数据、加速度数据和/或速度数据(例如，来自传感器102a-102n的数据、航位推算数据170d和/或位置坐标170a)的车辆动力学(例如，以增强计算解决方案的准确度)。
模块100a-100d可以连接到在对象30a-30d中的对应对象中实现的警告和/或信息设备(例如，抬头显示器、信息娱乐单元、音频系统等)。例如，警告和/或信息设备可以被配置成基于由模块100a-100d计算的协作定位数据向车辆的驾驶员发送通知和/或警报(例如，如果可能发生碰撞则发出警告)。在一些实施方案中，模块100a-100d可以被配置成(例如，经由电子总线106)与其他车辆环境检测设备(例如，传感器102a-102n)通信。例如，传感器102a-102n可以包括被配置成确定对象30a-30d中的一个的位置的设备(例如，雷达设备、相机设备、LIDAR设备等)。
在一些实施方案中，对象30a-30d可以不各自实现模块100a-100d中的一个。例如，车辆30a可以实现模块100a-100d，并且对象30b-30d可以实现收发器122b-122d。在没有模块122b-122d的情况下实现收发器122b-122d可以使得对象30b-30d能够传送信号RAB-RCD，但用于协作定位解决方案的计算可以由模块100a进行。例如，模块100a可以根据信号RAB-RCD确定协作位置解决方案，并将数据发送到每个收发器122b-122d以向其他对象30b-30d提供协作位置解决方案。
在一些实施方案中，为了在可接受的容差内获取模块100a-100d的相对位置数据170d的估计，处理器124a-124d可以被配置成通过中间MDS计算重复进行至少五个普氏变换规程。在一些实施方案中，处理器124a-124d可以被配置成通过了解每次重传之间的延迟时间，以及/或者通过在不同收发器处的具有时间戳的重复传输来计算渡越时间。
为了确定模块100a-100d的相对位置，可以进行MDS操作。响应于MDS操作而生成的输出可以呈现对象30a-30d之间的真实相对位置。普氏变换规程可以被配置成旋转(例如，旋转X-Y图)相对定位(例如，镜像和/或平移)以提供附加的补偿。由普氏变换规程进行的附加补偿可以提供正确的相对定位(例如，相对位置数据170d)。
在所示的示例中，四个对象(例如，30a-30d)被示为传输信号RAB-RCD。信号和/或对象的数量可以根据特定实施方式的设计标准而变化。增加对象(例如，30a-30n)的数量可以改善以计算效率为代价计算的协作定位解决方案的准确度。减少对象的数量(例如，少于四个对象30a-30d)可能减少计算成本但可能无法提供足够的准确度(例如，协作定位解决方案的准确度可能不是对GNSS解决方案的改善)。通常，使用对象30a-30n中的四个来确定协作定位解决方案可以提供相对定位坐标170d的准确度与处理器124的计算处理能力之间的平衡折衷。例如，使用对象30a-30n中的多于四个对象可以减小相对定位坐标170d的准确度的收益。
在一些实施方案中，模块100a-100d可以被配置成预测对象30a-30d的轨迹(例如，路径)。模块100a-100d可以计算和/或接收对象30a-30d中的每个的相关位置和/或速度(例如，低准确度位置、速度和/或航向)。在一个示例中，可以使用GPS航向和/或GPS速度信息来计算预测轨迹。在另一个示例中，可以使用渡越时间和/或往返时间信息来计算预测轨迹。在又一个示例中，可以基于道路202a-202b的形状和/或路径来计算预测轨迹。在又另一个示例中，对象30a-30d中的一个或多个可以不具有预测轨迹和/或具有预测轨迹的空值(例如，对象30d可以是静止的)。预测轨迹可以使用信号RAB-RCD作为数据消息传送到模块100a-100d或从模块传送，以及/或者存储在存储器132中。
现在参考图4，示出了示出用于使用通信协议来传送数据消息的系统300的图示。系统300可以包括模块100a-100d和块(或电路)302。块302可以实现可缩放计算网络。在所示的示例中，模块100a可以在主车辆(例如，30a)中实现。在所示的示例中，模块100a可以与三个其他模块100b-100d通信。通常，为了确定协作定位解决方案，主机模块100a可以与至少三个其他对象(例如，车辆和/或基站30a-30n)通信。可能需要最少三个车辆来确定具有对GNSS解决方案进行改进的准确度的协作定位解决方案(例如，主车辆30a和两个其他车辆)。由系统300实现的模块(例如，100a-100n)的数量可以根据特定实施方式的设计标准而变化。
信号R11被示为在模块100a和模块100b之间传输。信号R12被示为在模块100a和模块100c之间传输。信号R13被示为在模块100a和模块100d之间传输。信号R11-R13被示为双向的。在一些实施方案中，信号R11-R13可以来回传送(例如，顺序地)。在一个示例中，模块100a可以将信号R11(包括第一数据集)传送到模块100b，并且然后模块100b可以将信号R11(例如，包括第二数据集和/或将附加数据附加到第一数据集)传送到模块100a(例如，在不同时间沿不同方向发送的两个离散信号)。在一些实施方案中，模块100b-100d可以彼此通信(例如，信号R21-RNN可以在模块100b-100n之间传送)。信号R11-RNN的通信的序列、数量和/或定时可以根据特定实施方式的设计标准而变化。
信号R11被示为包括信号(例如，BSM11)和信号(例如，DM11)。信号R12被示为包括信号(例如，BSM12)和信号(例如，DM12)。信号R13被示为包括信号(例如，BSM13)和信号(例如，DM13)。在信号R11-R13内，信号BSM11-BSM13可以在与信号DM11-DM13不同的信道中发送。信号BSM11-BSM13可以各自包括与车辆到车辆和/或车辆到基础设施(例如，V2X)通信协议相关联的数据。在一个示例中，信号BSM11-BSM13可以包括基本安全消息。在另一个示例中，信号BSM11-BSM13可以实现单点消息(ACM)。在又一个示例中，信号BSM11-BSM13可以包括Wi-Fi通信(例如，未来的Wi-Fi协议可以实现RTT时间戳作为诸如MAC和/或PHY的下层协议的一部分)。在又另一个示例中，可以实现通用转移消息(例如，当对象30a-30n中的一个是诸如基站30i的路侧单元时，如结合图1所示)。信号DM11-DM13可以包括与数据消息相关联的数据。数据消息可以包括可由模块100a-100n使用以计算协作定位解决方案和/或相对定位数据170d的数据。在示例中，数据消息可以包括用于进行信号距离计算(例如，往返时间计算和/或渡越时间计算)的时间戳信息。类似地，信号R11-RNN中的每一个可以包括相应的信号BSM11-BSMNN和/或DM11-DMNN。
在一些实施方案中，信号BSM11-BSMNN可以实现BSM协议。在一个示例中，BSM协议可以是根据IEEE 802.11p和1609.2-1609.4在5.9GHz DSRC介质中传送的汽车工程师协会(SAE)J2735的子集。信号BSM11-BSMNN可以包括指示相应车辆30a-30n在特定时间的位置(例如，低准确度)的消息。信号BSM11-BSMNN可以包括其他数据(例如，车辆状态)和/或签名以使得模块100a-100n能够进行真实性检查(例如，合理确认消息是从特定来源发送的并且未被更改)。BSM消息可以通过校验和和/或其他完整性检查来验证，并且通过错误行为检测系统来尝试过滤恶意和/或错误配置的消息。
在一些实施方案中，信号R11-RNN可能以约5.9GHz(例如，5.850GHz-5.925GHz)操作。5.9GHz波段可以被分成七个非重叠的10MHz信道。在一个示例中，一个信道可以实现控制信道，并且其他六个信道可以是服务信道。控制信道可以被配置用于广播安全数据(例如，警告消息)以向驾驶员警告可能需要注意的状况。服务信道可以被配置成交换安全和/或非安全数据(例如，商业公告、视频/音频下载、数字地图等)。信号BSM11-BSMNN可以具有约300米的范围。可以结合图9更详细地描述信号BSM11-BSMNN的细节。
数据消息DM11-DM13可以包括一个或多个时间戳(例如，时间戳信息)。数据消息DM11-DM13中的时间戳可以被实现为使得相对定位模块152能够确定信号R11-R13在模块100a和模块100b-100d之间的传输的往返时间计算和/或渡越时间计算。通过为相对定位模块152提供信号，可以与雷达类似地使用数据消息DM11-DM13，以便测量信号R11-RNN发送并返回到源(例如，模块100a)所花费的时间以计算车辆30a-30n之间的范围的值。用于传输信号BSM11-BSM13和/或信号DM11-DM13的信道的细节可以结合图9更详细地描述。
示出了信号(例如，CALC)和信号(例如，DATA)。模块100a可以被配置成将信号DATA传输到可缩放计算网络302。可缩放计算网络302可以被配置成将信号CALC传输到模块100a。在一些实施方案中，模块100a-100n中的每一个可以被配置成将信号DATA的相应版本发送到可缩放计算网络302，以及/或者从可缩放计算网络302接收信号CALC的相应版本。可以使用无线传输协议来传送信号DATA和/或信号CALC。在一个示例中，可以使用Wi-Fi通信协议来传输信号DATA和/或信号CALC。在另一个示例中，可以使用蜂窝通信协议(例如，3G/4G/5G/LTE)来传输信号DATA和/或信号CALC。在模块100a-100n和可缩放计算网络302之间传送信号DATA和/或信号CALC的方法可以根据特定实施方式的设计标准而变化。
信号DATA可以包括由模块100a从模块100b-100d中的每一个接收的数据消息。例如，信号DATA可以包括来自信号R11、R12和/或R13的信息。模块100a可以聚合从信号DM11、DM12和/或DM13接收的数据消息。可以将聚合数据消息作为信号DATA的一部分发送到可缩放计算网络302。在一些实施方案中，数据消息可以在由模块100a接收时发送到可缩放计算网络302(例如，近实时地按顺序传输)和/或在组合数据消息组的批量传输中发送到该可缩放计算网络。
在一些实施方案中，模块100a可以不被配置成计算协作定位解决方案。在示例中，用于确定协作定位解决方案的计算资源可以大于处理器124能够提供的(例如，在高速业务场景中提供有用结果的时间帧内)。模块100a-100n可以被配置成将协作定位解决方案的计算(或计算的一个或多个部分)卸载到可缩放计算网络302上可用的计算资源。可缩放计算网络302可以被配置成进行用于协作定位解决方案的计算，并且将计算结果作为信号CALC呈现给模块100a-100n。
可缩放计算网络302可以被配置成提供处理服务。在一个示例中，信号DATA可以由可缩放计算网络302接收，可缩放计算网络302可以使用信号DATA来进行计算，生成结果，并且呈现结果作为信号CALC。可缩放计算网络302可以被配置成提供分布式计算和/或处理。在示例中，可缩放计算网络302可以包括多个处理器、多个处理核和/或多个ASIC一起工作。可缩放计算网络302可以被配置成根据需要进行处理和/或提供处理资源。在示例中，如果模块100a-100n中的许多模块呈现相应信号DATA以用于进行处理，则可缩放计算网络302可以使更多计算资源专用于确定每个协作定位解决方案(例如，使用更多计算资源可能导致来自可缩放计算网络302的提供商的更大费用)。可缩放计算网络302可以向许多不同客户提供资源(例如，可缩放计算网络302可以不专用于为模块100a-100n确定协作定位解决方案)。可缩放计算网络302的实施可以根据特定具体实施的设计标准而变化。
模块100a可以聚合数据消息DM11-DM13和/或信号BSM11-BSM13，并且将聚合信息和/或附加信息作为信号DATA发送。信号DATA可以由可缩放计算网络302接收。可缩放计算网络可以进行用于确定协作定位解决方案的计算。在一个示例中，可缩放计算网络302可以进行MDS计算。在另一个示例中，可缩放计算网络302可以进行普氏变换规程。在又一个示例中，可缩放计算网络302可以进行信号距离计算。由可缩放计算网络302进行的计算可以根据特定实施方式的设计标准而变化。
可缩放计算网络302可以生成信号CALC。信号CALC可以包括协作定位解决方案(例如，相对定位数据170d)。由可缩放计算网络302计算的协作定位解决方案可以作为信号CALC传输。在所示的示例中，信号CALC可以由可缩放计算网络302发送到模块100a。模块100a可以将协作定位解决方案传送到其他模块100b-100d中的每一个。在一些实施方案中，可缩放计算网络302可以将信号CALC传送到模块100a-100n中的每一个。
参见图5至图8中，示出了普氏变换规程的各个部分。可以由处理器124(例如，相对定位模块152)和/或可缩放计算网络302来进行普氏变换规程。普氏变换规程可以包括一个或多个配置的平移、旋转和/或缩放。在一些实施方案中，可以进行其他计算作为普氏变换规程的部分。在一个示例中，普氏变换规程可以实现最小二乘正交映射。可以实施普氏变换规程以比较两个数据集。在一个示例中，两个数据集可以是信号R11-RNN的第一读数和信号R11-RNN的第二读数(例如，在比第一读数更晚的时间接收的读数)。通常，普氏变换规程进行计算以尝试匹配来自两个数据集的尽可能接近的对应数据点。在由模块100a-100n(或可缩放计算网络302)实现的示例中，数据点可以是对象30a-30n的相对物理位置。普氏变换规程可以被配置成进行导致最小化平方偏差的总和(例如，数据点之间的误差，通常称为m2项)的计算。如果误差大于预定可接受错误量，则可以丢弃数据。
参考图5，示出了示出普氏变换规程的示例性配置350的图示。示例性配置可以包括主车辆30a和/或模块100a。示出了布置360。布置360可以包括点362a、点362b和/或点362c。布置360可以是表示点362a-362c之间的空间关系的三角形形状。示出了布置380。布置380可以包括点382a、点382b和/或点382c。布置380可以是表示点382a-382c之间的空间关系的三角形形状。在所示的示例中，布置360和/或布置380可以各自包括三个点。然而，点的数量可以根据特定实施方式的设计标准而变化。
点362a-362c可以表示由模块100a接收和/或计算的对象30b-30n的采样位置信息(例如，第一数据集)。类似地，点382a-382c可以表示由模块100a接收和/或计算的对象30b-30n的采样位置信息(例如，第二数据集)。在一个示例中，可以根据信号DM11-DM13确定点362a-362c和/或点382a-382c。例如，点362a-362c和/或382a-3822c可以表示物理位置。点362a-362c可以对应于在与点382a-382c不同的时间确定的采样位置信息(例如，对应于相同的相应对象)。在一个示例中，点362a-362c可以表示来自信号DM11-DM13(例如，用于车辆30b-30d)的第一读数的采样位置信息，并且点382a-382c可以表示来自信号DM11-DM13的后续读数(例如，在稍后时间接收的第二读数(例如，以10Hz更新速率在100ms之后)，其提供车辆30b-30d的位置的更新信息)的采样位置信息。在另一个示例中，点362a-362c可以表示来自第一模块(例如，在车辆30a上实现的模块100a)的读数的采样位置信息，并且点382a-382c可以表示来自第二模块(例如，在车辆30b上实现的模块100b)的读数的采样位置信息。通常，可以由模块100a-100n中的每一个单独地进行普氏变换计算。例如，来自其他车辆30b-30n的改进的定位信息的可能性可以用于针对车辆30a的模块100a的本地计算。
点362a-362c和/或点382a-382c可以表示车辆、人、基站、路侧单元、基础设施等的采样位置。在一个示例中，点382c可以表示位于车辆30a的右侧和略微后方的车辆。点362a-362c和/或点382a-382c相对于车辆30a的位置可以是示意性示例(例如，可能不代表现实生活场景中的采样位置)。
参考图6，示出了示出在普氏变换规程的平移部分之后的示例性配置350'的图示。相对定位模块152可以被配置成对点362a-362c和/或点382a-382c进行平移计算(结合图5示出)，并且生成包括点362a'-362c'和/或点382a'-382c'的输出和/或结果。由相对定位模块152进行的平移可以是普氏变换规程的多个组成部分之一。
布置360'可以包括平移点362a'-362c'。由相对定位模块152生成的布置360'可以表示布置360的平移版本。布置380'可以包括平移点382a'-382c'。由相对定位模块152生成的布置380'可以表示布置380的平移版本。由相对定位模块152进行的平移可以被配置成将布置360'和/或布置380'移动成具有共同形心。在一个示例中，布置360和布置380(结合图5示出)的三角形形状可以不具有共同中心点。在图6所示的示例中，布置360'和布置380'的三角形形状可以大致居中于车辆30a(或模块100a)上方。
参考图7，示出了示出在普氏变换规程的旋转部分之后的示例性配置350”的图示。相对定位模块152可以被配置成对点362a'-362c'和/或点382a'-382c'进行旋转计算(结合图6示出)，并且生成包括点362a”-362c”和/或点382a”-382c”的输出和/或结果。由相对定位模块152进行的旋转可以是普氏变换规程的多个组成部分之一。
布置360”可以包括旋转点362a”-362c”。由相对定位模块152生成的布置360”可以表示布置360的旋转和平移版本。布置380”可以包括旋转点382a”-382c”。由相对定位模块152生成的布置380”可以表示布置380的旋转和平移版本。由相对定位模块152进行的旋转可以被配置成将布置360”和/或布置380”移动成具有共同对准。在一个示例中，布置360'和布置380'(结合图6示出)中的三角形形状中的一个或多个可以围绕公共中心点(例如，模块100a和/或车辆30a)旋转。
参考图8，示出了示出在普氏变换规程的扩张部分之后的示例性配置350”'的图示。相对定位模块152可以被配置成对点362a”-362c”和/或点382a”-382c”进行扩张和/或缩放计算(结合图7示出)，并且生成包括点362a”'-362c”'和/或点382a”'-382c”'的输出和/或结果。由相对定位模块152进行的扩张可以是普氏变换规程的多个组成部分之一。
布置360”'可以包括缩放点362a”'-362c”'。由相对定位模块152生成的布置360”'可以表示布置360的缩放、旋转和平移版本。布置380”'可以包括缩放点382a”'-382c”'。由相对定位模块152生成的布置380”'可以表示布置380的缩放、旋转和平移版本。由相对定位模块152进行的扩张可以被配置成减小(例如，最小化)采样的位置信息之间的误差。布置360”'和/或布置380”'通常可以彼此匹配和/或重叠。在一个示例中，在平移、旋转和扩张之后，点362a”'-362c”'可以接近点382a”'-382c”'。当数据点362a”'-362c”'和数据点382a”'-382c”'紧密匹配时，数据集之间可能存在高一致量(例如，相对定位坐标可能提供可靠信息)。例如，如果普氏变换规程不生成具有低误差量的采样数据，则可以丢弃数据(例如，不可靠数据)。
普氏变换规程可以用于使用校正的坐标系来确定相对位置的改变。平移、旋转和/或扩张可以用于为数据集提供校正的坐标系。如果数据集之间存在高度一致性，则可以响应于位置参数的可靠性和/或准确度水平来增加ASIL分类。
参考图9，示出了示出示例性通信协议400的图示。示例性通信协议400可以是由信号R11承载的数据的示例(例如，在模块100a和模块100b之间发送)。示例性通信协议400可以是信号R11-RNN中的任一个的代表性示例。
示例性通信协议400可以包括基本安全消息通信信道402和数据消息通信信道404。基本安全消息通信信道402可以被实现为传送信号BSM11，并且数据消息信道404可以被配置成传送信号DM11(例如，如结合图4所示)。可以使用不同的信道同时传输信号BSM11和信号DM11。
信号BSM11可以包括分组标头。信号BSM11的分组标头可以包括消息ID、消息计数和/或临时消息ID。消息ID可以向接收设备通知该消息是特定协议(例如，通过提供值2通知基本安全消息)。接收模块(例如，100b)可以基于消息ID的值来解释信号BSM11。可以实现消息计数以提供消息的顺序。接收模块(例如，100b)可以检查消息计数(例如，值0到127)以检查是否接收到所有消息。临时消息ID可以被配置成使得接收设备(例如，100b)能够将特定消息与特定发送设备(例如，模块100a)相关联。例如，临时消息ID可以是随机生成值(例如，4字节)。
信号BSM11可以包括状态元素。状态元素的一部分可以是核心数据(例如，特定协议要求发送的数据)。信号BSM11的状态元素的另一个部分可以是情境数据(例如，特定协议在特定状况下要求发送的数据)。例如，核心数据可以包括车辆位置、车辆移动、基本车辆运动和/或车辆尺寸。
信号BSM11的车辆位置部分可以包括纵向值(例如，基于GPS数据在模块100a的1.5米内可以是准确的x测量值)。例如，1.5米可以是在半个交通车道内。信号BSM11的车辆位置部分可以包括横向值(例如，基于GPS数据在模块100a的1.5米内可以是准确的y测量值)。信号BSM11的车辆位置部分可以包括高度值(例如，在3米内可以是准确的z测量值)。例如，高度测量值可能不像纵向和/或横向测量值那样准确(例如，足以在立交桥/地下过道情况下区分车辆)。
信号BSM11的车辆运动部分可以包括速度测量值(例如，在0.35米/秒内和/或以0.04米/秒的增量是准确的)。信号BSM11的车辆运动部分可以包括航向测量值(例如，相对于车辆参考点的角度)。航向测量值的准确度可以取决于车辆的速度(例如，当速度大于12.5m/s时在2度内，并且当速度小于或等于12.5m/s时在3度内)。为了在低速下补偿GPS的缺点，可以使用上次存储的航向。信号BSM11的车辆运动部分可以包括加速度测量值(例如，为0.1m/s2的准确度内的x和y加速度和/或为1m/s2内的准确度内的垂直加速度)。信号BSM11的车辆运动部分可以包括横摆率(例如，在每秒0.5度的准确度内)。
在信号BSM11中呈现的车辆数据可以包括变速器状态(例如，诸如前进、空档、倒档等的档位方向)。在信号BSM11中呈现的车辆数据可以包括方向盘角度(例如，在方向盘的实际配置的5度内)。方向盘角度可以用于确认实际的车辆航向测量值。在信号BSM11中呈现的车辆数据可以包括车辆尺寸(例如，长度和/或宽度的容差为0.2μm)。在信号BSM11中呈现的车辆数据可以包括制动施加状态、牵引控制状态、稳定性控制状态、辅助制动状态、防抱死制动状态、制动助力状态、位置准确度、节气门状态、外部灯状态等。
可能以约5.855GHz到5.865GHz传输BSM信道402。BSM信道402可能以10MHz操作(例如，BSM信道402可以被分成各种10MHz信道)。BSM信道402可以具有每秒至少6兆比特的数据速率(例如，具有最大可允许10％分组丢失)。BSM信道402可以具有约300米的传输范围。可以在约0.1秒的指定时间范围内以随机时间值传输BSM信道402以减少信道拥塞(例如，100ms+/-0与5ms之间的随机值)。
数据消息信道404可以包括作为信号DM11传输的多个时间戳和/或序列号。在一个示例中，可以独立于数据如何转移(例如，独立于信道和/或频率)来转移四个时间戳。在所示的示例中，数据消息信道404可以包括在本地车辆(例如，使用主车辆30a的模块100a)与远程车辆(例如，使用车辆30b的模块100b)之间传送的多个信号(例如，TIMESTAMP1A-TIMESTAMP4A)。
在所示的示例中，本地车辆模块100a可以在一定时间(例如，TD1)将信号TIMESTAMP1A传输到远程车辆模块100b。信号TIMESTAMP1A可以包括时间戳值TD1。远程车辆模块100b可以在一定时间(例如，SA1)接收信号TIMESTAMP1A。模块100b可以通过在一定时间(例如，SD1)传输信号TIMESTAMP2A来响应信号TIMESTAMP1A。信号TIMESTAMP2A可以包括时间戳值SA1和/或时间戳值SD1。主车辆模块100a可以在一定时间(例如，TA1)接收信号TIMESTAMP2A。在接收到信号TIMESTAMP2A之后，模块100a可以具有时间戳值TD1和/或TA1(例如，由模块100a内部已知)和/或时间戳值SA1和/或SD1(例如，从模块100b接收)。主车辆模块100a可以通过在一定时间(例如，TD2)传输信号TIMESTAMP3A来响应信号TIMESTAMP2A。
从主车辆模块100a已经传输信号TIMESTAMP1A的时间开始以时间间隔(例如，T)传输信号TIMESTAMP3A(例如，时间戳值TD1和时间戳值TD2可以具有差值T)。例如，时间间隔T可以是由模块100a-100n实现的通信速率的时段。在通信频率为约10Hz的示例中，时间间隔T可以是100ms。信号TIMESTAMP3A可以包括时间戳值TD1、TA1和/或TD2。信号TIMESTAMP3A可以在一定时间(例如，SA2)由远程车辆模块100b接收。
远程车辆模块100b可以通过在一定时间(例如，SD2)传输信号TIMESTAMP4A来响应信号TIMESTAMP3A。信号TIMESTAMP4A可以包括时间戳值SA1、时间戳值SA2、时间戳值SD1和/或时间戳值SD2。从远程车辆模块100b已经传输信号TIMESTAMP2A的时间开始以时间间隔(例如，T)传输信号TIMESTAMP4A(例如，时间戳值SD1和时间戳值SD2可以具有差值T)。
主车辆模块100a可以在一定时间(例如，TA2)接收信号TIMESTAMP4A。在接收到信号TIMESTAMP4A之后，模块100a可以具有时间戳值TD1、TD2、TA1和/或TA2(例如，由模块100a内部已知)和/或时间戳值SA1、SA2，SD1和/或SD2(例如，从模块100b接收)。时间戳值TD1、TD2、TA1、TA2、SA1、SA2、SD1和/或SD2(例如，往返时间数据)可以存储在模块100a的存储器132中作为时间戳和/或延迟数据170c。在时间TA2，车辆可以至少使用时间戳值TD1、TD2、TA1、SA1、SD1和/或SD2来进行信号距离计算。
使用来自其他车辆(例如，车辆30b)的往返时间数据，主车辆模块100a可以计算到每个车辆的相对范围，进行MDS计算和/或进行普氏变换以找到拟合其他输入值的“三角形”的最佳尺寸(例如，结合图5至图8示出)。为了进一步细化计算的相对位置数据170d的准确度，主车辆模块100a可以使用其他输入来进行普氏变换。在一个示例中，其他输入可以包括先前计算的位置、车辆动态信息(例如，基于使用BSM信道402接收的信息(例如，速度、陀螺仪信息、方向盘角度等)的主车辆和/或远程车辆的动态信息)、GNSS数据(例如，使用GNSS天线120的主车辆和/或来自使用从BSM信道402接收的信息的远程车辆的GNSS数据)、以及/或者提供高准确度位置信息的无线电(例如，固定和/或移动)。
参考图10，示出了示出成对距离的估计的图表450。图表450可以表示由模块100a-100n计算的成对距离的散点绘制图。在示例性图表450中，示出了来自车辆30a-30n中的四个的估计的成对距离。
图表450可以包括Y轴452和X轴454。Y轴452可以表示在一个方向上的从-200米到200米的距离范围。X轴454可以表示在与Y轴452的方向正交的方向上的从-200米到200米的距离范围。
在图表450上示出绘制点460a-460n。绘制点460a-460n各自都表示为方形(例如，为了清楚起见，并未标记所有方形绘制点)。绘制点460a-460n可以表示车辆之一(例如，车辆30a)的估计的成对距离。在图表450上示出绘制点462a-462n。绘制点462a-462n各自都表示为圆形(例如，为了清楚起见，并未标记所有圆形绘制点)。绘制点462a-462n可以表示车辆之一(例如，车辆30b)的估计的成对距离。在图表450上示出绘制点464a-464n。绘制点464a-464n各自都表示为三角形形状(例如，为了清楚起见，并未标记所有三角形绘制点)。绘制点464a-464n可以表示车辆之一(例如，车辆30c)的估计的成对距离。在图表450上示出绘制点466a-466n。绘制点466a-466n各自都表示为X形(例如，为了清楚起见，并未标记所有X形绘制点)。绘制点466a-466n可以表示车辆之一(例如，车辆30d)的估计的成对距离。
估计的成对距离绘制点460a-460n、462a-462n、464a-464n和/或466a-466n中的每一个可以表示使用如结合图9所示的时间戳根据信号距离计算确定的潜在位置。估计的成对距离绘制点460a-460n、462a-462n、464a-464n和/或466a-466n中的每一个可以表示相应车辆30a-30d之一在特定时间点的在坐标系中的估计位置。估计的成对距离绘制点460a-460n、462a-462n、464a-464n和/或466a-466n可以由在相应车辆30a-30d上实现的模块100a-100d中的一个或多个来确定。在其中信号RAA-RNN的通信的刷新率是10Hz的示例中，潜在位置之一(例如，估计的成对距离绘制点460a-460n、462a-462n、464a-464n和/或466a-466n)可以是每100ms确定的。估计的成对距离绘制点460a-460n、462a-462n、464a-464n和/或466a-466n的位置和/或数量可以根据特定实施方式的设计标准和/或交通场景而变化。
模块100a-100d可以传输信号RAB-RCD(如结合图3所示)，并且处理器124的相对定位模块152可以在数据消息信道404中接收信息。例如，数据消息信道404中的信息可以包括用于计算如结合图9所示的往返时间(例如，信号距离)的信号TIMESTAMP1A-TIMESTAMP4A。使用信号距离计算，相对定位模块152可以确定一个或多个潜在位置(例如，估计的成对距离绘制点460a-460n、462a-462n、464a-464n和/或466a-466n)。确定估计的成对距离绘制点460a-460n、462a-462n、464a-464n和/或466a-466n可以是确定相对定位数据170d的一个步骤。
在所示的示例中，对应于车辆30a的绘制点460a-460n可以聚集在图450的一个区域中，该区域对应于约-100,-100的X,Y值并朝向0,0收敛。在所示的示例中，对应于车辆30b的绘制点462a-462n可以聚集在图450的一个区域中，该区域对应于约-100,100的X,Y值并朝向0,0收敛。在所示的示例中，对应于车辆30c的绘制点464a-464n可以聚集在图450的一个区域中，该区域对应于约100,100的X,Y值并朝向0,0收敛。在所示的示例中，对应于车辆30d的绘制点466a-466n可以聚集在图450的一个区域中，该区域对应于约75,-150的X,Y值并朝向0,0收敛。
在所示的示例中，潜在位置可以指示4辆车辆接近共同位置。然而，单独的潜在位置可能无法提供足够的信息来可靠地做出推论。在示例中，除非确定数据是可靠的，否则不能基于位置参数来增加对车辆30a-30n的ASIL分类。
参考图11，示出了示出初始相对位置的确定的图表470。图表470可以表示由模块100a-100n计算的起点和/或估计的行进方向。在示例性图表470中，示出了来自四个车辆30a-30n的估计的初始相对位置。
图表470可以包括Y轴472和X轴474。Y轴472可以表示在一个方向上的从-200米到200米的距离范围。X轴474可以表示在与Y轴472的方向正交的方向上的从-200米到200米的距离范围。
在图表470上示出起点476a-476d。起点476a-476d各自都表示为相应的形状(例如，与结合图10示出的估计的成对距离标绘点460a-460n、462a-462n、464a-464n和/或466a-466n相对应的形状)。在一个示例中，方形起点476a可以对应于车辆30a，圆形起点476b可以对应于车辆30b，三角形起点476c可以对应于车辆30c，并且X形起点476d可以对应于车辆30d。
在图表470上示出线478a-478d。线478a-478d可以对应于起点476a-476d。线478a-478d中的每一个可以表示从车辆30a-30d之一的对应起点476a-476d的行进方向。在一个示例中，线478a可以表示车辆30a从起点476a的行进方向。类似地，线478b可以表示车辆30b从起点476b的行进方向，线478c可以表示车辆30c从起点476c的行进方向，并且线478d可以表示车辆30d从起点476d的行进方向。起点476a-476d的位置和/或行进方向478a-478d可以根据特定实施方式的设计标准和/或交通场景而变化。
初始相对位置(例如，起点476a-476d)可以通过对估计的成对距离460a-460n、462a-462n、464a-464n和/或466a-466n进行MDS计算(例如，缩放操作)来确定。在示例中，MDS计算可以由处理器124的相对定位模块152进行。通过对估计的成对距离460a-460n、462a-462n、464a-464n和/或466a-466n进行MDS计算，可以在一个坐标系上推断出起点476a-476d和/或行进方向478a-478d。由模块100a-100n针对其他坐标系确定的车辆30a-30d的先前潜在位置可以用于进行普氏变换分析。进行MDS计算和/或确定车辆30a-30d的先前位置(例如，起点476a-476d和/或行进方向478a-478d)可以是确定相对定位数据170d的一个步骤。
在所示的示例中，起点476a的X,Y坐标可以被确定为约-150,-50，并且行进方向478a可以大致朝向点0,0。在所示的示例中，起点476b的X,Y坐标可以被确定为约-50,150，并且行进方向478b可以大致朝向点0,0。在所示的示例中，起点476c的X,Y坐标可以被确定为约150,50，并且行进方向478c可以大致朝向点0,0。在所示的示例中，起点476d的X,Y坐标可以被确定为约50,-150，并且行进方向478d可以大致朝向点0,0。
通常，起点476a-476d的位置对应于如结合图10示出的对应估计成对距离绘制点460a-460n、462a-462n、464a-464n和/或466a-466n的聚类。类似地，行进方向478a-478d通常对应于如结合图10示出的估计成对距离绘制点460a-460n、462a-462n、464a-464n和/或466a-466n收敛在的位置(例如，在0,0)。在所示的示例中，四个车辆30a-30d可以各自从不同方向接近4向交叉路口。
参考图12，示出了示出普氏变换位置的确定的图表480。图表480可以表示由模块100a-100n计算的在校正的坐标系上的起点和/或估计的行进方向。在示例性图表480中，示出了来自车辆30a-30n中的四个的相对普氏变换位置。
图表480可以包括Y轴482和X轴484。Y轴482可以表示在一个方向上的从-150米到150米的距离范围。X轴484可以表示在与Y轴482的方向正交的方向上的从-150米到150米的距离范围。
在图表480上示出起点476a'-476d'。起点476a'-476d'各自都表示为相应的形状(例如，与结合图10示出的估计的成对距离标绘点460a-460n、462a-462n、464a-464n和/或466a-466n相对应的形状)。在一个示例中，方形起点476a'可以对应于车辆30a，圆形起点476b'可以对应于车辆30b，三角形起点476c'可以对应于车辆30c，并且X形起点476d'可以对应于车辆30d。
在图表480上示出线478a'-478d'。线478a'-478d'可以对应于起点476a'-476d'。线478a'-478d'中的每一个可以表示校正的坐标系上的从车辆30a-30d之一的对应起点476a'-476d'的行进路径。在一个示例中，线478a'可以表示车辆30a从起点476a'的行进路径。类似地，线478b'可以表示车辆30b从起点476b'的行驶路径，线478c'可以表示车辆30c从起点476c'的行驶路径，并且线478d'可以表示车辆30d从起点476d'的行驶路径。起点476a'-476d'的位置和/或行进路径478a'-478d'可以根据特定实施方式的设计标准和/或交通场景而变化。
相对位置(例如，起点476a'-476d')可以通过对初始位置476a-476d和/或行进方向478a-478d进行普氏规程来确定。在一个示例中，可以由处理器124的相对定位模块152对MDS结果进行普氏变换规程。普氏变换规程可以包括平移、缩放、旋转和/或镜像(例如，如结合图5至图8所描述的)。相对定位模块152还可以将动态和/或全局优化应用于普氏变换规程的结果。例如，可以使用来自MDS计算和/或普氏变换规程的结果的输入和/或来自车辆30a-30d的其他信息(例如，速度、陀螺仪读数等)进行滤波(例如，卡尔曼滤波)。通过对MDS计算的结果进行普氏变换规程和/或其他优化，可以在校正的坐标系上推断相对定位数据170d。对MDS计算的结果(例如，车辆30a-30d的初始位置)进行普氏变换规程和/或其他优化可以是确定相对定位数据170d的一个步骤。
在所示的示例中，起点476a'的X,Y坐标可以被确定为约150,100并且行进路径478a'可以大致到点0,0。在所示的示例中，起点476b'的X,Y坐标可以被确定为约100,-150并且行进路径478b'可以大致到点0,0。在所示的示例中，起点476c'的X,Y坐标可以被确定为约-150,-100并且行进路径478c'可以大致到点0,0。在所示的示例中，起点476d'的X,Y坐标可以被确定为约-100,150并且行进路径478d'可以大致到点0,0。在所示的示例中，四个车辆30a-30d的位置可以被平移到校正的坐标系并且指示行进通过4向交叉路口。
通常，图表480所示的起点476a'-476d'的位置(例如，在普氏变换过程之后)不同于图表470所示的对应起点476a-476d的位置。普氏变换规程可以实现滤波、缩放、旋转、扩张和/或镜像，以将初始位置476a-476d平移到平移位置476a'-476d'。通过平移位置，相对位置模块152可以生成用于比较由MDS计算生成的数据集的公共基础(例如，校正的坐标系)。例如，当主车辆30a四处移动时，与远程车辆30b-30d的空间关系可以改变。用于比较数据的共同基础可以提供最佳拟合方法以使得能够将数据布置与类似布置的数据进行比较。在一个示例中，在普氏变换规程提供共同基础，并且相对定位模块152比较类似布置的数据之后，如果数据集之一不在可接受范围内(例如，平方偏差的总和被确定为过大的)，则相对位置数据170d可能不正确并且可以丢弃数据。
参考图13，示出了方法(或过程)500。方法500可以确定协作定位解决方案。方法500通常包括步骤(或状态)502、步骤(或状态)504、步骤(或状态)506、步骤(或状态)508、步骤(或状态)510、步骤(或状态)512、步骤(或状态)514、步骤(或状态)516、决定步骤(或状态)518、步骤(或状态)520、决定步骤(或状态)522、步骤(或状态)524、以及步骤(或状态)526。
状态502可以启动方法500。在状态504中，处理器124可以生成基本安全消息(例如，BSM11-BSMNN)和/或数据消息(例如，DM11-DMNN)。接下来，在状态506中，收发器122可以在第一通信信道402中格式化基本安全消息。在状态508中，收发器122可以在第二通信信道404中添加数据消息(例如，在第一通信信道402之外但是相同传输事件的一部分)。接下来，在状态510中，收发器122可以将基本安全消息和数据消息传输到附近对象(例如，作为信号RAA-RNN)。在状态512中，收发器122可以从附近对象(例如，从对象30a-30n)接收基本安全消息和/或数据消息。接下来，在状态514中，相对定位模块152可以使用时间戳信息来进行计算以计算附近对象30a-30n的潜在位置。在状态516中，相对定位模块152可以使用MDS计算来确定相对坐标。接下来，方法500可以移动到决定状态518。
在决定状态518中，相对定位模块152可以确定是否已经进行了两次MDS计算。如果不是，则方法500可以返回到状态504。如果已经进行两次MDS计算(例如，两个数据集可用)，则方法500可以移动到状态520。在状态520中，相对定位模块152可以进行普氏变换规程以确定对象30a-30n的相对位置的改变。接下来，方法500可以移动到决定状态522。
在决定状态522中，相对定位模块152可以确定改变是否在可接受范围内。例如，在初始收敛之后，剩余的变化(例如，在估计的轨道和新的MDS结果之间)可以小于1m。在另一个示例中，在初始MDS计算期间(例如，约五个初始计算)，可以预期更大的误差，但误差量应朝向约1m的不确定性收敛。如果改变量在可接受范围内，则方法500可以移动到状态524。在状态524中，相对定位模块152可以使用协作定位解结果(例如，值可以被存储为相对位置数据170d)。接下来，方法500可以返回到状态504。在决定状态522中，如果改变不在可接受范围内，则方法500可以移动到状态526。在状态526中，相对定位模块152可以丢弃结果。接下来，方法500可以返回到状态504。
参考图14，示出了方法(或过程)550。方法550可以从可缩放计算网络302接收协作定位解决方案。方法550通常包括步骤(或状态)552、步骤(或状态)554、步骤(或状态)556、步骤(或状态)558、决定步骤(或状态)560、步骤(或者状态)562、步骤(或状态)564、步骤(或状态)566、步骤(或状态)568、步骤(或状态)570和步骤(或状态)572。
状态552可以启动方法550。在状态554中，收发器122可以将数据消息DM11-DMNN传送到附近对象30a-30n。接下来，在状态552中，模块100可以等待来自对象30a-30n的响应。在状态558中，收发器122可以从对象30a-30n中的一个或多个接收更新的数据消息DM11-DMNN。接下来，方法550可以移动到决定状态560。
在决定状态560中，模块100可以确定处理器124是否能够确定协作定位解决方案。例如，处理器124是否能够确定协作定位解决方案可以取决于可用处理能力的量、数据传输速率、模块100可用的功率量、确定解决方案的时间量和/或接收的数据消息量。如果处理器124可以确定解决方案，则方法550可以移动到状态562。在状态562中，相对定位模块152可以使用时间戳信息来计算协作定位解决方案。接下来，方法550可以移动到状态570。
在决定状态560中，如果处理器124不能确定解决方案，则方法550可以移动到状态564。在状态564中，收发器122可以将数据传送到可缩放计算网络302(例如，被配置成基于需求来供应资源的服务器计算机和/或计算设备的网络)。接下来，在状态566中，模块100可以等待可缩放计算网络302计算协作定位解决方案。在状态568中，收发器122可以从可缩放计算网络302接收协作定位解决方案。接下来，方法550可以移动到状态570。
在状态570中，收发器122可以将协作定位解决方案传送到附近车辆30a-30n。接下来，方法550可以移动到状态572。状态572可以结束方法550。
参考图15，示出了方法(或过程)600。方法600可以从主车辆传输时间戳值以进行信号距离计算。方法600通常包括步骤(或状态)602、步骤(或状态)604、步骤(或状态)606、决定步骤(或状态)608、步骤(或状态)610、步骤(或状态)612、决定步骤(或状态)614、步骤(或状态)616、步骤(或状态)618、步骤(或状态)620、决定步骤(或状态)622、步骤(或状态)624、步骤(或状态)626、步骤(或状态)628、步骤(或状态)630和步骤(或状态)632。
状态602可以启动方法600。接下来，在状态604中，主车辆30a的收发器122可以将第一时间戳TIMESTAMP1A传输到远程车辆30b。在状态606中，模块100a的存储器132可以将第一时间戳值TD1存储在时间戳/延迟数据170c中。接下来，方法600可以移动到决定状态608。
在决定状态608中，模块100a可以确定是否已经从远程交通工具30b的模块100b接收到第一回复TIMESTAMP2A。如果尚未接收到第一回复TIMESTAMP2A，则方法600可以移动到状态610。在状态610中，模块100a可以进行其他操作(例如，在等待回复的同时继续正常功能)。接下来，方法600可以返回到决定状态608。在决定状态608中，如果已经接收到第一回复TIMESTAMP2A，则方法600可以移动到状态612。在状态612中，模块100a的存储器132可以存储指示模块100b接收到第一时间戳TIMESTAMP1A的时间戳值SA1、第一回复TIMESTAMP2A的传输时间的时间戳值SD1(例如，两者都在信号TIMESTAMP2A中提供)、以及在时间戳/延迟数据170c中接收到第一回复TIMESTAMP2A的时间戳值TA1。接下来，方法600可以移动到决定状态614。
在决定状态614中，模块100a可以确定是否要发送下一个时间戳。如果不是，则方法600可以移动到状态616。在状态616中，模块100a可以进行其他操作直到下一个传输时间。例如，在10Hz的传输速率下，可能以每100ms间隔传输时间戳。接下来，方法600可以返回到决定状态614。在决定状态614中，如果模块100a确定发送下一个时间戳，则方法600可以移动到状态618。在状态618中，主机模块100a的收发器122可以将第二时间戳TIMESTAMP3A传输到远程车辆30b的模块100b。例如，第二时间戳TIMESTAMP3A可以包括时间戳值TD2(例如，指示信号TIMESTAMP3A的传输时间)和/或时间戳值TA1(例如，指示接收到第一回复TIMESTAMP2A的时间)。接下来，在状态620中，模块100a的存储器132可以将第二时间戳值TD2存储在时间戳/延迟数据170c中。接下来，方法600可以移动到决定状态622。
在决定状态622中，模块100a可以确定是否已经接收到第二回复TIMESTAMP4A。如果不是，则方法600可以移动到状态624。在状态624中，模块100a可以进行其他操作。接下来，方法600可以返回到决定状态622。在决定状态622中，如果已经接收到第二回复TIMESTAMP4A，则方法600可以移动到状态626。
在状态626中，模块100a的存储器132可以存储远程模块100b接收到第二时间戳TIMESTAMP3A的时间戳值SD2(例如，在回复信号TIMESTAMP4A中提供)和/或接收到第二重放信号TIMESTAMP4A的时间戳值TA2。接下来，在状态628中，相对定位模块152可以使用时间戳值TD1、TD2、TA1、TA2、SA1、SA2、SD1和/或SD2中的一个或多个来确定往返时间(例如，信号距离计算)以用于通信。在状态630中，相对定位模块152可以进行MDS计算和/或普氏变换规程以计算相对位置数据170d。接下来，方法600可以移动到状态632。状态632可以结束方法600。
参考图16，示出了方法(或过程)650。方法650可以响应于接收的时间戳值而回复时间戳值。方法650通常包括步骤(或状态)652、步骤(或状态)654、步骤(或状态)656、决定步骤(或状态)658、步骤(或状态)660、步骤(或状态)662、步骤(或状态)664、决定步骤(或状态)666、步骤(或状态)668、步骤(或状态)670、决定步骤(或状态)672、步骤(或状态)674、步骤(或状态)676、步骤(或状态)678、步骤(或状态)680、步骤(或状态)682和步骤(或状态)684。
状态652可以启动方法650。接下来，在状态654中，远程车辆模块100b可以从主车辆30a接收第一时间戳TIMESTAMP1A。在状态656中，模块100b的存储器132可以存储第一时间戳值TD1(由信号TIMESTAMP1A提供)并且时间戳值SA1指示模块100b接收到信号TIMESTAMP1A的时间。接下来，方法650可以移动到决定状态658。
在决定状态658中，模块100b可以确定是否发送第一回复TIMESTAMP2A。如果不是，则方法650可以移动到状态660。在状态660中，模块100b可以进行其他任务直到下一个传输时间(例如，以10Hz的刷新率每隔100ms)。接下来，方法650可以返回到决定状态658。在决定状态658中，如果模块100b确定发送第一回复，则方法650可以移动到状态662。在状态662中，模块100b可以将时间戳值SA1(例如，指示接收到信号TIMESTAMP1A的时间)和/或时间戳值SD1(例如，指示第一回复信号TIMESTAMP2A的传输时间)附加到第一回复，并且将第一回复信号TIMESTAMP2A传输到主车辆30a的模块100a。接下来，在状态664中，模块100b的存储器132可以存储第一回复TIMESTAMP2A的传输时间的时间戳值SD1。接下来，方法650可以移动到决定状态666。
在决定状态666中，模块100b可以确定是否已经从主车辆30a的模块100a接收到第二时间戳TIMESTAMP3A。如果不是，则方法650可以移动到状态668。在状态668中，模块100b可以进行其他操作(例如，在等待下一个时间戳的同时进行正常功能)。接下来，方法650可以返回到决定状态666。在决定状态666中，如果已经接收到第二时间戳TIMESTAMP3A，则方法650可以移动到状态670。在状态670中，远程车辆30b的模块100b的存储器132可以在时间戳/延迟数据170中存储第二时间戳值TD2(例如，指示信号TIMESTAMP3A的传输时间)和时间戳值SA2(例如，指示信号TIMESTAMP3A的到达时间)。接下来，方法650可以移动到决定状态672。
在决定状态672中，模块100b可以确定是否发送第二回复TIMESTAMP4A。如果不是，则方法650可以移动到状态674。在状态674中，模块100b可以进行其他任务直到下一个传输时间。接下来，方法650可以返回到决定状态672。在决定状态672中，如果模块100b确定将下一个回复发送到模块100a，则方法650可以移动到状态676。
在状态676中，模块100b的收发器122可以将第二回复信号TIMESTAMP4A(例如，包括时间戳值SA2和/或时间戳值SD2)传输到主车辆30a的模块100a。接下来，在状态678中，模块100b的存储器132可以将第二时间戳回复值SD2存储在时间戳/延迟数据170c中。在状态680中，模块100b的相对定位模块152可以使用时间戳值TD1、TD2、TA1、SA1、SA2、SD1和/或SD2来确定通信的往返时间。接下来，在状态682中，相对定位模块152可以进行MDS计算和/或普氏变换规程以计算相对位置数据170d。接下来，方法650可以移动到状态684。状态684可以结束方法650。
参考图17，示出了方法(或过程)700。方法700可以使用普氏变换规程来计算相对位置坐标。方法700通常包括步骤(或状态)702、步骤(或状态)704、步骤(或状态)706、步骤(或状态)708、步骤(或状态)710、决定步骤(或状态)712、步骤(或状态)714、步骤(或状态)716、步骤(或状态)718和步骤(或状态)720。
状态702可以启动方法700。在状态704中，相对定位模块152可以使用从远程车辆30b-30n中的一个或多个接收的时间戳值来确定RTT数据(例如，信号距离计算)。接下来，在状态706中，相对定位模块152可以计算到远程车辆30b-30n中的每个的相对范围。在状态708中，相对定位模块152可以进行MDS计算。在状态710中，相对位置模块152可以使用普氏变换规程来分析两个数据集。接下来，方法700可以移动到决定状态712。
在决定状态712中，相对位置模块152可以确定平方偏差的总和是否被最小化。例如，相对位置模块152可以确定平方偏差的总和是否在可接受范围内。如果不是，则方法700可以移动到状态714。在状态714中，相对位置模块152可以平移、扩张和/或旋转数据集以为输入值找到合适拟合。在示例中，相对位置模块152可以找到拟合其他输入值的“三角形”的最佳尺寸以使得能够使用校正的坐标系来比较数据集。接下来，方法700可以返回到决定状态712。在决定状态712中，如果平方偏差的总和是可接受的，则方法700可以移动到状态716。
在状态716中，相对位置模块152可以将动态和/或全局优化添加到普氏变换规程的结果。在示例中，可以通过卡尔曼滤波器128对结果进行滤波。在另一个示例中，可以使用其他输入，诸如先前计算的位置、车辆动力学和/或提供位置信息的无线电。接下来，在状态718中，存储器132可以存储计算的相对位置数据170d。接下来，方法700可以移动到状态720。状态720可以结束方法700。
由图13至图17的图表进行的功能可以使用以下中的一个或多个来实现：常规的通用处理器、数字计算机、微处理器、微控制器、RISC(精简指令集计算机)处理器、CISC(复杂指令集计算机)处理器、SIMD(单指令多数据)处理器、信号处理器、中央处理单元(CPU)、算术逻辑单元(ALU)、视频数字信号处理器(VDSP)、以及/或者根据本说明书的教导编程的类似计算机器，这对于相关领域的技术人员来说是显而易见的。基于本公开的教导，熟练的程序员可以容易地准备适当的软件、固件、编码、例程、指令、操作码、微代码和/或程序模块，这对于相关领域的技术人员来说也是显而易见的。软件通常由机器实施方式的一个或多个处理器从介质或若干介质执行。
本发明还可以通过制备ASIC(专用集成电路)、平台ASIC、FPGA(现场可编程门阵列)、PLD(可编程逻辑器件)、CPLD(复杂可编程逻辑器件)、海上门、RFIC(射频集成电路)、ASSP(应用特定标准产品)、一个或多个单片集成电路、被布置为倒装芯片模块和/或多芯片模块一个或多个芯片或管芯来实现，或者通过互连常规元件电路的适当网络(如本文所述)来实现，其修改对于本领域技术人员来说是显而易见的。
因此，本发明还可以包括计算机产品，该计算机产品可以是包括指令的一个或多个存储介质和/或一个或多个传输介质，这些指令可以用于对机器进行编程以进行根据本发明的一个或多个过程或方法。由机器执行包含在计算机产品中的指令以及周围电路的操作可以将输入数据转换成存储介质上的一个或多个文件和/或代表物理对象或物质的一个或多个输出信号，诸如音频和/或视觉描绘。存储介质可以包括但不限于任何类型的磁盘，包括软盘、硬盘、磁盘、光盘、CD-ROM、DVD和磁光盘，以及电路，诸如ROM(只读存储器)、RAM(随机存取存储器)、EPROM(可擦除可编程ROM)、EEPROM(电可擦除可编程ROM)、UVPROM(紫外可擦除可编程ROM)、闪存存储器、磁卡、光卡和/或适用于存储电子指令的任何类型的介质。
本发明的元件可以形成一个或多个设备、单元、部件、系统、机器和/或装置的一部分或全部。这些设备可以包括但不限于服务器、工作站、存储阵列控制器、存储系统、个人计算机、膝上型计算机、笔记本计算机、掌上计算机、云服务器、个人数字助理、便携式电子设备、电池供电设备、机顶盒、编码器、解码器、转码器、压缩器、解压缩器、预处理器、后处理器、发射器、接收器、收发器、密码电路、蜂窝电话、数字相机、定位和/或导航系统、医疗设备、抬头显示器、无线设备、音频记录、音频存储和/或音频回放设备、视频记录、视频存储和/或视频回放设备、游戏平台、外围设备和/或多芯片模块。相关领域的技术人员将理解，本发明的元件可以在其他类型的设备中实现以满足特定应用的标准。
虽然已经参考本发明的优选实施方案具体示出和描述了本发明，但是本领域的技术人员将理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以在形式和细节上进行各种改变。

Claims (14)

1.一种用于定位的装置，包括：
收发器，所述收发器被配置成向/从多个车辆发送/接收数据消息；
处理器，所述处理器被配置成执行指令；和
存储器，所述存储器被配置成存储指令，所述指令在被执行时进行以下步骤：(A)使用所述数据消息来生成所述装置与所述车辆中的至少三个之间的信号距离计算，(B)使用所述信号距离计算来计算所述车辆的多个潜在位置，(C)对所述车辆的所述多个潜在位置进行缩放操作以确定所述车辆在坐标系上的相对位置，(D)在所述坐标系上实现普氏变换规程以生成校正的坐标系，以及(F)使用所述校正的坐标系来确定所述相对位置的改变。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述改变表示采样位置之间的误差量。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述数据消息与标准消息一起发送。
4.根据权利要求3所述的装置，其中所述标准消息是基本安全消息。
5.根据权利要求3所述的装置，其中所述数据消息在第一信道中发送并且所述标准消息在第二信道中发送。
6.根据权利要求3所述的装置，其中所述数据消息和所述标准消息实现以5.9GHz操作的专用短程通信。
7.根据权利要求1至2中任一项所述的装置，其中所述缩放操作实现多维缩放MDS。
8.根据权利要求1至2中任一项所述的装置，其中所述普氏变换规程包括平移计算、旋转计算和扩张计算。
9.根据权利要求1至2中任一项所述的装置，其中所述数据消息包括时间戳信息。
10.根据权利要求9所述的装置，其中所述时间戳信息包括用于所述收发器与其通信的所述多个车辆中的每一个的四个时间戳。
11.根据权利要求9所述的装置，其中(a)所述时间戳信息用于确定所述信号距离计算，并且(b)所述信号距离计算包括(i)往返时间计算和(ii)渡越时间计算中的至少一者。
12.根据权利要求9所述的装置，其中包括时间戳信息的所述数据消息中的两个由主车辆传输到远程车辆，并且包括时间戳信息的所述数据消息中的两个由所述远程车辆传输到所述主车辆，作为对由所述主车辆传输的所述数据消息的回复。
13.根据权利要求1至2中任一项所述的装置，其中(i)所述多个车辆中的每一个实现所述装置中的相应装置，并且(ii)所述收发器与所述相应装置的相应收发器通信以传送所述数据消息。
14.根据权利要求1至2中任一项所述的装置，其中(i)所述收发器被配置成将所述数据消息传送到可缩放计算网络，(ii)所述可缩放计算网络被配置成(a)使用所述数据消息来确定协作定位解决方案，以及(b)将所述协作定位解决方案传送到所述装置，并且(iii)所述装置被配置成将所述协作定位解决方案传送到所述多个车辆。
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