CN110447245A - V2v分簇和多跳通信 - Google Patents

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CN110447245A CN201780088540.1A CN201780088540A CN110447245A CN 110447245 A CN110447245 A CN 110447245A CN 201780088540 A CN201780088540 A CN 201780088540A CN 110447245 A CN110447245 A CN 110447245A
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Abstract

本发明提供一种包括处理器和收发器的装置。该处理器可以(i)从多个车辆接收消息，以及(ii)基于消息确定车辆的相对坐标。收发器可以(i)在第一范围内使用第一信道传送消息，以及(ii)在第二范围内使用第二信道传送短消息。使用第二信道进行传送可能比使用第一信道进行传送消耗更多功率。消息可以从收发器发送到第一范围内的簇头。短消息可以比消息传送更少的数据。短消息可以被直接发送到第一范围外的目标车辆，以确定目标车辆的相关联的簇头。消息可以经由第一范围内的簇头从相关联的簇头发送到目标车辆。

Description

V2V分簇和多跳通信
技术领域
本发明总体上涉及物体定位，并且更具体地，涉及V2V分簇和多跳通信。
背景技术
物体(即车辆、建筑物、行人等)的定位可以使用GPS(全球定位系统)或GNSS(全球导航卫星系统)来确定。使用定位的一些应用诸如辅助驾驶需要高精度数据来安全地实现。使用具有基站的实时运动学(RTK)来使用GPS/GNSS计算高精度数据，这在商业应用中目前是不可行的。主车辆陀螺仪也可以用来估计物体的未来预期轨迹，但是如果初始GPS/GNSS位置不正确，问题就无法正确解决。
在辅助驾驶应用诸如主动干预中，利用高精度的周围车辆位置的知识，这目前通过使用覆盖车辆周围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、多普勒雷达系统和激光雷达系统。不精确可能导致误报和漏报。GPS/GNSS不能提供足够的精确度，尤其是在城市环境下。
使用周期性广播来执行车辆间距离估计可以用于获得关于物体之间相对定位的高精确度。确定物体之间高精确度的相对定位带来额外的问题。一个此类问题是通信受到传输功率量的限制。在分簇中，基于当前交通场景来选择预期的通信接收车辆。在一些交通场景中，期望的分簇组的部分在主车辆的通信范围之外。常规的车辆到车辆(即V2V)通信解决方案在进入通信范围时改变组大小和成员。在高流量交通场景中，改变组大小和成员限制了通信的有用性。
希望实现V2V分簇和多跳通信。
发明内容
本发明涵盖关于包括处理器和收发器的装置的一个方面。处理器可以被配置为(i)从多个车辆接收数据消息，以及(ii)基于数据消息确定车辆的相对坐标。收发器可以被配置为(i)在第一范围内使用第一信道传送数据消息，以及(ii)在第二范围内使用第二信道传送短消息。使用第二信道进行传送可能比使用第一信道进行传送消耗更多功率。可以将数据消息从收发器发送到第一范围内的簇头。短消息可以比数据消息传送更少的数据。短消息可以被直接发送到第一范围外的目标车辆，以确定目标车辆的相关联的簇头。数据消息可以经由第一范围内的簇头从相关联的簇头发送到目标车辆。
在上述装置的一些实施方案中，短消息被实现为使得能够使用数据消息进行通信的初始化。在实现初始化的上述装置的一些实施方案中，初始化包括确定从装置到目标车辆的数据路径。在实现初始化的上述装置的一些实施方案中，使用短消息的初始化减少了装置和目标车辆之间通信的时间量。
在上述装置的一些实施方案中，短消息包括车辆标识和簇头的标识。
在上述装置的一些实施方案中，短消息被实现为使得装置能够与第一范围外的一个或多个车辆通信。
在上述装置的一些实施方案中，第一范围对应于使用数据消息通信信道的传输范围，并且第二范围对应于使用控制信道的传输范围。
在上述装置的一些实施方案中，控制信道由用于车辆到车辆通信的车辆环境无线接入(WAVE)标准限定。
在上述装置的一些实施方案中，数据消息以基本安全消息(BSM)格式实现，并附加有(a)飞行时间信息和(b)往返时间信息中的至少一者。
在上述装置的一些实施方案中，短消息用于确定与哪个车辆通信，以将数据消息发送到目标车辆，并且数据消息提供用于基于来自目标车辆的响应计算相对位置解的信息。
在上述装置的一些实施方案中，通过执行多跳通信，数据消息在所述第一范围外被传送。在实现多跳通信的上述装置的一些实施方案中，多跳通信包括与一个或多个簇头通信，所述簇头充当装置和目标车辆之间的中间节点。
在上述装置的一些实施方案中，短消息和数据消息是以更新间隔传送的周期性广播。在实现更新间隔的上述装置的一些实施方案中，更新间隔具有10Hz的频率。在实现更新间隔的上述装置的一些实施方案中，短消息使得能够减少为了从目标车辆接收信息而经过的更新间隔的数量。
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；
图2是示出被配置为确定高精度范围估计的模块的图；
图3是示出车辆间距离估计的图；
图4是示出在第一通信范围和第二通信范围内的车辆簇的图；
图5是示出使用控制通信信道直接与目标车辆通信的主车辆的图；
图6是示出使用采用数据消息通信信道的多跳通信的主车辆的图；
图7是示出在控制信道和数据消息通信信道中传送的示例性信息的图；
图8是示出用于传输和/或接收数据消息以计算相对位置解的方法的流程图；
图9是示出使用多跳通信传输消息的方法的流程图；
图10是示出使用控制信道生成短消息的方法的流程图；并且
图11是示出基于来自短消息的数据建立多跳通信路径的方法的流程图。
具体实施方式
本发明的实施方案包括提供V2V分簇和多跳通信，其可以(i)实现基本安全消息通信范围外的车辆之间的直接通信，(ii)使用更高输出功率进行通信，(iii)使用控制信道进行通信，(iv)在短消息中传送关于簇头的信息，(v)减少车辆到车辆通信中的通信时间，(vi)在建立数据通信时避免多跳，(vii)提高高速场景中的安全性，(viii)有利于多跳数据通信，(ix)减少无线电拥塞的机会和/或(x)易于实现。
分组和/或分簇可以用于电信中。另外，分组和/或分簇可以在协同定位领域中实现，这在“Improving Cooperative Positioning for Vehicular Networks”,IEEETransactions of Vehicular Technology,Vol 60,no.6July2011(“改善车辆网络的协同定位”，IEEE会刊《车辆技术》第60卷第6期，2011年7月)中有所描述，其适当部分通过引用方式并入。在示例中，分组可以通过大致位置和/或车辆动力学来执行。无线信号从发射器到接收器的传播延迟可以用来估计距离。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/或物体之间发送无线信号(例如，一次一个)来精确地估计距离。在由Urs Niesen、Venkatesan N.Ekambaram、Jubin Jose和Xinzhou Wu撰写的论文“Inter-vehicle range estimation from periodic broadcasts”(根据周期性广播进行车辆间距离估计)中描述了使用周期性广播，其适当部分通过引用方式并入。为了根据测量的距离建立初始位置，可以使用多维定标(MDS)。在由Raj Thilak Rajan、Geert Leus和Alle-Jan van der Veen撰写的论文“Joint relative position and velocityestimation for an anchorless network of mobile nodes”(移动节点的无锚网络的联合相对位置和速度估计)中描述了MDS，其适当部分通过引用方式并入。
参考图1，示出了图示本发明的实施方案的图。示出了示例性系统20。系统20可以包括多个物体30a-30n和/或多个通信卫星40a-40n。在所示的示例中，物体可以包括车辆和/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中的两个被示出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，物体30a、30b和/或30n可以是车辆，并且物体30i可以是基站(例如，路边单元(RSU))。在一些实施方案中，物体30a-30n中的每一者可以是车辆(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现的设计标准而变化。系统20可以被配置为针对不同数量的车辆和/或基站30a-30n和/或通信卫星40a-40n进行调整和/或自校正。
物体30a-30n中的每一者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可以在物体30a-30n内实现和/或附接到该物体。在所示的示例中，模块100a被示出位于车辆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的其他电子设备在一起。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、独立的GPS设备、健康监测设备、智能手表等)中实现。在示例中，实现模块100a-100n的移动设备可以在移动的车辆内操作。模块100a-100n的位置和/或其如何连接到物体30a-30n可以根据特定实现的设计标准而变化。
在所示的示例中，物体30a-30n和/或相应的模块100a-100n可以被配置为与通信卫星40a-40n通信。通常，通信卫星40a-40n中的四个或更多个可以连接(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类型的连接来实现。卫星40a-40n可以提供信号(例如，GA-GN)。一个示例性具体实施使用全球导航卫星系统(GNSS)或全球定位系统(GPS)。位置信息(例如，坐标)可以根据从GNSS或GPS接收的信号GA-GN来计算(例如，通过模块100a-100n和/或物体30a-30n的其他部件)。位置信息的定位精确度可以由模块100a-100n确定。
在一些实施方案中，模块100a-100n可以被配置为接收由卫星40a-40n发送的信号GA-GN。模块100a-100n可以被配置为基于信号GA-GN中的数据来计算相应车辆30a-30n的位置信息(例如，位置数据、坐标等)。在一些实施方案中，物体30a-30n(例如，GPS模块)可以将计算的位置数据提供给模块100a-100n。在一些实施方案中(例如，具有有限干扰和/或多径误差和/或没有干扰和/或多径误差的晴空条件)，根据信号GA-GN计算的位置信息的定位精确度可以在可接受的容差内，以提供一个独立计算的定位数据源。
本地条件可以是任何类型的干扰和/或多径因素，其可以影响使用信号GA-GN对位置信息(例如，位置坐标)的确定。例如，本地条件可以归因于电离层干扰、噪声、由密集城区造成的信号退化、由高层建筑造成的信号退化等。模块100a-100n可以被配置为通过使用协同定位来补充和/或增强根据信号GA-GN确定的物体30a-30n的位置数据的准确性。例如，模块100a-100n可以被配置为提供比使用信号GA-GN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/或另一种类型的固定基站。虽然仅示出了基站30i，但是通常可以实现多于一个基站30i来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可以位于已知固定位置，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被示出位于车辆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/或车辆30a-30n上的各个位置处实现，并且通过电子网络连接，该电子网络连接部件中的一个或多个并且使得能够以数字信号的形式共享信息(例如，串行总线、通过线路和/或接口连接的电子总线、无线接口等)。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可以被配置为实现传感器。电路104a-104n可以被配置为实现致动器。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可以被配置为与模块100a-100n通信。传感器102a-102n可以被配置为从车辆30a-30n附近的环境捕获信息。致动器104a-104n可以被配置为使车辆30a-30n和/或车辆30a-30n的部件执行动作。在一些实施方案中，传感器102a-102n和/或致动器104a-104n可以被配置为读取数据以检测物体和/或响应于检测到的物体执行动作，以使车辆30a-30n实现功能诸如速度控制、碰撞预测、碰撞预防、自动对准、在线保险杠蒙皮校准、运动估计、航位推算、交叉路口移动辅助(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可以被配置为传送信号(例如，RAA-RNN)。信号RAA-RNN可以在模块100a-100n之间传送以确定物体30a-30n之间的相对距离。通常，模块100a-100n中的每一个模块可以将信号RAA-RNN中的一个传输到模块100a-100n中的每一个模块(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，并将信号RBN传输到模块100n。信号RAA-RNN的数量可以根据特定实现的设计标准而变化。
信号RAA-RNN可以由模块100a-100n使用来计算物体30a-30n之间的距离的值。在示例中，信号RAA-RNN可以类似于雷达来配置，以测量传输信号被发送到目的地和/或从目的地返回所花费的时间量。例如，模块100a可以通过向模块100b传输信号RAB并测量信号RAB返回到模块100a之前的时长(例如往返时间)来执行测距(例如，确定物体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类型的连接、无线电信号、超声波信号和/或另一种类型的无线连接来实现。在一个示例中，信号RAA-RNN可以在特定的无线频谱(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可以作为基本安全消息(BSM)和/或与BSM一起实现。在又一个示例中，Wi-Fi可以实现，并且信号RAA-RNN可以是被配置为传输时间戳的低层协议(例如，MAC和/或PHY)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现的设计标准而变化。
由模块100a-100n使用信号RAA-RNN计算的相对定位值(例如，坐标)可以被配置为使得能够实现协同定位。由模块100a-100n确定的协同定位和/或相对坐标可以具有比使用信号GA-GN(例如，使用GNSS数据)确定的位置信息更高的精确度。协同定位信息可以与使用传感器102a-102n采集的数据和/或使用信号GA-GN生成的数据融合。物体30a-30n之间相对位置的更高准确度和/或精度可以减少不确定性、减少误报数量、减少错误数据计算和/或能够实现改善的汽车安全完整性等级(ASIL)分类。例如，在GNSS覆盖率低的城市场景中，可能存在GPS不确定性，并且依赖GPS信息可能会产生大量误报和/或漏报。协同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可以被配置为能够启用传感器和/或数据融合。例如，模块100a-100n可以被配置为从一个或多个(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，以对物体30a-30n周围的环境作出推断。由模块100a-100n作出的推断可以提供比单独使用数据源中的一个更高准确度和/或精度的数据(例如，相对定位)。
参考图2，示出了图示被配置为确定高精度范围估计的模块100a-100n中的一个示例性模块的图。模块100被示出为模块100a-100n中的一个的代表性示例。模块100可以被配置为生成和/或计算相对于其他车辆的位置。模块100被示出为传输/接收信号RAA-RNN。该模块可以发送/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现的设计标准而变化。
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可以被配置为在模块100与传感器102a-102n和/或致动器104a-104n之间传递数据。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，以能够实现数字信号形式的信息共享(例如，串行总线、通过线路和/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现的设计标准而变化。
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提供可能的连接选项)和/或GNSS网络(例如，通信卫星40a-40n)的双频带天线。在另一个示例中，天线120可以被实现为两个天线。例如，一个天线可以被具体地设计为连接到一个或多个基站(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可以被实现为分立的天线模块和/或双频带天线模块。在一些实施方案中，天线120可以被实现为非板载电路(例如，非模块100一部分的部件)。例如，天线120可以经由电子总线106向模块100发送/从模块100接收数据。天线120的实现可以根据特定实现的设计标准而变化。
收发器122可以被配置为传送(例如，发送和/或接收)数据(例如，无线电信号)。收发器122可以被配置为生成和/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，以与外部设备(例如，模块100a-100n中的其他)通信。收发器122可以从外部设备(例如，模块100a-100n中的其他)接收通信，并将通信信号传输到处理器124。收发器122可以被配置为传送基本安全消息(BSM)协议和/或BSM协议以外的数据。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可以被配置为与一个或多个通信协议兼容(例如，Wi-Fi收发器，其被配置为执行专用短程通信(DSRC)、车辆到车辆(V2V)和/或车辆到基础设施(V2I)通信)。收发器122的实现可以根据特定实现的设计标准而变化。
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可以包括多个独立的电路(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的任选部件。在示例中，非板载电路(例如，非模块100的一部分的部件)可以执行GNSS芯片组150的功能，并将信息发送到模块100(例如，经由总线106)。在另一个示例中，非板载电路(例如，非模块100的一部分的部件，诸如分布式和/或可扩展计算服务)可以执行用于确定协同定位数据的功能，并将信息发送到模块100(例如，经由总线106)。处理器124的设计和/或处理器124的各个部件的功能可以根据特定实现的设计标准而变化。处理器124示出为向天线120、收发器122、存储器132和/或通信端口126发送数据和/或从它们接收数据。
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。
定位坐标170a可以存储由模块100从由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可以提供数据，根据该数据可以计算位置信息定位准确度的特定分辨率。在一些实施方案中，位置坐标170a可能不为特定应用(例如，车道检测、自主驾驶等)提供足够的定位准确度。相对位置数据170d可以用于提高位置坐标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外部的部件来计算。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可以包括用于转换从传感器102a-102n接收的和/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，用于传感器102a-102n和/或致动器104a-104n中的每一者的一组系数)。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以保持准确性。校准数据170b的格式可以基于特定实现的设计标准而变化。
时间戳/延迟170c可以用于确定车辆位置数据160的年龄、信号RAA-RNN的飞行时间和/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应该被认为是可靠的还是不可靠的(例如，早于预定阈值时间量的数据可能是不可靠的)。在一个示例中，时间戳170c可以被附加到信号RAA-RNN。例如，时间戳170c能够以协调通用时间(UTC)和/或本地时间记录时间。时间戳170c的实现可以根据特定实现的设计标准而变化。
相对定位数据170d可以用于增加(例如，提高)位置坐标170a(例如，GNSS位置)的精度和/或提供一组独立的位置数据(例如，协同位置信息)。相对位置数据170d可以包括对应于车辆30(例如，主车辆)相对于其他车辆的相对位置的测距数据。相对位置数据170d可以表示协同位置解(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的准确度的本地条件。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/或现在的信息，以确定车辆30行驶的位置。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，估计速度、估计行驶时间、估计位置等)。先前确定的位置可以用于帮助确定车辆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，板载陀螺仪和/或轮点击消息)来确定。用于确定航位推算数据170e的实现和/或存储的信息可以根据特定实现的设计标准而变化。
各种其他类型的数据(例如，其他数据170n)可以存储为车辆位置数据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的过去数据值和当前数据值，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在纯航位推算模式下操作时(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可以存储使用校正(procrusting)程序和/或多维定标操作确定的各种坐标系。
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执行一个或多个步骤。在示例中，处理器124可以计算位置信息(例如，基于接收的信号GA-GN)。在另一个示例中，指令162的步骤中的一个可以由处理器124执行/进行，并且可以基于信号RAA-RNN来确定相对位置数据170d。由处理器124执行的指令和/或执行指令162的顺序可以根据特定实现的设计标准而变化。
通信端口126可以允许模块100与外部设备诸如传感器102a-102n和/或致动器104a-104n通信。例如，模块100被示出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)共享协同位置数据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，板载陀螺仪数据、轮点击消息、激光雷达等)。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。在另一个示例中，到便携式计算设备(例如，智能电话、平板计算机、笔记本计算机、智能手表等)的无线连接(例如，Wi-Fi、蓝牙、蜂窝等)可以允许来自模块100的信息显示给用户。
滤波器128可以被配置为执行线性二次估计。例如，滤波器128可以实现卡尔曼滤波器。通常，滤波器128可以递归地对输入数据进行操作，以产生统计最佳估计。例如，滤波器128可以用于计算位置坐标170a和/或估计位置坐标170a的准确性。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的实现可以根据特定实现的设计标准而变化。
时钟130可以被配置为确定和/或跟踪时间。由时钟130确定的时间可以存储为时间戳数据170c。在一些实施方案中，时钟130可以被配置为比较在信号RAA-RNN中接收的时间戳，以确定延迟(例如，往返时间)。
模块100可以被配置为计算位置和/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、数据的年龄(例如，数据上次更新的时间，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/或传输的数据的类型可以根据特定实现的设计标准而变化。
模块100可以被配置为芯片组、片上系统(SoC)和/或分立设备。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可以被配置为计算位置、速度和时间(PVT)解、相对定位解和/或航位推算解。在一些实施方案中，模块100可以将接收到的数据(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，相对位置数据170d可以被发送到另一部件以确定协同定位解)。例如，PVT可以被认为是导航的绝对最小值输出。在一些实施方案中，模块100可以包括GNSS芯片组150，并计算PVT解和/或航位推算解。在一些实施方案中，模块100可以被配置为接收提供PVT解的数据流，并且可以不确定航位推算解(例如，模块100从非板载部件接收PVT数据，确定校准数据170b，并且将校准数据170b发送到非板载部件以确定航位推算解)。在一些实施方案中，模块100可以被配置为接收提供PVT解的数据流，并且被配置为计算航位推算解。模块100可以被配置为用基于相对位置170d确定的协同定位解来补充PVT解。
在一些实施方案中，模块100可以使用外部处理器(例如，非板载处理器)来执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被配置为按需扩展和/或供应资源的分布式计算服务(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执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的能力的实现可以根据特定实现的设计标准而变化。
通常，模块100接收和/或确定PVT解、航位推算解和/或协同定位解(例如，CoP)。模块100可以被配置为分离和/或提取航位推算数据170e的数据成分、PVT解的数据成分(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)可以在执行特定响应(例如，以减速)之前从模块100请求信息。
传感器102a-102n可以被配置为从车辆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可以是被配置为确定车辆移动的各种类型的传感器(例如，磁力计、加速度计、轮点击传感器、车速传感器、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。实现的传感器102a-102n的类型可以根据特定实现的设计标准而变化。
致动器104a-104n可以是车辆30的部件，其被配置为引起动作、移动和/或控制车辆30的方面。例如，致动器104a-104n可以是制动系统、转向系统、照明系统、风挡雨刷、加热/冷却系统等中的一者或多者。在一些实施方案中，致动器104a-104n可以被配置为对从模块100和/或传感器102a-102n接收的信息作出响应。例如，如果致动器104a-104n中的一个是转向系统，则该转向系统可以从模块100接收指示与附近车辆可能发生碰撞的信息，并且转向系统可以通过使车辆30改变方向来响应。所实现的致动器104a-104n的类型可以根据特定实现的设计标准而变化。
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主驾驶车辆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捕获的信息可以被车辆30和/或模块100的部件用来执行计算和/或作出决定。计算和/或决定可以确定车辆30应该采取的动作。车辆30应该采取的动作可以被转换成致动器104a-104n可读取的信号。致动器104a-104n可以使车辆30移动和/或对环境作出响应。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，协同定位解)，以增加车辆30的ASIL等级。其他部件可以被配置为使用由模块100提供的数据来为自主驾驶作出适当的决定。
模块100a-100n可以被配置为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能导致多个解(例如，因为可能存在比方程数量更多的未知数)。模块100a-100n可以被配置为通过往返时间测量可靠地和/或非歧义地获得物体(例如，物体30a-30n)之间的相对距离。
模块100a-100n可以被配置为执行位置估计。例如，模块100a-100n可以各自包括收发器122，该收发器被配置为发送和/或接收无线电信号RAA-RNN。模块100a-100n中的每一个模块的处理器124可以被配置为根据指令162重复执行多个步骤。在一个示例中，处理器124可以执行一个或多个指令162来计算信号RAA-RNN的飞行时间(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可以执行一个或多个指令162来计算模块100a-100n的可能位置，这可以导致模块100a-100n中的每一个模块的许多可能位置。在又一个示例中，处理器124可以执行一个或多个指令162来执行多维定标(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可以被配置为重复执行校正程序(例如，在两次初始MDS计算之后以及每两次连续的MDS计算之间)。校正程序可以包括特定坐标系的平移、缩放和/或旋转，以生成校正的坐标系。例如，校正程序可以被配置为确定校正的当前坐标系，使得可以获得模块100a-100n在连续MDS计算之间的相对位置(例如，相对位置数据170d)的最小变化。
在一些实施方案中，对于模块100a-100n中的每一对，处理器124可以被配置为计算飞行时间，作为信号RAA-RNN中的一个信号从发射收发器(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可以被配置为计算飞行时间，作为信号RAA-RNN中的一个信号从发射收发器行进到接收收发器并返回到发射收发器(例如，至少一次，使得可以为模块100a-100n中的每一对确定往返时间(RTT))的时间。在一些实施方案中，处理器124可以被配置为在知道每次重新传输之间的延迟时间的情况下和/或通过包括由不同模块100a-100n生成的时间戳的重复传输来计算飞行时间(例如，以指示信号RAA-RNN何时被模块100a-100n中的每一个模块接收)。确定飞行时间的方法可以根据特定实现的设计标准而变化。
信号RAA-RNN可以被配置为与基于移动的系统协议兼容。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类型的消息可以广播类似的信息。模块100a-100n可以被配置为发送标准BSM类型消息协议之外的小消息。例如，往返时间和/或时间戳170c可以作为信号RAA-RNN的一部分传输，但是在BSM消息之外。信号RAA-RNN能够以预定的更新速率传输。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可以作为BSM信号经由标准服务信道传输。例如，使用标准服务信道，信号RAA-RNN可以被传输到物体30a-30n的簇头。如果目标物体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，然后传输到目标车辆)。由信号RAA-RNN实现的一种或多种协议可以根据特定实现的设计标准而变化。
参考图3，示出了图示车辆间距离估计的图。示出了示例性系统200。示例性系统200可以由在道路202a和道路202b的交叉路口处的四个物体30a-30d来实现。物体30a-30d中的每一者可以包括模块100a-100d中相应的一个。在示例性系统200中，物体30a-30c可以是车辆，并且物体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，物体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现的设计标准而变化。
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通信。信号RAB被示出为在车辆30a和车辆30b之间传输，信号RAC被示出为在车辆30a和车辆30c之间传输，信号RAD被示出为在车辆30a和物体30d之间传输，信号RBC被示出为在车辆30b和车辆30c之间传输，信号RBD被示出为在车辆30b和物体30d之间传输，并且信号RCD被示出为在车辆30c和物体30d之间传输。信号RAA-RNN可以响应于RAA-RNN信号中的一个和/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中的每一个模块之间来回传输。
在一些实施方案中，模块100a-100d中的每一个模块可以被配置为计算在模块100a-100d中的每一个模块之间发送的信号RAB-RCD中的每一个信号的往返时间。例如，模块100a可以被配置为计算从模块100a发送到其他模块100b-100d的信号RAB-RAD中的每一个信号的往返时间，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、由模块100c发送到其他模块100a、100b和/或100d的信号RAC、RBC和/或RCD，和/或由模块100d发送到其他模块100a-100c的信号RAD、RBD和/或RCD的往返时间。使用所计算的往返时间，处理单元124a-124d中的每一个处理单元可以被配置为计算模块100a-100d(以及物体30a-30d)的可能位置，这可以导致模块100a-100d中的每一个模块的多个可能位置(例如，因为存在比方程的数量多的未知数)。
在一些实施方案中，模块100a-100d可以被配置为一次或多次地计算模块100a-100d中的两个模块(例如，100a-100b)之间的飞行时间(TOF)(例如，成对地)。在一个示例中，对于模块100a-100d中的每一对，处理器124a-124d可以被配置为确定信号RAB-RCD从模块100a-100d中的一个发射模块到模块100a-100d中的一个接收模块的行程时间(例如，信号RAB从发射模块100a到接收模块100b的行程时间)。为了确定行程时间(例如，飞行时间)，模块100a-100d可以具有同步时钟(例如，时钟130可以被同步)。在另一个示例中，对于模块100a-100d中的每一对，处理器124a-124d可以被配置为确定信号RAB-RCD从模块100a-100d中的一个发射模块到模块100a-100d中的一个接收模块并返回模块100a-100d中的一个发射模块的往返行程时间(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的行程时间，可能包括延迟时间)。为了确定行程时间(例如，往返时间)，时钟130可能不需要同步，但是延迟170c可能是已知的。如果延迟时间170c不是已知的，则可以实现重复传输(例如，在不同的模块100a-100d处具有5个时间戳)。
处理器124a-124d中的每一个处理器可以确定模块100a-100d的可能位置。处理器124a-124d可以被配置为执行多维定标(MDS)操作。MDS操作可以被实现来计算模块100a-100d在坐标系中的相对位置。处理器124a-124d可以被配置为执行另一个MDS操作(例如，在稍后的时间)。MDS操作可以被实现为计算模块100a-100d在另一坐标系中的另一组相对位置。例如，第一MDS操作可以确定在第一坐标系中的相对位置，并且第二MDS操作可以确定在第二坐标系中的相对位置。
处理器124a-124d中的每一个处理器可以被配置为执行校正程序。校正程序可以包括由MDS操作使用的坐标系中的一个的平移操作、缩放操作和/或旋转操作中的一者或多者。校正程序可以被配置为生成校正的坐标系。校正的坐标系可以被实现为确定模块100a-100d在第一MDS操作和第二MDS操作之间的相对位置的最小变化。模块100a-100d可以被配置为连续地执行MDS操作。对于以下MDS操作中的每一者，可以执行校正程序以生成更新的(例如，当前的)校正坐标系。
处理器124a-124d可以被配置为连续地和/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，这可以导致模块100a-100d中的每一个模块的多个可能位置)，和/或执行MDS操作，以便获得模块100a-100d在坐标系中的相对位置。在两次初始MDS操作之后，处理器124a-124d可以被配置为在MDS计算之间重复执行校正程序。在一个示例中，校正程序可以在每两次连续的MDS计算之间执行。校正程序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，校正程序可以使用最大似然估计(MLE)计算来执行。在另一个示例中，校正程序可以使用最小二乘估计(LSE)计算来执行。在一些实施方案中，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)的车辆动力学可以由处理器124a-124d使用(例如，以提高计算出的解的准确度)。
模块100a-100d可以连接到在物体30a-30d中相应的一个中实现的警告和/或信息设备(例如，平视显示器、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为基于由模块100a-100d计算的协同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可以被配置为与其他车辆环境检测设备(例如，传感器102a-102n)通信(例如，经由电子总线106)。例如，传感器102a-102n可以包括被配置为确定物体30a-30d中的一个的位置的设备(例如，雷达设备、相机设备、激光雷达设备等)。
在一些实施方案中，物体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，并且物体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可以使物体30b-30d能够传送信号RAB-RCD，但是协同定位解的计算可以由模块100a执行。例如，模块100a可以根据信号RAB-RCD确定协同定位解，并将数据发送到收发器122b-122d中的每一个收发器，以向其他物体30b-30d提供协同定位解。
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可以被配置为重复执行具有中间MDS计算的至少五个校正程序。在一些实施方案中，处理器124a-124d可以被配置为在知道每次重新传输之间的延迟时间的情况下和/或通过在不同收发器处的具有时间戳的重复传输来计算飞行时间。
为了确定模块100a-100d的相对位置，可以执行MDS操作。响应于MDS操作生成的输出可以呈现物体30a-30d之间的真实相对定位。校正程序可以被配置为旋转(例如，旋转X-Y图)相对定位(例如，镜像和/或平移的)，以提供附加补偿。由校正程序执行的附加补偿可以提供正确的相对定位(例如，相对定位数据170d)。
在所示的示例中，四个物体(例如，30a-30d)被示出为传输信号RAB-RCD。信号和/或物体的数量可以根据特定实现的设计标准而变化。增加物体(例如，30a-30n)的数量能够以计算效率为代价提高计算的协同定位解的准确度。减少物体的数量(例如，物体30a-30d中的少于四个物体)可以降低计算成本，但是可能不能提供足够的准确度(例如，协同定位解的准确度可能不是对GNSS解的改善)。通常，使用物体30a-30n中的四个来确定协同定位解可以在相对定位坐标170d的准确度和处理器124的计算处理能力之间提供平衡的折衷。例如，使用物体30a-30n中的多于四个物体可以提供相对位置坐标170d的准确度的递减回报。
在一些实施方案中，模块100a-100d可以被配置为预测物体30a-30d的轨迹(例如，路径)。模块100a-100d可以计算和/或接收物体30a-30d中的每一者的相关联的位置和/或速度(例如，低准确度位置、速度和/或航向)。在一个示例中，预测的轨迹可以使用GPS航向和/或GPS速度信息来计算。在另一个示例中，预测的轨迹可以使用飞行时间和/或往返时间信息来计算。在又一个示例中，预测的轨迹可以基于道路202a-202b的形状和/或路径来计算。在再一个示例中，物体30a-30d中的一个或多个可以不具有预测的轨迹和/或预测的轨迹具有零值(例如，物体30d可以是静止的)。预测的轨迹可以使用信号RAB-RCD作为数据消息传送到模块100a-100d和/或从模块100a-100d传送出来和/或存储在存储器132中。
参考图4，示出了图示包括第一和第二通信范围内的车辆簇的多跳示例300的图。示出了区域302和区域304。区域302可以是数据消息通信(例如，服务)区域。区域304可以是控制信道通信区域。示出了通信范围310和通信范围312。通信范围310可以是数据消息信道通信的最大范围。通信范围312可以是控制信道(例如，短消息)通信的最大范围。
在多跳示例300中，示出了多个车辆簇320a-320n。每个车辆簇可以包括一组车辆和/或基站(例如，结合图1示出的物体30a-30n)。簇320a-320n中的每一个簇内的每个车辆可以在同一簇中的每个其他车辆的附近和/或范围内。在一个示例中，簇320a-320n中的一个中的每个车辆可以彼此在大约100m内(例如，在非视线场景中，每个车辆可能需要处于通信范围内，并且最大范围可以是大约100m)。车辆之间的距离的量可以根据特定实现和/或实现的通信协议和/或技术的设计标准而变化。在多跳示例300中，示出了簇320a-320n中的五个。然而，簇320a-320n的数量可以根据特定实现的设计标准而变化。
示出了簇头322a-322n。簇头322a-322n中相应的一个可以在簇320a-320n中的每一个簇内。簇320a-320n中的每一个簇内的车辆30a-30n中的一个可以是簇头322a-322n中的一个。在一些实施方案中，簇头可以被实现为基站。在所示的示例中，簇头322a可以是簇320a的簇头。类似地，簇头322b可以是簇320b的簇头。簇头322a-322n中的每一个簇头可以对应于簇320a-320n中的一个。
示出了簇节点324a-324n。簇节点324a-324n可以是属于簇320a-320n中的一个或多个的车辆。通常，簇节点324a-324n中的每一个簇节点可以与簇头322a-322n中对应的一个通信。例如，簇320a-320n中的每一个簇可以包括簇头322a-322n中相应的一个簇头和/或多个簇节点324a-324n。在一个示例中，簇320a可以包括簇头322a、簇节点324a和簇节点324b。在另一个示例中，簇320b可以包括簇头322b、簇节点324c和簇节点324d。簇头322a-322n中的每一个簇头可以是簇节点324a-324n中的一个簇节点(例如，簇头可以是簇节点的特殊情况)。簇320a-320n中的每一个簇内的簇节点324a-324n的数量和/或簇节点324a-324n中的哪一个属于簇320a-320n中的哪一个可以根据特定实现的设计标准而变化。
在多跳示例300中，模块100a被示出为由簇头322c实现，模块100b被示出为由簇节点324e实现，并且模块100c被示出为由簇节点324f实现。在多跳示例300中，簇头322c、簇节点324e和簇节点324f各自属于簇320c。类似地，簇头322a-322n中的每一个簇头和/或簇节点324a-324n中的每一个簇节点可以实现模块100a-100n中的一个(为简单起见未示出)。
在多跳示例300中，数据消息通信区域302和/或控制信道通信区域304可以相对于模块100a示出(例如，簇头322c)。在示例中，数据消息通信范围310可以是模块100a的数据消息通信信道的范围(例如，根据环境条件，诸如是否存在视线条件或非视线条件，大约100m-800m的最大范围)。在另一个示例中，控制信道通信范围312可以是模块100a的控制信道的范围(例如，是数据消息通信信道的范围的大约两倍)。例如，模块100a可能能够在数据消息通信范围310内传输具有包括BSM消息的数据的信号RAA-RNN中的一个，但是信号RAA-RNN可以传送超出数据消息通信范围310的不同数据(例如，有限的数据集)。
在多跳示例300中，簇节点324a、簇节点324b和/或簇节点324n可以各自超出模块100a的信号RAA-RNN的通信范围(例如，数据消息通信范围310和控制信道范围312两者)。在多跳示例300中，簇头322a、簇头322n、簇节点324c、簇节点324l和/或簇节点324m可以各自超出模块100a的信号RAA-RNN的数据消息通信范围310，但是在控制信道通信范围312内(例如，在控制信道区域304内)。在多跳示例300中，簇头322b、簇头322d、簇节点324d、簇节点324e、簇节点324f、簇节点324g和/或簇节点324h可以位于模块100a的信号RAA-RNN的数据消息通信范围310内(例如，在数据消息通信区域302内)。
通常，形成簇320a-320n的概念是已知的。例如，簇320a-320n可以基于当前交通场景来形成和重新形成。例如，组大小(例如，簇320a-320n中的一个内的簇节点324a-324n的数量)、成员(例如，簇节点324a-324n中的哪一些属于簇320a-320n中的哪一些和/或车辆30a-30n中的哪一个是簇头322a-322n中的一个和/或车辆30a-30n中的哪一些是簇节点324a-324n)可以基于交通状况和/或相对接近度而变化。在一个示例中，当车辆30a-30n进入通信范围(例如，数据消息通信范围310和/或控制信道通信范围312)时，簇320a-320n可以获得和/或丢弃簇节点324a-324n。在另一个示例中，随着交通模式改变，簇节点324a-324n中的一个或多个可以变成簇头322a-322n中的一个，和/或簇头322a-322n中的一个可以变成簇节点324a-324n中的一个。然而，在簇320a-320n中的每一个簇内重新布置车辆30a-30n在一些交通场景(例如，高速交通场景)中可能具有有限的用处。
模块100a-100n可以符合用于V2V和/或V2x通信的车辆环境无线接入(WAVE)标准。由模块100a-100n实现的WAVE标准可以限制与实际数据消息信道(例如，服务信道)相比可以在控制信道中传输的信息的量。例如，与数据消息相比，使用控制信道的短消息可能更短(包含更少的信息)。然而，控制信道可以实现使用更多功率将信号RAA-RNN传输更远的距离的可能性。在一个示例中，一个数量的功率可以由模块100a-100n使用来将包括用于数据消息通信(例如，服务)信道的信息的信号RAA-RNN传输到数据消息通信范围310的距离。在另一个示例中，第二数量的功率可以由模块100a-100n使用来将包括与控制信道对应的信息的信号RAA-RNN传输到控制信道范围312的距离。
通常，由模块100a-100n使用的功率的数量和/或传输的距离的量对于控制信道通信比对于数据消息通信信道更大，并且由数据消息通信信道传送的信息的量大于由控制信道传送的信息的量。在一个示例中，控制信道传输功率可以比数据消息信道传输功率高7-10dB。在一些实施方案中，7-10dB的传输功率可以使控制信道能够具有大约两倍于数据消息信道的最大范围的最大范围。
模块100a-100n可以被配置为使用控制信道传送数据(例如，短消息)，以到达范围310和/或范围312之外的车辆。包含足以实现分簇的信息的短消息可以使用控制信道传输，以到达范围312之外的车辆。模块100a-100n可以使用多跳来传送数据消息(例如，信号RAA-RNN的BSM信息、位置坐标170a和/或相对位置数据170d)，以到达范围310和/或范围312之外的车辆。通常，由模块100a-100n使用控制信道(例如，CCH)传输的信息的量可能是有限的。在一个示例中，由模块100a-100n使用控制信道传送的短消息信息可以包括簇320a-320n中相关联的一个中的多个车辆、簇320a-320n中相关联的一个的平均航向和/或速度和/或簇头322a-322n中相关联的一个的位置。通常，由模块100a-100n在控制信道中传输的短消息信息可以对应于在簇头324a-324n处可用的信息和/或值(例如，已经用于形成簇320a-320n的数据)和/或多跳通信路径。
在多跳示例300中，模块100a被示出为传输和/或接收一个或多个信号(例如，H1A-H1I)。信号H1A-H1H可以表示使用一跳在簇头322c和各个其他簇头和/或簇节点之间的数据消息通信(例如，直接通信)。信号H1A-H1H可以表示短消息通信和/或数据消息通信两者。在多跳示例300中，示出了多个信号(例如，H2A-H2K)。信号H2A-H2K可以表示从模块100a到各个其他簇头和/或簇节点使用多于一跳的数据消息通信。信号H2A-H2K可以表示数据消息通信。通常，信号H1A-H1H和/或信号H2A-H2K可以表示使用信号RAA-RNN传送的数据。
在一个示例中，模块100a可以使用控制信道将信号H1A在控制信道区域304中直接从簇头322c传送到簇头322a。在一个示例中，模块100a可以使用数据消息通信信道将信号H1B在数据消息通信区域304中直接从簇头322c传送到簇头322b。在一个示例中，模块100a可以使用控制信道将信号H1C在控制信道区域304中直接从簇头322c传送到簇320b的簇节点324c。在一个示例中，模块100a可以使用数据消息通信信道将信号H1D在数据消息通信区域302中直接从簇头322c传送到簇320c的簇节点324f。在一个示例中，模块100a可以使用数据消息通信信道将信号H1E在数据消息通信区域302中直接从簇头322c传送到簇320c的簇节点324e。在一个示例中，模块100a可以使用控制信道将信号H1F在控制信道通信区域304中直接从簇头322c传送到簇320n的簇节点324m。在一个示例中，模块100a可以使用数据消息通信信道将信号H1G在数据消息通信区域302中直接从簇头322c传送到簇320d的簇头322d。在一个示例中，模块100a可以使用控制信道将信号H1H在控制信道区域304中直接从簇头322c传送到簇320n的簇头322n。在一个示例中，模块100a可以使用控制信道将信号H1I在控制信道区域304中直接从簇头322c传送到簇320n的簇节点324l。在多跳示例300中示出的信号H1A-H1H可以是由模块100a使用单跳(例如，从源直接到目的地，其间没有其他节点)进行的通信的说明性示例。类似地，目的地可以各自使用信号H1A-H1H来响应源。
在一个示例中，簇头322a可以将信号H2A传送到簇节点324a。在一个示例中，簇头322a可以将信号H2B传送到簇节点324b。在一个示例中，簇头322b可以将信号H2C传送到簇头322a。在一个示例中，簇头322b可以将信号H2D传送到簇节点324c。在一个示例中，簇头322b可以将信号H2E传送到簇节点324d。在一个示例中，簇头322d可以将信号H2F传送到簇节点324g。在一个示例中，簇头322d可以将信号H2G传送到簇节点324h。在一个示例中，簇头322d可以将信号H2H传送到簇节点322n。在一个示例中，簇头322n可以将信号H2I传送到簇节点324m。在一个示例中，簇头322n可以将信号H2J传送到簇节点324n。在一个示例中，簇头322n可以将信号H2K传送到簇节点324l。在多跳示例300中示出的信号H2A-H2K可以是由模块100a使用多跳(例如，从源到至少一个中间节点，然后到目的地)进行的通信的说明性示例。类似地，目的地和/或中间节点可以使用信号H2A-H2K进行响应。
相应的簇头322a-322n中的每一个簇头可以负责与簇头322a-322n中的另一个进行通信。与所有簇节点324a-324n彼此通信相比，簇头322a-322n之间的通信可以减少通信的量。然而，使用标准BSM协议(例如，限于范围310)，簇头324a-324n中的许多个可能不是可到达的(在数据消息的范围之外)。模块100a-100n可以实现数据消息的多跳，以到达区域304中的簇头324a-324n。
信号RAA-RNN(例如，由信号H1A-H2I和/或信号H2A-H2K表示)能够以更新速率操作。更新速率可以是由模块100a-100n传送信息的频率。在一个示例中，更新速率可以是10Hz(例如，信息消息每100ms发送一次)。在另一个示例中，更新速率可以是5Hz。多跳通信的每一跳能够以一个更新间隔出现。更新速率可以实现信号RAA-RNN的周期性广播。更新速率的频率可以根据特定实现的设计标准而变化。
在所示的示例中，从控制信道区域304中的簇头322c(例如，模块100a)到簇头322a的多跳通信可以包括两跳。第一跳可以是从簇头322c(例如，源)到簇头322b(例如，中间节点)的信号H1B，并且第二跳可以是从簇头322b到簇头322a(例如，目的地)的信号H2C。信号H1B能够以第一更新间隔传输，并且信号H2C能够以第二更新间隔传输。例如，以10Hz更新间隔，信号H1B可以在第一个100ms接收，并且信号H2C可以在第二个100ms接收(例如，从源向目的地传输信息的总时间为200ms)。
类似地，目的地簇头322a可以使用信号H2C和信号H1B使用中间簇头322b响应源簇头322c。例如，目的地簇头322a的响应可能需要另外200ms，导致通信的往返时间为400ms。通常，对于10Hz的更新速率，发送信息到目的地并在源接收响应的时间可能需要大约100ms×2N，其中N代表通信中的跳数。由于信息的广播是周期性的，减少跳数可能是减少总通信时间的实用方法。在高速交通和/或其他交通场景中，减少发送信息和接收响应的时间量(例如，减少跳数)可能很重要。
模块100a-100n可以被配置为能够实现与可能在模块100a-100n的传输能力的通信范围之外的物体30a-30n通信(例如，对于信号的功率来说太远、超出正常BSM协议的范围、超出另一种协议的范围，等等)。模块100a-100n可以被配置为与中间节点(例如，模块100a-100n中的另一个)通信，并且中间节点可以重新发送相同的消息，直到消息到达源模块预期的目的地(例如，模块100a-100n中的另一个)。模块100a-100n可以被配置为通过使用更多的输出功率向簇头324a-324n传送短消息来减少与控制信道区域304中的物体30a-30n通信的跳数。
模块100a-100n可以被配置为传输/接收短消息和/或数据消息。数据消息可以在数据消息通信区域302内传送，并且使用多跳来到达范围310之外的车辆(或者从与簇320a-320n中的另一个相关联的簇节点324a-324n接收信息)。短消息可以传送到远至控制信道范围312，以到达范围310之外的车辆。短消息可以被配置为初始化源(例如，簇头322c)和目的地(例如，簇头322a)之间的通信。在示例中，通信的初始设置可以包括找到预期接收方物体(例如，汽车)将消息发送到的位置并传送到相关联的簇头。由模块100a-100n用来确定相对位置数据170d的信息可以使用多跳通信(例如，通过用于BSM通信的正常服务信道)在数据消息中发送。
短消息可以比数据消息携带更少的信息。传输短消息可以比传输数据消息消耗更多的功率。例如，短消息的传输功率可以比数据消息的传输功率高7-10dB。数据消息和/或短消息消耗的功率量可以基于硬件实现(例如，功率放大器、天线等)而变化。通常，输出更高的功率成本高昂。短消息可以具有比数据消息(例如，范围310)更大的范围(例如，范围312)。短消息可以使用控制信道传输。数据消息可以使用数据消息通信信道(例如，服务信道)来传输。
在一个示例中，模块100a(例如，簇头322c)可能需要来自簇节点324f的信息，并且更新间隔可以是10Hz。簇节点324f在数据消息区域302内，并且与簇头322c在同一簇320c中。模块100a可以使用数据消息通信信道传输数据消息，以接收来自簇节点324f的响应。簇头322c可以将信号H1D传输到簇节点324f(例如，100ms)，并且簇节点324f可以使用信号H1D来对簇头322c进行响应(例如，另一个100ms)。模块100a可以具有在大约200ms内计算相对位置数据170d的信息。
在另一个示例中，模块100a(例如，簇头322c)可能需要来自簇节点324d的信息，并且更新间隔可以是10Hz。簇节点324d在数据消息区域302内，但是在与簇头322c的簇320c不同的簇(例如，320b)中(例如，簇头322c可以不直接与簇节点324d通信)。模块100a可以实现多跳通信。模块100a可以使用数据消息通信信道传输数据消息，以经由作为中间节点的簇头322b从簇节点324f接收响应。簇头322c可以将信号H1B传输到簇头322b(例如，100ms)，并且簇头322b可以使用信号H2E将数据消息转发到目的地簇节点324d(例如，另一个100ms)。簇节点324d可以使用簇头322n作为中间节点经由多跳来对簇头322c进行响应。簇节点324d可以使用信号H2E将数据消息响应传输到簇头322b(例如，另一个100ms)，并且簇头322b可以将数据消息响应转发到簇头322c(例如，另一个100ms)。模块100a可以具有在大约400ms内计算相对位置数据170d的信息。
在又一个示例(例如，高速交通场景)中，模块100a(例如，簇头322c)可能需要来自簇节点324a的信息，并且更新间隔可以是10Hz。簇节点324a在模块100a的通信范围之外(例如，在范围310和范围312两者之外)。簇节点324a可以属于与簇头322a相关联的簇320a。簇头322a可以在控制信道区域304内。模块100a(例如，簇头322c)可以通过使用控制信道使用短消息来初始化与簇头322a的通信。模块100a可以传输短消息H1A来初始化通信(例如，100ms)。簇头322a可以使用信号H2A从簇头322c向簇节点324a发送信息请求(例如，另一个100ms)。簇节点324a可以对该请求进行响应，并且使用簇头322a和簇头322b作为中间节点将响应传输到簇头322c。簇节点324a可以通过向簇头322a发送信号H2A来进行响应(例如，另一个100ms)。簇头322a可以将响应作为信号H2C转发到中间簇头322b(例如，另一个100ms)。中间簇头322b可以将响应作为信号H1B转发到源簇头322a(例如，另一个100ms)。模块100a可以具有在大约500ms内计算相对位置数据170d的信息。如果模块100a没有使用控制信道和/或短消息来初始化通信，则簇头322c可能在大约600ms内没有接收到信息。模块100a-100n可以实现使用短消息的直接通信的组合，以初始化利用多跳的数据消息的通信，从而发送由相对位置模块152用来计算相对位置解的信息。
在一些实施方案中，短消息可以被传送到区域304内的簇头322a-322n和/或簇节点324a-324n。短消息可以用于确定与簇头322a-322n中的哪一个通信，以便传送数据消息。短消息可以由模块100a-100n实现，以确定在范围310之外是否存在可能需要信息的物体。使用短消息通信的簇头322a-322n和/或簇节点324a-324n的数量和/或类型可以根据特定实现的设计标准而变化。
参考图5，示出了图示示例性交通场景400的图，其中主车辆30a使用控制通信信道直接与目标车辆通信。示出了道路402和道路404。道路402和道路402可以在交叉路口406交汇。车辆30a-30i被示出为在交通场景400中。车辆30d、车辆30e、车辆30f和车辆30g被示出为在道路402上行驶。车辆30a、车辆30b、车辆30c、车辆30h和车辆30i被示出为在道路404上行驶。车辆30a-30i中的每一个车辆可以包括模块100a-100i中相应的一个。车辆30a-30i和/或道路402-404的数量和/或布置可以根据特定实现的设计标准而变化。
示出了范围310和范围312。范围310和范围312可以相对于模块100a示出(例如，车辆30a可以是范围310和范围312的中心点)。数据消息区域302被示出为在范围310内。车辆30a、车辆30b和/或车辆30c可以在数据消息区域302内。控制信道区域304被示出为在范围312内且超出范围310。车辆30d、车辆30e和/或车辆30f可以在控制信道区域304内。车辆30g、车辆30h和/或车辆30i可以在控制信道区域304外。
为了生成相对位置数据170d，主车辆30a的模块100a可以将信号RAA-RNN作为数据消息传送到区域302中的车辆30b和/或车辆30c。在一些实施方案中，为了生成相对位置数据170d，模块100a可以使用来自在远处(例如，在控制信道区域304中)的车辆的附加信息。在一些实施方案中，控制信道区域中的模块中的一个或多个(例如，100d-100f)可以从模块100a请求信息。
示出了信号(例如，SA-SC)。信号SA-SC可以由收发器122传输和/或接收。信号SA-SC可以请求短消息。信号SA-SC可使用更多的输出功率，可包括有限数量的信息，和/或可在控制信道中传输。短消息SA-SC可以被传输到控制信道区域304内的模块100d-100f中的每一个模块。例如，信号SA-SC可以作为从主车辆30a周期性地广播的信标来传输。短消息SA-SC可以包括关于与主车辆30a相关联的簇头的信息。响应于短消息SA-SC而接收的信息可以向模块100a提供关于哪个车辆是该簇头(例如，结合图4描述的簇头322a-322n中的一个)的信息。接收关于与哪个簇头322a-322n通信的信息可以使得模块100a能够使用多跳来与车辆30d-30e传送数据消息。例如，交换短消息SA-SC可以使模块100a、模块100d、模块100e和/或模块100f能够知道向模块100a-100n中的哪一个发送数据消息。
在一些实施方案中，短消息SA-SC可以响应于检测到的事件(例如，随机事件)而被传送。例如，相对位置数据170e可以用于检测缓慢移动的车辆、事故、队列(例如，交通堵塞)。在另一个示例中，来自传感器102a-102n的读数可以指示特定的道路状况(例如，传感器102a-102n可以检测指示湿滑道路的低牵引力)。在又一个示例中，事件可以是预定阈值(例如，主车辆30a的速度和/或加速度)。在再一个示例中，来自一个车辆的数据消息可以提供关于可以被转发到其他车辆的事件的警告。主车辆30a可以使用短消息SA-SC发起多跳通信，以警告其他车辆30b-30n该事件(例如，提供足够的反应时间以允许车辆30b-30n减速)。在一个示例中，车辆30a可以检测导致交通减速和/或停止的事故，并且短消息SA-SC可以被发送到主车辆30a后面的车流，以将关于事故的信息(例如，用于使急救员能够到达任何受伤者身边的受损车辆的车辆位置，车辆因为事故阻塞道路而倒车的位置，等等)提供给正接近事故地点的车流。
在一些实施方案中，短消息SA-SC可以响应于通信问题而被传输。例如，在非视线场景中，数据消息的通信范围可能是有限的(例如，通信范围310可以是短距离)。模块100a-100n可以被配置为确定通信范围310和/或312，并基于范围310和/或312的大小调整通信类型(例如，数据消息通信和/或短消息以建立多跳通信)。例如，如果数据消息范围310较短(例如，主车辆30a仅从短距离处的车辆接收数据消息)，则模块100a可以使用短消息SA-SC建立多跳通信，以能够实现更长的通信范围。使用多跳增加有效通信范围可以使得模块100a-100n能够接收更多数据，和/或为驾驶员和/或车辆30a-30n的自主功能提供更多时间来作出反应。
在一些实施方案中，短消息SA-SC能够以规则的(例如，固定的)更新间隔传输。然而，为了减少无线电拥塞，短消息SA-SC可不以固定的更新间隔传送(例如，短消息SA-SC可以响应于检测到的事件而生成)。在模块100a-100n确实以固定间隔传送短消息SA-SC的场景中(例如，当数据消息的通信范围较短时)，那么以固定间隔使用短消息SA-SC进行的通信可以是临时的。例如，模块100a-100n可以监测数据消息的通信范围，并且当通信范围310增大时，短消息SA-SC能够以固定间隔停止被传输。短消息SA-SC被传输的时间、作为响应而传输短消息SA-SC的事件和/或用于传送短消息SA-SC的更新间隔可以根据特定实现的设计标准而变化。
由处理器124(例如，相对定位模块152)从短消息SA-SC确定的信息可以使处理器124能够配置收发器122以与正确的簇头322a-322n传送数据消息。实现短消息SA-SC可以使处理器124能够避免多跳到所有簇头322a-322n的建立通信(例如，额外的跳可以给数据消息传递增加额外的时间)。由于分配给各个簇320a-320n的车辆30a-30n可能随时间而改变(例如，随着交通模式的改变，车辆30a-30n可能被添加到簇320a-320n和从簇320a-320n移除)，所以簇头322a-322n可能不总是从其接收信息的重要物体。
示出了目标车辆410。在示例性交通场景400中，目标车辆410可以对应于车辆30f。例如，目标车辆410可能与主车辆30a在大约相同的时间穿过交叉路口406(例如，可能发生潜在碰撞)。然而，目标车辆410可能在主车辆30a的数据消息通信范围310之外。在没有指示器提供簇头322a-322n中的哪一个与目标车辆410相关联的知识的情况下，模块100a可能无法配置收发器122来建立与目标车辆410的通信。
在一些实施方案中，目标车辆410可以响应于事件来选择。例如，目标车辆410可以是主车辆30a后面的一个或多个车辆，以使主车辆30a能够提供道路湿滑的警告。在一些实施方案中，目标车辆410可以基于簇位置、速度和/或航向来选择。在一些实施方案中，目标车辆410可以响应于从短消息SA-SC接收的信息来选择。目标车辆410的选择方法可以根据特定实现的设计标准而变化。
在示例性交通场景400中，模块100a可以将短消息SA传输到模块100d，将短消息SB传输到模块100e和/或将短消息SC传输到模块100f(例如，控制信道区域304内的车辆30d-30f中的每一个车辆)。例如，短消息SA-SC可以广播给在通信范围312内收听的任何车辆并由其接收。短消息SA-SC可以查询模块100d-100f中的每一个模块，以确定车辆30d-30f中的哪一个是与目标车辆410相关联的簇头。当模块100a接收到信息以确定车辆30a-30i中的哪一个是与目标车辆410相关联的簇头时，处理器124可以配置收发器122以建立多跳通信链来将数据消息传输到目标车辆410。例如，响应于短消息SA-SC，模块100d-100f可以提供车辆30d-30f中的哪一个位于簇320a-320n中的哪一个中和/或车辆30a-30i中的哪一个是相关联的簇头的回复。模块100a可以接收回复并发起簇头322a-322n之间的通信链，以使用多跳通信发送数据消息。在一些实施方案中，短消息SA-SC可以提供初始化信息，并且目标车辆410可以作为响应使用多跳通信发送回数据消息。
参考图6，示出了图示使用数据消息通信信道使用多跳通信的具有主车辆30a的示例性交通场景400’。在示例性交通场景400’中，主车辆30a可能已经从位于控制信道区域304中的模块100d-100f接收到响应于短消息SA-SC的回复(结合图5描述)。使用短消息SA-SC中的信息，主车辆30a的模块100可以建立至/自目标车辆410的通信路径，以发送/接收数据消息。
短消息SA-SC可以包括可由模块100a-100n读取的信息，以确定与簇头322a-322n中的哪一个通信，以便在主车辆30a和目标车辆410之间传送数据消息。在示例中，短消息SA-SC可以在主车辆30a和目标车辆410之间提供簇头322a-322n中的一个或多个。模块100a-100n可以被配置为对在短消息SA-SC中传输的信息进行解码，并且处理器124可以配置收发器122以与由解码的信息指示的簇头322a-322n通信。
在示例性交通场景400’中，主车辆30a可以与目标车辆410建立多跳通信。模块100a可以对短消息SA-SC进行解码。在所示的示例中，从短消息SA-SC解码的信息可以指示车辆30e是与目标车辆410相关联的簇头(例如，322c)(例如，车辆30f可以是与簇头322c相关联的簇节点324a-324n中的一个)。另外，从短消息SA-SC解码的信息可以指示车辆30c可以是主车辆30a的范围内的簇头中的一个(例如，322b)，其可能能够形成到簇头322c的中间节点。在一些交通场景中，簇头322a-322n中的多于一个可以用作到达簇头322c的中间节点。
示出了信号(例如，DA-DC)。信号DA-DC可以代表数据消息。在示例中，数据消息DA-DC可以包括使用信号RAA-RNN传送的数据。数据消息DA-DC可以各自被传输到范围310的距离。数据消息DA-DC可以使用数据消息通信信道进行传送。数据消息DA-DC可以被实现为周期性广播的一部分。数据消息DA-DC可以各自随后在每个更新间隔从一辆车传输到另一辆车，以形成通信链。通信链可以响应于由短消息SA-SC提供的信息而被初始化。在一个示例中，数据消息DA-DC可以包括附加有飞行时间信息和/或往返时间信息的基本安全消息。
在示例交通场景400’中，数据消息DA-DC可以形成通信链，该通信链建立从主车辆30a到目标车辆410的数据路径。数据消息DA-DC可以经由簇头使用多跳来传送。在所示的示例中，数据路径可以从主车辆30a到范围310内的中间节点簇头322b(例如车辆30c)，然后到与范围310外的目标车辆410相关联的簇头322c(例如车辆30e)，然后到目的地目标车辆410(例如车辆30f)。
可以将数据消息DA在第一更新间隔内从主车辆30a的模块100a传送到中间节点簇头322b的模块100c。在接收到数据消息DA之后，中间节点簇头322b的模块100c可以在第二更新间隔内将数据消息作为信号DB转发到簇头322c的模块100e。在接收到数据消息DB之后，模块100e可以在第三更新间隔内将该消息作为信号DC转发到目标车辆410的模块100f。如果簇320a-320n的布置没有改变，则目标车辆410可以使用相同的数据路径向主车辆30a传输回复。如果簇320a-320n的布置已经改变，则目标车辆410可以传送短消息(例如，SA-SN)，以确定和/或建立到主车辆30a的数据路径。为了使用相同的数据路径回复主车辆30a，目标车辆410的模块100f可以在第四更新间隔内将数据消息DC传输到相关联的簇头322c的模块100e。相关联的簇头322c可以在第五更新间隔内将回复作为信号DB转发到中间簇头322b的模块100c。中间簇头322b可以在第六更新间隔内将回复作为信号DA转发到主车辆30a的模块100a。在示例中，在更新间隔以10Hz操作的情况下，来自主车辆30a和目标车辆410以及返回的通信可以是大约600ms。当主车辆30a的模块100a接收到来自目标车辆410的响应时，可以由相对定位模块152计算相对位置解。
参考图7，示出了图示在控制信道和数据消息通信信道中传送的示例性信息450的图。示出了线452、线454、线456和线458。线452可以代表最小(或零)范围和/或功率。例如，线452可以对应于主车辆30a的位置。线454可以代表数据消息通信信道的范围和/或功率的量。例如，线454可以对应于范围310。线456可以代表控制信道的范围和/或功率的量。例如，范围456可以对应于范围312。线458可以代表从线452到线456的功率和/或距离的增加量。
信息460被示出为在数据消息通信信道中(例如，位于线454下方)。信息460可以是由数据消息DA-DC传送的信息。示出了数据消息信息460的示例。例如，数据消息信息460可以包括与车辆的尺寸、车辆的位置、车辆的速度、车辆的航向、车辆的加速度、车辆的制动系统状态等对应的信息。其他信息可以在数据消息信息460中传送。例如，飞行时间信息和/或往返时间信息可以包括在数据消息信息460中。包括在数据消息信息460中的信息的类型可以根据特定实现的设计标准而变化。
信息462被示出为在控制信道中(例如，在线456下方和线454上方)。信息462可以是由短消息SA-SC传送的信息。示出了短消息信息462的示例。例如，短消息信息462可以包括与车辆标识和/或相关联的簇头的车辆标识对应的信息。其他信息可以在短消息信息462中传送。例如，短消息信息462可以包括用于识别车辆的范围内的其他簇头的信息(例如，以帮助在两个通信车辆之间建立数据路径)。在另一个示例中，短消息信息462可以包括簇位置、速度和/或航向(例如，平均值和/或最坏情况值)。通常，短消息信息462中的数据量小于数据消息信息460中的数据量。
在一些实施方案中，数据消息信息460可以包括与短消息信息462相同的信息(例如，关于可用簇头的车辆ID和识别信息)。在一些实施方案中，数据消息信息460可以实现BSM格式。例如，数据消息信息460可以包括BSM格式大对象。BSM大对象可以提供一组信息，包括消息计数、临时ID、时间(基于GNSS模块150)、位置(例如，包括经度、纬度、海拔和准确度的位置坐标170a)、车辆速度、传输状态、航向、方向盘角度、车辆加速度、偏航率、制动系统状态、车辆长度和/或车辆长度。在另一个示例中，数据消息信息460可以包括BSM格式的车辆安全扩展部分，该部分包括事件标志、路径历史、路径预测和/或海事服务无线电技术委员会(RTCM)格式的包。在又一个示例中，数据消息信息460可以包括任选元素诸如车辆状态。在再一个示例中，数据消息信息460可以包括相对位置数据170d和/或航位推算数据170e。通常，数据消息信息460可以包括BSM数据和/或用于计算相对位置数据170d的数据(例如，飞行时间信息和/或往返时间信息)。
模块100a-100n可以利用多跳实现短消息SA-SC和/或数据消息DA-DC以减少无线电通信量。减少无线电通信量可以防止无线电拥塞。例如，如果多跳用于所有通信，则车辆30a-30n中的每一个车辆都将重复消息，并且通信介质(例如，空气)可能变得拥塞。通过实现分簇和/或短消息SA-SC来建立高效的通信，可以降低拥塞的风险。
参考图8，示出了方法(或过程)500。方法500可以传输和/或接收用于计算相对位置解的数据消息。方法500大体包括步骤(或状态)502、步骤(或状态)504、决策步骤(或状态)506、步骤(或状态)508、步骤(或状态)510和步骤(或状态)512。
状态502可以开始方法500。在状态504中，处理器124可以将要使用收发器122传输的接下来的信号排队和/或建立通信路径(例如，与簇头322a-322n中的哪一个通信以创建通信链)。例如，数据消息DA-DC和/或短消息SA-SC的标头可以指示要与之通信的簇头322a-322n的序列。接下来，方法500可以移动到决策状态506。
在决策状态506中，收发器122可以确定更新间隔是否已经过去(例如，在10Hz的更新频率下为100ms)。如果更新间隔没有过去，方法500可以返回到状态504。如果更新间隔已经过去，方法500可以移动到状态508。更新间隔可以被实现为确保发送数据、接收数据和/或调定(settling)信号的正确定时，以确保发送/接收正确的(例如，预期的)信息。周期性广播可以使模块100a-100n中的每一个模块能够接收用于计算相对位置解的最新信息。
在状态508中，收发器122可以向簇头322a-322n中的一个或多个传输数据消息DA-DC。在一个示例中，数据消息DA-DC可以作为RAA-RNN信号中的一个或多个来传输。接下来，在状态510中，收发器122可以从簇头322a-322n中的一个或多个接收数据消息DA-DC中的一个或多个。例如，在每个更新间隔期间，收发器122可以发送数据消息和/或接收传入的数据消息。接下来，在状态512中，处理器124(例如，相对定位模块152)可以计算相对位置解。例如，数据消息DA-DC可以包括可用于计算相对位置数据170d的飞行时间信息和/或往返时间信息。接下来，方法500可以返回到状态502。
参考图9，示出了方法(或过程)550。方法550可以使用多跳通信来传输消息。方法550大体包括步骤(或状态)552、步骤(或状态)554、步骤(或状态)556、决策步骤(或状态)558、步骤(或状态)560、步骤(或状态)562、步骤(或状态)564和步骤(或状态)566。
状态552可以开始方法550。接下来，在状态554中，收发器122可以从簇节点324a-324n中的每一个簇节点接收数据消息DA-DC。例如，接收数据消息DA-DC的收发器122可以由簇头322a-322n中的一个实现。在状态556中，相对定位模块152可以使用数据消息DA-DC中的信息来计算相对位置解。例如，簇头322a-322n可以利用数据消息DA-DC中的信息来计算相对位置数据170d，即使簇头充当中间节点(例如，不是最终目的地)。接下来，方法550可以移动到决策状态558。
在决策状态558中，处理器124和/或收发器122可以确定数据消息DA-DC是否正在多跳数据通信路径上被发送。例如，处理器124和/或收发器122可以读取数据消息DA-DC的标头，以确定数据消息DA-DC是否要被转发到车辆30a-30n中的另一个。如果数据消息DA-DC中的一个或多个不是多跳通信的一部分，则方法550可以移动到状态566。如果数据消息DA-DC中的一个或多个是多跳通信的一部分，则方法550可以移动到状态560。
在状态560中，处理器124和/或收发器122可以从数据消息DA-DC的标头中读取哪一个是通信链中的下一个簇头。接下来，在状态562中，收发器122可以等待下一个更新间隔(例如，下一次周期性广播)。在状态564中，收发器122可以将数据消息DA-DC转发到通信链中的簇头322a-322n中的下一个。接下来，方法550可以移动到状态566。状态566可以结束方法550。
参考图10，示出了方法(或过程)600。方法600可以使用控制信道生成短消息。方法600大体包括步骤(或状态)602、步骤(或状态)604、决策步骤(或状态)606、步骤(或状态)608、步骤(或状态)610、步骤(或状态)612、步骤(或状态)614和步骤(或状态)616。
状态602可以开始方法600。在状态604中，处理器124和/或收发器122可以确定通信的目的地(例如，目标车辆410)。例如，目的地可以包括目标车辆410位于多远处。接下来，方法600可以移动到决策状态606。
在决策状态606中，处理器124可以确定目的地是否超出数据消息范围310。例如，处理器124可以使用来自位置坐标170a的信息、相对位置数据170d、来自传感器102a-102n的数据和/或来自与车辆30a-30n的先前通信的数据来确定目标车辆410位于多远处。如果目的地未超出数据消息310的范围，则方法600可以移动到状态608。在状态608中，收发器122可以使用通信信道454传送数据消息DA-DC(例如，直接到目的地和/或使用多跳通信与簇头322a-322n通信)。在一些实施方案中，目的地可以包括用于多跳通信的第一中间节点簇头。接下来，方法600可以移动到状态616。在决策状态606中，如果目的地超出数据消息范围310(例如，在控制信道区域304中)，则方法60可以移动到状态610。
在状态610中，处理器124可以增加到收发器122的输出功率(例如，以增加通信的输出范围)。接下来，在状态612中，处理器124可以将信号(例如，信号RAA-RNN中的一个或多个)的内容简化为短消息SA-SC的格式。例如，短消息SA-SC的格式可以被简化为短消息信息462的内容。在状态614中，收发器122可以使用控制信道456将短消息SA-SC传送到数据消息范围310之外。例如，短消息SA-SC可以使用增加的功率来传送到控制信道范围312。接下来，方法600可以移动到状态616。状态616可以结束方法600。
参考图11，示出了方法(或过程)650。方法650可以基于来自短消息的数据建立多跳通信路径。方法650大体包括步骤(或状态)652、步骤(或状态)654、步骤(或状态)656、步骤(或状态)658、步骤(或状态)660、决策步骤(或状态)662、步骤(或状态)664、步骤(或状态)666、步骤(或状态)668和步骤(或状态)670。
状态652可以开始方法650。在状态654中，收发器122可以向位于控制信道区域304中的车辆30a-30n传输短消息SA-SC。接下来，在状态656中，收发器122可以接收(例如，解码)目标车辆410的簇头信息。例如，目标车辆410可以对短消息进行响应。在状态658中，处理器124和/或收发器122可以建立至/自目标车辆410的多跳通信路径。例如，因为目标车辆410位于数据消息范围302之外，所以通信可以使用簇头322a-322n中的一个或多个作为多跳中间节点以将数据消息DA-DC发送到范围310之外。接下来，在状态660中，处理器124可以将待发送到目标车辆410的数据消息排队。接下来，方法650可以移动到决策状态662。
在决策状态662中，收发器122可以确定更新间隔是否已经过去。如果更新间隔没有过去，方法650可以返回到状态660。如果更新间隔已经过去，方法650可以移动到状态664。在状态664中，收发器122可以向第一跳节点(例如，第一中间节点)传输数据消息DA-DC。在一个示例中，第一中间节点可以是簇头322a-322n中的一个。在另一个示例中，第一中间节点可以是簇节点324a-324n中的一个(例如，第一跳可以不必是簇头322a-322n中的一个)。接下来，方法650可以移动到状态666。
在状态666中，处理器124可以发送、接收和/或处理数据，同时等待来自目标车辆410的响应。因为到目标车辆410的数据路径可以使用多跳，并且每跳需要一个更新间隔，所以在接收到响应之前可能有多个更新间隔的延迟。在等待响应的同时，处理器124可以继续正常操作(例如，发送新的数据消息和/或短消息，解译接收的数据消息和/或短消息，响应于数据消息和/或短消息，确定位置坐标170a，校准传感器102a-102n，计算飞行时间和/或往返时间信息，计算相对位置解，确定车辆30a-30n中的哪一个用于计算相对位置数据170d，将相对位置数据170d传送到其他车辆，等等)。接下来，在状态668中，相对定位模块152可以计算相对位置解。例如，当来自目标车辆410的响应被接收时，相对定位模块152可以将来自目标车辆410的信息与数据消息DA-DC中的其他数据消息聚合在一起(例如，来自目标车辆410的数据可以像任何其他数据消息一样被处理)。接下来，方法650可以移动到状态670。状态670可以结束方法650。
由图8至图11的图执行的功能可以使用根据本说明书的教导内容编程的下列中的一者或多者来实现：常规通用处理器、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)和/或类似计算机器，这对相关领域的技术人员来说是显而易见的。适当的软件、固件、编码、例程、指令、操作码、微码和/或程序模块可以由熟练的程序员基于本公开的教导内容容易地制备，这对相关领域的技术人员来说也是显而易见的。软件通常由机器实现的处理器中的一个或多个从一个或多个介质中执行。
本发明也可以通过制备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)、门海、RFIC(射频集成电路)、ASSP(专用标准产品)、一个或多个单片集成电路、布置为倒装芯片模块和/或多芯片模块的一个或多个芯片或管芯，或者通过互连常规部件电路的适当网络来实现，如本文所述，其修改对于本领域技术人员来说将是显而易见的。
因此，本发明还可以包括计算机产品，该计算机产品可以是一种或多种存储介质和/或包括指令的一种或多种传输介质，该指令可以用于对机器编程以执行根据本发明的一个或多个过程或方法。机器对包含在计算机产品中的指令的执行连同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/或表示物理对象或物质的一个或多个输出信号，诸如音频和/或视觉描述。存储介质可以包括但不限于任何类型的盘，包括软盘、硬盘驱动器、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。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、数码相机、定位和/或导航系统、医疗设备、平视显示器、无线设备、音频记录设备、音频存储设备和/或音频回放设备、视频记录设备、视频存储设备和/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。
虽然已经参考其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 (15)

1.一种装置，包括：
处理器，所述处理器被配置为(i)从多个车辆接收数据消息，以及(ii)基于所述数据消息确定所述车辆的相对坐标；和
收发器，所述收发器被配置为(i)在第一范围内使用第一信道传送所述数据消息，以及(ii)在第二范围内使用第二信道传送短消息，其中(a)使用所述第二信道传送比使用所述第一信道传送消耗更多功率，(b)所述数据消息从所述收发器发送到所述第一范围内的簇头，(c)所述短消息比所述数据消息传送更少的数据，(d)将所述短消息直接发送到所述第一范围之外的目标车辆，以确定所述目标车辆的相关联的簇头，以及(e)将所述数据消息从所述相关联的簇头经由所述第一范围内的所述簇头发送到所述目标车辆。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述短消息被实现为使得能够使用所述数据消息进行通信的初始化。
3.根据权利要求2所述的装置，其中所述初始化包括确定从所述装置到所述目标车辆的数据路径。
4.根据权利要求2或3所述的装置，其中使用所述短消息的所述初始化减少了在所述装置和所述目标车辆之间通信的时间量。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其中所述短消息包括车辆标识和所述簇头的标识。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其中所述短消息被实现为使得所述装置能够与所述第一范围外的一个或多个车辆通信。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的装置，其中所述第一范围对应于使用数据消息通信信道的传输范围，并且所述第二范围对应于使用控制信道的传输范围。
8.根据权利要求7所述的装置，其中所述控制信道由用于车辆到车辆通信的车辆环境无线接入(WAVE)标准限定。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的装置，其中所述数据消息以基本安全消息(BSM)格式实现，并且附加有(a)飞行时间信息和(b)往返时间信息中的至少一者。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的装置，其中所述短消息用于确定与哪个车辆通信，以将所述数据消息发送到所述目标车辆，并且所述数据消息提供用于基于来自所述目标车辆的响应计算相对位置解的信息。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的装置，其中所述数据消息通过执行多跳通信在所述第一范围外被传送。
12.根据权利要求11所述的装置，其中所述多跳通信包括与一个或多个簇头通信，所述一个或多个簇头充当所述装置和所述目标车辆之间的中间节点。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的装置，其中所述短消息和所述数据消息是以更新间隔传送的周期性广播。
14.根据权利要求13所述的装置，其中所述更新间隔具有10Hz的频率。
15.根据权利要求13或14所述的装置，其中所述短消息使得能够减少为了从所述目标车辆接收信息而经过的所述更新间隔的数量。
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