CN110800324B - 一种改善道路安全和/或管理的系统和方法 - Google Patents

Abstract

提供一种用于改善车辆道路安全的系统。该系统包括用于管理多个网络协同引擎(NCE)模块的中央管理平台。每个NCE模块管理多个边界网关设备(EGW)，每个边界网关设备位于相应的有限大小的所限定的地理区域中。每个EGW与其区域中的多个路边单元(RSU)通信，并与所述RSU以及当前在其区域内的车辆中的任何车辆车载数据处理单元(ICGW)交换实时信息和低延迟信息。每个ICGW适于安装在车辆中。所述ICGW被配置为从一个或多个车载车辆模块接收实时数据。所述ICGW还被配置为从其EGW和多个RSU接收数据，所述多个RSU自身被配置为从位于所述所限定的地理区域内的多个源接收数据。将所述接收的数据和/或从所述接收的数据导出的数据发送到所述ICGW。所述ICGW被配置为处理数据以自主地确定以下中的任何一个或多个：对车辆的威胁；待发出的警报；以及待为车辆实施的控制动作。可以选择所限定的地理区域的大小，以使得来自所述EGW和/或多个RSU的数据能够实时地或以至少等于或小于第一低延迟级别的级别被发送到所述ICGW。

Description

一种改善道路安全和/或管理的系统和方法

技术领域

本发明涉及用于改善道路安全和/或管理的系统和方法，具体地，但非排他地，涉及用于改善道路安全和/或管理的车辆到万物(V2X)软件系统。

背景技术

车辆到万物(V2X)是一种车辆通信系统，其被配置为将信息从车辆传递到可能影响车辆的任何实体，反之亦然。该系统包含其他更具体类型的通信，包括但不限于车辆到基础设施(V2I)，车辆到车辆(V2V)，车辆到行人(V2P)，车辆到设备(V2D)和车辆到电网(V2G)。

传统地，车辆车载数据处理单元通常被配置为仅使用从车载车辆模块检索的实时数据来确定或检测威胁和/或为车辆用户和/或其他附近道路用户生成安全警报。因此，在公知的系统中，威胁检测和/或警报确定仅基于车内本地化信息。这种系统通常不利用诸如V2X的车辆通信系统来管理用于车辆车载数据处理单元之间的信息和/或数据交换的通信，以及例如，用于道路安全和/或威胁确定目的路边基础设施。

在US 10,172,009 B1中公开了一种V2I通信系统，其中朝向车辆的广播数据必须有效地使用网络资源，而单播数据必须以超低延迟可靠地到达。具有特殊通信模块和内部计算机的车辆可以连接到具有多路无线电接入技术(multi-RAT)的一个或多个5G车载网络片(VNS)，以便与本地或远程交通信息数据库和应用，道路安全和紧急基础设施有效地通信。该基础设施使用5G移动网络的网络片功能来划分车载数据和专门用于提供车辆服务的控制平面。车辆网络片还包括：(i)路边访问单元(RSAU)，(ii)车辆ID注册器(VIR)，(iii)车辆片管理器(VSM)，以及(iv)分布式虚拟运输网络功能(VTNF)。

WO 2018/145067 A1公开了一种用户设备(UE)或网络设备，例如车辆UE(V-UE)或行人UE(P-UE)，其可以独立地配置资源以与其他V-UE/P-UE进行通信，以避免碰撞并确保安全。该UE可以操作以经由部分感测窗口配置独立地监视和配置他们自己的资源，部分感测窗口配置为响应于资源重选触发，可以动态地配置以执行资源(重新)选择。可以执行排除被其他设备减少或占用的所检测到的资源，并且生成资源候选集以选择用于长期演进(LTE)车辆通信的资源候选。可以通过有效的功率控制和信令依赖于车辆通信质量以及行人安全来增强UE部分感测机制和拥塞控制，以用于这些通信。

由Wooseong Kim和Eun-Kyu Lee在Hindawi，Mobile Information Systems，Vol.2017发表的题为“用于车辆安全通信的LTE网络增强”(文章ID 8923782)公开了直接车辆到车辆(V2V)和车辆到基础设施(V2I)通信系统已被考虑用于有人驾驶车辆或无人驾驶车辆的安全驾驶。用于在关键点传播安全消息，例如必须以低延迟和低损耗将安全消息传递到周围车辆的交叉点，V2I通信被认为优于V2V通信，因为作为基础设施的发射机与V2V不同，可以具有接收机车辆的视线，并以集中方式控制无线媒体访问。该出版物提出了对由第三代合作伙伴项目(3GPP)LTE标准指定的当前LTE系统进行增强，同时解决了一些延迟挑战，以满足安全消息传递的要求。

尽管有上述公开内容，仍然需要通过使用诸如车辆、路边基础设施，通信网络等的多种信息源以及信息的低延迟通信来增强用于车辆道路安全和/或管理目的安全警报生成和/或威胁检测。

发明目的

本发明的一个目的是在某种程度上减轻或消除与改善车辆道路安全和/或车辆管理的已知系统和方法相关的一个或多个问题。

通过主要权利要求特征的组合来满足上述目的；从属权利要求公开了本发明的其他有利实施例。

本发明的另一个目的是提供一种基于所限定的本地地理区域的车辆通信系统，该所限定的本地地理区域由边界网关模块管理和/或与边界网关模块进行数据通信，该边界网关模块被配置为处理实时本地检索数据和/或低延迟的本地检索数据，从而为所述所限定的本地地理区域内的车辆提供这样的实时本地数据和/或具有低延迟的本地数据。

本发明的另一个目的是提供一种用于改善道路安全和/或车辆管理的系统和方法。

本发明的另一个目的是提供一种用于改善道路安全和/或车辆管理的端到端V2X网络系统和方法。

本发明的另一个目的是提供一种用于改善道路安全和/或车辆管理的多层系统和方法，其中与其他更高层级相比，多层系统的本地层级以最低延迟级别操作。

本领域技术人员将从以下描述中得出本发明的其他目的。因此，上述目的陈述并非详尽无遗，仅用于说明本发明的许多目的中的一些目的。

发明内容

为了增强车辆的安全警报生成和/或威胁检测精度，在低延迟时间信号处理和发送级别下需要多个信息源，例如车辆、行人设备、路边基础设施和通信网络等。在一个实施例中，本发明提供了一种端到端V2X网络系统，其具有多层系统架构，该架构利用在V2X网络系统的不同层执行的信息和算法，以实现车辆/道路安全警报的低延迟生成和/或车辆/道路威胁的低延迟确定。

因此，本发明总体涉及用于改善道路安全和/或管理的车辆到万物(V2X)软件系统，并且更具体地但非排他地，涉及多层V2X软件系统，其在本地级别实现低延迟道路安全V2X警报检测/威胁确定，同时使用在所述系统的以不同的更高延迟级别操作的不同更高层级执行的信息和算法。

在第一主要方面，本发明提供了一种用于改善道路安全和/或车辆管理的系统。该系统包括用于车辆的车辆车载数据处理单元。所述车辆车载数据处理单元被配置为从一个或多个车载车辆模块接收实时数据。所述车辆车载数据处理单元还被配置为从位于所限定的地理区域内的一个或多个路边单元接收数据，并且这些单元本身被配置为从位于所述所限定的地理区域内的多个源接收数据，并将所接收的数据和/或从所述接收数据导出的数据发送到所述车辆车载数据处理单元。所述车辆车载数据处理单元被配置为处理来自所述一个或多个车载车辆模块的所述实时数据和来自所述一个或多个路边单元的所述数据，以自主地确定以下中的任何一个或多个：对车辆的威胁；待发出的警报；以及待为车辆实施的控制动作。可以选择所限定的地理区域的大小，以使得来自所述一个或多个路边单元的数据能够实时地或至少在第一低延迟级别或低于第一低延迟级别发送到所述车辆车载数据处理单元。

在第二主要方面，本发明提供了一种改善车辆道路安全的方法，包括从一个或多个车载车辆模块接收实时数据，以及从位于所限定的地理区域内的一个或多个路边单元接收低延迟数据。所述一个或多个路边单元被布置成从位于所述所限定的地理区域内的多个源接收数据。来自所述一个或多个车载车辆模块的所述实时数据和来自所述一个或多个路边单元的所述数据被处理，以自主地确定以下中的任何一个或多个：对车辆的威胁；待发出的警报；以及待为车辆实施的控制动作。优选地，在所限定的地理区域内的位置处接收和处理所述实时数据和所述低延迟数据，并且基于所述数据做出的任何确定被发送到所述所限定的地理区域内的位置。可以选择所述所限定的地理区域的大小，以使得来自所述一个或多个路边单元的数据能够实时地或至少以第一低延迟级别或低于第一低延迟级别发送到所述车辆车载数据处理单元。

在第三主要方面，本发明提供了一种用于改善车辆道路安全的车辆车载数据处理单元。车辆车载数据处理单元包括用于存储机器可执行指令的非暂时性计算机可读介质，和连接到非暂时性计算机可读介质的处理器，该处理器被配置为执行机器可执行指令，并使车辆车载数据处理单元实现本发明的方法步骤。所述车辆车载数据处理单元被配置为从一个或多个车载车辆模块接收实时数据，以及从位于所述所限定的地理区域内的一个或多个路边单元接收低延迟数据，其中在所限定的地理区域内布置所述一个或多个路边单元，以从位于所述所限定的地理区域内的多个源接收数据。优选地，由一个或多个路边单元从所述多个源接收的所述数据是实时数据或至少为低延迟数据，即由所述路边单元在由所述多个源中的任何一个产生的毫秒内接收的数据。优选地，所述车辆车载数据处理单元还被配置为直接或间接地从所述多个源中的任何一个或多个接收数据，和/或直接或间接地从任何一个或多个其他源(例如其他与各个其他车辆和/或行人通信设备相关联的车辆车载数据处理单元)接收数据。优选地，所述车辆车载数据处理单元被配置为处理任何或所有接收的数据，包括来自所述一个或多个车载车辆模块的所述实时数据和来自所述一个或多个路边单元的所述低延迟数据，以自主地确定以下中的任何一个或多个：对车辆的威胁；待发出的警报；以及待为车辆实施的控制动作。

在第四主要方面，本发明提供了一种用于改善道路安全和/或管理的系统的边界网关模块，所述边界网关模块包括用于存储机器可执行指令的非暂时性计算机可读介质和连接到非暂时性计算机可读介质的处理器，该处理器被配置为执行机器可执行指令。处理器使所述边界网关模块从位于由所述边界网关模块管理和/或与所述边界网关模块进行数据通信的所限定的地理区域内的一个或多个路边单元接收数据，并将从所述一个或多个路边单元接收的数据和/或从所述接收数据导出的数据发送到位于所述所限定的地理区域内的车辆的一个或多个车辆车载数据处理单元。选择所限定的地理区域的大小，以便使得从所述一个或多个路边单元接收的数据能够由所述边界网关模块实时地或至少以第一延迟级别发送到所述一个或多个车辆车载数据处理单元。

本发明的概述不一定公开限定本发明所必需的所有特征；本发明可以存在于所公开特征的子组合中。

附图说明

结合附图，仅通过示例的方式描述以下优选实施例，本发明的上述和进一步的特征将变得显而易见，其中：

图1是说明本发明的系统的一个实施例的示意图；

图2是图1系统的示意图，示出了包括端到端V2X网络的所述系统；

图3是图1系统的示意图，更清楚地示出了所述系统的分层结构；

图4是示出用于图1系统的边界网关模块结构的框图，示出了它与其他实体及其一些信息/数据输入的连接。

图5是表示图1系统的网络协同引擎(NCE)模块结构的方框图，说明了它与其他实体及其一些信息/数据输入的连接。

图6是示出用于图1系统的中央管理平台模块结构的框图，说明了其与其他实体的连接；

图7是由用于图1系统的边界网关模块执行的信息流和过程的流程图；和

图8是由用于图1系统的网络协同引擎(NCE)模块执行的信息流和过程的流程图。

具体实施方式

仅通过示例描述以下优选实施例，并且不限于实现本发明所必需特征的组合。

本说明书中对“一个实施例”或“一实施例”的引用意味着结合该实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。在说明书中各处出现的短语“在一个实施例中”不一定都是指示相同的实施例，也不是与其他实施例互斥的单独或替代实施例。此外，描述了可以由一些实施例而不是由其他实施例展示的各种特征。类似地，描述了各种要求，这些要求可能是一些实施例，而不是其他实施例，的要求。

应该理解，图中所示的元件可以以各种形式的硬件、软件或其组合来实现。这些元件可以在一个或多个适当编程的通用设备上以硬件和软件的组合实现，其可以包括处理器、存储器和输入/输出接口。

本说明书说明了本发明的原理。因此，应当理解，本领域技术人员将能够设计出各种布置，这些布置虽然未在本文中明确描述或示出，但体现了本发明的原理并且包括在其精神和范围内。

此外，这里叙述本发明原理、方面和实施例的所有陈述以及其具体示例旨在包含其结构和功能等同物。另外，这些等同物旨在包括当前已知的等同物以及将来开发的等同物，即，开发的执行相同功能的任何元件，而不管结构如何。

因此，例如，本领域技术人员将理解，这里呈现的框图是表示体现本发明原理的系统和设备的概念视图。

可以通过使用专用硬件以及能够执行与适当软件相关联的软件的硬件来提供图中所示各种元件的功能。当由处理器提供时，功能可以由单个专用处理器、单个共享处理器或多个单独的处理器(其中一些处理器可以是共享的)提供。此外，术语“处理器”或“控制器”的明确使用不应被解释为专指能够执行软件的硬件，并且可以隐含地包括但不限于数字信号处理器(“DSP”)硬件，用于存储软件的只读存储器(“ROM”)，随机存取存储器(“RAM”)和非易失性存储器。

在本文的权利要求中，表示为用于执行指定功能的装置的任何元件旨在包含执行该功能的任何方式，包括：例如a)执行该功能的电路元件的组合或b)任何形式的软件，因此，包括与用于执行该软件以执行该功能的适当电路相结合的固件，微代码等。由这些权利要求所限定的本发明在于，由各种所述装置提供的功能以权利要求所要求的方式组合和结合在一起。因此认为可以提供这些功能的任何装置都等同于这里所示的装置。

参考图1，提供的是根据本发明的系统100的一个实施例的示意图。优选地，系统100是基于通信网络的系统100，其被布置为多个所限定的本地地理区域110A，110B，每个所限定的本地地理区域110A，110B由相应的边界网关模块(EGW)120管理和/或与其进行数据通信。每个EGW 120与各自的NCE 160通信，且每个NCE与中央管理平台170通信。

如图1所示，所限定的本地地理区域110A，110B可以重叠，但不一定是这种情况，并且优选地，相邻的所限定的本地地理区域110A，110B之间的任何重叠被布置为尽可能的小。优选地，每个EGW 120管理多个路边单元(RSU)130，并与之通信。优选地，每个RSU 130沿着、临近或靠近道路、交叉路口、人行横道，一组交通灯等中的任何一个或多个布置，使得每个RSU对位于或靠近其附近的任何车辆具有合理的视线。

被配置为在网络系统100内操作的车辆140每个都配备有车辆车载数据处理单元，以下称为车内网关模块(ICGW)150。ICGW 150可以是独立单元，其配置成可安装到车辆140中，或者它可以包括车辆140的现有数据处理单元，该车辆140具有存储机器可读指令的存储器152和用于执行所述指令以使ICGW 150实现本发明适当方法步骤的处理器154。每个EGW 120至少包括用于存储机器可读指令的存储器122和用于执行所述指令以使EGW 120实现本发明适当方法步骤的处理器124。以类似的方式，每个RSU 130至少包括用于存储机器可读指令的存储器132，以及用于执行所述指令以使RSU 130实现本发明适当方法步骤的处理器134。

其中，优选地，每个ICGW 150被配置为提供V2X通信系统访问和与所限定的本地地理区域110A，110B中的其他ICGW 150和道路基础设施的信息交换，以从诸如速度计和卫星定位系统的车辆车载模块收集数据，直接或间接地与其他本地ICGW 150，RSU 130及其相应的EGW 120交换车辆收集的数据，使用车辆收集的数据和从其他本地ICGW 150，RSU 130和EGW 120接收的数据，以确定威胁并生成警报等，并接收和发出V2X警报和通知，以及接收交通状态信息和建议。

优选地，每个EGW 120被配置为至少协调其各自所限定的本地地理区域110A，110B内的多个RSU 130，实时监控交通，包括监控交通拥堵和交通事件，例如事故，智能地实施本地交通管理，从本地基础设施(例如交通信号灯、传感器、摄像机、本地ICGW 150和RSU 130及其各自的NCE 160)收集数据，从其各自的NCE 160收集策略，并使用收集的数据来确定威胁并生成警报等。每个EGW 120可以被配置为根据在所述EGW 120处接收的指示与所述特定ICGW 150的车辆相关或与之相联系的一个或多个参数的数据，从接收和处理的数据确定要发送到特定ICGW 150的特定数据。例如，EGW 120可以利用诸如街道位置的参数来确定其本地地理区域110A，110B内的哪些车辆需要接收特定警告、警报、动作或威胁指示。

优选地，多个EGW 120由相应的网络协同引擎模块(NCE)160管理和/或与其进行数据通信，并且反过来，优选地，多个NCE 160由中央管理平台模块170管理和/或与中央管理平台模块170进行数据通信。系统100可以仅包括单个中央管理平台模块170，以覆盖大的地理区域，例如城市、县或州。每个NCE 160至少包括用于存储机器可读指令的存储器162和用于执行所述指令以使NCE 160实现本发明适当方法步骤的处理器164。类似地，中央管理平台模块170至少包括用于存储机器可读指令的存储器172和用于执行所述指令以使中央管理平台模块170实现本发明适当方法步骤的处理器174。

优选地，每个NCE 160被配置为至少智能地实现区域交通管理，并向EGW 120限定及提供新的和更新的交通策略，并协调多个EGW 120。

优选地，中央管理平台模块170被配置为至少智能地实现整个网络交通管理，所限定的NCE 160的交通策略以及管理和分析全网络交通数据。中央管理平台模块170可以包括基于云的系统，并且可以经由诸如因特网(图6)或虚拟专用网络(VPN)的IP网络连接到NCE160。

应当理解的是，中央管理平台模块170的处理能力可能远大于NCE 160、EGW 120、RSU 130或ICGW 150中的任何一个的处理能力。尽管如此，可以设想中央管理平台模块170将在高延迟数据和/或长数据处理周期上操作，以提供与例如道路/交通策略和规划相关的信息，而不是在本地EGW 120和RSU 130级别执行的临界时间警报生成、动作确定和/或威胁确定。

为了增强车辆的安全警报生成和/或威胁检测精度，在低延迟信号处理和发送级别下需要多个信息源，例如车辆、行人设备、路边基础设施和通信网络等。

网络系统100包括V2X系统，优选地，其利用所有本地可用数据源，包括但不限于车辆ICGW 150、行人设备180(图2)、道路基础设施系统和诸如交通灯、交通摄像机、紧急服务数据库、本地当局数据库等的设备190(图2)，优选地，通过实时地，或至少以超低延迟，向EGW通知可能与启用EGW 120，RSU 130和/或ICGW 150相关的事件，情况等，以确定对车辆140或另一道路使用者的威胁，和/或向车辆用户或另一道路使用者生成警报。

如图2更清楚地示出的，每个ICGW 150可以利用一个或多个标准通信接口与其他网络实体通信。例如，ICGW 150可以利用V2V与其他ICGW 150交换数据，和/或利用V2P与行人设备180交换数据，和/或利用V2I与包括RSU 130的本地基础设施交换数据。优选地，RSU130和EGW 120使用V2N来彼此交换数据，将在下文中更全面地说明诸如NCE160和中央管理平台170的更高级网络实体。在适当的情况下，网络系统100中的实体也可以使用V2D和V2G。这样，如图2所示，本发明提供了具有多层系统架构的端到端V2X网络系统100，该系统架构利用在V2X网络系统的不同层执行的信息和算法来实现低延迟生成车辆/道路安全警报和/或低延迟确定车辆/道路威胁。

在V2X网络系统100中，EGW 120和/或RSU 130被配置为处理本地数据，实时数据和/或低延迟数据，以辅助或提供警报和/或确定对道路使用者的威胁。EGW 120和/或RSU130将对延迟为100ms或更短，优选为50ms或更短的数据进行操作。低延迟被认为包括10ms至100ms范围内的数据处理和发送时间。

通过代表ICGW 150和/或用户设备180或与其配合，将本地实时数据和/或低延迟数据的处理限制到相应的EGW 120和/或RSU 130，这使得系统100能够在本地级别提供或生成时间-临界警报和/或确定威胁，而没有在网络系统100中的更高级别实体处处理此类数据所固有的延迟。选择所限定的地理区域110A，110B的大小，以便能够使来自所述一个或多个RSU 130的数据和/或来自相应的EGW 120的数据，将被实时地或至少等于第一低延迟级别或低于第一低延迟级别下发送到所述ICGW 150。

在一个实施例中，本发明的V2X网络系统100提供通信信道，用于至少向ICGW 150提供附加数据，以便除了车载数据之外，用于生成警报，确定威胁和/或手动或自动地确定用于要实施车辆的控制动作。由网络系统100提供的V2X信道是从可能影响车辆的本地外部源向ICGW 150获取时间关键数据的有效方法，反之亦然。

从图3中可以更清楚地看到网络系统100的多层布置。第一层可以被认为包括任何车辆140及其在EGW 120的地理区域内的相关ICGW 150，诸如行人及其相关设备180(图2)的任何其他道路用户，诸如智能交通灯，摄像系统等的街道级基础设施，以及RSU 130。网络系统100的第二层包括EGW 120。第一层实体链接到第二层实体，其可以被认为是本地V2X网络102的层实体，其中使用V2I，V2P和V2V交换数据通信。网络系统100的第三层可以被认为包括NCE 160，并且这些通过可以被视为在V2I上操作的区域V2X网络103链接到第二层实体。第四层包括中央管理平台170，其在城市范围内、全县范围或全州范围内的V2X网络104上使用V2I进行通信。

优选地，第一层实体和第二层实体在100ms或更短的信号延迟下操作，优选地在50ms或更短的信号延迟下操作。优选地，第三层实体以1000ms或更短的信号延迟下操作，而第四层实体以大于1000ms并且接近几秒到几分钟甚至更长的时间段的延迟下操作。因此，本发明一般涉及多层V2X网络架构或软件系统，以在本地级别实现低延迟道路安全V2X警报的检测/威胁的确定，同时使用在该系统的以不同的更高的延迟级别操作的不同的更高级别层执行的信息和算法。

图4示出了EGW 120的结构及其与其他系统实体及一些信息/数据输入的连接。EGW120包括数据库或数据池121、区域分析引擎模块(AAE)122、人工智能(AI)规划引擎模块123、策略网关模块124以及RSU和车辆管理模块125。数据连接器可包括连接到一个或多个RSU 130的数据连接器126、连接到NCE 160的数据连接器127和连接到中央管理平台170和外部服务提供商的可选的数据连接器128，129。输入到AAE 122的数据可以包括地图数据、实时事件处理数据、实时道路状况分析数据、危险位置识别数据和车辆加速机会数据。

AI和规划引擎模块123是EGW 120内的软件模块，其被配置为聚合在EGW 120的所限定的地理区域110A，110B中生成的所有数据，并使用机器学习来处理所述数据。该AAE122是EGW 120内的软件模块，其被配置为处理在所限定的地理区域110A，110B中生成的数据，以确定以下中的任何一个或多个：所限定的地理区域中的所有道路的实时状态；所限定的地理区域内所有资源的实时状态；所限定的地理区域内所有RSU 130的实时状态；所限定的地理区域内所有ICGW 150的实时状态；所限定的地理区域内所有事件的实时状态。策略网关模块124是EGW 120内的软件模块，其被配置为从NCE 160或从中央管理平台170接收和配置规则和策略，并使用开放标准应用程序编程接口(API)从本地服务接收策略信息。例如，本地商店可以将当前的零售和促销信息作为低优先级促销信息发送给车辆。RSU与车辆管理模块125为EGW 120内的软件模块，其被配置为将包括如上所述的实时状态信息的数据传送到RSU 130和ICGW 150，并且至少根据由EGW 120接收的任何策略配置RSU 130。

图5示出了NCE 160的结构及其与其他系统实体及其一些信息/数据输入的连接。NCE 160包括数据库或数据池161、协同引擎模块162、人工智能(AI)规划引擎模块163、大区域策略网关模块164以及EGW和区域统计管理模块165。数据连接器可包括：连接到一个或多个EGW 120的数据连接器166，连接到中央管理平台170的数据连接器167，连接到大区域外部服务提供商的可选数据连接器168。数据输入可以包括EGW关系数据，其描述诸如一个EGW与另一个EGW的相对位置、交叉EGW轨迹校正数据、交叉区域事件处理数据、交通平衡数据、减少意外事件影响数据和大区域道路状况分析数据之类的关系。

由NCE 160管理的每个EGW 120被配置为与其本地数据通信，以供NCE 160聚合和提取，其中NCE 160处理所聚合和所提取的数据以提供以下中的一个或多个：用于EGW所限定的地理区域的道路管理策略；用于EGW所限定的地理区域的区域交通管理；并协调和管理所述多个EGW。协同引擎模块162是NCE 160内的软件模块，其被配置为接收数据输入并处理EGW关系数据、交叉EGW轨迹校正数据、跨区域事件处理数据、交通平衡数据以及减少意外事件影响数据。它还可以处理大区域道路状况分析数据。人工智能(AI)规划引擎模块163是NCE 160内的软件模块，其被配置为将从EGW 120上载的所有数据带入数据池161，并将机器学习应用于这些数据。机器学习可以包括监督学习并且可以离线完成。人工智能(AI)规划引擎模块163的一个输出包括用于协同引擎模块162应用的策略、公式和规则。人工智能(AI)规划引擎模块163还可以被配置为尝试并确定任何EGW 120之间的任何关系，以帮助协同引擎模块162确定受例如交通事故影响的区域或地区。应当理解的是，例如，在一个所限定的地理区域110A，110B中的交通拥堵可能对相邻的局部区域110A，110B具有比在更偏远的区域上具有的更大的影响或作用。大区域策略网关模块164是NCE 160内的软件模块，其被配置为从V2X中央管理平台170接收配置/规则/策略数据，并且还可以被配置为通过开放标准API从大区域服务提供商接收策略数据。EGW和区域统计管理模块165是NCE 160内的软件模块，其被配置为从协同引擎模块162接收数据，并将这些数据发送到相应的EGW 120。

图6示出了中央管理平台170的结构及其与其他系统实体及其一些信息/数据输入的连接。中央管理平台模块170与多个NCE 160直接通信，并间接与多个EGW 120通信。中央管理平台模块170包括规划/策略配置模块171、广域V2X数据分析模块172、报告系统模块173。模块171、172、173包括在中央管理平台模块170内的软件模块。中央管理平台模块170聚合并提取来自NCE160和EGW120的数据，并处理所聚合和所提取的数据，以提供以下中的一个或多个：用于EGW120的所限定的地理区域110A，110B的道路管理策略；用于EGW120的所限定的地理区域110A，110B的跨NCE160的区域交通管理；直接协调所述多个NCE160并间接协调所述多个EGW120；提供NCE 160、EGW 120和RSU 130的集中管理；提供位于每个所限定的地理区域110A，110B内的多个数据源的集中管理；为所有(V2X)网络管理提供集中式车辆；为所限定的地理区域110A，110B提供交通分析；并为NCE160提供区域交通分析。

参考图7，提供的是由EGW 120执行的信息流和过程的流程图。在201处，来自位于EGW 120的地理区域110A，110B内的所有车辆140的ICGW 150的统计数据，与在202处，来自这些ICGW 150的任何事件报告数据由V2I通过相应的RSU 130一起发送到EGW 120的RSU数据连接器126。在203处，由相应RSU 130从地理区域110A，110B内的相关数据源收集的数据，与在204处，与由RSU 130的传感器检测到的任何事件数据一起发送到EGW 120的数据连接器126。在205处，在数据连接器126处接收的数据被聚合并存储在数据池121中。一些或所有聚合数据被传递到AAE 122，AAE 122执行许多功能，包括在206处，更新所有区域内实体的实时状态。如果在207处，更新步骤206识别或检测到紧急事件，则将描述事件的数据转发到208以确定例如是否需要生成警报。如果在208确定需要生成警报，则可以在209处进一步确定是否需要将警报视为高优先级警报。在任一情况下，警报数据经由相应的RSU 130发送到目标车辆140。应当理解的是，这是实时地或至少以小于100ms的非常低的延迟来完成的。此外，如果在208处确定需要生成警报，则该方法可以包括在210处确定是否生成用于车辆140的指导数据或甚至动作数据。这可以包括在211处确定指导数据或动作数据，以用于地理区域110A，110B中的特定车辆140。这种指导数据或动作数据经由相应的RSU 130发送到目标车辆140。动作数据可以包括使得目标车辆140在没有人参与的情况下自主动作的数据。例如，如果感觉到行人在交叉路口上或附近，更具体地，行人已被感知为在易受伤害的交叉路口上或附近位置，动作数据可能导致目标车辆在到达行人过路处之前自动减速。

除了在207处确定或检测到紧急事件之外，AAE 122可以被配置为在212处计算诸如交通统计之类的有用统计数据，并且可以包括在213处确定要发送到一个或多个NCE 160的有用统计数据。在212处生成的统计数据可以反过来在214处计算地理区域110A，110B中的每条道路的交通通过时间，在215处计算潜在拥堵时间，在216处计算地理区域110A，110B中的交通情况的其他有意义的统计或参数。在214、215和216中的每一个或任何一个处生成的数据还可以用于为目标车辆140生成警报和/或指导/动作。指导数据和/或动作数据也可以使用V2V通过其他车辆发送到目标车辆140。

参考图8，提供的是由NCE 160执行的信息流和过程的流程图。在301处，每个EGW报告统计数据，包括但不限于状态报告数据、事件报告数据和拥堵报告数据，以及将所述数据发送到其NCE数据连接器/接口127(NCE EGW数据连接器166)。在302处，所述数据被聚合并存储在NCE数据池161中。所述聚合数据中的一些或全部被转发到协同引擎模块162，但是在303的可选步骤中，可以过滤和校正所述数据。此外，可以在304处输入地图数据。在305处，输入到协同引擎模块162的可选数据输入可以包括来自EGW人工智能(AI)规划引擎模块123、NCE人工智能(AI)规划引擎模块163、中央管理平台规划/策略配置模块171、广域V2X数据分析模块172或报告系统模块173中的任何一个的AI建议输入。在306处，输入到协同引擎模块162的可选数据输入可以包括手动所限定的关系数据，例如EGW 120与它们相应地理区域110A，110B之间的空间关系。

在307处，协同引擎模块162从EGW数据池121接收多个EGW状态数据。基于该数据并且可选地在308处接收的EGW关系数据，协同引擎模块162可以在309处确定是否有检测到任何紧急事件，如果是，则在310处限定受事件影响的一个或多个区域和相应的EGW 120，并在311处限定动作和/或警报以触发每个受影响的EGW 120。动作和/或警报可包括，尽管不限于：312“发送警报”；313“生成减少拥堵的指导”；314“减少意外事件的影响”；和315“对车辆的其他命令”。一旦确定了动作和/或警报，就通过EGW数据连接器/接口166将这些动作和/或警报发布给受影响的EGW 120。

协同引擎模块162还可以使用多个EGW状态数据和可选的EGW关系数据来估算316每个EGW区域的通过时间，317每个EGW区域的估算潜在拥堵以及318其他有意义的统计数据中的任何一个或多个。可以在319处使用EGW区域的通过时间和EGW区域的估算潜在拥堵来确定是否检测到拥堵，并且使用该数据在310处限定受事件影响的一个或多个区域和对应的EGW 120，并且在311处限定动作和/或触发每个受影响的EGW 120的警报。可以在320处使用其他有意义的统计数据来确定任何其他检测到的事件，并且还使用该数据在310处限定受事件影响的一个或多个区域和相应的EGW 120，以及在311处限定动作和/或警报以触发每个受影响的EGW 120。

一般而言，本发明提供了一种用于改善车辆道路安全的系统。该系统包括用于管理多个网络协同引擎(NCE)模块的中央管理平台。每个NCE模块管理多个边界网关设备(EGW)，每个边界网关设备位于相应的有限大小的所限定的地理区域中。每个EGW与其区域中的多个路边单元(RSU)通信，并与所述RSU以及当前在其区域内的车辆中的任何车辆车载数据处理单元(ICGW)交换实时信息和低延迟信息。每个ICGW适于安装在车辆中。所述ICGW被配置为从一个或多个车载车辆模块接收实时数据。ICGW还被配置为从其EGW和所述多个RSU接收数据，所述多个RSU本身被配置为从位于所述所限定的地理区域内的多个源接收数据，并且将所接收的数据和/或从所述接收的数据导出的数据发送到所述ICGW。所述ICGW被配置为处理数据以自主地确定以下中的任何一个或多个：对车辆的威胁；待发出的警报；以及待为车辆实施的控制动作。可以选择所限定的地理区域的大小，以使得来自所述EGW和/或RSU的数据能够实时地或以至少等于或小于第一低延迟级别被发送到所述ICGW。

上述装置可以至少部分地以软件实现。本领域技术人员将理解，上述装置可以至少部分地使用通用计算机设备或使用定制设备来实现。

这里，本文描述的方法和装置的各方面可以在包括通信系统的任何装置上执行。该技术的程序方面可以被认为是“产品”或“制品”，其通常呈可执行代码和/或在一种机器可读介质中承载或体现的相关数据的形式。“存储”型介质包括移动站、计算机、处理器等的任何或所有存储器，或其相关模块，例如各种半导体存储器、磁带驱动器、磁盘驱动器等，它们可以随时提供存储，以进行软件编程。有时，软件的全部或部分可以通过因特网或各种其他电信网络进行通信。例如，这种通信可以使软件能够从一个计算机或处理器加载到另一个计算机或处理器中。因此，可以承载软件元件的另一种类型的介质包括光学、电学和电磁波，例如通过本地设备之间的物理接口，通过有线和光学陆线网络以及通过各种空中链路使用。携带这种波(例如有线或无线链路，光链路等)的物理元件也可以被认为是承载软件的介质。如本文所使用的，除非限于有形的非暂时性“存储”介质，否则诸如计算机或机器“可读介质”之类的术语是指参与向处理器提供指令以供执行的任何介质。

虽然已经在附图和前面的描述中详细图示和描述了本发明，但是同样的内容被认为是说明性的而不是限制性的，应该理解，示例性实施例仅是示出和描述，并且不以任何方式限制本发明的范围。可以理解，本文描述的任何特征可以与任何实施例一起使用。说明性实施例不排除彼此或本文未列举的其他实施例。因此，本发明还提供了包括上述一个或多个说明性实施例组合的实施例。在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对本文所述的本发明进行修改和变化，因此，仅应当如所附权利要求所示的那样施加这些限制。

在随后的和在本发明的前述描述中的权利要求中，除非上下文由于明确的语言或必要的含义而另外要求外，否则在包含的意义上使用词语、“包括”或诸如“包括有”或“包含”的变型，即指定所述特征的存在，但不排除在本发明的各种实施例中存在或添加其他特征。

应理解，如果本文提及任何现有技术出版物，则此类参考不构成承认该出版物形成本领域公知常识的一部分。

Claims (17)

1.一种用于改善道路安全和/或车辆管理的系统，包括：

用于车辆的车辆车载数据处理单元，其被配置为从一个或多个车载车辆模块接收实时数据；

放置在所限定的地理区域内的一个或多个路边单元，且被配置成从位于所述所限定的地理区域内的多个源接收数据，并将所述接收的数据和/或从所述接收的数据导出的数据发送到所述车辆车载数据处理单元；

其中所述车辆车载数据处理单元被配置为处理来自所述一个或多个车载车辆模块的所述实时数据和来自所述一个或多个路边单元的所述数据，以自主地确定以下中的任何一个或多个：对车辆的威胁；待发出的警报；以及待为车辆实施的控制动作，

其中，选择所述所限定的地理区域的大小，以使得当所述车辆车载数据处理单元位于所述所限定的地理区域中时来自所述一个或多个路边单元的数据能够实时地或以小于或等于100毫秒的第一延迟级别发送到所述车辆车载数据处理单元。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述车辆车载数据处理单元被配置为使用标准通信接口与所述一个或多个路边单元通信。

3.根据权利要求2所述的系统，其中所述标准通信接口包括车辆到基础设施(V2I)接口。

4.根据权利要求1所述的系统，其中，除了从一个或多个车载车辆模块接收数据和从所述一个或多个路边单元接收数据之外，所述车辆车载数据处理单元还被配置为从以下的一个或多个接收数据：一个或多个行人通信设备；一个或多个其他车辆车载数据处理单元，并使用所述所接收的数据来确定以下任何一个或多个：对车辆的威胁；待发出的警报；以及待为车辆实施的控制动作。

5.根据权利要求1所述的系统，其中所述车辆车载数据处理单元被配置为直接或间接地向一个或多个其他车辆车载数据处理单元发送数据。

6.根据权利要求1所述的系统，还包括与所述一个或多个路边单元通信的边界网关模块，所述边界网关模块被配置为从所述一个或多个路边单元接收和处理数据，并从所述处理的数据确定哪个数据将被发送到所述车辆车载数据处理单元。

7.根据权利要求6所述的系统，其中所述边界网关模块被配置为根据在所述边界网关模块处接收的指示一个或多个参数的数据，从所述处理的数据确定要发送到所述车辆车载数据处理单元的特定数据，该参数涉及或与所述车载数据处理单元的车辆相关。

8.根据权利要求6所述的系统，其中所述边界网关模块被配置为与多个车辆车载数据处理单元通信，每个车辆车载数据处理单元与相应车辆关联，并且与在所述所限定的地理区域内的多个路边单元通信，所述边界网关模块被配置为从位于所述所限定的地理区域内的多个源接收数据，从位于所述所限定的地理区域内车辆的一个或多个车辆车载数据处理单元接收数据，并接收限定用于所述所限定的地理区域的道路管理策略的数据，以及处理所述所接收的数据以确定以下中的一个或多个：对一个或多个车辆的威胁；待向一个或多个车辆车发出的警报；以及待为一个或多个车辆实施的控制动作。

9.根据权利要求6所述的系统，还包括与多个边界网关模块通信的网络协同引擎模块，每个边界网关模块被配置为管理相应的所限定的地理区域的本地数据，并通过所述网络协同引擎模块发送其本地数据以用于聚合和提取，所述网络协同引擎模块被配置为处理所聚合和所提取的数据，以提供以下中的一个或多个：用于所述所限定的地理区域的道路管理策略；用于所述多个边界网关模块的所述所限定的地理区域的区域交通管理；协调所述多个边界网关模块；并管理所述多个边界网关模块。

10.根据权利要求9所述的系统，其中所述网络协同引擎模块被配置为在小于或等于1000毫秒的第二延迟级别操作，其中所述第二延迟级别高于小于或等于100毫秒的所述第一延迟级别。

11.根据权利要求6所述的系统，其中所述边界网关模块包括AI和规划引擎模块，用于聚合在所述边界网关模块的所限定的地理区域中生成的所有数据，并使用机器学习来处理所述数据。

12.根据权利要求6所述的系统，其中所述边界网关模块包括区域分析引擎模块，用于处理在所述边界网关模块的所述所限定的地理区域中生成的数据，以确定以下中的任何一个或多个：在所述所限定的地理区域中的所有道路的实时状态；在所述所限定的地理区域内所有资源的实时状态；在所述所限定的地理区域内所有路边单元的实时状态；在所述所限定的地理区域内所有车辆车载数据处理单元的实时状态；在所述所限定的地理区域内所有事件的实时状态。

13.根据权利要求6所述的系统，还包括与多个边界网关模块通信的中央管理平台模块，每个边界网关模块被配置为管理相应的所限定的地理区域的本地数据，并通过中央管理平台模块发送其本地数据以用于聚合和提取，所述中央管理平台模块被配置为处理所聚合和所提取的数据，以提供以下中的一个或多个：用于所述所限定的地理区域的道路管理策略；用于所述多个边界网关模块的所述所限定的地理区域的区域交通管理；协调所述多个边界网关模块；管理所述多个边界网关模块；所述边界网关模块的集中管理；所述路边单元的集中管理；位于每个所述所限定的地理区域内多个源的集中管理；集中车辆到万物(V2X)网络管理；用于所述多个边界网关模块的所述所限定的地理区域的本地交通分析；用于多个网络协同引擎模块的区域交通分析，便于所述中央管理平台模块和边界网关模块之间的通信。

14.根据权利要求13所述的系统，其中所述中央管理平台模块被配置为在大于1000毫秒的第三延迟级别的下操作，其中所述第三延迟级别高于小于或等于1000毫秒的第二延迟级别。

15.根据权利要求14所述的系统，其中所述系统包括端到端V2X网络。

16.一种用于改善车辆道路安全的车辆车载数据处理单元，包括：

存储机器可执行指令的非暂时性计算机可读介质；和

连接到所述非暂时性计算机可读介质的处理器，该处理器被配置为执行机器可执行指令，以将所述车辆车载数据处理单元布置成：

从一个或多个车载车辆模块接收实时数据；

当所述车辆车载数据处理单元位于所限定的地理区域中时，从位于所述所限定的地理区域内的一个或多个路边单元以小于或等于100毫秒的第一延迟级别接收低延迟数据，所述一个或多个路边单元从位于所述所限定的地理区域内的多个源接收数据；以及

处理来自所述一个或多个车载车辆模块的所述实时数据和来自所述一个或多个路边单元的所述数据，以自主地确定以下中的任何一个或多个：对所述车辆的威胁；将发出的警报；

以及将为所述车辆实施的控制动作。

17.一种用于改善道路安全和/或管理的系统的边界网关模块，包括：

存储机器可执行指令的非暂时性计算机可读介质；和

连接到所述非暂时性计算机可读介质的处理器，该处理器被配置为执行机器可执行指令，以使所述边界网关模块：

从位于所限定的地理区域内的一个或多个路边单元接收数据，所述所限定的地理区域由所述边界网关模块管理和/或与所述边界网关模块进行数据通信；

将从所述一个或多个路边单元接收的数据和/或从所述所接收的数据导出的数据发送到位于所述所限定的地理区域内的车辆的一个或多个车辆车载数据处理单元；

其中选择所限定的地理区域的大小，以使得从所述一个或多个路边单元接收的数据能够由所述边界网关模块实时地或在小于或等于100毫秒的第一延迟级别下，发送到所述一个或多个车辆车载数据处理单元。

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