CN111179617A - 一种智能网联车的车载单元 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能网联车的车载单元，包括：车辆运动状态参数采集单元；车辆运行环境参数采集单元；多模式的通信单元；定位单元，用于车辆定位；智能网关单元；车辆运行控制单元。本发明有助于基于智能网连交通(CAVH)系统的车辆操作和控制。本发明的车载单元为车辆提供单独定制的信息和车辆的实时控制指令，以完成诸如汽车跟随，车道变换，路线引导等驾驶任务。本发明的车载单元还实现了高速公路和城市干道的运输操作和管理服务。

Description

一种智能网联车的车载单元

技术领域

本技术涉及一种车载单元(OBU)，为自动车辆(CAV)提供交通管理，运营作以及车辆控制，并且其与智能道路基础设施系统(IRIS)相互协调，更具体地，涉及一种用于通过向个别车辆发送自动车辆驾驶的定制的，通过给每个车辆发送详细的具有时间敏感的控制指令和交通信息来控制CAV，例如车辆跟随，车道变换，路线引导和其他相关信息。

背景技术

配备车载单元(OBU)的车辆，具备感知驾驶周边环境并在不用驾驶员控制或少量驾驶员控制的情况下实现巡航的车辆，正在开发中。目前，这些车辆正在进行实验测试，而不是广泛的应用于商业用途。现有方法需要昂贵且复杂的机载系统，使得广泛实施成为实质性挑战。

例如，美国专利No.7,421,334提供了一种车载智能车辆系统，包括用于收集数据的传感器组件和用于处理数据的数据处理器组件用来处理当前发生的至少一个事件。另外一个美国专利No.7,554,435描述了一种车辆车载单元，可以与其他车辆通信以警告驾驶员前方车辆中的潜在制动情况。然而，现有技术是有限的，因为现有的OBU仅与其他车辆或基础设施通信。此外，这些传统技术为自动驾驶车辆系统设计的，而不是为自动车辆高速公路系统所设计的技术。

发明内容

本发明的目的是提供一种智能网联车的车载单元，能够应用于自动车辆高速公路系统。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种智能网联车的车载单元，包括：

车辆运动状态参数采集单元，用于采集车辆运动状态参数；

车辆运行环境参数采集单元，用于采集车辆运行环境参数；

多模式的通信单元，用于各单元之间、以及车载单元与外界进行通信；

定位单元，用于车辆定位；

智能网关单元，用于连接不同的外接设备以实现相应的功能；

车辆运行控制单元，用于控制车辆运行。

所述车载单元能够给智能网联车提供如下功能：感知、预测、规划、决策和控制。

所述车载单元包含一个电力供给模块或是能够从其他电力供给模块处获得能量。

所述车载单元提供如下智能化水平：

弱智能化水平：所述车载单元从路侧单元获得数据；所述车载单元向车辆传输数据作为车辆控制的输入；所述车载单元作为一个信息中转站；

强智能化水平：所述车载单元感知车辆驾驶环境，所述车载单元从其他系统、模块和/或智能网连交通(CAVH)系统的部件获得数据；所述车载单元处理驾驶环境数据和/或从其他系统、模块和/或智能网连交通(CAVH)系统部件获得的数据；其中，其他系统包括路侧系统，云控平台，其他公开的交通信息/车辆信息共享平台，模块包括感知模块，预测模块，决策模块，控制模块；所述车载单元向车辆传输数据以控制车辆；

超级智能化水平；所述车载单元为数据处理积极寻求数据和/或调动资源。

所述多模式的通信单元包括以下一个或多个部件：

一个用于基础设施和车辆之间通信的部件；该部件利用专用短程通信(DSRC)、WiFi、4G、5G、蓝牙和/或卫星通信完成通信过程；

一个用于基础设施和基础设施之间通信的部件，该部件利用专用短程通信(DSRC)、WiFi、4G、5G、蓝牙和/或高速网络完成通信过程；该部件与车载单元通信并提供由基础设施采集的信息，所述信息用于车辆控制；所述基础设施是一个智能道路基础设施系统(IRIS)；

一个用于车车通信的部件，该部件利用专用短程通信(DSRC)、WiFi、4G、5G、和/或蓝牙完成通信过程；

一个用于车辆和基础设施之间通信的部件，该部件利用专用短程通信(DSRC)、WiFi、4G、5G、和/或蓝牙完成通信过程；该部件将车辆采集的信息发送给路侧单元、智能道路基础设施系统(IRIS)、周边区域的人和/或其他车辆。

所述车辆运行环境参数采集单元包括以下一个或多个设备：

微观层环境感知设备，包含一套摄像机、长距离/短距离微波雷达、超声波雷达和/或惯性测量单元；

中观层路侧感知设备，包含路侧单元上的传感器，一套摄像机、长距离/短距离微波雷达和/或激光雷达；

车载感知设备和/或车辆CAN总线接口模块，其中，车载感知设备包括一个摄像机或接口。

所述车辆运行环境参数采集单元实现以下功能：

微观层环境感知和目标检测，微观层环境感知和目标检测包括检测运行环境中的物体；

中观层环境感知和目标检测，中观层环境感知和目标检测帮助提升运行环境中的物体检测的精度；

宏观层信息采集，宏观层信息采集主要采集事件信息数据，包含交通状态数据和/或极端天气情况数据；其中，事件信息数据由交通运营中心(TOC)和智能网连交通(CAVH)系统采集，并传输给车载单元。

所述车辆运动状态参数采集单元采集基于车辆的数据，包括：

标准化的基本安全信息(BSM)数据，包括：描述车辆尺寸，位置，速度，航向，加速度和制动系统状态的数据；

一组数据元素，该数据元素的状态是变化的；

车辆乘员数据；

车辆乘员的状态信息。

所述定位单元使用高清晰度地图来定位车辆。

所述车辆运行控制单元具有执行预测的功能，在微观，中观和/或宏观水平上执行预测；包括：

预测车辆行为，包括预测汽车跟随，超车和车道变换；预测车辆行为是基于由包括所述车载单元的车辆收集的数据；其中预测车辆行为包括根据路侧单元收集和/或预测的环境数据修改预测；

从路侧单元接收道路环境信息，其中道路环境信息包括道路网络交通状况，道路障碍和/或天气信息

从路侧单元接收车辆行为预测数据，其中，所述路侧单元预测单个车辆，车辆流量和环境信息的行为；所述路侧单元根据离线车辆数据，在线速度数据，发动机转速数据，行驶距离和/或由所述车载单元(OBU)收集和预测的信息来修改预测结果。

所述车辆运行控制单元具有执行决策制定的功能，包括：

选择路线，包括在微观，中观和/或宏观尺度上做出路线选择决定；

决定跟随车辆和/或改变车道；

接收由包括所述车载单元的车辆和由路侧单元发送的数据收集的输入数据；

选择路线或路径；

优化路线；

接收由路侧单元发送的数据并基于车辆状态信息实时调整该数据。

所述车辆运行控制单元具有执行车辆控制的功能，包括：

提供感测，预测和决策的组件通信；

以微观，中观和/或宏观尺度控制车辆；

控制车道位置，控制车辆速度，控制车辆方向，和/或控制车辆转弯和升高；其中，控制车道位置包括保持车道位置或改变车道；从路侧单元接收指令和/或数据，使用来自路侧单元的指令和/或数据调整车道位置，调整车辆速度，调整车辆方向和/或调整车辆转弯和高度，其中来自路侧单元的所述指令和/或数据包括描述系统边界，车辆排和/或工作区的信息，所述指令和/或数据包括用于车载单元的控制指令，并且车载单元根据所述控制指令控制车辆；车载单元根据信号优先级调整车辆控制。

所述车辆运行控制单元包括通用处理器和专用处理器；其中所述通用处理器是中央处理单元，所述专用处理器是图形处理单元。

所述车载单元还包括计算子系统，用于：

处理通用处理器的顺序工作；

处理原始数据，传输数据和/或融合数据；

执行控制算法，训练通用模型，和/或从一般模型推断；

处理专用处理器的并行工作；

训练以张量为中心的模型和/或从以张量为中心的模型推断。

所述车载单元还包括数据存储子系统，用于：

存储所述车载单元的计算子系统的数据；

存储包括检测到的来自路侧单元(RSU)的短程环境信息，高清晰度(HD)地图和/或处理和聚合的环境信息的数据；

从车载传感器，路侧单元(RSU)数据处理模块和/或上层交通控制中心(TCC)/交通控制单元(TCU)接收和/或检索数据；

使用长期可靠的存储硬件存储所述数据，其中所述长期可靠存储硬件包括磁和/或闪存存储介质；

管理数据，验证数据，以及提供有效的数据存储和访问。

所述车载单元还包括网络安全子系统，用于：

提供关键的车载单元组件级保护，网络级保护，云级保护和/或应用级保护；其中所述网络级保护防止未经授权的入侵和/或恶意内部人员，所述云级保护为数据提供安全性，所述应用级保护包括用于模糊测试和穿透测试的方法；其中所述应用级保护被配置为最小化和/或消除对机密性的攻击，对完整性的攻击和/或攻击可用性，其中所述对机密性的攻击包括窃取或复制个人信息，对完整性的攻击包括破坏，破坏或破坏信息和/或系统，对可用性的攻击包括防止目标访问数据、勒索软件和/或拒绝服务攻击。

所述车载单元还包括OBU云子系统，用于：

感测，控制和/或预测计划；

与OBU，用户，车辆，基础设施和/或CAVH系统通信。

所述OBU云子系统包括：

OBU-用户端子系统，用于存储，共享，管理和集成用户简档数据；提供行前通知和定制；提供旅行建议；并提供旅行后分析；

OBU-车辆终端子系统，用于存储，共享，管理和集成车辆简档数据并提供对基本驾驶任务的控制；通过基于车辆的云服务提供导航，引导和控制；

OBU基础设施端子系统，用于与运输基础设施和智能道路基础设施系统(IRIS)通信，并配置为提供数据管理，人群感测和坐标控制；

OBU系统端子系统，用于与智能网连交通(CAVH)系统通信并执行分析和优化。

所述车载单元还包括安全子系统，所述安全子系统包括基于路侧单元的组件，基于车辆的组件，基于系统的组件；其中：

所述基于路侧单元的组件部署在路边并由路侧单元控制，基于路侧单元的部件包括主动安全气囊，所述基于路侧单元的组件能够产生路面状况警告和/或产生行人和/或骑车人警告；

所述基于车辆的组件部署在车辆上并由车载单元控制，用于在紧急情况下制动车辆和/或提供人工驾驶员以承担车辆的控制；

所述基于系统的组件，通过交通控制中心(TCC)或交通控制单元(TCU)管理多个实体的协作，用于管理事故响应并提供动态车辆路线选择。

所述安全子系统执行主动，主动和被动安全措施；其中：

所述主动措施包括基于事故预测和风险指数估计的预防措施，并且在事故发生之前部署；主动措施包括交通事件快速检测并且在对人和/或财产发生危害之前部署；

所述被动包括事故后措施以减轻进一步的伤害和损失。

所述车载单元包括人机界面(HMI)，其中：

所述人机界面(HMI)在智能道路基础设施系统(IRIS)提供完整车辆控制的模式下执行，通过车辆与智能道路基础设施系统(IRIS)之间的合作提供车辆控制的模式；以及由所述车辆提供车辆控制的模式；其中由智能道路基础设施系统(IRIS)提供完整车辆控制的所述模式接收用于车辆运动控制的人工输入和命令，并且在有限的情况下使用所述人工输入和命令来控制所述车辆用于车辆运动控制；其中，用于车辆运动控制的所述人工输入和命令包括用于目的地改变或用于驾驶到用于医疗的场所的指令；

通过车辆和智能道路基础设施系统(IRIS)之间的协作提供车辆控制的所述模式接收用于车辆运动控制的人工输入和命令，接收用于车辆运动控制的智能道路基础设施系统(IRIS)输入和命令，并且解决人和智能道路基础设施系统(IRIS)之间的冲突、输入和命令；其中，当人和智能道路基础设施系统(IRIS)输入和命令冲突时，用于车辆运动控制的智能道路基础设施系统(IRIS)输入和命令接收优先于人工输入和用于车辆运动控制的命令；

通过车辆和智能道路基础设施系统(IRIS)之间的协作提供车辆控制的所述模式接收用于控制娱乐系统，气候控制，车窗升降，座椅调节和/或电话呼叫的人工输入和命令；

所述车辆提供车辆控制的所述模式接收未被智能道路基础设施系统(IRIS)输入和命令取代的用于车辆运动控制的人工输入和命令。

所述车载单元在包括路侧单元(RSU)网络的道路上操作车辆，包括：

从智能道路基础设施系统(IRIS)接收用于车辆控制的完整信息；

从智能道路基础设施系统(IRIS)接收信息并将其与来自其他来源的信息集成以用于车辆控制；

从其他车辆和卫星接收用于车辆控制的信息；

其中，所述路侧单元(RSU)网络包括部分路侧单元(RSU)网络或不包括路侧单元(RSU)网络的道路。

所述车辆运行控制单元执行用于滑行调度和路线优化的方法，包括：

与区域调度中心通信；

与区域调度中心通信以接收用于预测高需求区域，推荐路线，优化路线和/或实时调整路线的信息和命令；

预测高需求区域，推荐路线，优化路线和/或实时调整路线；

基于乘客的实时要求更新和优化路线。

所述车辆运行控制单元执行用于滑行安全的方法，包括：

接收和处理乘客要求；

识别停车位；

基于乘客命令进行紧急停止；

记录信息，包括内部视频和语音记录，外部视频和语音记录，以及车载单元的传感器信息；

在CAVH云上备份记录的安全信息。

所述车辆运行控制单元执行用于环境保护的方法，包括：

管理出租车空转和出租车空转位置；

从区域调度中心接收信息，其中来自区域调度中心的信息包括描述实时需求的信息。

有益效果：本发明公开了一种智能网联车的车载单元，包括：车辆运动状态参数采集单元；车辆运行环境参数采集单元；多模式的通信单元；定位单元，用于车辆定位；智能网关单元；车辆运行控制单元。本发明有助于基于智能网连交通(CAVH)系统的车辆操作和控制。本发明的车载单元为车辆提供单独定制的信息和车辆的实时控制指令，以完成诸如汽车跟随，车道变换，路线引导等驾驶任务。本发明的车载单元还实现了高速公路和城市干道的运输操作和管理服务。

附图说明

图1是示出通信环境的实施例的示意图，例如，用于与其他系统和/或组件通信的基础设施(I2X)。图1所示技术的实施例的特征包括：例如与云101的RSU通信；RSU与其他RSU102的通信；RSU与行人通信103；RSU与交通信号104的通信；RSU与移动网络105的通信；和RSU与车辆106的通信。

图2是示出车辆到车辆(V2V)通信环境的实施例的示意图。图2中所示技术的实施例的特征包括：例如车辆到RSU通信201；车辆到行人通信202；和车辆到车辆通信203。

图3是示出数据感测和收集方法和系统的实施例的示意图。图3中所示技术的实施例的特征包括：例如OBU 301；RSU 302；TCU 303；TCC 304；摄像机组(车外)305；微波雷达(车辆外部)306；超声波雷达(车辆外部)307；惯性测量单元308；机舱摄像头(车辆内部)309；人机接口模块310；CAN总线接口模块311；摄像机组(路边)312；微波雷达(路边)313；激光雷达(路边)314；信息收集模块315；车辆感官数据316；客舱乘客数据317；基本安全信息318；路边感官数据319；和宏观交通信息320。

图4是示出预测方法和系统的实施例的示意图。图4中所示技术的实施例的特征包括：例如OBU 401；车辆感测模块402；预测模块403；RSU 404；决策模块405；和控制模块406。

图5是示出决策方法和系统的实施例的示意图。：图5中所示技术的实施例的特征包：例如OBU 501；车辆状态502；决策模块503；RSU 504；和车辆控制模块505。

图6是示出控制方法和系统的实施例的示意图。图6所示技术的实施例的特征包括：例如OBU 601；车辆602；RSU 603；决策模块604；和控制模块605。

图7是示出云子系统平台的实施例的示意图。图7所示技术的实施例的特征包括：例如OBU Cloud 701；用户702；RSU 703；车辆704，包括连接的自动车辆(CAV)和非CAV；运输基础设施705；CAVH云706；CAV和OBU之间的通信云707；运输基础设施与OBU云之间的通信708；用户与OBU云之间的通信709；RSU和OBU云710之间的通信；CAVH Cloud与OBU云711之间的通信；CAVH系统与OBU云之间的通信712；TCU/TCC 713；和IRIS 714。

图8是示出车辆控制目的信息的实施例的示意图。图8所示技术的实施例的特征包括：包括例如车辆801；RSU 802；车辆与车辆之间的信息交换803；基础设施和车辆之间的信息交换804；云与车辆之间的信息交换805；卫星和车辆之间的信息交换806；云807；和卫星808。

图9是示出计算模块设计，方法和系统的实施例的示意图。图9所示技术的实施例的特征包括：例如计算任务901，例如，计算涉及来自CAVH系统的任务；顺序工作902，例如，一种类型的计算任务；并行工作903，例如，一种计算任务；数据存储器904和数据相关的支持系统；计算系统905，例如用于计算的硬件/软件系统；通用处理器906，例如顺序工作的专用硬件；专用处理器907，例如并行工作的专用硬件；存储器单元908，例如，为计算提供存储器支持。

图10是示出数据流和数据存储子系统的实施例的示意图。图10所示技术的实施例的特征包括：检测到的短程环境信息1001；高清晰度(HD)地图1002，例如具有高精度(例如，厘米分辨率)；融合数据1003，例如，从多个数据源集成的聚合数据，以产生一致，准确和有用的信息；车载传感器1004，例如车辆上的传感器；TCC/TCU 1005；和RSU 1006。

图11是示出网络安全系统的实施例的设计和架构的示意图。图11所示技术的实施例的特征包括：例如网络安全系统1101；关键OBU组件1102；应用程序1103，例如OBU系统内的应用程序；网络1104，例如实体之间的网络；云1105，例如用于OBU系统的云系统；攻击机密性1106，例如窃取或复制目标的个人信息；对完整性的攻击1107，例如，试图破坏，破坏或破坏信息或系统的完整性攻击，以及依赖信息或系统(例如，破坏)的人。对可用性1108的攻击，例如，阻止目标访问数据(例如，勒索软件，拒绝服务攻击等)

图12是用于共享无人驾驶车辆相关应用的信息流的实施例的示意图。

图13是出租车相关的应用的信息流的实施例的示意图。

图14是人机界面的实施例的示意图。图14所示技术的实施例的特征包括：例如语音命令识别1401(例如，目的地，开始，停止，加速，减速，车道变换)；手势识别1402(例如，手势(例如，指向和手指的位置)被识别并输出为方向))；眼睛注视识别1403(例如，识别眼睛方向并基于识别的注视方向和/或面部方向输出方向)；控制按钮1404，例如，用作键控制操作的备份；触摸屏1405和1406，例如，用于输入(例如，通过触摸的文本输入和命令输入)和输出(例如，显示警告消息，解释消息和/或其他信息(例如，速度，位置，地图和其他输出)语音合成1407(例如，以语音呈现输出消息(例如，当驾驶员不能看屏幕时)；控制车辆的输出命令1408被发送到ROS并且ROS将命令发送到相应的ECU通过CAN总线；消息广播到另一车辆1409和1410(例如，发送消息并且从另一车辆接收的消息被发送到命令/信号监听器(车辆侧)；RSU 1411和1412(例如，发送命令)作为来自车辆的输入并且车辆向RSU发送信息(例如，位置，速度)；向车辆显示来自车辆的控制信号1413(例如，低燃料，发动机状况，发动机温度)；来自感测装置1414的数据被输入；人类1415和1416的输入和输出；输入和输出对于车辆1147和1418。

具体实施方式

在一些实施例中，本文提供了与车载单元(OBU)相关的技术，该车载单元(OBU)被配置为连接和自动车辆(CAV)提供运输管理和操作以及车辆控制。在一些实施例中，OBU与智能道路基础设施系统(IRIS)协调地为CAV提供运输管理和操作以及车辆控制。在一些实施例中，该技术通过发送用于自动车辆驾驶到各个车辆的定制的，详细的和时间敏感的控制指令和交通信息来提供用于控制CAV的系统，例如车辆跟随，车道变换，路线引导和其他相关信息。(例如，CAVH系统(例如，如2017年6月20日提交的美国专利申请15/628,331和美国临时专利申请序列号62/626,862，2018年2月6日提交，62/627,005，2月6日提交)2018年4月10日提交的，2018,62/655,651，和2018年5月9日提交的62/669,215，其公开内容通过引用整体并入本

在一些实施方案中，该技术包括如美国临时专利申请序列号62/691,391中所述的云系统，其通过引用整体并入本文。

在一些实施例中，该技术涉及用于重型和特殊车辆的连接的自动车辆高速公路系统及其方法和/或部件的使用，例如，如6月20日提交的美国临时专利申请序列号62/687,435中所述，2018年，其通过引用并入本文。

在各种实施例的该详细描述中，出于解释的目的，阐述了许多具体细节以提供对所公开的实施例的透彻理解。然而，本领域技术人员将理解，可以在有或没有这些具体细节的情况下实践这些各种实施例。在其他情况下，结构和设备以框图形式示出。此外，本领域技术人员可以容易地理解，呈现和实施方法的特定序列是说明性的，并且预期序列可以变化并且仍然保持在本文公开的各种实施方案的精神和范围内。

该专利中应用的所有的文献和相似材料，包括但不局限于：专利、专利应用、文章、书籍、论述、和互联网网页都在参考文献中进行了说明。除非另有定义，否则本协议中使用的所有技术和科学术语与描述的各种实施例所属的学科的通常理解的含义相同。当包含的参考文献中术语的定义与本发明中提供的定义不同时，以本发明为准。此处使用的章节标题仅用于组织目的，不应被理解为以任何方式限制所描述的主题。

定义

为了辅助以下提供的技术的理解，我们提供了一些术语和短语的定义。其他定义在详细的描述中列出。在详述和权利要求中，除非术语进行了特殊强调，否则均表示此处的定义。词语“在一个实例中”在专利中并不一定表示相同的实例。而且，词语“在另一个实例中”也不一定指不同的实例。总之，如下所述，本发明的各种实施例可以结合在一起，而不偏离本发明的范围。

另外，在本发明中，术语“或”是一个包括的“或”符号，与术语“且/或”等同，除非专利中进行了强调。术语“基于的”也不具有排他性的，允许基于没有描述的附加因素，除非上下文明确规定了其他因素。此外，在整个专利中，“一个”和“这个”包括复数的含义。“在”的含义包括在和上。

在本发明中，名词“关于”，“大约”，“大体上”，和“显著地”均根据申请人对本专业的理解，在不同的场景中，程度不同。对非专业人员，关于词汇“关于”，“大约”理解可能在10％上下范围内波动。关于词汇“大体上”，和“显著地”理解可能在超过10％上下范围内波动。

在本发明中，后缀“-free”表示不包含前面的名词，即，“X-free”的意思表示不包括“X”。例如，“sensing-free”表示不包含感知。“controller-free”表示不包含控制。

实施例

在一些实施例中，本发明提供了车辆控制车载单元(OBU)，其与车辆基础设施协调运输系统通信。在一些实施例中，本文描述的OBU包括用于感知和表征驾驶环境的感知模块，增强数据处理和通信能力的模块，用于提供数据备份的模块，和用于提高车辆的自动化水平的模块。

在一些实施例中，例如，如图1所示，该技术包括I2X通信环境。在一些实施例中，I2X通信环境与I2X通信系统，设备和方法相关联。在一些实施例中，I2X系统包括RSU可以通过无线网络与云，交通信号，附近的行人，移动网络和道路上的车辆通信(参见图1：101，103,104,105,106)。在一些实施例中，RSU使用陆地光纤或其他有线通信方法与其他RSU通信(图1,102)。

在一些实施例中，例如，如图2所示，该技术包括V2V通信环境。在一些实施例中，V2V通信环境与V2V通信系统，设备和方法相关联。在一些实施例中，车辆通过无线通信与其他附近车辆通信(图2,203)。在一些实施例中，车辆使用无线通信与行人(例如，在人行道上)通信(图2,202)。在一些实施例中，车辆使用无线通信与附近的RSU通信(图2,203)。

在一些实施例中，例如，如图3所示，该技术包括传感器与数据融合单元(例如，OBU，RSU，TCU和TCC)或信息收集模块与数据融合单元(例如，OBU，RSU，TCU和TCC)之间的数据传输。在一些实施例中，例如，在微观水平，车辆传感数据，乘客数据和基本安全消息能够被采集。在一些实施例中，数据(例如，车辆传感数据，乘客数据和基本安全消息)由安装在车辆外部，车厢内部和CAN总线接口上的传感器收集。在一些实施例中，将微观水平数据发送到OBU以进行数据融合。在一些实施例中，例如，在中观水平，通过安装在RSU上的传感器收集路侧数据。在一些实施例中，将宏观水平数据发送到RSU/TCU以进行数据融合。在一些实施例中，例如，在宏观层面，宏观交通信息由信息收集模块收集并发送到TCC进行数据融合。

在一些实施方案中，例如，如图4所示，该技术提供了预测模块以及用于预测的相关方法和系统。在一些实施例中，OBU包括预测模块，例如，在一些实施例中，OBU提供预测方法。在一些实施例中，车辆配置OBU预测模块提供三级预测方法和系统。在一些实施例中，预测模块预测车辆行为。在一些实施例中，预测模块预测控制模块的环境信息。在一些实施例中，预测模块预测决策模块的环境信息。在一些实施例中，预测基于由OBU和/或RSU的感测模块收集的历史和当前信息。

在一些实施例中，例如，在微观水平，OBU基于OBU收集的数据预测信息。在一些实施例中，OBU由从RSU发送的数据辅助。在一些实施例中，车辆配置OBU预测模块预测汽车跟驰行为，例如，加速，减速，维持当前速度，紧急制动，超车和/或车道变换。在一些实施例中，由OBU预测的汽车跟驰行为，在一些实施例中，基于由RSU收集的历史和预测的交通状况信息或天气信息来修改OBU预测的汽车跟驰行为。

在一些实施例中，例如，在宏观水平，OBU通过整合由OBU收集的数据和从RSU发送的数据来预测信息。在一些实施例中，RSU预测道路环境信息(例如，道路网络交通状况，路障和天气信息)。在一些实施例中，RSU预测跟驰，超车和/或改变车道，并且OBU预测车辆跟驰行为的细节。

在一些实施例中，例如，在宏观层面，OBU基于从RSU接收的数据预测信息，并根据OBU收集的信息调整预测。在一些实施例中，RSU预测单个车辆行为，流量和环境信息。在一些实施例中，通过车辆CANBU收集的数据和由OBU上的GPS设备收集的实时位置信息将作为补充信息发送到RSU。

在一些实施例中，例如，如图5所示，该技术提供决策模块以及用于决策的相关方法和系统。在一些实施例中，决策包括制定驾驶计划，例如，包括用于控制车辆的指令。在一些实施例中，OBU提供三个级别的决策方法。在一些实施例中，决策模块基于例如由OBU收集和从RSU接收的信息来为控制模块做出驾驶决策。在一些实施例中，例如，在微观水平，OBU基于OBU收集的车辆数据做出决定。在一些实施例中，OBU基于由OBU和RSU帮助下收集的车辆数据做出决策。在一些实施例中，在中观水平，OBU通过整合由车辆(例如，通过车辆OBU)收集的数据和由RSU发送的数据来做出决策。在一些实施例中，例如，在宏观层面，OBU基于从RSU接收的数据做出决策，并基于车辆状态信息实时调整决策。

在一些实施例中，例如，如图6所示，该技术提供了控制车辆的模块，控制的相关方法和系统。在一些实施例中，该技术提供(例如，OBU的)控制模块，在不同级别起不同的作用。在一些实施例中，控制模块例如使用由决策模块提供的信息来控制车辆。在一些实施例中，例如，在微观水平，车辆由OBU的控制模块控制。在一些实施例中，例如，在中观水平，车辆由OBU的控制模块控制，从RSU接收一些控制指令。在一些实施例中，例如，在宏观水平，车辆由RSU控制，车辆根据OBU的指令进行调整。

通用交通基础设施705,CAVH云706。在一些具体化实施过程中，例如，对于OBU云用户终端709，OBU云储存用户偏好和行为信息，例如为执行出行前准备、出行中、出行后方法提供输入等。在一些具体化实施过程中，例如OBU云-车辆终端707，OBU云储存了例如驾驶任务、巡航、诱导和控制等车辆属性信息。在一些具体化实施过程中中，例如OBU云-基础设施终端710和708，OBU云与IRIS基础设施及交通基础设施进行例如协调感知、规划、预测、控制和数据管理等交互。在一些具体化实施过程中，例如OBU-云系统终端711，OBU云储存与CAVH系统进行交互，以获得全局最优和分析。在一些最优化实施过程中，例如，对于一个类似于TCU控制范围而又不受CAVH控制的区域，OBU云整合计算机资源、传感器和区域内来自CAVs的通讯，为拥堵感知、协调控制、车辆管理和每个CAVs的运行优化，以提高安全、效率和机动性。

在一些具体化实施过程中，例如，如图8所示，本发明所述为车辆控制提供系统和方法。在一些具体实施过程中，例如，对于包含RSU网的道路，车辆上的OBU接受交通信息(完整的、有效的、或/和大体上完整的交通信息)，例如，来自RSU的车辆环境和道路信息、利用I2V通讯得到的信息。信息用来作为车辆控制的数据。具体地，一些例如来自V2V通讯的信息，将RSU提供的信息作为补充信息传递给OBU。在一些具体实施过程中，例如，对于有部分RSU网络的道路，车辆上的OBU接受部分交通信息，例如，来自RSU采集的车辆周围环境和道路信息、通过I2V通讯得到的信息。具体地，例如云与车辆交互提供的信息、车车之间交互提供的信息等其他数据也用来控制车辆。在一些具体实施过程中，例如，道路不包含RSU或者RSU网(例如，道路没有有效服务的RSU或者RSU网络)，来自其他车辆和卫星的数据用来为车辆控制提供信息。

在一些具体实施过程中，例如，如图9所示，所述技术提供计算模块和相关系统与方法。其特征在于，计算机模块用阿里处理计算任务。在一些具体实施过程中，计算任务包括由串行工作组成。在一些具体实施过程中，计算任务由并行工作组成。在一些具体实施过程中，计算任务由串行工作和并行工作一起组成，由它们的属性进行划分和识别。在一些具体实施过程中，计算任务分别为通用或者特殊目的处理器提供输入。具体地，串行工作用来为通用目的处理器提供信息输入；并行工作为特殊目的处理器提供信息输入。数据存储系统和/或记忆单元用以职称计算处理。

在一些具体实施过程中，例如，如图10所示，所述技术提供了数据存储子系统。具体地，所述技术包含数据流，例如，送入和来自数据存储子系统的数据流。具体地，所述数据存储系统存储了来自一个源头和多个源头的数据。具体地，一个数据源包含了由车载传感器检测到或者提供的小范围环境信息、高精地图(例如，来自TCC/TCU)数据和融合数据(例如，来自RSU)。

在一些具体实施过程中，例如，如图11所示，所述技术提供了一个网络安全系统。在一些具体实施过程中，所述安全系统包括设计和结构。在一些具体实施过程中，网络安全系统提供多层面的网络防护，例如，重要的OBU组成层面、应用层面、网络层面和云层面。在一些具体实施过程中，网络安全系统防护多种类型的攻击，例如，机密性攻击、诚实攻击和可靠性攻击。

在一些具体实施过程中，例如，如图12所示，所述技术包含为共享自动驾驶车辆配置管理信息流的模块。在一些具体实施过程中，所述技术提供基于有关宏观、微观或者中观CAVH系统要求的数据和信息来选择路径的模块。在一些具体实施过程中，所述模块管理有一位乘客的汽车。在一些具体实施过程中，所述模块管理用户与车辆间的交互。在一些具体实施过程中，所述模块包含选择乘客或者最优化路径与路径上的乘客选择的方法和系统。在一些具体实施过程中，所述模块管理没有乘客的汽车。在一些具体实施过程中，所述模块提供管理和优化闲置汽车的方法和系统。在一些具体实施过程中，所述模块提供寻找停车空间的系统和方法(例如，最近的免费停车空间)。在一些具体实施过程中，所述为共享的无人驾驶车辆提供信息流管理的模块包含预测或/和诱导一辆或两辆汽车进入高需求区的方法和系统。在一些具体实施过程中，所述模块包括优化路径选择和接送乘客的方法和系统。在一些具体实施过程中，所述模块在有乘客输入或者无乘客输入的操作控制调整提供方法和系统。在一些具体实施过程中，所述模块提供可以为汽车选择车道或者为选择车道提供引导的预测方法和系统。在一些具体实施过程中，所述模块包括算法、数据、属性和信息，并且包括模仿驾驶人员行为的系统和方法。在一些具体实施过程中，所述模块支持乘客和无人驾驶车辆之间的交互和通讯。在一些具体实施过程中，所述模块为乘客提供个性化的服务，例如，支持和/或汽车与乘客之间的交互、根据乘客需求提供实时的路径优化。

在一些具体实施过程中，例如，如图13所示，所述技术为出租车或者一些其他商用车(例如，汽车服务、班车)的路径优化和乘客接送提供优化方法和系统。在一些具体实施过程中，OBU支持出租车和区域调度中心的实时通讯。在一些具体实施过程中，所述模块提供命令消息。其中，所述命令消息转播给调度中心或者由调度中心处理。进一步，所述命令消息为优化方法提供引导，例如，预测高需求区域、最优化区域路径、推荐路径、实时调整路径(例如，实时更改路径)。在一些具体实施过程中，OBU根据乘客的实时需求更新和优化路径。在一些具体实施过程中，所述模块提供安全的系统和方法。例如，在一些具体实施过程中，所述模块为安全提供感知和计算方法与系统。在一些具体实施过程中，OBU接受、处理和理解乘客的需求。在一些具体实施过程中，OBU为需要频繁停车的出租车和其他汽车提供实时的安全支持和管理。在一些具体实施过程中，所述模块为执行停车提供方法和系统，例如，所述模块发送停靠指令给汽车。在一些具体实施过程中，所述指令包括引导汽车进行紧急停车的步骤。在一些具体实施过程中，所述系统基于乘客命令来停车。在一些具体实施过程中，所述安全模块提供录音功能，例如，记录刻画车辆速度、加速度、位置信息的一个或者多个传感器的输出。在一些具体实施过程中，所述安全模块为系统和其他模块提供信息备份。在一些具体实施过程中，所述安全模块提供类似于艺术品中飞机黑匣子功能的“黑匣子”。在一些具体实施过程中，提供车辆内部或者外部录制视频和音频的系统和方法，并且在CAVH云中备份所录制的信息

在一些具体实施过程中，例如，如图14所示，所述技术提供人机交互系统和方法。进一步，所述人机交互包括命令/信号处理。在一些具体实施过程中，所述命令/信号处理器用来接收和处理来自人和车的信息输入。在一些具体实施过程中，所述命令/信号处理器用来向一个或者多个其他模块发送输出命令或者信息，例如，包括ROS、语音合成、触摸屏、RSU以及与其他设备的通讯。在一些具体实施过程中，所述输入来自于人，例如，语言、姿态、眼部凝视、触摸屏幕或者控制按钮。在一些具体实施过程中，所述输入来自汽车，例如，激光雷达/雷达/相机、来自汽车、RSU及与不同汽车之间的通讯。

在一些实施例中，例如，如图7所示，该技术提供了一个云子系统。在一些实施方案中，该技术包括如美国临时专利申请序列号62/691,391中所述的云系统，其通过引用整体并入本文。在一些实施例中，该技术提供驻留在CAVH系统中的OBU云平台(参见，例如，如2017年6月20日提交的美国专利申请15/628,331中所描述的连接的自动车辆高速公路系统及其方法和/或模块。2018年2月6日提交的美国临时专利申请序列号62/626,862，2018年2月6日申请的62/627,005，2018年4月10日申请的62/655,651和2018年5月9日申请的62/669,215，其公开内容通过引用整体并入本文)。在一些实施例中，OBU云服务与智能网联用户702，车辆704(例如，包括智能网联和非智能网联车辆)，智能网联IRIS基础设施703，通用运输基础设施705和智能网联云706交互。

Claims (25)

1.一种智能网联车的车载单元，其特征在于：包括：

车辆运动状态参数采集单元，用于采集车辆运动状态参数；

车辆运行环境参数采集单元，用于采集车辆运行环境参数；

多模式的通信单元，用于各单元之间、以及车载单元与外界进行通信；

定位单元，用于车辆定位；

智能网关单元，用于连接不同的外接设备以实现相应的功能；

车辆运行控制单元，用于控制车辆运行。

2.根据权利要求1所述的智能网联车的车载单元，其特征在于：所述车载单元能够给智能网联车提供如下功能：感知、预测、规划、决策和控制。

3.根据权利要求1所述的智能网联车的车载单元，其特征在于：所述车载单元包含一个电力供给模块或是能够从其他电力供给模块处获得能量。

4.根据权利要求1所述的智能网联车的车载单元，其特征在于：所述车载单元提供如下智能化水平：

弱智能化水平：所述车载单元从路侧单元获得数据；所述车载单元向车辆传输数据作为车辆控制的输入；所述车载单元作为一个信息中转站；

强智能化水平：所述车载单元感知车辆驾驶环境，所述车载单元从其他系统、模块和/或智能网连交通系统的部件获得数据；所述车载单元处理驾驶环境数据和/或从其他系统、模块和/或智能网连交通系统部件获得的数据；其中，其他系统包括路侧系统，云控平台，其他公开的交通信息/车辆信息共享平台，模块包括感知模块，预测模块，决策模块，控制模块；所述车载单元向车辆传输数据以控制车辆；

超级智能化水平；所述车载单元为数据处理积极寻求数据和/或调动资源。

5.根据权利要求1所述的智能网联车的车载单元，其特征在于：所述多模式的通信单元包括以下一个或多个部件：

一个用于基础设施和车辆之间通信的部件；该部件利用专用短程通信、WiFi、4G、5G、蓝牙和/或卫星通信完成通信过程；

一个用于基础设施和基础设施之间通信的部件，该部件利用专用短程通信、WiFi、4G、5G、蓝牙和/或高速网络完成通信过程；该部件与车载单元通信并提供由基础设施采集的信息，所述信息用于车辆控制；所述基础设施是一个智能道路基础设施系统；

一个用于车车通信的部件，该部件利用专用短程通信、WiFi、4G、5G、和/或蓝牙完成通信过程；

一个用于车辆和基础设施之间通信的部件，该部件利用专用短程通信、WiFi、4G、5G、和/或蓝牙完成通信过程；该部件将车辆采集的信息发送给路侧单元、智能道路基础设施系统、周边区域的人和/或其他车辆。

6.根据权利要求1所述的智能网联车的车载单元，其特征在于：所述车辆运行环境参数采集单元包括以下一个或多个设备：

微观层环境感知设备，包含一套摄像机、长距离/短距离微波雷达、超声波雷达和/或惯性测量单元；

中观层路侧感知设备，包含路侧单元上的传感器，一套摄像机、长距离/短距离微波雷达和/或激光雷达；

车载感知设备和/或车辆CAN总线接口模块，其中，车载感知设备包括一个摄像机或接口。

7.根据权利要求1或6所述的智能网联车的车载单元，其特征在于：所述车辆运行环境参数采集单元实现以下功能：

微观层环境感知和目标检测，微观层环境感知和目标检测包括检测运行环境中的物体；

中观层环境感知和目标检测，中观层环境感知和目标检测帮助提升运行环境中的物体检测的精度；

宏观层信息采集，宏观层信息采集主要采集事件信息数据，包含交通状态数据和/或极端天气情况数据；其中，事件信息数据由交通运营中心和智能网连交通系统采集，并传输给车载单元。

8.根据权利要求1所述的智能网联车的车载单元，其特征在于：所述车辆运动状态参数采集单元采集基于车辆的数据，包括：

标准化的基本安全信息数据，包括：描述车辆尺寸，位置，速度，航向，加速度和制动系统状态的数据；

一组数据元素，该数据元素的状态是变化的；

车辆乘员数据；

车辆乘员的状态信息，包括：身体姿势，眼球移动，眼皮，体温，声音，手势。

9.根据权利要求1所述的智能网联车的车载单元，其特征在于：所述定位单元使用高清晰度地图来定位车辆。

10.根据权利要求1所述的智能网联车的车载单元，其特征在于：所述车辆运行控制单元具有执行预测的功能，在微观，中观和/或宏观水平上执行预测；包括：

预测车辆行为，包括预测汽车跟随，超车和车道变换；预测车辆行为是基于由包括所述车载单元的车辆收集的数据；其中预测车辆行为包括根据路侧单元收集和/或预测的环境数据修改预测；

从路侧单元接收道路环境信息，其中道路环境信息包括道路网络交通状况，道路障碍和/或天气信息

从路侧单元接收车辆行为预测数据，其中，所述路侧单元预测单个车辆，车辆流量和环境信息的行为；所述路侧单元根据离线车辆数据，在线速度数据，发动机转速数据，行驶距离和/或由所述车载单元收集和预测的信息来修改预测结果。

11.根据权利要求1所述的智能网联车的车载单元，其特征在于：所述车辆运行控制单元具有执行决策制定的功能，包括：

选择路线，包括在微观，中观和/或宏观尺度上做出路线选择决定；

决定跟随车辆和/或改变车道；

接收由包括所述车载单元的车辆和由路侧单元发送的数据收集的输入数据；

选择路线或路径；

优化路线；

接收由路侧单元发送的数据并基于车辆状态信息实时调整该数据。

12.根据权利要求1所述的智能网联车的车载单元，其特征在于：所述车辆运行控制单元具有执行车辆控制的功能，包括：

提供感测，预测和决策的组件通信；

以微观，中观和/或宏观尺度控制车辆；

控制车道位置，控制车辆速度，控制车辆方向，和/或控制车辆转弯和升高；其中，控制车道位置包括保持车道位置或改变车道；从路侧单元接收指令和/或数据，使用来自路侧单元的指令和/或数据调整车道位置，调整车辆速度，调整车辆方向和/或调整车辆转弯和高度，其中来自路侧单元的所述指令和/或数据包括描述系统边界，车辆排和/或工作区的信息，所述指令和/或数据包括用于车载单元的控制指令，并且车载单元根据所述控制指令控制车辆；车载单元根据信号优先级调整车辆控制。

13.根据权利要求1、10-12任一所述的智能网联车的车载单元，其特征在于：所述车辆运行控制单元包括通用处理器和专用处理器；其中所述通用处理器是中央处理单元，所述专用处理器是图形处理单元。

14.根据权利要求13所述的智能网联车的车载单元，其特征在于：所述车载单元还包括计算子系统，用于：

处理通用处理器的顺序工作；

处理原始数据，传输数据和/或融合数据；

执行控制算法，训练通用模型，和/或从一般模型推断；

处理专用处理器的并行工作；

训练以张量为中心的模型和/或从以张量为中心的模型推断。

15.根据权利要求1所述的智能网联车的车载单元，其特征在于：所述车载单元还包括数据存储子系统，用于：

存储所述车载单元的计算子系统的数据；

存储包括检测到的来自路侧单元的短程环境信息，高清晰度地图和/或处理和聚合的环境信息的数据；

从车载传感器，路侧单元数据处理模块和/或上层交通控制中心/交通控制单元接收和/或检索数据；

使用长期可靠的存储硬件存储所述数据，其中所述长期可靠存储硬件包括磁和/或闪存存储介质；

管理数据，验证数据，以及提供有效的数据存储和访问。

16.根据权利要求1所述的智能网联车的车载单元，其特征在于：所述车载单元还包括网络安全子系统，用于：

提供关键的车载单元组件级保护，网络级保护，云级保护和/或应用级保护；其中所述网络级保护防止未经授权的入侵和/或恶意内部人员，所述云级保护为数据提供安全性，所述应用级保护包括用于模糊测试和穿透测试的方法；其中所述应用级保护被配置为最小化和/或消除对机密性的攻击，对完整性的攻击和/或攻击可用性，其中所述对机密性的攻击包括窃取或复制个人信息，对完整性的攻击包括破坏，破坏或破坏信息和/或系统，对可用性的攻击包括防止目标访问数据、勒索软件和/或拒绝服务攻击。

17.根据权利要求1所述的智能网联车的车载单元，其特征在于：所述车载单元还包括OBU云子系统，用于：

感测，控制和/或预测计划；

与OBU，用户，车辆，基础设施和/或CAVH系统通信。

18.根据权利要求17所述的智能网联车的车载单元，其特征在于：所述OBU云子系统包括：

OBU-用户端子系统，用于存储，共享，管理和集成用户简档数据；提供行前通知和定制；提供旅行建议；并提供旅行后分析；

OBU-车辆终端子系统，用于存储，共享，管理和集成车辆简档数据并提供对基本驾驶任务的控制；通过基于车辆的云服务提供导航，引导和控制；

OBU基础设施端子系统，用于与运输基础设施和智能道路基础设施系统通信，并配置为提供数据管理，人群感测和坐标控制；

OBU系统端子系统，用于与智能网连交通系统通信并执行分析和优化。

19.根据权利要求1所述的智能网联车的车载单元，其特征在于：所述车载单元还包括安全子系统，所述安全子系统包括基于路侧单元的组件，基于车辆的组件，基于系统的组件；其中：

所述基于路侧单元的组件部署在路边并由路侧单元控制，基于路侧单元的部件包括主动安全气囊，所述基于路侧单元的组件能够产生路面状况警告和/或产生行人和/或骑车人警告；

所述基于车辆的组件部署在车辆上并由车载单元控制，用于在紧急情况下制动车辆和/或提供人工驾驶员以承担车辆的控制；

所述基于系统的组件，通过交通控制中心或交通控制单元管理多个实体的协作，用于管理事故响应并提供动态车辆路线选择。

20.根据权利要求19所述的智能网联车的车载单元，其特征在于：所述安全子系统执行主动，主动和被动安全措施；其中：

所述主动措施包括基于事故预测和风险指数估计的预防措施，并且在事故发生之前部署；主动措施包括交通事件快速检测并且在对人和/或财产发生危害之前部署；

所述被动包括事故后措施以减轻进一步的伤害和损失。

21.根据权利要求1所述的智能网联车的车载单元，其特征在于：所述车载单元包括人机界面，其中：

所述人机界面在智能道路基础设施系统提供完整车辆控制的模式下执行，通过车辆与智能道路基础设施系统之间的合作提供车辆控制的模式；以及由所述车辆提供车辆控制的模式；其中由IRIS提供完整车辆控制的所述模式接收用于车辆运动控制的人工输入和命令，并且在有限的情况下使用所述人工输入和命令来控制所述车辆用于车辆运动控制；其中，用于车辆运动控制的所述人工输入和命令包括用于目的地改变或用于驾驶到用于医疗的场所的指令；

通过车辆和智能道路基础设施系统之间的协作提供车辆控制的所述模式接收用于车辆运动控制的人工输入和命令，接收用于车辆运动控制的智能道路基础设施系统输入和命令，并且解决人和智能道路基础设施系统之间的冲突、输入和命令；其中，当人和智能道路基础设施系统输入和命令冲突时，用于车辆运动控制的智能道路基础设施系统输入和命令接收优先于人工输入和用于车辆运动控制的命令；

通过车辆和智能道路基础设施系统之间的协作提供车辆控制的所述模式接收用于控制娱乐系统，气候控制，车窗升降，座椅调节和/或电话呼叫的人工输入和命令；

所述车辆提供车辆控制的所述模式接收未被智能道路基础设施系统输入和命令取代的用于车辆运动控制的人工输入和命令。

22.根据权利要求1所述的智能网联车的车载单元，其特征在于：所述车载单元在包括路侧单元网络的道路上操作车辆，包括：

从智能道路基础设施系统接收用于车辆控制的完整信息；

从智能道路基础设施系统接收信息并将其与来自其他来源的信息集成以用于车辆控制；

从其他车辆和卫星接收用于车辆控制的信息；

其中，所述路侧单元网络包括部分路侧单元网络或不包括路侧单元网络的道路。

23.根据权利要求1所述的智能网联车的车载单元，其特征在于：所述车辆运行控制单元执行用于滑行调度和路线优化的方法，包括：

与区域调度中心通信；

与区域调度中心通信以接收用于预测高需求区域，推荐路线，优化路线和/或实时调整路线的信息和命令；

预测高需求区域，推荐路线，优化路线和/或实时调整路线；

基于乘客的实时要求更新和优化路线。

24.根据权利要求1所述的智能网联车的车载单元，其特征在于：所述车辆运行控制单元执行用于滑行安全的方法，包括：

接收和处理乘客要求；

识别停车位；

基于乘客命令进行紧急停止；

记录信息，包括内部视频和语音记录，外部视频和语音记录，以及车载单元的传感器信息；

在CAVH云上备份记录的安全信息。

25.根据权利要求1所述的智能网联车的车载单元，其特征在于：所述车辆运行控制单元执行用于环境保护的方法，包括：

管理出租车空转和出租车空转位置；

从区域调度中心接收信息，其中来自区域调度中心的信息包括描述实时需求的信息。

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