CN111726773B - 车辆通信方法、车载装置及计算机可读存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种车辆通信方法，应用于车载装置，所述方法包括：接收通信目标发送的广播信号；根据所述广播信号确定所述通信目标的当前方位信息；根据所述当前方位信息控制所述车载装置发送相应的波束信号。本申请还提供了一种车载装置和计算机可读存储介质。通过本申请提供的车辆通信方法、车载装置及计算机可读存储介质，使得发射的信号能量始终聚集在接收方的方向上，获得更大的增益，大幅提高车载装置上行链路的信道质量，增加传输距离。
Description
技术领域
本申请涉及网络通信技术领域，尤其涉及一种车辆通信方法、车载装置及计算机可读存储介质。
背景技术
V2X，全称是Vehicle to Everything，就是车辆和一切万物连接，包括V2V(Vehicle To Vehicle车与车连接)，V2I(Vehicle To Infrastructure车与基础设施连接)，V2P(Vehicle To Pedestrian车与行人连接)，V2N(Vehicle To Network车与网络连接)。
V2X可以实现比如车车碰撞预警，车车之间在不停的交流着自己的位置、速度、方位角等信息，这样当冲突存在时就可以提前发出预警，避免发生事故。进一步，V2X通信系统有助于交通事故预防，诸如前方危险对象的感知，交通控制，应急车辆绿波行驶，交叉路口死角区域的事故预防，两轮车，行人逼近预测等。
目前V2X通信的天线方案为两个全向天线，其中一个负责发射和接收，另一个作为分集天线只负责接收。使用全向天线，在所有方向上进行电波辐射，在特定方向上的增益相对较低。使得现行的通信方案在接收性能上强于发射性能，在需要双向交互场景时，采用全向天线，通讯效果较差。
发明内容
本申请的主要目的在于提出一种车辆通信方法、车载装置及计算机可读存储介质，旨在提高在车辆与通信目标进行双向通信时的信道质量，增加传输距离。
为实现上述目的，本申请提供了一种车辆通信方法，应用于车载装置，所述方法包括：
接收通信目标发送的广播信号；
根据所述广播信号确定所述通信目标的当前方位信息；
根据所述当前方位信息控制所述车载装置发送相应的波束信号。
可选地，所述根据所述当前方位信息控制所述车载装置发送相应的波束信号的步骤，包括：
根据所述当前方位信息从多个预设信号发射方向中确定目标信号发射方向；
控制所述车载装置发送与所述目标信号发射方向相对应的波束信号。
可选地，所述车载装置包括主天线，所述主天线包括多个扇区，每个不同的所述扇区对应不同的信号发射方向，所述扇区用于向对应的信号发射方向发送的波束信号。
可选地，根据所述当前方位信息从多个预设信号发射方向中确定目标信号发射方向的步骤包括：根据所述当前方位信息从所述多个扇区中确定目标扇区；
所述控制所述车载装置发送与所述目标信号发射方向相对应的波束信号的步骤，包括：控制所述目标扇区向相对应的信号发射方向发送波束信号。
可选地，所述多个扇区的数量为3，每个所述扇区覆盖120度。
可选地，所述根据所述当前方位信息控制所述车载装置发送相应的波束信号的步骤之前，所述方法还包括：
确定所述车载装置需要与所述通信目标进行交互。
可选地，所述控制所述车载装置发送与所述目标信号发射方向相对应的波束信号的步骤之前，所述方法还包括：
获取第一时刻对应的目标信号发射方向；
确定根据所述当前方位信息确定的当前时刻的目标信号发射方向不同于所述第一时刻对应的目标信号发射方向，其中，所述当前时刻为与所述第一时刻相邻的后一时刻。
可选地，所述通信目标包括通信天线，其中，所述通信天线配置为可以发送与所述车载装置的方位信息相对应的波束信号，以与所述车载装置进行通信。
本申请还提供一种车载装置，所述车载装置包括：处理器；存储器，与所述处理器通信连接，所述存储器包含控制指令，当所述处理器读取所述控制指令时，控制所述车载装置实现上述车辆通信方法。
本申请还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质有一个或多个程序，所述一个或多个程序被一个或多个处理器执行，以实现上述车辆通信方法。
本申请提供的车辆通信方法、车载装置及计算机可读存储介质，通过在车辆上安装的车载装置配置有可以向特定发送信号的天线系统，当车辆行驶于通信目标的信号覆盖范围内时，可以接收到通信目标发送的广播信号，车载装置根据该广播信号可以测量信号源——即，通信目标——方位信息，进而，车辆装置中的天线系统发送与该方位信息相对应的定向波束信号，使得发射的信号能量始终聚集在接收方的方向上，获得更大的增益，大幅提高车载装置上行链路的信道质量，增加传输距离。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
图1为本申请一实施例提供的车辆通信方法的流程图；
图2为本申请另一实施例提供的车辆通信方法的流程图；
图3为本申请另一实施例提供的车辆通信方法的流程图；
图4为本申请另一实施例提供的车辆通信方法的流程图；
图5为本申请一实施例提供的车载装置的结构示意图。
本申请目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身没有特定的意义。因此，“模块”、“部件”或“单元”可以混合地使用。
图1是本申请提供的一车辆通信方法的实施例的流程图。该实施例的方法一旦被用户触发，则该实施例中的流程通过车载装置自动运行，其中，各个步骤在运行的时候可以是按照如流程图中的顺序先后进行，也可以是根据实际情况多个步骤同时进行，在此并不做限定。本申请提供的车辆通信方法包括如下步骤：
步骤S110，接收通信目标发送的广播信号；
步骤S120，根据所述广播信号确定所述通信目标的当前方位信息；
步骤S130，根据所述当前方位信息控制所述车载装置发送相应的波束信号。
通过上述实施方式，通过在车辆上安装的车载装置配置有可以向特定发送信号的天线系统，当车辆行驶于通信目标的信号覆盖范围内时，可以接收到通信目标发送的广播信号，车载装置根据该广播信号可以测量信号源——即，通信目标——方位信息，进而，车辆装置中的天线系统发送与该方位信息相对应的定向波束信号，使得发射的信号能量始终聚集在接收方的方向上，获得更大的增益，大幅提高车载装置上行链路的信道质量，增加传输距离下面将结合具体实施例对上述步骤进行具体的描述。
在步骤S110中，接收通信目标发送的广播信号。
具体地，在车联网领域或车管系统中，车辆配置有车载装置车载装置，与路边架设路侧单元通信目标、其他车辆、其他基础设施、其他行用户，或是其他网络等之间通过微波进行通讯。在本实施方式中，车载装置配置有天线系统，天线系统用于接收和发送通信信号，以与通信目标进行进行通信，天线系统包括主天线和副天线，主天线用于发射和接收通信目标发送的信号，副天线只用于接收通信目标发送的信号。在本实施方式中，主天线为支持波束成形的天线，副天线为分集天线。通信目标为与车辆进行通信的对象，在本实施方式中，通信目标为路边架设路侧单元通信目标。其中，通信目标包括信号收发装置，信号收发装置的信号具有一定的覆盖范围，通信目标在该覆盖范围内定时地发送广播信号，当车载装置运动至通信目标的信号覆盖范围内时，接收通信目标发送的广播信号。
在步骤S120中，根据所述广播信号确定所述通信目标的当前方位信息。
具体地，在本实施方式中，通信目标的方位信息为通信目标相对于车载装置的相对位置信息，举例而言，相对位置信息包括如下至少一种信息：方向角和距离。在其他实施方式中，通信目标的方位信息为绝对物理方位信息，即，通信目标的方位信息并不随着车载装置的位置的改变而改变。当方位信息为相对方位信息时，车辆在移动的过程中，由于车载装置的位置不断改变，使得获取到的通信目标的方位信息也随着改变。在本实施方式中，车载装置定时地根据接收到的当前广播信号进行信号测量，计算出通信目标的当前方向角和/当前距离，以确定通信目标的当前方位信息。
在步骤S130中，根据所述当前方位信息控制所述车载装置发送相应的波束信号。
具体地，如图2所示，步骤S130可以通过如下步骤进行：
步骤S1301，根据所述当前方位信息从多个预设信号发射方向中确定目标信号发射方向；
步骤S1302，控制所述车载装置发送与所述目标信号发射方向相对应的波束信号。
通过该实施方式，使得车载装置可以在移动过程中自适应地调整上行信号方向，以提高信号强度，进而提高了车载装置和通信目标的通信距离。
其中，在步骤S1301中，主天线为支持波束成形技术的天线，其中，波束成形技术包括固定波束成形、自适应波束成形和切换波束成形。多个预设信号发射方向为主天线支持的可以定向发送波束的方向，举例而言，多个预设信号发射方向可以为主天线预先配置的固定发射方向；多个预设信号发射方向也可以是通过预先配置的主天线的不同位置而确定的不同发射方向。在本实施方式中，主天线包括多个扇区，每个不同的所述扇区对应不同的信号发射方向，所述扇区用于向对应的信号发射方向发送的波束信号，举例而言，所述多个扇区的数量为3，每个所述扇区覆盖120度；所述多个扇区的数量可以为6，每个所述扇区覆盖20度。在本实施方式中，步骤S1301包括：根据所述当前方位信息从所述多个扇区中确定目标扇区，具体地，由于每个扇区的位置和覆盖范围是固定的，当获取了构成当前方位信息的方向角和距离后，从多个扇区中确定覆盖该方向角和距离的扇区作为目标扇区。在其他实施方式中，主天线可以移动至不同的位置，举例而言，预先设置主天线不同的朝向，使得主天线可以朝向该方向发射波束。
在步骤1302中，当确定了目标信号发射方向后，控制主天线发送与目标信号发射方向相对应的波束信号。其中，与目标信号发射方向相对应指的是波束信号的传播方向覆盖目标发射信号方向。在本实施方式中，波束信号的传播方向并非与目标发射信号完全一致，具体地，所述控制所述车载装置发送与所述目标信号发射方向相对应的波束信号的步骤，包括：控制所述目标扇区向相对应的信号发射方向发送波束信号，由于每个扇区的位置是固定的，也就是说，每个扇区有固定的发射方向和范围，在获取了通信目标的方位信息后，确定该方位信息所处的发射方向和范围所对应的扇区，然后，控制主天线的该扇区发送波束信号。
通过上述实施方式，使得车载装置可以向特定方向发送波束信号，提高了上行通道质量和传播距离。
进一步地，为了避免不必要的功耗，本申请所提供的车辆通信方法在所述根据所述当前方位信息控制所述车载装置发送相应的波束信号的步骤之前，所述方法还包括：确定所述车载装置需要与所述通信目标进行交互。具体地，在接收到通信目标发送的广播信号并获取到通信目标的位置信息后，并非直接控制向通信目标发送波束信号，而是先判断装配置有车载装置的车辆是否存在进行双向交互场景，车载装置需要与通信目标进行双向交互时，才会触发根据所述当前方位信息控制所述车载装置发送相应的波束信号的步骤。
进一步地，如图3所示，本申请所提供的车辆通信方法在所述控制所述车载装置发送与所述目标信号发射方向相对应的波束信号的步骤之前，所述方法还包括：
步骤S140，获取第一时刻对应的目标信号发射方向；
步骤S150，确定根据所述当前方位信息确定的当前时刻的目标信号发射方向不同于所述第一时刻对应的目标信号发射方向，其中，所述当前时刻为与所述第一时刻相邻的后一时刻。
具体地，车载装置可以实时地计算通信目标的方位信息，也可以根据预设时间间隔计算通信目标的方位信息。实际工作运行过程中，配置有车载装置的车辆是在不断移动的，这就导致通信目标的方位信息也会时刻在变化，当车载装置需要判断是否需要控制切换波束信号的发射方向。在本实施方式中，步骤S140中的第一时刻对应的目标信号发射方向指的是在未控制切换波束信号的发射方向之前，当前正在发送的波束信号所对应的方向，例如，可以是目前正在工作的扇区所对应的方向。在步骤S150中，通过将第一时刻对应的目标信号发射方向与车载装置根据所述通信目标的当前方位信息不匹配时，则控制切换目标信号发射方向，发射与当前方位信息相对应的波束信号。
举例而言，如图4所示，当车载装置(OBU)移动至位置1时，其通过扇区B向通信目标(RSU)发送波束信号，则，认为扇区B所对应的信号发射方向为第一时刻对应的目标信号发射方向，在随着车载装置向位置2移动的过程中，不断地计算通信目标的方位信息以确定对应的当前的目标信号发射方向，如果当前的目标发射方向与第一时刻对应的信号发射方向相同，则继续以第一时刻对应的信号发射方向发射波束信号，当车载装置移动至位置2时，确定通信目标的方位信息以确定对应的当前的目标信号发射方向为扇区A所对应的发射方向时，则确定当前时刻的目标信号发射方向不同于第一时刻对应的目标信号发射方向(即，扇区B所对应信号发射方向)，则控制将主天线的用于发射波束信号的扇区由扇区B切换至扇区A，以扇区A所对应的信号发射方向发射波束信号。
进一步地，所述通信目标包括通信天线，其中，所述通信天线配置为可以发送与所述车载装置的方位信息相对应的波束信号，以与所述车载装置进行通信。其中，通信天线实现向所述车载装置的方位信息发送相对应的波束信号的方式与上述车载装置发送特定方向的波束信号的方式相同，故，在此不做赘述。
图5为本申请实施例提供的车载装置的结构组成示意图，车载装置500包括：处理器510；存储器530，与所述处理器510连接，所述存储器530包含控制指令，当所述处理器510读取所述控制指令时，控制所述车载装置实现如下步骤：
接收通信目标发送的广播信号；
根据所述广播信号确定所述通信目标的当前方位信息；
根据所述当前方位信息控制所述车载装置发送相应的波束信号。
可选地，所述根据所述当前方位信息控制所述车载装置发送相应的波束信号的步骤，包括：
根据所述当前方位信息从多个预设信号发射方向中确定目标信号发射方向；
控制所述车载装置发送与所述目标信号发射方向相对应的波束信号。
可选地，所述车载装置包括主天线，所述主天线包括多个扇区，每个不同的所述扇区对应不同的信号发射方向，所述扇区用于向对应的信号发射方向发送的波束信号。
可选地，根据所述当前方位信息从多个预设信号发射方向中确定目标信号发射方向的步骤包括：根据所述当前方位信息从所述多个扇区中确定目标扇区；
所述控制所述车载装置发送与所述目标信号发射方向相对应的波束信号的步骤，包括：控制所述目标扇区向相对应的信号发射方向发送波束信号。
可选地，所述多个扇区的数量为3，每个所述扇区覆盖120度。
可选地，所述根据所述当前方位信息控制所述车载装置发送相应的波束信号的步骤之前，所述方法还包括：
确定所述车载装置需要与所述通信目标进行交互。
可选地，所述控制所述车载装置发送与所述目标信号发射方向相对应的波束信号的步骤之前，所述方法还包括：
获取第一时刻对应的目标信号发射方向；
确定根据所述当前方位信息确定的当前时刻的目标信号发射方向不同于所述第一时刻对应的目标信号发射方向，其中，所述当前时刻为与所述第一时刻相邻的后一时刻。
可选地，所述通信目标包括通信天线，其中，所述通信天线配置为可以发送与所述车载装置的方位信息相对应的波束信号，以与所述车载装置进行通信。
通过上述车载装置，通过在车辆上安装的车载装置配置有可以向特定发送信号的天线系统，当车辆行驶于通信目标的信号覆盖范围内时，可以接收到通信目标发送的广播信号，车载装置根据该广播信号可以测量信号源——即，通信目标——方位信息，进而，车辆装置中的天线系统发送与该方位信息相对应的定向波束信号，使得发射的信号能量始终聚集在接收方的方向上，获得更大的增益，大幅提高车载装置上行链路的信道质量，增加传输距离。
本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质有一个或多个程序，一个或多个程序被一个或多个处理器执行，以实现如下步骤：
接收通信目标发送的广播信号；
根据所述广播信号确定所述通信目标的当前方位信息；
根据所述当前方位信息控制所述车载装置发送相应的波束信号。
可选地，所述根据所述当前方位信息控制所述车载装置发送相应的波束信号的步骤，包括：
根据所述当前方位信息从多个预设信号发射方向中确定目标信号发射方向；
控制所述车载装置发送与所述目标信号发射方向相对应的波束信号。
可选地，所述车载装置包括主天线，所述主天线包括多个扇区，每个不同的所述扇区对应不同的信号发射方向，所述扇区用于向对应的信号发射方向发送的波束信号。
可选地，根据所述当前方位信息从多个预设信号发射方向中确定目标信号发射方向的步骤包括：根据所述当前方位信息从所述多个扇区中确定目标扇区；
所述控制所述车载装置发送与所述目标信号发射方向相对应的波束信号的步骤，包括：控制所述目标扇区向相对应的信号发射方向发送波束信号。
可选地，所述多个扇区的数量为3，每个所述扇区覆盖120度。
可选地，所述根据所述当前方位信息控制所述车载装置发送相应的波束信号的步骤之前，所述方法还包括：
确定所述车载装置需要与所述通信目标进行交互。
可选地，所述控制所述车载装置发送与所述目标信号发射方向相对应的波束信号的步骤之前，所述方法还包括：
获取第一时刻对应的目标信号发射方向；
确定根据所述当前方位信息确定的当前时刻的目标信号发射方向不同于所述第一时刻对应的目标信号发射方向，其中，所述当前时刻为与所述第一时刻相邻的后一时刻。
可选地，所述通信目标包括通信天线，其中，所述通信天线配置为可以发送与所述车载装置的方位信息相对应的波束信号，以与所述车载装置进行通信。
通过上述计算机可读存储介质，通过在车辆上安装的车载装置配置有可以向特定发送信号的天线系统，当车辆行驶于通信目标的信号覆盖范围内时，可以接收到通信目标发送的广播信号，车载装置根据该广播信号可以测量信号源——即，通信目标——方位信息，进而，车辆装置中的天线系统发送与该方位信息相对应的定向波束信号，使得发射的信号能量始终聚集在接收方的方向上，获得更大的增益，大幅提高车载装置上行链路的信道质量，增加传输距离。
上述各实施方式中的对应的技术特征在不导致方案矛盾或不可实施的前提下，可以相互使用。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台车载装置(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述的方法。
上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，但是本申请并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本申请的保护之内。
Claims (3)
1.一种车辆通信方法，其特征在于，应用于车载装置，所述车载装置配置有天线系统，所述天线系统用于接收和发送通信信号，以与通信目标进行通信，所述天线系统包括主天线和副天线，所述主天线用于发射和接收所述通信目标发送的信号，所述副天线只用于接收所述通信目标发送的信号；所述主天线为支持波束成形的天线，所述副天线为分集天线；所述通信目标为路边架设路侧单元通信目标；所述通信目标包括信号收发装置，所述信号收发装置的信号具有一定的覆盖范围，所述通信目标在所述覆盖范围内定时地发送广播信号，当车所述载装置运动至所述通信目标的信号覆盖范围内时，接收所述通信目标发送的广播信号；
所述方法包括：
接收通信目标发送的广播信号；
根据所述广播信号确定所述通信目标的当前方位信息；
根据所述当前方位信息控制所述车载装置发送相应的波束信号；
所述根据所述当前方位信息控制所述车载装置发送相应的波束信号的步骤，包括：
根据所述当前方位信息从多个预设信号发射方向中确定目标信号发射方向；
控制所述车载装置发送与所述目标信号发射方向相对应的波束信号；
所述车载装置包括主天线，所述主天线包括多个扇区，每个不同的所述扇区对应不同的信号发射方向，所述扇区用于向对应的信号发射方向发送的波束信号；
根据所述当前方位信息从多个预设信号发射方向中确定目标信号发射方向的步骤包括：根据所述当前方位信息从所述多个扇区中确定目标扇区；
所述控制所述车载装置发送与所述目标信号发射方向相对应的波束信号的步骤，包括：控制所述目标扇区向相对应的信号发射方向发送波束信号；
其中，
所述通信目标的当前方位信息为所述通信目标相对于所述车载装置的相对位置信息，所述相对位置信息包括方向角和距离；
当所述当前方位信息为相对方位信息时，所述车载装置定时地根据接收到的当前广播信号进行信号测量，计算出所述通信目标当前的所述方向角和所述距离，以确定所述通信目标的当前方位信息；
所述多个预设信号发射方向是通过预先配置的所述主天线的不同位置而确定的不同发射方向；
每个所述扇区的位置和覆盖范围是固定的；
当获取到构成所述当前方位信息的所述方向角和所述距离后，从多个所述扇区中确定覆盖所述方向角和所述距离的扇区作为所述目标扇区；
与目标信号发射方向相对应，是所述波束信号的传播方向覆盖所述目标发射信号方向；
所述多个扇区的数量为3，每个所述扇区覆盖120度；
所述根据所述当前方位信息控制所述车载装置发送相应的波束信号的步骤之前，所述方法还包括：
确定所述车载装置需要与所述通信目标进行交互；其中，在接收到所述通信目标发送的广播信号并获取到所述通信目标的位置信息后，并非直接控制向通信目标发送波束信号，而是先判断装配置有所述车载装置的车辆是否存在进行双向交互场景，当所述车载装置需要与所述通信目标进行双向交互时，触发根据所述当前方位信息控制所述车载装置发送相应的波束信号的步骤；
所述控制所述车载装置发送与所述目标信号发射方向相对应的波束信号的步骤之前，所述方法还包括：
获取第一时刻对应的目标信号发射方向；
确定根据所述当前方位信息确定的当前时刻的目标信号发射方向不同于所述第一时刻对应的目标信号发射方向，其中，所述当前时刻为与所述第一时刻相邻的后一时刻；
所述通信目标包括通信天线，其中，所述通信天线配置为发送与所述车载装置的方位信息相对应的波束信号，以与所述车载装置进行通信；
其中，
所述第一时刻对应的目标信号发射方向，是在未控制切换波束信号的发射方向之前，当前正在发送的波束信号所对应的方向，或者是目前正在工作的扇区所对应的方向；在所述第一时刻对应的目标信号发射方向与所述当前方位信息不匹配时，控制切换目标信号发射方向，发射与所述当前方位信息相对应的波束信号。
2.一种车载装置，其特征在于，所述车载装置包括：
处理器；
存储器，与所述处理器通信连接，所述存储器包含控制指令，当所述处理器读取所述控制指令时，控制所述车载装置实现权利要求1所述的车辆通信方法。
3.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质有一个或多个程序，所述一个或多个程序被一个或多个处理器执行，以实现权利要求1所述的车辆通信方法。
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