CN112333662A

CN112333662A - 一种v2x通信系统及通信方法

Info

Publication number: CN112333662A
Application number: CN202011165654.1A
Authority: CN
Inventors: 张新; 严伟; 林潇; 付杰霖; 陈高辉; 李文琪; 王勤龙
Original assignee: Zhejiang Geely Holding Group Co Ltd; Ningbo Geely Automobile Research and Development Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Geely Holding Group Co Ltd; Ningbo Geely Automobile Research and Development Co Ltd
Priority date: 2020-10-27
Filing date: 2020-10-27
Publication date: 2021-02-05
Anticipated expiration: 2040-10-27
Also published as: CN112333662B

Abstract

为了避免在后续V2X功能扩展时增加开发工作量，本发明提出了一种V2X通信系统及通信方法。系统包括：第一应用模块，用于配置第一服务；第一中间件，用于基于传输层协议传输第一服务；第一通信模块，用于将第一服务转换为第一消息集，将第一消息集转换为第一数据，基于无线传输协议将第一数据发送至接收设备，还用于基于无线传输协议接收第二数据，将第二数据转换为第二消息集，将第二消息集转换为第二服务，其中，第二数据为接收设备响应第一数据后生成的数据；第一中间件还用于基于传输层协议将第二服务传输至第一应用模块。在不同国家的V2X标准均有差异的情况下，通过本发明可以实现应用的良好扩展。

Description

一种V2X通信系统及通信方法

技术领域

本发明涉及车联网技术领域，具体涉及一种V2X通信系统及通信方法。

背景技术

随着车联网、5G通信技术的快速发展，以及高级辅助驾驶ADAS和自动驾驶中对主动安全以及被动安全的要求越来越高，用户对汽车具有复杂场景提前预判避撞等功能的需求也越来越多。

车用无线通信技术(Vehicle to Everything,V2X)是将车辆与一切事物相连接的新一代信息通信技术，其中V代表车辆，X代表任何与车交互信息的对象，当前X主要包含车、人、交通路侧基础设施和网络。V2X交互的信息模式包括：车与车之间(Vehicle toVehicle,V2V)、车与路之间(Vehicle to Infrastructure,V2I)、车与人之间(Vehicle toPedestrian,V2P)、车与网络之间(Vehicle to Network,V2N)的交互。

3GPP标准组织定义的V2X技术包括车与车通信(V2V)、车与路边基础设施通信(V2I)、车与行人通信(V2P)、车与网络/云平台通信(V2N/V2C)等通信场景。目前阶段我国V2X的研究热点主要集中在C-V2X(Cellular)上，包括基于4G网络的LTE-V2X的应用和未来5G-V2X研究。

V2X借助各种无线通信技术，将“车、路、人、云”等交通参与要素有机地联系在一起，不仅可以支撑车辆获得更多的感知信息，促进自动驾驶技术创新和应用；还有利于构建一个智慧的交通体系，促进汽车和交通服务的新模式新业态发展，对提高交通效率、节省资源、减少污染、降低事故发生率、改善交通管理具有重要意义。

V2X场景包括：(1)交通主动安全场景，包括前向碰撞预警、左转辅助/告警、汇入主路辅助/碰撞告警、交叉路口碰撞告警(有信号灯/无信号灯/非视距等，存在路边单元)、交叉路口碰撞告警(有信号灯/无信号灯/非视距等，不存在路边单元)、超车辅助/逆向超车提醒/借道超车、盲区告警/换道辅助、紧急制动预警(紧急电子刹车灯)、车辆安全功能失控告警、异常车辆告警(包含前方静止/慢速车辆)、静止车辆提醒(交通意外，车辆故障等造成)、非机动车(电动车，自行车等)横穿预警/行人横穿预警、紧急车辆提示、道路湿滑/危险路段提醒(大风、大雾、结冰等)、闯红灯(/黄灯)告警)；交通效率场景，包括减速区/限速提醒(隧道限速、普通限速、弯道限速等)、车速引导、车内标牌、电子不停车收费；信息服务场景，包括进场支付、自动停车引导及控制、SOS/eCALL业务、车辆被盗/损坏(包括整车和部件)警报、车辆远程诊断，维修保养提示。

当前V2X的标准在不断更新，无论是DSRC还是C-V2X(包含LTE-V2X和5G-V2X)的无线通信协议标准、消息集格式、应用场景等均在持续的变更，这对于后续的V2X功能扩展无疑会增加开发的工作量，此外，多个标准的共存，使得V2X场景的平台化道路越来越远。

因此，有必要提供一种方案，避免在后续V2X功能扩展时增加开发工作量。

发明内容

为了避免在后续V2X功能扩展时增加开发工作量，本发明提出了一种V2X通信系统及通信方法，本发明具体是以如下技术方案实现的。

本发明提供一种V2X通信系统，包括：

第一应用模块，用于配置第一服务；

第一中间件，用于基于传输层协议传输所述第一服务；

第一通信模块，用于将所述第一服务转换为第一消息集，将所述第一消息集转换为第一数据，基于无线传输协议将所述第一数据发送至接收设备，还用于基于无线传输协议接收第二数据，将所述第二数据转换为第二消息集，将所述第二消息集转换为第二服务，其中，所述第二数据为所述接收设备响应所述第一数据后生成的数据；

所述第一中间件还用于基于传输层协议将所述第二服务传输至所述第一应用模块。

本发明提供的V2X通信系统的进一步改进在于，

所述第一应用模块还用于根据所述第二服务获取预警服务；

所述第一中间件还用于基于传输层协议传输所述预警服务；

所述第一通信模块还用于将所述预警服务转换为预警消息集，将所述预警消息集转换为预警数据，基于无线传输协议传输所述预警数据；

所述系统还包括提示单元，所述提示单元用于根据所述预警数据进行提示。

本发明提供的V2X通信系统的更进一步改进在于，所述提示单元包括：

第二通信模块，用于将所述预警数据转换为提示消息集，将所述提示消息集转换为提示服务；

第二中间件，用于基于传输层协议传输所述提示服务；

第二应用模块，用于根据所述提示服务生成提示信息；

显示模块，用于显示所述提示信息。

本发明提供的V2X通信系统的更进一步改进在于，所述第一通信模块还用于当所述预警数据的数量为多个时，按优先级依次传输多个所述预警数据。

本发明提供的V2X通信系统的进一步改进在于，所述传输层协议为SOME/IP传输协议。

此外，本发明还提供一种V2X通信方法，应用于上述的系统，方法包括：

配置第一服务；

基于传输层协议传输所述第一服务；

将所述第一服务转换为第一消息集，将所述第一消息集转换为第一数据，基于无线传输协议将所述第一数据发送至接收设备；

基于无线传输协议接收第二数据，所述第二数据为所述接收设备响应所述第一数据后生成的数据；

将所述第二数据转换为第二消息集，将所述第二消息集转换为第二服务；

基于传输层协议传输所述第二服务。

本发明提供的V2X通信方法的进一步改进在于，包括：

根据所述第二服务获取预警服务；

基于传输层协议传输所述预警服务；

将所述预警服务转换为预警消息集，将所述预警消息集转换为预警数据，基于无线传输协议传输所述预警数据；

根据所述预警数据进行提示。

本发明提供的V2X通信方法的更进一步改进在于，所述根据所述预警数据进行提示包括：

将所述预警数据转换为提示消息集，将所述提示消息集转换为提示服务；

基于传输层协议传输所述提示服务；

根据所述提示服务生成并显示提示信息。

本发明提供的V2X通信方法的更进一步改进在于，当所述预警数据的数量为多个时，按优先级依次传输多个所述预警数据。

本发明提供的V2X通信方法的进一步改进在于，所述传输层协议为SOME/IP传输协议。

本发明提供的V2X通信系统及通信方法可以解决V2X场景太过于依赖无线通信协议栈，无法达到动态适配的问题；可以避免由于单场景接收消息集的内容太多，数据太过于冗余；在不同国家的V2X标准均有差异的情况下，通过本发明可以实现应用的良好扩展。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实施例1提供的V2X通信系统与接收设备之间的信号传输关系示意图。

图2为国标暂定的V2X消息层框架图。

图3为C-V2X标准下OBU、RSU和基站之间的通信连接示意图。

图4为DSRC V2X标准下，OBU和RSU之间的通信连接示意图。

图5为本实施例1中第一应用模块和第一通信模块之间的交互示意图。

图6为现有的V2X的服务订阅流程图。

图7为现有的V2X的服务发布流程图。

图8为本实施例1中的V2X通信系统应用在OBU和RSU上时的信号传输关系示意图。

图9为当第一通信模块为LTE-4G/5G通信模块时的软件框架图。

图10为本实施例2提供的V2X通信方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

结合图1所示，本实施例1提供的一种V2X通信系统100包括：

第一应用模块11，用于配置第一服务，其中配置包括发布和订阅；

第一中间件21，用于基于传输层协议传输第一服务；

第一通信模块31，用于将第一服务转换为第一消息集，将第一消息集转换为第一数据，基于无线传输协议将第一数据发送至接收设备200，还用于基于无线传输协议接收第二数据，将第二数据转换为第二消息集，将第二消息集转换为第二服务，其中，第二数据为接收设备200响应第一数据后生成的数据；

第一中间件21还用于基于传输层协议将第二服务传输至第一应用模块11。

不同的国家，V2X标准不一样，以中国为例，国标采用五大消息集，包括BSM(基本安全消息)、RSM(道路安全消息)、RSI(路侧信息)、MAP(地图信息)以及SPAT(交通信号信息)，不同的消息集适用于不同的V2X应用，比如BSM主要用于V2V、RSM和RSI主要用于V2I等，这种固化的数据通信方式，优点是格式比较单一，缺点是冗余的数据太多。现有技术中，国标暂定的V2X消息层框架如图2所示。

采用SOA架构，将各类V2X数据进行分类，按照功能集合(FC，Function Cluster)来划分服务的类别，通过订阅的方式，实现“各取所需”，从而轻松实现功能的扩展和适配。

不管当前OEM采用的是国标还是欧标，因为V2X标准一直在更新，场景也在不断增加和优化、从成熟度来讲，未来10年，V2X应用场景标准仍然不能进行最终的冻结，标准的不断更新势必会影响软件的变更，一个成熟的、容易扩展的架构对未来功能的扩展至关重要，采用SOA架构，从面向信号变成面向服务，能极好的适配因标准的更新而带来的功能的新增、变更以及删减。

现有技术中，C-V2X标准下，OBU(Onboard Unit，车载单元)、RSU(Road Side Unit，路侧单元)和基站之间的通信连接示意图如图3所示；DSRC V2X标准下，OBU和RSU之间的通信连接示意图如图4所示；对比图3和图4两个不同标准的连接示意图，很明显，OBU与RSU之间均可以直连通信，C-V2X标准中，OBU与OBU、OBU与RSU之间通过直连通信PC5接口通信，OBU与基站、云等连接通过蜂窝通信Uu接口，而DSRC V2X标准下，OBU之间通信必须依赖与RSU，所以不同标准的V2X无线通信模块，对应的协议栈、消息集不一致，导致V2X应用场景的设计也不一致。

而车联网正处于快速发展阶段，当前处于各种标准并存的情况下，当某一车型想要改变标准时，对应的应用软件程序也需要做相应的更改，这样会带来软件的变更甚至重构，导致工作量巨大。通过本实施例1可以避免更改应用软件程序，减轻了工作量。本实施例1实现V2X应用场景的动态适配的基础是基于不同的V2X标准的通信模块更换不影响V2X应用场景的使用。

结合图1所示，本实施例1中的V2X通信系统100包括第一应用模块11和第一通信模块31，并在第一应用模块11和第一通信模块31之间还设置有第一中间件21；第一通信模块31可以接收各种数据并转换为消息集、进而转换为服务，通过第一中间件21把服务传输给第一应用模块11。由于服务不区分国标美标，因此无论何种标准的消息集，转换为服务后，第一应用模块11均可以处理，从而避免了标准变更后应用模块的程序变更。第一应用模块11和第一通信模块31之间的交互示意图如图5所示。

基于AdaptiveAUTOSAR平台，所有的服务是通过Manifest(清单)的方式进行部署，Manifest用于指定如何根据底层传输协议的要求配置面向服务的通信，服务实例清单(Service Instance Manifest)与实现面向服务通信的相应用法的实际可执行代码捆绑在一起。所以，只要通过工具将不同的V2X消息集转换为服务清单，即可适配不同的V2X应用；因此，V2X消息集的变更，更新对应的服务清单即可满足SOMEI-IP面向服务的功能。

本实施例1中，通过将不同的消息集按照功能集合(Function Cluster)去划分，比如V2V、V2I、V2P、V2N等，例如V2V使用的BSM消息集可以通过Manifest配置为EventGroup，而V2V预警信息的显示可以通过Manifest配置为Method，从而实现将消息集、V2V预警显示功能转换为服务，而如果消息集的变更，只需要通过OTA更新Manifest文件即可，对应的场景无需变更。将V2X不同的场景，分别通过独立的App去实现，用户需要哪个场景的功能，只需要安装对应的App即可，既可以在OBU上安装，也可以在用户自己的终端安装，V2X场景的变更，只需要在OEM或V2X供应商提供的App商店更新即可。

进一步地，第一应用模块11还用于根据第二服务获取预警服务；

第一中间件21还用于基于传输层协议传输预警服务；

第一通信模块31还用于将预警服务转换为预警消息集，将预警消息集转换为预警数据，基于无线传输协议传输预警数据；

系统还包括提示单元，提示单元用于根据预警数据进行提示。

不同的用户，对场景的依赖程度也不一样，分离的场景、可配置的选择，让V2X的应用能发挥极致，将V2X按照V2V/V2I/V2P/V2N/V2C去分类，单场景又可以通过OTA(空中下载技术)更新或App安装方式去实现，极大的增加了V2X场景应用的灵活性，用户可能只对V2X其中的V2V的某一个场景，比如前向碰撞预警(FCW)产生兴趣，可以通过前装(OTA更新)或后装(App安装)的方式去使用该功能，甚至用户还可以在车载娱乐系统主机上去安装FCW场景预判，而将预警信息的显示安装在自己的Pad或手机上，这种自由组合的方式，丰富了用户对于V2X场景的体验。

更进一步地，提示单元包括：

第二通信模块32，用于将预警数据转换为提示消息集，将提示消息集转换为提示服务；

第二中间件22，用于基于传输层协议传输提示服务；

第二应用模块12，用于根据提示服务生成提示信息；

显示模块40，用于显示提示信息。

更进一步地，第一通信模块31还用于当预警数据的数量为多个时，按优先级依次传输多个预警数据。

进一步地，本实施例1的V2X通信系统100为基于SOA架构的预警系统，不限于基于SOME/IP通信，任何使用服务器与客户端的，或通过信号转换为服务均属于本专利范围。较佳地，传输层协议为SOME/IP传输协议。

现有的V2X的服务发布与订阅流程如图6和图7所示。

结合图8所示，本实施例1提供的V2X通信系统100可以应用于OBU，也可以应用于RSU。举例来说，OBU的第一应用模块可以生成订阅服务，OBU的第一中间件将订阅服务传输至OBU的第一通信模块，OBU的第一通信模块将订阅服务转换为订阅消息集、将订阅消息集转换为订阅数据并将订阅数据发送至RSU的第一通信模块。RSU的第一通信模块接收订阅数据、将订阅数据转换为相关消息集、将相关消息集转换为相关服务，RSU的第一中间件将相关服务传输至RSU的第一应用模块，RSU的第一应用模块接收相关服务并生成响应服务，RSU的第一中间件将响应服务传输至RSU的第一通信模块，RSU的第一通信模块将响应服务转换为响应消息集、将响应消息集转换为响应数据、将响应数据发送至OBU的第一通信模块。OBU的第一通信模块接收响应数据、将响应数据转换为回传消息集、将回传消息集转换为回传服务，其中，在将回传消息集转换为回传服务的过程中进行消息集和服务的匹配，即根据消息集查找是否存在对应的服务，若OBU中不存在对应的服务，则说明APP运行异常，需要对用户进行提示更新APP。OBU的第一中间件将回传服务传输至OBU的第一应用模块，OBU的第一应用模块接收回传服务。在此过程中，OBU的第一应用模块生成的订阅服务即为第一服务，订阅消息集即为第一消息集，订阅数据即为第一数据，响应数据即为第二数据，回传消息集即为第二消息集，回传服务即为第二服务；响应数据是RSU根据订阅数据生成的。RSU的第一通信模块和OBU的第一通信模块之间可以通过以太网传输数据。

当OBU的第一通信模块和RSU的第一通信模块均为LTE-4G/5G通信模块时，OBU和RSU之间通过PC5协议通信。当OBU的第一通信模块和RSU的第一通信模块均为DSRC通信模块时，OBU和RSU之间通过DSRC协议通信。本实施例1中，当第一通信模块31为LTE-4G/5G通信模块时的软件框架如图9所示。

进一步地，OBU的第一应用模块接收回传服务后，可以根据回传服务获取预警服务，预警服务可以是前向碰撞预警服务或转向预警服务等场景服务；OBU的第一中间件将预警服务传输至OBU的第一通信模块，OBU的第一通信模块将预警服务转换为预警消息集、将预警消息集转换为预警数据、将预警数据发送至提示单元。提示单元可以根据预警数据对车辆的驾驶员或使用者进行相应的提示。具体的，提示单元可以为车载显示单元或移动设备的应用终端。提示单元的第二通信模块32可以接收预警数据、将预警数据转换为提示消息集、将提示消息集转换为提示服务，提示单元的第二中间件22将提示服务传输至提示单元的第二应用模块12，提示单元的第二应用模块12可以根据提示服务生成提示信息、根据提示信息控制显示模块40显示提示信息。例如，预警服务为前向碰撞预警服务，最终提示单元可以通过显示屏向用户显示“前向碰撞危险”的字样，也可以通过扬声器向用户发出“前向碰撞危险”的语音信息。

其中，OBU的第一应用模块发送预警服务之前，先与提示单元进行预警信息输出服务匹配，确认提示单元中是否存在与预警服务相对应的服务；若存在相对应的服务，则OBU的第一应用模块发送预警服务；若不存在相对应的服务，则OBU将预警服务进行缓存。

进一步地，OBU的第一应用模块也可以加载服务配置列表，生成对应的服务。

第一应用模块11和第一通信模块31既可以作为服务器，也可以作为客户端；第一通信模块31作为服务器时，第一应用模块11作为客户端去订阅消息集代表的EventGroup，订阅成功后，由第一通信模块31发送订阅的Event，例如消息集中的GPS位置信号，可以作为event，周期更新给客户端；而第一应用模块11作为服务器时，将不同的场景的预警信息输出作为方法(Method)，提供给第一通信模块31，由第一通信模块31通过PC5或Uu接口发送给HMI显示设备。当V2X应用的实现是通过独立的App在不同的平台上执行时，设备平台需支持SOME-IP协议，不同的App可以使用相同的服务实例，这对于后续V2X功能场景的扩展尤为重要，单场景的预警信息输出可以通过App运行平台直接输出或通过服务的方式再提供给终端显示设备，而多场景的预警信息融合需要加入优先级仲裁机制，最终输出给终端。

本发明按照功能集合进行划分，采用SOA面向服务的架构，不同的V2X场景通过订阅的方式，获取当前需要的数据，一方面减少了与无线通信协议栈的耦合；另一方面，订阅可以减少资源占用带宽、提升通信的效率；此外，这种SOA架构的V2X预警系统，可以更容易扩展新的应用，避免因为标准的更新而需要去重新设计软件。

本发明通过分离的无线通信模块，隔离了协议栈与V2X场景的依赖。本发明采用AdaptiveAUTOSAR(自适应汽车开放架构)标准，将消息集按照功能集合进行分类，基于SOMEIP(基于IP可裁剪面向服务的中间件)通信协议，实现V2X场景与消息集的动态适配。

本发明通过V2X场景OTA升级或App的安装，实现V2X场景的更新。

实施例2：

结合图10所示，本实施例2提供一种V2X通信方法，应用于实施例1中的V2X通信系统100，方法包括：

步骤S101：配置第一服务；

步骤S102：基于传输层协议传输第一服务；

步骤S103：将第一服务转换为第一消息集，将第一消息集转换为第一数据，基于无线传输协议将第一数据发送至接收设备200；

步骤S104：基于无线传输协议接收第二数据，第二数据为接收设备200响应第一数据后生成的数据；

步骤S105：将第二数据转换为第二消息集，将第二消息集转换为第二服务；

步骤S106：基于传输层协议传输第二服务。

进一步地，方法包括：

根据第二服务获取预警服务；

基于传输层协议传输预警服务；

将预警服务转换为预警消息集，将预警消息集转换为预警数据，基于无线传输协议传输预警数据；

根据预警数据进行提示。

更进一步地，根据预警数据进行提示包括：

将预警数据转换为提示消息集，将提示消息集转换为提示服务；

基于传输层协议传输提示服务；

根据提示服务生成并显示提示信息。

更进一步地，当预警数据的数量为多个时，按优先级依次传输多个预警数据。

进一步地，传输层协议为SOME/IP传输协议。

本发明可以解决V2X场景太过于依赖无线通信协议栈，无法达到动态适配的问题；可以避免由于单场景接收消息集的内容太多，数据太过于冗余；在不同国家的V2X标准均有差异的情况下，通过本发明可以实现应用的良好扩展。

以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种V2X通信系统，其特征在于，包括：

第一应用模块，用于配置第一服务；

第一中间件，用于基于传输层协议传输所述第一服务；

2.如权利要求1所述的V2X通信系统，其特征在于，

所述第一应用模块还用于根据所述第二服务获取预警服务；

所述第一中间件还用于基于传输层协议传输所述预警服务；

3.如权利要求2所述的V2X通信系统，其特征在于，所述提示单元包括：

第二中间件，用于基于传输层协议传输所述提示服务；

第二应用模块，用于根据所述提示服务生成提示信息；

显示模块，用于显示所述提示信息。

4.如权利要求2所述的V2X通信系统，其特征在于，所述第一通信模块还用于当所述预警数据的数量为多个时，按优先级依次传输多个所述预警数据。

5.如权利要求1所述的V2X通信系统，其特征在于，所述传输层协议为SOME/IP传输协议。

6.一种V2X通信方法，应用于如权利要求1至5中任一项所述的系统，其特征在于，方法包括：

配置第一服务；

基于传输层协议传输所述第一服务；

基于传输层协议传输所述第二服务。

7.如权利要求6所述的V2X通信方法，其特征在于，包括：

根据所述第二服务获取预警服务；

基于传输层协议传输所述预警服务；

根据所述预警数据进行提示。

8.如权利要求7所述的V2X通信方法，其特征在于，所述根据所述预警数据进行提示包括：

基于传输层协议传输所述提示服务；

根据所述提示服务生成并显示提示信息。

9.如权利要求7所述的V2X通信方法，其特征在于，当所述预警数据的数量为多个时，按优先级依次传输多个所述预警数据。

10.如权利要求6所述的V2X通信方法，其特征在于，所述传输层协议为SOME/IP传输协议。