CN112466128B

CN112466128B - 用于确定队列、交通工具、交通控制实体的最小交通工具间距离的方法、计算机程序和设备

Info

Publication number: CN112466128B
Application number: CN202010940632.1A
Authority: CN
Inventors: A·普法德勒; G·约尔诺德
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2019-09-09
Filing date: 2020-09-09
Publication date: 2023-02-03
Anticipated expiration: 2040-09-09
Also published as: EP3790295B1; US11972689B2; US20210074165A1; KR102321208B1; EP3790295A1; KR20210030870A; CN112466128A

Abstract

实施例提供用于确定队列的最小交通工具间距离的交通工具、交通控制实体、方法、计算机程序和设备。用于确定交通工具的队列的最小交通工具间距离的方法（10）包括：获得（12）与以下有关的信息：队列的交通工具之间的通信链路的所预测的服务质量pQoS；队列的交通工具的速度；以及队列的交通工具的一个或多个最大减速度。该方法（10）还包括使用（14）pQoS、速度、一个或多个最大减速度、以及交通工具间距离之间的函数关系来确定最小交通工具间距离。

Description

用于确定队列、交通工具、交通控制实体的最小交通工具间距离的方法、计算机程序和设备

本发明涉及用于确定队列的最小交通工具间距离的交通工具、交通控制实体、方法、计算机程序和设备，更特定地，但非排他性地，涉及用于基于队列的交通工具之间的通信链路的所预测的服务质量用于确定队列的最小交通工具间距离的概念。

在所预测的服务质量（pQoS）的概念内，由通信系统支持的应用使其设置适应于所预见的服务质量（QoS）。在交通工具环境中，对于距离对pQoS的适应的一个更新的应用是城市列队（platooning），其中交通由集中协调实体协调。城市列队是与安全有关的时间关键应用。交通可以由交通控制中心经由无线电通信（例如，第五代（5G）系统）来协调，并且交通工具可以基于直接通信（例如，第三代合作伙伴计划PC5或电气与电子工程师协会（IEEE）802. 11p）而形成队列。

文献US2019079538A1描述了用于使用自动控制或部分自动控制来控制交通工具安全地密切跟随另一交通工具的概念。所描述的控制方案适合供交通工具列队和/或交通工具护送应用中使用。描述了发起主交通工具与队列伙伴之间的队列的方法。描述了用于确定队列控制器是否准备好发起主交通工具的队列控制的多个特定检查。

文献EP3418844A1描述了用于本地列队控制器和全局列队控制器的概念。用于交通工具的本地列队控制器的设备包括收发器模块，所述收发器模块配置成接收与来自全局列队控制器的控制命令有关的信息，并且配置成将反馈信息传送到全局列队控制器。设备包括控制模块，所述控制模块配置成确定控制信息与交通工具的实际状态之间的偏差有关的信息，所述控制信息接收有与来自全局列队控制器的控制命令有关的信息，并且配置成基于与偏差有关的信息而实现反馈信息的传输。

文献US2010256835A1描述了用于基于通过交通工具内的通信装置所接收的控制消息而控制交通工具的速度的方法。该方法包括：监测控制消息到推进控制器的传递，其中控制消息包括速度简档，该速度简档包括表示交通工具的瞬时期望速度的当前速度命令和表示贯穿速度简档时段的预定的受控交通工具停止的未来速度命令；检测控制消息的异常通信；以及使用未来速度命令控制在异常通信期间的交通工具的速度。

文献US 2018/0366005 A1描述了一种车队（convoy）管理系统和方法，该系统和方法确定由沿着一条或多条路线一起行驶的两个或更多交通工具形成的车队中的交通工具间间距。指示两个或多个交通工具上的控制器自动改变车队中的交通工具中的至少一个的运动，以维持交通工具间间距。在车队沿着一条或多条路线移动期间，交通工具间间距动态变化。

针对队列控制存在对改进的概念的需求。

实施例基于如下的发现：交通控制中心可以负责城市或地区（某些区域）的交通流量。交通工具可以是驾驶自动化的，但协调实体（交通控制中心）应当通过对例如速度、交通工具之间的所允许的距离、加速度、减速度（以及还有最佳路线等等）的定义而协调交通。因此，交通工具需要知道它们可以驾驶得多近并且如何表现，例如，在另一交通工具经由直接通信来发送指示紧急制动的信息的情况下，它们能够加速得多快，以便仍然能够制动。进一步发现：pQoS可以是可用的，并且队列的交通工具之间的交通工具间距离应当考虑pQoS。

实施例提供用于确定交通工具的队列的最小交通工具间距离的方法。该方法包括获得与队列的交通工具之间的通信链路的所预测的服务质量pQoS有关的信息。获得关于队列的交通工具的速度和关于队列的交通工具的一个或多个最大减速度的另外的信息。该方法还包括使用pQoS、速度、一个或多个最大减速度、以及交通工具间距离之间的函数关系来确定最小交通工具间距离IVD。实施例能够实现使用函数关系来确定在列队场景中的最小IVD，使得在控制队列时能够考虑pQoS。

pQoS可以包括分组接收间时间。实施例中对列队的控制的一部分是考虑交通工具的反应时间，即，后面的交通工具耗费多久对位于前面的交通工具的突然制动操纵作出反应。一个贡献能够是通信延迟，所述通信延迟能够由分组接收间时间或往返（round-trip）延迟表示。因此，实施例基于所预测的分组接收间时间能够实现队列中的最小IVD的适应。

函数关系可以基于模拟数据和/或测量数据。实施例可以能够实现基于以下而确定或更新函数关系：模拟数据，所述模拟数据可以在仿真/模拟环境下能够实现分析许多交通情形；和/或测量数据，所述测量数据基于现场的实际数据/所测量的数据。

在实施例中，不同的插值或回归方法可以用于基于数据而确定函数关系。例如，函数关系基于数据的线性回归。线性回归能够实现用于确定和/或更新函数关系的简单实现。此外，函数关系可以基于历史数据，例如，根据经验确定的数据。因此，最小IVD的确定可以得益于从先前的情形、模拟和/或测量所获得的经验。

在另外的实施例中，该方法可以包括：监测队列的操纵；和存储关于队列的pQoS、速度、减速度、以及交通工具间距离的数据。存储这样的数据可以形成针对稍后更新或改进函数关系的基础。例如，函数关系可以基于所存储的数据而被更新。

实施例进一步提供用于确定队列的最小交通工具间距离的设备。设备包括用于与移动通信系统和队列的一个或多个交通工具通信的一个或多个接口。设备还包括配置成实施或实行本文中所描述的方法中的一个的控制模块。

另一实施例是包括该设备的交通工具。交通工具可以配置成担任队列中的队列成员的角色或队列中的队列领头的角色。实施例可以能够实现与本文中所描述的方法一致地确定最小IVD的队列的任何交通工具。

另一实施例可以是包括该设备的交通控制实体。因此，基础设施组件可以控制队列并且确定最小IVD。交通控制实体还可以包括交通灯或队列控制中心。

实施例还提供具有程序代码的计算机程序，该程序代码用于在计算机程序在计算机、处理器或可编程硬件组件上执行时，实行所描述的方法中的一个或多个。另外的实施例是存储指令的计算机可读存储介质，所述指令在由计算机、处理器或可编程硬件组件执行时，使得计算机实现本文中所描述的方法中的一个。

将仅经由示例并且参考附图而使用设备或方法或计算机程序或计算机程序产品的下文的非限制性实施例来描述一些其他特征或方面，在其中：

图1图示用于确定交通工具的队列的最小交通工具间距离的方法的实施例的框图；

图2图示用于确定交通工具的队列的最小交通工具间距离的设备的框图；

图3图示作为周围的进行通信的交通工具的数量的函数的分组接收间比（packetinter-reception ratios）的分布；

图4在顶部处图示紧急制动场景，并且在底部处图示作为分组接收间比的函数的在制动之后的静止距离的视图图表；

图5图示卡车队列参数集合的示例视图图表；

图6图示各种实施例中的最小目标IVD对多个不同的模型和设置的延迟测量；

图7图示作为随时间而变的延迟测量的函数的最小目标IVD；

图8图示对于卡车列队和城市列队的示例。

现在将参考附图更全面地描述各种示例性实施例，在所述附图中，图示一些示例实施例。在图中，为了清楚起见，可以放大线、层或区域的厚度。可以使用折线、虚线或点线来图示可选的组件。

因此，虽然示例实施例能够实现各种修改和备选形式，但其实施例在图中通过示例示出并且将在本文中详细地描述。然而，应当理解，不旨在将示例实施例限于所公开的特定形式，而相反，示例实施例将覆盖落入本发明的范围内的所有修改、等同物以及备选方案。在整个附图描述中，相似编号指相似或类似元件。

如本文中所使用的，术语“或”指的是非排他性的或除非另外指示的（例如，“或其他情况”或“或在备选方案中”）。此外，如本文中所使用的，用于描述元件之间的关系的词语除非另外指示，否则应当被广义地解释成包括直接关系或存在介入元件。例如，在元件被称为被“连接”或“耦合”到另一元件时，元件可以直接地连接或耦合到可能存在的其他元件或介入元件。形成对照的是，在某一元件被称为“直接地连接”或“直接地耦合”到另一元件时，不存在介入元件。类似地，诸如“在……之间”、“相邻”等等的词语应当以相似方式被阐释。

本文中所使用的术语仅出于描述特定实施例的目的，并且不旨在限制示例实施例。如本文中所使用的，除非上下文另外清楚地指示，否则单数形式“一”、“一个”以及“该”旨在同样地包括复数形式。将进一步理解，术语“包含（comprises、comprising）”或“包括（includes、including）”在本文中被使用时指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、元件或组件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或以上的群组的存在或添加。

除非另外定义，否则本文中所使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）都具有如示例实施例所属领域的普通技术人员普遍地理解的相同含义。将进一步理解，例如在普遍地使用的词典中定义的那些术语之类的术语应当被阐释为具有与在相关领域的上下文中的它们的含义一致的含义，并且将不会在理想化或过于正式的意义上被解释，除非在本文中如此明确地被定义。

图1图示用于确定交通工具的队列的最小交通工具间距离IVD的方法10的实施例的框图。该方法10包括获得12与队列的交通工具之间的通信链路的所预测的服务质量pQoS、队列的交通工具的速度、以及队列的交通工具的一个或多个最大减速度有关的信息。该方法还包括使用pQoS、速度、一个或多个最大减速度、以及交通工具间距离之间的函数关系来确定最小交通工具间距离。

交通工具的队列包括两个或多个交通工具。交通工具可以对应于用于运输的任何可想到的部件，例如，汽车、自行车、摩托车、厢式货车、卡车、公共汽车、船舶、轮船、飞机、火车、电车等等。为了能够实现节省队列的操作，交通工具需要保持最小IVD。例如，考虑到紧急制动情形，队列的所有交通工具都应当在无任何碰撞的情况下并且在保持距处于静止的位于前面的交通工具的最小距离的情况下，能够达到静止。为了实现这点，以下的多个因素开始起作用：交通工具的减速度能力、交通工具的速度以及同样地交通工具之间的通信链路的任何通信质量和延迟。

图2图示用于确定交通工具的队列的最小交通工具间距离的设备20的框图。设备20包括用于与移动通信系统和队列的一个或多个交通工具通信的一个或多个接口22。设备20还包括控制模块24，所述控制模块24耦合到一个或多个接口22，并且所述控制模块24配置成实行本文中所描述的方法10中的一个。

图2进一步描绘作为可选组件的包括设备20的实施例的实体200的另外的实施例。这样的实体200可能是例如交通工具或交通控制实体（例如，（智能）交通灯或队列控制中心）。例如，交通工具可能是队列的一部分，例如，担任队列中的队列成员的角色或担任队列中的队列领头的角色。

设备20和实体200（例如，队列的交通工具）可以通过移动通信系统通信。移动通信系统可以例如对应于第三代合作伙伴计划（3GPP）标准化移动通信网络中的一个，其中术语移动通信系统与移动通信网络同义地使用。消息（输入数据、所测量的数据、控制信息）因此可以通过多个网络节点（例如，互联网、路由器、交换机等等）和移动通信系统传递，这生成实施例中所考虑的延迟或时延。

移动或无线通信系统可以对应于第五代（5G或新空口）的移动通信系统，并且可以使用毫米波技术。移动通信系统可以对应于或包括例如长期演进（LTE）、高级LTE（LTE-A）、高速分组接入（HSPA）、通用移动电信系统（UMTS）或UMTS地面无线电接入网络（UTRAN）、演进UTRAN（e-UTRAN）、全球移动通信系统（GSM）或GSM演进增强型数据速率（EDGE）网络、GSM/EDGE无线电接入网络（GERAN）、或具有不同标准的移动通信网络，例如，全球微波接入互操作性（WIMAX）网络IEEE 802.16或无线局域网（WLAN）IEEE 802.11，一般而言，正交频分多址（OFDMA）网络、时分多址（TDMA）网络、码分多址（CDMA）网络、宽带CDMA（WCDMA）网络、频分多址（FDMA）网络、空分多址（SDMA）网络等等。

服务提供可以由例如协调多个UE/交通工具的集群或群组中的服务提供的网络组件（诸如，基站收发器、中继站或UE）实施。基站收发器能够是可操作的，或配置成与一个或多个有源移动收发器/交通工具通信，并且基站收发器能够定位于另一基站收发器（例如，宏小区基站收发器或小型小区基站收发器）的覆盖区中或定位成与其相邻。因此，实施例可以提供包括两个或多个移动收发器/交通工具200和一个或多个基站收发器的移动通信系统，其中基站收发器可以如例如微微小区、城域小区或毫微微小区那样建立宏小区或小型小区。移动收发器或UE可以对应于智能电话、蜂窝电话、膝上型计算机、笔记本计算机、个人计算机、个人数字助理（PDA）、通用串行总线（USB）棒、汽车、交通工具、道路参与者、交通实体、交通基础设施等等。移动收发器也可以被称为与3GPP术语一致的用户设备（UE）或移动设备。

基站收发器能够定位于网络或系统的固定或静止部分中。基站收发器可以是远程无线电头端、传输点、接入点、宏小区、小型小区、微小区、毫微微小区、城域小区等等或与以上对应。基站收发器能够是有线网络的无线接口，所述有线网络的无线接口能够实现将无线电信号传输到UE或移动收发器。这样的无线电信号可以符合如例如通过3GPP而标准化或一般与上文中所列出的系统中的一个或多个一致的无线电信号。因而，基站收发器可以对应于NodeB、eNodeB、gNodeB、基地收发站（BTS）、接入点、远程无线电头端、中继站、传输点等等，它们可以进一步细分成远程单元和中央单元。

移动收发器或交通工具200能够与基站收发器或小区相关联。术语小区指由基站收发器（例如、NodeB（NB）、eNodeB（eNB）、gNodeB、远程无线电头端、传输点等等）提供的无线电服务的覆盖区。基站收发器可以在一个或多个频率层上操作一个或多个小区，在一些实施例中，小区可以对应于扇区。例如，扇区能够使用扇区天线来实现，所述扇区天线提供用于覆盖围绕远程单元或基站收发器的角扇区的特性。在一些实施例中，基站收发器可以例如操作分别覆盖120°（在三个小区的情况下）、60°（在六个小区的情况下）的扇区的三个或六个小区。基站收发器可以操作多个扇区化天线。在下文中，小区可以表示生成小区的对应的基站收发器，或同样地，基站收发器可以表示基站收发器生成的小区。

设备20可以被包括在服务器、基站、NodeB、UE、中继站或协调实施例中的网络实体的任何服务中。将注意到，术语网络组件可以包括多个子组件，诸如，基站、服务器等等。

在实施例中，一个或多个接口22可以对应于用于获得、接收、传送或提供模拟或数字信号或信息的任何部件，例如，允许提供或获得信号或信息的任何连接器、接触件、引脚、寄存器、输入端口、输出端口、导体、通路等等。接口可以是无线或有线的，并且所述接口可以配置成利用另外的内部或外部组件来传递（即，传送或接收）信号、信息。一个或多个接口22 可以包括能够实现移动通信系统中的对应的通信的另外的组件，这样的组件可以包括收发器（传送器和/或接收器）组件，诸如，一个或多个低噪声放大器（LNA）、一个或多个功率放大器（PA）、一个或多个双工器，一个或多个同向双工器、一个或多个滤波器或滤波器电路、一个或多个转换器、一个或多个混合器、相应适应的射频组件等等。一个或多个接口22可以耦合到一个或多个天线，所述一个或多个天线可以对应于任何发射天线和/或接收天线，诸如，喇叭天线、偶极子天线、贴片天线、扇区天线等等。天线可以布置成定义的几何设置，诸如，均匀阵列、线性阵列、圆形阵列、三角形阵列、均匀场天线、场阵列、以上的组合等等。在一些示例中，一个或多个接口22可以服务于传送或接收或既传送又接收信息（诸如，信息、输入数据、控制信息、另外的信息消息等等）的目的。

如图2中所示出的，相应的一个或多个接口22耦合到设备20处的相应的控制模块24。在实施例中，控制模块24可以使用一个或多个处理单元、一个或多个处理装置、用于处理的任何部件（诸如，可利用相应地适应的软件来操作的处理器、计算机或可编程硬件组件）来实现。换而言之，控制模块24的所描述的功能也可以在软件中实现，该软件然后在一个或多个可编程硬件组件上执行。这样的硬件组件可以包括通用处理器、数字信号处理器（DSP）、微控制器等等。

在实施例中，通信（即，传输、接收或两者）可以直接地在移动收发器/交通工具200当中发生，例如，将输入数据或控制信息转发到控制中心/从控制中心转发。这样的通信可以利用移动通信系统。这样的通信可以直接地例如借助于装置到装置（D2D）通信来实施。这样的通信可以使用移动通信系统的规格来实施。D2D的示例是交通工具之间的直接通信，也分别被称为交通工具到交通工具通信（V2V）、汽车到汽车、专用短程通信（DSRC）。能够实现这样的D2D通信的技术包括802.11p、3GPP系统（4G、5G、NR及以上）等等。

在实施例中，一个或多个接口22能够配置成在移动通信系统中无线地通信。为了进行这样的动作，使用无线电资源，例如，频率、时间、代码和/或空间资源，所述无线电资源可以用于与基站收发器进行无线通信以及用于进行直接通信。无线电资源的指配可以由基站收发器控制，即，确定哪些资源用于D2D并且哪些资源不用于D2D。在此并且在下文中，相应的组件的无线电资源可以对应于在无线电载波上可想到的任何无线电资源，并且它们可以使用相应的载波上的相同或不同的粒度。无线电资源可以对应于资源块（如LTE/LTE-A/LTE-未许可（LTE-U）中的RB）、一个或多个载波、子载波、一个或多个无线电帧、无线电子帧、无线电时隙、可能具有相应的扩展因子（spreading factor）的一个或多个代码序列、一个或多个空间资源（诸如，空间子信道、空间预编码向量）、以上的任何组合等等。例如，在直接蜂窝交通工具到任何事物（C-V2X）中，其中V2X包括至少V2V、V2-基础设施（V2I）等等，根据发展的3GPP版本14的传输能够由基础设施（所谓的模式3）管理或在UE中运行。

实施例中的用于使IVD适应于pQoS的另一应用是高密度列队（HDPL），其中交通工具间距离（IVD）低于15m。在此IVD处，由于可用的检测时间和反应时间非常短，所以传感器系统需要通过与其他交通工具可靠地交换信息而被支持。因此，通信链路的质量是关键的，因为该应用的性能强烈地取决于所述通信链路的质量。为了允许应用应对对于服务质量的变化，pQoS可以提供关于链路的未来质量的信息。该信息可以伴随预测范围（predictionhorizon）产生，所述预测范围是预测值所适用的未来的delta时间。对于HDPL的所预测的QoS参数能够是分组接收间比（PIR），所述分组接收间比（PIR）基本上是一对通信伙伴内的两个有效通信消息之间的预期时间。在一些实施例中，pQoS包括分组接收间时间或PIR。例如，PIR可以指示数据分组的往返时间，诸如，在收发器处传送数据分组与在收发器处接收对数据分组的响应之间的时间。

该参数变化，并且可以由交通工具本身预测，或该参数可以由网络（例如，基站或nodeB）提供。在实施例中，使队列能够使用这些PIR时间来使其操纵和距离适应于通信质量。这样的适应可以在队列的交通工具（例如，队列成员或队列领头）处或在交通控制实体（例如，可以与基站或nodeB一起实现的控制中心、智能交通灯等等）处确定或运算。实施例可以使用函数关系来使PIR转译成适当的IVD。

然后，队列的交通工具可以根据通信的pQoS而适应其驾驶行为。在实施例中，可想到使至少这两个参数链接并且还可能取决于如下的另外的参数的不同函数：速度、加速度、减速度、街道简档（如街道的坡度）、以及控制器行为。此外，实施例可以取决于pQoS简档而管理距离适应。

在实施例中，可以使用使pQoS值与速度、加速度和最小PIR链接的显函数（explicit function）。可以利用来自模拟和/或实际测试（例如，测量）的历史数据来离线地获得该函数。函数关系可以基于历史数据（来自经验的数据）、模拟数据和/或测量数据。在一些实施例中，实施对队列的操纵的监测，并且可以存储关于队列的pQoS、速度、减速度、以及交通工具间距离的数据，以供稍后使用。这可能能够实现对函数关系的持续改进。函数关系可以基于所存储的数据而被更新或完善。

例如，然后该函数能够用于在给定其他参数时，导出一个参数。由于该函数是显式的，所以该函数能够布置成改变输入和输出。例如，如果仅pQoS值是已知的，则能够获得（目标速度、减速度、目标IVD）的多个集合。如果pQoS值连同目标速度和减速度是已知的，则函数将得到一个目标IVD。

通过应用高密度列队，卡车能够减少其总体燃料消耗。交通工具到所有事物（V2X）通信被视为作为对环境更友好的未来运输系统的一部分的高密度列队的促成者（enabler）。与排他性地基于传感器的列队系统相比，能够实现V2X的列队系统能够驱动更小的交通工具间距离。利用通信系统始终意味着一定量的变化并且结果是降低总体系统的可靠性。因此，应用需要知道其可能排除的最大容许通信降级（communicationdegradation）。实施例导出或使用最大容许分组丢失与IVD之间的关系。两个参数之间的链接可以使用不同的线性统计模型来获得。

未来运输系统被预见为减少排放，并且变得对环境更友好。这激励对高密度列队（HDPL）的更深入的调查，因为这减少总体燃料消耗并且因此减少排放。另外，可以给驾驶员提供更多舒适度和灵活性。对于形成队列的卡车的所受到的空气阻力（air drag）随着自动化系统之间的IVD而减小。因此，获得燃料消耗和排放的减少，参见IEEE在2010年举行的2010年第13届智能运输系统国际IEEE会议（ITSC）中的第306-311页，由A. Al Alam、A.Gattami和K. H. Johansson作出的“关于重型交通工具列队的燃料减少可能性的实验研究（An experimental study on the fuel reduction potential of heavy duty vehicleplatooning）”。

已在自动化交通工具的合作和卡车列队的领域中进行了广泛研究，参见2016年3月的第1号第1卷IEEE智能交通工具会报的第68-77页，由S. Tsugawa、S. Jeschke和S. E.Shladover作出的“对于节能的卡车列队项目的综述（A review of truck platooningprojects for energy savings）”和2018年1月的第1号第19卷IEEE智能运输系统会报的第102-112页，由S. van de Hoef、K. H. Johansson和D. V. Dimarogonas作出的“卡车队列的路线形成中的燃料高效性（Fuel-efficient en route formation of truckplatoons）”。

然而，为了能够实现这些充满希望的收益，需要解决若干开放问题。随着交通工具通信的引入，更近的IVD是有可能的。列队是安全关键应用，并且要求卡车之间的高度可靠并且低时延的通信。通信系统在其性能方面是变化的，但通信的质量可以被预测。通信质量的预测被称为预测服务质量（PQoS）。运行依赖于诸如HDPL之类的通信的服务质量（QoS）的应用倾向于受通信的所述服务质量（QoS）限制。

实施例可以使用敏捷服务质量适应（AQoSA）的概念。在AQoSA的概念内，应用使其函数设置适应于通信系统的PQoS。因此，通信系统从应用接收QoS要求。对于分散ITS-G5标准，应用能够取决于周围通信业务量的数量而预测分组接收间比（PIR）。图3图示作为周围的进行通信的交通工具的数量的函数的分组接收间时间

的分布，Q1和Q3指代第一质量和第三质量。

实施例特别地解决对HDPL内的安全关键控制与通信质量之间的链接的调查，从而导出使PIR与最小IVD链接的函数，进而依据残留分布（residues distribution）而分析一般线性模型（GLM），并且使用PIR到IVD函数，并且取决于ITS-G5通信网络的交通工具的数量而使它们与预期的PIR链接。

一般而言，在实施例中，队列可以通过两个控制水平而管理。第一，由队列领头（PLL）进行的全局控制。第二，由所有队列成员（PLM）个别地实行的本地控制。交通工具到交通工具（V2V）消息支持这些控制水平，其中PLL选择IVD。每个PLM利用队列控制消息（PCM）来个别地广播IVD的控制所需要的它们的动态信息。在所呈现的实施例中，PLL是第一PLM。然而，这取决于全局控制的实现。V2X通信是队列控制器实现的基本特征。所述V2X通信除了控制数据交换之外，还通过使道路使用者（诸如，交通工具、交通工具的乘客、基础设施以及行人）连接而给它们提供安全性和效率。两个技术竞争实现V2X：基于WiFi的标准ITS-G5，其也被称为pWLAN；和3GPP所提出的基于蜂窝的V2X（C-V2X）标准。3GPP通过以下而使得5G的第一标准化元素可用：3GPP版本15，2018年6月的第三代合作伙伴计划（3GPP）技术报告（TR）21.915的第0.1.0版的“版本描述；版本15（Release description; Release 15）”，其在这里可获得：

。要预见到，5G的V2X特征将在2019年末的版本16中可获得。

作为示例，考虑对于针对两个卡车的HDPL的紧急制动。PLL和PLM使用与在下文中详细说明的算法类似的合作性自适应巡航控制（CACC）算法来形成队列：2012年的第2324号运输研究记录：运输研究委员会期刊的第63-70页，由S. Shladover、D. Su和X. -Y. Lu作出的“合作性自适应巡航控制对高速公路交通流量的影响（

）”。

图4在顶部处图示紧急制动场景，并且图示作为分组接收间比的函数的在制动之后的静止距离的视图图表。图4图示PLL 220检测出障碍物230并且开始紧急操纵。PLM 210的传感器不能感测障碍物，因为所述传感器被PLL 220妨碍。PLM 210通过以下而检测到紧急制动：

（i）感测PLL 220的速度的差异；

（ii）通过应用来自PLL 220的PCM的所接收的减速度而使用所述PLM 210的CACC控制；

（iii）从PLL接收到紧急消息（EM），参见2018年10月的2018年第16届ITS电信（ITST）国际会议中，由G. Jornod、T. Nan、M. Schweins、A. E. Assaad、A. Kwoczek和T. Kürner作出的“对于公路高密度队列紧急制动的侧链路技术比较（Sidelink TechnologiesComparison for Highway High-Density Platoon Emergency Braking）”。

在情况（i）下，传感器值受到噪声的影响，并且与（ii）一起被优化，以维持队列形成。此后，情况（iii）对于实行适当的紧急操纵是基本的。对于情况（iii）的连续分组丢失，能够通过将EM映射到对于PLM 210的最小目标IVD来研究所述EM。PLL 220以20赫兹的传输速率发送EM。

利用具有T1 = 0.021、T2 = 0.025的二阶延迟元素（PT2）以及0.1 s的失效时间元素来对卡车的制动行为进行仿真。注意到，所导出的结果也适用于多于两个卡车。假设所有队列成员的减速度能力相等，尽管在另外的实施例中，所述所有队列成员的减速度能力可能不同（在一些实施例中，可以使用最关键的一个（最低减速度））。更多的队列成员意味着每个PLM具有到PLL的不同的天线间距离（IAD）。高的周围通信业务量针对更大的IVD而引入高PIR。例如，对于五个卡车的队列，与对于第五卡车相比，对于第二卡车，PIR更小。在上文中所引用的文章中，对此更详细地进行了研究。

图4在底部处示出对于多个模拟在两个卡车之间的在静止状态下的距离d_s的视图图表。制动之后的静止距离d_s作为对于a_最大 = 3m/s²（最大减速度）和所选择的初始IVD d_t的PIR的函数而示出。对于目标速度v_t、目标距离d_s以及最大减速度a_最大的每个组合，导出容许保持最小距离d_最小 = 10 m的最大PIR。结果，获得使v_t、γ、a_最大与d_t链接的新数据集合计达60个观察。能够创建使PIR连同驾驶参数、速度以及加速度与最小IVD链接的模型。为了进行这样的动作，能够使用不同的现有技术的统计模型，诸如，GLM。函数关系可以基于数据的线性回归。

在下文的实施例中，使用一般化线性模型。

使得X_t表示三个特征。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　（1）

其中x_n是特征n的观察向量。能够取得X_t的d阶多项式组合，以获得预测器矩阵X：

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（2）

（3）

　　　　　　　　　　　　　　　　（4）

其中

是特征i的第j个观察，并且观察的数量是m = 60。所以线性回归模型表达为：

　　　　　　　　　　　　　　　　（5）

其中

是目标的向量、目标距离，

是系数，并且

是残留向量。p是多项式组合的数量：

其中n=3个特征。

为了获得系数

，能够使残留项

最小化。

使用一般最小二乘（OLS）来使残留的L²范数最小化：

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（6）

因此，在一些实施例中，获得使pQoS简档与速度和加速度以及最小PIR链接的函数。收集输入参数。一个参数是来自通信系统的pQoS值。另外的输入参数是由队列成员给定的如图5所图示的作为最大加速度、减速度、速度约束的来自队列成员的自身数据。图5图示卡车队列参数集合的示例视图图表。图5针对五个不同卡车而以视图图表示出以m/s为单位的速度对以s为单位的时间。图5示出五个卡车的队列中的IVD减小的示例。卡车2（据推测位于队列的中间）维持其速度（正方形标记），而卡车0和卡车1减速度，并且卡车3和卡车4加速度，以封闭交通工具之间的间隙。此外，存在约束，诸如，由交通规则给定的速度极限。还需要考虑街道的坡度，因为所述街道的坡度对交通工具的加速度能力和减速度能力具有巨大影响。然后该信息集合需要被转译成动态能力的单个集合。实际上，针对每个参数而定义限制因素。例如，队列将受队列的成员的更小的最大速度和更小的减速度限制。图5图示对于场景和操纵的一个选择。

此外，函数需要使pQoS简档和所选择的参数集合（即，PIR）转译成适当的IVD，以能够实现与图5一致的操纵。此外，自身参数（即，速度、减速度、加速度、以及最小IVD）的集合需要被传递到所有的所涉及的交通工具，因此它们能够使其驾驶行为根据其他交通工具的pQoS简档和限制而适应。

在实施例中，这些步骤能够被总结为：

第一，接收自身数据和来自通信系统的qQoS简档，以定义参数集合；

第二，使用使pQoS简档（PIR）转译成最小IVD的函数；以及

第三，在队列的交通工具当中共享或传递合适的参数集合（最大速度、最大加速度/减速度）和最小IVD。

在下文中，提出利用上文中所提到的统计模型及其残留分布来使PIR与IVD链接的函数。此外，这些函数与ITS-G5网络的多个交通工具相关联，并且讨论另外的应用。

图6图示各种实施例中的最小目标IVD对用于示范性回归模型和设置的延迟测量。示出作为PIR的函数的最小目标距离。图6（c）示出从模拟数据中导出的值。图6（a）示出来自针对速度、加速度以及PIR的相同组合的模型的结果。标记形状表示加速度（圆形表示8m/s²、正方形表示5m/s²、三角形表示3m/s²），而标记尺寸指代队列速度（小的指代50km/h、中等的指代70 km/h、大的指代80km/h）。

每加速度的平均值以线示出。图6（c）示出从模拟数据导出的值（参见图4）。因此，在实施例中，该标绘图是利用不同统计模型来处理的期望的函数。第一模型是利用L²范数最小化的GLM。图6（a）描绘第一实施例中的来自该模型的结果。图6（b）图示该模型的残留分布。

在另一实施例ITS-G5中，使用用于IVD预测的交通工具的数量。对于作为ITS-G5的分散通信系统，PQoS的预测不一定由网络提供。如图3中所描绘的，交通工具能够利用位于其周围的通信交通工具的数量来预测PIR。交通工具数量和预期的PIR能够与来自上文的三个函数链接，这取决于交通工具的数量而给出目标IVD。图7利用平均概率水平表示对于三个模型的作为周围通信密度的函数的最小IVD。

获得取决于PQoS而给出应用的所要求的适应的函数的方法不仅适用于HDPL，而且还适用于其他应用。实际上，实施例可以扩展到要求AQoSA的其他应用或与要求AQoSA的其他应用一起使用。不仅考虑应用的动态，而且还考虑来自其周围的动态导致一定的反应时间和适应时间。如果该应用经由无线电信道来完成，则要求对于运行应用的最大容许控制延迟。这样的示例是作为城市列队和遥控操作（tele-operated）驾驶的新应用，其中应用依赖于时间和安全关键的无线电通信。对于遥控操作驾驶，速度可以取决于交通工具环境的PQoS和移动性而适用。在与对于HDPL的类似的城市列队的情况下，可以取决于PQoS而获得最小IVD。

实施例可以使队列能够将pQoS参数（即，PIR）用作对于所提出的函数的输入并且获得最小IVD。由此，能够改进燃料节省。

图8图示实施例中的对于卡车列队和城市列队的示例。图8在顶部处示出实施例中的四个卡车240、250、260以及270（队列领头）的队列。在该实施例中，队列领头270接收来自通信系统的pQoS简档和来自队列成员240、250、260的自身数据（在图8中，在每个卡车/交通工具底下给出示例），以定义参数集合。此外，假设在该场景下应用80km/h的速度极限。然后，它使用使pQoS简档（PIR）转译成最小IVD的函数。然后，队列领头270与队列成员共享合适的参数集合（最大速度、最大加速度/减速度）和最小IVD。

图8在底部处描绘实施例中的城市列队应用的示例。在该实施例中，由交通协调中心280经由无线电通信（例如，5G）来进行协调。在该场景下，应用50km/h的速度极限，并且对交通工具1-6进行协调。在交通协调中心280处，从通信系统可得到pQoS简档，并且从交通工具接收自身数据，以定义参数集合。然后，函数用于基于参数集合而使pQoS简档（PIR）转译成最小IVD。然后，将合适的参数提供给队列的交通工具（最大速度、最大加速度/减速度）和最小IVD。

如已经提到的，在实施例中，相应的方法可以被实现为能够在相应的硬件上执行的计算机程序或代码。因此，另一实施例是具有程序代码的计算机程序，该程序代码用于在计算机程序在计算机、处理器或可编程硬件组件上执行时，实行上文的方法中的至少一个。另外的实施例是存储指令的计算机可读存储介质，所述指令在由计算机、处理器或可编程硬件组件执行时，使得计算机实现本文中所描述的方法中的一个。

本领域技术人员将容易认识到，各种上述的方法的步骤能够由编程的计算机实行，例如，可以确定或计算时隙的位置。在本文中，一些实施例还旨在覆盖程序存储装置（例如，数字数据存储介质），所述程序存储装置是机器或计算机可读的，并且对指令的机器可执行程序或计算机可执行程序进行编码，其中所述指令实行本文中所描述的方法的步骤中的一些或全部。程序存储装置可以是例如数字存储器、磁存储介质（诸如，磁盘和磁带）、硬盘驱动器或光学可读的数字数据存储介质。实施例还旨在覆盖被编程为实行本文中所描述的方法的所述步骤的计算机或被编程为实行上述的方法的所述步骤的（现场）可编程逻辑阵列（（F）PLA）或（现场）可编程门阵列（（F）PGA）。

本描述和附图仅仅图示本发明的原理。因而将意识到，本领域技术人员将能够设计各种布置，虽然这些布置未在本文中明确地描述或示出，但这些布置体现本发明的原理，并且被包括在本发明的范围内。此外，本文中所叙述的所有示例都主要明确地旨在仅出于教学目的而帮助读者理解本发明的原理和由（一个或多个）发明者贡献的概念，以促进本领域，并且将被解释为不限于这样的特定地叙述的示例和条件。此外，叙述本发明的原理、方面和实施例以及本发明的特定示例的本文中所有陈述都旨在涵盖本发明的等同物。在由处理器提供功能时，所述功能可以由单个专用处理器、由单个共享处理器或由多个个别的处理器（其中的一些可以被共享）提供。此外，术语“处理器”或“控制器”的明确使用不应当被解释成排他性地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、网络处理器、专用集成电路（ASIC）、现场可编程门阵列（FPGA）、用于存储软件的只读存储器（ROM）、随机存取存储器（RAM）、以及非易失性存储设备。还可以包括常规或定制的其他硬件。这些硬件的功能可以通过程序逻辑的操作、通过专用逻辑、通过程序控制和专用逻辑的交互或甚至人工地实行，特定技术可由实现者如根据上下文更特定地理解那样选择。

本领域技术人员应当意识到，本文中的任何框图都表示体现本发明的原理的说明性的电路的概念图。类似地，将意识到，任何流程图表、流程图、状态转变图、伪码等等都表示可以大体上在计算机可读介质中表示并且因此由计算机或处理器执行（不论这种的计算机或处理器是否明确地示出）的各种过程。

此外，下文的权利要求书因此合并到本详细描述中，其中每个权利要求可以作为单独的实施例而独立。虽然每个权利要求可以作为单独的实施例而独立，但将注意到——尽管从属权利要求可以在权利要求书中指与一个或多个其他权利要求的特定组合——但其他实施例也可以包括该从属权利要求与每个其他从属权利要求的主题的组合。除非阐明特定组合不被预期，否则在本文中提出了这样的组合。

将进一步注意到，在说明书中或在权利要求书中所公开的方法可以由具有用于实行这些方法的相应的步骤中的每个的部件的装置实现。

参考标号的列表

10　用于确定交通工具的队列的最小交通工具间距离的方法

12　获得与以下有关的信息：队列的交通工具之间的通信链路的所预测的服务质量pQoS；队列的交通工具的速度；队列的交通工具的一个或多个最大减速度

14　使用pQoS、速度、最大减速度、以及交通工具间距离之间的函数关系来确定最小交通工具间距离

20　用于确定交通工具的队列的最小交通工具间距离的设备

22　一个或多个接口

24　控制模块

200　交通工具

210　交通工具

220　交通工具

230　障碍物

240　交通工具

260　交通工具

270　交通工具

280　交通协调中心

Claims

1.一种用于确定交通工具的队列的最小交通工具间距离的方法（10），所述方法（10）包括：

获得（12）与以下有关的信息：

所述队列的所述交通工具之间的通信链路的所预测的服务质量pQoS；

所述队列的所述交通工具的速度；

所述队列的所述交通工具的一个或多个最大减速度；以及

使用所述pQoS、所述速度、所述一个或多个最大减速度、以及交通工具间距离之间的函数关系来确定所述最小交通工具间距离。

2.根据权利要求1所述的方法（10），其中所述pQoS包括分组接收间时间。

3.根据前述权利要求中的一项所述的方法（10），其中所述函数关系基于模拟数据和/或测量数据。

4.根据权利要求1-2中的一项所述的方法（10），其中所述函数关系基于数据的线性回归。

5.根据权利要求1-2中的一项所述的方法（10），其中所述函数关系基于历史数据。

6.根据权利要求1-2中的一项所述的方法（10），还包括：监测所述队列的操纵；和存储关于所述队列的pQoS、速度、减速度、以及交通工具间距离的数据。

7.根据权利要求6所述的方法（10），其中所述函数关系基于所存储的数据而更新。

8.一种用于确定队列的最小交通工具间距离的设备（20），所述设备（20）包括：

一个或多个接口（22），所述一个或多个接口（22）用于与移动通信系统和所述队列的一个或多个交通工具通信；以及

控制模块（24），所述控制模块（24）配置成实施根据权利要求1至7中所述的方法的一个。

9.一种交通工具（200），包括根据权利要求8所述的设备。

10.根据权利要求9所述的交通工具（200），配置成担任所述队列中的队列成员的角色。

11.根据权利要求9或10中的一项所述的交通工具（200），配置成担任所述队列中的队列领头的角色。

12.一种交通控制实体（300），包括根据权利要求8所述的设备。

13.根据权利要求12所述的交通控制实体（300），还包括交通灯。

14.根据权利要求12所述的交通控制实体（300），还包括队列控制中心。

15.一种存储指令的计算机可读存储介质，所述指令在由计算机执行时，使得计算机实现根据权利要求1至7中的一项所述的方法（10）中的一个。