CN114339678A - 一种基于v2x的车辆辅助驾驶通信方法和通信系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于V2X的车辆辅助驾驶通信方法和通信系统，该通信方法的步骤具体包括：在车辆上安装V2X OBU设备，在路面上安装V2X RSU设备；V2X RSU设备与信号灯控制器以及云端的数据中心进行数据交互；V2X RSU设备通过与车上的V2X OBU通信，获取通信数据；V2X RSU设备将通信数据发送给MEC单元，MEC单元进行计算处理和数据分析，发送给车辆上的V2X OBU设备，通信系统基于上述通信方法，功能模块与方法步骤相互对应，本发明把大量的计算服务放到近端实时处理，网络服务响应更快，可以避免网络带宽对信息容量产生瓶颈，设备只收集本地数据，不会产生信息安全问题。

Description

一种基于V2X的车辆辅助驾驶通信方法和通信系统
技术领域
本发明涉及一种基于V2X的车辆辅助驾驶通信方法和通信系统，属于智能交通、智慧城市的技术领域。
背景技术
V2X技术，意为vehicle to everything，即车对外界的信息交换。车联网通过整合全球定位系统（GPS）导航技术、车对车交流技术、无线通信及远程感应技术奠定了新的汽车技术发展方向，实现了手动驾驶和自动驾驶的兼容。主要有两类设备，部署于路侧的是RSU（Road Side Unit），部署于车上的是OBU（On board Unit）。
边缘计算，是指在靠近物或数据源头的一侧，采用网络、计算、存储、应用核心能力为一体的开放平台，就近提供最近端服务。其应用程序在边缘侧发起，产生更快的网络服务响应。
目前，V2X应用中，大都采用单一的具有感知能力的RSU基站，而相关计算都是放在云端进行，响应较慢，难以满足在实时业务、应用智能、安全与隐私保护等方面的基本需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于V2X的车辆辅助驾驶通信方法和通信系统，满足实时业务需求，具备智能化，解决现有技术存在的缺憾。
本发明提供了下述方案：
一种基于V2X的车辆辅助驾驶通信方法，其特征在于，所述通信方法的步骤具体包括：
在车辆上安装V2X OBU设备，在路面上安装V2X RSU设备；
所述V2X RSU设备与信号灯控制器以及云端的数据中心进行数据交互；
所述V2X RSU设备通过与车上的所述V2X OBU通信，获取通信数据；
所述V2X RSU设备将通信数据发送给MEC单元，所述MEC单元对通信数据进行计算处理和数据分析；
MEC单元计算处理后的数据发送给车辆上的所述V2X OBU设备，用于辅助驾驶决策。
进一步的，MEC单元计算处理后的数据发送给道路的信号灯控制器，用于辅助控制信号灯，计算处理后的结果发送给云端的数据中心，用于备份或为其它V2X RSU的计算决策提供依据。
进一步的，V2X RSU设备通过无线网络与车辆上的V2X OBU进行通信。
进一步的：
在路面上安装V2X RSU设备，在V2X RSU设备上设置V2X信标设备，产生V2X信标帧，通过无线网络传输所述V2X信标帧；
在车辆上安装V2X OBU设备，V2X OBU设备用以接收道路中的所述V2X信标帧，判断V2X信标帧的信号来源，并计算出安装有V2X OBU设备的车辆位置。
进一步的，所述V2X RSU设备与信号灯控制器之间通过差分定位进行数据交互。
进一步的，所述V2X RSU设备与数据中心之间通过定向天线进行数据交互。
进一步的，所述V2X RSU设备区分V2X信号帧的数据来源，判断V2X信号帧来自哪一路定向天线。
一种基于V2X的车辆辅助驾驶通信系统，所述通信系统之间的各个功能模块通过系统总线电气连接，所述通信系统具体包括：
V2X OBU设备模块，用于安装在车辆上，接收辅助驾驶决策信息；
V2X RSU设备模块，用于安装在路面上，V2X RSU设备与信号灯控制器以及云端的数据中心进行数据交互；
MEC单元，用于接收V2X RSU设备发送的通信数据，对所述通信数据进行计算处理和数据分析，将所述通信数据发送给车辆上的V2X OBU设备。
进一步的，还包括差分定位模块，所述差分定位模块用于在V2XRSU设备与信号灯控制器之间进行差分定位和数据交互。
进一步的，在所述V2XOBU设备模块上安装有定向天线。
本发明与现有技术相比具有以下的优点：
本发明把大量的计算服务放到近端实时处理，能产生更快的网络服务响应，同时也使服务更加安全可靠。
首先，从某些需要实时处理的业务来说，如红绿灯控制等，如果将路面的车辆数据传到数据中心，经过数据中心的计算，再将结果返回路侧端，以当前的以太网的通讯延迟来说，是不足以支持这些业务开展的。
其次，从网络负荷和信息发展的角度来说，该发明可以免除大量实时感知的数据在网络中的来回传输，有效降低网络负荷，同时可以避免网络带宽对信息容量产生瓶颈。
最后，从信息安全和保护隐私角度来说，该发明无需上报大量数据，设备只收集本地数据，原始数据可以用完即弃，不会泄露用户隐私，也不会产生信息安全问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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是本发明的实体系统架构图。
图2是本发明的拓扑系统构架图。
图3是本发明的方法流程图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
V2X技术，意为vehicle to everything，即车对外界的信息交换，又称车联网，通过装载在车辆上的传感器、车载终端及电子标签提供车辆信息，采用各种通信技术实现车与车(Vehicle to Vehicle，简称为V2V)、车与人(Vehicle to Pedestrian，简称为V2P)、车与路或基础设施(Vehicle to Infrastructure，简称为V2I)互连互通，并在信息网络平台上对信息进行提取、共享等有效利用，对车辆进行有效的管控和提供综合服务。为实现V2X的功能，需要设置路边通信单元，路边通信单元的作用是接收车辆请求，保证车辆能够接入互联网，实现网关、运算、存储、转发的功能。本发明的中心思想，就是实现部署于路侧的是RSU（Road Side Unit）和部署于车上的是OBU（On board Unit）之间的互联互通，为辅助驾驶决策提供通信基础。
目前，5G通信技术正在蓬勃发展，但从现有技术的来看，仅依靠远程云计算不足以发挥5G通信的全部计算能力，也不能完全满足毫秒级的延迟需求。由于用户设备和远程云之间的数据交换将容易导致回程链路饱和，并降低回程网络质量，这使得利用边缘云作为云计算的补充至关重要。边缘云将流量、计算和网络功能推向网络边缘，即信息更加倾向于在本地生成并在本地实现处理，减缓了云端服务器的压力，这种数据处理方式不仅适用于社交网络，也适用于车联网通信。
MEC单元主要指的是具有边缘云服务器功能的功能模块，MEC边缘云本质是在无线接入网(radio access network，RAN)侧就近为终端提供基于互联网技术(internettechnology，IT)和云计算的能力，提供高带宽和低时延的业务处理环境。欧洲电信标准化协会(European Telecommunications Standards Institute，ETSI)定义了MEC边缘云可以通过RAN部署通用服务器，为终端提供IT和云计算能力。虽然MEC边缘云可以为终端提供高带宽、低时延的业务处理环境，但是在终端移动时，由于终端可能需要在不同基站之间切换连接，相应的，终端与MEC边缘云之间的业务处理也将受到影响。因此，为满足终端移动时业务的服务质量(quality of service，QoS)要求，需要对MEC边缘云的部署进行规划，确保终端移动时业务正常进行。
如图3所示的实施例1，基于V2X的车辆辅助驾驶通信方法具体包括：
在车辆上安装V2X OBU设备，在路面上安装V2X RSU设备；
V2X RSU设备与信号灯控制器以及云端的数据中心进行数据交互；
当车辆到达路口时，V2X RSU设备通过与车上的V2X OBU通信，获取通信数据；
V2X RSU设备将通信数据发送给MEC单元，MEC单元再根据已有数据信息，进行计算处理和数据分析；
计算处理后的结果发送给车辆上的V2X OBU设备，用于辅助驾驶决策。
优选的，计算处理后的结果发送给道路的信号灯控制器用于辅助控制信号灯，发送给云端的数据中心用于备份或为其它V2X RSU的计算决策提供依据。
优选的，V2X RSU设备通过与车上的V2X OBU通信，采用无线网络进行通信。
优选的，在路面上安装V2X RSU设备，在V2X RSU设备上设置V2X信标设备，产生V2X信标帧，通过无线网络传输V2X信标帧；
在车辆上安装V2X OBU设备，V2X OBU设备用以接收道路中的V2X信标帧，判断V2X信标帧的信号来源，并计算出安装有V2X OBU设备的车辆位置。
优选的，V2X RSU设备与信号灯控制器之间通过差分定位进行数据交互。
优选的，V2X RSU设备与数据中心之间通过定向天线进行数据交互。
优选的，V2X RSU设备区分V2X信号帧的数据来源，判断V2X信号帧来自哪一路定向天线。
通过本实施例的描述可以看出，在V2X RSU设备和V2X OBU设备的配合下，MEC边缘云可以将终端的业务搬移至网络边缘节点，如基站或无线接入点等，从而实现业务的本地化，减少终端的业务时延，提高业务响应速度。
上述实施例是实现了基于V2X RUS的车辆辅助驾驶通信方法，在上述实施例的基础之上，本发明还提供了与之对应的基于V2X RUS的车辆辅助驾驶通信系统：
如图1和图2所示的基于V2X的车辆辅助驾驶通信系统，通信系统之间的各个功能模块通过系统总线电气连接，通信系统具体包括：
V2X OBU设备模块，用于安装在车辆上，接收辅助驾驶决策信息；
V2X RSU设备模块，用于安装在路面上，V2X RSU设备与信号灯控制器以及云端的数据中心进行数据交互；
MEC单元，接收V2X RSU设备发送的通信数据，对所述通信数据进行计算处理和数据分析，将所述通信数据发送给车辆上的V2X OBU设备；
优选的，还包括差分定位模块，差分定位模块用于在V2XRSU设备与信号灯控制器之间进行差分定位和数据交互。
优选的，在V2XOBU设备模块上安装有定向天线。
需要声明的是，虽然在架构图中只公开了RSU、数据中心、交通灯控制模块、车辆OBU等模块，但并不意味着基于V2X RUS的车辆辅助驾驶通信系统仅局限于上述模块，相反，本专利所要表达的意思，是在上述模块的基础之上，本领域技术人员可以结合现有技术任意添加一个或多个功能模块，形成无穷多个实施例或技术方案，也就是说本系统是开放式而非封闭式的，不能因为本实施例仅仅披露了个别基本功能模块，就认为本专利权利要求的保护范围局限于所公开的基本功能模块。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，由所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案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中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccessMemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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、物品或者设备不仅包括那些要素，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、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种基于V2X的车辆辅助驾驶通信方法，其特征在于，所述通信方法的步骤具体包括：
在车辆上安装V2X OBU设备，在路面上安装V2X RSU设备；
所述V2X RSU设备与信号灯控制器以及云端的数据中心进行数据交互；
所述V2X RSU设备通过与车上的所述V2X OBU通信，获取通信数据；
所述V2X RSU设备将通信数据发送给MEC单元，所述MEC单元对通信数据进行计算处理和数据分析；
MEC单元计算处理后的数据发送给车辆上的所述V2X OBU设备，用于辅助驾驶决策。
2.根据权利要求1所述的基于V2X的车辆辅助驾驶通信方法，其特征在于，MEC单元计算处理后的数据发送给道路的信号灯控制器，用于辅助控制信号灯，计算处理后的结果发送给云端的数据中心，用于备份或为其它V2X RSU的计算决策提供依据。
3.根据权利要求1所述的基于V2X的车辆辅助驾驶通信方法，其特征在于，V2X RSU设备通过无线网络与车辆上的V2X OBU进行通信。
4.根据权利要求3所述的基于V2X的车辆辅助驾驶通信方法，其特征在于：
在路面上安装V2X RSU设备，在V2X RSU设备上设置V2X信标设备，产生V2X信标帧，通过无线网络传输所述V2X信标帧；
在车辆上安装V2X OBU设备，V2X OBU设备用以接收道路中的所述V2X信标帧，判断V2X信标帧的信号来源，并计算出安装有V2X OBU设备的车辆位置。
5.根据权利要求1所述的基于V2X的车辆辅助驾驶通信方法，其特征在于，所述V2X RSU设备与信号灯控制器之间通过差分定位进行数据交互。
6.根据权利要求1所述的基于V2X的车辆辅助驾驶通信方法，其特征在于，所述V2X RSU设备与数据中心之间通过定向天线进行数据交互。
7.根据权利要求6所述的基于V2X的车辆辅助驾驶通信方法，其特征在于，所述V2X RSU设备区分V2X信号帧的数据来源，判断V2X信号帧来自哪一路定向天线。
8.一种基于V2X的车辆辅助驾驶通信系统，所述通信系统之间的各个功能模块通过系统总线电气连接，其特征在于，所述通信系统具体包括：
V2X OBU设备模块，用于安装在车辆上，接收辅助驾驶决策信息；
V2X RSU设备模块，用于安装在路面上，V2X RSU设备与信号灯控制器以及云端的数据中心进行数据交互；
MEC单元，用于接收V2X RSU设备发送的通信数据，对所述通信数据进行计算处理和数据分析，将所述通信数据发送给车辆上的V2X OBU设备。
9.根据权利要求8所述的基于V2X的车辆辅助驾驶通信系统，其特征在于，还包括差分定位模块，所述差分定位模块用于在V2XRSU设备与信号灯控制器之间进行差分定位和数据交互。
10.根据权利要求8所述的基于V2X的车辆辅助驾驶通信系统，其特征在于，在所述V2XOBU设备模块上安装有定向天线。
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