CN115442742A - 一种基于uwb的车载临时通讯策略的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于UWB的车载临时通讯策略的方法，包括目标车辆和至少一个周围车辆均开启车载UWB临时通讯服务；基于UWB模块的UWB分布式测距模式，完成目标车辆和每个周围车辆分布式测距操作，目标车辆将临时通讯信息通过网络传输至每个周围车辆的车机系统中，对应的周围车辆的车机系统根据临时通讯信息生成对应的信息，周围车辆可进行回复操作，通过网络传输至目标车辆的车机系统中并显示。本发明为驾驶车辆在行驶中出现意外时需要与四周车辆及时沟通提供了临时通讯通道，相比传统的临时通讯方案具有更好的智能化效果、高效率和低成本运行的优点，有利于在车载临时通讯中进行使用。

Description

一种基于UWB的车载临时通讯策略的方法

技术领域

本发明涉及车载通讯技术领域，特别是一种基于UWB的车载临时通讯策略的方法。

背景技术

UWB：超宽带（Ultra Wide Band，UWB）技术是一种无线载波通信技术。（下文中均简称UWB）。通过搭载UWB的两个设备之间的长距离通讯进行测距，以及方向角的确认来进行定位，同时UWB特性也支持高速的数据传输，相比目前存在的其他通讯技术有定位精确，传输速率高，抗干扰能力强，低功耗等优点；UWB技术解决了困扰传统无线通信技术多年的有关传播方面的重大难题，具有对信道衰落不敏感、发射信号功率谱密度低、截获率低、系统复杂度低、能提供数厘米的定位精度等优点。其中，UWB技术的出现有了支持车辆之间建立临时通讯通道的基础，基于UWB的分布式测距，当所有携带UWB模块的设备在空间中都处于一种运行状态时，可以组成一个临时通讯的关系网。

驾驶车辆在行驶过程中会出现一些意外情况，此时需要与其他车辆进行通讯，发送当前的意外情况信息：比如驾驶车辆在行驶中，发现身边的其他行驶车辆出现货物掉落或爆胎情况，但是其车主并没有发现，其他车辆看到了需要提醒车主；再比如前车发现路上突然出现了障碍物或坑洞需要提醒后面车辆的车主，以及驾驶车辆有紧急事情需要赶路，请求四周车辆能否让出一下道路等等，都需要向其他车辆进行通讯，但是现有缺少这种临时的通讯渠道以及车载临时通讯方法策略，进而难以满足车辆车载的临时通讯需求，且现有的临时通讯方案在使用过程中比较繁琐，需要占用服务器，难以直接进行通讯操作，即存在智能化程度低、效率低和成本较高的问题。为此提出一种基于UWB的车载临时通讯策略的方法。

发明内容

鉴于上述现有的车载临时通讯中存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明提供一种基于UWB的车载临时通讯策略的方法，被使用的车辆利用UWB的分布式测距操作，开启车载UWB临时通讯服务，为驾驶车辆在行驶中出现意外时需要与四周车辆及时沟通提供了临时通讯通道，避免了采用其他网络通讯的繁琐操作，相比传统的临时通讯方案具有更好的智能化、高效率和低成本运行。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于UWB的车载临时通讯策略的方法，包括具有UWB模块的目标车辆和至少一个周围车辆，包括以下步骤：目标车辆和至少一个周围车辆均开启车载UWB临时通讯服务；基于所述UWB模块的UWB的分布式测距模式，完成目标车辆和每个所述周围车辆分布式测距操作，并在目标车辆的车机系统显示模块上生成排序表信息进行显示；目标车辆通过车机系统输入第一临时信息后，结合排序表信息形成临时通讯信息，所述临时通讯信息通过网络传输至每个所述周围车辆的车机系统中，对应的所述周围车辆的车机系统根据所述临时通讯信息生成对应的第二临时信息，以及对应的所述周围车辆的车机系统同步显示所述目标车辆的车机系统显示模块上生成的排序表；所述周围车辆基于所述第一临时信息的回复操作，通过车机系统输入匹配的第三临时信息后，通过网络传输至所述目标车辆的车机系统中并显示。

作为本发明的一种优选方案，其中：所述第一临时信息包括目标车辆手动输入或语音转换后的字符数据或音频数据；所述第二临时信息为上述目标车辆手动输入或语音转换后的字符数据或音频数据；所述第三临时信息包括周围车辆手动输入或语音转换后的字符数据或音频数据。

作为本发明的一种优选方案，其中：基于所述UWB模块的UWB的分布式测距模式，完成目标车辆和每个所述周围车辆分布式测距操作，还包括目标车辆对周围车辆的距离值判断操作，具体地，目标车辆预设字符数据和音频数据分别对应的距离值阈值范围，即在音频数据距离值阈值内发送音频数据，在字符数据距离值阈值内发送字符数据。

作为本发明的一种优选方案，其中：对应的所述周围车辆的车机系统同步显示所述目标车辆的车机系统显示模块上生成的排序表，还包括对应的所述周围车辆远离并超出目标车辆构建的UWB临时通讯服务发出的UWB信号的通讯范围时，则对应的所述周围车辆的车机系统不再同步显示所述目标车辆的车机系统显示模块上生成的排序表，并结束车载UWB临时通讯服务。

作为本发明的一种优选方案，其中：目标车辆和至少一个周围车辆均开启车载UWB临时通讯服务，具体地采用UWB的分布式测距模式，以支持目标车辆和周围车辆在空间中均处于运动状态下的测距，所述UWB的分布式测距模式中包括至少两个节点，每个节点分别实时测量到其他节点的距离，并接收来自其他节点的传输数据，同时所述节点将自身的数据通过通信接口传输给其他节点，实现目标车辆和周围车辆的测距与通信功能。

作为本发明的一种优选方案，其中：所述目标车辆和至少一个周围车辆的网络传输，通过UWB的分布式测距模式中不同的节点之间的通信接口完成数据传输。

作为本发明的一种优选方案，其中：所述UWB的分布式测距模式采用TOF双向飞行时间测距方法进行测距，且目标车辆和周围车辆在TOF双向飞行时间测距方法进行测距时，还采用反向测量方法，即目标车辆的节点发送数据包，周围车辆的节点接收数据包，并自动响应，通过在正向和反向所得的平均值，以减少对TOF双向飞行时间测距方法时钟偏移量的影响。

作为本发明的一种优选方案，其中：所述目标车辆和至少一个周围车辆的网络传输，通过5G、无线AP、Wi-Fi、有线以太网的网络传输形式为定位基站提供数据传输链路。

作为本发明的一种优选方案，其中：所述车载UWB临时通讯服务为自动开启，具体地设置具有UWB模块的目标车辆和周围车辆之间的车载UWB临时通讯服务自动开启范围；当目标车辆和周围车辆处于运动状态下，基于UWB模块发出的UWB信号同步接收和发送时，则自动开启车载UWB临时通讯服务。

本发明的有益效果：本发明支持多个带UWB设备的车辆行驶时相互之间进行测距，即相互知道对方和自己的距离，被使用的车辆利用UWB的分布式测距操作后开启车载UWB临时通讯服务，为驾驶车辆在行驶中出现意外时需要与四周车辆及时沟通提供了临时通讯通道，避免了采用其他网络通讯的繁琐操作，同时根据距离判断决定是单单只支持字符消息通讯还是同时支持字符消息和语音数据流通讯，当出现意外情况时车主可以与四周车辆及时通讯以提供信息帮忙或请求帮忙，解决了现有构建临时通讯通道的繁琐与困难，综上所述，本发明相比传统的临时通讯方案具有更好的智能化效果、高效率和低成本运行的优点，有利于在车载临时通讯中进行使用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1为本发明实施例1基于UWB的车载临时通讯策略的方法操作步骤的流程；

图2为本发明实施例1和2中应用车载临时通讯策略的方法的硬件模块结构示意图；

图3为本发明实施例1中目标车辆和周围车辆的通讯原理图；

图4为本发明实施例1和2中基于UWB的车载临时通讯策略的方法的应用场景图；

图5为本发明实施例1和2中基于UWB的车载临时通讯策略的方法中显示界面的示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例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的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

由于在现有的车载通讯中缺少临时的通讯通道，以及现有的车载通讯临时的通讯通道存在操作较为繁琐、运行成本高和智能化程度低下等问题，本发明提出了一种基于UWB的车载临时通讯策略的方法，下面通过实施例并结合附图对本方案做进一步具体说明。

实施例1，参照图1、图2、图3、图4和图5，为本发明的一个实施例，该实施例提供了一种基于UWB的车载临时通讯策略的方法，目标车辆和至少一个周围车辆均开启车载UWB临时通讯服务；基于UWB模块的UWB的分布式测距模式，完成目标车辆和每个周围车辆分布式测距操作，并在目标车辆的车机系统显示模块上生成排序表信息进行显示；目标车辆通过车机系统输入第一临时信息后，结合排序表信息形成临时通讯信息，临时通讯信息通过网络传输至每个周围车辆的车机系统中，对应的周围车辆的车机系统根据临时通讯信息生成对应的第二临时信息，以及对应的周围车辆的车机系统同步显示目标车辆的车机系统显示模块上生成的排序表；周围车辆基于第一临时信息的回复操作，通过车机系统输入匹配的第三临时信息后，通过网络传输至目标车辆的车机系统中并显示；

其中本实施例的网络传输，通过UWB的分布式测距模式中不同的节点之间的通信接口完成数据传输。

同时本实施例给出实现基于UWB的车载临时通讯策略的方法操作步骤的流程，参照图1所示如下：

步骤1：所有需要加入UWB临时通讯网络中的车辆车机设置中都要开启UWB临时通讯开关。

步骤2：当车辆行驶时，UWB模块自动发送信号，尝试确认周围是否存在UWB设备并与之进行测距通讯，当基于UWB模块发出的UWB信号同步接收和发送时，则自动开启车载UWB临时通讯服务。

步骤3：当需要同四周车辆中的某个或多个车辆进行通讯时，以图4中的带有UWB模块的车辆1为例：操作带有UWB模块的车辆1打开UWB临时通讯应用软件，应用软件列表根据距离远近排序展示附近的带有UWB模块的车辆2，带有UWB模块的车辆3，带有UWB模块的车辆4，以及带有UWB模块的车辆5。

步骤4：目标车辆根据距离远近值进行判断发送字符数据或音频数据，当需要给带有UWB模块的车辆3发送信息时，由于带有UWB模块的车辆3距离近，可以选择发送音频数据还是字符数据；如果需要给带有UWB模块的车辆5发送信息时，由于带有UWB模块的车辆5距离远，这里假设超过了20米，就只能发送字符数据。

步骤5：周围车辆根据距离远近值进行判断发送字符数据和/或音频数据，带有UWB模块的车辆3的车机显示模块显示UWB临时通讯应用软件服务推送出来的接收到的字符数据或音频数据提示，字符数据直接显示并点击可回复，音频数据点击播放后也可回复。

步骤6：周围车辆点击回复信息，带有UWB模块的车辆3 点击回复信息。

步骤7：目标车辆接收周围车辆的回复信息并显示，带有UWB模块的车辆1上的UWB临时通讯应用软件接收到带有UWB模块的车辆3的回复信息并显示。

步骤8：目标车辆与周围车辆基于UWB信号量范围阈值，停止通讯并结束服务，带有UWB模块的车辆1和带有UWB模块的车辆3 在行驶过程中距离变远，判断当UWB信号量值差到一个假设的固定阈值时，带有UWB模块的车辆1和带有UWB模块的车辆3的显示模块就不再相互显示，停止通讯并结束服务。

本实施例基于上述流程操作，其技术方案需要说明的如下：

首先，参考图2，需要说明的是应用本发明方法车辆的硬件需求，硬件上要求在车载主机上具有UWB模块或在没有该功能的车载主机上额外接入UWB模块、车机中控的显示模块，以及处理器、存储模块和电源模块等，基于硬件软件实现如下：

1、基于目前UWB芯片厂商提供和芯片对应的固件算法包，实现UWB模块之间的分布式测距模式。

2、UWB模块双向通讯时，收发的数据信息需要进行简单的格式化，以区分收发的数据信息是用来进行测距的，还是用来收发信息的，如果是信息数据，需要解析数据信息，以区分是字符串数据还是音频数据。

3、需要在车载主机上开发对应的UWB临时通讯应用软件，实现交互操作，主要实现功能点：接收UWB模块的测距数据并展示，根据距离远近排序展示。提供用户手动或语音发送字符数据的功能，并同时提供大量常用字符数据支持用户一键选中发送。提供录音功能，支持用户录音后进行音频数据发送，并同时提供大量固定语音数据支持用户一键选中发送。根据距离判断提供不同的通讯方式，如对端UWB设备假设在20米距离内，支持字符数据或音频数据发送，假设距离超过20米后，只支持字符数据发送，其中，基于短距离通讯特性，距离越远通讯稳定性越差，传输速率越低，UWB高速通讯在10米及以内最佳，在超过30米后UWB传输速率明显下降，考虑车辆处于运动状态，本实施例的方案假设以20米作为界限，20米内支持音频数据流传输，超过20米不支持。设置添加UWB临时通讯开关的范围，即具有自动开启车载UWB临时通讯服务的功能。支持接收到数据后推送出来，展示接收到的字符数据或播放音频数据。假设测距确认与另一设备测距变远信号变差，判断当信号量值差到一个假设的固定阈值，UWB临时通讯应用软件就不再显示对端设备，UWB模块停止与对端设备的通讯。

然后参考图3，为本实施例目标车辆和周围车辆的通讯原理，其中A，B，C，D，E每一个代表一个UWB设备，测距通讯方式使用UWB的分布式测距模式，以支持所有UWB目标设备在空间中都是一种处于运动状态下的测距，这种测距模式只有UWB节点一种角色，节点实时测量到其他节点的距离，并接收来自其他节点的传输数据，同时也可以将自身的数据通过通信接口传输给其他节点，实现测距与通信功能。此外，UWB的分布式测距模式采用TOF双向飞行时间测距方法进行测距，且目标车辆和周围车辆在TOF双向飞行时间测距方法进行测距时，还采用反向测量方法，即目标车辆的节点发送数据包，周围车辆的节点接收数据包，并自动响应，通过在正向和反向所得的平均值，以减少对TOF双向飞行时间测距方法时钟偏移量的影响，降低了误差。

上述双向飞行时间法（TW-TOF，two way-time of flight）每个模块从启动开始即会生成一条独立的时间戳。模块A的发射机在其时间戳上的当前时刻发射请求性质的脉冲信号，模块B在当前时刻发射一个响应性质的信号，被模块A在自己的时间戳时刻接收。由次可以计算出脉冲信号在两个模块之间的飞行时间，从而确定飞行距离。

其次参考图4，在实际场景示例下，为带有UWB模块的车辆1、带有UWB模块的车辆2、带有UWB模块的车辆3、带有UWB模块的车辆4和带有UWB模块的车辆5，总共5辆带有UWB模块的车辆在3个车道行驶中，其中，本实施例假设带有UWB模块的车辆1为目标车辆，以带有UWB模块的车辆1的角度看通讯情况，这个时候带有UWB模块的车辆1和在UWB通讯范围内的另外4辆带有UWB模块的车辆建立通讯联系，即周围车辆为4辆带有UWB模块的车辆。

最后参考图5，为带有UWB模块的车辆1的显示模块，该显示模块通过列表形式展示与之建立测距通讯的其他4辆车的距离值，即周围车辆为4辆带有UWB模块的车辆，根据距离值可以进行通讯操作，距离近的车辆可以发送字符数据，也可以发送音频数据，距离远的就只能发送字符数据。

实施例2，为本发明的第二个实施例，该实施例提供了一种基于UWB的车载临时通讯策略的方法，目标车辆和至少一个周围车辆均开启车载UWB临时通讯服务；基于UWB模块的UWB的分布式测距模式，完成目标车辆和每个周围车辆分布式测距操作，并在目标车辆的车机系统显示模块上生成排序表信息进行显示；目标车辆通过车机系统输入第一临时信息后，并结合排序表信息形成临时通讯信息，临时通讯信息通过网络传输至每个周围车辆的车机系统中，对应的周围车辆车机系统根据临时通讯信息生成对应的第二临时信息，以及对应的周围车辆车机系统同步显示目标车辆的车机系统显示模块上生成的排序表；周围车辆基于第一临时信息的回复操作，通过车机系统输入匹配的第三临时信息后，通过网络传输至目标车辆的车机系统中并显示。上述网络传输通过5G、无线AP、Wi-Fi、有线以太网的网络传输形式为定位基站提供数据传输链路。

根据实施例1和实施例2可知，本发明能够基于UWB模块发出的信号进行通讯，即不同节点之间的通信接口完成数据传输，或者采用传统的通讯网络进行通讯，可知实施例1的基于UWB的车载临时通讯策略的方法无需其他通讯基站或服务器，能够直接在两车之间建立临时通讯通道，相比实施例2具有更好的智能化和高效率运行的特点，所以优选实施例1。

综上，本发明支持多个带UWB设备的车辆行驶时相互之间进行测距，即相互知道对方和自己的距离，被使用的车辆利用UWB的分布式测距操作后开启车载UWB临时通讯服务，为驾驶车辆在行驶中出现意外时需要与四周车辆及时沟通提供了临时通讯通道，避免了采用其他网络通讯的繁琐操作，同时根据距离判断决定是单单只支持字符消息通讯还是同时支持字符消息和语音数据流通讯，当出现意外情况时车主可以与四周车辆及时通讯以提供信息帮忙或请求帮忙，解决了现有构建临时通讯通道的繁琐与困难，可知本发明相比传统的临时通讯方案具有更好的智能化效果、高效率和低成本运行的优点，有利于在车载临时通讯中进行使用。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种基于UWB的车载临时通讯策略的方法，其特征在于，包括以下步骤：

目标车辆和至少一个周围车辆均开启车载UWB临时通讯服务，具体地采用UWB的分布式测距模式，所述UWB的分布式测距模式采用TOF双向飞行时间测距方法进行测距，且目标车辆和周围车辆在TOF双向飞行时间测距方法进行测距时，还采用反向测量方法，即目标车辆的节点发送数据包，周围车辆的节点接收数据包并自动响应后，获得脉冲信号的正向和反向的飞行时间，并计算所得飞行时间正向和反向的平均值后标定对应的飞行距离，以支持目标车辆和周围车辆在空间中均处于运动状态下的测距，所述UWB的分布式测距模式中包括至少两个节点，其中一个节点分别实时测量到其他节点的距离并接收来自其他节点的传输数据，同时上述节点将自身的数据通过通信接口传输给其他节点，实现目标车辆和周围车辆的测距与通信功能；

基于所述UWB模块的UWB的分布式测距模式，完成目标车辆和每个所述周围车辆分布式测距操作，并在目标车辆的车机系统显示模块上生成排序表信息进行显示，还包括目标车辆对周围车辆的距离值判断操作，目标车辆预设字符数据和音频数据分别对应的距离值阈值范围，即在音频数据距离值阈值内发送音频数据，在字符数据距离值阈值内发送字符数据；

目标车辆通过车机系统输入第一临时信息后，结合排序表信息形成临时通讯信息，所述临时通讯信息通过网络传输至每个所述周围车辆的车机系统中，对应的所述周围车辆的车机系统根据所述临时通讯信息生成对应的第二临时信息，以及对应的所述周围车辆的车机系统同步显示所述目标车辆的车机系统显示模块上生成的排序表；

所述周围车辆基于所述第一临时信息的回复操作，通过车机系统输入匹配的第三临时信息后，通过网络传输至所述目标车辆的车机系统中并显示。

2.如权利要求1所述的一种基于UWB的车载临时通讯策略的方法，其特征在于，所述第一临时信息包括目标车辆手动输入或语音转换后的字符数据或音频数据；

所述第二临时信息为上述目标车辆手动输入或语音转换后的字符数据或音频数据；

所述第三临时信息包括周围车辆手动输入或语音转换后的字符数据或音频数据。

3.如权利要求1所述的一种基于UWB的车载临时通讯策略的方法，其特征在于，对应的所述周围车辆的车机系统同步显示所述目标车辆的车机系统显示模块上生成的排序表，还包括对应的所述周围车辆远离并超出目标车辆构建的UWB临时通讯服务发出的UWB信号的通讯范围时，则对应的所述周围车辆的车机系统不再同步显示所述目标车辆的车机系统显示模块上生成的排序表，并结束车载UWB临时通讯服务。

4.如权利要求1所述的一种基于UWB的车载临时通讯策略的方法，其特征在于，所述目标车辆和至少一个周围车辆的网络传输，通过UWB的分布式测距模式中不同的节点之间的通信接口完成数据传输。

5.如权利要求1所述的一种基于UWB的车载临时通讯策略的方法，其特征在于，所述目标车辆和至少一个周围车辆的网络传输，通过5G、无线AP、Wi-Fi、有线以太网的网络传输形式为定位基站提供数据传输链路。

6.如权利要求1所述的一种基于UWB的车载临时通讯策略的方法，其特征在于，所述车载UWB临时通讯服务为自动开启，具体地设置具有UWB模块的目标车辆和周围车辆之间的车载UWB临时通讯服务自动开启范围；

当目标车辆和周围车辆处于运动状态下，基于UWB模块发出的UWB信号同步接收和发送时，则自动开启车载UWB临时通讯服务。

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