CN1929637B

CN1929637B - 车辆之间的通信

Info

Publication number: CN1929637B
Application number: CN2006101357026A
Authority: CN
Inventors: C·C·凯勒姆
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2005-09-07
Filing date: 2006-09-07
Publication date: 2012-01-11
Anticipated expiration: 2026-09-07
Also published as: US7561846B2; CN1929637A; DE102006041569B4; DE102006041569A1; US20070054685A1

Abstract

一种用于车辆间通信的方法。该方法包括接收关于在中间节点附近的第一车辆和第二车辆的数据，该接收是在中间节点进行的。响应该接收，通知第一车辆第二车辆的存在和/或通知第二车辆第一车辆的存在。

Description

车辆之间的通信

技术领域

本发明通常涉及车辆之间的通信，更具体的，涉及使用中间节点促进车辆之间的通信。

背景技术

多数主动安全(AS)以及司机辅助(DA)系统需要来自相邻车辆的信息以执行它们的功能。在车辆通信的环境中使用这些应用(AS和DA)，车辆必须相互发现对方，并建立通信链路以交换信息。虽然标准正在演进，用于实现车辆之间周期通信的当前框架涉及到各个车辆广播其空间信息给其他车辆，而无需接收确认。用于发现临近车辆存在的唯一方法是从该车辆成功接收广播消息。该方法可能在当车辆占用相同车行道并且车辆之间没有障碍物时的常规环境中工作良好。

图1说明了这种广播通信方法失效的情形。车辆A 102的广播距离在图1中用弧线112表示。因为车辆C 106在弧线112之外，因此它不能接收来自车辆A 102的广播消息。如果车辆C 106在弧线102之内，极有可能阻碍了车辆之间视线的建筑物110也会妨碍车辆之间的直接通信。类似的，车辆D 108也在表示车辆A 102广播距离的弧线112之外。车辆A 102无需被告知车辆D 108的存在，因为车辆A 102和车辆D 108不具有重合的路径。

希望车辆A 102能知道车辆C 106的存在，反之亦然，特别是如果两车具有重合路径时。

发明内容

根据本发明的一方面，提供一种用于车辆间通信的方法。该方法包括接收关于在中间节点附近的第一车辆和第二车辆的数据，其中该接收是在中间节点进行。响应于该接收，通知该第一车辆第二车辆的存在和/或通知第二车辆第一车辆的存在。

在本发明的另一方面，提供一种用于车辆间通信的系统。该系统包括远程信息处理单元以及和远程信息处理单元通信的处理器。该处理器包括用于便于接收关于在中间节点附近的第一车辆和第二车辆的数据的指令。在中间节点通过远程信息处理单元进行该接收。响应该接收，通知第一车辆第二车辆的存在和/或通知第二车辆第一车辆的存在。通过远程信息处理单元进行该所述通知操作。

在本发明的又一方面中，提供一种用于车辆间通信的计算机程序产品。该计算机程序产品包括可由处理电路读取的存储介质，并存储了由处理电路执行的指令以执行一个方法。该方法包括接收关于在中间节点附近的第一车辆和第二车辆的数据，其中该接收是在中间节点进行的。响应该接收，通知第一车辆第二车辆的存在和/或通知第二车辆第一车辆的存在。

附图说明

现在参考附图，附图中是示范实施例，其中相同元件使用相同标记：

图1是可用于提供两车之间通信的本发明的示范实施例的框图；

图2是由本发明示范实施例实施的处理流程；以及

图3是由本发明示范实施例实施的系统的框图。

具体实施方式

图1是用于提供两车之间通信的本发明的示范实施例的框图。中间通信节点帮助移动通信环境中的两个其他节点相互发现和相互之间的通信。本发明的示范实施例提供了一种方法，它使用车辆B 104(在此也被称为中间节点)，以允许车辆A 102(也被称为第一车辆)发现车辆C 106(也被称为第二车辆)，反之亦然。一旦发现了，两个车辆之间(车辆A102和车辆C 106)可通过使用不同的网络协议或另一组通信参数经车辆B104(中间节点)相互通信，通信参数例如是较高功率电平或不同的通信信道。

图1说明了车辆B 104能接收来自车辆A 102和车辆C 106的广播消息的简单情形。车辆A 102和车辆C 106由于超出广播的通信距离和/或两者之间视线距离存在障碍物(建筑110)，因此不能接收相互之间的广播消息。在该情形中，车辆B 104从车辆A 102和车辆C 106接收消息，并知道其他车辆的位置和动态情况。在允许其自身作为车辆A 102和车辆C106之间的中间节点之前，车辆B 104判断两车之间的通信是否有用以及两车之间是否已经通信。车辆B 104(中间节点)顺序或并行执行这两个任务。

图2是由本发明示范实施例实施的提供在车辆A 102和车辆C106之间的车辆间通信的处理流程。在方框202，车辆B 104发现车辆A 102和车辆C 106。车辆A 102和车辆C 106在车辆B 104附近，该距离受到用于广播来自车辆A 102和车辆C 106数据的远程信息处理单元限制。此外，在开始图2所示处理之前，用户可进一步限制车辆A 102和车辆C 106在车辆B 104附近。

在本发明示范实施例中，车辆B 104监测被预留用于车辆间通信的通信信道。车辆A 102和车辆C 106通过该通信信道恒定地广播自身存在。该广播可仅包括地理位置(例如全球定位服务(GPS)坐标)，而关于车辆A 102和车辆C 106的更具体的信息则响应于来自车辆B 104的对车辆A 102和车辆C 106的查询而被传送到车辆B 104。更具体的信息(在此也被称为动态信息)可包括车辆速度以及车辆方向。动态信息可经不同于用于地理位置的信道和/或不同于用于地理位置的网络协议来传送到车辆B104。可选的，可以通过相同通信信道连续的广播地理位置以及动态信息，而不仅仅是响应于来自中间节点(在该例中是车辆B 104)的对数据的请求。

通过观察车辆A 102和车辆C 106发出的广播消息，车辆B 104能从车辆A 102和车辆C 106收集位置和动态信息。动态信息指的是用于预测该信息所属车辆的未来位置的信息。动态信息可以包括但不限于，任何车辆数据，例如车辆速度，车辆方向，车辆的偏航角速度，车辆的转向角，车辆的加速度，车辆的刹车状态，车辆的转弯指示灯状态，车辆上AS系统的类型，AS生成数据，车辆上DA系统的类型，DA生成数据。在方框204，车辆B 104使用收集的位置和动态信息监测车辆A 102和车辆C 106之间的空间关系。在方框206，中间节点(车辆B 104)确定车辆A 102和车辆C 106之间是否有重合路径。当车辆A 102和车辆C 106在相同时间处于相同地理区域时，则出现重合路径。例如，如果车辆位于相互的某个特定范围，或如果估计车辆将到达相互的某特定范围，则车辆A 102和车辆C106具有重合路径。该特定范围可以是用户定义的，随着动态条件而变化，或可以使用默认值。在某些情形中，重合路径的存在指示两车碰撞的可能性。对从车辆A 102和车辆C 106接收的位置和动态信息应用下面的示范规则以确定两车之间是否应当相互通信，因为它们具有重合路径(实际的和/或某些估计的概率)。正如进入给该规则的，车辆B 104可使用基于当前位置、车辆方向、偏航角速度，转向角度，以及加速度的标准计算估计车辆A 102和车辆C 106的未来路径。某些示范规则如下：

1.车辆A 102和车辆C 106位于相互的某范围之内；

2.车辆A 102和车辆C 106位于相互的某段时间之内(其中时间可以是用户定义，还可使用默认值，并且时间指的是根据车辆当前位置的碰撞时间)

3.车辆A 102和车辆C 106的估计路径交叉；

4.估计车辆A 102和车辆C 106会进入相互的某范围之内；

5.估计车辆A 102和车辆C 106会进入相互的某段时间之内(其中时间指的是基于车辆A 102和车辆C 106未来位置预测的碰撞时间)

6.车辆A 102和车辆C 106具有相似方向。

当满足这些标准的一个或多个时，车辆B 104在方框206确定车辆A 102和车辆C 106应当通信，因为它们具有重合路径。可在车辆B 104内固定这些规则，或可基于情形的几何图和动态对规则进行配置。此外，当车辆B 104知道在车辆A 102或车辆C 106上执行的AS或DA应用时，可改变规则。车辆B 104会提取或应用来自另一车辆或两个车辆的规则以确定通信是否有益的。如果在方框206确定车辆没有重合路径，则处理继续到方框204。在方框206发现车辆A 102和车辆D 108之间不会有重合路径，因此处理继续到方框204以监测车辆A 102和车辆D 108之间的空间关系。中间节点会同时监测几对车，并对每对车辆执行图2所述的处理。

如果在方框206确定车辆具有重合路径，则执行方框208以确定车辆A 102和车辆C 106相互之间能否直接通信(例如它们是否在相互的广播距离之内，或是否有妨碍通信的物体)。阻隔或阻挡通信的物体可以包括(但不限于)建筑物、卡车和其他车辆。本领域的任何已知方法都能用于执行该确定。作为示范，相对简单的，方法是车辆B 104发布请求给车辆A 102和/或车辆C 106，请求其链路信息。该请求可以是通用的，向车辆之一询问它的所有链路信息，或请求可以是特定的，询问车辆它是否具有到另一特定车辆的链路。如果来自另一车辆的响应是建立了一个可靠通信链路，车辆B 104不会用作中间节点，处理继续到方框204。然而，如果没有建立可靠链路，车辆B 104在方框210通知车辆之一或双方(车辆A 102和车辆C 106)存在问候车辆。因此，车辆B 104会通知车辆A 102车辆C 106的存在和/或车辆B 104会通知车辆C 106车辆A 102的存在。在替换的示范实施例中，车辆B 104会盲目的将来自车辆A 102分组转发到车辆C 106，反之亦然，直到车辆B 104确定两车辆不再交换信息或它们在直接通信。然后处理在方框204继续。

图2所示的处理仅仅是车辆B 104怎样用作车辆A 102和车辆C106之间的中间节点的一个例子。其他处理流程也能用于确定何时以及怎样传送车辆A 102的存在给车辆C 106，反之亦然。例如，车辆B 104可广播它接收的任意数据，而不通过图2中的方框204到208。作为通用的周期广播消息的一部分，各车辆会将其链路信息编码到消息中，从而任何其他车辆能确定是否丢失了与第三、重合车辆之间的链路。其他车辆能解码该链路信息并尝试发现到其他重合车辆的丢失链路。该链路信息包括该车与之具有直接通信链路的所有其它车辆，或可仅包含该车确定与之符合重合标准的其他车辆的链路。使用的编码方案可以简单的是链路表的直接复制，或符合某些标准的链路表，或该编码方案可以用数学公式表示，所述数学公式与节点标识和/或地理位置有关，以创建允许其他车辆确定没有连接哪个重合车辆的半唯一数字，或用这些方法之一的加密和/或压缩版本。

图3是可由本发明示范实施例实施的系统的框图。图3包括和车辆B 104(在此称为中间节点)通信的车辆A 102(在此称为第一车辆)和车辆C 106(在此称为第二车辆)。车辆A 102包括用于和车辆B 104通信的远程信息处理单元，GPS装置(或任意其他用于确定车辆A 102地理位置的地理位置系统)，以及用于确定何时和传送什么数据给车辆B 104的终端节点逻辑。该终端节点逻辑和车辆A 102上的AS以及DA系统通信。此外，终端节点逻辑可收集车辆状态信息，环境数据和/或驾驶员信息数据，从而发送到车辆B 104以确定是否应当建立和车辆C 106的通信。终端节点逻辑可用硬件和/或软件实现，在本发明的示范实施例中，用位于车辆A 102内的专用或共享微处理器中的软件实现。车辆C 106也包括远程信息处理单元，GPS装置以及类似车辆A 102的终端节点逻辑。

作为中间节点的车辆B 104还包括用于和车辆A 102以及车辆C106通信的远程信息处理单元以及GPS装置。此外，车辆B 104包括用于执行上述参考图2所述的处理的中间节点逻辑。中间节点逻辑可用硬件或软件实现，在本发明示范实施例中用位于车辆B 104内的专用或共享微处理器上的软件实现。在替换示范实施例中，车辆A 102，车辆B 104，以及车辆C 106每个都包括中间节点逻辑以及终端节点逻辑，从而三个车辆中的任何一个都能执行图2所述的处理，从而如果需要，可被用作中间节点。

车辆之间的通信用现有技术中的任何已知方法来提供，包括但不限于任何IEEE 802.11协议，或具有固定或可变发射功率、使用单个或多种信道协议的任何专用短距离通信(DSRC)装置。

除了汽车之外，可使用其它部件来提供中间节点的功能。例如，诸如交通信号灯的固定物体可用作中间节点以执行上述参考车辆B 104所述的处理。

在本发明替换实施例中，车辆A 102用作中间节点。当车辆A102能“听见”来自车辆C 106的通信但车辆C 106不能听见来自车辆A 102的通信时，会出现此神情形。此时，车辆A 102尝试使用不同协议或通过增加广播功率来和车辆C 106通信。

本发明的示范实施例可用于扩展车辆的广播距离而不增加发射功率。本发明示范实施例的另一优点是车辆之间的广播通信被扩展到视线之外。当和可选的AD HOC网络协议相比，相关开销减少了。此外，本发明的示范实施例允许节点相互发现，并使用其它AD HOC网络协议来建立通信链路。

如上所述，本发明的实施例可以实施该实施例的硬件、软件、固件，或任意处理和/或设备形式体现。本发明的实施例还能体现为计算机程序代码，该代码包含体现在有形介质上的指令，例如软盘、CD-ROM，硬盘，或任意其他计算机可读存储介质，其中，当将该计算机程序代码载入并由计算机执行时，计算机成为实施本发明的设备。本发明还可以计算机程序代码的形式体现，例如，不论是否存储在存储介质中，载入和/或由计算机执行，或在某些传输介质上传输，例如通过电线或电缆，通过光纤，或通过电磁辐射，其中，当载入并由计算机执行该计算机程序代码时，该计算机成为实施本发明的设备。当在通用微处理器上实施时，该计算机程序代码段配置微处理器以创建特定的逻辑电路。

虽然参考示范实施例说明本发明，本领域技术人员应当理解，能作出不同的变化，也能用等同物替换本发明的元件，而不背离本发明的范围。此外，可以根据本发明教导做出适应特定情形或材料的任何修改，而不背离本发明的实质范围。因此，期望本发明不限于公开的作为执行本发明的最佳模式的特定实施例，本发明还包括落入附随权利要求范围的所有实施例。此外，术语第一，第二等的使用不表示任意顺序或重要性，术语第一、第二等被用于区分元件。

Claims

1.一种用于车辆间通信的方法，该方法包括：

在第一车辆和第二车辆附近的中间节点处，

接收关于第一车辆的数据，

接收关于第二车辆的数据；并且

响应接收关于第一车辆和第二车辆的数据，至少进行以下步骤之一：通知第一车辆有关第二车辆的存在和通知第二车辆有关第一车辆的存在；

响应所述接收，确定第一车辆和第二车辆是否能相互直接通信；以及

如果第一车辆和第二车辆不能相互直接通信，执行所述通知，

其中所述确定包括：

接收来自第一车辆和第二车辆的链路信息；以及

如果第一车辆不包括到第二车辆的链路或第二车辆不包括到第一车辆的链路，则确定第一车辆和第二车辆相互不能直接通信。

2.权利要求1的方法，进一步包括：

确定第一车辆和第二车辆是否具有重合路径；以及

如果第一车辆和第二车辆具有重合路径且第一车辆和第二车辆相互之间不能直接通信，执行所述通知。

3.权利要求1的方法，进一步包括：如果第一车辆和第二车辆相互不能直接通信，则至少进行以下步骤之一：转发从第一车辆接收的数据到第二车辆和转发从第二车辆接收的数据到第一车辆。

4.权利要求1的方法，进一步包括：

确定第一车辆和第二车辆是否有重合路径；以及

如果第一车辆和第二车辆具有重合路径，则执行所述通知。

5.权利要求1的方法，其中关于第一车辆的数据包括第一车辆的地理位置以及关于第一车辆的动态信息。

6.权利要求5的方法，其中动态信息包括第一车辆的方向信息以及第一车辆的速度信息之一或多个。

7.权利要求1的方法，其中关于第二车辆的数据包括第二车辆的地理位置以及关于第二车辆的动态信息。

8.权利要求7的方法，其中动态信息包括第二车辆的方向信息以及第二车辆的速度信息之一或多个。

9.权利要求1的方法，其中通知第一车辆包括发送第二车辆的地理位置给第一车辆，以及通知第二车辆包括发送第一车辆的地理位置给第二车辆。

10.权利要求9的方法，其中通知第一车辆包括发送第二车辆的动态信息给第一车辆，以及通知第二车辆包括发送第一车辆的动态信息给第二车辆。

11.权利要求1的方法，其中中间节点位于第三车辆上。

12.权利要求1的方法，其中中间节点位于第一车辆上。

13.权利要求1的方法，其中中间节点位于静止物体上。

14.权利要求1的方法，其中中间节点转发从第一车辆接收的数据到第二车辆以及从第二车辆接收的数据到第一车辆之一或多个。

15.一种用于车辆间通信的系统，该系统包括：

用于在第一车辆和第二车辆附近的中间节点处，

接收有关第一车辆的数据，

接收关于第二车辆的数据的装置；以及

用于响应该接收关于第一车辆和第二车辆的数据，进行至少以下之一的装置：通知第一车辆有关第二车辆的存在和通知第二车辆有关第一车辆的存在；

用于响应所述接收，确定第一车辆和第二车辆是否能相互直接通信的装置；以及

用于如果第一车辆和第二车辆不能相互直接通信，执行所述通知的装置，

其中用于确定的装置包括：

用于接收来自第一车辆和第二车辆的链路信息的装置；以及

用于如果第一车辆不包括到第二车辆的链路或第二车辆不包括到第一车辆的链路，则确定第一车辆和第二车辆相互不能直接通信的装置。

16.权利要求15的系统，还包括：

用于确定第一车辆和第二车辆是否具有重合路径的装置；以及

用于如果第一车辆和第二车辆具有重合路径且第一车辆和第二车辆相互之间能直接通信，执行所述通知的装置。