DE102019115882A1

DE102019115882A1 - Fahrzeug-crowd-sensing-system und verfahren

Info

Publication number: DE102019115882A1
Application number: DE102019115882.6A
Authority: DE
Inventors: Bo Yu; Fan Bai; Jinzhu Chen
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2018-11-26
Filing date: 2019-06-11
Publication date: 2020-05-28
Also published as: US11087617B2; US20200166941A1; CN111310295A; CN111310295B

Abstract

Fahrzeug-Crowd-Sensing-System und Verfahren zum selektiven Erfassen für ein Fahrzeug-Crowd-Sensing-System. In einer Implementierung beinhaltet das Verfahren das Empfangen einer Vielzahl von Erfassungsberichten von einer ersten Gruppe von Fahrzeugen, wobei jeder Erfassungsbericht ein Ereignis, einen Positionskennzeichner des Ereignisses und einen Schwerekennzeichner des Ereignisses einschließt; das Entwickeln eines inhärenten Fehlermodells für das Ereignis, das eine Zusammenstellung der Positionskennzeichner des Ereignisses und der Schwerekennzeichner des Ereignisses einschließt; und das Bestimmen einer Neuabtastungsanweisung für das Ereignis. Die Neuabtastungsanweisung basiert auf einem Aktionsmodell und das Aktionsmodell ist mindestens teilweise ein Faktor des inhärenten Fehlermodells.

Description

EINLEITUNG
Das Gebiet der Technologie bezieht sich auf selektive Erfassungsverfahren für Fahrzeug-Crowd-Sensing-Systeme.
Fahrzeuge laden ereignisbasierte Informationen in eine Backend-Einrichtung (z. B. einen Cloud-Server oder dergleichen) zum Verarbeiten hoch. Informationen in Bezug auf Ereignisse, wie etwa hohe Verkehrsdichte, Schlaglöcher, glatte Straßen usw., können aggregiert und dann an andere Fahrzeuge gesendet werden, die diesen Ereignissen begegnen können. Sobald geschlussfolgerte Ereignisse erfasst werden, werden häufig mehr Erfassungsberichte bezüglich dieser Ereignisse in die Backend-Einrichtung hochgeladen. Diese nachfolgenden Erfassungsberichte sind eine Neuabtastung des zuvor geschlussfolgerten Ereignisses und können helfen, das zuvor geschlussfolgerte Ereignis zu bestätigen. Wenn jedoch ausreichend Informationen zum Bestimmen vorhanden sind, dass das Ereignis wahrscheinlich eine Ground Truth ist, dann kann es vorteilhaft sein, eine Bestätigung zu minimieren, um dadurch eine unnötige Datenverwendung zu minimieren.
KURZDARSTELLUNG
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird ein Verfahren zum selektiven Erfassen für ein Fahrzeug-Crowd-Sensing-System bereitgestellt, welches die folgenden Schritte umfasst: Empfangen einer Vielzahl von Erfassungsberichten von einer ersten Gruppe von Fahrzeugen, wobei jeder Erfassungsbericht ein Ereignis, einen Positionskennzeichner des Ereignisses und einen Schwerekennzeichner des Ereignisses einschließt; Entwickeln eines inhärenten Fehlermodells für das Ereignis, wobei das inhärente Fehlermodell eine Zusammenstellung der Positionskennzeichner des Ereignisses und der Schwerekennzeichner des Ereignisses einschließt; und Bestimmen einer Neuabtastungsanweisung für das Ereignis, wobei die Neuabtastungsanweisung auf einem Aktionsmodell basiert und das Aktionsmodell mindestens teilweise ein Faktor des inhärenten Fehlermodells ist.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann dieses Verfahren ferner ein beliebiges der folgenden Merkmale oder jede beliebige technisch denkbare Kombination einiger oder aller dieser Merkmale einschließen:

• Übermitteln der Neuabtastungsanweisung für das Ereignis an eine zweite Gruppe von Fahrzeugen;
• die zweite Gruppe von Fahrzeugen ist innerhalb eines vorgeschriebenen zeitlichen oder räumlichen Bereichs des Ereignisses;
• die Neuabtastungsanweisung bewirkt, dass ein erster Abschnitt der zweiten Gruppe von Fahrzeugen Erfassungsberichte für das Ereignis hochlädt;
• die Neuabtastungsanweisung bewirkt, dass ein zweiter Abschnitt der zweiten Gruppe von Fahrzeugen Erfassungsberichte für das Ereignis nicht hochlädt;
• das inhärente Fehlermodell schließt eine Anzahl hochgeladener Erfassungsberichte für das Ereignis, eine Standardabweichung der Positionskennzeichner für das Ereignis und eine Standardabweichung der Schwerekennzeichner für das Ereignis ein;
• die Anzahl hochgeladener Erfassungsberichte für das Ereignis, die Standardabweichung der Positionskennzeichner für das Ereignis und die Standardabweichung der Schwerekennzeichner für das Ereignis werden verwendet, um ein hybrides Kriterienmodell zu entwickeln;
• das hybride Kriterienmodell gewichtet eine Anzahl hochgeladener Erfassungsberichte für das Ereignis, die Standardabweichung der Positionskennzeichner für das Ereignis und die Standardabweichung der Schwerekennzeichner für das Ereignis.
• die Gewichtungen sind kalibrierbare Werte basierend auf einer Klassifizierung des Ereignisses;
• das hybride Kriterienmodell stellt einen hybriden Kriterienwert bereit, der gemäß der folgenden Gleichung berechnet wird: $h = w_{1} \cdot \frac{n - n_{p 0}}{n_{p 0}} + w_{2} \cdot \frac{n - n_{s 0}}{n_{s 0}} + w_{3} \cdot \frac{s_{p 0} - s_{p}}{s_{p 0}} + w_{4} \cdot \frac{s_{s 0} - s_{s}}{s_{s 0}}$
wobei h der hybride Kriterienwert ist; w₁, w₂, w₃ und w₄ die Gewichtungen sind; s_p die Standardabweichung der Positionskennzeichner für das Ereignis ist; s_s die Standardabweichung der Schwerekennzeichner für das Ereignis ist; und n_p0, n_s0, s_p0 und s_s0 Referenzziele sind;
• wenn der hybride Kriterienwert kleiner als ein hybrider Kriterienschwellenwert ist, wird das Aktionsmodell deaktiviert und die Neuabtastungsanweisung ist 0 %;
• wenn der hybride Kriterienwert größer als ein hybrider Kriterienschwellenwert ist, wird das Aktionsmodell aktiviert und die Neuabtastungsanweisung liegt zwischen 0 % und 100 %;
• das Aktionsmodell schließt eine Proportional/Integral/Differential (PID)-Regelbewertung ein;
• und/oder die Proportional/Integral/Differential (PID)-Regelbewertung schließt einen Anteil des hybriden Kriterienmodells, ein Integral des hybriden Kriterienmodells und eine Ableitung des hybriden Kriterienmodells ein, wobei jeder des Anteils, des Integrals und der Ableitung selektiv für das Aktionsmodell verwendbar ist; und/oder
• der Erfassungsbericht schließt eine Gruppe von Zeitkennzeichnem des Ereignisses ein.

Gemäß einer anderen Ausführungsform wird ein Verfahren des selektiven Erfassens für ein Fahrzeug-Crowd-Sensing-System bereitgestellt, das die folgenden Schritte umfasst: Empfangen, an einem Fahrzeug, einer Neuabtastungsanweisung von einer Backend-Einrichtung für ein Ereignis, wobei die Neuabtastungsanweisung auf einem Aktionsmodell basiert und das Aktionsmodell mindestens teilweise ein Faktor eines inhärenten Fehlermodells ist, wobei das inhärente Fehlermodell eine Zusammenstellung einer Vielzahl von Positionskennzeichnern des Ereignisses und einer Vielzahl von Schwerekennzeichnern des Ereignisses einschließt; Bestimmen, ob die Neuabtastungsanweisung das Hochladen oder Nicht-Hochladen bereitstellt; wenn die Neuabtastungsanweisung für das Ereignis das Hochladen bereitstellt, Hochladen eines Erfassungsberichts für das Ereignis in der Backend-Einrichtung, wobei der Erfassungsbericht einen Positionskennzeichner des Ereignisses und einen Schwerekennzeichner des Ereignisses einschließt; und wenn die Neuabtastungsanweisung für das Ereignis ein Nicht-Hochladen bereitstellt, kein Hochladen des Erfassungsberichts für das Ereignis in der Backend-Einrichtung.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann dieses Verfahren ferner ein beliebiges der folgenden Merkmale oder jede beliebige technisch denkbare Kombination einiger oder aller dieser Merkmale einschließen:

• die Neuabtastungsanweisung ist eine Wahrscheinlichkeit, und der Bestimmungsschritt verwendet die Wahrscheinlichkeit, eine Basisabtastrate, lokale Kosten und ein lokales Vertrauen, um zu bestimmen, ob die Neuabtastungsanweisung das Hochladen oder Nicht-Hochladen bereitstellt; und/oder
• die Basisabtastrate, die lokalen Kosten und das lokale Vertrauen sind Parameter einzelner Fahrzeuge.

Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform wird ein Fahrzeug-Crowd-Sensing-System bereitgestellt, das Folgendes umfasst: einen Server, der einen Prozessor und einen computerlesbaren Speicher einschließt, wobei der computerlesbare Speicher ein Computerprogramm speichert; und eine Datenbank, die für den Server zugänglich ist, wobei die Datenbank eine Vielzahl von Erfassungsberichten für ein Ereignis speichert, wobei jeder Erfassungsbericht einen Positionskennzeichner des Ereignisses und einen Schwerekennzeichner des Ereignisses einschließt; wobei das Computerprogramm, wenn es vom Prozessor ausgeführt wird, bewirkt, dass der Server Folgendes ausführt: Entwickeln eines inhärenten Fehlermodells für das Ereignis, wobei das inhärente Fehlermodell eine Zusammenstellung einer Vielzahl von Positionskennzeichnern des Ereignisses und eine Vielzahl von Schwerekennzeichnern des Ereignisses einschließt, und Bestimmen einer Neuabtastungsanweisung für das Ereignis, wobei die Neuabtastungsanweisung auf einem Aktionsmodell basiert und das Aktionsmodell mindestens teilweise ein Faktor des inhärenten Fehlermodells ist.
Figurenliste
Eine oder mehrere Ausführungsformen werden im Folgenden in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen gleiche Bezeichnungen gleiche Elemente bezeichnen, und wobei:

1 ein Blockdiagramm ist, das eine Ausführungsform eines Fahrzeug-Crowd-Sensing-Systems darstellt, das in der Lage ist, die hierin offenbarten Verfahren zu nutzen;
2 ein Flussdiagramm einer Ausführungsform eines Verfahrens zum selektiven Erfassen ist, das im Zusammenhang mit dem Fahrzeug-Crowd-Sensing-System von 1 beschrieben wird; und
3 ein Flussdiagramm einer weiteren Ausführungsform eines Verfahrens zum selektiven Erfassen ist, das im Zusammenhang mit dem Fahrzeug-Crowd-Sensing-System von 1 beschrieben wird.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die unten beschriebenen Systeme und Verfahren stellen ein selektives Crowd-Sensing von Fahrzeugdaten bereit, während sie helfen, eine genaue Ereigniserfassung aufrechtzuerhalten und die Datenverwendung zu minimieren. Fahrzeugdaten können Erfassungsberichte einschließen, die ein Ereignis (z. B. ein Schlagloch, starker Verkehr usw.), einen Positionskennzeichner des Ereignisses (z. B. die GPS-Koordinaten, Spuranzeige usw.) und einen Schwerekennzeichner des Ereignisses (z. B. eine Schwere-Rangfolge, einen Vertrauenswert usw.) einschließen. Diese Erfassungsberichte werden in eine Backend-Einrichtung, wie etwa einen Cloud-Server, zur Gruppierung und zur Schlussfolgerung von Ground Truth-Eereignissen hochgeladen. Berichte des Ereignisses werden dann an Fahrzeuge im Bereich des Ereignisses übermittelt. In einigen Fällen ist es möglicherweise nicht notwendig, das Vorhandensein des Ereignisses zu bestätigen, wenn nachfolgende Fahrzeuge dem Ereignis begegnen (z. B. Neuabtastung). Verschiedene Modelle, wie etwa ein inhärentes Fehlermodell und ein Aktionsmodell, werden verwendet, um eine Neuabtastungsanweisung für das Ereignis zu bestimmen, damit dazu beigetragen wird, die Anzahl von Erfassungsberichten, die von anderen Fahrzeugen hochgeladen werden müssen, zu minimieren. Es wurde gezeigt, dass die hierin beschriebenen Verfahren und Systeme die zellularen Kommunikationskosten in unerwarteter Weise um signifikante Beträge verringern, während eine genaue Ereigniserfassung aufrechterhalten wird.
Mit Bezug auf 1 wird eine Betriebsumgebung gezeigt, die ein Crowd-Sensing-System 10 umfasst, das verwendet werden kann, um die hierin offenbarten Verfahren zu implementieren. Das Crowd-Sensing-System 10 schließt allgemein die Fahrzeuge 12-18 ein, obwohl mehr oder weniger Fahrzeuge eingeschlossen sein können, was wahrscheinlich von verschiedenen Faktoren wie etwa den funktionellen Fähigkeiten des Fahrzeugs, der Bevölkerungsdichte usw. abhängt. Verschiedene Fahrzeugkomponenten sind mit Bezug auf das Fahrzeug 12 gezeigt, aber es versteht sich, dass die anderen Fahrzeuge 14-18 ähnliche Komponenten aufweisen können, wie etwa Sensoren 22-32 und 36, eine V2X-Einheit 34, einen GNSS-Empfänger 38, eine drahtlose Kommunikationsvorrichtung 40, andere Fahrzeugsystemmodule (FSMs) 50-56 und eine elektronische Steuereinheit (ECU) 60. Dementsprechend kann die Diskussion hier in Bezug auf das Fahrzeug 12 auch auf die anderen Fahrzeuge 14-18 im Crowd-Sensing-System 10 Anwendung finden. Das Crowd-Sensing-System 10 schließt ferner eine Konstellation von globalen Satellitennavigationssystem (GNSS)-Satelliten 68, ein oder mehrere drahtlose Trägersysteme 70, ein Land-Kommunikationsnetz 76, einen Computer oder Server 78, und eine Backend-Einrichtung 80 ein. Es versteht sich, dass das offenbarte Verfahren mit einer beliebigen Anzahl verschiedener Systeme verwendet werden kann und nicht speziell auf die hier gezeigte Betriebsumgebung beschränkt ist. Die folgenden Absätze stellen eine kurze Übersicht über ein solches Crowd-Sensing-System 10 bereit; jedoch können andere hierin nicht gezeigte Systeme die offenbarten Verfahren ebenfalls verwenden. Es sollte auch beachtet werden, dass das Crowd-Sensing-System 10 und die Verfahren mit einer beliebigen Art von Fahrzeug, einschließlich der klassischen Personenkraftwagen, Sportnutzfahrzeuge (SUVs), Crossover-Fahrzeuge, Lastwagen, Lieferwagen, Busse, Freizeitfahrzeuge (RVs), Motorräder, usw. verwendet werden können. Diese sind nur einige der möglichen Anwendungen, da sich das Crowd-Sensing-System und die Verfahren, die hierin beschrieben sind, nicht auf das Ausführungsbeispiel in 1 beschränken und mit einer beliebigen Anzahl von verschiedenen Fahrzeugen implementiert werden können.
Jede Anzahl verschiedener Sensoren, Komponenten, Vorrichtungen, Module, Systeme usw. kann dem Crowd-Sensing-System 10 Informationen, Daten und/oder andere Eingaben bereitstellen. Diese schließen beispielsweise die in 1 gezeigten Komponenten sowie andere ein, die im Stand der Technik bekannt sind, hier jedoch nicht gezeigt sind. Es sollte beachtet werden, dass die Host-Fahrzeugsensoren, die V2X-Einheit, Objekterfassungssensoren, die GNSS-Empfänger, die ECU, MMSs sowie jede andere Komponente, die Teil des Crowd-Sensing-Systems 10 ist und/oder von ihm verwendet wird, in Hardware, Software, Firmware oder einer Kombination davon integriert sein kann. Diese Komponenten können die Bedingungen, für die sie vorgesehen sind, direkt erfassen oder messen, oder sie können solche Bedingungen basierend auf Informationen, die von anderen Sensoren, Komponenten, Vorrichtungen, Modulen, Systemen, usw. bereitgestellt werden, indirekt bewerten. Ferner können diese Komponenten direkt mit einem Steuermodul oder der ECU 60 gekoppelt sein, indirekt über andere elektronische Vorrichtungen, ein Kommunikationsbus, Netz usw. gekoppelt sein, oder mit einer anderen Anordnung gemäß dem Stand der Technik gekoppelt sein. Diese Komponenten können in einer anderen Fahrzeugkomponente, einer Vorrichtung, einem Modul, einem System usw. integriert sein (z. B. Sensoren, die bereits ein Teil eines Motorsteuermoduls (ECM), einer Antriebsschlupfregelung (TCS), eines Fahrdynamikregelungs (ESC)-Systems, eines Antiblockiersystems (ABS) usw. sind), sie können eigenständige Komponenten (wie schematisch in 1 gezeigt) sein oder sie können gemäß einer anderen Anordnung bereitgestellt werden. In einigen Fällen können mehrere Sensoren eingesetzt werden, um einen einzelnen Parameter zu erfassen (z. B. um Redundanz bereitzustellen). Es versteht sich, dass die vorangehenden Szenarien nur einige der Möglichkeiten darstellen, da jede Art von geeigneter Anordnung oder Architektur verwendet werden kann, um die hierin beschriebenen Verfahren auszuführen.
Die Host-Fahrzeugsensoren 22-30 können jede Art von Erfassung oder eine andere Komponente einschließen, die den vorliegenden Systemen und Verfahren Daten oder Informationen in Bezug auf die Leistung, den Zustand und/oder die Bedingung des Fahrzeugs 12 bereitstellt. Informationen von den Host-Fahrzeugsensoren 22-30 können verwendet werden, um Informationen in Bezug auf Ereignisse (Straßenzustände, Verkehrsmuster oder Unterbrechungen usw.) abzuleiten. Gemäß dem nicht einschränkenden Beispiel, das in 1 gezeigt ist, schließen die Host-Fahrzeugsensoren Host-Fahrzeuggeschwindigkeitssensoren 22-28 und eine dynamische Sensoreinheit 30 ein.
Die Host-Fahrzeuggeschwindigkeitssensoren 22-28 stellen dem System 10 Geschwindigkeitsmesswerte bereit, die die Drehgeschwindigkeit der Räder und somit die Gesamtgeschwindigkeit oder Geschwindigkeit des Fahrzeugs anzeigen. In einer Ausführungsform sind individuelle Raddrehzahlsensoren 22-28 mit jedem der vier Räder des Fahrzeugs gekoppelt und stellen getrennt Geschwindigkeitsmesswerte bereit, die die Drehgeschwindigkeit des entsprechenden Rades anzeigen (z. B. durch Zählen von Impulsen an einem drehenden Rad oder mehreren drehenden Rädern). Der Fachmann wird erkennen, dass diese Sensoren gemäß optischen, elektromagnetischen oder anderen Technologien arbeiten können und dass die Geschwindigkeitssensoren 22-28 nicht auf einen bestimmten Geschwindigkeitssensortyp beschränkt sind. In einer anderen Ausführungsform können die Geschwindigkeitssensoren mit bestimmten Teilen des Fahrzeugs gekoppelt sein, wie etwa mit einer Abtriebswelle des Getriebes oder hinter dem Tachometer, und Geschwindigkeitsmesswerte aus diesen Messungen erzeugen. Es ist auch möglich, Geschwindigkeitsmesswerte aus Beschleunigungsmesswerten abzuleiten oder zu berechnen (Fachleute sind sich des Verhältnisses zwischen Geschwindigkeits- und Beschleunigungsmesswerte bewusst). In einer anderen Ausführungsform bestimmen die Geschwindigkeitssensoren 22-28 die Fahrzeuggeschwindigkeit relativ zum Boden durch Leiten von Radar-, Laser- und/oder anderen Signalen in Richtung des Bodens und Analysieren der reflektierten Signale oder durch Verwenden von Feedback von einer Navigationseinheit, die Fähigkeiten eines globalen Positionierungssystems (GPS) (z. B. GNSS 38) aufweist. Es ist möglich, dass die Geschwindigkeitsmesswerte dem System 10 durch ein anderes Modul, Subsystem, System usw. wie einen Antriebsstrang oder ein Motorsteuermodul oder ein Bremssteuermodul bereitgestellt werden. Andere bekannte Geschwindigkeitserfassungstechniken können hingegen verwendet werden.
Die dynamische Sensoreinheit 30 stellt dem System dynamische Messwerte bereit, die die verschiedenen dynamischen Bedingungen betreffen, die im Fahrzeug auftreten, wie etwa Beschleunigung und Gierrate. Die Einheit 30 kann eine beliebige Kombination von Sensoren oder Sensorelementen einschließen, die die Fahrzeugdynamik erfassen oder messen, und sie kann in einem separaten Gehäuse sein oder in einer einzigen Einheit. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die dynamische Sensoreinheit 30 eine integrierte Inertialmesseinheit (IMU), die einen Gierratensensor, einen Querbeschleunigungssensor und einen Längsbeschleunigungssensor einschließt. Einige Beispiele von geeigneten Beschleunigungssensorarten schließen mikroelektromechanische System (MEMS)-artige Sensoren und Schwinggabel-artige Sensoren ein, obgleich jede beliebige Art von Beschleunigungssensor verwendet werden kann. Je nach den jeweiligen Anforderungen des Systems können die Beschleunigungssensoren ein- oder mehrachsige Sensoren sein, die Beschleunigung und/oder Verlangsamung erfassen können, die den Betrag und/oder die Richtung der Beschleunigung als eine Vektorgröße erfassen können, die die Beschleunigung direkt erfassen oder messen können, die die Beschleunigung von anderen Messwerten wie die Fahrzeuggeschwindigkeitsmesswerte berechnen oder herleiten können und/oder die die G-Kraft-Beschleunigung bereitstellen können, um nur einige Möglichkeiten zu nennen. Obwohl die dynamische Sensoreinheit 30 als separate Einheit gezeigt ist, ist es möglich, dass diese Einheit oder Elemente davon in eine andere Einheit, eine andere Vorrichtung, ein anderes Modul, ein anderes System usw. integriert sind.
Der Objekterfassungssensor 32 stellt dem System 10 Objektdaten bereit, die sich auf in der Nähe befindliche Fahrzeuge, Fußgänger oder andere Objekte beziehen, die das Fahrzeug 12 umgeben. Die Objektmesswerte können das Vorhandensein, die Position, die Geschwindigkeit und/oder die Beschleunigung von benachbarten Fahrzeugen sowie jene von Fußgängern und anderen Objekten in der Nähe darstellen. Diese Daten können absolut sein (z. B. eine Objektgeschwindigkeit oder -beschleunigung relativ zum Boden oder ein anderer Bezugsrahmen) oder die Daten können relativ sein (z. B. eine Objektgeschwindigkeit oder -beschleunigung relativ zum Host-Fahrzeug). Die Daten vom Objekterfassungssensor 32 können auch anstelle der Informationen verwendet werden, die von einer V2X-Einheit 34 und/oder dem GNSS-Empfänger 38 geliefert werden, oder diese anderweitig ergänzen oder bestätigen. Während nur ein Objekterfassungssensor 32 schematisch veranschaulicht ist, sind bei einigen Ausführungsformen mehrere Objekterfassungssensoren eingeschlossen, um verschiedene Positionen um das Fahrzeug 12 zu überwachen. Jeder der Objekterfassungssensoren kann ein einzelner Sensor oder eine Kombination von Sensoren sein, und kann eine oder mehrere RADAR-Vorrichtungen, Laservorrichtungen, LIDAR-Vorrichtungen, Ultraschallvorrichtungen, Sichtgeräte (z. B. Kamera usw.), andere bekannte Vorrichtungen oder Kombinationen davon einschließen.
Die V2X-Einheit 34 stellt Daten bereit, die sich auf andere Fahrzeuge, Infrastruktur usw. in der Nähe des Fahrzeugs 12 beziehen. Die V2X-Einheit 34 kann drahtlose Nachrichten über ein Inter-Fahrzeug-Kommunikationsnetz wie etwa eine dedizierte Nahbereichskommunikation (DSRC) oder ein zellulares Protokoll empfangen oder sie kann mit anderen Komponenten wie der drahtlosen Kommunikationsvorrichtung 40 arbeiten. Die drahtlosen Nachrichten können wie eine periodische Standard-Beacon-Nachricht übertragen werden, die Daten in Bezug auf Fahrzeugpositionen, Fahrzeugkinematik / dynamische Parameter wie etwa Geschwindigkeitswerte oder Daten in Bezug auf Geschwindigkeitswerte, oder Verkehrs- oder Straßenereignisse, die durch entfernte Fahrzeuge erfasst werden, einschließen. Die V2X-Einheit 34 kann in der Lage sein, Informationen über entfernte Fahrzeuge bereitzustellen, die nicht ohne weiteres über den Objekterfassungssensor 34 zu sehen oder erfassbar sind. Die V2X-Einheit 34 kann V2V (Fahrzeug-zu-Fahrzeug)-fähig, V2I (Fahrzeug-zu-Infrastruktur)-fähig und/oder V2P (Fahrzeug-zu-Fußgänger)-fähig sein. Obwohl die V2X-Einheit 34 als separate Einheit gezeigt ist, ist es möglich, dass diese Einheit oder Elemente davon in eine andere Einheit, eine andere Vorrichtung, ein anderes Modul, ein anderes System usw. integriert sind, wie etwa eine Telematikeinheit oder ein aktives Sicherheitsmodul, um nur zwei Beispiele zu nennen.
Der Umgebungssensor 36 stellt dem System 10 Umgebungsmesswerte in Bezug auf die äußeren Wetterereignisse oder andere Ereignisse bereit, die die Fahrt beeinträchtigen könnten. Beispielsweise kann der Umgebungssensor 36 eine Außentemperatur, eine Außenfeuchtigkeit, aktuelle oder kürzliche Daten über Niederschlag, Straßenbedingungen oder irgendeine andere Art von Umgebungsmesswerten melden. Durch die Kenntnis der Außentemperatur und der Menge des letzten Niederschlags kann das vorliegende System und Verfahren beispielsweise Erfassungsberichte für glatte Straßenereignisse oder dergleichen erstellen. Der Umgebungssensor 36 kann Umgebungsbedingungen durch direktes Erfassen und Messen von solchen Bedingungen bestimmen, die Umweltmesswerte indirekt bestimmen, indem diese von anderen Modulen oder Systemen im Fahrzeug gesammelt werden oder indem drahtlose Übertragungen empfangen werden, die Wetterberichte, Prognosen, usw. von einem wetterbezogene Dienst oder einer Website einschließen.
Natürlich könnten auch andere Fahrzeugsensoren zusätzlich zu oder anstelle der oben beschriebenen Sensoren verwendet werden, die Informationen bezüglich des Zustands des Fahrzeugs 12 bereitstellen. Einige mögliche Beispiele schließen Lenkwinkelsensoren, Gaspedal- und Bremspedalsensoren, Dynamiksensoren und Gangwahlsensoren ein, um nur einige zu nennen. Ferner weisen einige Implementierungen der vorliegenden Systeme und Verfahren möglicherweise nicht alle Fahrzeugsensoren oder andere hierin beschriebene Komponenten auf.
Der globale Satellitennavigationssystem (GNSS)-Empfänger 38 empfängt Funksignale von einer Konstellation von GNSS-Satelliten 68. Der GNSS-Empfänger 38 kann so konfiguriert sein, dass er bestimmten Vorschriften oder Gesetzen einer gegebenen geopolitischen Region (z. B. Land) entspricht und/oder gemäß dieser betrieben wird. Der GNSS-Empfänger 38 kann zur Verwendung mit verschiedenen GNSS-Implementationen konfiguriert sein, einschließlich Global Positioning system (GPS) für die Vereinigten Staaten, BeiDou Navigation Satellite System (BDS) für China, Global Navigation Satellite System (GLONASS) für Russland, Galileo für die Europäische Union und verschiedene andere Navigationssatellitensysteme. Zum Beispiel kann der GNSS-Empfänger 38 ein GPS-Empfänger sein, der GPS-Signale von einer Konstellation von GPS-Satelliten 68 empfangen kann. Und in einem anderen Beispiel kann der GNSS-Empfänger 38 ein BDS-Empfänger sein, der eine Vielzahl von GNSS- (oder BDS-) Signalen von einer Konstellation von GNSS- (oder BDS-) Satelliten 68 empfängt. In jeder Implementierung kann der GNSS-Empfänger 38 mindestens einen Prozessor und Speicher einschließen, einschließlich eines nichttransitorischen computerlesbaren Speichers zum Speichern von Anweisungen (Software), die für den Prozessor zum Ausführen der Verarbeitung, die vom Empfänger 38 ausgeführt wird, zugänglich sind.
Der GNSS-Empfänger 38 kann verwendet werden, um Navigations- und andere positionsbezogene Dienste für den Kraftfahrzeugführer bereitzustellen. Navigationssysteminformationen, wie etwa Informationen über bevorstehende Ereignisse, die die Fahrt beeinflussen können, können auf der Anzeige 50 präsentiert werden oder verbal präsentiert werden, wie dies etwa bei der Turn-by-Turn-Navigation der Fall ist. Die Navigationsdienste können unter Verwendung eines dedizierten fahrzeugeigenen Navigationsmoduls (das Teil des GNSS-Empfängers 38 sein kann und/oder als ein Teil der drahtlosen Kommunikationsvorrichtung 40 oder eines anderen FSM integriert sein kann) bereitgestellt werden, oder einige oder alle Navigationsdienste können über die Fahrzeugkommunikationsvorrichtung 40 (oder andere Telematik-befähigte Vorrichtung), die im Fahrzeug installiert ist, erfolgen, wobei die Positions- oder Standortinformationen an einen Remote-Standort dazu gesendet werden, dass dem Fahrzeug Navigationskarten, Kartenanmerkungen (Punkte von Interesse, Restaurants usw.), Routenberechnungen und dergleichen bereitgestellt werden. Die Positionsinformationen können der Fahrzeug-Backend-Einrichtung 80 oder einem anderen Remote-Rechensystem, wie etwa einem Computer 78, für andere Zwecke übermittelt werden, wie etwa Fuhrparkmanagement und/oder zur Verwendung in den nachstehend erörterten Crowd-Sensing-Verfahren. Informationen in Bezug auf geschlussfolgerte Ereignisse, die in der Datenbank 84 gespeichert sind, wie etwa Informationen in Bezug auf ein bevorstehendes Schlagloch 92 oder dergleichen, können auf den GNSS-Empfänger 38 von der Backend-Einrichtung 80 über die Fahrzeug-Kommunikationsvorrichtung 40 heruntergeladen werden.
Die drahtlose Kommunikationsvorrichtung 40 ist in der Lage, Daten über drahtlose Nahbereichskommunikationen (SRWC) oder über Mobilfunknetzkommunikationen durch die Verwendung eines zellularen Chipsatzes 44, wie in der veranschaulichten Ausführungsform abgebildet, zu kommunizieren. In einer Ausführungsform ist die drahtlose Kommunikationsvorrichtung 40 ein zentraler Fahrzeugcomputer, der verwendet wird, um mindestens einen Teil der nachstehend erörterten Verfahren auszuführen. In der dargestellten Ausführungsform schließt die drahtlose Kommunikationsvorrichtung 40 eine SRWC-Schaltung 42, einen zellularen Chipsatz 44, einen Prozessor 46, einen Speicher 48 und Antennen 43 und 45 ein. In einer Ausführungsform kann die drahtlose Kommunikationsvorrichtung 40 ein eigenständiges Modul sein, oder in anderen Ausführungsformen kann die Vorrichtung 40 als ein Teil eines oder mehrerer anderer Fahrzeugsystemmodule, wie etwa eines Mittelkonsolenmoduls (CSM), eines Karosseriesteuermoduls (BCM), eines Infotainment-Moduls, einer Kopfeinheit und/oder eines Gateway-Moduls integriert oder eingeschlossen sein. In einigen Ausführungsformen kann die Vorrichtung 40 als eine OEM-installierte (eingebettete) oder Nachrüstvorrichtung implementiert sein, die im Fahrzeug installiert ist. In einigen Ausführungsformen schließt die drahtlose Kommunikationsvorrichtung 40 eine Telematikeinheit (oder Telematiksteuereinheit) ein, die zellulare Kommunikationen unter Verwendung von einem oder mehreren zellularen Trägersystemen 70 ausführen kann. Die Telematikeinheit kann mit dem GNSS-Empfänger 38 integriert sein, sodass beispielsweise der GNSS-Empfänger 38 und die drahtlose Kommunikationsvorrichtung (oder Telematikeinheit) 40 direkt miteinander verbunden sind, anstatt über Kommunikationsbus 58 verbunden zu sein.
In einigen Ausführungsformen kann die drahtlose Vorrichtung 40 zum drahtlosen Kommunizieren gemäß einem oder mehrerer drahtloser Nahbereichskommunikationen (SRWC) konfiguriert sein, wie einem einem von Wi-Fi™, WiMAX™, Wi-Fi Direct™, andere IEEE 802.11-Protokolle, ZigBee™, Bluetooth™, Bluetooth™ Low Energy (BLE) oder Nahfeldkommunikation (NFC). Wie hierin verwendet, bezieht sich Bluetooth™ auf beliebige Bluetooth™-Technologien, wie etwa Bluetooth Low Energy™ (BLE), Bluetooth™ 4.1, Bluetooth™ 4.2, Bluetooth™ 5.0 und andere Bluetooth™-Technologien, die entwickelt werden können. Wie hierin verwendet bezieht sich Wi-Fi™ oder Wi-Fi™-Technologie auf beliebige Wi-Fi™-Technologien, wie IEEE 802.11b/g/n/ac oder beliebige andere IEEE 802.11-Technologie. Die drahtlose Nahbereichskommunikations (SRWC)-Schaltung 42 ermöglicht es der drahtlosen Kommunikationsvorrichtung 40, SRWC-Signale, wie etwa BLE-Signale, zu übermitteln und zu empfangen. Die SRWC-Schaltung kann es ermöglichen, dass sich die Vorrichtung 40 mit einer anderen SRWC-Vorrichtung verbindet. Zusätzlich kann in einigen Ausführungsformen die drahtlose Kommunikationsvorrichtung einen zellularen Chipsatz 44 enthalten, wodurch ermöglicht wird, dass die Vorrichtung über ein oder mehrere zellulare Protokolle, wie jene, die vom zellularen Trägersystem 70 verwendet werden, kommuniziert. In einem solchen Fall wird die drahtlose Kommunikationsvorrichtung zu einer Benutzervorrichtung (UE), die zur Durchführung der zellularen Kommunikation über das zellulare Trägersystem 70 verwendet werden kann.
Die drahtlose Kommunikationsvorrichtung 40 kann dem Fahrzeug 12 ermöglichen, dass es mit einem oder mehreren Remote-Netzen (z. B. einem oder mehreren Netzen an der Backend-Einrichtung 80 oder Computern 78) über paketvermittelte Datenkommunikation in Kommunikation ist. Diese paketvermittelte Datenkommunikation kann durch Verwendung eines drahtlosen Nicht-Fahrzeug-Zugangspunkts ausgeführt werden, der über einen Router oder ein Modem mit einem Festnetz verbunden ist. Bei Verwendung für die paketvermittelte Datenkommunikation wie etwa TCP/IP, kann die Kommunikationsvorrichtung 40 mit einer statischen IP-Adresse konfiguriert sein oder kann zum automatischen Empfangen einer zugewiesenen IP-Adresse von einer anderen Vorrichtung im Netz wie etwa einem Router oder von einem Netzadressenserver eingerichtet sein.
Paketvermittelte Datenkommunikationen können auch über die Verwendung eines Mobilfunknetzes ausgeführt werden, auf das die Vorrichtung 40 zugreifen kann. Die Kommunikationsvorrichtung 40 kann über den zellularen Chipsatz 44 Daten über das drahtlose Trägersystem 70 kommunizieren. In einer solchen Ausführungsform können Funkübertragungen verwendet werden, um einen Kommunikationskanal wie etwa einen Sprachkanal und/oder einen Datenkanal mit dem drahtlosen Trägersystem 70 aufzubauen, sodass Sprach- und/oder Datenübertragungen über den Kanal gesendet und empfangen werden können. Daten können entweder über eine Datenverbindung, wie etwa über Paketdatenübertragung über einen Datenkanal, oder über einen Sprachkanal unter Verwendung von im Stand der Technik bekannten Techniken gesendet werden. Für kombinierte Dienste, die sowohl Sprachkommunikation als auch Datenkommunikation beinhalten, kann das System einen einzelnen Anruf über einen Sprachkanal nutzen und nach Bedarf zwischen Sprach- und Datenübertragung über den Sprachkanal umschalten, und dies kann unter Verwendung von Fachleuten bekannten Techniken erfolgen.
Der Prozessor 46 kann jede beliebige Art von Vorrichtung sein, die elektronische Anweisungen verarbeiten kann, einschließlich Mikroprozessoren, Mikrocontroller, Host-Prozessoren, Steuereinheiten, Fahrzeugkommunikationsprozessoren und anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASICs). Er kann ein dedizierter Prozessor sein, der nur für die Kommunikationsvorrichtung 40 verwendet wird, oder er kann mit anderen Fahrzeugsystemen gemeinsam genutzt werden. Der Prozessor 46 führt verschiedene Arten von digital gespeicherten Anweisungen aus, wie etwa Software- oder Firmware-Programme, die im Speicher 48 gespeichert sind, die der Vorrichtung 40 ermöglichen, eine breite Vielfalt von Diensten bereitzustellen. Zum Beispiel kann der Prozessor 46 Programme ausführen oder Daten verarbeiten, um mindestens einen Teil des hierin erörterten Verfahrens auszuführen. Der Speicher 48 kann ein temporär mit Strom versorgter Speicher, ein beliebiges nichttransitorisches computerlesbares Medium oder eine andere Art von Speicher sein. So kann der Speicher beispielsweise einer von einer Reihe von verschiedenen Arten von RAM (Direktzugriffsspeicher, einschließlich verschiedener Arten von dynamischem RAM (DRAM) und statischem RAM (SRAM)), ROM (Read-Only-Speicher), Solid-State-Laufwerken (SSDs) (einschließlich anderer Solid-State-Speicher, wie etwa Solid-State-Hybrid-Laufwerke (SSHDs)), Festplatten (HDDs), magnetischen oder optischen Laufwerken sein. Ähnliche Komponenten, wie jene, die zuvor beschrieben wurden (Prozessor 46 und/oder Speicher 38, sowie SRWC-Schaltung 42 und zellularer Chipsatz 44) können in ein anderes Steuermodul und/oder verschiedene andere FSMs eingeschlossen sein, die üblicherweise solche Verarbeitungs-/Speicherfähigkeiten einschließen.
Die drahtlose Kommunikationsvorrichtung 40 ist mit dem Bus 58 verbunden und kann Sensordaten von einem oder mehreren Fahrzeugsensoren 22-32, 36 und/oder der V2X-Einheit 34 empfangen und danach kann das Fahrzeug 12 diese Daten (oder andere Daten, die von diesen Daten abgeleitet sind oder auf diesen basieren) an andere Vorrichtungen oder Netze senden, einschließlich an die Fahrzeug-Backend-Diensteinrichtung 80. In einigen Ausführungsformen werden jedoch alle oder einige der Daten von der ECU 60 oder einem anderen Modul verarbeitet. In einer Ausführungsform werden diese Daten in Form von Erfassungsberichten gesendet, die ein Ereignis (z. B. Schlagloch 92), einen Positionskennzeichner des Ereignisses (z. B. GPS-Koordinaten) und einen Schwerekennzeichner des Ereignisses (z. B. einen Wert, der die Auswirkungen des Schlaglochs 92 auf einen oder mehrere der Sensoren berücksichtigt) einschließen. Und in einer weiteren Ausführungsform kann die drahtlose Kommunikationsvorrichtung 40 mit einem Navigationssystem integriert oder zumindest verbunden sein, das geografische Karteninformationen einschließlich geografische Fahrplandaten und/oder Daten aus Erfassungsberichten von anderen Fahrzeugen, wie etwa Fahrzeuge 14-18, einschließt. Das Navigationssystem kann kommunikativ mit dem GNSS-Empfänger 38 gekoppelt sein (entweder direkt oder über den Kommunikationsbus 58) und kann eine fahrzeugeigene geografische Kartendatenbank einschließen, die lokale geografische Karteninformationen speichert. Diese lokalen geografischen Karteninformationen können im Fahrzeug 12 bereitgestellt und/oder über eine Remote-Verbindung zu einer geografischen Kartendatenbank/Server, wie etwa Computer 78 und/oder Backend-Einrichtung 80 (einschließlich Server 82 und Datenbanken 84), heruntergeladen werden. Die fahrzeugeigene geographischen Kartendatenbank kann geografische Karteninformationen speichern, die einem Ort oder Bereich des Fahrzeugs entsprechen, damit keine großen Menge an Daten eingeschlossen werden, von denen viele niemals verwendet werden. Darüber hinaus kann das Fahrzeug 12, wenn es in verschiedene Orte oder Regionen einfährt, die Backend-Einrichtung 80 für Fahrzeugdienste über den Standort des Fahrzeugs informieren (z. B. durch den Einsatz des GNSS-Empfängers 38) und als Reaktion auf den Empfang des neuen Standorts des Fahrzeugs können die Server 82 die Datenbanken 84 nach den entsprechenden geografischen Karteninformationen abfragen, die dann an das Fahrzeug 12 gesendet werden können.
Die Fahrzeugelektronik 20 schließt auch eine Anzahl von Fahrzeugbenutzerschnittstellen ein, die Fahrzeuginsassen ein Mittel zum Bereitstellen und/oder Empfangen von Informationen bereitstellen, einschließlich der visuellen Anzeige 50, Druckknopf (Druckknöpfe) 52, Mikrofon 54 und Audiosystem 56. Wie hierin verwendet, schließt der Begriff „Fahrzeugbenutzerschnittstelle“ im weiten Sinne jegliche geeignete Form von elektronischer Vorrichtung ein, einschließlich sowohl Hardware- als auch Software-Komponenten, die sich am Fahrzeug 12 befinden und dem Fahrzeugbenutzer ermöglichen, mit einer oder durch eine Komponente des Fahrzeugs zu kommunizieren. Die Fahrzeugbenutzerschnittstellen 50-54 sind ebenfalls fahrzeugeigene Sensoren, die eine Eingabe von einem Benutzer oder andere sensorische Informationen empfangen können. Der Druckknopf (Die Druckknöpfe) 52 ermöglichen eine manuelle Benutzereingabe in die Kommunikationsvorrichtung 40, um andere Daten-, Antwort- oder Steuereingaben bereitzustellen. Das Audiosystem 56 stellt eine Audioausgabe an einen Fahrzeuginsassen bereit und kann ein dediziertes, eigenständiges System oder Teil des primären Fahrzeugaudiosystems sein. Gemäß der besonderen Ausführungsform, die hier gezeigt wird, ist das Audiosystem 56 sowohl mit dem Fahrzeugbus 58 als auch mit einem Unterhaltungsbus (nicht gezeigt) betriebsfähig gekoppelt und kann Mittelwellen-, UKW- und Satellitenradio-, CD-, DVD- und andere Multimediafunktionalität bereitstellen. Diese Funktionalität kann in Verbindung mit oder unabhängig von einem Infotainmentmodul bereitgestellt werden. Das Mikrofon 54 stellt eine Audioeingabe für die drahtlose Kommunikationsvorrichtung 40 bereit, um es dem Fahrer oder einem anderen Insassen zu ermöglichen, Sprachbefehle bereitzustellen und/oder Freisprechanrufe über das drahtlose Trägersystem 70 auszuführen. Zu diesem Zweck kann er mit einer automatisierten fahrzeugeigenen Sprachverarbeitungseinheit unter Verwendung von Mensch-Maschine-Schnittstellen (MMS)-Technologie, die in der Technik bekannt ist, verbunden werden. Die visuelle Anzeige oder der Touchscreen 50 ist vorzugsweise eine Grafikanzeige und kann verwendet werden, um eine Vielzahl von Eingabe- und Ausgabefunktionen bereitzustellen. Die Anzeige 50 kann ein Touchscreen auf der Instrumententafel, eine Head-Up-Anzeige, die von der Windschutzscheibe reflektiert wird, oder ein Projektor sein, der Grafiken zur Anzeige durch einen Fahrzeuginsassen projizieren kann. Verschiedene andere Fahrzeugbenutzerschnittstellen können ebenso verwendet werden, wie etwa die mobile Vorrichtung 90, da die Schnittstellen von 1 nur ein Beispiel einer bestimmten Implementierung sind.
Ein Benutzer des Fahrzeugs 12 kann eine oder mehrere Fahrzeugbenutzerschnittstellen, wie weiter unten diskutiert, zur Eingabe von Informationen in Bezug auf verschiedene Ereignisse verwenden, die sich auf die Fahrt auswirken können. In einer Ausführungsform kann der Benutzer eine oder mehrere Fahrzeugbenutzerschnittstellen 50-56 bedienen, die dann eingegebene Informationen an andere FSMs, wie etwa die drahtlose Kommunikationsvorrichtung 40, weiterleiten können. Die drahtlose Kommunikationsvorrichtung 40 kann diese Informationen dann in der Form eines Erfassungsberichts über den zellularen Chipsatz 44 oder andere Kommunikationsmittel an die Backend-Einrichtung 80 senden. In einem Beispiel kann der Benutzer zusätzlich die Touchscreen-Anzeige 50 zum Eingeben eines gewünschten Ziels, zu dem er reisen möchte, verwenden. Das Ziel kann eine physische Adresse einschließen (z. B. 1234 Main Street, Central City, Michigan) oder kann einen Punkt von Interesse oder einen anderen geografischen Indikator einschließen. Das Ziel kann in vielen Formen dargestellt werden, z. B. durch geografische Koordinaten oder Textdaten, die in einer Navigationsanforderungsnachricht des Fahrzeugs enthalten sind. Ein Abfahrtsort kann auch in der Navigationsanforderungsnachricht des Fahrzeugs angegeben werden. Der Abfahrtsort kann vom Benutzer über die Fahrzeugbenutzerschnittstellen spezifiziert werden oder als aktueller Standort des Fahrzeugs bestimmt oder voreingestellt werden, der mit dem GNSS-Empfänger 38 oder durch die Nutzung anderer Ortungsdienste bestimmt werden kann. Diese Navigationsanforderungsnachricht des Fahrzeugs kann dann unter Verwendung der drahtlosen Kommunikationsvorrichtung 40 (z. B. durch die SRWC-Schaltung 42 oder den zellularen Chipsatz 44) an die Backend-Einrichtung 80 oder ein anderes Remote-Rechensystem (z. B. Computer 78) gesendet werden, das dann dem Fahrzeug 12 Navigationsinformationen bereitstellen kann. Diese Navigationsinformationen können auf dem Display 50 angezeigt werden oder über andere Fahrzeugbenutzerschnittstellen dargestellt werden, die für die Darstellung der Ergebnisse verwendet werden können. Die Navigationsinformationen können ein oder mehrere Ereignisse entlang der Route beschreiben, die von anderen Fahrzeugen erfasst wurden.
Die ECU 60 steuert verschiedene Komponenten des Crowd-Sensing-Systems 10, um eine effiziente Nutzung von Datenkommunikation zu fördern, wie etwa über eine drahtlose Kommunikationsvorrichtung 40. Dementsprechend kann die ECU 30 Feedback oder Informationen von einer Vielzahl von Quellen, wie etwa von den Sensoren 22-32 und 36, der V2X-Einheit 34, dem GNSS-Empfänger 38, erhalten und dann die Entwicklung und das Hochladen (oder Nicht-Hochladen) von Erfassungsberichten, die verschiedene Ereignisse entlang der Route wie etwa das Schlagloch 92 anzeigen, steuern. Die ECU 60 kann als eine Steuereinheit, ein Steuermodul usw. erachtet werden und sie kann eine beliebige Auswahl von elektronischen Verarbeitungsvorrichtungen, Speichervorrichtungen, Eingangs-/Ausgangs (I/O)-Vorrichtungen und/oder andere bekannte Komponenten einschließen, und kann verschiedene steuer- und/oder kommunikationsbezogene Funktionen ausführen. In einer beispielhaften Ausführungsform schließt die ECU 60 eine elektronische Speichervorrichtung 62 ein, die Sensormesswerte (z. B. Sensormesswerte von den Sensoren 22-32 und 36), Nachschlagetabellen oder andere Datenstrukturen (z. B. Nachschlagetabellen mit Bezug auf unten beschriebene kalibrierbare Gewichtungen), Algorithmen (z. B. der Algorithmus, der in den unten beschriebenen Verfahren integriert ist) usw. speichert. Die Speichervorrichtung 62 kann einen Puffer, bestehend aus gesammelten Daten, die über einen vorgegebenen Zeitraum oder während vorgegebener Umstände (z. B. Ereigniszeiten, Positionskennzeichner für Ereignisse zu einer gegebenen Zeit, Schwerekennzeichner für Ereignisse zu einer gegebenen Zeit usw.) gesammelt wurden, verwalten. Die Speichervorrichtung 62 oder nur ein Teil davon kann in Form einer elektronischen Datenstruktur implementiert oder verwaltet werden, wie es in der Technik bekannt ist. Die ECU 60 schließt auch eine elektronische Verarbeitungsvorrichtung 64 (z. B. einen Mikroprozessor, einen Mikrocontroller, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) usw.) ein, die Anweisungen für Software, Firmware, Programme, Algorithmen, Skripte usw. ausführt, die in der Speichervorrichtung 62 gespeichert sind und die hierin beschriebenen Prozesse und Verfahren teilweise regeln können.
Abhängig von der konkreten Ausführungsform kann die ECU 60 ein eigenständiges elektronisches Fahrzeugmodul (z. B. eine spezielle oder bestimmte Crowd-Sensing-Steuereinheit) sein, sie kann in einem elektronischen Fahrzeugmodul (z. B. in einem Karosseriesteuermodul) integriert oder eingeschlossen sein, oder sie kann Teil eines größeren Netzes oder Systems (z. B. eines Navigationssystems) sein, oder sie kann eine Slave-Einheit sein, die niedrigstufige Steuerungen basierend auf einer überwachenden Fahrzeugsteuereinheit implementiert, um nur einige Möglichkeiten zu nennen. Dementsprechend ist die ECU 60 nicht auf eine bestimmte Ausführungsform oder Anordnung beschränkt und kann vom vorliegenden Verfahren verwendet werden, um einen oder mehrere Aspekte der Crowd-Sensing-System 10-Operation zu steuern. Das Crowd-Sensing-System 10 und/oder die ECU 60 können auch eine Kalibrierungsdatei einschließen, die eine Einrichtungsdatei ist, die Befehle definiert, die zum Ansteuern von Komponenten wie etwa der drahtlosen Kommunikationsvorrichtung 40 gegeben werden.
Das Mobilfunkanbietersystem 70 kann jedes geeignete Mobiltelefonsystem sein. Das Mobilfunkanbietersystem 70 wird als einen Mobilfunkmast 72 einschließend gezeigt; das Mobilfunkanbietersystem 70 kann jedoch eine oder mehrere der folgenden Komponenten einschließen (z. B. in Abhängigkeit von der Mobilfunktechnologie): Mobilfunkmasten, Basis-Sender-Empfängerstationen, Mobilfunkvermittlungsstellen, Basisstations-Steuereinheiten, Evolved Nodes (z. B. eNodeBs), Mobilitätsmanagement-Einheiten (MMEs), Dienst- und PGN-Gateways usw., sowie andere Networking-Komponenten, die zum Verbinden des Mobilfunkanbietersystems 70 mit dem Festnetz 76 oder des Mobilfunkanbietersystems mit einer Benutzereinrichtung (UE, z. B., die Telematikeinrichtungen im Fahrzeug 12 einschließen kann) erforderlich sind. Das Trägersystem 70 kann jede geeignete Kommunikationstechnologie, einschließlich GSM/GPRS-Technologie, CDMA- oder CDMA2000-Technologie, LTE-Technologie, usw. implementieren.
Außer der Verwendung des Mobilfunkanbietersystems 70 kann ein anderes Mobilfunkanbietersystem in Form einer Satellitenkommunikation verwendet werden, um eine unidirektionale oder bidirektionale Kommunikation mit dem Fahrzeug bereitzustellen. Dies kann unter Verwendung eines oder mehrerer Kommunikationssatelliten (nicht gezeigt) und einer Uplink-Sendestation (nicht gezeigt) erfolgen. Unidirektionale Kommunikation können beispielsweise Satellitenfunkdienste sein, wobei Programminhalt (Nachrichten, Musik usw.) von der Uplink-Übertragungsstation empfangen, zum Hochladen verpackt und dann an den Satelliten gesendet wird, der das Programm an Teilnehmer sendet. Eine bidirektionale Kommunikation können zum Beispiel Satellitentelefonie-Dienste sein, die den einen oder die mehreren Kommunikationssatelliten verwenden, um Telefonkommunikationen zwischen dem Fahrzeug 12 und der Uplink-Sendestation weiterzuleiten. Falls sie verwendet wird, kann diese Satellitentelefonie entweder zusätzlich zum oder anstelle des Mobilfunkanbietersystems 70 verwendet werden.
Das Festnetz 76 kann ein herkömmliches Festnetz-Telekommunikationsnetz sein, das mit einem oder mehreren Festnetztelefonen verbunden ist und das Mobilfunkanbietersystem 70 mit der Fahrzeug-Backend-Diensteinrichtung 80 verbindet. Beispielsweise kann das Festnetz 76 ein öffentliches Telefonnetz (PSTN) einschließen, wie etwa das, das verwendet wird, um festverdrahtete Telefonie, paketvermittelte Datenkommunikationen und die Internet-Infrastruktur bereitzustellen. Ein oder mehrere Segmente des Festnetzes 76 könnten durch die Verwendung eines standardmäßigen kabelgebundenen Netzwerks, eines Faser- oder eines anderen optischen Netzwerks, eines Kabelnetzes, von Stromleitungen, anderer drahtloser Netzwerke, wie drahtlose lokale Netzwerke (WLAN), oder Netzwerke, die drahtlosen Breitbandzugang (BWA) oder irgendeine Kombination davon bereitstellen, implementiert werden.
Die Computer 78 (es wird nur einer gezeigt) können ein Teil einer Anzahl von Computern sein, auf die über ein privates oder ein öffentliches Netzwerk wie das Internet zugegriffen werden kann. In einer Ausführungsform kann jeder dieser Computer 78 für einen oder mehrere Zwecke verwendet werden, wie etwa zum Bereitstellen von Navigationsdiensten für eine Vielzahl von Fahrzeugen und anderen elektronischen Netz-Rechenvorrichtungen, einschließlich Fahrzeuge 12-18 und persönliche mobile Vorrichtung 90. Andere derartige zugängliche Computer 78 können zum Beispiel Folgende sein: ein Service-Center-Computer, wo Diagnoseinformationen und andere Fahrzeugdaten vom Fahrzeug hochgeladen werden können; ein Client-Computer, der vom Fahrzeugbesitzer oder anderen Abonnenten für Zwecke wie Zugreifen auf oder Empfangen von Fahrzeugdaten oder Einrichten oder Konfigurieren von Abonnentenpräferenzen oder Steuern von Fahrzeugfunktionen verwendet werden kann; oder ein Drittpartei-Repositorium, von dem oder für das Fahrzeugdaten oder andere Informationen bereitgestellt werden, sei es mittels Kommunizieren mit dem Fahrzeug 12, der Backend-Einrichtung 80 oder beider. Ein Computer 78 kann auch zum Bereitstellen von Internetverbindung, wie etwas DNS-Diensten, oder als Netzadressenserver verwendet werden, der DHCP oder ein anderes geeignetes Protokoll verwendet, um dem Fahrzeug 12 eine IP-Adresse zuzuweisen.
Die Fahrzeug-Backend-Einrichtung 80 befindet sich vom Fahrzeug 12 entfernt. Die Backend-Einrichtung 80 kann so ausgelegt sein, dass sie der Fahrzeugelektronik 20 unter Verwendung eines oder mehrerer elektronischer Server 82 eine Reihe von verschiedenen System-Backend-Funktionen bereitstellt, und sie kann in vielen Fällen navigationsbedingte Dienste für die Vielzahl von Fahrzeugen 12-18 sowie andere Fahrzeuge bereitstellen. Die Backend-Einrichtung 80 kann ein physisches Call-Center sein, oder sie könnte ein Cloudbasierter Server oder dergleichen sein. In vielen Ausführungsformen stellt die Backend-Einrichtung 80 Routenvorschläge (oder eine geplante Route) zusammen mit Informationen betreffend Ereignisse entlang der Route basierend auf Feedback vom Fahrzeug 12 während der Fahrt des Fahrzeugs bereit, wie nachstehend ausführlicher beschrieben wird. Die Backend-Einrichtung 80 schließt Fahrzeug-Backend-Server 82 und Datenbanken 84 ein, die auf einer Vielzahl von Speichervorrichtungen gespeichert sein können. Die Fahrzeug-Backend-Einrichtung 80 kann eine oder alle dieser verschiedenen Komponenten einschließen, und vorzugsweise ist jede der verschiedenen Komponenten über ein verkabeltes oder drahtloses lokales Netzwerk miteinander verbunden. Die Backend-Einrichtung 80 kann Daten über ein Modem empfangen und senden, das mit dem Festnetz 76 verbunden ist. Datenübertragungen können auch durch drahtlose Systeme, wie etwa IEEE 802.1 Ix, GPRS und dergleichen durchgeführt werden. Fachleute in der Technik erkennen, dass, obwohl nur eine Backend-Einrichtung 80 und ein Computer 78 im Ausführungsbeispiel veranschaulicht sind, eine Vielzahl von Remote-Einrichtungen 80 und/oder Computern 78 verwendet werden können. Darüber hinaus können eine Vielzahl von Backend-Einrichtungen 80 und/oder Computern 78 geografisch verteilt sein und jeweils Informationen und Dienste miteinander koordinieren, wie es Fachleuten bekannt ist.
Die Server 82 können Computer oder andere Rechenvorrichtungen sein, die mindestens einen Prozessor einschließen und Speicherplatz einschließen. Die Prozessoren können eine beliebige Art von Vorrichtung zum Verarbeiten von elektronischen Anweisungen sein, einschließlich Mikroprozessoren, Mikrocontroller, Host-Prozessoren, Steuereinheiten, Fahrzeugkommunikationsprozessoren und anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASIC). Die Prozessoren können dedizierte Prozessoren sein, die nur für Server 82 verwendet werden, oder sie können mit anderen Systemen gemeinsam genutzt werden. Der mindestens eine Prozessor kann verschiedene Arten von digital gespeicherten Anweisungen ausführen, wie etwa Software oder Firmware, die es den Servern 82 ermöglichen, eine breite Vielfalt von Diensten bereitzustellen. Diese Software kann in einem computerlesbaren Speicher gespeichert werden und kann jedes geeignete nichttransitorische, computerlesbare Medium sein. So kann der Speicher beispielsweise einer von einer Reihe von verschiedenen Arten von RAM (Direktzugriffsspeicher, einschließlich verschiedener Arten von dynamischem RAM (DRAM) und statischem RAM (SRAM)), ROM (Read-Only-Speicher), Solid-State-Laufwerken (SSDs) (einschließlich anderer Solid-State-Speicher, wie etwa Solid-State-Hybrid-Laufwerke (SSHDs)), Festplatten (HDDs), magnetischen oder optischen Laufwerken sein. Für die Netzwerkkommunikationen (z. B. Kommunikation innerhalb des Netzwerks, Kommunikation zwischen Netzwerken einschließlich Internetverbindungen) können die Server eine oder mehrere Netzwerkkarten (NIC) (einschließlich drahtloser NIC (WNIC)) für den Transport von Daten zu und ausgehend von den Computern verwenden. Diese NIC können es dem einen oder den mehreren Servern 82 ermöglichen, dass sie sich miteinander, mit Datenbanken 84 oder mit anderen Netzwerkvorrichtungen verbinden, einschließlich Router, Modems und/oder Switches. In einer bestimmten Ausführungsform können die NIC (einschließlich WNIC) der Server 82 ermöglichen, dass SRWC-Verbindungen eingerichtet werden, und/oder Ethernet (IEEE 802,3)-Ports einschließen, an die Ethernet-Kabel angeschlossen werden können, die für eine Datenverbindung zwischen zwei oder mehreren Geräten sorgen können. Die Backend-Einrichtung 80 kann eine Reihe von Routern, Modems, Switches oder anderen Netzwerkvorrichtungen einschließen, die zur Bereitstellung von Netzwerkfunktionen verwendet werden können, wie etwa die Verbindung mit dem Festnetz 76 und/oder dem Mobilfunksystem 70.
Die Datenbanken 84 können auf einer Vielzahl von Speichern gespeichert werden, wie etwa einem temporären Speicher mit Stromversorgung oder einem geeigneten nichttransitorischen, computerlesbaren Medium. So kann der Speicher beispielsweise einer von einer Reihe von verschiedenen Arten von RAM (Random-Access-Speicher, einschließlich verschiedener Arten von dynamischem RAM (DRAM) und statischem RAM (SRAM)), ROM (Read-Only-Speicher), Solid-State-Laufwerken (SSDs) (einschließlich anderer Solid-State-Speicher, wie etwa Solid-State-Hybrid-Laufwerke (SSHDs)), Festplatten (HDDs), magnetischen oder optischen Laufwerken sein, die einen Teil oder die gesamte Software speichern, die zur Ausführung der verschiedenen hierin beschriebenen Funktionen externer Vorrichtungen benötigt wird. Eine oder mehrere Datenbanken an der Backend-Einrichtung 80 können verschiedene Informationen speichern und können eine Datenbank zum Speichern einer Vielzahl von Erfassungsberichten über verschiedene Ereignisse, die den Verkehr beeinflussen könnten, einschließen.
2 und 3 veranschaulichen die Verfahren 200 bzw. 300, die zum selektiven Erfassen verwendet werden können, wobei das oben mit Bezug auf 1 beschriebene System verwendet wird. Es versteht sich, dass die Schritte jedes Verfahrens 200, 300 nicht notwendigerweise in irgendeiner speziellen Reihenfolge dargestellt sind und dass die Durchführung von einigen oder allen der Schritte in einer alternativen Reihenfolge möglich ist und in Betracht gezogen wird. Ferner ist es wahrscheinlich, dass die Verfahren 200, 300 in anderen Systemen implementiert werden könnten, die sich vom Crowd-Sensing-System 10 unterscheiden, das in 1 veranschaulicht wird, und dass die Beschreibung der Verfahren 200, 300 im Kontext des Systems 10 nur ein Beispiel ist. Zusätzlich wird in Betracht gezogen, dass die Verfahren 200, 300 gleichzeitig ablaufen, wobei sich das Verfahren 200 auf die Backend-Verarbeitung konzentriert und das Verfahren 300 sich auf die Fahrzeug-Verarbeitung konzentriert.
In 2 ist das Verfahren 200 primär von einer Cloud-seitigen oder Server-seitigen Perspektive. Schritt 202 des Verfahrens beinhaltet das Empfangen einer Vielzahl von Erfassungsberichten von einer ersten Gruppe von Fahrzeugen. Zum Beispiel können die Fahrzeuge 16, 18 dem Schlagloch 92 begegnen. Das Schlagloch 92 kann von den Fahrzeugen erfasst werden, wie etwa mit der dynamischen Sensoreinheit 30. In einer anderen Ausführungsform können die Daten bezüglich des Vorhandenseins von Schlagloch 92 über V2V-Informationen von der V2X-Einheit 34 empfangen werden. Nach der Erfassung des Schlaglochs 92 kann die ECU 60 einen Erfassungsbericht erzeugen. Der Erfassungsbericht schließt das Ereignis (z. B. das Schlagloch 92), einen Positionskennzeichner des Ereignisses (z. B. GPS-Koordinaten über den GNSS-Empfänger 38) und einen Schwerekennzeichner des Ereignisses (z. B. eine Punktzahl von 1-10 der Auswirkung und/oder der Dauer des Schlaglochs 92 basierend auf den Messwerten von der dynamischen Sensoreinheit 30) ein. Der Erfassungsbericht kann an die Backend-Einrichtung 80 zur Verarbeitung durch den Server 82 (z. B. ein Cloud-Server) übermittelt werden. Mit dem Erfassungsbericht ist es nicht notwendig, dass alle Informationen zusammen übermittelt werden. Zum Beispiel können separate Übermittlungen die Erfassungsberichtsinformationen in einigen Ausführungsformen liefern.
Während in Bezug auf das Schlagloch 92 von 1 beschrieben, versteht es sich, dass das System 10 und die Verfahren 200, 300 mit einer großen Vielfalt von Ereignissen implementiert werden können, die sich auf den Fahrzeugverkehr auswirken können. Ereignisklassifizierungen können mehrere vorübergehende Verkehrsbehinderungen einschließen, wie etwa mäßigen bis starken Verkehr, Unfälle, Objekte auf der Straße, vorübergehende Fahrspursperrungen, Wettergefahren wie etwa eisige oder nasse Straßen usw. Ereignisklassifizierungen können auch länger andauernde Verkehrsbehinderungen, wie etwa baubedingte Sperren, strukturelle Schäden wie etwa Schlaglöcher usw. einschließen. Jedes Ereignis kann einem Positionskennzeichner und einem Schwerekennzeichner zugeordnet werden. Der Positionskennzeichner schließt in der Regel GPS-Koordinaten oder einen anderen Positionsanzeiger, wie etwa Straßensegmentmetadaten, ein. Der Schwerekennzeichner stellt eine Anzeige hinsichtlich der Sicherheit, der potentiellen Auswirkung und/oder der Dauer des Ereignisses bereit. In einigen Ausführungsformen kann der Schwerekennzeichner ein eingestellter Wert für jede Ereignisklassifizierung sein, oder er könnte aus Sensordaten abgeleitet werden, wenn das Ereignis eintritt (z. B. wie oben beschrieben, eine Punktzahl aus einer Nachschlagtabelle der Auswirkung und/oder der Dauer des Schlaglochs 92 basierend auf Messwerten von der dynamischen Sensoreinheit 30). Das Ereignis, die Ereignisklassifizierung, der Positionskennzeichner und/oder der Schwerekennzeichner des Erfassungsberichts können ein oder mehrere verschlüsselte Signale sein, die von der drahtlosen Kommunikationseinheit 40 zur Backend-Einrichtung 80 übermittelt werden. Schritt 204 des Verfahrens beinhaltet das Entwickeln eines inhärenten Fehlermodells für das Ereignis, wie etwa Schlagloch 92, wie ihm die Fahrzeuge 16, 18 begegnen. Das inhärente Fehlermodell kompiliert die Positionskennzeichner des Ereignisses und die Schwerekennzeichner des Ereignisses. In einer Ausführungsform bestimmt das inhärente Fehlermodell vier Kriteriumsvariablen und basierend auf diesen Variablen kann entschieden werden, ob ausreichende Abtastungen (d. h. Erfassungsberichte) empfangen worden sind, um das reale Ereignis zu schlussfolgern. In einer Ausführungsform schließen die vier Kriteriumsvariablen eine Anzahl von hochgeladenen Erfassungsberichten für das Ereignis, die Standardabweichung der Positionskennzeichner für das Ereignis, die Standardabweichung der Schwerekennzeichner für das Ereignis und einen hybriden Kriterienwert ein, der die ersten drei Kriterien berücksichtigt. Die erste Kriteriumsvariable ist eine Anzahl von hochgeladenen Erfassungsberichten für das Ereignis. Dies kann die Anzahl der hochgeladenen Abtastwerte (n) in einem bestimmten vergangenen Zeitrahmen einschließen. Der vergangene Zeitrahmen kann ein ereignisbestimmter Wert sein oder kann abhängig von der Ereignisklassifizierung verschieden sein (z. B. können vorübergehende Verkehrsbehinderungen einen kürzeren Zeitrahmen als länger andauernde Verkehrsbehinderungen haben). Die gewünschte Abtastungsgruppengröße (n) kann gemäß der folgenden Gleichung berechnet werden: $n = Z_{a}^{2} \frac{σ_{p o p}^{2}}{ρ^{2}}$
wobei Z_α eine Z-Punktzahl mit Vertrauensniveau α ist, σ_pop eine Bevölkerungsstandardabweichung ist und p die erforderliche Genauigkeit ist. In der Regel ist die Bevölkerungsstandardabweichung ein kalibrierbarer Schätzwert anstelle einer tatsächlichen Bevölkerungsstandardabweichung. In Anlehnung an das Beispiel oben ist für die Erfassung des Schlaglochs 92, um seinen Standort innerhalb von 5 Metern (p = 5) des tatsächlichen Mittelwerts mit 95 % Vertrauen (α = 0,05, Z_α = -2) zu schätzen, eine Schätzung bezüglich der Variation der Abtastungen, dass eine Standardabweichung etwa 10 m ist. Dies führt zu einer Abtastungsgrößenschätzung von n = 16. Dies ist jedoch lediglich ein Beispiel und die verschiedenen Werte und Schätzwerte können abhängig vom Ereignis und der Implementierung des Verfahrens geändert werden.
Die zweite Kriteriumsvariable in dieser Ausführungsform des hybriden Kriterienmodells ist eine Standardabweichung des Positionskennzeichners für das Ereignis. Die Standardabweichung des Positionskennzeichners für das Ereignis kann gemäß der folgenden Gleichung berechnet werden: $s_{p} = \sqrt{\frac{\sum {(x_{i} - \bar{x})}^{2}}{n - 1}}$
wobei s_p die Standardabweichung der Ereignispositionen ist, x_i die Position des Ereignisses i ist und x die mittlere Position aller erfassten Ereignisse ist. Wenn der Positionskennzeichner ein Koordinatensatz ist, kann die Standardabweichung für jede Koordinate im Koordinatenpaar berechnet werden.
Die dritte Kriteriumsvariable in dieser Ausführungsform des hybriden Kriterienmodells ist eine Standardabweichung des Schwerekennzeichners für das Ereignis. Die Standardabweichung des Schwerekennzeichners für das Ereignis kann gemäß der folgenden Gleichung berechnet werden: $s_{s} = \sqrt{\frac{\sum {(x_{i} - \bar{x})}^{2}}{n - 1}}$
wobei s_s die Standardabweichung der Schwere-Punktzahlen ist, x_i die Schwere des Ereignisses i ist und x die mittlere Schwere aller erfassten Ereignisse ist.
Die vierte Kriteriumsvariable in dieser Ausführungsform des hybriden Kriterienmodells ist ein hybrider Kriterienwert. Die hybride Kriterienwert berücksichtigt die Anzahl von hochgeladenen Erfassungsberichten für das Ereignis (z. B. die erste Kriteriumsvariable), die Standardabweichung der Positionskennzeichner für das Ereignis (z. B. die zweite Kriteriumsvariable) und die Standardabweichung der Schwerekennzeichner für das Ereignis (z. B. die dritte Kriteriumsvariable). In einer Ausführungsform wird der hybride Kriterienwert gemäß der folgenden Gleichung berechnet: $h = w_{1} \cdot \frac{n - n_{p 0}}{n_{p 0}} + w_{2} \cdot \frac{n - n_{s 0}}{n_{s 0}} + w_{3} \cdot \frac{s_{p 0} - s_{p}}{s_{p 0}} + w_{4} \cdot \frac{s_{s 0} - s_{s}}{s_{s 0}}$
wobei h der hybride Kriterienwert ist; w₁, w₂, w₃ und w₄ die Gewichtungen sind; s_p die Standardabweichung der Positionskennzeichner für das Ereignis ist; s_s die Standardabweichung der Schwerekennzeichner für das Ereignis ist; und n_p0, n_s0, s_p0 und s_s0 Referenzziele sind. Der Referenzziele n_p0 und n_s0 sind jeweils die gewünschte Satzgröße für die Positionskennzeichner und Schwerekennzeichner, die gemäß Gleichung 1 oben berechnet werden können. Die Referenzziele s_p0 und s_s0 sind die gewünschte Standardabweichung der Ereignisposition und -schwere. Diese Werte können von Fahrzeugtestdaten erzeugt werden und hängen von der Art von Fahrzeug, der Art von Ereignis, den Spezifikationen der Fahrzeugkomponenten (z. B. wenn sensiblere oder bessere Sensoren am Fahrzeug bereitgestellt werden) usw. ab. Die Gewichtungen sind kalibrierbare Werte basierend auf einer Klassifizierung des Ereignisses. Die Standardabweichung der Positionen kann beispielsweise weniger relevant sein, wenn das Ereignis ein großer Verkehrsstau ist, kann jedoch relevanter sein, wenn das Ereignis ein kleines Schlagloch ist. Die Gewichtungen können abhängig von der Ereignisart entsprechend angepasst werden.
Wenn der hybride Kriterienwert größer als ein hybrider Kriterienschwellenwert ist, ist die Anzahl von Erfassungsberichten für ein gegebenes Ereignis ausreichend. Wenn der hybride Kriterienwert kleiner als ein hybrider Kriterienschwellenwert ist, reicht die Anzahl von Erfassungsberichten für ein gegebenes Ereignis nicht aus, und es wird erwartet, dass mehr Berichte Ground Truth-Ereignisse bestätigen und genauer schlussfolgern. Es versteht sich, dass die Angaben über einen Vergleich von Schritten wie „weniger als“ oder „mehr als“ offen sind, sodass sie jeweils „weniger als oder gleich“ oder „mehr als oder gleich“ einschließen können, und dies hängt von den ermittelten Parameterauswertungen in der gewünschten Implementierung ab. Wenn der hybride Kriterienwert, der gemäß Gleichung 4 oben berechnet wird, in einer bestimmten Ausführungsform größer als ein hybrider Kriterienschwellenwert von Null ist, dann reicht die Anzahl von Erfassungsberichten für ein gegebenes Ereignis aus und eine weitere Neuabtastung ist möglicherweise nicht erforderlich. In Anlehnung an das hierin bereitgestellte und in 1 veranschaulichte Beispiel ist die Neuabtastungsanweisung für die Fahrzeuge 12, 14 0 %, wenn ein hybrider Kriterienwert weniger als Null ist, da die Anzahl von Erfassungsberichten nicht ausreichend ist, und daher ist es für die Fahrzeuge 12 und 14 notwendig, das Schlagloch 92 zu melden. Wenn der hybride Kriterienwert, der gemäß Gleichung 4 oben berechnet wird, kleiner als Null ist, dann ist die Anzahl von Erfassungsberichten ausreichend. Um das Beispiel fortzusetzen, ist die Neuabtastungsanweisung dementsprechend für die Fahrzeuge 12, 14 zwischen 0-100 %, wie in Schritt 206 unten bestimmt wird. Die Neuabtastungsanweisung stellt eine Wahrscheinlichkeit dar und sie weist ein Fahrzeug in der zweiten Gruppe von Fahrzeugen 12, 14 an, einen Erfassungsbericht mit dieser Wahrscheinlichkeit nicht hochzuladen (und/oder fallen zu lassen). Wenn die Neuabtastungsanweisung beispielsweise 25 % ist, werden die Fahrzeuge 12, 13 Erfassungsereignisse mit einer Wahrscheinlichkeit von 25 % fallen lassen.
In Schritt 206 wird eine Neuabtastungsanweisung basierend auf einem Aktionsmodell bestimmt. Das Aktionsmodell ist mindestens teilweise ein Faktor des inhärenten Fehlermodells. Wenn das inhärente Fehlermodell ein hybrides Kriterienmodell und einen Wert einschließt, der größer als Null ist, kann das Aktionsmodell die Neuabtastungsanweisung von 0 % auf einen höheren Anteil ändern, damit Fahrzeugen in der zweiten Gruppe von Fahrzeugen 12, 14 ermöglicht wird, Erfassungsberichte fallen zu lassen und Datenübertragungen zu minimieren, während die Genauigkeit der abgetasteten Ereignisse aufrechterhalten bleibt. Das Aktionsmodell kann verwendet werden, um eine Neuabtastungsanweisung δ zu bestimmen, die an Fahrzeuge (z. B. Fahrzeuge 12, 14) gesendet wird, um sie anzuweisen, wie probabilistisch sie Erfassungsberichte hochladen, um zellulare Bandbreite zu sparen. In einer Ausführungsform schließt das Aktionsmodell eine Proportional/Integral/Differential (PID)-Regelbewertung ein. Insbesondere schließt die PID-Regelbewertung einen Anteil des hybriden Kriterienmodells, ein Integral des hybriden Kriterienmodells und eine Ableitung des hybriden Kriterienmodells ein. Dies kann erreicht werden, indem die vierte Kriteriumsvariable mit dem hybriden Kriterienwert verwendet wird und gemäß der Gleichung unten berechnet wird $u (t) = K_{p} h (t) + K_{i} \int_{0}^{t} h (τ) d τ + K_{d} \frac{d h (t)}{d t}$
wobei u(t) die Aktion oder die Anzahl der zu reduzierenden Erfassungsberichte ist, wobei u (t) größer oder gleich Null ist; h(t) der hybride Kriterienwert zum Zeitpunkt t ist; und K_p, K_i und K_d jeweils die Koeffizienten für die proportionalen, integralen und abgeleiteten Terme sind. Die PID-Regelbewertung ist wünschenswert, da jeder von dem Verhältnis, dem Integral und der Ableitung selektiv abstimmbar und/oder für das Aktionsmodell verwendbar sein kann. Die Koeffizienten K_p, K_i und K_d können spezifisch für bestimmte Arten von Fahrzeugen, Straßen, Ereignissen usw. entwickelt werden. Die Koeffizienten K_p, K_i und K_d können auch gemäß verschiedenen Verfahren, wie etwa der Relay-Methode, selbst abgestimmt werden. Dementsprechend können unterschiedliche PID-Regelbewertungen für verschiedene Arten von Straßen, Ereignissen, geografischen Gebieten usw. eingerichtet werden.
Beim Betreiben des Aktionsmodells u(t) oben kann ein Wert größer als oder gleich Null erzeugt werden, um dabei zu helfen, die ausgegebene Neuabtastungsanweisung δ zu bestimmen. Wenn u(t) gleich Null ist, bedeutet dies, dass keine Aktion erforderlich ist, da die gewünschte Abtastungsgröße der Erfassungsberichte erfüllt worden ist, aber wenn u(t) gleich 1 ist, ist die heuristische Bedeutung „100 % mehr als erforderlich“. Wie oben in einem bestimmten Beispiel angegeben, ist die Anzahl von Erfassungsberichten nicht ausreichend, wenn der hybride Kriterienwert h(t) kleiner als Null ist. In diesem Fall wird das Aktionsmodell und/oder die PID-Regelbewertung deaktiviert und die ausgegebene Neuabtastungsanweisung ist δ(t) = 0 % (da mehr Erfassungsberichte erforderlich sind, um ein Ground Truth-Ereignis zu schlussfolgem). Wenn h(t) jedoch größer als Null ist, dann wird das Aktionsmodell und/oder die PID-Regelbewertung aktiviert und die ausgegebene Neuabtastungsanweisung δ kann gemäß der folgenden Gleichung berechnet werden: $δ (t) = \frac{u (t)}{1 + u (t)}$
wobei δ(t) die ausgegebene Neuabtastungsanweisung für eine gegebene Zeit t ist, wobei δ(t) zwischen 0 % und 100 % ist, und u(t) das Ergebnis des Aktionsmodells ist.
Schritt 208 des Verfahrens beinhaltet das Übermitteln der Neuabtastungsanweisung δ. Wenn Erfassungsberichte für das Schlagloch 92 durch eine erste Gruppe von Fahrzeugen 16, 18 erzeugt werden und dann an die Backend-Einrichtung 80 zum Verarbeiten mit Server 82 gesendet werden, kann, wenn das Beispiel fortgesetzt wird, eine Neuabtastungsanweisung δ berechnet und in der Datenbank 84 gespeichert werden. Wenn eine zweite Gruppe von Fahrzeugen 12, 14 innerhalb eines vorgeschriebenen Bereichs des Ereignisses oder Schlagworts 92 ist, kann die Neuabtastungsanweisung δ von der Backend-Einrichtung 80 zur jeweiligen drahtlosen Fahrzeugkommunikationsvorrichtung 40 von jedem Fahrzeug 12, 14 übermittelt werden. Der vorgeschriebene Bereich kann ein eingestellter Parameter für jede Klassifizierung von Ereignissen sein (z. B. ein Schlagloch weist einen Radius von 0,5 Meilen auf, starker Verkehr weist einen Radius von 2 Meilen auf usw.). In einer anderen Ausführungsform kann der vorgeschriebene Bereich basierend auf geplanten Routen bestimmt werden. Wenn beispielsweise ein Fahrzeug eine geplante Route über den GNSS-Empfänger 38 empfängt, kann, wenn ein Ereignis auf dieser Route ist, die Neuabtastungsanweisung δ für dieses Ereignis an das Fahrzeug übermittelt werden, wenn die Route gesendet wird. Andere Beispiele sind sicherlich möglich. Nach dem Übermitteln der Neuabtastungsanweisung kann das Verfahren zu Schritt 202 zurückkehren, um weiterhin Erfassungsberichte zu empfangen, die dann gemäß der bestimmten Neuabtastungsanweisung empfangen werden können, die sich dynamisch ändern kann, wenn das inhärente Fehlermodell und das Aktionsmodell aktualisiert werden.
3 ist ein selektives Erfassungsverfahren 300, aber anstatt von der Backend-Seite zu sein, ist das Verfahren 300 von der Fahrzeugseite, wie aus der Perspektive der Fahrzeuge 12, 14. In Schritt 302 wird die Neuabtastungsanweisung δ, wie oben mit Bezug auf die Verfahren 200 beschrieben, empfangen. Beispielsweise können die Fahrzeuge 12, 14 Neuabtastungsanweisungen über das drahtlose Trägersystem 70 und die drahtlose Kommunikationsvorrichtung 40 von der Backend-Einrichtung 80 empfangen, welche sich auf das Schlagloch 92 beziehen. Die Anweisung kann über beliebige bedienbare Mittel empfangen werden, wie etwa zellulares LTE, WiFi, DSRC, usw. Wenn die Fahrzeuge 12, 14 dem Schlagloch 92 begegnen, können sie beispielsweise Informationen von den verschiedenen Sensoren 22-32 und der ECU 60 verwenden, um nachfolgende Erfassungsberichte zu entwickeln.
Schritt 304 des Verfahrens 300 beinhaltet das Bestimmen, ob die Neuabtastungsanweisung δ das Hochladen oder Nicht-Hochladen bereitstellt. Dies kann durch Normalisieren der Neuabtastungsanweisung δ zwischen 0 (z. B. näher an 0 führt zu einer höheren Wahrscheinlichkeit eines Hochladens) und 1 (z. B. näher an 1 führt zu einer niedrigeren Wahrscheinlichkeit eines Hochladens) und ggf. unter Berücksichtigung eines oder mehrerer Faktoren erfolgen. Wenn die Neuabtastungsanweisung δ beispielsweise kleiner als 0,5 aber größer als 0,25 ist und die Wahrscheinlichkeit größer ist, dass mehr Ereignisse auf dem Cloud-Server erwartet werden, kann ein Hochladen bereitgestellt werden. In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Neuabtastungsanweisung δ eine Wahrscheinlichkeit, die in Verbindung mit einer Basisabtastrate, lokalen Kosten und einem lokalen Vertrauen verwendet wird, um zu bestimmen, ob die Neuabtastungsanweisung das Hochladen oder Nicht-Hochladen bereitstellt. Dies kann unter Verwendung der folgenden Gleichung erreicht werden: $f (α, β, γ, δ) = (α - δ) \cdot β \cdot γ$
wobei f zwischen 0 und 1 normiert ist, α die Basisabtastrate ist, β die lokalen Kosten sind, γ das lokale Vertrauen ist und δ die Neuabtastungswahrscheinlichkeitsanweisung ist. Das Ergebnis der Funktion f kann dann zwischen 0 (z. B. näher an 0 führt zum Nicht-Hochladen) und 1 (z. B. näher an 1 führt zum Hochladen) gerundet werden. Die Basisabtastrate α kann ein Standardwert von 100 % sein und hängt von der Marktdurchdringung ab. Wenn beispielsweise im ersten Modelljahr nur 10 % von Fahrzeugen die Verfahren und Systeme hierin einschließen, wäre es für alle Fahrzeuge wünschenswert, Berichte für die Basisabtastrate (z. B. α ist 100 %) zu übermitteln. Wenn jedoch in einem späteren Jahr 60 % von Fahrzeugen die Verfahren und Systeme hierin einschließen, besteht eine geringere Notwendigkeit, dass alle Fahrzeuge Berichte übermitteln (z. B. α ist 80 %). Die lokalen Kosten β berücksichtigen die Kosten von Datenübertragung. So haben beispielsweise verschiedene Benutzern unterschiedliche Datenpläne, und diese Kosten können als ein Faktor im Verfahren verwendet werden. Außerdem können Kosten am Monatsende höher sein als zu anderen Zeiten des Monats. Entsprechend können die lokalen Kosten gegen Ende des Monats höher sein, was zu einer geringeren Hochladungshäufigkeit in diesen Zeiten führt. Das lokale Vertrauen γ berücksichtigt die geschätzte Zuverlässigkeit und/oder Genauigkeit des Erfassungsberichts. Zum Beispiel kann ein hochwertigeres Fahrzeug bessere oder sensiblere Sensoren aufweisen. Dementsprechend kann das lokale Vertrauen γ eines solchen Fahrzeugs eingestellt werden, um mehr Hochladungen zu fördern, da die Daten von diesem Fahrzeug zuverlässiger sein können, als ein minderwertigeres Fahrzeug mit weniger Sensoren oder weniger genauen Sensoren. Die Basisabtastrate, die lokalen Kosten und das lokale Vertrauen sind Parameter einzelner Fahrzeuge, die in der Regel vorgegeben sind oder beim Fahrzeug bestimmt werden, beispielsweise durch die ECU 60, während die Neuabtastungsanweisung in der Regel extern unter Verwendung eines Cloud-Servers oder dergleichen (z. B. Server 82) bestimmt wird.
In Schritt 306 wird, wenn die Neuabtastungsanweisung δ das Hochladen bereitstellt, der Erfassungsbericht in der Backend-Einrichtung hochgeladen. Nachdem beispielsweise die Fahrzeuge 12, 14 dem Schlagloch 92 begegnen, kann das Fahrzeug 12 seinen Erfassungsbericht in der Backend-Einrichtung 80 hochladen. Fahrzeug 12 weist möglicherweise genauere Sensoren auf als Fahrzeug 14, was zur Wahrscheinlichkeit eines Hochladens beitragen kann. Das Verfahren kann dann zu Schritt 302 zurückkehren, um das Empfangen von Neuabtastungsanweisungen bezüglich der bevorstehenden Ereignisse fortzusetzen.
In Schritt 308 wird, wenn die Neuabtastungsanweisung δ das Nicht-Hochladen bereitstellt, der Erfassungsbericht nicht in der Backend-Einrichtung hochgeladen. Nachdem beispielsweise die Fahrzeuge 12, 14 dem Schlagloch 92 begegnen, kann das Fahrzeug 14 seinen Erfassungsbericht nicht in der Backend-Einrichtung 80 hochladen. Stattdessen kann der Bericht fallen gelassen oder lokal gelöscht werden, zum Beispiel aus dem Speicher 62 der ECU 60. Das Verfahren kann dann zu Schritt 302 zurückkehren, um das Empfangen von Neuabtastungsanweisungen bezüglich der bevorstehenden Ereignisse fortzusetzen.
Es versteht sich, dass das Vorhergehende eine Beschreibung einer oder mehrerer Ausführungsformen der Erfindung ist. Die Erfindung ist nicht auf die spezielle(n) hier offenbarte(n) Ausführungsform(en) beschränkt, sondern wird vielmehr ausschließlich durch die nachstehenden Ansprüche definiert. Ferner beziehen sich die in der vorhergehenden Beschreibung enthaltenen Aussagen auf bestimmte Ausführungsformen und sollen nicht als Einschränkungen des Schutzumfangs der Erfindung oder der Definition der in den Ansprüchen verwendeten Begriffe ausgelegt werden, außer wenn ein Begriff oder ein Ausdruck oben ausdrücklich definiert ist. Verschiedene andere Ausführungsformen und verschiedene Änderungen und Modifikationen der offenbarten Ausführungsform(en) werden für den Fachmann offensichtlich werden. Alle derartigen anderen Ausführungsformen, Änderungen und Modifikationen sollen innerhalb des Schutzumfangs der beiliegende Ansprüche fallen.
Wie in dieser Patentschrift und den Ansprüchen verwendet, sind die Begriffe „z. B.“, „zum Beispiel“, „beispielsweise“, „wie etwa“, „wie“ und die Verben „umfassen“, „aufweisen“, „einschließen“ und ihre anderen Verbformen, wenn sie in Verbindung mit einer Auflistung von einer oder mehreren Komponenten oder anderen Elementen verwendet werden, jeweils als offen auszulegen, was bedeutet, dass die Auflistung nicht als Ausschluss anderer, zusätzlicher Komponenten oder Elemente zu betrachten ist. Andere Begriffe sollen unter Verwendung ihrer breitesten angemessenen Bedeutung ausgelegt werden, außer sie werden in einem Kontext verwendet, der eine andere Interpretation erfordert. Außerdem ist der Ausdruck „und/oder“ als einschließendes ODER auszulegen. Daher kann beispielsweise der Ausdruck „A, B und/oder C“ so zu interpretieren, dass ein beliebiger oder mehrere der Folgenden abgedeckt sind: „A“; „B“; „C“, „A und B“; „A und C“; „B und C“ und „A, B und C“.

Claims

Verfahren zum selektiven Erfassen für ein Fahrzeug-Crowd-Sensing-System, umfassend die folgenden Schritte: Empfangen einer Vielzahl von Erfassungsberichten von einer ersten Gruppe von Fahrzeugen, wobei jeder Erfassungsbericht ein Ereignis, einen Positionskennzeichner des Ereignisses und einen Schwerekennzeichner des Ereignisses einschließt; Entwickeln eines inhärenten Fehlermodells für das Ereignis, wobei das inhärente Fehlermodell eine Zusammenstellung der Positionskennzeichner des Ereignisses und der Schwerekennzeichner des Ereignisses einschließt; und Bestimmen einer Neuabtastungsanweisung für das Ereignis, wobei die Neuabtastungsanweisung auf einem Aktionsmodell basiert und das Aktionsmodell mindestens teilweise ein Faktor des inhärenten Fehlermodells ist.
Verfahren von Anspruch 1, ferner umfassend den Schritt des Übermittelns der Neuabtastungsanweisung für das Ereignis zu einer zweiten Gruppe von Fahrzeugen.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die zweite Gruppe von Fahrzeugen innerhalb eines vorgeschriebenen zeitlichen oder räumlichen Bereichs des Ereignisses ist.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Neuabtastungsanweisung bewirkt, dass ein erster Abschnitt der zweiten Gruppe von Fahrzeugen Erfassungsberichte für das Ereignis hochlädt und ein zweiter Abschnitt der zweiten Gruppe von Fahrzeugen Erfassungsberichte für das Ereignis nicht hochlädt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das inhärente Fehlermodell eine Anzahl hochgeladener Erfassungsberichte für das Ereignis, eine Standardabweichung der Positionskennzeichner für das Ereignis und eine Standardabweichung der Schwerekennzeichner für das Ereignis einschließt.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Anzahl hochgeladener Erfassungsberichte für das Ereignis, die Standardabweichung der Positionskennzeichner für das Ereignis und die Standardabweichung der Schwerekennzeichner für das Ereignis verwendet werden, um ein hybrides Kriterienmodell zu entwickeln.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das hybride Kriterienmodell eine Anzahl hochgeladener Erfassungsberichte für das Ereignis, die Standardabweichung der Positionskennzeichner für das Ereignis und die Standardabweichung der Schwerekennzeichner für das Ereignis gewichtet.
Verfahren von Anspruch 7, wobei die Gewichtungen auf einer Klassifizierung des Ereignisses basierende kalibrierbare Werte sind.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das hybride Kriterienmodell einen hybriden Kriterienwert bereitstellt, der gemäß der folgenden Gleichung berechnet wird: $h = w_{1} \cdot \frac{n - n_{p 0}}{n_{p 0}} + w_{2} \cdot \frac{n - n_{s 0}}{n_{s 0}} + w_{3} \cdot \frac{s_{p 0} - s_{p}}{s_{p 0}} + w_{4} \cdot \frac{s_{s 0} - s_{s}}{s_{s 0}}$
wobei h der hybride Kriterienwert ist; w₁, w₂, w₃ und w₄ die Gewichtungen sind; s_p die Standardabweichung der Positionskennzeichner für das Ereignis ist; s_s die Standardabweichung der Schwerekennzeichner für das Ereignis ist; und n_p0, nso, s_p0 und s_s0 Referenzziele sind.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei, wenn der hybride Kriterienwert kleiner als ein hybrider Kriterienschwellenwert ist, das Aktionsmodell deaktiviert wird und die Neuabtastungsanweisung 0 % ist, und wenn der hybride Kriterienwert größer als ein hybrider Kriterienschwellenwert ist, das Aktionsmodell aktiviert wird und die Neuabtastungsanweisung zwischen 0 % und 100 % liegt.