本公开涉及使用接收到的信号的多普勒效应检测交通工具的突然减速。
背景技术：
诸如汽车、摩托车、船或任何其他类型汽车的交通工具可以配备有通信设备(例如，蜂窝收发器、专用短程通信(dsrc)收发器，wi-fi收发器等)。这些通信设备在交通工具与远离交通工具的诸如无线电塔的另一收发器之间发送和接收数据。多普勒描述了由于发射机和接收机之间的相对移动而发生的接收到的信号频率的改变。当无线链路(如移动交通工具和无线电塔之间的无线链路)的两端之间存在相对运动时，产生多普勒频移，其对于给定频率而言是交通工具相对速度的线性函数。
技术实现要素：
在一个示例性实施例中，用于使用接收到的信号的多普勒变化来检测交通工具的突然减速的计算机实施可以包括由处理装置建立交通工具中的收发器与远程收发器之间的无线链路。该方法可以进一步包括由处理装置连续计算接收到的信号的多普勒。另外，该方法可以包括由处理装置检测接收到的信号的多普勒变化。此外，该方法可以包括由处理装置确定接收到的信号的多普勒变化是否表示碰撞。
计算机实施方法的示例还可以包括，响应于确定接收到的信号的多普勒变化表示碰撞，从交通工具中的收发器发送紧急警报。计算机实施方法的示例还可以包括，响应于确定接收到的信号的多普勒变化不表示碰撞，继续连续计算接收到的信号的多普勒。在一些示例性计算机实施方法中，检测接收到的信号的多普勒变化包括确定接收到的信号的多普勒的一阶导数。在一些示例性计算机实施方法中，确定接收到的信号的多普勒变化是否表示碰撞还包括将接收到的信号的多普勒的一阶导数与预定阈值进行比较。在一些示例性的计算机实施方法中，当接收到的信号的多普勒的一阶导数超过阈值时，多普勒变化表示碰撞。一些计算机实施方法还包括从以下等式给出的估计的多普勒系数dc检测突然减速：
其中，速度是交通工具的速度，α是交通工具路径与接收到的信号的传播方向之间的角度，c是光速，并且f是无线链路的频率。在一些示例性计算机实施方法中，连续计算接收到的信号的多普勒，还包括对多普勒的估计进行时间平均。
在另一个示例性实施例中，基于多普勒估计的急剧变化来检测交通工具的突然减速的系统可以包括交通工具中的收发器，其中收发器建立交通工具中的收发器与远程收发器之间的无线链路。该系统可以进一步包括：配置为估计接收到的信号的多普勒系数的多普勒估计模块；计算多普勒系数的一阶导数；并确定多普勒系数的一阶导数是否表示碰撞。
在一些示例系统中，接收到的信号的估计多普勒由以下等式给出：
其中，
其中t2≥t1。
在一些示例性系统中，确定多普勒系数的一阶导数是否表示碰撞进一步包括将多普勒系数的一阶导数与阈值进行比较。在一些示例性系统中，当多普勒系数的一阶导数超过阈值时，多普勒系数的一阶导数表示碰撞。
在又一个示例性实施例中，一种用于使用接收到的信号的多普勒变化来检测交通工具的突然减速的计算机程序产品可以包括具有用其体现的程序指令的计算机可读存储介质，其中计算机可读存储介质不是瞬时信号本身，所述程序指令可由处理装置执行以使得该处理装置执行方法。该方法可以包括由处理装置建立交通工具中的收发器与远程收发器之间的无线链路。该方法可以进一步包括由处理装置连续计算接收到的信号的多普勒。另外，该方法可以包括由处理装置检测接收到的信号的多普勒变化。此外，该方法可以包括由处理装置确定接收到的信号的多普勒变化是否表示碰撞。
计算机实施方法的示例还可以包括，响应于确定所接收的信号的多普勒变化表示碰撞，从交通工具中的收发器发送紧急警报。计算机实施方法的示例还可以包括，响应于确定接收到的信号的多普勒变化不表示碰撞，继续连续计算接收到的信号的多普勒。在一些示例性计算机实施方法中，检测接收到的信号的多普勒变化包括确定接收到的信号的多普勒的一阶导数。在一些示例性计算机实施方法中，确定接收到的信号的多普勒变化是否表示碰撞还包括将接收到的信号的多普勒的一阶导数与预定阈值进行比较。在一些示例性的计算机实施方法中，当接收到的信号的多普勒的一阶导数超过阈值时，多普勒信号的变化表示碰撞。一些计算机实施方法还包括从以下等式给出的估计的多普勒系数dc检测突然减速：
其中，速度是交通工具的速度，α是交通工具路径与接收到的信号的传播方向之间的角度，c是光速，f是无线链路的频率。
结合附图，根据下面的详细描述，本公开的以上特征和优点以及其它特征和优点是显而易见的。
附图说明
其他特征、优点和细节仅作为示例在下面的详细描述中出现，详细描述参考附图，其中：
图1示出了根据本公开的实施例的使用接收到的信号的多普勒变化来检测交通工具的突然减速的环境；
图2示出了根据本公开的实施例的用于使用接收到的信号的多普勒变化来检测交通工具的突然减速的处理系统的图表；
图3a和3b分别示出了根据本公开的实施例的随时间推移的速度和随时间推移的多普勒的曲线图；
图4示出了根据本公开的实施例的多普勒频率随时间而变化的曲线图；
图5a示出了根据本公开的多方面的随时间推移的噪声多普勒信号的曲线图；
图5b示出了根据本公开的多方面的随时间推移的时间平均噪声多普勒信号的曲线图；
图6示出了根据示例性实施例的用于使用接收到的信号的多普勒变化来检测交通工具的突然减速的方法的流程图；和
图7示出了根据示例性实施例的用于实施本公开中描述的技术的处理系统的框图。
具体实施方式
以下描述本质上仅仅是示例性的，并不意图限制本公开、其应用或用途。应该理解的是，在所有附图中，相应的附图标记表示相同或相应的部分和特征。如本文所使用的，术语“模块”是指处理线路，其可包括专用集成电路(asic)、电子电路、执行一个或多个软件或固件程序的处理器(共享的、专用的或成组的)和存储器、组合逻辑电路和/或提供所描述的功能的合适的部件。
本文描述的技术方案可以包括确定多普勒的信号变化和使用接收到的信号的多普勒变化来检测交通工具的突然减速。例如，交通工具可以配备各种无线通信设备以使用诸如专用短程通信(dsrc)、wi-fi、蜂窝等的各种无线数据通信协议发射和接收数据。这些通信设备在交通工具与远离交通工具的例如无线电塔的另一收发器(被称为“远程收发器”)之间发射和接收数据。
在现有实施中，交通工具可以包括用于检测交通工具的突然减速的专用硬件。突然减速可能表明交通工具发生事故。例如，如果交通工具与另一交通工具、静止物等类似物体碰撞，则交通工具可能经历由于碰撞而产生的突然、骤然的减速。
因此，在一个实施例中，本文中描述的技术方案有助于在没有附加硬件的情况下识别碰撞。具体而言，本文公开的技术方案提供了用于通过确定在交通工具的通信设备之一和与其相关联的远程收发器之间接收到的信号的多普勒变化而在没有附加硬件的情况下检测突然减速的附加技术。此外，所描述的技术方案满足汽车安全完整性等级(asil)b碰撞检测要求。
通常，多普勒是发射机和接收机之间的相对速度和信号波长的函数。多普勒系数由以下等式给出：
其中波长是频率f和信号速度v的函数，如下：
对于以光速c移动的电磁信号，可以如下计算波长：
归一化多普勒系数(dcnorm)由下式给出：
归一化多普勒系数与载波频率无关联，并且归一化到ghz。因此，
图1示出了使用接收到的信号的多普勒检测交通工具110的突然减速的环境100。具体而言，交通工具110可以包括图2的处理系统200，其用于使用接收到的信号的多普勒来检测交通工具110的突然减速。处理系统200可以包括收发器202、天线204和多普勒计算模块206。系统200可以布置在交通工具中，诸如汽车、卡车、货车、公共汽车、摩托车、船、飞机或另一合适的交通工具。应该认识到，在其他实施例中，可以实施其他数量的收发器和/或天线。
具体而言，环境100包括以特定交通工具速度沿着交通工具路径112行驶的交通工具110。交通工具110可以包括收发器202和天线204，天线204与远程收发器120建立无线链路122，远程收发器120可以是任何无线技术(例如蜂窝、wifi、dsrc等)的任何固定或移动的收发器。无线链路122使得交通工具110能够从远程收发器120接收到信号。如图所示，交通工具路径112相对于无线链路122传播成角度α。
作为一个可能的示例，交通工具110正以90km/h的速度直接向远程收发器120(即，α＝0)移动，其中收发器202以700mhz(0.7ghz)运作。在该示例中，使用估计的多普勒系数的波长和多普勒如下：
多普勒计算模块206从收发器模块202接收无线链路122的接收到的信号的瞬时多普勒估值，多普勒计算模块206检测并计算多普勒变化以确定何时发生突然减速，突然减速可以指示碰撞的发生。在碰撞发生的情况下，多普勒变化被检测到。例如，在从90km/hr(25m/s)到
为了检测碰撞，多普勒计算模块206(相对于时间)评估多普勒变化或多普勒系数的一阶导数。例如，多普勒随时间变化而变化表示为多普勒相对于时间的一阶导数。类似地，多普勒系数随时间变化而变化表示为多普勒系数相对于时间的一阶导数。在上述示例中，多普勒相对于时间的一阶导数如下：
其中t2≥t1。
类似地，多普勒系数相对于时间的一阶导数如下：
在示例中，多普勒计算模块206计算多普勒系数dc的一阶导数，其如上述示例在图4中示出。具体而言，图4示出了多普勒系数随时间而变化的减值曲线图400。
碰撞可以通过两个独立条件之一的发生来表示。在第一种情况下，多普勒系数减值的变化可以超过阈值，这表示发生了碰撞。例如，可以通过多普勒系数相对于时间的减值变化大于阈值来表示碰撞。例如，如果阈值是50hz/s，并且多普勒系数如上述示例相对于时间的减值变化是116hz/s，则超过阈值，并且多普勒计算模块206确定发生了碰撞。
类似地，可以通过归一化多普勒系数相对于时间的减值变化大于阈值来表示碰撞。例如，如果阈值是100，并且归一化多普勒系数如上述示例相对于时间的减值变化是166.6，则超过阈值，并且多普勒计算模块206确定发生了碰撞。
根据本公开的多个方面，阈值可以是频率载波、碰撞曲线(即，减速曲线)、气囊膨胀的标准、多普勒信号可靠性/估计质量等的函数。作为另一个示例，对于具有工作频率为2ghz的收发器、先验减速下限值为10m/s2、质量良好的多普勒系数的交通工具，阈值可以是66hz/s。应当认识到，多普勒系数变化的减值的阈值和/或归一化的多普勒系数变化的阈值是可调节的。
根据本公开的一些方面，随时间对多普勒信号(在多普勒计算模块206中从收发器模块202接收的)或多普勒系数d。一阶导数进行平均可以更准确地表示碰撞。例如，在多普勒信号具有材料结构噪声的情况下，随时间平均多普勒信号增加了可靠性。作为一个这样的例子，图5a示出了随时间变化的噪声多普勒信号的曲线图500a，并且图5b示出了根据本公开的多方面的时间平均噪声多普勒信号随时间变化的曲线图500b。曲线图500b表示，即使在平均(即，具有更长的减速估计时间)的情况下，也可以观察到交通工具的多普勒在不超过一秒钟内从60hz变化到大约0hz，这表示碰撞。
图6示出根据示例性实施例的用于使用接收到的信号的多普勒变化来检测交通工具的突然减速的方法的流程图。方法600的实施方式可以是，比如，由图2的处理系统200的多普勒变化计算模块、由图7的处理系统20或者由另一合适的处理系统或设备实施。
在框602处，方法600包括在交通工具中的收发器与远程收发器之间建立无线链路。在框604处，方法600包括连续地计算接收到的信号的多普勒。
在框606处，方法600包括检测接收到的信号的多普勒变化。在一些示例中，检测接收到的信号的多普勒变化包括确定接收到的信号的多普勒的一阶导数。
在框608处，方法600包括确定接收到的信号的多普勒变化是否表示突然减速(即，碰撞)。在一些示例中，确定接收到的信号的多普勒变化是否表示碰撞还包括将接收到的信号的多普勒的一阶导数与阈值进行比较。当接收到的信号的多普勒的一阶导数的减值超过阈值时，可以表示碰撞。
在一些示例中，方法600可以进一步包括从交通工具中的收发器发送紧急警报，以响应于确定接收到的信号的多普勒变化表示碰撞。然而，应该理解，可以使用另一个收发器来发送紧急警报。如果没有检测到碰撞，则方法600可以继续计算多普勒信号(诸如当交通工具改变位置、速度、方位等时)。
还可以包括另外的过程，并且应该理解的是，图6描绘的过程表示图示，并且在不脱离本公开的范围和精神的情况下，可以添加其他过程，或者可以移除、修改或重新排列现有过程。
应当理解，本公开能够结合现在已知或以后开发的任何其他类型的计算环境来实现。例如，图7示出了用于实施在此描述的技术的处理系统20的框图。在示例中，处理系统20具有一个或多个中央处理单元(处理器)21a、21b、21c等(统称或通称为处理器21和/或处理设备)。在本公开的方面中，每个处理器21可以包括精简指令集计算机(risc)微处理器。处理器21经由系统总线33耦合到系统存储器(例如，随机存取存储器(ram)24)和各种其他组件。只读存储器(rom)22耦合到系统总线33，并且只读存储器(rom)22可以包括控制处理系统20的某些基本功能的基本输入/输出系统(bios)。
进一步示出了耦合到系统总线33的输入/输出(i/o)适配器27和通信适配器26。i/o适配器27可以是与硬盘23和/或磁带存储驱动器25或任何其他类似组件连通的小型计算机系统接口(scsi)适配器。i/o适配器27、硬盘23和磁带存储设备25在此统称为大容量存储器34。用于在处理系统20上执行的操作系统40可以被存储在大容量存储器34中。网络适配器26将系统总线33与外部网络36互连，使得处理系统20能够与其他这样的系统进行通信。
显示器(例如监视器)35通过显示器适配器32连接到系统总线33，显示器适配器32可以包括图形适配器以改善图形密集型应用和视频控制器的性能。在本公开的一个方面中，适配器26、27和/或32可以连接到经由中间总线桥(未示出)连接到系统总线33的一个或多个i/o总线。用于连接诸如硬盘控制器、网络适配器和图形适配器之类的外围设备的合适的i/o总线通常包括诸如外围组件互连(pci)之类的通用协议。附加的输入/输出设备被示出为经由用户接口适配器28和显示适配器32连接到系统总线33。键盘29、鼠标30和扬声器31可以经由用户接口适配器28互连到系统总线33，该用户接口适配器28可以包括，例如，将多个设备适配器集成到单个集成电路中的超级i/o芯片。
在本公开的一些方面中，处理系统20包括图形处理单元37。图形处理单元37是专用电子电路，其被设计成操作和改变存储器以加速创建用于输出到显示器的帧缓冲器中的图像。通常，图形处理单元37在处理计算机图形和图像处理方面是非常高效的，并且具有高度并行的结构使得其在并行地处理大块数据的算法方面比通用cpu更有效。
因此，如这里所配置的，处理系统20包括以处理器21的形式的处理能力，包括系统存储器(例如ram24)和大容量存储器34的存储能力，诸如键盘29和鼠标30的输入装置以及包括扬声器31和显示器35的输出能力。在本公开的一些方面中，系统存储器(例如，ram24)和大容量存储器34的一部分共同存储操作系统以协调处理系统20中所示的各种组件的功能。
本技术可以实施为系统、方法和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括其上具有用于使得处理器执行本公开的各方面的计算机可读程序指令的计算机可读存储介质(或多个介质)。
计算机可读存储介质可以是可以保留和存储供指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质可以是，例如但不限于，电子存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或前述的任何合适的组合。计算机可读存储介质的更具体示例的不完全列表包括以下：便携式计算机软磁盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦除可编程只读存储器(eprom或闪存)、静态随机存取存储器(sram)、便携式光盘只读存储器(cd-rom)、数字通用光盘(dvd)、记忆棒、软盘、诸如其上记录有指令的凹槽中的穿孔卡或凸起结构之类的机械编码装置，以及前述的任何合适的组合。这里使用的计算机可读存储介质不应被解释为瞬时信号本身，例如无线电波或其他自由传播的电磁波、通过波导或其他传输介质(例如，穿过光纤电缆的光脉冲)传播的电磁波或通过导线传输的电信号。
这里描述的计算机可读程序指令可以从计算机可读存储介质下载到相应的计算机/处理设备，或者经由诸如例如因特网、局域网、广域网和/或无线网的网络下载到外部计算机或外部存储设备。网络可以包括铜传输电缆、光传输光纤、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘服务器。每个计算/处理设备中的网络适配卡或网络接口从网络接收计算机可读程序指令，并将计算机可读程序指令转发用于存储在相应的计算/处理设备内的计算机可读存储介质中。
用于执行本公开的操作的计算机可读程序指令可以是汇编指令、指令集合结构(isa)指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据或，源代码或以一种或多种包括诸如smalltalk、c++之类的面向对象的程序语言的程序语言和诸如“c”程序语言或类似程序语言之类的常规过程程序语言的任何组合来编写的目标代码。计算机可读程序指令的执行可以完全在用户的计算机上、部分在用户计算机上、作为独立软件包，部分在用户计算机上且部分在远程计算机上或者完全在远程计算机或服务器上。在后一种情况下，远程计算机可以通过任何类型的网络连接到用户的计算机，任何类型的网络包括局域网(lan)或广域网(wan)或者可以连接到外部计算机(例如，通过互联网使用互联网服务提供商)。在一些示例中，包括例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列(fpga)或可编程逻辑阵列(pla)的电子电路可以通过利用计算机可读程序指令的状态信息来执行计算机可读程序指令以个性化电子电路，从而执行本公开的各方面。
这里参照根据本公开的各方面的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图示和/或框图来描述本公开的各方面。应当理解的是，流程图示和/或框图的每个框以及流程图示和/或框图的框的组合可以通过计算机可读程序指令来实施。
这些计算机可读程序指令可以被提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器以产生机器，使得经由计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令创建用于实施在流程图示和/或框图的一个或多个框中指定的功能/动作的装置。这些计算机可读程序指令还可以被存储在计算机可读存储介质中，该计算机可读存储介质可以指令计算机、可编程数据处理设备和/或其他设备以特定的方式运行，使得其中存储有指令的计算机可读存储介质包括制品，其中制品包括实施在流程图示和/或框图的一个或多个框中指定的功能/动作的各方面的指令。
计算机可读程序指令还可以被加载到计算机、其他可编程数据处理设备或其他设备上，以使得在计算机上执行一系列操作步骤，加载到其他可编程设备或其他装置上以生成计算机实施步骤，使得在计算机、其他可编程设备或其他设备上执行的指令实施在流程图示和/或框图的一个或多个框中指定的功能/动作。
附图中的流程图示和框图示出了根据本公开的各个方面的架构、功能和系统、方法和计算机程序产品可能实施的操作。就这一点而言，流程图示或框图中的每个框可以表示包括一个或多个用于实施指定的逻辑功能的可执行指令的指令模块、指令段或部分指令。在一些替代实施例中，框中提到的功能可以不按照附图中标注的顺序发生。例如，取决于所涉及的功能，连续示出的两个框实际上事实上可以基本上同时执行，或者框有时可以以相反的顺序执行。还要注意的是，框图和/或流程图示中的每个框以及框图和/或流程图示中的框的组合可以由专用硬件系统来实施，其中专用硬件系统执行特定功能或行为或执行专用硬件和计算机指令的组合。
已经给出了本公开的各种示例的描述用于说明的目的，而并不旨在全部地公开实施例或者受限于所公开的实施例。在不脱离所描述的技术的范围和精神的情况下，许多修改和变化对于本领域的普通技术人员将是显而易见的。本文选取使用的术语是为了清楚地解释本技术的原理、优于在市场上找到的技术的实际应用或技术改进，或者使本领域的其他普通技术人员理解本文公开的技术。
虽然已经参考示例性实施例描述了以上公开的内容，但是本领域技术人员应当理解，可以做出各种改变并且可以用其元素替换等同物而不脱离其范围。另外，在不脱离其实质范围的情况下，可以进行许多修改以使特定的情况或材料适用于本公开的教导。因此，意图是本技术不限于所公开的特定实施例，而是将包括所有落入本申请范围内的实施例。