用于车辆通信的自适应发射功率控制的制作方法

本公开总体上涉及车辆对任何事物(v2x)的通信，并且更具体地，涉及用于车辆通信的自适应发射功率控制。

背景技术：

在美国，专用短距离通信(dsrc)网络是作为智能交通系统的一部分部署的车辆对任何事物(v2x)的通信网络。dsrc有助于车辆与其他车辆进行通信以协调驾驶操作并提供有关潜在道路危险的警告。此外，dsrc有助于与基于基础设施的节点进行通信，例如收费站和交通信号灯。部署dsrc协议的目的是减少死亡人数、伤害、财产损失、交通时间损失、燃油消耗、废气排放等。

技术实现要素：

所附权利要求限定了该申请。本公开总结了实施例的各方面，并且不应用于限制权利要求。根据本文所描述的技术，可预期其他实现方式，这对于本领域普通技术人员通过检查以下附图和详细描述将是显而易见的，并且这些实施方式旨在处于本申请的范围内。

公开了一种用于车辆通信的自适应发射功率控制的示例性实施例。所公开车辆的示例包括驾驶辅助单元和通信模块。驾驶辅助单元确定车辆附近的目标车辆的预期速度。通信模块确定从车辆的子系统接收消息的消息类型。另外，通信模块以功率电平广播消息。功率电平基于消息类型和目标车辆的预期速度。

所公开方法的示例包括经由驾驶辅助单元确定车辆附近的目标车辆的预期速度。示例方法还包括确定从车辆的子系统接收消息的消息类型。另外，该方法包括利用通信模块以功率电平广播消息。功率电平基于消息类型和目标车辆的预期速度。

一种示例的有形计算机可读介质，包括指令，所述指令在执行时使得车辆经由驾驶辅助单元确定车辆附近的目标车辆的预期速度。指令还使得车辆确定从车辆的子系统接收的消息的类型。此外，指令使车辆通过通信模块以功率电平广播消息。功率电平基于消息类型和目标车辆的预期速度。

根据本发明，提供一种车辆，包括：

驾驶辅助单元，所述驾驶辅助单元用于确定所述车辆附近的目标车辆的预期速度；以及

通信模块，所述通信模块用于：

确定从所述车辆的子系统接收的消息的消息类型，所述消息类型包括公共安全和私人服务；以及

在功率电平广播所述消息，其中当所述消息类型是公共安全时，所述功率电平是基于所述消息附带的距离请求确定，并且其中当所述目标车辆的所述预期速度与所述车辆的实际速度之间的差满足速度阈值时，使所述功率电平增加。

根据本发明的一个实施例，其中当所述消息类型是私人服务时，所述通信模块以基于所述消息附带的距离请求确定的所述功率电平来广播所述消息。

根据本发明的一个实施例，其中当所述消息类型是公共安全时，所述通信模块以基于所述预期速度确定的所述功率电平来广播所述消息。

根据本发明的一个实施例，其中所述驾驶辅助单元在不测量所述目标车辆的实际速度的情况下确定所述预期速度。

根据本发明，提供一种方法，包括：

经由驾驶辅助单元确定车辆附近的目标车辆的预期速度；以及

使用处理器确定从所述车辆的子系统接收的消息的消息类型，其中所述消息类型包括公共安全和私人服务；以及

使用通信模块以功率电平广播所述消息，其中当所述消息类型是公共安全时，所述功率电平是基于所述消息附带的距离请求确定，并且当所述目标车辆的所述预期速度与所述车辆的实际速度之间的差满足速度阈值时，使所述功率电平增加。

根据本发明的一个实施例，其中当所述消息类型是私人服务时，以基于所述消息附带的距离请求确定的功率电平来广播所述消息。

根据本发明的一个实施例，其中当所述消息类型是公共安全时，以基于所述预期速度确定的功率电平来广播所述消息。

根据本发明的一个实施例，包括在不测量所述目标车辆的实际速度的情况下确定所述预期速度。

根据本发明，提供一种包括指令的有形的计算机可读介质，所述指令在执行时使得车辆：

经由驾驶辅助单元确定所述车辆附近的目标车辆的预期速度；以及

确定从所述车辆的子系统接收的消息的类型，所述类型包括公共安全和私人服务；以及

使用通信模块以功率电平广播所述消息，所述功率电平是基于所述消息类型和所述目标车辆的所述预期速度，当所述消息类型是公共安全时，所述功率电平是基于所述消息附带的距离请求确定，并且当所述目标车辆的所述预期速度与所述车辆的实际速度之间的差满足速度阈值时，使所述功率电平增加。

根据本发明的一个实施例，其中，所述指令使得所述车辆当所述消息类型是私人服务时以基于所述消息附带的距离请求确定的所述功率电平来广播所述消息。

根据本发明的一个实施例，其中，所述指令使得所述车辆当所述消息类型是公共安全时以基于所述预期速度确定的所述功率电平来广播所述消息。

根据本发明的一个实施例，其中所述指令使得所述车辆在不测量所述目标车辆的实际速度的情况下确定所述预期速度。

根据本发明，提供一种方法，包括：

通过驾驶辅助单元确定车辆附近的目标车辆的预期速度；

使用通信模块以功率电平广播公共安全消息，所述功率电平基于所述公共安全消息附带的距离请求；以及

当所述目标车辆的所述预期速度与所述车辆的实际速度之间的差满足速度阈值时增加所述功率电平。

附图说明

为了更好地理解本发明，可以参考以下附图中所示的实施例。附图中的部件不一定按比例绘制，并且可以省略相关的元件，或者在某些情况下可能会夸大其中的比例，以便强调并清楚地说明本文所描述的新颖特征。此外，如本领域已知的，系统部件可以进行各种布置。此外，在附图中，在几个视图中相同的附图标记表示相应的部分。

图1a-1d示出了具有根据本公开的教导操作的车辆对任何事物(v2x)模块的车辆；

图2a-2c描述了用于确定v2x模块功率电平的示例表；

图3是图1a-1d中车辆的电子部件的框图；

图4是可以由图3的电子部件实现的用于确定v2x模块的功率电平的方法的流程图。

具体实施方式

尽管本发明可以以各种形式实施，但是附图将示出并且在下文中描述一些示例性和非限制性实施例，要理解的是，本公开应视为本发明的示例，并不旨在将本发明限制为所示的具体实施例。

车辆对任何事物(vehicle-to-everything，v2x)通信包括车辆对车辆(v2v)通信、车辆对基础设施(v2i)通信和车辆对行人(v2p)通信。v2x通信有助于车辆(例如小汽车、卡车、摩托车、火车、船等)以及道路的其他物体和使用者之间的交互和协调。v2x通信的具体实施方式是专用短距离通信(dsrc)。道路上有许多车辆，所有车辆发射的无线电信号可能会导致无线电干扰，这从而影响到每个车辆的信号质量。即使将分配的频谱(例如5.9ghz)划分到不同的信道并采用信道跳频技术，随着越来越多地采用v2x通信，由于在同一信道上发射的消息降低了该信道上的环境信噪比，因此破坏性无线电干扰的可能性将会增加。如下所述，用于广播消息的定制功率有助于预期的目标车辆接收消息，同时减少了在该特定信道上也接收消息的非预期车辆数目。

经由v2x通信进行通信的应用被分类为公共安全和私人服务。公共安全应用有助于车辆交换操作数据(例如速度、位置、轨迹、车道等)和危险数据，使得车辆可以协调驾驶并避免危险。例如，公共安全应用可能包括盲点检测、前向碰撞检测、突然制动检测、应急车辆警告、商业车辆清关和商业车辆安全检查等。示例公共安全消息包括信号相位和正时(spat)消息，其用于通知车辆交叉路口交通信号的正时。私人服务应用有助于非安全相关的通信。例如，私人服务应用可能包括电子停车和收费支付，以及车辆对车辆(v2v)社交通讯、租车处理、车队管理、控制摄像机视频数据传输等。v2x广播的距离与v2x模块的发射机功率有关。更多的发射机功率使广播信号传播的更远。

如下所述，v2x模块的发射机功率由(a)目标车辆的预期速度，(b)发射车辆的速度与目标车辆的预期速度之间的速度差，和/或(c)消息的类型来确定。如本文所使用的，预期速度是发射车辆在发射车辆周围的区域中确定为可能的速度。例如，预期速度可能是速度限制。发射车辆从例如高级驾驶员辅助系统(adas)确定预期速度。高级驾驶员辅助系统执行字符识别，以从速度限制标志确定速度限制。在一些示例中，发射车辆从在信息娱乐系统上执行的导航应用确定预期速度。例如，在州际公路上，预期速度可能是每小时70英里(mph)。作为另一示例，发射车辆可以进行紧急制动并且快速减速，并且其他附近车辆可以以公路速度行驶。在这样的示例中，如果发射车辆的速度为20mph并且预期车速为70mph，则v2x模块的发射功率可以基于50mph的速度差。

应用可以指定消息类型(例如公共、私人、短、中等、长等)。在一些示例中，v2x模块的发射功率(有时称为“有效全向辐射功率(eirp)”)由消息类型确定。例如，可以以第一功率电平发射专用短消息，并且可以以第二功率电平发射公共长消息。在一些这样的示例中，基于发射车辆的速度与目标车辆的预期速度之间的差来调节发射功率。例如，私人中等消息可以以第三功率电平而不是第二功率电平发射，因为速度差为21mph。

图1a-1d示出了具有根据本公开的教导操作的车辆对任何事物(v2x)模块102的车辆100。车辆100(例如小汽车、卡车、摩托车、火车、船等)可以是标准汽油动力车辆、混合动力车辆、电动车辆、燃料电池车辆和/或任何其他移动性实施方式的车辆。车辆100包括与移动性有关的部件，例如具有发动机、变速器、悬架、驱动轴和/或车轮等的动力传动系统。车辆100可以是非自主的、半自主的(例如由车辆100控制一些常规动力功能)或自主的(例如动力功能由车辆100控制，而不需要直接驾驶员输入)。在所示示例中，车辆100包括v2x模块102、信息娱乐主机单元104和高级驾驶员辅助系统(adas)单元106。

v2x模块102包括用于广播消息并且在车辆100、其他车辆、基于基础设施的模块(未示出)和基于移动设备的模块(未示出)之间建立直接连接的无线电装置和软件。有关dsrc网络以及网络如何与车辆硬件和软件进行通信的更多信息，可从美国运输部的2011年6月核心系统要求规范(syrs)报告中获得(可从http://www.its.dot.gov/meetings/pdf/coresystem_se_syrs_reva％20(2011-06-13).pdf获得)其全部内容以及syrs报告第11至14页中引用的所有文献通过引用并入本文。v2x系统可以安装在车辆上和沿着路边的基础设施上。包含基础设施信息的v2x系统被称为“路边”系统。v2x可以与诸如全球定位系统(gps)、可见光通信(vlc)、蜂窝通信和近程雷达的其他技术相结合，以便于车辆通信其位置、速度、前进方向、与其他物体的相对位置并且与其他车辆或外部计算机系统交换信息。v2x系统可以与诸如手机其他系统集成。

目前，v2x网络以dsrc缩写或名称来标识。然而，有时使用其他名称，通常与车网联结程序等相关。这些系统中的大多数是纯dsrc或ieee802.11无线标准的变体。然而，除了纯dsrc系统之外，它还旨在涵盖车辆和路边基础设施系统之间的专用无线通信系统，它们与gps集成，并且基于用于无线局域网(例如802.11p等)的ieee802.11协议。

v2x模块102控制从v2x模块102的天线发送的信号的发射功率。在一些示例中，v2x模块102控制0至20dbm(例如1至100毫瓦(mw))之间的信号的有效全向辐射功率(eirp)。例如，对于具有1000米(3281英尺)的距离的信号，v2x模块102可以以20dbm的信号强度进行发射。作为另一示例，对于具有300米(984英尺)的距离的信号，v2x模块102可以以12dbm的信号强度进行发射。v2x模块102定义对应于目标距离的功率电平。例如，20dbm的信号强度可以被定义为第四功率电平，并且12dbm的信号强度可以被定义为第三功率电平。

v2x模块102接收来自adas单元106的区域中的目标车辆的预期速度和车辆100的当前速度。在一些示例中，v2x模块102不接收来自adas单元106的任何目标车辆的实际速度(例如由距离检测传感器测量)。此外，v2x模块102从经由v2x模块102通信的应用接收消息类型和/或请求的距离。基于预期速度、车辆100的当前速度、消息类型和/或请求的距离，v2x模块102确定发射消息的功率电平。图2a示出了将消息类型202和请求的距离204与功率电平206相关联的表200。例如，可以在第一功率电平广播具有请求的短距离的私人服务消息。例如，第一功率电平可以是-8dbm。图2b示出了将目标车辆的预期速度210与功率电平206相关联的表208。例如，如果目标车辆的预期速度为70mph(113kph)，则v2x模块102可以以第三功率电平(例如12dbm)广播消息。图2c是将车辆100的速度与目标车辆的预期速度之间的差(δ速度)与广播功率调节(δ功率电平)相关联的表212。例如，如果应用请求中等距离的私人服务消息，并且δ速度为16mph(26kph)，则v2x模块102可以以第三功率电平而不是第二功率电平来广播消息。在一些示例中，v2x模块102基于满足(例如大于或等于)一个或多个速度阈值的速度差来调节功率电平。

另外，在一些示例中，v2x模块102在公共安全和私人服务消息之间区分。在这种示例中，v2x模块102(a)限制可以为私人服务消息请求的距离，以及(b)不调整私人服务消息的功率电平。例如，v2x模块102可以将私人服务消息限制在短距离(例如0至15米)和中等距离(例如0至90米)。如果例如要求中等距离的私人服务消息，并且车辆100的速度与目标的预期速度之间的速度差为16mph，则v2x模块102以对应于中等距离的第二功率电平广播消息。

信息娱乐主机单元104提供车辆100和用户之间的接口。信息娱乐主机单元104包括用于接收来自用户的输入和显示信息的数字和/或模拟接口(例如输入设备和输出设备)。输入设备可以包括例如控制旋钮、仪表板、用于图像捕获和/或视觉命令识别的数字摄像机、触摸屏、音频输入设备(例如车厢麦克风)、按钮或触摸板。输出设备可以包括仪表组输出(例如刻度盘、照明设备)、驱动器、抬头显示器、中央控制台显示器(例如液晶显示器(“lcd”)、有机发光二极管(“oled”)显示、平板显示器、固体显示器等)和/或扬声器。在所示的示例中，信息娱乐主机单元104包括用于信息娱乐系统108(例如(福特车载娱乐系统)和的myford的(通用汽车公司)的等)的硬件(例如处理器或控制器、存储器、储存器等)和软件(例如操作系统等)。

此外，信息娱乐主机单元104将信息娱乐系统108显示在例如中央控制台显示器上。信息娱乐系统108执行可以使用v2x模块102进行通信的诸如导航应用、通信应用、娱乐应用等的应用。这样的应用要求v2x模块102广播消息。在一些示例中，来自应用的请求包括类型(例如公共安全或私人服务)和/或距离。例如，支付应用可以请求v2x模块102广播短距离消息。

adas单元106有助于车辆100周围的情境感知。adas单元106可以包括或者可以并入车辆系统中，以向驾驶员提供指导和帮助，例如盲点检测和后碰撞警告等。adas单元106使用传感器(例如下面的图3的传感器304)来检测和识别车辆100周围的物体(例如车辆、行人、交通标志等)。此外，adas单元106执行光学字符识别以从限速标志确定速度限制。在一些示例中，adas单元106请求由v2x模块102广播的消息。例如，当adas单元106包括后碰撞检测时，adas单元106可以请求广播私人中等距离消息。

图1a和1b示出了广播私人服务消息的车辆100的示例。在图1a所示的示例中，车辆100停在停车支付箱110附近。停车支付箱110包括基于基础设施的v2x节点112。基于基础设施的v2x节点112向车辆100的v2x模块102发送消息和接收来自车辆100的v2x模块102的消息。例如，由信息娱乐系统108实例化的支付应用可以指示车辆100的v2x模块102广播私人短距离消息，以通过停车支付箱110开始支付。在图1b所示的示例中，车辆100向目标车辆114发送消息。车辆100指示v2x模块102发送私人中等距离消息。因为消息是私人服务消息，所以v2x模块102不考虑车辆100的速度或目标车辆114的预期速度。

图1c和1d示出了广播公共安全消息的车辆100的示例。在图1c所示的示例中，车辆100停放在道路的一侧。车辆100指示其v2x模块102广播公共安全消息以将其正在经历紧急情况通知其他车辆(例如车辆118和120)。v2x模块102经由adas单元106确定车辆118和120的预期速度。adas单元106通过在限速标志122上执行光学字符识别来确定预期速度。因为预期的交通速度为55mph(89kph)，所以v2x模块102使用第三功率电平(例如扩展距离)来广播消息。在图1d所示的示例中，车辆100是紧急车辆。车辆100指示v2x模块102在远距离广播公共安全信息。

图3是图1a-1d中车辆100的电子部件300的框图。在所示示例中，电子部件包括v2x模块102、信息娱乐主机单元104、adas单元106、电子控制单元(ecu)302、传感器304和车辆数据总线306。

在所示示例中，v2x模块102包括处理器或控制器(mcu)308以及存储器310。处理器或控制器308可以是任何合适的处理设备或一组处理设备，例如但不限于：微处理器、基于微控制器的平台、合适的集成电路、一个或多个现场可编程门阵列(fpga)和/或一个或多个专用集成电路(asic)。存储器310可以是易失性存储器(例如ram(随机存取存储器)，其可以包括非易失性ram、磁性ram、铁电ram和任何其它合适的形式)、非易失性存储器(例如磁盘存储器、闪速存储器、eprom(可擦可编程只读存储器)、eeprom(电可擦除只读存储器)、基于忆阻器的非易失性固态存储器等)、不可变存储器(例如eprom)，只读存储器和/或高容量存储设备(例如硬盘驱动器、固态驱动器等)。在一些示例中，存储器310包括多种存储器，特别是易失性存储器和非易失性存储器。

存储器310是其上可以嵌入一组或多组指令(例如用于操作本公开的方法的软件)的计算机可读介质。指令可以体现本文所述的一种或多种方法或逻辑。在特定实施例中，指令可以在执行指令期间完全或至少部分地驻留于存储器310、计算机可读介质中的任何一个或多个中，和/或在处理器308内。

术语“非暂时性计算机可读介质”和“计算机可读介质”应理解为包括单个介质或多个介质，例如集中式或分布式数据库，和/或存储一组或多组指令的相关联的高速缓存和服务器。术语“非暂时性计算机可读介质”和“计算机可读介质”还包括能够存储、编码或携带用于由处理器执行的指令集或使系统执行本文公开的任何一种或多种方法或操作的任何有形介质。如本文所使用的，术语“计算机可读介质”被明确地定义为包括任何类型的计算机可读存储设备和/或存储盘并排除传播信号。

ecu302监视和控制车辆100的子系统。ecu302经由车辆数据总线(例如车辆数据总线306)进行通信和交换信息。此外，ecu302可以向其他ecu302发送性能(例如ecu302的状态、传感器读数、控制状态、错误和诊断代码等)和/或从其他ecu302接收请求。一些车辆100可以具有位于车辆100周围的各个位置中的七十个或更多个ecu302，其通过车辆数据总线306通信地连接。ecu302是包括它们自己的电路(诸如集成电路、微处理器、存储器、储存器等)和固件、传感器、驱动器和/或安装硬件的离散电子组。在图示的例子中，ecu302包括制动控制单元、发动机控制单元和节气门控制单元。例如，adas单元106可以从制动控制单元接收指示突然应用车辆100的制动器的消息。在这样的示例中，adas单元106可以指示v2x模块102广播通知其他车辆突然减速的公共安全消息。

传感器304可以以任何合适的方式布置在车辆100内部和周围。传感器304可以测量车辆100的外部周围的性能。此外，一些传感器304可以安装在车辆100的乘客舱内或车辆100的车身内(诸如发动机舱、轮舱等)，以测量车辆100内部的性能。例如，这样的传感器304可以包括加速度计、里程表、转速计、俯仰和横摆传感器、轮速传感器、麦克风、轮胎压力传感器和生物测定传感器等。在所示示例中，传感器304包括距离检测传感器312(例如超声波传感器、雷达、激光雷达、红外传感器等)、摄像机314和速度传感器316。示例传感器304通信地连接到adas单元106，以便于adas单元106检测和识别车辆100周围的物体。

车辆数据总线306通信地连接v2x模块102、信息娱乐主机单元104、adas单元106和ecu302。在一些示例中，车辆数据总线306包括一个或多个数据总线。车辆数据总线306可以根据由国际标准组织(iso)11898-1定义的控制器局域网(can)总线协议、面向媒体的系统传输(most)总线协议、can灵活数据(can-fd)总线协议(iso11898-7)、k-线总线协议(iso9141和iso14230-1)和/或ethernettm(以太网)总线协议ieee802.3(2002年以前)等来实现。

图4是可以由图3的电子部件300实现的用于确定v2x模块106的功率电平的方法的流程图。最初，在框402，v2x模块106接收要广播的消息。例如，要广播的消息可以源自在信息娱乐系统108、adas单元106的ecu302之一上实例化的应用。在框404，v2x模块106确定在框402处接收的消息的类型(例如公共安全或私人服务)。在框406，v2x模块106确定消息类型是否是公共安全。如果该消息类型是公共安全，则方法在框408继续。如果该方法是私人服务，则方法在框412处继续。

在方框408，v2x模块106确定目标车辆的预期速度。在一些示例中，v2x模块106从adas单元106接收预期速度。或者或此外，在一些示例中，v2x模块106从在信息娱乐系统108中实例化的导航程序接收预期速度。在框410，v2x模块106以基于目标车辆的预期速度的功率电平广播在框402处接收到的消息。在框412，v2x模块106以基于所请求的距离的功率电平广播在框402处接收到的消息。

图4的流程图表示包括一个或多个程序的机器可读指令，当由处理器(例如图3的处理器308)执行时，该指令使得车辆100实现图1a、1b、1c、1d和3的示例v2x模块102。此外，尽管参考图4所示的流程图描述了示例程序，但是可以替代地使用实现示例v2x模块102的许多其他方法。例如，可以改变框的执行顺序，和/或可以改变、消除或组合描述的某些框。

在本申请中，反义连接词的使用旨在包括连接词。定或不定冠词的使用不是为了表示基数。特别地，对“该”或“一”和“一个”对象的引用也意图表示可能的多个这样的对象中的一个。此外，连接词“或”可以用于传达同时存在的特征而不是相互排斥的替代。换句话说，连接词“或”应该被理解为包括“和/或”。“包括”是包容性的，分别与“包含”相同。

上述实施例，特别是任何“优选”实施例是实施方式的可能示例，并且仅仅为了清楚地理解本发明的原理而提出。可以在不脱离本文所描述的技术的精神和原理的情况下对上述实施例进行许多变化和修改。所有修改旨在被包括在本公开的范围内并由所附权利要求保护。