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CN101673471B - 用于车辆和基础设施之间的数据通信的系统和方法 - Google Patents

用于车辆和基础设施之间的数据通信的系统和方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于车辆和基础设施之间的数据通信的系统和方法。提供了一种在车辆和基础设施通信网络之间传输数据单元的方法。车辆间通信网络包括用于将数据中继到沿导航路线行驶的车辆和自该车辆中继数据的多个路侧通信装置。确定车辆经过的导航路线的至少一部分。识别沿导航路线设置的预期路侧通信装置。估计车辆将在沿导航路线的每个相应路侧通信装置的传输范围内的相应时段。把数据消息分成子单元数据。在相应子单元中包含的数据量是基于在车辆处于相应路侧通信装置的传输范围内的相应时段期间在车辆和相应路侧通信装置之间能够传送的数据量。

Description

用于车辆和基础设施之间的数据通信的系统和方法
技术领域
本发明总体上涉及车辆和基础设施之间数据消息的V2I与I2V通信以及分离和传输。
背景技术
车辆到基础设施(V2I)和基础设施到车辆(I2V)通信是基于双向通信以进行实时交互的协作系统。这些系统优选地针对用于运输车辆的非安全应用和安全应用的通信。存在利用路侧设备(RSE)或接入点(AP)在基础设施和车辆之间传输大量数据的V2I与I2V应用。然而，根据在待传输的文件或数据消息中包含的数据的大小，假定RSE或AP仅具有有限的传输范围，导致有限的时间窗口用以将文件或数据消息传输至移动车辆或者从移动车辆传输文件或数据消息，则也许不能从RSE或AP传输预期文件的全部内容或者将预期文件的全部内容传输至RSE或AP。
发明内容
实施例的优点是每当数据单元总体上将太大而不能在接收方处于范围内的时间期间传输时就通过在多个数据传输区域传输多个子单元数据以在车辆和基础设施网络之间沿所确定的导航路线高效地传输数据。本发明实施例的另一优点是考虑到影响车辆在途中的行驶速度的交通状况(以及因而车辆在相应路侧通信装置的范围中所处的时钟时间)而动态改变数据消息传输方案。
一个实施例设想一种在车辆和基础设施通信网络之间传输数据单元的方法。车辆通信网络包括用于将数据中继到沿导航路线行驶的车辆和自该车辆中继数据的多个路侧通信装置。确定车辆经过的导航路线的至少一部分。识别沿导航路线设置的预期路侧通信装置。估计车辆将在沿导航路线的每个相应路侧通信装置的传输范围内的相应时段。
每个子单元中的数据被在车辆和相应路侧通信装置之间中继。在相应子单元中包含的数据量是基于在车辆处于相应路侧通信装置的传输范围内的相应时段期间在车辆和相应路侧通信装置之间可以传送的数据量。
一个实施例设想一种用于在车辆和基础设施通信网络之间传输数据消息的车辆通信系统。导航装置确定车辆经过的导航路线。多个预期路侧通信装置将数据消息中继到沿导航路线行驶的车辆。应用数据服务器控制由路侧通信装置传输的数据消息(大小和传输时间)。所述多个预期路侧通信装置沿导航路线被识别。估计车辆将在沿导航路线的每个相应路侧通信装置的传输范围内的相应时段。把数据消息分成子单元数据。每个子单元数据被在相应路侧通信装置和车辆之间中继。在相应子单元中包含的数据量是基于在车辆处于相应路侧通信装置的传输范围内的相应时段期间在车辆和相应路侧通信装置之间可以传送的数据量。
附图说明
图1是车辆-基础设施通信系统的方框图。
图2是沿导航路线的通信网络。
图3是为车辆-基础设施网络中的相应数据消息确定传输方案的方法。
具体实施方式
图1示出了用于在车辆12和基础设施通信网络14之间传输数据消息的车辆通信系统10。车辆12包括车载计算机。该车载计算机16可用于在车辆12和基础设施通信网络14之间传送数据消息。该车载计算机16包括导航装置18。导航装置可以用来基于由车辆驾驶员输入的目的地和车辆的当前位置而确定导航路线。车载计算机16包括用于接收和发送数据消息和文件的传输器和接收器等等。这种利用数据传输的应用包括但不限于地图下载、音频/视频共享、文件传输、社交网络以及V2X通信。车辆还可以包括与安全有关的装置20和与非安全有关的装置22，两者联接到车载计算机16以用于处理被传输到车辆12和自车辆12传输的与安全有关的数据和非安全有关的数据。
基础设施通信网络14包括应用数据服务器，诸如但不限于专用应用数据服务器24和/或公共应用数据服务器26。应用数据服务器联接到网络或互联网28以将相应的应用数据服务器与车辆12无线链接。基础设施通信网络14还包括多个路侧通信装置30。路侧通信装置30用作在车辆12和基础设施通信网络14中的有线装置之间中继数据的无线接入点。每个路侧通信装置30被设置在沿车辆道路的不同位置处。每个相应的通信装置在相应的传输范围(在下文中称为传输区域)内接收和发送数据消息。
图2说明了沿导航路线设置的通信网络。车辆12行使的导航路线由车载导航装置或外接导航装置响应于驾驶员通知的目的地进行确定。一旦确定导航路线，就识别了沿所确定的导航路线设置的预期路侧通信装置30。沿所确定的导航路线设置的每个预期路侧通信装置30经由网络/互联网28与应用数据服务器24、26通信。每个相应的路侧通信装置30在通常由32识别的相应传输区域内接收和发送消息。应用数据服务器24、26确定沿导航路线设置的哪个预期路侧通信装置将用于传输分离的数据消息。
当车辆12在相应的传输区域32内时，车辆12能够接收或传输数据消息至相应的路侧通信装置30。结果，如果当车辆处于相应路侧通信装置30的相应传输区域32中的时间(例如，一天中的时刻或倒计时)和时间长度已知，则数据消息可以被传送给车辆。此外，如果数据消息太大而不能在相应路侧通信装置30的相应传输区域32内进行传送，则消息可以被分成子单元数据，其中这些子单元数据通过沿导航路线设置的两个或更多路侧通信装置30进行传输。如果应用数据服务器24、26确定要使用哪个预期路侧通信装置，则应用数据服务器24、26还可以确定车辆12到达每个预期路侧通信装置30的估计时间以及在相应传输区域32内传输的数据量。考虑各种因素以预测(proiect)到达相应传输区域的时间，这些因素包括但不限于实际车辆速度、动态的交通堵塞信息、交通信号信息、速度限制、车辆位置、所监视的交通流速度以及车辆停车。基于上述信息，可以确定到达每个相应路侧通信装置30的估计时间以及车辆12在相应路侧通信装置30的传输区域内的时间长度。确定车辆12何时将到达每个传输区域32以及车辆12在每个路侧通信装置30的传输区域32内行驶的时间长度是动态的并且可以基于上面描述的监视状态之一的变化进行修改。
在相应传输区域的相应子单元数据内可以包含的数据量可以由下式来确定：
Si＝(RiDi/Vi)
其中Si是相应子单元的数据大小，Ri是无线链路数据率，Di是在对于沿导航路线的相应路侧通信装置而言最大接收距离或分配的覆盖区内行驶的路径长度，而Vi是经过Di时的平均车辆速度。
图3说明了为在应用数据服务器和车辆之间传输的相应数据消息确定传输方案的方法。
在步骤40中，由车辆的用户提供目的地。该目的地可以包括目的地地址、感兴趣的地点或者其他识别目的地的位置。
在步骤41中，响应于用户输入的目的地而确定导航路线。导航路线可以由车辆内的车载导航装置考虑到由GPS所指示的车辆的当前位置以及用户输入的目的地来确定。可替代地，该目的地可以被传输到外接导航装置以用于确定导航路线。
在步骤42中，沿所确定的导航路线识别预期路侧通信装置。如先前所描述的，路侧通信装置是无线接入点，其中当车辆处在相应路侧通信装置的相应传输区域内时可以与车辆交换数据。
在步骤43中，当沿所确定的导航路线行驶时监视车辆工作状况和交通状况。这种状况包括但不限于实际车辆速度、动态的交通堵塞信息、交通信号信息、速度限制、车辆位置、所监视的交通流速度以及其他状况。
在步骤44中，响应于所监视的车辆工作状况和交通状况，确定到达沿导航路线设置的每个预期路侧通信装置的时间。
在步骤45中，确定车辆将在每个路侧通信装置的传输区域内的相应时间长度。基于车辆速度和其他被监视状况，确定相应的时间长度，以识别车辆将在每个路侧通信装置的相应传输区域内行驶的时间长度。
在步骤46中，确定消息传输方案，以响应于所确定的达到每个预期路侧通信装置的时间以及车辆将在每个路侧通信装置的传输区域内的时间长度而经过预期路侧通信装置中的至少一个来传输数据消息。即，已知如在步骤46中描述的所确定的到达时间和在相应传输范围内的行驶时间长度，数据消息被分成两个或更多子单元，其中在相应子单元中包含的数据量是基于在车辆处于相应路侧通信装置的传输范围内的相应时段期间在车辆和相应路侧通信装置之间可以传送的数据量。
在步骤47中，确定作为一个整体的数据消息的传输是否完成。如果数据消息的传输完成，则例程进行到步骤52，在此该例程终止。如果数据消息的传输未完成，则例程进行到步骤48。
在步骤48中，监视如先前描述的车辆行驶状况。基于所监视的如先前描述的状况，如果相应状况改变，这最终影响到达一个或更多预期路侧通信装置的时间，则在步骤48中确定到达每个预期路侧通信装置的时间。然后该例程进行至步骤49。
在步骤49中，为其余的预期路侧通信装置重新确定经过每个传输范围的行驶时间长度。
在步骤50中，基于到达时间和经过每个预期传输范围的行驶时间的变化来重新确定用于其余预期路侧通信装置的传输方案。
在步骤51中，确定作为一个整体的数据消息的传输是否完成。如果数据消息的传输完成，则例程进行到步骤52，在此该例程终止。如果数据消息的传输未完成，则例程返回到步骤48以确定是否有任何状况发生了变化以便重新确定传输方案。
应当注意，传输方案应用于将数据消息从路侧通信装置传输到车辆以及将数据消息从车辆传输到路侧通信装置。
而且，要注意的是，对到达时间、经过每个传输区域的行驶时间长度、在每个传输区域传输的数据量以及传输方案的确定可以由车载导航装置或外接导航装置来确定。如果是通过车载导航装置确定上述状况，则该车载导航装置可以将传输方案和时间表传输给相应的应用数据服务器以用于识别数据量和每个预期路侧通信装置应当传输相应子单元数据的时间。
虽然已经详细描述了本发明的特定实施例，但是本发明所属领域的技术人员会意识到用于实践由所附权利要求限定的本发明的各种替代性设计和实施例。

Claims (20)

1.一种在车辆和基础设施通信网络之间传输数据单元的方法，车辆间通信网络包括用于将数据中继到沿导航路线行驶的车辆和自该车辆中继数据的多个路侧通信装置，该方法包括以下步骤：
确定车辆经过的导航路线的至少一部分；
识别沿导航路线设置的预期路侧通信装置；
估计车辆将在沿导航路线的每个相应路侧通信装置的传输范围内的相应时段；以及
把数据消息分成子单元数据，每个子单元被在车辆和相应路侧通信装置之间中继，其中在相应子单元中包含的数据量是基于在车辆处于相应路侧通信装置的传输范围内的相应时段期间在车辆和相应路侧通信装置之间能够传送的数据量。
2.根据权利要求1所述的方法，其中相应路侧通信装置与应用数据服务器通信以用于将分离的数据消息从应用数据服务器无线传输到车辆。
3.根据权利要求2所述的方法，其中外接导航系统响应于驾驶员识别的目的地而确定车辆导航路线。
4.根据权利要求3所述的方法，其中应用数据服务器接收车辆导航路线并且确定沿导航路线设置的哪个预期路侧通信装置将被用于传输分离的数据消息。
5.根据权利要求4所述的方法，其中应用数据服务器响应于导航路线而确定车辆到达每个预期路侧通信装置的估计时间。
6.根据权利要求5所述的方法，其中应用数据服务器确定子单元大小以及每个相应路侧通信装置的消息数据传输的估计时间。
7.根据权利要求2所述的方法，其中车载导航装置响应于驾驶员识别的目的地而确定导航路线。
8.根据权利要求7所述的方法，其中车载导航装置确定沿导航路线设置的哪个预期路侧通信装置将被用于传输分离的数据消息。
9.根据权利要求8所述的方法，其中车载导航装置确定车辆到达每个预期路侧通信装置的估计时间。
10.根据权利要求5所述的方法，其中车载导航装置向应用数据服务器传输将使用哪个预期路侧通信装置以及车辆到达每个预期路侧通信装置的估计时间，且其中车载导航装置请求应用数据服务器以编程的定时间隔调度路侧通信装置的数据传输。
11.根据权利要求1所述的方法，其中相应子单元数据中的相应数据量由下式确定：
Si＝(RiDi/Vi)
其中Si是相应子单元的数据大小，Ri是无线链路数据率，Di是相应路侧通信装置沿导航路线的覆盖长度，而Vi是相应覆盖长度内的平均车辆速度。
12.根据权利要求1所述的方法，其中用于在传输范围内时传输相应子单元数据的时段是响应于实际车辆速度而确定的。
13.根据权利要求1所述的方法，其中用于在传输范围内时传输相应子单元数据的时段是响应于动态的交通堵塞信息而确定的。
14.根据权利要求1所述的方法，其中用于在传输范围内时传输相应子单元数据的时段是响应于交通信号信息而确定的。
15.根据权利要求1所述的方法，其中用于在传输范围内时传输相应子单元数据的时段是响应于车辆位置而确定的。
16.一种用于在车辆和基础设施通信网络之间传输数据消息的车辆通信系统，该系统包括：
导航装置，用于确定车辆经过的导航路线；
多个预期路侧通信装置，用于将数据消息中继到沿导航路线行驶的车辆；以及
应用数据服务器，用于控制由路侧通信装置传输的数据消息；
其中所述多个预期路侧通信装置沿导航路线被识别，其中估计车辆将在沿导航路线的每个相应路侧通信装置的传输范围内的相应时段；其中把数据消息分成子单元数据，每个子单元数据被在相应路侧通信装置和车辆之间中继，且其中在相应子单元中包含的数据量是基于在车辆处于相应路侧通信装置的传输范围内的相应时段期间在车辆和相应路侧通信装置之间能够传送的数据量。
17.根据权利要求16所述的系统，其中所述导航装置是车载导航装置。
18.根据权利要求17所述的系统，其中车载导航装置确定导航路线并且向应用数据服务器传输将使用哪个预期路侧通信装置以及车辆到达每个预期路侧通信装置的估计时间，且其中车载导航装置请求应用数据服务器以编程的定时间隔调度路侧通信装置的数据传输。
19.根据权利要求16所述的系统，其中所述导航装置是外接车辆导航装置。
20.根据权利要求16所述的系统，其中应用数据服务器接收车辆导航路线并且确定将使用沿导航路线设置的哪个预期路侧通信装置来传输分离的数据消息。
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