專利名稱：使用基于v2x的網(wǎng)內(nèi)消息協(xié)議來允許道路危險狀況報警的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及給車輛駕駛員報警潛在危險道路狀況的系統(tǒng)和方法，且更具體 地涉及使用車輛對車輛通信系統(tǒng)和車載傳感器來給車輛駕駛員報警潛在危險道路狀況的 系統(tǒng)和方法，其中，所述傳感器檢測危險道路狀況，且來自于一個車輛的檢測狀況的概率與 來自于其它車輛的檢測狀況的概率聚合，以提供分布聚合算子，所述分布聚合算子被傳送 給趨近所述道路狀況的車輛。
背景技術(shù)：
交通事故和道路擁堵是車輛行駛的重要問題。提供連續(xù)交通信息給車輛駕駛員在 當(dāng)今車輛中通過例如XM收音機(jī)或無線互聯(lián)網(wǎng)可獲得。當(dāng)前交通信息系統(tǒng)中的問題之一在 于信息不是實時的，這意味著在收集交通信息和將該交通信息呈現(xiàn)給具體車輛駕駛員之間 可存在顯著的延遲，其中，有時信息會過時或誤導(dǎo)。基于車輛點對點網(wǎng)絡(luò)的主動安全和駕駛員輔助系統(tǒng)允許無線車輛通信系統(tǒng)將帶 有關(guān)于駕駛狀況的報警消息的消息傳輸給特定區(qū)域中的其它車輛。在這些系統(tǒng)中，通常使 用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的多跳geocast路由協(xié)議來擴(kuò)展報警消息的可到達(dá)性，即將主動 消息作為一次多跳傳輸過程傳輸給可在幾千米遠(yuǎn)處的車輛。換句話說，告知駕駛員一定狀 況的初始消息使用geocast路由協(xié)議從車輛傳輸給車輛，使得遠(yuǎn)距離的相關(guān)車輛將接收該 消息，其中，一個車輛的直接傳輸范圍通常相對短。車輛對車輛(V2V)和車輛對基礎(chǔ)設(shè)施(V2X)應(yīng)用需要最少一個實體來傳送消息給 另一個實體。例如，許多車輛對車輛安全應(yīng)用可以通過從相鄰車輛簡單地接收所傳送消息 而在一個車輛上執(zhí)行。這些消息不針對任何特定車輛，但意味著與支持安全應(yīng)用的車輛群 體共用。在期望避免碰撞的這些類型的應(yīng)用中，當(dāng)兩個或更多車輛彼此對話且碰撞成為可 能時，車輛系統(tǒng)可以警告車輛駕駛員或者可能為駕駛員采取逃避動作，例如施用制動器。類 似地，交通控制單元可以觀察信息的傳送且對通過給定路口或道路的交通流產(chǎn)生統(tǒng)計。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，公開了使用無線車輛對車輛通信網(wǎng)絡(luò)提供指示潛在危險道路 狀況的消息的系統(tǒng)和方法。使用所述網(wǎng)絡(luò)的車輛包括多個傳感器，所述多個傳感器能夠檢 測各種潛在危險道路狀況，例如雨、霧、結(jié)冰道路狀況、交通擁堵等。檢測到具體道路狀況的 多個車輛提供所述狀況存在的置信度值。所述置信度值然后由車輛使用合適的分布聚合算 子與來自于其它車輛的檢測狀況的置信度值聚合，以提供聚合結(jié)果，所述聚合結(jié)果識別所 檢測道路狀況發(fā)生的概率。所述聚合結(jié)果然后傳送給趨近所述道路狀況的其它車輛(可能 以多跳方式)。替代地，來自于檢測到所述狀況的所有車輛的置信度值可以傳輸給趨近車 輛，所述趨近車輛將提供識別所述狀況存在的可能性的聚合結(jié)果。方案1 一種用于檢測潛在危險道路狀況的方法，所述方法包括通過道路狀況周圍的多個車輛上的傳感器檢測所述道路狀況，其中，檢測到所述道路狀況的每個車輛對所檢測道路狀況分配置信度值；將道路狀況的置信度值從檢測到所述道路狀況的每個車輛傳送給所述道路狀況 周圍的其它車輛；在所述多個車輛中的一個或多個中聚合所述置信度值以產(chǎn)生聚合結(jié)果，所述聚合 結(jié)果識別道路狀況存在的概率；以及將所述聚合結(jié)果無線傳輸給趨近所述道路狀況的車輛。方案2 根據(jù)方案1所述的方法，其中，傳輸聚合結(jié)果包括以多跳方式將聚合結(jié)果 從車輛傳輸給車輛。方案3 根據(jù)方案1所述的方法，其中，傳輸聚合結(jié)果包括在預(yù)定時間段內(nèi)和預(yù)定 距離內(nèi)傳輸聚合結(jié)果。方案4 根據(jù)方案1所述的方法，其中，產(chǎn)生聚合結(jié)果包括產(chǎn)生置信度值的平均值 或者應(yīng)用簡單形式的分布聚合算子，例如最小值或最大值。方案5 根據(jù)方案1所述的方法，其中，產(chǎn)生聚合結(jié)果包括使用復(fù)雜算子。方案6 根據(jù)方案5所述的方法，其中，所述復(fù)雜算子選自包括synopses diffusion 邏輯、Dempster-Shaffer 理論和 FM sketch 邏輯的組。方案7 根據(jù)方案1所述的方法，其中，道路狀況是霧、雨、雨夾雪、結(jié)冰、易滑道路、 坑洞、交通擁堵、隆起物、斜坡和不平道路中的一種或多種。方案8 根據(jù)方案1所述的方法，其中，傳輸聚合結(jié)果包括將聚合結(jié)果作為中繼傳 輸給以相反方向行駛的車輛，以存儲和傳送危險道路狀況的聚合結(jié)果。方案9 根據(jù)方案1所述的方法，還包括如果聚合結(jié)果超過預(yù)定閾值，使接收聚合 結(jié)果的車輛按照道路狀況行動。方案10 根據(jù)方案1所述的方法，其中，聚合置信度值包括在沒有檢測到所述道路 狀況的車輛中聚合置信度值以產(chǎn)生聚合結(jié)果。方案11 一種用于檢測潛在危險道路狀況的方法，所述方法包括通過道路狀況周圍的多個車輛上的傳感器檢測所述道路狀況，其中，檢測到所述 道路狀況的每個車輛對所檢測道路狀況分配置信度值；將道路狀況的置信度值從檢測到所述道路狀況的每個車輛傳送給其它車輛；在一個或多個車輛中聚合所述置信度值以產(chǎn)生聚合結(jié)果，所述聚合結(jié)果識別道路 狀況存在的概率；以及如果聚合結(jié)果超過預(yù)定閾值，使車輛按照道路狀況行動。方案12 根據(jù)方案11所述的方法，還包括將所述聚合結(jié)果無線傳輸給趨近所述 道路狀況的車輛。方案13 根據(jù)方案12所述的方法，其中，傳輸聚合結(jié)果包括以多跳方式將聚合結(jié) 果從車輛傳輸給車輛。方案14 根據(jù)方案12所述的方法，其中，傳輸聚合結(jié)果包括在預(yù)定時間段內(nèi)和預(yù) 定距離內(nèi)傳輸聚合結(jié)果。方案15 根據(jù)方案12所述的方法，其中，傳輸聚合結(jié)果包括將聚合結(jié)果作為中繼 傳輸給以相反方向行駛的車輛，以存儲和傳送危險道路狀況的聚合結(jié)果。方案16 根據(jù)方案11所述的方法，其中，產(chǎn)生聚合結(jié)果包括使用復(fù)雜算子，所述復(fù)雜算子選自包括synopses diffusion邏輯、Dempster-Shaffer理論和FM sketch邏輯的組。方案17 根據(jù)方案11所述的方法，其中，道路狀況是霧、雨、雨夾雪、結(jié)冰、易滑道 路、坑洞、交通擁堵、隆起物、斜坡和不平道路中的一種或多種。方案18 —種用于檢測潛在危險道路狀況的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括通過道路狀況周圍的多個車輛上的傳感器檢測所述道路狀況的裝置，檢測到所述 道路狀況的每個車輛對所檢測道路狀況分配置信度值；將道路狀況的置信度值從檢測到所述道路狀況的每個車輛傳送給其它車輛的裝 置；在所述多個車輛中的一個或多個中聚合所述置信度值以產(chǎn)生聚合結(jié)果的裝置，所 述聚合結(jié)果識別道路狀況存在的概率；以及將所述聚合結(jié)果以多跳方式無線傳輸給趨近所述道路狀況的車輛的裝置。方案19 根據(jù)方案18所述的系統(tǒng)，還包括如果聚合結(jié)果超過預(yù)定閾值則使接收 聚合結(jié)果的車輛按照道路狀況行動的裝置。方案20 根據(jù)方案18所述的系統(tǒng)，其中，傳輸聚合結(jié)果的裝置將聚合結(jié)果作為中 繼傳輸給以相反方向行駛的車輛，以存儲和傳送危險道路狀況的聚合結(jié)果。本發(fā)明的附加特征將從以下說明和所附權(quán)利要求書結(jié)合附圖顯而易見。


圖1是采用各種車輛傳感器、照相機(jī)、檢測器和通信系統(tǒng)的車輛的平面圖；圖2是沿道路行駛的一組車輛的圖示，其中，該組車輛用不同的置信度檢測某道 路狀況，其中，所檢測道路狀況然后被聚合且以多跳消息分發(fā)的方式傳送給其它車輛；和圖3是沿道路行駛的一組車輛的圖示，其中，每個車輛用不同的置信度檢測某道 路狀況，其中，所檢測道路狀況然后被以相反方向行駛的車輛聚合且傳送給其它車輛。
具體實施例方式涉及使用車輛無線通信系統(tǒng)提供關(guān)于潛在危險道路狀況的信息的系統(tǒng)和方法的 本發(fā)明實施例的以下討論本質(zhì)上僅僅是示例性的，且不旨在以任何方式限制本發(fā)明或其應(yīng) 用或使用。本發(fā)明提出一種道路狀況監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，其中配備有適當(dāng)?shù)膫鞲衅骱蜔o線通信系統(tǒng) 的車輛使用傳感器連續(xù)地監(jiān)測周圍環(huán)境并使用車輛對車輛通信將該信息無線傳送給其它 車輛。潛在危險道路狀況可以是能由車輛上的適當(dāng)?shù)臋z測器檢測到的任何道路狀況，例如 霧、雨、雪、溫度、擁堵、易滑道路、結(jié)冰道路、坑洞、不平道路、斜坡、隆起物等。如將討論的 那樣，多個車輛使用其各自傳感器檢測相同危險道路狀況且用一定置信度發(fā)送關(guān)于是否存 在具體道路危險狀況的信號，所述置信度識別發(fā)送車輛以什么程度信任其狀況識別的概 率。來自于不同車輛的各個報告然后被聚合，以提供道路狀況存在的聚合概率，所述聚合 概率然后可以傳送給趨近危險的車輛。聚合算子可以是采用最小值、最大值或平均值的 簡單算子，或者采用復(fù)雜算法的復(fù)雜算子，所述復(fù)雜算法例如synopses diffusion邏輯、 Dempster-Shaffer 理論、FM sketch 邏輯等。
車輛可以使用合適的通信技術(shù)(例如，DSRC、WiFi等)從車輛對車輛(V2V)或車 輛對基礎(chǔ)設(shè)施對車輛(V2I2V)傳送位置特定的信息包。在車輛之間交換的傳輸和信息可以 是直接的或者可以是多跳的。借助于WiMax，覆蓋區(qū)域可以擴(kuò)展若干英里。多跳信息分發(fā)通 常用于擴(kuò)展消息的可到達(dá)性。然而，在直接通信被使用或優(yōu)選的情況下，在存在可能影響咨 詢消息傳輸?shù)恼系K的情形下也可以使用多跳。在這些情況下，多跳主要用于實現(xiàn)增加的可 靠性而不是擴(kuò)展范圍。另一方面，更長距離的通信(例如WiMax)可以取代V2V或者與V2V 結(jié)合使用，以擴(kuò)展覆蓋區(qū)域若干英里。因而，相隔遠(yuǎn)的車輛之間的通信可以在不需要中間步 驟的情況下實現(xiàn)或者補(bǔ)充替代技術(shù)，以利于信息傳輸。圖1是車輛10的平面圖，車輛10包括各種傳感器、視覺系統(tǒng)、控制器、通信系統(tǒng) 等，其中的一種或多種可應(yīng)用于下文所述的無線通信系統(tǒng)。車輛10可包括中距離傳感器 12、14和16，分別在車輛10的后面、前面和側(cè)面。前視覺系統(tǒng)20 (例如，照相機(jī))朝車輛10 前面提供圖像，后視覺系統(tǒng)22 (例如，照相機(jī))朝車輛10后面提供圖像。GPS或差分GPS系 統(tǒng)24提供位置信息，車輛對車輛(V2V)無線通信系統(tǒng)26(例如，DSRC系統(tǒng))在車輛10和其 它結(jié)構(gòu)(例如，其它車輛，路邊系統(tǒng)等)之間提供通信，如本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的那樣。車 輛10還包括增強(qiáng)數(shù)字地圖(EDMAP) 28和整合控制器30，所述整合控制器30將來自于各個 裝置的信息以下文討論的方式整合且提供360°傳感數(shù)據(jù)融合。取決于道路類型、地理區(qū)域 (市區(qū)、郊區(qū))或交叉路口或彎曲位置，EDMAP28可以用于不同地聚合數(shù)據(jù)。圖2是道路40的平面圖，道路40包括多個行駛車道42。沿車道42行駛的車輛 44可以識別為車輛群體46的一部分。在群體46中的每個車輛44可使用其車輛傳感器來 檢測可能危險的某些道路狀況。例如，每個車輛44可使用合適的車輛傳感器檢測到它們目 前全部處于霧中，其中，每個車輛可檢測到霧以不同水平的置信度或概率發(fā)生。群體46中 的每個車輛44然后將該信息傳送給該群體46中的其它車輛，其中，每個車輛44此時知道 它的霧存在的置信度和其它車輛的霧存在的置信度。每個車輛44然后可以聚合霧存在的 多個置信度值且提供分布聚合算子，所述分布聚合算子是在道路40的該位置中存在霧的 更可靠的指示。在所示的非限制性示例中，群體46中的一個車輛44用80 %的置信度檢測到霧，群 體46中的另一個車輛44用30%的置信度檢測到霧，群體46中的另一個車輛44用40%的 置信度檢測到霧，群體46中的另一個車輛44用60%的置信度檢測到霧。使用合適的聚合 算子，這四個置信度值然后被聚合以提供在道路40的該區(qū)域處存在霧的55%的置信度水 平。聚合算子可以是采用最小值、最大值或平均值的簡單算子，或者采用復(fù)雜算法的復(fù)雜算 子，復(fù)雜算法例如 synopses diffusion 邏輯、Dempster-Shaffer 理論、FM sketch 邏輯等。車輛44中的一個或多個然后可以將識別沿道路40存在霧的置信度水平的聚合結(jié) 果(或置信度)無線傳送給可能趨近霧區(qū)域的其它車輛48，作為潛在危險道路狀況的報警， 其中這些車輛上的車輛安全裝置在霧確實存在的情況下可以準(zhǔn)備采取合適的動作。此外， 車輛操作者可以被報警存在霧狀況的可能性。在一個實施例中，當(dāng)且僅當(dāng)聚合結(jié)果足夠高 (即，高于某預(yù)定閾值)時車輛操作者被報警(或者，信息傳送回到交通管理中心)，以提供 否則會成為騷擾的報警。接收車輛可以設(shè)定閾值cdth_h。ld，所述閾值用于評估道路危險狀況報警消息是否 可以信任。如果表示所接收消息中的消息的置信度(Cd)大于閾值，車輛可以將道路危險狀
6況及其位置顯示給車輛乘員。如果所接收消息中的置信度低于閾值，所接收消息將被過濾 掉且被丟棄。如果確定駕駛員已經(jīng)對危險作出響應(yīng)(即，在事件位置之前施加足夠的制動， 在危險之前預(yù)測改變道路)或者如果確定危險消息被慎重地產(chǎn)生(即，動力滑行或限度控 制，或者在白天(例如在白天期間))，車輛也可以濾掉該消息。最后，可抑制重復(fù)報警，除非 置信度水平顯著增加。消息可以作為geo-cast多跳消息從群體46中的車輛44發(fā)送，其中，所述消息從 車輛傳送給車輛。對于圖2所示的示例，車輛48接收識別前面有霧的概率的聚合結(jié)果，其 中，車輛48然后將聚合結(jié)果再次傳送給沿道路40更遠(yuǎn)的車輛50。消息將具有空間和時間 元素，其中，消息將僅在特定地理區(qū)域中在一定時間量內(nèi)存在。這些參數(shù)將取決于所檢測的 道路狀況的類型和所采用系統(tǒng)的類型。在上文討論的實施例中，群體46中的車輛44聚合表示來自于每個車輛的置信度 的百分比值且分布聚合值然后傳送給趨近車輛48。在替代實施例中，群體46中的每個車輛 44的置信度值可以作為消息傳送給趨近車輛48和50，且每個趨近車輛48和50可以使用 其聚合算子來確定聚合結(jié)果。在替代實施例中，消息通過以相反方向行駛的車輛傳輸給趨近車輛。該實施例在 圖3中示出，其中，相同的元件由相同的附圖標(biāo)記表示。具體地，來自于群體46中的車輛 44的聚合結(jié)果傳送給在相反車道中行駛的車輛62，車輛62將然后將消息中繼給車道中的 趨近車輛64。如上，車輛64可以將聚合結(jié)果再次傳送給其它車輛，例如從后面趨近的車輛 66。前述討論僅僅公開和描述了本發(fā)明的示例性實施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員從這種討論 和附圖以及權(quán)利要求將容易認(rèn)識到可以對本文進(jìn)行各種變化、修改和變型，而不偏離由所 附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
一種用于檢測潛在危險道路狀況的方法，所述方法包括通過道路狀況周圍的多個車輛上的傳感器檢測所述道路狀況，其中，檢測到所述道路狀況的每個車輛對所檢測道路狀況分配置信度值；將道路狀況的置信度值從檢測到所述道路狀況的每個車輛傳送給所述道路狀況周圍的其它車輛；在所述多個車輛中的一個或多個中聚合所述置信度值以產(chǎn)生聚合結(jié)果，所述聚合結(jié)果識別道路狀況存在的概率；以及將所述聚合結(jié)果無線傳輸給趨近所述道路狀況的車輛。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，傳輸聚合結(jié)果包括以多跳方式將聚合結(jié)果從車 輛傳輸給車輛。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，傳輸聚合結(jié)果包括在預(yù)定時間段內(nèi)和預(yù)定距離 內(nèi)傳輸聚合結(jié)果。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，產(chǎn)生聚合結(jié)果包括產(chǎn)生置信度值的平均值或者 應(yīng)用簡單形式的分布聚合算子，例如最小值或最大值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，產(chǎn)生聚合結(jié)果包括使用復(fù)雜算子。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述復(fù)雜算子選自包括synopsesdiffusion邏 輯、Dempster-Shaffer 理論和 FM sketch 邏輯的組。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，道路狀況是霧、雨、雨夾雪、結(jié)冰、易滑道路、坑 洞、交通擁堵、隆起物、斜坡和不平道路中的一種或多種。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，傳輸聚合結(jié)果包括將聚合結(jié)果作為中繼傳輸給 以相反方向行駛的車輛，以存儲和傳送危險道路狀況的聚合結(jié)果。
9.一種用于檢測潛在危險道路狀況的方法，所述方法包括通過道路狀況周圍的多個車輛上的傳感器檢測所述道路狀況，其中，檢測到所述道路 狀況的每個車輛對所檢測道路狀況分配置信度值；將道路狀況的置信度值從檢測到所述道路狀況的每個車輛傳送給其它車輛； 在一個或多個車輛中聚合所述置信度值以產(chǎn)生聚合結(jié)果，所述聚合結(jié)果識別道路狀況 存在的概率；以及如果聚合結(jié)果超過預(yù)定閾值，使車輛按照道路狀況行動。
10.一種用于檢測潛在危險道路狀況的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括通過道路狀況周圍的多個車輛上的傳感器檢測所述道路狀況的裝置，檢測到所述道路 狀況的每個車輛對所檢測道路狀況分配置信度值；將道路狀況的置信度值從檢測到所述道路狀況的每個車輛傳送給其它車輛的裝置； 在所述多個車輛中的一個或多個中聚合所述置信度值以產(chǎn)生聚合結(jié)果的裝置，所述聚 合結(jié)果識別道路狀況存在的概率；以及將所述聚合結(jié)果以多跳方式無線傳輸給趨近所述道路狀況的車輛的裝置。全文摘要
本發(fā)明涉及使用基于V2X的網(wǎng)內(nèi)消息協(xié)議來支持道路危險狀況報警。使用無線通信網(wǎng)絡(luò)提供指示潛在危險道路狀況的消息的方法。使用所述網(wǎng)絡(luò)的車輛包括傳感器，所述傳感器能夠檢測各種潛在危險道路狀況，例如雨、霧、結(jié)冰道路狀況、交通擁堵等。檢測到具體道路狀況的多個車輛提供所述狀況存在的置信度值。所述置信度值然后由車輛與來自于其它車輛的檢測狀況的置信度值聚合，以提供聚合結(jié)果，所述聚合結(jié)果識別所檢測道路狀況發(fā)生的概率。所述聚合結(jié)果然后可能以多跳方式傳送給趨近所述道路狀況的其它車輛。替代地，來自于檢測到所述狀況的所有車輛的置信度值可以傳輸給趨近車輛，所述趨近車輛將提供識別所述狀況存在的可能性的聚合結(jié)果。
文檔編號G08G1/0965GK101916514SQ201010159279
公開日2010年12月15日 申請日期2010年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月31日
發(fā)明者D·K·格林, F·白 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作公司