车辆和用于控制车辆的方法技术

一种车辆包括：控制器，其用于控制所述车辆的至少一个部件的操作；时钟，其用于使车辆的部件的操作同步；存储器，其用于存储相对于车辆的时钟的时钟偏移，以同步车辆的部件的操作；以及接收器，其从相邻车辆集合接收心跳消息集合，从相邻车辆接收的每个心跳消息均包括心跳消息的传送时间、相邻车辆的位置以及相邻车辆的速率。所述接收器在使用车辆的时钟测量的相应接收时间接收每个心跳消息。所述车辆还包括处理器，其用于通过将心跳消息的传送时间和利用未知时钟偏移调整的相应接收时间之间的光传播距离与未知位置处的车辆和从心跳消息中获取的相邻车辆的位置之间的距离进行比较，响应于同时确定车辆在特定时间的未知时钟偏移和未知位置来更新存储在存储器中的时钟偏移。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】车辆和用于控制车辆的方法
本专利技术总体上涉及车辆通信网络中的无线通信，尤其涉及车辆的时钟同步。
技术介绍
“车对车(V2V)”是一种汽车技术，旨在允许汽车彼此“交谈”。V2V通信启用车辆通信系统和/或网络，其中车辆和路边单元是通信节点，彼此之间提供信息，例如安全警告和交通信息。车辆通信系统可以有效避免事故、自主组队和交通拥堵。然而，那些应用依赖于车辆通信网络中的时间敏感性，这要求形成车辆通信网络的车辆的时钟同步。通常基于全球导航卫星系统(GNSS)的时钟来完成这种同步。GNSS是一种卫星系统，能用于确定移动接收器相对于地球的地理位置。GNSS包括GPS、Galileo、Glonass和北斗。各种全球导航卫星(GNS)校正系统构造成用于从GNSS卫星接收GNSS信号数据、用于处理这些GNSS数据、用于从GNSS数据计算GNSS校正，并用于将这些校正提供给车辆，以实现更快并且更准确地计算车辆地理位置的目的。GNSS可以用于使车辆的时钟(即GNSS接收器)相对于GNSS系统的时钟同步。然而，GNSS接收器时钟相对于最终定义特定GNSS系统的稳定原子时间标度漂移。具有不同GNSS接收器的不同车辆可能具有不同的漂移，从而使车辆通信网络不同步。例如，大气条件的不一致影响GNSS信号穿过地球大气层(尤其是电离层)时的速度。校正这些错误是一项重大挑战。当卫星直接位于头顶上方时，这些影响最小，而对于距离地平线更近的卫星则由于穿过大气层的路径更长影响更大。一旦知道了接收器的大概位置，就可以使用数学模型来估计并补偿这些误差。然而，各种位置估计方法也可能具有难以解决的模糊性，例如，参见US2017-0254901。因此，需要在车辆通信环境中对时间敏感网络进行时钟同步。
技术实现思路
一些实施方式基于时间敏感联网为汽车工业提供解决方案以实现对形成车辆通信网络的车辆的实时控制的认识。时间敏感的联网需要网络智能同步。因此，可以通过使参与形成网络的车辆的时钟同步来实现允许参与的车辆协调其操作的时间敏感的车辆通信网络。车辆的时钟可以与车辆的GNSS接收器通信的全球导航卫星系统(GNSS)的时钟同步。然而，一些实施方式基于以下认识：由于不同的车辆可能具有不同的时钟偏移误差，车辆的时钟与GNSS的时钟的单独同步不能保证车辆在网络通信网络中的同步。此外，GNSS同步可能会受到城市环境中卫星信号的多径影响。另外，车辆通信网络中的某些车辆可能不具有GNSS接收器。不同的标准提供了时钟相互同步的协议。例如，IEEE一直在开发基于精确时间协议(PTP)的同步标准。然而，那些协议需要同步装置之间的信息交换，这在通用的车辆通信网络的背景下可能是不切实际的。一些实施方式基于以下认识：车辆通信网络对参与车辆具有特殊要求。与其他网络中的节点不同，车辆通信网络中的车辆会定期宣布其存在。例如，在用于车辆环境中的无线访问(WAVE)的IEEE专用短距离通信(DSRC)中，要求车辆每100毫秒传送一次心跳消息，以向相邻车辆宣布其存在。心跳消息的属性包括临时ID、时间、纬度、经度、海拔、位置精度、速度和传送、航向、加速度、方向盘角度、制动系统状态和车辆大小之一或组合。一些实施方式基于以下认识：该心跳消息包括必要的同步数据，因此可以用于同步。这种方法减少了网络流量并减轻了干扰。利用自动传送的同步数据，车辆可以实现静默同步，而无需常规同步方法中执行的消息交换。例如，一些实施方式基于这样的认识，即在假设车辆的时钟偏移和车辆的位置未知的情况下，可以基于在多个心跳消息中接收到的信息的三边测量，将车辆的时钟与其他车辆的时钟同步。这是因为可以用两种方法进行车辆的三边测量。一种方法使用在心跳消息的传送和接收时间之间光传播的距离，该距离是未知时钟偏移的函数。另一方法使用特定时间多个车辆的位置与车辆的未知位置之间的距离。通过比较两种距离，能够同时确定车辆在特定时间的未知时钟偏移和未知位置。一些实施方式基于以下认识：上述方法可以用于具有导航系统(例如GNSS)的车辆或不具有导航系统的车辆。这是因为当利用使用时钟的导航系统确定位置时，时钟偏移中的错误会传导至位置测量。因此，一些实施方式不信任该位置，并且随后刻意使用三边测量来同时确定未知时钟偏移和未知位置(即使当偏移和位置的一些值已知时)。以这种方式，可以校正引起位置不确定性的偏移不确定性。因此，一个实施方式公开了一种车辆，所述车辆包括：控制器，所述控制器用于控制所述车辆的至少一个部件的操作；时钟，所述时钟用于使所述车辆的所述部件的所述操作同步；存储器，所述存储器用于存储相对于所述车辆的所述时钟的时钟偏移，以调整所述车辆的所述部件的所述操作的同步；接收器，所述接收器从相邻车辆集合接收心跳消息集合，从相邻车辆接收的每个心跳消息均包括所述心跳消息的传送时间、所述相邻车辆的位置以及所述相邻车辆的速率，其中，所述接收器在使用所述车辆的所述时钟测量的相应接收时间接收每个心跳消息；以及处理器，所述处理器用于通过将光在所述心跳消息的传送时间和利用所述车辆在特定时间的未知时钟偏移调整的相应接收时间之间的传播距离的第一三边测量与在该特定时间的未知位置处的所述车辆与从所述心跳消息中获取的所述相邻车辆的位置之间的距离的第二三边测量进行比较，响应于同时确定所述车辆在所述特定时间的所述未知时钟偏移和所述未知位置来更新存储在所述存储器中的所述时钟偏移。另一实施方式公开了一种用于控制车辆的方法，其中，所述方法使用与存储的实施该方法的指令耦合的处理器，其中，所述指令在由实施所述方法的至少部分步骤的所述处理器执行时包括：跳消息集合，从相邻车辆接收的每个心跳消息均包括所述心跳消息的传送时间、所述相邻车辆的位置以及所述相邻车辆的速率，其中，接收器在使用所述车辆的时钟测量的相应接收时间接收每个心跳消息；通过将在特定时间在未知位置处的所述车辆与从所述心跳消息中获取的所述相邻车辆的位置之间的距离与光在所述心跳消息的传送时间和利用所述车辆在该特定时间的未知时钟偏移调整的相应接收时间之间的传播距离进行比较，同时确定所述车辆在所述特定时间的所述未知时钟偏移和所述未知位置；利用所确定的所述时钟偏移更新所述车辆的时钟；并且根据所述车辆的更新的时钟，控制所述车辆的至少一个部件的操作。又一实施方式公开了一种非暂时性计算机可读存储介质，在所述非暂时性计算机可读存储介质上实现有能由处理器执行的用于进行以下方法的程序，该方法包括：从相邻车辆集合接收心跳消息集合，从相邻车辆接收的每个心跳消息均包括所述心跳消息的传送时间、所述相邻车辆的位置以及所述相邻车辆的速率，其中，所述接收器在使用所述车辆的时钟测量的相应接收时间接收每个心跳消息；通过将在特定时间在未知位置处的所述车辆与从所述心跳消息中获取的所述相邻车辆的位置之间的距离与光在所述心跳消息的传送时间和利用所述车辆在该特定时间的未知时钟偏移调整的相应接收时间之间的传播距离进行比较，同时确定所述车辆在所述特定时间的所述未知时钟偏移和所述未知位置；利用所确定的所述时钟偏移更新所述车辆的时钟；并且根据本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种车辆，所述车辆包括：/n控制器，所述控制器用于控制所述车辆的至少一个部件的操作；/n时钟，所述时钟用于使所述车辆的所述部件的所述操作同步；/n存储器，所述存储器用于存储相对于所述车辆的所述时钟的时钟偏移，以调整所述车辆的所述部件的所述操作的同步；/n接收器，所述接收器从相邻车辆集合接收心跳消息集合，从相邻车辆接收的每个心跳消息均包括所述心跳消息的传送时间、所述相邻车辆的位置以及所述相邻车辆的速率，其中，所述接收器在使用所述车辆的所述时钟测量的相应接收时间接收每个心跳消息；以及/n处理器，所述处理器用于通过将光在所述心跳消息的传送时间和利用所述车辆在特定时间的未知时钟偏移调整的相应接收时间之间的传播距离的第一三边测量与在该特定时间的未知位置处的所述车辆与从所述心跳消息中获取的所述相邻车辆的位置之间的距离的第二三边测量进行比较，响应于同时确定所述车辆在所述特定时间的所述未知时钟偏移和所述未知位置来更新存储在所述存储器中的所述时钟偏移。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180305 US 15/911,4391.一种车辆，所述车辆包括：
控制器，所述控制器用于控制所述车辆的至少一个部件的操作；
时钟，所述时钟用于使所述车辆的所述部件的所述操作同步；
存储器，所述存储器用于存储相对于所述车辆的所述时钟的时钟偏移，以调整所述车辆的所述部件的所述操作的同步；
接收器，所述接收器从相邻车辆集合接收心跳消息集合，从相邻车辆接收的每个心跳消息均包括所述心跳消息的传送时间、所述相邻车辆的位置以及所述相邻车辆的速率，其中，所述接收器在使用所述车辆的所述时钟测量的相应接收时间接收每个心跳消息；以及
处理器，所述处理器用于通过将光在所述心跳消息的传送时间和利用所述车辆在特定时间的未知时钟偏移调整的相应接收时间之间的传播距离的第一三边测量与在该特定时间的未知位置处的所述车辆与从所述心跳消息中获取的所述相邻车辆的位置之间的距离的第二三边测量进行比较，响应于同时确定所述车辆在所述特定时间的所述未知时钟偏移和所述未知位置来更新存储在所述存储器中的所述时钟偏移。


2.根据权利要求1所述的车辆，所述车辆还包括：
内部测量单元IMU，所述IMU用于确定所述车辆的速率，其中，基于不同心跳消息的传送时间的差异以及所述车辆的速率来调整在距离的所述第二三边测量中所述车辆在所述特定时间的所述未知位置。


3.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述心跳消息的数量等于或大于所述第一三边测量和所述第二三边测量中的未知数的数量。


4.根据权利要求3所述的车辆，其中，所述接收器接收的所述心跳消息大于未知数的数量，并选择所述传送时间的差异小于阈值的所述心跳消息集合。


5.根据权利要求1所述的车辆，所述车辆还包括：
导航系统，所述导航系统用于确定所述车辆在由具有所述时钟偏移的所述时钟测量的当前时间的位置；
内部测量单元IMU，所述IMU用于确定所述车辆在所述当前时间的速率；以及
传送器，所述传送器用于传送所述车辆的心跳消息，所述心跳消息包括所述当前时间、由所述导航系统确定的所述位置以及由所述IMU确定的所述速率。


6.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述处理器从所述相邻车辆集合中选择一组相邻车辆，以通过多次迭代进行同步，其中，所述一组中的每个相邻车辆均具有这样的相对于所述车辆的位置和速率的位置和速率：其使得，在由心跳消息传送频率和预定迭代次数限定的持续时间内，所述相邻车辆位于通信范围内。


7.根据权利要求6所述的车辆，其中，所述处理器将所述相邻车辆的时间戳、位置和速率提交给神经网络，以选择可靠的所述一组相邻车辆。


8.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述接收器接收用于进行联合控制应用的一组相邻车辆的指示。


9.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述处理器使用比较系统基于从所述相邻车辆接收的心跳消息同时确定所述车辆的所述未知时钟偏移和所述未知位置，所述比较系统等同于：












其中，c是光速，tti(i＝1，2，3，4)是所述相邻车辆Vi(i＝1，2，3，4)传送所述心跳消息的时间，tri(i＝1，2，3，4)是所述车辆从所述相邻车辆Vi(i＝1，2，3，4)接收所述心跳消息的时间，并且(xi，yi，zi)是所述相邻车辆Vi(i＝1，2，3，4)的位置。


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【专利技术属性】
技术研发人员：郭建林，菲利普·奥尔利克，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP