用于获取路况信息的方法、系统和计算机程序产品与流程

1.本发明涉及一种用于获取路况信息的方法、一种用于获取路况信息的系统和一种计算机程序产品。


背景技术：

2.车联网技术的普及和发展让人们看到车与万物互联的可能性，然而，如何在不造成网络拥塞的前提下有效、快速地获取路况信息是目前面临的一大难点。
3.为了解决这一问题，现有技术中提出一种路况信息获取方法，在该方法中，以路侧单元或服务器为中间调度节点，本车辆向路侧单元发送路况信息请求，该请求携带有路况关注位置，由路侧单元根据关注位置促使另一车辆向本车辆分享对应位置的路况信息。
4.从现有技术还已知一种智能道路设施系统的控制方法，其中，不同层级的网络单元(例如rsu与tcu、tcu与云)之间可相互共享信息，从而最终能够向自动驾驶车辆提供实时控制指令。
5.但是上述解决方案仍存在诸多不足，特别是，目前的信息处理方式受到路侧单元自身通信范围的制约，并且要求本车辆与其他车辆处于同一通信范围内，因此所获取的路况信息仅局限于特定地理区域，而无法满足更大范围用户的行车需求。此外，统一要求从服务器进行信息回传的方案只能允许有限数量的车辆同时请求信息，当请求信息的终端较多，且路况信息数据量较大时，海量数据传输容易造成网络阻塞和通信链路停滞，同时这种方案也伴随着巨大的传输时延，降低了用户体验。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种用于获取路况信息的方法、一种用于获取路况信息的系统和一种计算机程序产品，以至少解决现有技术中的部分问题。
7.根据本发明的第一方面，提供一种用于获取路况信息的方法，所述方法包括以下步骤：
8.s1：借助一级通信节点接收关于目标位置的路况信息的请求；
9.s2：在一级通信节点处判断目标位置是否在其覆盖范围内；以及
10.s3：如果目标位置(p)不在所述一级通信节点(20)的覆盖范围内，将所述请求从一级通信节点转发给二级通信节点，所述二级通信节点的覆盖范围大于所述一级通信节点。
11.本发明尤其包括以下技术构思：通过不同层级节点形成的垂直结构，使路况信息的获取不仅仅局限于单个通信节点自身的功能范围，灵活地实现了更大地理区域内的交通信息共享。层层管理的网络架构也能在一定程度上降低集中式服务器的网络负荷，在充分利用各通信节点的存储能力的情况下，减小了获取路况信息的网络时延。
12.可选地，所述方法还包括以下步骤：在二级通信节点处判断目标位置是否在其覆盖范围内，如果不在其覆盖范围内，将所述请求从二级通信节点转发给三级通信节点，所述三级通信节点的覆盖范围大于所述二级通信节点。
13.在此，尤其实现以下技术优点：上级通信节点的覆盖范围大多由多个下属通信节点的覆盖范围叠加而成，因此通过增加网络架构的层级数量，可以扩大路况信息的监测和分享范围。
14.可选地，所述覆盖范围由第一和/或第二通信节点自身的通信范围确定；和/或，所述覆盖范围由第一和/或第二通信节点的用于监测路况信息的传感器的感知范围确定。
15.在此，对于主要基于与来往车辆交互来接收路况信息的通信节点而言，在通信技术上定义覆盖范围可以使路况信息的获取范围最大化。因为这种覆盖范围不仅包括通信节点自身的通信区域，而且还叠加了处于该通信区域内的联网车辆的视野范围。对于主要基于环境扫描来监测路况信息的通信节点而言，则可以根据传感器的视距范围明确界定覆盖范围，由此减少了与另一通信节点提供重复路况信息的可能性。因此，有利地使路况信息获取方式匹配于不同类型的通信节点。
16.可选地，针对所述请求，在一级通信节点处的信息处理方式不同于在二级通信节点处的信息处理方式。
17.在此，尤其实现以下技术优点：针对不同层级节点选择不同的信息处理方式，尤其可以确保充分利用特定于各层级的计算能力和存储空间，实现了效率最大化。
18.可选地，所述方法包括：为一级和/或二级通信节点定义地理围栏的边界坐标，将目标位置的坐标与所述边界坐标进行比较并判断是否落入地理围栏的区域内。
19.在此，尤其实现以下技术优点：基于坐标之间的比较和映射关系，可以以简单的方式判断出目标位置是否落入覆盖范围，减少了数据处理开销。
20.可选地，所述方法还包括：在二级通信节点处存储有其下属的或与其连接的一级通信节点的列表，所述列表包括各个一级通信节点的覆盖范围，通过数据检索在列表中定位出用于获取目标位置的路况信息的一级通信节点，由二级通信节点要求所述一级通信节点反馈相应的路况信息。
21.在此，尤其实现以下技术优点：通过本地存储下属节点的对应关系及相应的覆盖范围，能够通过信息检索和数据遍历快速辨识出目标节点，从而省去了逐级向下询问的通信流程，减少了开销和时延。
22.可选地，所述方法还包括：在二级通信节点处针对确定的时间段缓存有其下属的或与其连接的一级通信节点所获取的路况信息，在定位出用于获取目标位置的路况信息的一级通信节点的情况下，在二级通信节点本地调用相应的路况信息。
23.在此，尤其实现以下技术优点：在定位出对应的一级通信节点时，无需逐级向下请求反馈相应的路况信息，而是可以直接在二级通信节点本地调用缓存的历史路况信息，并将其提供给车辆，提高了方案的效率。
24.可选地，在一级和/或二级通信节点处判断出目标位置在其覆盖范围内的情况下，基于一级和/或二级通信节点的本地数据存储、计算能力和/或所使用的通信网络的时延确定用于提供路况信息的方式。
25.在此，尤其实现以下技术优点：在通信节点本地的数据存储和计算能力足够时，可以选择缓存一段时间路况信息，由此可以在向用户提供路况信息时减少信息处理时间。如果所使用的通信网络性能较高(例如数据传输速率和带宽满足一定条件)，则可以选择直接向对应节点请求当前的路况信息，由此可以确保所提供的路况信息的实时性。在权衡这两
种因素的情况下，可以适当地选择缓存一段时间数据还是向下逐级请求数据，由此提高了灵活性。
26.根据本发明的第二方面，提供一种用于获取路况信息的系统，所述系统用于执行根据本发明的第一方面所述的方法，所述系统包括一级通信节点和二级通信节点，其中，所述一级通信节点被配置成能够接收关于目标位置的路况信息的请求并且判断目标位置是否在其覆盖范围内，其中，在目标位置不在所述一级通信节点的覆盖范围内的情况下，将所述请求从一级通信节点转发给二级通信节点，所述二级通信节点的覆盖范围大于所述一级通信节点。
27.根据本发明的第三方面，提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，所述计算机程序用于在被计算机执行时实施根据本发明的第一方面所述的方法。
附图说明
28.下面，通过参看附图更详细地描述本发明，可以更好地理解本发明的原理、特点和优点。附图包括：
29.图1示出了根据本发明的一个示例性实施例的用于获取路况信息的系统架构的示意图；
30.图2示出了根据本发明的一个示例性实施例的用于获取路况信息的方法的流程图；
31.图3示出了在一个示例性应用场景中实施根据本发明的方法的示意图；
32.图4示出了在另一示例性应用场景中实施根据本发明的方法的示意图；
33.图5示出了在另一示例性应用场景中实施根据本发明的方法的示意图；
34.图6示出了在另一示例性应用场景中实施根据本发明的方法的示意图；以及
35.图7示出了在另一示例性应用场景中实施根据本发明的方法的示意图。
具体实施方式
36.为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案以及有益的技术效果更加清楚明白，以下将结合附图以及多个示例性实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，而不是用于限定本发明的保护范围。
37.图1示出了根据本发明的一个示例性实施例的用于获取路况信息的系统架构的示意图。
38.系统1例如包括路侧单元20、基站30、边缘计算(mec)服务器40及车联网云平台50。在图1所示的示例性应用场景中，可以将路侧单元(road side unit,rsu)20视为一级通信节点，将mec服务器40或基站30与mec服务器40的组合视为二级通信节点，并且将车联网云平台50视为三级通信节点。
39.例如取决于路侧单元20运营单位获取信息的权限，路侧单元20可以通过自身传感器探测或从其他车辆收集一定区域内的路况信息。作为示例，路侧单元20可以是安装有传感器(例如摄像头、激光雷达和超声波传感器等)及通信组件的路侧智能设施(例如交通信号灯、智能化交通标志等)。在此，路侧单元20可以基于v2i技术11的专用频段从车辆10接收
关于目标位置的路况信息的请求。路况信息例如包括：交通信号灯状态信息、路段施工信息、车祸事故信息、拥堵信息以及诸如道路湿滑或冰雪等的天气信息。可选地，在覆盖有移动蜂窝网络的条件下车辆10也可通过蜂窝网专用频段直接与基站30通信。
40.路侧单元20可以基于4g/5g网络12、13与相应基站30连接。在此，在基站30与(例如位于核心网的)车联网云平台50之间还布置有mec(multi
‑
access edge computing：多接入边缘计算)服务器40，通过这种服务器可以实现业务分流及本地化决策，从而使下层用户(例如路侧单元20)可直接访问mec服务器40，由此减小了核心网和骨干网的压力并缩短了时延。
41.mec服务器40旨在将业务下沉到移动网络边缘，从而为底层终端用户20、10提供计算和缓存的能力。为了使mec服务器40部署在靠近用户/接入点侧，一方面可将mec服务器40作为基站30的增强功能，并以与基站30融合或集成的方式布置。另一方面，为了平衡靠近用户和提高效率的矛盾，也可将mec服务器40作为独立设备并且以基站后或网关后的外置方式布置，从而使得mec服务器40部署在移动网络边缘与基站30之间。
42.车联网云平台50可以布置在移动网络的核心网中，其例如可以通过有线或无线连接(例如光纤、5g/4g网络)连接到处于网络边缘接入点处的mec服务器40，由此实现自核心网到边缘网的统一管控。
43.图2示出了根据本发明的一个示例性实施例的用于获取路况信息的方法的流程图。
44.在步骤s1中，借助一级通信节点接收关于目标位置的路况信息的请求。在此，一级通信节点可以是路侧单元。例如可以由车辆向最近的路侧单元发送路况信息请求，该路况信息请求例如可以携带有车辆自身的gps定位信息以及目标位置p的位置坐标。
45.在步骤s2中，在一级通信节点处判断目标位置p是否在一级通信节点的覆盖范围内(或者判断一级通信节点是否已经获取到、存储有或者可以获取该目标位置的路况信息)。例如，取决于一级通信节点(例如路侧单元)获取路况信息的类型(主动探测或从其他车辆收集)，覆盖范围可以由一级通信节点(例如路侧单元)自身的通信范围决定和/或由其安装的传感器的感知范围决定。
46.如果判断得出目标位置在一级通信节点的覆盖范围(或者一级通信节点已经获取到、存储有或者可以直接获取该目标位置的路况信息)，则可以在步骤s21中直接由该一级通信节点(例如路侧单元)将相应的目标位置的路况信息提供给发送请求的车辆。
47.如果目标位置不在一级通信节点处的覆盖范围内，则可以在步骤s3中将路况信息请求从一级通信节点转发给二级通信节点。在此，例如可以由路侧单元将该请求转发给mec服务器。
48.接下来，在步骤s4中在二级通信节点处判断是否目标位置p在二级通信节点覆盖范围内(或者判断二级通信节点是否已经获取到、存储有或者可以获取该目标位置的路况信息)。根据本发明的一个实施例，为了减小信息处理导致的时延，尤其可以预先为二级通信节点(例如mec服务器)定义地理围栏的边界坐标，通过将目标位置p的位置坐标与边界坐标进行比较，可以迅速判断出目标位置p是否落入地理围栏的区域内。
49.如果目标位置p未落入该二级通信节点的地理围栏的区域内(或者二级通信节点未获取到、未存储有或者不能获取该目标位置的路况信息)，则可以在步骤s5中进一步将路
况信息请求转发给三级通信节点。在此，三级通信节点例如可以是车联网云平台，其相对于二级通信节点(例如mec服务器)和一级通信节点(例如路侧单元)具有更大的覆盖范围。
50.在步骤s6中，判断目标位置p是否在三级通信节点的覆盖范围内(或者判断三级通信节点是否已经获取到、存储有或者可以获取该目标位置的路况信息)。如果不在其覆盖范围内，则可以在步骤s7中提示用户请求的目标位置超过服务范围。
51.如果判断出目标位置p在三级通信节点的覆盖范围内(或者三级通信节点已经获取到、存储有或者可以获取该目标位置的路况信息)，则可以在步骤s8中进一步寻找能够反馈相应路况信息的一级和/或二级通信节点，并以适当的方式将该路况信息提供给车辆。
52.下面结合步骤s9
‑
s12详细阐述根据本发明的一个实施例的在二级通信节点处针对路况信息请求的信息处理方式。
53.在作为二级通信节点的mec服务器处，例如可以存储有包括其下属的或与其通信连接的多个一级通信节点(例如路侧单元)的列表。在该列表中还可以包括各个一级通信节点的编号和覆盖范围。
54.在判断出目标位置p落入二级通信节点的地理围栏内的情况下，可以在步骤s9中对上述列表进行数据检索。例如，可以基于目标位置p的坐标对列表进行遍历，以便定位出可以用于获取目标位置的路况信息的一级通信节点(例如目标位置p附近的路侧单元)。
55.然后，可以在步骤s10中判断一级、二级通信节点及车辆之间所使用的通信网络的性能是否满足时延条件，这尤其可以基于相应的传输速率和带宽来判断。
56.在判断出当前使用的网络性能较好并且因此满足时延条件的情况下，可以在步骤s11中由二级通信节点要求其下属的或与其连接的可以获取目标位置(p)的路况信息的一级通信节点反馈相应的路况信息。例如可以从二级通信节点(例如mec服务器)向目标位置p附近的路侧单元发送相应的路况信息请求，在目标位置p附近的路侧单元获取到目标位置p的路况信息后，将该路况信息发送给二级通信节点(例如mec服务器)，然后再由二级通信节点(例如mec服务器)将该路况信息发送给车辆附近的路侧单元，从而由该路侧单元将路况信息分享给车辆。
57.根据本发明的一种实施方式，例如在网络时延较大的情况下，如果mec服务器(二级通信节点)具有一定的数据存储能力，可以在二级通信节点存储有其下属的或所连接的各个一级通信节点在例如最近一段时间所获取的附近的路况信息。在此情况下，可以选择不逐级向下(例如向一级通信节点)请求反馈路况信息，而是直接在二级通信节点(例如mec服务器)本地调用其所存储的路况信息并将其提供给车辆。由此，尤其可以节省向下层节点请求信息的通信时间。
58.图3示出了在一个示例性应用场景中实施根据本发明的方法的示意图。
59.如图3所示，路侧单元20(在下文中也称为rsu)作为一级通信节点监测并存储一定区域内的路况信息。每个mec服务器41、42、43可以与基站融合地布置在移动网络边缘的接入点处，并且作为二级通信节点连接及管理多个路侧单元20。此外，车联网云平台50例如作为三级通信节点连接及管理多个mec服务器41、42、43。
60.在图3中还分别以实线箭头和虚线箭头示出用于请求路况信息的信息流301和用于反馈路况信息的信息流302。
61.在图3所示场景中，车辆10在行驶期间想要获取目标位置p的路况信息并因此向最
近的rsu
‑
l发送路况信息请求。最近的rsu
‑
l接收到该请求之后，判断出目标位置p不在自身覆盖范围内。于是，该rsu
‑
l将请求向上转发给mec服务器41。
62.在mec服务器41处，首先可以基于简单的坐标匹配判断出目标位置p处于mec服务器41自身的覆盖范围内。然后，mec服务器41基于rsu列表准确定位出用于监测目标位置p的路况信息的一级通信节点的编号为rsu
‑
b。为了获得相应路况信息，mec服务器41向其下属的rsu
‑
b发送控制或请求指令并要求rsu
‑
b反馈目标位置p的路况信息。
63.响应于接收到的控制或请求指令，rsu
‑
b将目标位置p的路况信息打包并返回给mec服务器41。然后，mec服务器41将其转发给车辆附近的rsu
‑
l，并由该rsu
‑
l以例如广播的方式将路况信息传递给车辆10，从而使车辆10能够获取特定位置p的实时路况信息并基于实时路况信息做出决策(例如调整路径规划策略)。
64.图4示出了在另一示例性应用场景中实施根据本发明的方法的示意图。
65.在图4中，分别以实线箭头和虚线箭头示出用于请求路况信息的信息流401和用于反馈路况信息的信息流402。
66.图4所示的示例性场景与图3的区别在于：(作为二级通信节点的)mec服务器41在本地存储器400中缓存有下属的各个一级通信节点rsu
‑
l至rsu
‑
b所获取的例如最近一段时间的附近的路况信息。
67.因此，除了可基于逐级向下请求的方式来使对应节点rsu
‑
b反馈路况信息，mec服务器41还可以提供诸如本地缓存、本地数据服务等功能。根据预先配置的规则，在基于rsu列表匹配出用于获取目标位置p的路况信息的rsu的情况下，不向具体的目标节点rsu
‑
b发送实时控制或请求指令并要求实时反馈路况信息，而是直接从mec服务器41的本地存储器400中调用其所缓存的rsu
‑
b所获取的目标位置p的路况信息。然后再将其经由车辆附近的rsu
‑
l传递给车辆10。
68.图5示出了在另一示例性应用场景中实施根据本发明的方法的示意图。
69.在图5中，分别以实线箭头和虚线箭头示出用于请求路况信息的信息流501和用于反馈路况信息的信息流502。
70.图5所示的示例性场景与图4的区别在于：在路况信息的回传阶段，路侧单元rsu
‑
l对于路况信息的传递而言是透明的，其不会影响mec服务器41与车辆10之间的信令过程。这意味着，如果车辆10所在区域满足特定的网络(例如4g/5g网络)覆盖条件，则可以直接由mec服务器41将路况信息传输给车辆10，此时作为中间节点的rsu
‑
l将包含路况信息的报文原封不动地透传。由此，在这种情况下进一步减小了整个通信流程的时延。
71.图6示出了在另一示例性应用场景中实施根据本发明的方法的示意图。
72.在图6中，分别以实线箭头和虚线箭头示出用于请求路况信息的信息流601和用于反馈路况信息的信息流602。
73.图6所示的示例性场景与图3
‑
5的区别在于：在(作为二级通信节点的)mec服务器41处判断出目标位置p不在其覆盖范围内。因此，由mec服务器41将路况信息请求进一步向上转发给(作为三级通信节点的)云端服务器50，这种云端服务器50例如可以是布置在移动核心网络中的车联网平台。
74.在云端服务器50处，判断出目标位置p位于其自身的覆盖范围内并定位出目标位置p附近的路侧单元rsu
‑
n。与图3类似地，可以从云端服务器50出发，逐级向下请求相应的
路况信息并最终将其反馈给车辆10。此外，视相应的网络性能以及节点本地的存储能力而定，也可以直接从云端服务器30本地调用对应的缓存的路况信息，或者也可以先对应到相应的mec服务器43然后再从那里调用路况信息。同样，在回传阶段，也可以绕过mec服务器41(将其视为透明节点)而直接由云端服务器50与rsu
‑
l或车辆10进行通信。
75.图7示出了在另一示例性应用场景中实施根据本发明的方法的示意图。
76.在图7中，分别以实线箭头和虚线箭头示出用于请求路况信息的信息流701和用于反馈路况信息的信息流702。
77.图7所示的示例性场景与图3
‑
6的区别在于：车辆10附近的路侧单元rsu
‑
l临时出现故障并因此无法提供相应的信息服务。在图7中示出一种示例性解决方案，其中，替代于向rsu
‑
l发送路况信息请求，车辆10基于v2v(车对车)技术向周围环境中的另一车辆10'发送路况信息请求。该另一车辆10'将路况信息请求转发给其最近的路侧单元rsu
‑
m，并由其承担路况信息反馈的任务。具体的路况信息获取过程类似于图6所示的应用场景。在另一车辆10'从路侧单元rsu
‑
n接收到相应路况信息之后，由另一车辆10'将其转发给进行请求的车辆10，从而即使在路侧单元rsu
‑
l损坏的情况下也能够成功地使车辆10获得期望的路况信息。
78.尽管这里详细描述了本发明的特定实施方式，但它们仅仅是为了解释的目的而给出的，而不应认为它们对本发明的范围构成限制。在不脱离本发明精神和范围的前提下，各种替换、变更和改造可被构想出来。