用于车辆的数据传输方法和数据传输装置与流程

1.本发明涉及用于车辆的、尤其是机动类型的车辆的数据传输方法和数据传输装置。本发明更具体地涉及根据称作v2x的车辆向任何事物类型的通信模式传输数据的数据传输方法和数据传输装置，所述数据传输方法和数据传输装置尤其是用于传输紧急消息或警报消息。


背景技术：

2.现代车辆装载有通信系统，所述通信系统使车辆能够在彼此之间或与自身环境交换信息(尤其是，例如与警报消息或紧急消息相关联的信息，以通知危险)。
3.由此，出现了应用于运载领域的新型信息通信技术，例如欧洲的its g5(英文为“intelligent transportation system g5”，或法文为“syst
è
me de transport intelligent g5”)或美国的dsrc(英文为“dedicated short range communications”，或法文为“communications d
é
di
é
es
à
courte port
é
e”)，这两者均基于ieee 802.11p标准，又或基于称作c-v2x(英文为“cellular-vehicle to everything”，或法文为“cellulaire-v
é
hicule vers tout”)的蜂窝网络技术，该蜂窝网络技术依赖于基于lte(英文为“long term evolution”，或法文为“evolution
à
long terme”)的4g以及即将到来的5g。
4.由于车辆本质上是可动的，数据传输有时会伴随着错误和/或信息丢失(例如由于暂时连接丢失)。当由车辆传输的数据与用于通知道路使用者例如即将发生危险的警报消息或紧急消息有关时，这些传输问题可能特别有害。


技术实现要素：

5.本发明的目标在于使在称作v2x的车辆向任何事物类型的通信系统中的数据传输安全化。
6.本发明的另一目标在于改善由车辆实施的数据传输的可靠性，尤其是对于与紧急情况或遇险有关的数据。
7.根据第一方面，本发明涉及一种用于车辆的数据传输方法，所述方法包括根据称作v2x的车辆向任何事物的通信模式传输数据帧，所述帧包括一系列多个同样(identiques)且在所述帧中接连(cons
é
cutifs)的数据包(paquets)。
8.根据变型，不同的错误检测编码与所述系列的数据包中的每个相关联。
9.根据另一变型，不同的错误更正编码与所述系列的数据包中的每个相关联。
10.根据额外变型，所述系列的每个数据包包括表征紧急消息或警报消息的同样数据的相同集合。
11.根据附加变型，所述数据的集合中的数据对应于cam或denm类型的消息数据。
12.再根据变型，传输时间间隔与所述系列的每个数据包相关联，所述系列形成传输时间间隔的组合。
13.根据另一变型，经包含在所述系列中的同样数据包的数量基于传输性能指标确
定。
14.特别是，在实施例中，所述性能指标包括以下元素的至少其中之一：
[0015]-数据包错误率；
[0016]-帧错误率；
[0017]-偿付(acquittement)数量；
[0018]-未偿付数量。
[0019]
根据第二方面，本发明涉及一种用于车辆的数据传输装置，所述装置包括与处理器相关联的存储器，所述处理器配置用于实施根据本发明第一方面的方法的步骤。
[0020]
根据第三方面，本发明涉及一种车辆，所述车辆例如是机动类型的并且包括如上文描述的根据本发明第二方面的装置。
[0021]
根据第四方面，本发明涉及一种电脑程序，所述电脑程序包括指令，所述指令适用于执行根据本发明第一方面的方法的步骤，当所述电脑程序由至少一个处理器执行时尤其是这种情况。
[0022]
这种电脑程序可使用任何编程语言，并且呈源代码、呈目标代码或呈在源代码与目标代码之间的中间代码的形式，例如具有经部分编译的形式或具有任何其它期望的形式。
[0023]
根据第五方面，本发明涉及一种由电脑可读的记录介质，所述记录介质上记录有电脑程序，所述电脑程序包括用于执行根据本发明第一方面的方法的步骤的指令。
[0024]
一方面，所述记录介质可以是能够存储所述程序的任何实体或装置。例如，所述介质可包括存储部件(例如rom存储器、cd-rom或微电子电路类型的rom存储器)又或磁记录部件或硬盘。
[0025]
另一方面，该记录介质也可以是可传输介质，例如电信号或光信号，这种信号可经由电缆或光缆、通过常规无线电或赫兹无线电或通过自导向激光束或通过其它部件进行传送(achemin
é
)。根据本发明的电脑程序可特别是从internet类型的网络下载。
[0026]
可替代地，所述记录介质可以是内置于所述电脑程序的集成电路，所述集成电路适用于执行或适用于经使用于执行所讨论的方法。
附图说明
[0027]
通过阅读本发明下文中的非限制性实施例的详细说明和附图1至4，本发明的其它特征和优点将更加清楚，在所述附图中：
[0028]-图1示意性地示出了根据本发明特别实施例的v2x通信环境；
[0029]-图2示意性地示出了根据本发明特别实施例的由图1的通信环境中的车辆传输的数据帧的结构；
[0030]-图3示意性地示出了根据本发明特别实施例的经配置用于传输图2的数据帧的装置；
[0031]-图4示出了根据本发明特别实施例的用于图1的环境中的车辆的数据传输方法的不同步骤的程序框图。
具体实施方式
[0032]
现在，在下文中联合参考图1至图4描述了一种用于车辆的尤其是在v2x类型的通信网络中进行数据传输的数据传输方法和数据传输装置。
[0033]
根据本发明的非限制性特别实施例，尤其是在v2x类型的通信网络中进行数据传输的数据传输方法包括根据称作v2x的车辆向任何事物的通信模式传输一个或多个数据帧。每个帧有利地包括一系列多个同样且在所述数据帧中接连的数据包，每个数据包包括同样数据的相同集合。
[0034]
多个同样数据包在以一个或多个目的地为目的地进行传输的相同数据帧中的串联(concat
é
nation)能够改善所述传输的安全性，也就是说，能够增加经包含在所述数据包中的数据由所述一个或多个目的地有效接收的概率。
[0035]
图1示意性地示出了根据本发明的非限制性特别实施例的在v2x(英文为“vehicle-to-everything”，或法文为“v
é
hicule vers tout”)类型的通信网络中的通信环境1。
[0036]
图1示出了在道路环境中通行的第一车辆10。第一车辆10有利地装载有通信装置，所述通信装置用于以另一通信装置为目的地传输和接收数据，所述通信装置例如是经装载在第二车辆11中的或由行人12或自行车手13携带的通信装置。每个通信装置可类比成网络(例如自组织无线网络)的节点。
[0037]
第一车辆10通过使用称作v2x的车辆向任何事物的通信系统来以第二车辆、行人12和/或自行车手13为目的地传输信息或数据，该通信系统例如基于3gpp lte-v或its g5的ieee 802.11p标准。在这种v2x通信系统中，每个车辆装载有节点以允许车辆向车辆v2v(英文为“vehicle-to-vehicle”)的通信，车辆向基础设施v2i(英文为“vehicle-to-infrastructure”)的通信和/或车辆向行人v2p(英文为“vehicle-to-pedestrian”)的通信，所述行人(或所述自行车手)装备有配置用于与所述车辆通信的移动装置(例如智能电话(英文为“smartphone”))。
[0038]
自组织无线网络(还称作wanet(英文为“wireless ad hoc network”)或manet(英文为“mobile ad hoc network”))是分散式无线网络。与基于现有基础设施(例如包括由有线基础设施或无线基础设施在彼此之间联接的路由器或服务点)的集中式网络不同，自组织无线网络由节点构成，所述节点中的每个根据所述网络的连接性和经实施的路由算法通过从一个节点至另一节点地从发射机朝向目的地再传输所述数据来参与所述数据的路由。所述自组织无线网络有利地对应于自组织车载网络(或vanet，英文为“vehicular ad hoc network”)或对应于智能自组织车载网络(或invanet，英文为“intelligent vehicular ad hoc network”，还称作“geonetworking”)。在这种网络中，2个或更多个车辆中的每个装载有可在车辆向车辆v2v(英文为“vehicle-to-vehicle”)的通信背景下彼此之间通信的节点；每个车辆可在经安置在车辆向基础设施v2i(英文为“vehicle-to-infrastructure”)的通信背景下的基础设施通信；每个车辆可在车辆向行人v2p(英文为“vehicle-to-pedestrian”)的通信背景下与一个或多个装备有移动装置(例如智能电话(英文为“smartphone”))的行人通信。
[0039]
所述自组织无线网络包括传输中继器101、102，所述传输中继器例如对应于一个或多个ubr(“unit
é
bord de route(道路车载单元)”)101、102，除了装备在所述车辆或所述
行人上的节点之外，所述一个或多个ubr中的每个对应于所述网络的节点。根据变型，所述传输中继器101、102对应于蜂窝网络(例如所谓的4g或5g蜂窝网络)的中继天线。再根据变型，除了装备在所述车辆或所述行人上的节点之外，所述自组织无线网络包括一个或多个ubr以及蜂窝网络的一个或多个中继天线。根据该变型，节点101例如对应于ubr，节点102对应于中继天线。
[0040]
中继器101和102有利地经由有线连接和/或无线连接与一个或多个远程服务器联接或与“云”(“cloud”，或法文为“nuage”)100联接。由此，中继器101和102可用作在“云”100与第一车辆10、第二车辆11、行人12和/或自行车手13之间的中继器。
[0041]
根据实施变型，第一车辆10根据直接通信模式(也就是说，不通过基础设施网络(其包括中继器101和102)进行通信的通信模式)以第二车辆11、行人12和/或自行车手13为目的地传输数据。直接通信模式例如符合：
[0042]-欧洲的its g5或美国的dsrc(英文为“dedicated short range communications”，或法文为“communications d
é
di
é
es
à
courte port
é
e”)，两者均基于ieee 802.11p标准；或
[0043]-lte-v mode 4(英文为“long-term evolution-vehicle mode 4”，或法文为“evolution
à
long terme-v
é
hicule mode 4”)，其允许v2v通信(还称作基于称作pc5的lte直接通信接口的“sidelink”(或法文为“liaison lat
é
rale”)通信)；例如在由manuel gonzalez-martin、miguel sepulcre、rafael molina-masegosa和javier gozalvez撰写的并于2018年发表的题为“analytical models of the performance of c-v2x mode 4vehicular communications(c-v2x mode 4车辆通信性能的分析模型)”的文章中描述了这种技术。
[0044]
在第一操作中，包括一系列同样数据包的数据帧由第一车辆10形成。该数据帧例如对应于参照图2描述的数据帧。所述数据包是所谓同样的，因为这些数据包中的每个所运载的有用数据(英文为“payload”)是同样的。所述系列的同样数据包的数量例如在2个与10个之间，例如等于2个、3个、4个、5个的数据包。
[0045]
所述系列的每个数据包有利地包括表征紧急消息和/或警报消息和/或遇险消息的数据，这些数据能够给所述数据帧的一个或多个目的地通知危险或紧急情况。这些数据例如对应于例如在2010年9月的技术规范etsi ts102 637-3v1.1.1中所限定的denm(英文为“decentralized environmental notification message”，或法文为“message de notification environmental d
é
centralis
é
e”)类型的一个或多个消息的数据。根据另一示例，这些数据例如对应于例如在2011年3月的技术规范etsi ts 102 637-2v1.2.1中所限定的cam(英文为“cooperative awareness message”，或法文为“message d’avertissement coop
é
ratif”)类型的一个或多个消息的数据。
[0046]
所述数据包经再组合以便在所述数据帧中是接连的，也就是说，所述系列的数据包例如在传输突发(英文为“transmission burst”)中或在传输时间间隔组合(英文为“transmission time interval bundling”，所谓的“tti bundling”，或法文为“groupementtti”)中进行再组合，所谓的tti传输时间间隔(例如等于40ms)与所述系列的数据的每个数据包相关联或经分配至所述系列的数据的每个数据包。
[0047]
所述系列的数据包的数量例如对应于默认参数，无论情形如何，该数量是固定的。
[0048]
根据变型，所述系列的数据包的数量对应于可例如由用户设置参数的值。
[0049]
再根据变型，所述系列的数据包的数量是由构造所述数据帧的装置动态地且自动地配置的参数。根据该最后变型，经包含在所述系列中的数据包的数量根据条件或根据传输或根据在一方面第一车辆10与另一方面所述帧的一个或多个目的地之间的连接质量进行确定。
[0050]
根据另一变型，经包含在所述系列中的同样数据包的数量基于传输性能指标进行确定。由此，所述性能指标对应于表达传输条件质量的参数。
[0051]
特别是，在实施例中，所述性能指标包括以下元素的至少其中之一：
[0052]-数据包错误率(见下文)；
[0053]-帧错误率(见下文)；
[0054]-偿付数量(见下文)；
[0055]-未偿付数量(见下文)。
[0056]
所述性能指标由构造所述帧(且经装载在第一车辆10中)的装置例如基于例如per指标(英文为“packet error rate”，或法文为“taux d'erreur paquet(数据包错误率)”)、fer指标(英文为“frame error rate”，或法文为“taux d'erreur de trame(帧错误率)”)、经接收的偿付数量或未偿付数量指标进行估计。这些指标例如根据由先前传输的帧或数据包的一个或多个目的地实施的回馈(retours)基于由第一车辆10先前传输的帧或数据包进行确定。所述连接越好(例如per和/或fer越低，或偿付数量相对于先前传输的数据包的数量越高)，所述系列中的数据包的数量越小(例如在所述系列中实施2个或3个同样数据包)。相反地，所述连接越差(例如per和/或fer越高，或偿付数量相对于先前传输的数据包的数量越低(或未偿付数量相对于先前传输的数据包的数量越高)，所述系列中的数据包的数量越大(例如在所述系列中实施4个或5个同样数据包)。
[0057]
在第二操作中，包括该系列同样数据包的帧根据v2x通信模式(例如根据直接通信模式)进行传输。所述帧例如根据广播传输模式(英文为“broadcast”)传输，该广播传输模式也就是说以经配置用于根据v2x通信模式与第一车辆10进行通信的通信装置的集合为目的地。该集合例如包括第二车辆11、行人12和自行车手13，并且在图1中以虚线圆圈示出。根据另一示例，所述帧根据多播传输模式(英文为“multicast”)进行传输，该多播传输模式也就是说以其中每个由自身地址识别的多个通信装置为目的地。再根据示例，所述帧根据单播传输模式(英文为“unicast”)进行传输，该单播传输模式也就是说以仅已由自身地址识别的通信装置(例如由行人12携带的通信装置)为目的地。所述传输模式例如取决于经包含在所述系列的数据包中的数据的属性。
[0058]
多个同样数据包的接连传输能够显著增加经包含在这些数据包中的数据有效地由这些数据包的一个或多个目的地接收和解码的概率。
[0059]
另外，多个同样数据包的接连传输能够明显地减少在2个数据包之间的延迟时间。在现有技术中，已知，当先前传输的数据包(至少部分地)未经接收时，或者当先前传输的数据包的数据未正确地经解码时，重新传输数据包。新的发射通常实施在接收到目的地消息之后，该目的地消息用于例如经由未偿付(所谓的non-ack或nack)的发射向所述发射机表明所述数据包未经接收或未经解码。在第一数据包的发射与第二数据包的发射之间的延迟时间由此特别大，当经包含在所述数据包中的数据与紧急或遇险情况有关时，这是非常有
问题的。通过多个同样数据包的接连发射，所述延迟减少到最小。当所述目的地未正确地接收所述系列的第一数据包时，将立即接收所述系列的接下来的数据包而不必实施请求，这能够增加能够接收和解码所有数据的概率，即使在一些数据包上存在错误。由此大大改善了所述连接的可靠性。
[0060]
为了进一步增加所述连接的可靠性，根据实施变型，不同的错误检测编码与所述系列的数据包中的每个相关联。这种错误检测编码例如对应于crc(英文为“cyclic redundancy check”，或法文为“de redondance cyclique”)。
[0061]
再根据变型，不同的错误更正比特与每个数据包相关联。这种变型能够改善数据传输的可靠性，同时增加经部分地传输或经错误地传输的数据包的数据可基于经正确接收的数据进行重建的概率。这些比特例如对应于fec数据(英文为“forward error correction”，或法文为“correction d’erreur sans voie de retour”)或对应于reed-solomon编码。
[0062]
图2示意性地示出了根据本发明的非限制性特别实施例的在图1的通信环境中由第一车辆10以一个或多个目的地为目的地传输的数据帧2的结构。
[0063]
帧2例如对应于符合tcp协议的数据帧，这种协议描述在文件rfc 793(英文为“requests for comments”，或法文为“requ
ê
tes pour commentaires”)中。帧2(还称作节段)对应于二进制值的序列，在图2上仅示出了特定于本发明的特定元素。
[0064]
帧2包括帧头20，该帧头后面接着多个数据包或数据节段。每个数据包例如符合“geonetworking”协议，这种数据节段的结构例如是文件etsi ts 102 636-4-1中所描述的。数据节段还称作数据包，例如经描述成缩略词gn-pdu(英文为“geonetworking protocol data unit”，或法文为“unit
é
de donn
é
es du protocole geonetworking”)。
[0065]
意向于相同目的地(或多个相同目的地)的数据节段经封装在数据帧2中。
[0066]
根据另一示例，帧2的数据节段对应于由相同车辆(例如第一车辆10)以所述“云”的服务器为目的地发射的消息数据的数据包(例如与紧急制动有关的消息数据以及与所述第一车辆正在接近的即刻危险有关的消息数据)。
[0067]
数据帧2有利地包括一系列200多个同样且布置成在数据帧2中接连的数据包21、22、23、24。换句话说，数据包21包括与其它数据包22至24中的每个相同的有用数据，每个数据包运载相同数据集合。
[0068]
该系列200的数据包21至24有利地对应于组合tti 200。所谓的tti传输时间间隔有利地与每个数据包21至24相关联以传输每个数据包21至24。所述间隔的时长例如等于10ms、20ms或40ms。
[0069]
每个数据包21至24包括相同的有用数据，所述有用数据有利地对应于与紧急消息、警报消息、遇险消息和/或安全性消息有关的数据。这些数据例如是cam和/或denm类型的消息数据。这些数据例如通过使用asn.1(英文为“abstract syntax notation one”，或法文为“notation de syntaxe abstraite 1”)标准的uper(英文为“unaligned packed encoding rules”，或法文为“r
è
gles d'encodage par paquet non align
é
es”)类型的编码规则经编码在gn-pdu数据包中。
[0070]
根据特别实施变型，不同的错误检测编码与每个数据包21至24相关联。
[0071]
根据另一特别实施变型，不同的错误更正编码与每个数据包21至24相关联。
[0072]
这种帧的结构允许数据包21至24中的每个的接连传输(从时间的角度来看)，第一数据包21的传输后面接着第二数据包22的传输，该第二数据包的传输后面接着第三数据包23的传输，该第三数据包的传输后面又接着系列200的第四数据包24的传输。
[0073]
当然，系列200的数据包的数量并不限于4个，而是可扩展到任意数量，例如2个、3个、5个、6个或更多个数据包。
[0074]
图3示意性地示出了根据本发明的非限制性特别实施例的装置3，该装置配置用于在图1的通信环境中传输数据。装置3例如对应于经装载在车辆10或车辆11中的节点或对应于由行人携带的节点(例如智能电话)。装置3例如配置用于传输经包含在帧2中的数据。根据变型，装置3还配置用于构造和生成图2的数据帧2。
[0075]
装置3例如配置用于实施参照图1和图2描述的操作和/或参照图4描述的方法的步骤。这种装置3的示例包括但不限于：车载电子装备(例如车辆车载电脑)、电子计算机(例如uce(“unit
é
de commande electronique”))、道路车载单元、智能电话、平板电脑、笔记本电脑、服务器。装置3的元件单独地或结合地可集成在单个集成电路、多个集成电路和/或离散组成部件中。装置3可实施成电子回路或软件(或信息)模块的形式，又或实施成电子回路与软件模块结合的形式。根据不同特别实施例，装置3例如借助于通信总线或穿过专用输入/输出端口与其它装置或类似系统通信地联结。
[0076]
装置3包括一个(或多个)处理器30，所述一个(或多个)处理器配置用于执行指令以实施所述方法的步骤和/或执行经装载在装置3中的一个或多个软件的指令。处理器30可包括集成存储器、输入/输出接口以及本领域技术人员已知的各种回路。装置3还包括至少一个存储器31，所述至少一个存储器例如对应于易失性和/或非易失性存储器，并且/或者包括可包括所述易失性和/或非易失性存储器的存储器存储装置，例如eeprom、rom、prom、ram、dram、sram、闪存、磁盘或光盘。
[0077]
包括由所述处理器待加载和执行的指令的一个或多个车载软件的信息编码例如存储在第一存储器31上。
[0078]
根据非限制性特别实施例，装置3包括接口元件的组块32，所述组块用于与外部装置通信，所述外部装置例如是例如远程服务器或“云”或所述自组织网络的其它节点。组块32的接口元件包括一个或多个以下接口：
[0079]-射频接口rf，其例如为lte(英文为“long-term evolution”，或法文为“evolution
à
long terme”)、lte-advanced(或法文为“lte-avanc
é”
)类型的；
[0080]-接口usb(英文为“universal serial bus”，或法文为“bus universel en s
é
rie”)；
[0081]-接口hdmi(英文为“high definition multimedia interface”，或法文为“interface multimedia flaute d
é
finition”)。
[0082]
数据例如经由组块32的接口朝向装置3加载，通过使用例如根据ieee802.11的网络、基于ieee 802.11p的its g5网络或例如4g网络(或根据3gpp release 10-版本10的lte advanced)或5g网络(尤其是lte-v2x网络)的移动网络。
[0083]
根据另一特别实施例，装置3包括通信接口33，该通信接口能够经由通信信道330建立与其它装置(例如当装置3对应于所述车载系统的计算机时，所述车载系统的其它计算
机)的通信。通信接口33例如对应于传输器，该传输器配置用于经由通信信道330传输和接收所述信息和/或所述数据。通信接口33例如对应于can(英文为“controller area network”，或法文为“r
é
seau de”)或can fd(英文为“controller area network flexible data-rate”，或法文为“r
é
seau de
àdé
bit de donn
é
es flexible”)类型的有线网络。
[0084]
根据额外的特别实施例，装置3可分别经由未示出的输出接口向一个或多个外部装置(例如显示屏、一个或多个扬声器和/或其它外围设备)提供输出信号。
[0085]
图4示出了根据本发明的非限制性特别实施例的用于车辆的数据传输方法的不同步骤的程序框图。所述方法例如由经装载在所述车辆10中的装置或由图3的装置3实施。
[0086]
在第一步骤41中，数据帧根据称作v2x的车辆向任何事物的通信模式进行传输。该数据帧有利地包括一系列多个同样且在所述帧中接连的数据包。
[0087]
所述数据帧例如从存储器或从经配置用于构造所述数据帧的装置接收。
[0088]
当然，本发明并不限于上文描述的实施例，而是扩展到一种用于生成数据帧(其包括所述系列的同样数据包)的生成方法以及配置用于实施帧生成方法的装置。
[0089]
本发明还涉及一种用于接收数据帧(所述数据帧包括一系列同样且接连的数据包)的接收方法以及相关联的数据帧接收装置。
[0090]
本发明还涉及一种车辆，所述车辆例如是机动车辆，或更一般地是具有陆地发动机的车辆，并且包括图3的装置3。