基于5GC-V2X技术的车辆与车外设备的通信方法、系统及系统与流程

基于5gc-v2x技术的车辆与车外设备的通信方法、系统及系统
技术领域
1.本发明涉及通信技术领域，更具体地说，涉及一种基于5gc-v2x技术的车辆与车外设备的通信方法、系统及系统。


背景技术：

2.工业化、城市化发展进程中面临着日益严重的资源短缺与环境恶化问题。在大量土地、燃油等资源占用和消耗的同时，不但交通需求没有完全满足，而且还造成汽车尾气由于道路拥挤排放量剧增，不仅经济造成巨大损失，而且给环境带来恶劣影响。智能交通作为综合解决交通问题，保护经济可持续发展与环境相协调的新一代交通运输解决方案，成为交通行业的重要发展趋势。
3.v2x(vehicle to everything)车联网可以实现车与车、车与人、车与路侧以及车与云平台之间的通信，实现信息之间的共享，使自动驾驶告别“单车智能”时代。
4.其中，lte-v2x技术，基于4g-lte通讯与网络技术，通过obu和rsu等设备，实现“车与车、车与人、车与路、车与云之间的信息交互以及共享”。但lte-v2x存在数据传输速率低，网络容量小，时延高等问题，不能完全满足车辆驾驶中信息实时传输的要求。而现有的5g具有更高的吞吐量、可靠性、可用性和更低的延迟，蜂窝车联网(c-v2x)技术，5g c-v2x提供了一个通用的无线网络，支持城市、郊区和高速公路驾驶条件下多种应用的融合。5g c-v2x将支持多种新型汽车应用，包括防撞和安全系统(v2v)、交通信号定时/优先权(v2i)、实时交通/路线和云服务(v2n)，以及行人/骑行者安全提示(v2p)。因此，亟需开发基于5g c-v2x技术的车联网技术，解决现有的存在延迟时间较大，数据包传输可靠性较差的技术问题。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题在于，提供一种简易的基于5g c-v2x技术的车辆与车外设备的通信方法、系统及系统，可以实现通过基站控制进行车辆与车外设备通信，同时具有更小的延迟时间，数据包传输上具有更高的可靠性，可以作为5g技术的一部分。
6.本发明提供一种基于5g c-v2x技术的车辆与车外设备的通信系统，包括微处理器、5g c-v2x模块组，其中：
7.所述微处理器，包括通信管理模块、数据采集模块、故障检查模块和时钟管理模块；所述通信管理模块用于接收所述车辆发送的数据，并通过微处理器接口连接到所述5g c-v2x模组后将接收到的所述车辆的数据发送至所述5g c-v2x模组；所述数据采集模块用于采集所述车辆数据以及车外设备数据；所述故障检查模块用于自动检查终端工作状态和监控车辆的故障行为事件；所述时钟管理模块用于同步所述5g c-v2x模组的数据与所述车辆数据的时间；
8.所述5g c-v2x模组，包括操作系统模块、c-v2x服务模块及终端服务模块；所述操作系统模块用于连接所述c-v2x服务模块及终端服务模块；所述c-v2x服务模块包括数据管理单元、c-v2x数据处理单元、c-v2x应用场景单元以及系统管理单元，加密及适配硬件管理
单元和协议栈单元；所述数据管理单元用于管理通过5g网络与后台交互产生的v2x数据、通过pc5接口接收到的附近车辆的v2x数据以及所述通信系统产生的v2x数据；所述c-v2x数据处理单元用于处理所述v2x数据，以获取所述c-v2x应用场景单元所需的数据元素，并发送至所述c-v2x应用场景单元；所述c-v2x应用场景单元用于根据车辆自身采集到的数据信息以及接收到的所述c-v2x数据处理单元发送的数据元素，触发相应的场景应用；所述系统管理单元用于管理车外设备的连接、系统处理进程以及数据发送形式；所述加密及适配硬件管理单元用于在车辆与车外设备通信时的匹配、加密、解密、签名、验签；所述协议栈单元用于对接收的所述车外设备发送的数据打包，实现pc5接入层、网络层、消息层、通信安全层全栈协议。
9.本发明的基于5gc-v2x技术的车辆与车外设备的通信系统中，所述终端服务模块包括通用串行接口、wifi 6通信单元、以太网接口、5g通信单元、后台通信单元、网络管理单元以及网络安全单元，其中，所述通用串行接口用于连接车载外围设备；所述wifi 6通信单元用于接入第六无线通信局域网络，并且对接入所述第六无线通信局域网络的设备进行无线网络管理；所述以太网接口用于接入百兆和千兆以太网；所述5g通信单元用于接入5g网络并管理5g无线网络的状态；所述网络管理单元用于对所述通信系统、车辆、以及通过所述通信系统与车辆建立通信连接的车外设备进行网络权限管理；所述网络安全单元用于产生、管理、存储、分发和撤销基于公钥密码体制的密钥和证书。
10.本发明的基于5gc-v2x技术的车辆与车外设备的通信系统中，还包括数据处理模组、电源管理模组，其中，所述数据处理模块用于计算处理采集的所述车辆数据及接收到的所述车外设备数据；所述电源管理模块为所述通信系统供电并在断电时提供备用电源。
11.本发明的基于5gc-v2x技术的车辆与车外设备的通信系统中，所述c-v2x数据处理单元，用于调用验签通过的数据进行运算处理获取所述数据元素，并将加密后的所述数据元素发送至所述c-v2x应用场景单元。
12.本发明还提供了一种基于5g c-v2x技术的车辆与车外设备的通信方法，应用于上述基于5gc-v2x技术的车辆与车外设备的通信系统，所述方法包括：
13.接收所述车辆发送的数据以及所述车辆的gnss坐标数据；
14.根据所述车辆发送的数据以及所述车辆的gnss坐标数据生成c-v2x场景应用数据；
15.通过所述协议栈单元对c-v2x场景应用数据打包并通过对c-v2x场景应用数据加密；
16.将打包及加密的所述c-v2x场景应用数据发送至与应用场景相关的终端。
17.本发明的基于5g c-v2x技术的车辆与车外设备的通信方法中，所述方法包括：
18.通过所述终端服务模块接收所述车外设备发送的数据；
19.通过所述协议栈单元对c-v2x场景应用数据打包并对c-v2x场景应用数据签名；
20.通过所述c-v2x数据处理单元对验签通过的c-v2x场景应用数据进行处理，获取所述c-v2x应用场景单元所需的数据元素，并发送至所述c-v2x应用场景单元。
21.本发明的基于5g c-v2x技术的车辆与车外设备的通信方法中，所述终端服务模块包括通用串行接口、wifi 6通信单元、以太网接口、5g通信单元、后台通信单元、网络管理单元以及网络安全单元；所述方法包括：
22.通过所述5g通信单元接入5g网络通信通道；
23.所述网络管理单元授权所述后台通信单元连接到后台，所述后台通信单元发送通信请求至所述后台，并建立所述车辆与所述后台的5g通信后，所述后台通过5g网络发送数据至所述车辆；
24.所述车辆通过通过5g网络发送v2x数据至所述后台通信单元；
25.所述网络管理单元授权所述后台通信单元接收所述v2x数据；
26.所述后台通信单元接收所述v2x数据并发送至所述后台。
27.本发明的基于5gc-v2x技术的车辆与车外设备的通信方法中，所述车辆包括车载信息娱乐系统，所述所述方法包括：
28.所述网络管理单元授权访问第三方平台，所述车载信息娱乐系统通过5g网络访问第三方平台；
29.所述车外设备通过wifi 6通信单元接入wifi 6，并通过wifi 6接入5g网络所述网络管理单元授权访问第三方平台，所述车外设备通过5g网络访问第三方平台。
30.本发明还提供了另一种基于5g c-v2x技术的车辆与车外设备的通信终端，所述通信终端包括如权利要求1至4中任一项所述基于5gc-v2x技术的车辆与车外设备的通信系统。
31.本发明还提供了一种电动汽车，所述电动汽车包括5g c-v2x技术的车辆与车外设备的通信终端。
32.本发明提供的基于5gc-v2x技术的车辆与车外设备的通信方法、系统及终端，通过构建5g c-v2x的车联网通信模块，支持最高1000mbps速率的数据传输，可实现车辆与车外设备的第六代无线网络(wifi 6)和5g通信，延迟时间较短，提高了带宽传输效率和网络容量，数据传输安全可靠。此外，通过网络通信授权，车辆可与后台及第三方平台通信，支持多种新型汽车应用，如包括防撞和安全系统(v2v)、交通信号定时/优先权(v2i)、实时交通/路线和云服务(v2n)，以及行人/骑行者安全提示(v2p)，提升乘客用户体验。
附图说明
33.图1是本发明基于5g c-v2x技术的车辆与车外设备的通信系统第一实施例的示意图；
34.图2是本发明基于5g c-v2x技术的车辆与车外设备的通信系统第二实施例的示意图；
35.图3是本发明基于5gc-v2x技术的车辆与车外设备的通信方法的第三实施例流程图；
36.图4是本发明基于5gc-v2x技术的车辆与车外设备的通信方法的第四实施例流程图；
37.图5是本发明基于5gc-v2x技术的车辆与车外设备的通信方法的第五实施例流程图；
38.图6是本发明基于5gc-v2x技术的车辆与车外设备的通信方法的第六实施例流程图。
具体实施方式
39.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
40.如图1所示，是基于5g c-v2x技术的车辆与车外设备的通信系统第一实施例的示意图，该通信系统可应用于电动汽车，所述基于5gc-v2x技术的车辆与车外设备的通信系统包括：包括微处理器100、5g c-v2x模块组200，其中：
41.所述微处理器100，包括通信管理模块101、数据采集模块102、故障检查模块103和时钟管理模块104，以及电源管理模块105；所述通信管理模块102用于接收所述车辆发送的数据，并通过微处理器100的接口连接到所述5g c-v2x模组200后将接收到的所述车辆的数据发送至所述5g c-v2x模组200；所述数据采集模块102用于采集所述车辆数据以及车外设备数据；所述故障检查模块103用于自动检查终端工作状态和监控车辆的故障行为事件；所述时钟管理模块104用于同步所述5g c-v2x模组200的数据与所述车辆数据的时间；
42.所述5g c-v2x模组200，包括操作系统模块201、c-v2x服务模块202及终端服务模块203；所述操作系统模块201用于连接所述c-v2x服务模块202及终端服务模块203；所述c-v2x服务模块202包括数据管理单元2021、c-v2x数据处理单元2022、c-v2x应用场景单元2023以及系统管理单元2024，加密及适配硬件管理单元2025和协议栈单元2026；所述数据管理单元2021用于管理通过5g网络与后台交互产生的v2x数据、通过pc5接口接收到的附近车辆的v2x数据以及所述通信系统产生的v2x数据；所述c-v2x数据处理单元2022用于处理所述v2x数据，以获取所述c-v2x应用场景单元2023所需的数据元素，并发送至所述c-v2x应用场景单元2023；所述c-v2x应用场景2023单元用于根据车辆自身采集到的数据信息以及接收到的所述c-v2x数据处理单元2022发送的数据元素，触发相应的场景应用；所述系统管理单元2024用于管理车外设备的连接、系统处理进程以及数据发送形式；所述加密及适配硬件管理单元2025用于在车辆与车外设备通信时的匹配、加密、解密、签名、验签；所述协议栈单元2026用于对接收的所述车外设备发送的数据打包，实现pc5接入层、网络层、消息层、通信安全层全栈协议。c-v2x场景应用如下：
43.44.[0045][0046]
进一步地，终端服务模块203包括通用串行接口2031、wifi 6通信单元2032、以太网接口2033、5g通信单元2034、后台通信单元2035、网络管理单元2036以及网络安全单元2037，其中，所述通用串行接口2031用于连接车载外围设备，通用串行接口2031集成了通用串行接口2.0和3.0版本，可提供其他终端设备与通信系统进行数据交互的服务。所述wifi 6通信单元2032用于接入第六无线通信局域网络，并且对接入所述第六无线通信局域网络的设备进行无线网络管理，wifi 6通信单元2032集成了第六代无线通信通信技术，为终端提供速度更快，延时更低，容量更大，更安全，更省电的服务。所述以太网接口2033用于接入百兆和千兆以太网；所述5g通信单元2034用于接入5g网络并管理5g无线网络的状态；所述网络管理单元2036用于对所述通信系统、车辆、以及通过所述通信系统与车辆建立通信连接的车外设备进行网络权限管理；所述网络安全单元2037用于产生、管理、存储、分发和撤销基于公钥密码体制的密钥和证书。
[0047]
进一步地，c-v2x数据处理单元2022，调用验签通过的数据进行运算处理获取所述数据元素，并将加密后的所述数据元素发送至所述c-v2x应用场景单元2023。
[0048]
上述5g c-v2x模组200可使用华为的mh5000-871模组，提供5g通信和直连通信(pc5)服务。
[0049]
上述通信系统通过构建5g c-v2x的车联网通信模块，支持最高1000mbps速率的数据传输，可实现车辆与车外设备的第六代无线网络(wifi 6)和5g通信，提供了一个通用的无线网络，支持城市、郊区和高速公路驾驶条件下多种应用的融合。具有延迟时间较短，带
宽传输效率和网络容量高，数据传输安全可靠。此外，5g c-v2x将支持多种新型汽车应用，包括防撞和安全系统(v2v)、交通信号定时/优先权(v2i)、实时交通/路线和云服务(v2n)，以及行人/骑行者安全提示(v2p)，提升乘客用户体验。
[0050]
如图2所示，是基于5g c-v2x技术的车辆与车外设备的通信系统第二实施例的示意图，该通信系统还包括数据处理模组300、电源管理模块105，其中，所述数据处理模块300用于计算处理采集的所述车辆数据及接收到的所述车外设备数据；所述电源管理模块105为所述通信系统供电并在断电时提供备用电源。数据处理模组300可采用移远通信的ag215s模组，为终端提供数据处理服务，对本车辆采集到的数据以及从其他车外设备接收到的数据进行计算处理。且，第二实施例的5g c-v2x模组200采用移远通信(高通芯片)的ag550模组，可提供5g c-v2x通信服务，将本车辆的数据传输出去并接收其他车外设备的数据。本发明的基于5g c-v2x技术的车辆与车外设备的通信系统硬件配置灵活，可支持多种型号的电动汽车。
[0051]
如图3所示，是本发明基于5g c-v2x技术的车辆与车外设备的通信方法的第三实施例。应用于上述基于5g c-v2x技术的车辆与车外设备的通信系统，所述方法包括：
[0052]
步骤s31：接收所述车辆发送的数据以及所述车辆的gnss坐标数据；
[0053]
步骤s32：根据所述车辆发送的数据以及所述车辆的gnss坐标数据生成c-v2x场景应用数据；
[0054]
步骤s33：通过所述协议栈单元对c-v2x场景应用数据打包并通过对c-v2x场景应用数据加密；
[0055]
步骤s34：将打包及加密的所述c-v2x场景应用数据发送至与应用场景相关的终端。
[0056]
如图4所示，是本发明基于5g c-v2x技术的车辆与车外设备的通信方法的第四实施例。应用于上述基于5g c-v2x技术的车辆与车外设备的通信系统，所述方法包括：
[0057]
步骤s41：通过所述终端服务模块接收所述车外设备发送的数据；
[0058]
步骤s42：通过所述协议栈单元对c-v2x场景应用数据打包并通过对c-v2x场景应用数据签名；
[0059]
步骤s43：通过所述c-v2x数据处理单元对验签通过的c-v2x场景应用数据进行处理，获取所述c-v2x应用场景单元所需的数据元素，并发送至所述c-v2x应用场景单元。
[0060]
如图5所示，是本发明基于5g c-v2x技术的车辆与车外设备的通信方法的第五实施例。应用于上述基于5g c-v2x技术的车辆与车外设备的通信系统，所述方法包括：
[0061]
步骤s51：通过所述5g通信单元接入5g网络通信通道；
[0062]
步骤s52：所述网络管理单元授权所述后台通信单元连接到后台，所述后台通信单元发送通信请求至所述后台，并建立所述车辆与所述后台的5g通信后，所述后台通过5g网络发送数据至所述车辆；
[0063]
步骤s53：所述车辆通过通过5g网络发送v2x数据至所述后台通信单元；
[0064]
步骤s54：所述网络管理单元授权所述后台通信单元接收所述v2x数据；
[0065]
步骤s54：所述后台通信单元接收所述v2x数据并发送至所述后台。
[0066]
如图6所示，是本发明基于5g c-v2x技术的车辆与车外设备的通信方法的第六实施例。应用于上述基于5g c-v2x技术的车辆与车外设备的通信系统，所述车辆包括车载信
息娱乐系统，所述方法包括：
[0067]
步骤s61：所述网络管理单元授权访问第三方平台，所述车载信息娱乐系统通过5g网络访问第三方平台；
[0068]
步骤s62：所述车外设备通过wifi 6通信单元接入wifi 6，并通过wifi 6接入5g网络所述网络管理单元授权访问第三方平台，所述车外设备通过5g网络访问第三方平台。
[0069]
本发明还提供了对应的基于5g c-v2x技术的车辆与车外设备的通信终端，所述通信终端包括上述基于5g c-v2x技术的车辆与车外设备的通信系统。
[0070]
本发明还提供了一种电动汽车，包括上述基于5gc-v2x技术的车辆与车外设备的通信终端。
[0071]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。