一种车载设备天线切换方法和系统与流程

1.本发明涉及车载的技术领域，更具体地说，涉及一种车载设备天线切换方法和系统。


背景技术：

2.随着汽车拥有量的迅速增长，以及车联网技术的推进。汽车与路侧基站、汽车与周边车辆之间的信息传输要求越来越高。由于车载设备天线通常具有多个天线高集成度的特点，且受到汽车本身结构限制，天线可选放置位置不多。这就使得用于c-v2x通信的全向天线性能受周围其他天线(如4g/5g，gnss天线)以及车体结构(如车顶、天窗等)影响非常大，从而影响其车——车通信性能。此外，天线理论决定了全向天线在一定的空间内增益是有上限的。因此，如何保证天线性能，提高车与车之间无线通信的质量对于c-v2x广泛应用是非常关键的。
3.当前各类c-v2x模组大多采用双射频通道 双天线方案来提高通信性能，即两c-v2x天线交替发射信号，利用两个天线方向图之间的互补来提升无线通信质量。但如前所述，多天线集成的方案以及全向天线本身的特性决定了此方案只能优化全向覆盖范围，即减少了一定通信距离内的通信盲区，对于通信距离的增强效果不显著。
4.目前也有应用于天线端的射频功率补偿模块，但是一方面，由于c-v2x系统为时分收发，补偿模块射频前端需使用开关对收发通路进行切换，这就需要功率补偿模块的开关切换时序和v2x模组的收发时序严格同步来保证信号的完整性。这就使得这类补偿模块必须和v2x模组深度合作并绑定，无法做一个补偿模块匹配不同厂家的c-v2x模组。另一方面，采用射频功率补偿模组方案后，硬件上需要在天线侧和车载设备板端都增加较多元器件来实现信号的增强与同步，这将造成产品成本的显著增加。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的缺陷，提供一种车载设备天线切换方法和系统。
6.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种车载设备天线切换方法，包括以下步骤：
7.检测第一天线通道接收的v2x信号；
8.根据所述v2x信号判断是否满足天线切换条件；
9.若是，则控制所述第一天线通道中的全向天线通路切换至定向天线通路；
10.若否，保持当前天线通路并继续检测所述第一天线通道接收的v2x信号。
11.在本发明所述的车载设备天线切换方法中，所述方法还包括：
12.在切换至所述定向天线通路后，检测所述定向天线通路接收的v2x信号；
13.根据所述v2x信号判断是否满足天线切换条件；
14.若是，则控制所述定向天线通路切换至所述第一天线通道中的全向天线通路；
15.若否，保持当前天线通路并继续检测所述定向天线通路接收的v2x信号。
16.在本发明所述的车载设备天线切换方法中，所述根据所述v2x信号判断是否满足天线切换条件包括：
17.对所述v2x信号进行处理，获得所述v2x信号的信号强度；
18.将所述v2x信号的信号强度与第一阈值进行比较；
19.若所述v2x信号的信号强度小于所述第一阈值，则满足天线切换条件；若所述v2x信号的信号强度大于等于所述第一阈值，则不满足天线切换条件。
20.在本发明所述的车载设备天线切换方法中，所述根据所述v2x信号判断是否满足天线切换条件包括：
21.对所述v2x信号进行处理，获得所述v2x信号的信号强度；
22.将所述v2x信号的信号强度与第二阈值进行比较；
23.若所述v2x信号的信号强度大于等于所述第二阈值，则满足天线切换条件；若所述v2x信号的信号强度小于所述第二阈值，则不满足天线切换条件。
24.在本发明所述的车载设备天线切换方法中，所述第一天线通道包括：第一全向天线和定向天线；所述第一全向天线为所述第一天线通道中的全向天线通路，所述定向天线为所述第一天线通道中的定向天线通路；所述第一全向天线和所述定向天线为v2x通信天线。
25.本发明还提供一种车载设备天线切换系统，包括：车载单元、天线切换单元、第一天线通道；
26.所述第一天线通道与所述天线切换单元连接，用于收发v2x信号；
27.所述天线切换单元与所述车载单元连接，用于根据所述车载单元的控制执行对所述第一天线通道中的定向天线通路和全向天线通路之间的切换；
28.所述车载单元用于根据所述v2x信号的信号强度控制所述天线切换单元执行切换。
29.在本发明所述的车载设备天线切换系统中，所述第一天线通道包括：第一全向天线和定向天线；所述第一全向天线为所述第一天线通道中的全向天线通路，所述定向天线为所述第一天线通道中的定向天线通路；所述第一全向天线和所述定向天线为v2x通信天线。
30.在本发明所述的车载设备天线切换系统中，启动运行后，所述天线切换单元用于连通所述第一全向天线与所述车载单元、并断开所述定向天线与所述车载单元。
31.在本发明所述的车载设备天线切换系统中，所述车载单元还用于：
32.检测所述第一天线通道接收的v2x信号，根据所述v2x信号判断是否满足天线切换条件，并在满足天线切换条件时，输出切换控制信号至所述天线切换单元，以控制所述全向天线通路与所述车载单元断开、且控制所述定向天线通路与所述车载单元连通。
33.在本发明所述的车载设备天线切换系统中，在切换至所述定向天线通路后，所述车载单元还用于：
34.检测所述定向天线通路接收的v2x信号，并根据所述v2x信号判断是否满足天线切换条件，并在满足天线切换条件时，输出切换控制信号至所述天线切换单元，以控制所述定向天线通路与所述车载单元断开、且控制所述全向天线通路与车载单元连通。
35.实施本发明的车载设备天线切换方法和系统，具有以下有益效果：切换方法包括以下步骤：检测第一天线通道接收的v2x信号；根据v2x信号判断是否满足天线切换条件；若是，则控制第一天线通道中的全向天线通路切换至定向天线通路；若否，保持当前天线通路并继续检测全向天线通道接收的v2x信号。本发明可以解决由于c-v2x天线性能不佳导致的车与车之间通信性能低的问题，扩展了车载设备的通信范围，同时，本发明在硬件上只需要增加一路通路和一个定向天线，大大降低硬件成本，进而降低产品成本。另外，本发明所需控制信号不受c-v2x模组厂家限制，因此可以显著提升设备研发制造的便利性和通用性。
附图说明
36.下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
37.图1是本发明实施例提供的车载设备天线切换系统的结构示意图；
38.图2是本发明实施例提供的车载设备天线切换方法的流程示意图。
具体实施方式
39.为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
40.由于c-v2x在进行车——车通信时，首先需要保证的是与本车正前方一定区域内的车辆通信顺畅，而在相同天线占用空间的前提下，定向天线12相对于全向天线由于方向性更强，因此，在特定方向(如车辆正前方或者正后方)的增益明显提升，因此，本发明在双射频通路的第一天线通道10的基础上增加一路定向天线通路，既能保证在信号较好时使用全向天线，又可以在信号较差时将指向车辆前方的一路全向天线通路切换至定向天线通路，优先保证了与前方车辆的通信，解决了c-v2x天线性能不佳导致的车——车通信性能降低的问题，扩展了车载设备的通信范围。
41.具体的，参考图1，为本发明提供的车载设备天线切换系统一可选实施例的结构示意图。
42.如图1所示，该车载设备天线切换系统包括：车载单元30、天线切换单元20和第一天线通道10。进一步地，如图1所示，该车载设备天线切换系统还包括：第二天线通道40。
43.第一天线通道10与天线切换单元20连接，用于收发v2x信号。
44.一些实施例中，第一天线通道10包括：第一全向天线11和定向天线12。第二天线通道40包括：第二全向天线41。其中，第一全向天线11和第二全向天线41均为v2x通信天线，均可用于收发v2x信号。可选的，本发明实施例中，第一全向天线11和第二全向天线41可设置在车载设备中的同一位置，或者，也可以设置在车载设备的前后位置(如靠近车头设置第一全向天线11，靠近车尾设置第二全向天线41)。
45.如图1所示，第一全向天线11与天线切换单元20连接，第二全向天线41与车载单元30连接，在系统启动运行后，第一全向天线11和第二全向天线41均与车载单元30保持连通。
46.如图1所示，定向天线通路包括：定向天线12。其中，该定向天线12与天线切换单元20连接，用于收发v2x信号。
47.一些实施例中，定向天线12的方向指向车辆运行方向并与车辆运行方向平行。可选的，本发明实施例中，该定向天线12为v2x通信天线，可实现v2x信号的收发。
48.具体的，在系统启动运行后，该定向天线12与车载单元30之间为断开状态，即此时定向天线12不执行收发v2x信号的功能。当车载单元30根据v2x信号判断满足天线切换条件时，再通过天线切换单元20控制该定向天线12与车载单元30连接，此时，由该定向天线12实现与车载单元30之间的v2x信号的传输。其中，在定向天线12与车载单元30连通过程中，第一全向天线11与车载单元30之间为断开状态。
49.天线切换单元20与车载单元30连接，用于根据车载单元30的控制执行对定向天线通路和第一天线通道10中的全向天线通路之间的切换。
50.具体的，如图1所示，天线切换单元20设置在第一天线通道10与车载单元30之间，通过天线切换单元20的切换功能可以实现第一全向天线11与定向天线12之间的切换。其中，在系统启动运行后，天线切换单元20控制第一全向天线11与车载单元30保持连通、定向天线12与车载单元30断开；当接收到切换至定向天线12的切换控制信号时，天线切换单元20控制第一全向天线11与车载单元30断开、同时控制定向天线12与车载单元30连通；当接收至切回至第一全向天线11的切换控制信号时，天线切换单元20控制第一全向天线11与车载单元30连通、同时控制定向天线12与车载单元30断开。
51.可选的，本发明实施例中，该天线切换单元20可以为单刀双掷开关。
52.一些实施例中，该天线切换单元20可以采用电路的形式集成到车载单元30的主板上，也可以集成到天线中。进一步地，该天线切换单元20在物理位置上是位于天线(第一全向天线11和定向天线12)与车载单元30之间，与车载单元30可以通过pcb集成或者射频线缆连接的方式相连，同时车载单元30还向该天线切换单元20提供直流供电与控制信号。
53.车载单元30用于根据v2x信号的信号强度控制天线切换单元20执行切换。
54.一些实施例中，该车载单元30还用于：检测第一天线通道10接收的v2x信号，根据v2x信号判断是否满足天线切换条件，并在满足天线切换条件时，输出切换控制信号至天线切换单元20，以控制第一天线通道10中的全向天线通路与车载单元30断开、且控制定向天线通路与车载单元30连通。
55.一些实施例中，在切换至定向天线通路后，该车载单元30还用于：检测定向天线通路接收的v2x信号，并根据v2x信号判断是否满足天线切换条件，并在满足天线切换条件时，输出切换控制信号至天线切换单元20，以控制定向天线通路与车载单元30断开、且控制第一天线通道10中的全向天线通路与车载单元30连通。
56.可选的，本发明实施例中，该车载单元30可以为c-v2x车载设备。
57.具体的，在开始工作时(即系统启动运行后)，天线切换单元20控制第一全向天线11与车载单元30保持连通，车载单元30在开始工作后持续检测第一全向天线11接收的v2x信号，并对v2x信号进行检测处理以得到v2x信号的信号强度，根据v2x信号的信号强度进行判断，当v2x信号的信号强度小于第一阈值时，车载单元30输出切换控制信号至天线切换单元20、以控制天线通道切换至定向天线12；在切换至定向天线12后，车载单元30检测定向天线12接收的v2x信号，并根据v2x信号的信号强度进行判断，当v2x信号的信号强度大于等于第二阈值时，车载单元30输出切换控制信号至天线切换单元20、以控制天线通道切换至第一全向天线11。具体的切换方法可参考图2。
58.一些实施例中，如图2所示，该车载设备天线切换方法包括以下步骤：
59.步骤s201、检测第一天线通道10接收的v2x信号。
60.一些实施例中，如图1所示，第一天线通道10包括：第一全向天线11和定向天线12。其中，第一全向天线11为第一天线通道10中的全向天线通路，定向天线12为第一天线通道10中的定向天线通路。第一全向天线11和定向天线12为v2x通信天线。
61.具体的，如图1所示，系统启动运行后，车载单元30通过天线切换单元20检测第一全向天线11接收的v2x信号。其中，该v2x信号可包括但不限于v2x交互信息。
62.步骤s202、根据v2x信号判断是否满足天线切换条件。
63.一些实施例中，根据v2x信号判断是否满足天线切换条件包括：对v2x信号进行处理，获得v2x信号的信号强度；将v2x信号的信号强度与第一阈值进行比较；若v2x信号的信号强度小于第一阈值，则满足天线切换条件；若v2x信号的信号强度大于等于第一阈值，则不满足天线切换条件。
64.可选的，本发明实施例中，v2x信号的信号强度可以通过车载单元30中的v2x模组进行检测处理得到。
65.步骤s203、若是，则控制第一天线通道10中的全向天线通路切换至定向天线通路。
66.具体的，当v2x信号的信号强度小于第一阈值时，车载单元30输出切换控制信号(如高电平)至天线切换单元20，天线切换单元20即根据车载单元30输出的切换控制信号控制第一全向天线11与车载单元30断开，同时控制定向天线12与车载单元30连通，从而完成了第一天线通道10中的全向天线通路切换至定向天线通路。
67.步骤s204、若否，保持当前天线通路并继续检测第一天线通道10接收的v2x信号。
68.具体的，当v2x信号的信号强度大于等于第一阈值时，车载单元30不输出切换控制信号，第一全向天线11与车载单元30保持连通，从而保持当前天线通路，并继续检测第一全向天线11接收的v2x信号。
69.进一步地，在步骤s203之后还包括以下步骤：
70.步骤s205、在切换至定向天线通路后，检测定向天线通路接收的v2x信号。
71.具体的，在步骤s203中，当v2x信号的信号强度小于第一阈值时，天线切换单元20控制第一全向天线11与车载单元30断开、同时控制定向天线12与车载单元30连通，从而完成了由全向天线通路切换至定向天线通路的切换，并且在切换后，此时，在第一天线通道10中，由定向天线12向车载单元30发送v2x信号，因此，在切换到定向天线通路后，车载单元30检测的是定向天线12接收的v2x信号。
72.步骤s206、根据v2x信号判断是否满足天线切换条件。
73.一些实施例中，根据v2x信号判断是否满足天线切换条件包括：对v2x信号进行处理，获得v2x信号的信号强度；将v2x信号的信号强度与第二阈值进行比较；若v2x信号的信号强度大于等于第二阈值，则满足天线切换条件；若v2x信号的信号强度小于第二阈值，则不满足天线切换条件。
74.可选的，本发明实施例中，v2x信号的信号强度可以通过车载单元30的v2x模组进行检测处理得到。
75.进一步地，本发明实施例中，第一阈值与第二阈值的具体设定标准可以基于车载设备厂商根据实际使用定义。而且，第一阈值与第二阈值之间的差值需满足一定的差值范围，其中，第一阈值与第二阈值之间的差值范围以实际场景中的信号波动情况确定，本发明不作具体限定。通过保持第一阈值与第二阈值之间的差值满足一定的差值范围(即足够
大)，可以避免实际应用场景中由于信号波动引起的天线来回切换。
76.步骤s207、若是，则控制定向天线通路切换至第一天线通道10中的全向天线通路。
77.具体的，当v2x信号的信号强度大于或者等于第二阈值时，车载单元30输出切换控制信号(如低电平)至天线切换单元20，天线切换单元20即根据车载单元30输出的切换控制信号控制定向天线12与车载单元30断开，同时控制第一全向天线11与车载单元30连通，从而完成了第一天线通道10中定向天线通路切换至全向天线通路。
78.步骤s208、若否，保持当前天线通路并继续检测定向天线通路接收的v2x信号。
79.具体的，当v2x信号的信号强度小于第二阈值时，车载单元30不输出切换控制信号，定向天线12与车载单元30保持连通，从而保持当前天线通路，并继续监测定向天线12传送的v2x信号。
80.本发明可以解决由c-v2x天线性能不佳导致的车——车间通信性能降低问题，扩展了车载设备的通信范围。同时，在硬件上只需要增加一路通路和一个定向天线12，实现所需的硬件成本较低。此外，本发明所需控制信号不受c-v2x模组厂家限制，即同一套硬件系统可以适用于不同厂家的c-v2x模组。因此，对于设备制造商来说，极大的提升了研发的便利性。
81.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
82.专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
83.结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(ram)、内存、只读存储器(rom)、电可编程rom、电可擦除可编程rom、寄存器、硬盘、可移动磁盘、cd-rom、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
84.以上实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据此实施，并不能限制本发明的保护范围。凡跟本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。