现在，车辆包括车载电子控制、通信和安全系统是很平常的事。例 如，现在许多车辆包括导航系统，其利用无线全球定位系统(GPS)技 术精确识别主车辆的实时地点(location)。作为另一示例，现在一些 车辆包括自适应巡航控制系统，其采用无线传感技术来检测主车辆和在 主车辆之前的车辆(如果有的话)之间的距离。自适应巡航控制系统使 用检测的距离来影响主车辆的巡航控制特征的操作，例如调节主车辆的 速度和/或制动。
除了自适应巡航控制系统之外，一些汽车制造商正在开发车载安全 系统，目的是减少事故或碰撞的发生和严重程度。例如，在驾驶者使车 辆倒退时，普遍采用无线传感器和后视摄像机来辅助驾驶者。此外，自 动的避免碰撞系统旨在为主车辆提供有关主车辆的近距离内的其它车 辆的地点的信息，其中这样的信息将被用于避免事故或在不可避免的事 故的情况下减小对车辆的损害。

这里描述车辆间(vehicle-to-vehicle)位置感知(position awareness)系统的实施例。该系统包括位于主车辆上的检测和测距系 统、耦合到该检测和测距系统的交通建模器(traffic modeler)、以 及耦合到该交通建模器的无线发送器。该检测和测距系统被配置为感测 靠近该主车辆的邻近车辆，并且，响应于此，产生指示邻近车辆相对于 主车辆的位置的邻近车辆数据。该交通建模器被配置为处理邻近车辆数 据，并且响应于此，产生用于该主车辆的虚拟交通模型。该无线发送器 被配置为无线发送传达(convey)该虚拟交通模型的主车辆模型数据。
还提供了车辆间位置感知系统的另一个实施例。该系统包括位于主 车辆上的无线接收器、耦合到无线接收器的交通建模器、和耦合到交通 建模器的交通感知系统。该无线接收器被配置为无线接收来自于邻近车 辆的邻近车辆模型数据，该邻近车辆模型数据传达邻近车辆的第一虚拟 交通模型。该交通建模器被配置为处理该第一虚拟交通模型，并且响应 于此，产生用于该主车辆的第二虚拟交通模型。此外，该交通感知系统 被配置为基于该第二虚拟交通模型，预测接近主车辆的即将到来的 (impending)交通条件。
还提供了一种车辆间位置感知方法的实施例。该方法包括：从主车 辆无线感测接近主车辆的邻近车辆；产生指示邻近车辆相对于主车辆的 位置的邻近车辆数据；使用该邻近车辆数据产生该主车辆的虚拟交通模 型；以及无线广播传达虚拟交通模型的主车辆模型数据。
提供该发明内容是为了以简化的形式介绍概念的选择，所述概念下 面在具体实施方式中将做进一步的描述。该发明内容不打算确定所要求 保护的主题的关键特征或实质特征，也不打算被用来帮助确定所要求保 护的主题的范围。
附图说明
下面将结合附图描述本发明，其中相似的参考标记指代相似的元 素，以及：
图1是车辆间位置感知系统的实施例的示范性工作环境的示意图；
图2是主车辆的俯视图，示出了示范性传感器检测区域；
图3是车辆间位置感知系统的实施例的车载元件的示意图；和
图4是示出车辆间位置感知过程的实施例的流程图。

下面的详细描述本质上仅仅是说明性的，不打算限制本主题的实施 例或者这样的实施例的应用和使用。这里所用的词“示范性”意思是“用 作示例、实例或例证”。这里描述的作为示范性的任何实施方式不应当 被理解为优于或比其它实施方式更有利。此外，本发明不打算被在前面 的技术领域、背景技术、发明内容或下面的具体实施方式中给出的任何 明示或暗示的理论束缚。
这里可以按照功能和/或逻辑块组件的方式，并且参照可以由各种 计算组件或设备执行的操作、处理任务和功能的符号表示来描述技术和 科技。这样的操作、任务和功能有时被称为是计算机执行的、计算机化 的、软件实施的或计算机实施的。在实际中，一个或多个处理器设备可 以通过在系统存储器中的存储器位置处操纵代表数据比特的电信号以 及其它信号处理来执行所述操作、任务和功能。保持数据比特的存储器 位置是具有与所述数据比特对应的特定电、磁、光或有机特性的物理位 置。应当理解，图中所示的各种块组件可以由任何数目的被配置为执行 指定功能的硬件、软件和/或固件组件来实现。例如，系统或组件的实 施例可以采用各种集成电路组件，例如存储器元件、数字信号处理元件、 逻辑元件、查找表等，其可以在一个或多个微处理器或其它控制设备的 控制下执行多种功能。
下面的描述参考被“连接”或“耦合”在一起的元件或节点或特征。 除非另有明确说明，这里所用的“连接”意思是一个元件/节点/特征直 接接合到另一个元件/节点/特征(或直接与之通信)，并不一定必须是 通过机械方式。相似地，除非另有明确说明，“耦合”意思是一个元件 /节点/特征直接或间接接合到另一个元件/节点/特征(或直接或间接与 之通信)，并不一定必须是通过机械方式。因而，尽管图3所示的示意 图描绘了元件的一个示范性布置，但是附加的插入元件、设备、特征或 组件可以出现在所描述的主题的实施例中。
此外，也可以用在下面描述中的某些术语仅仅是用于参考的目的， 因而不打算是限制性的。例如，诸如“上”、“下”、“在......之上” 和“在......之上”的术语是指在所参考的图中的方向。诸如“前”、“后”、 “尾部”、“侧面”、“外侧”和“内侧”的术语描述组件部分在一致 但任意的参考系内的方位和/或地点，该参考系通过参考描述正在讨论 的组件的文本和相关附图而变得清楚。这样的术语可以包括上面具体提 到的词、其衍生词、以及相似意思的词。类似地，术语“第一”、“第 二”和其它这样的引用结构的数字术语不暗示着顺序或次序，除非上下 文清楚指出。
为了简便，在这里可能不详细描述与无线数据传输、雷达和其它检 测系统、GPS系统、矢量分析、交通建模和系统(以及系统的单个操作 组件)的其它功能方面有关的常规技术。此外，在包含在这里的各个附 图中所示的连接线意欲代表各个元件之间的示范性功能关系和/或物理 耦合。应当注意，许多可选的或附加的功能关系或物理连接可以存在于 本主题的实施例中。
图1是如这里所述配置的车辆间位置感知系统的实施例的示范性工 作环境的示意图。为了简单和方便，这里将参照主车辆100和接近主车 辆100的多个邻近车辆102来描述该系统。在这方面，主车辆100包括 车载车辆间位置感知系统，并且邻近车辆102可以但是不需要，具有兼 容的位置感知系统。主车辆100的车载位置感知系统被适当地配置为产 生用于主车辆100的虚拟交通模型，该虚拟交通模型可以用作另一个车 载系统或组件的输入，所述另一个车载系统或组件例如交通感知系统、 避免碰撞系统、远程信息处理技系统、导航系统等。特别地，主车辆100 可以向一个或多个邻近车辆102发送其虚拟交通模型，因而使得那些邻 近车辆102的每一个能够为其自身创建更鲁棒和精确的虚拟交通模型。 相似地，主车辆100可以被配置为接收由邻近车辆102产生的一个或多 个虚拟交通模型，以用于产生和更新其自己的虚拟交通模型。
如这里所用的，“虚拟交通模型”是与该特定虚拟交通模型相关的 车辆周围的环境的模拟模型。虚拟交通模型可以是计算机产生的虚拟现 实模型，其包括感兴趣区域内的每个感兴趣车辆的矢量计算，其中车辆 的矢量定义了该车辆的当前行进方向、位置或地点、速度和加速度/减 速度。虚拟交通模型也可以包括车辆的预计(project)、预测或外推 特性，其使得车辆间位置感知系统能够预测或预见车辆在将来某个时间 的行进方向、位置、速度和可能的其它参数。在某些实施例中，虚拟交 通模型包括关于主车辆自身的信息以及关于很接近主车辆的邻近车辆 的信息。此外，虚拟交通模型可以包括关于主车辆所处的环境的信息， 包括而不限于与下列有关的数据：周围地形或硬景观(hardscape)； 主车辆正在其上行使的道路、高速公路或大路(例如，导航或地图数据)； 车道信息；主车辆正在其上行使的道路、高速公路或大路的速度限制； 和感兴趣区域内的其它对象，例如树、建筑物、标志、灯柱等。
如下面将更详细地描述的，主车辆100的实施例使用如下数据来产 生其虚拟交通模型：(1)从定位系统获得或导出的位置数据；(2)指 示邻近车辆102的位置的邻近车辆数据；和(3)从邻近车辆102接收 到的虚拟交通模型。图1所示的实施例以传统方式与全球定位系统(GPS) 卫星104合作来获得主车辆100的GPS数据。特别是，即使一个或多个 邻近车辆102是不具备GPS能力的，该位置感知系统仍然能够运行。例 如，图1中的邻近车辆102a不从GPS卫星104接收GPS信号，因此不 获得其自身的GPS数据。
主车辆100可以使用适当配置的车载检测和测距系统获得邻近车辆 数据。在某些实施例中，车载检测和测距系统包括或者被实现为雷达系 统。优选地，检测和测距系统使用定位在主车辆100周围的战略地点中 的多个传感器，所述多个传感器使得检测和测距系统能够感测/检测主 车辆100周围的检测区域内的邻近车辆102。在这方面，图2是主车辆 100的俯视图，示出了主车辆100的示范性传感器检测区域106。为了 说明性的目的，检测区域106被分成对应于前传感器区域106a、后传感 器区域106b、驾驶者侧传感器区域106c和乘客侧传感器区域106d的四 个子区域。该布置对应于检测和测距系统的具有四个传感器的实施例， 但是主车辆100的实施例可以包括多于或少于四个的传感器。应当理解， 在操作中，这些传感器区域的每一个将对应于三维空间，所述三维空间 不需要是如图2所示的形状或大小，并且这些传感器区域将有可能互相 重叠。此外，每个传感器区域的具体大小、形状和范围(在本领域中可 以是可调整的)可以被选择以适合特定部署的需要并且确保主车辆100 能够检测所有感兴趣的邻近车辆。
如前所述，主车辆100被配置为广播其虚拟交通模型，以供位于主 车辆100的发射范围内的兼容的邻近车辆102来接收。图1描绘了经由 无线链路108的该广播传输。图1描绘了邻近车辆102a和102c接收由 主车辆100广播的虚拟交通模型而邻近车辆102b不接收来自主车辆100 的虚拟交通模型(由于不兼容、不良的通信链路、传输错误等)的情形。 在实际中，主车辆100可以采用相对短距离的无线数据通信方案来与邻 近车辆102交换虚拟交通模型。诸如与IEEE规范802.11(任何变体) 兼容的短距离无线协议可能是希望的，以确保主车辆100从实际上可能 影响主车辆100附近的交通模式的周围车辆接收信息，而同时限制由主 车辆100接收的不相关(来自于远距离车辆)的信息量。例如，可取的 是，采用具有大约1000码或更小的范围的无线数据通信方案来用于这 里描述的车辆间通信。
图3是车辆间位置感知系统200的实施例的车载元件的示意图，车 辆间位置感知系统200可以位于主车辆上，例如图1中的主车辆100上。 结合这里所公开的实施例描述的各种说明性块、模块、处理逻辑和组件 可以用下列被设计为执行这里所描述的功能的一个或多个来实现或执 行：通用处理器、内容可寻址存储器、数字信号处理器、专用集成电路、 现场可编程门阵列、任何合适的可编程逻辑器件、分立门或晶体管逻辑、 分立的硬件组件、或者其任意组合。处理器可以被实现为微处理器、控 制器、微控制器或状态机。处理器也可以被实现为计算设备的组合，例 如数字信号处理器和微处理器的组合、多个微处理器、与数字信号处理 器结合的一个或多个微处理器、或者任何其它这样的配置。作为一个实 际实施例，主车辆可以包括适当配置的电子控制模块(ECM)，其合并 了位置感知系统200的功能性。
位置感知系统200一般非限制地包括：检测和测距系统202；定位 系统204；交通建模器206；交通感知系统208；无线发送器210；和无 线接收器212。位置感知系统200的这些和其它元件以适当的方式被耦 合在一起，以根据需要提供数据、控制命令和信号的通信，从而支持位 置感知系统200的操作。图3所描绘的元件全部是车载元件，因为它们 全部位于主车辆上，由主车辆携带，或者被集成到主车辆中。下面将更 详细地描述这些元件的每一个。
检测和测距系统202被适当配置为感测靠近主车辆的邻近车辆。如 参照图2所述的一样，检测和测距系统202可以包括一个或多个传感器 214或者与其合作，这些传感器战略地定位在主车辆上，以提供主车辆 周围的希望的检测区域。检测和测距系统202以及传感器214可以利用 一个或多个传感或检测技术，例如但不限于：雷达；红外；声学；视频 成像等。检测和测距系统202通过产生邻近车辆数据216来对邻近车辆 的检测或感测作出响应，该邻近车辆数据216指示、传达或以其他方式 表征邻近车辆对应于主车辆的位置。该邻近车辆数据216非限制性地可 以包括或传达：主车辆和邻近车辆之间的当前距离；邻近车辆的位置数 据(例如，GPS坐标)；邻近车辆相对于邻近车辆的位置坐标；与邻近 车辆相关联的矢量等。例如，主车辆优选地至少发送邻近车辆的当前位 置数据和矢量数据。在某些实施例中，检测和测距系统202可以检测主 车辆的检测区域内的任何数目的邻近车辆的存在。如图3所示，邻近车 辆数据216用作交通建模器206的输入。
定位系统204被适当地配置为确定主车辆的位置数据218，其中位 置数据218包括、传达或代表指示主车辆相对于位置感知系统200所使 用的地点域(location domain)的当前地点的数据。例如位置数据218 可以传达与主车辆的纬度、经度、海拔高度(相对于参考，例如海平面)、 行进方向、俯仰、和/或偏航有关的信息。在实际中，位置数据218或 者其任何部分可以由GPS导出和/或从其它信息(例如，车载系统)导 出。特别地，在两个或更多个时间点获得的位置数据218可以用于导出 相应车辆的矢量。如图3所示，位置数据218用作交通建模器206的另 一个输入。在某些实施例中，定位系统204包括车载GPS系统，其从GPS 卫星接收GPS数据，并且处理GPS数据以获得主车辆的GPS坐标。GPS 系统是公知的和平常的，因此，这里将不再详细描述GPS系统的操作。
无线接收器212从位于主车辆附近的一个或多个邻近车辆无线接收 邻近车辆模型数据。在某些实施例中，无线接收器212也可以被配置为 从邻近车辆接收位置数据(例如，GPS坐标)，其中接收到的位置数据 由邻近车辆上的车载定位系统产生。无线接收器212可以被布置为使得 它也能够支持主车辆的其它无线数据通信特征。如上所述，无线接收器 212可以是相对短距离接收器，其被配置为与合适的短距离无线数据通 信方案相兼容，所述通信方案例如IEEE规范802.11(Wi-Fi)、蓝牙 短距离无线通信协议、802.11p(也称为专用短距离通信或DSRC)等。 因而，邻近车辆模型数据可以根据需要被格式化、排列和/或封装，从 而以与特定无线数据通信技术和协议兼容的方式进行传输。邻近车辆模 型数据包括、传达或代表由相应的邻近车辆产生的一个或多个虚拟交通 模型220。反过来，虚拟交通模型220用作交通建模器206的附加输入。
无线接收器212和邻近车辆之间的无线通信链路也可以容纳 (accommodate)由邻近车辆进行的数据转发。换句话说，邻近车辆可以 有效地用作中继器，其从第三车辆接收虚拟交通模型(和/或其它数据)， 然后将该虚拟交通模型(不对其进行修改)转发给主车辆。这允许位置 感知系统200处理与可能与其自身相隔多于一个车辆的车辆有关的信 息。在这方面，位置感知系统200可以包括处理智能，该处理智能使得 其能够确定是否处理从远处车辆接收到的数据。例如，由相隔很远的车 辆产生的数据可能与主车辆无关，并且该主车辆可以决定忽视这样的数 据。
对于该特定实施例，交通建模器206处理邻近车辆数据216、位置 数据218、邻近车辆的虚拟交通模型220、以及其它信息(如果需要的 话)，并且响应于该输入数据产生(或更新)主车辆的虚拟交通模型222。 如上所述，虚拟交通模型222可以是主车辆附近的当前交通状况的虚拟 现实表示。虚拟交通模型222可以包括主车辆的车辆矢量信息和任何感 兴趣的邻近车辆的车辆矢量信息。该矢量信息使得车辆感知系统200能 够基于主车辆和邻近车辆的当前状态预测在不远的将来的交通状况。在 实际中，车辆矢量信息可以包括与相应车辆的速度、行进方向、加速度 /减速度和绝对位置有关的信息。
交通建模器206可以被适当地配置为执行矢量分析、虚拟现实建模、 最小/最大加速度计算、最小/最大行进方向改变计算和其它技术来产生 虚拟交通模型222。交通建模器206也可以被配置为基于主车辆的位置 数据218和邻近车辆数据216来导出或计算邻近车辆的位置数据(例如 GPS坐标)。该特征是尤其希望的，因为它使得位置感知系统200能够 获得与主车辆不完全兼容的邻近车辆的位置数据。换句话说，位置感知 系统200不需要依靠主车辆和邻近车辆之间的车辆间通信来获得邻近车 辆的位置数据。
如上所述，无线接收器212接收邻近车辆模型数据，并且交通建模 器206使用该邻近车辆模型数据中传达的虚拟交通模型来产生更鲁棒和 精确的主车辆的虚拟交通模型222。相似地，无线发送器210被适当地 配置为无线地发送传达主车辆的虚拟交通模型222的主车辆模型数据。 对于此实施例，无线发送器210以广播方式(而不是点对点方式)发送 主车辆模型数据，使得无线发送器210的发射范围内的所有邻近车辆可 以潜在地接收虚拟交通模型222，用于产生/更新它们自己的虚拟交通模 型。
无线发送器210可以被布置为使得它也支持主车辆的其它无线数据 通信特征。在实际中，无线发送器210可以是相对短距离的发送器，其 被配置为与合适的短距离无线数据通信方案兼容，所述通信方案例如 IEEE规范802.11(Wi-Fi)、蓝牙短距离无线通信协议等。因而，主 车辆模型数据可以根据需要被格式化、排列和/或封装，从而以与该特 定无线数据通信技术和协议兼容的方式进行传输。
主车辆的虚拟交通模型222也可以用作交通感知系统208的输入。 交通感知系统208被适当地配置为预测、估计、预计或外推主车辆附近 的即将到来的交通条件，其中交通感知系统208的操作是基于虚拟交通 模型222的并且受其影响。在某些实施例中，交通感知系统208和/或 交通建模器206可以被配置为使得矢量分析和虚拟交通建模算法考虑实 际操作和环境特性和条件。例如，位置感知系统200可以被适当地配置 为预期实际的车辆性能特性，例如轮胎牵引力、不同速度的制动距离、 最大加速度/减速度、转弯半径等。此外，位置感知系统200可以被适 当地配置为确定和考虑主车辆和邻近车辆的地点(相对于参考，例如海 平面)。这将允许位置感知系统200准确地对桥、隧道、天桥、地下通 道等的存在进行建模。
在某些实施例中，交通感知系统208耦合到一个或多个主车辆子系 统224，并且交通感知系统208可以按照依赖于预测的即将到来交通状 况的方式自动控制主车辆子系统224的操作。例如，交通感知系统208 可以包括主车辆的避免碰撞系统、与之合作或者被实现为该避免碰撞系 统。在操作中，避免碰撞系统可以分析或处理虚拟交通模型222来确定 即将或者很近的将来发生事故或碰撞的可能性。如果确实是这种情况， 则可以控制或调整主车辆子系统224，以力图避免或阻止碰撞和/或减小 可能对主车辆发生的任何损害。在这方面，交通感知系统208可以被配 置为控制车载系统的操作，所述车载系统例如但不限于：制动系统；节 气门系统；转向系统；燃料系统；电气系统；牵引控制系统；远程信息 处理系统；安全气袋部署(deployment)系统；和/或驾驶者接口系统 (警告指示器、警报通知、显示灯等)。
图4是示出车辆间位置感知过程300的实施例的流程图。与过程300 结合执行的各个任务可以由软件、硬件、固件或它们的任何组合来执行。 为了说明性的目的，过程300的下列描述可以参照上面结合图1-3描 述的元件。在实际中，过程300的部分可以由所描述的系统的不同的元 件来执行，例如检测和测距系统、交通建模器或交通感知系统。应当理 解，过程300可以包括任何数目的附加或可选任务，图4所示的任务不 需要以所示出的次序被执行，并且过程300可以被合并到具有这里未详 细描述的附加功能性的更综合的程序或过程中。
位置感知过程300的该实施例无线地感测接近主车辆的一个或多个 邻近车辆(任务302)。为了简单，下面将参照仅一个邻近车辆的处理 来描述过程300。应当理解，过程300实际上能够同时处理任何数目的 邻近车辆的数据。
响应于任务302，过程300产生指示邻近车辆相对于主车辆的位置 的邻近车辆位置数据(任务304)。此外，过程300可以获得主车辆的 位置数据(此示例中为GPS数据)(任务306)，并且计算邻近车辆的 位置数据(在此示例中为GPS数据)(任务308)。在任务308期间， 过程300根据主车辆的位置数据和该邻近车辆位置数据计算邻近车辆的 位置数据。可选地，过程300可以直接从邻近车辆自身获得邻近车辆的 位置数据(而不是以上述方式导出)。
过程300也可以从邻近车辆无线地接收邻近车辆模型数据，其中接 收到的数据传送邻近车辆的虚拟交通模型(任务310)。此后，过程300 可以产生或更新主车辆的虚拟交通模型(任务312)。对于此实施例， 任务312使用邻近车辆位置数据、GPS数据和邻近车辆的虚拟交通模型 来产生主车辆的虚拟交通模型。
然后，主车辆的虚拟交通模型的最近版本可以由主车辆无线地广播 (任务314)。如上所述，主车辆可以发送以适当的格式传达虚拟交通模 型的主车辆模型数据。该广播允许其它车辆(包括该邻近车辆)利用由 主车辆产生的虚拟交通模型。
主车辆的虚拟交通模型也可以被用于预测接近主车辆的即将到来 的交通条件(任务316)。此外，过程300可以响应于预测的即将到来 的交通条件来自动控制主车辆的一个或多个子系统。例如，如果过程300 预测没有潜在的碰撞或不安全的状况，则任务318可以使子系统以正常 方式运行。另一方面，如果过程300预测有潜在的事故，则任务318可 以根据需要控制例如制动系统、牵引控制系统或转向系统的子系统。按 照这种方式，在任务318期间执行的实际操作依赖于预测的即将到来的 交通状况。
邻近车辆的检测、主车辆的虚拟交通模型的更新、输入和输出的虚 拟交通模型的无线通信、GPS坐标的计算和这里描述的其它处理和数据 通信任务以快速和周期的方式被执行。实际上，过程300的迭代可以在 几毫秒内完成，导致交通状况的几乎实时的更新和处理。这样快速的处 理和响应时间是希望的以支持必须预期以公路速度行使的车辆的实际 部署。
尽管在前面的详细描述中已经呈现了至少一个示范性实施例，但是 应当理解，存在大量的变形。还应当理解，一个示范性实施例或多个示 范性实施例仅仅是示例，不打算以任何方式限制本发明的范围、应用或 配置。相反，前面的详细描述将为本领域技术人员提供用于实施一个示 范性实施例或多个示范性实施例的方便指导。应当理解，在不脱离在所 附的权利要求书及其合法等价物所阐述的本发明的范围的情况下，可以 对元件的功能和布置做出各种改变。