CN116017269A - 用于在v2i基础设施内确定载具位置的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本公开提供用于在V2I基础设施内确定载具位置的方法和装置。一种由载具的机载单元执行的方法，所述方法包括：针对道路上的多个载具位置中的各个载具位置，确定所述载具位置与路边单元的位置之间的直接距离；以及基于所确定的直接距离，确定包含所述载具位置的水平面中的所述载具位置与所述路边单元的位置在所述道路的平面上的投影之间的平面距离，所述平面距离的确定基于所述路边单元相对于所述道路的地平面的高度。

Description

用于在V2I基础设施内确定载具位置的方法和装置
技术领域
本文中的示例方面一般涉及基于所确定的到V2I基础设施的路边单元的距离来确定载具在道路上的准确位置。
更具体地，本文中的示例方面涉及用于确定载具距路边单元在道路地平面上的投影安装位置的平面距离，并在创建载具的虚拟轨迹时使用载具的该准确位置的方法和装置。
背景技术
自主驾驶功能，并且更一般地，先进驾驶员辅助***(ADAS)功能是吸引越来越多兴趣的现代载具的特征。ADAS功能可以通过辅助载具的驾驶、停车和/或其他功能来辅助驾驶员控制载具。作为ADAS功能的具体方面，自主驾驶功能可以允许主载具(即，待控制的载具)的驾驶员将对载具的加速和转向的控制移交给自主驾驶***，该自主驾驶***可以被提供有例如目标速度和车间时距或更详细的信息以遵循预期路线。
ADAS可适于对其它道路使用者、行人、可能的障碍物(例如碰撞)和/或环境条件(例如暴雨或雪)作出适当反应。因此，ADAS通常被配置为从诸如雷达、传感器、摄像头、惯性测量单元等装置获得信息，以收集关于载具及其环境的数据，并生成描述载具行驶的道路及交通的高级环境模型。
在当前使用的ADAS功能中，载具可以基于从其自己的机载传感器接收的数据来确定其相对于道路车道的位置。这种自定位是基于对绘制在道路上的车道标记或线的检测，并且在一些情况下还基于对道路障碍物的检测。基于这些检测，创建道路模型，作为载具的较宽周围模型的一部分。
此外，基于GPS的定位解决方案具有其局限性。特别地，GPS信号在例如具有密集建成区域的城市、隧道或树木茂密的区域中可能是弱的。
鉴于这些限制，提供收集关于载具及其环境的数据的附加手段是有利的。
作为一种这样的手段，载具到基础设施(Vehicle-to-Infrastructure)V2I***可以应用于ADAS功能中并且作为对载具自主驾驶的支持。
V2I技术为载具提供通信基础设施来与沿道路提供的各种设备无线和双向地共享数据和信息。通常永久地位于城市和道路基础设施的单元中的设备可以向道路用户发布关于道路上的各种事件的实时建议：与行人或其他载具碰撞的可能性、前方事故、交通拥堵、施工现场、道路条件、停车区等(Butakov et al.,"Personalized Driver Assistance forSignalized Intersections Using V2I Communication",IEEE Transactions onIntelligent Transportation Systems,Vol.17,Issue 7,July 2016,pp.1910-1919；Olaverri-Monreal et al."Implementation and Evaluation of a Traffic LightAssistance System Based on V2I Communication in a Simulation Framework",Journal of Advanced Transportation,Vol.2018,Article ID 3785957)。
V2I设备的示例是路边单元(roadside unit，RSU)。现有技术中讨论的方面中的一个方面是确保RSU装置以适当的精度定位(KR 20170071207(A)；Wang et al.,"ATightly-Coupled GPS/INS/UWB Cooperative Positioning Sensors System Supported by V2ICommunication",Sensors,16(7),944；doi:10.3390/s16070944,2016)。这些方法通常基于直接使用GPS设备。基于GPS的解决方案具有其局限性。重要的问题之一可能是这种设备的功耗(可能需要接入电线)。这又将影响这种装置在城市基础设施的单元中的容易组装。在不直接涉及驾驶安全的情况下，电源可以基于自然能源(太阳、风)。然而，在***直接干预由载具执行的操纵的情况下，这不是推荐的(至少仅作为能量源)。可用于V2I***中的另一解决方案是使用无源或部分无源RSU装置。这样的装置通常将处于断电模式，并且将由经过的载具唤醒来工作(Razvan et al.,"Messaging capabilities of V2I networks",Procedia Manufacturing,Elsevier,Vol.22,https://doi.org/10.1016/j.promfg.2018.03.073,2018,pp.476-484”)。
定位RSU装置的另一方法是在这些装置和经过的载具之间的直接通信(Aminietal.；"Improving GPS-Based Vehicle Positioning for Intelligent TransportationSystems",IEEE Intelligent Vehicles Symposium(IV),Electronic ISBN:978-1-4799-3638-0,DOI:10.1109/IVS.2014.6856592,2014；Fascista et al.,"A LocalizationAlgorithm Based on V2ICommunications and AOA Estimation",IEEE SignalProcessing Letters,Vol.24,Issue:1,2017)。为此，可以使用来自实时定位***(RTLS)已知的解决方案，其基于例如脉冲无线电-超宽带(Impulse Radio-Ultra Wide Band，IR-UWB)技术。该技术提供了高定位准确性(Martynenko et al.,"Implementation andEvaluation of aTwo-Way-Ranging Module based on an IR-UWB Chip-Set",12thWorkshop on Positioning,Navigation and Communication(WPNC’15),Germany,2015；Hassan et al.,"Vehicle Localization System based on IR-UWB for V2IApplications",8th International Conference on Computer Engineering&Systems(ICCES),26-28Nov.2013；Llorente etal.,"UWB technology for safety-orientedvehicular communications”,Proc.SPIE 9807,Optical Technologies forTelecommunications 2015,980705；doi:10.1117/12.2234430,26March 2016)，因此被提议作为支持V2I***的可能性之一。在这样的***中，装置之一发送由第二装置接收的信号，第二装置又发送由第一装置接收的反馈信号。可以基于对发送和接收信号之间经过的时间的测量结果来计算装置的位置。
发明内容
技术问题
在这种ADAS功能的常规可应用解决方案中，载具基于其自身的机载传感器(相机，雷达，激光雷达)来确定其相对于道路的位置。载具在道路上的位置例如通过识别涂在道路表面上的标线和其他标记以及(在一些情况下)沿道路的障碍物来确定。基于这些数据源，创建道路的图像(道路模型)，即特定车道的位置，并且在下一步骤中，创建道路的进一步路线、转弯等。
这种方案具有很多限制。一个是摄像头捕获的视频流中可见的车道的范围。固有地，例如由于摄像头和安装在载具中的其他传感器的分辨率，具有适当准确性的车道的位置只能在前方几十米确定。在道路上的载具密度较大或交通堵塞的情况下，这种可见度进一步限于几米或几十米。道路上许多位置的标线质量差。如果标线长时间(特别是在城市中)没有被翻新，则经常是模糊的，例如由于路面翻新而中断。标线经常不存在，尤其是在较小城镇中不太重要的道路上。有时不同类型的标线重叠。例如，当改变给定区域中的交通组织时，在道路上绘制临时标线，其与在给定路段中规则出现的标线重叠。
所有这些都对负责精确确定载具路线的算法带来了挑战。在路边屏障的情况下，其不是在各处都可用。原则上，路边屏障仅在快速路和高速公路上连续可用。这不能解决通常不存在这种障碍的城市和郊区的问题。
此外，可以基于载具的GPS以及由机载传感器提供的数据(偏航率、速度等)来确定载具的迹线(换言之，轨迹、路径或路线)(本地和在全局坐标系(GCS)中)。理论上，基于载具到给定RSU的距离的后续测量，可以确定其在GCS中的位置。然而，在实践中，不同的因素将影响测量和计算的准确性。不利因素出现在两个通信装置双方。外部条件(例如温度)会影响它们的反应时间。温度可以例如依赖于唤醒RSU装置所需的时间。然而，理论上可以省略该因素，因为在唤醒之后，RSU装置在整个调制和编码方案(MCS)期间保持活动。然而，装置本身的响应时间可能依赖于温度，这将转化为特定的位置误差(Banach et al.,"Real-time Locating Systems for Smart City and Intelligent TransportationApplications",30th International Conference on Microelectronics(MIEL),Nis,Serbia,Oct.2017,pp.231–234)。
影响确定RSU相对于GCS的位置的准确性的另一因素是由移动载具的GPS提供的定位准确性。另一不利因素是机载传感器的有限准确性，基于该准确性确定载具的迹线。由这些传感器提供的数据会是有噪声的并且需要滤波，这又引入了依赖于滤波器参数的延迟。
技术方案
根据本文的第一个方面，本文公开了一种由载具的机载单元执行的方法，所述方法包括以下步骤：对于道路上的多个载具位置中的各个载具位置：确定该载具位置与路边单元的位置之间的直接距离；以及基于所确定的直接距离，确定该载具在包含该载具位置的水平面中的位置与所述路边单元的位置在道路的平面上的投影之间的平面距离，所述平面距离的确定基于所述路边单元相对于所述道路的地平面的高度。
在此，对于所述多个载具位置中的各个载具位置，所述直接距离可以使用电磁波在机载单元与路边单元之间的行进时间来确定。
此外，对于所述多个载具位置中的各个载具位置，直接距离可以由以下处理确定：从所述机载单元发送第一电磁信号，所述第一电磁信号具有第一数据，所述第一数据包括所述机载单元的标识值；接收第二电磁信号，所述第二电磁信号具有第二数据消息，所述第二数据消息包括所述路边单元的标识值和所述机载单元的标识值。
在此，所述第二电磁信号可以是在预定时间量的延迟时间之后由所述路边单元发送的信号。
在此，第二电磁信号的第二数据可以表示延迟时间。
所述延迟时间可以还基于路边单元的测量到的时钟值。
这里，延迟时间可以随着环境温度改变而改变。
第一个方面可以还包括：基于针对所述机载单元的至少两个不同位置中的各个位置确定的相应直接距离来确定所述载具相对于所述路边单元的位置的位置。
在此，这可以还包括：向所述路边单元发送第三电磁信号，所述第三电磁信号具有第三数据，所述第三数据包括表示所述载具的位置和所述载具的预期路线的至少局部部分；以及从所述路边单元接收第四电磁信号，所述第四电磁信号具有第四数据，所述第四数据包括所述载具的虚拟轨迹。
有利地，这可以还包括：使用所述虚拟轨迹来控制所述载具的运动。
根据第二个方面，本文公开了一种由路边单元执行的方法，所述方法包括以下步骤：对于载具在相对于所述路边单元限定的区域中的多个载具位置中的各个载具位置：从所述载具的机载单元接收第一电磁信号，所述第一电磁信号具有第一数据，所述第一数据包括所述机载单元的标识值；发送第二电磁信号，所述第二电磁信号具有第二数据消息，所述第二数据消息包括所述路边单元的标识值和所述机载单元的标识值。
在此，可以在预定时间量的延迟时间之后发送所述第二电磁信号。
优选地，第二电磁信号的第二数据表示延迟时间。
此外，延迟时间可以基于路边单元的测量到的时钟值。
另外，特定延迟时间可以随着环境温度改变而改变。
根据第二个方面的方法可以还包括：从所述路边单元接收第三电磁信号，所述第三电磁信号具有第三数据，所述第三数据包括表示所述载具的位置和所述载具的预期路线的至少局部部分；以及向所述路边单元发送第四电磁信号，所述第四电磁信号具有第四数据，所述第四数据包括所述载具的虚拟轨迹。
根据第三个方面，本文公开了一种机载单元，所述机载单元包括发送/接收部、控制部和存储部，其中，所述控制部被配置为控制所述机载单元以执行根据本文的第一个方面所述的方法。
根据第四个方面，本文公开了一种路边单元，所述路边单元包括发送/接收部、控制部和存储部，其中，所述控制部被配置为控制所述机载单元以执行根据本文的第二个方面所述的方法。
所述路边单元可以适于安装在道路基础设施柱或杆中。
所述路边单元可以还适于安装在道路基础设施柱或杆的灯座中。
在此，所述路边单元可以适于安装在灯座的表面附近，以提供用于路边单元的热交换。
所述路边单元还可以适于安装在灯插口(socket)中。
所述路边单元还可以适于安装在用于道路基础设施柱或杆的灯的灯泡的表面上。
在此，所述路边单元可以在灯泡的制造期间与灯泡集成。
所述路边单元还可以适于安装在道路基础设施立柱或杆的灯座与灯座外部之间的边界上。
所述路边单元还可以适于由太阳能、热能、风能和/或电能中的一种或更多种来驱动。
附图说明
现在将参考以下描述的附图，仅通过非限制性示例详细解释本公开的实施方式。在不同附图中出现的相同的附图标记可以表示相同或功能类似的元件，除非另有说明。
图1是根据本文的示例性实施方式的机载单元(OBU)和RSU的示意图。
图2是根据示例实施方式的可编程信号处理装置的示意图，该可编程信号处理装置可以被配置为实现OBU或RSU的功能。
图3是示出根据示例实施方式的处理的流程图，载具的OBU通过该处理操作以确定载具的直接和平面距离。
图4是示出直接距离、平面距离以及高度H之间的关系的示意图。
图5是用于确定载具的直接和平面距离的电磁波的行进时间的示例性实施方式的示意图。
图6是使用载具的位置来确定载具的虚拟轨迹的示例实施方式的示意图。
图7是示出根据另一示例实施方式的处理的流程图，载具的OBU通过该处理操作以确定载具的直接和平面距离。
图8是将RSU安装在RSU中的灯泡表面上的示意图，其中灯泡可以安装在例如街灯支架中。
具体实施方式
在附图、具体实施方式中的技术特征后面附有附图标记的情况下，仅出于增加附图、具体实施方式的可理解性的目的而包括附图标记。因此，附图标记及其不存在对任何要素的范围都没有任何限制作用。
本公开基于V2I技术用于创建虚拟轨迹的总体构思。虚拟轨迹，即由计算装置创建的用于载具自动跟随的轨迹(或路径或路线)，可以被认为是一系列或一组连续的位置点，该位置点由载具以规定的顺序跟随，并且优选地在各个位置点之间的规定的时间间隔中跟随。换言之，虚拟轨迹可以被认为是相对于道路边缘的一系列连续位置点，这些位置点被传送到载具以使载具遵循预期路线，并且优选地也在预期时间内遵循预期路线。也就是说，连续的位置点可以是载具迹线的中间的、时间相关的点，例如在各个交叉路口或迂回路线内。
支持ADAS功能的V2I技术的潜在用例之一是创建这样的虚拟轨迹，其中优选地均匀部署的V2I通信装置(可称为路边单元(RSU))的***与也配备有V2I通信装置(可称为机载单元(OBU))的载具无线通信，以将道路上的载具保持在如由虚拟轨迹限定的预定路线上。
这样的预定路线可以理解为限定载具沿道路的迹线的载具位置序列，即相对于道路边缘的一系列连续位置点，其被传送到载具以使载具遵循预期路线。就纵向(“x”方向)和横向(“y”方向)位置而言，这样的载具位置或位置点通常应该足够精确，使得可以确定针对所有即将到来的操纵的明确的和短期的迹线。
虚拟轨迹的创建允许载具在较长路段上或在特定点/区域(例如在城市中)以指定准确性保持在特定车道中。所提出的方法可以支持这样的ADAS功能，其操作基于精确确定载具相对于道路及其周围环境的位置或地点。这种ADAS功能包括例如车道偏离警告(LDW)、自主紧急制动(AEB)、横向控制(LC)、自适应巡航控制(ACC)、交通阻塞辅助(TJA)、交通标志识别(TSR)、交叉路口辅助(IA)等。
本公开提出了一种***，其中一组RSU装置可以用于形成安装在道路基础设施中的永久固定的V2I应答器的网络，以使得能够在地形中进行本地导航，本地导航在很大程度上独立于GPS***。这样的解决方案在GPS信号弱的位置特别有益。例如，这适用于具有密集建成区域的城市、隧道或树木茂密的区域。
安装在交通路线附近或沿着交通路线安装的均匀部署的V2I应答器的网络可以帮助为在该网络范围内并且具有机载兼容技术的载具(或其他移动对象)分配虚拟轨迹的中间目标位置。虚拟轨迹的这些中间目标位置可以被视为用于移动自主载具的短距离目的地，或者利用自主驱动器的所选特征的短距离目的地-所选ADAS功能，例如ACC/TJA或LC。
在当前使用的ADAS功能中，相反，载具基于从其自己的机载传感器接收的数据来确定其相对于道路车道的位置。这种自定位是基于对绘制在道路上的车道标记或标线的检测，并且在一些情况下还基于对道路障碍物的检测。根据这些检测，创建适当的道路模型，作为更宽的载具周围模型的一部分。
这样，V2I应答器***可以提供对上述问题的有效解决方案。然而，为了实现这种V2I解决方案以应用于ADAS功能，需要定义适当的架构和操作。促进这种解决方案的传播的另一个要求是降低创建、组装和维护这种基于V2I技术的***的成本。
通常，通过使用在路边单元和机载单元之间测量的距离，这种V2I解决方案可以有助于ADAS功能的定位方面。机载单元可以安装在载具的特定位置。路边单元可以例如安装在城市照明基础设施的元件上，例如在几乎所有类型的通信路由中都可用。这种元件是具有照明灯的杆，在城市和城市化地区的任何地方实际上都是可用的。更一般地，路边单元可以安装在基础设施的任何合适的元件上(例如，电话杆、公共建筑物、交通灯、路标等)。
通常，路边单元与机载单元之间的距离可以使用允许测量电磁波从载具(具体地，OBU)传播到路边单元和返回所花费的时间的适当的电信技术或任何其他适当的手段来确定。这种技术允许测量路边单元与机载单元之间的直接欧几里得距离(这里也称为直接距离，记为DL2)。这样的直接距离将不仅考虑机载单元与路边单元之间的距离的横向和纵向分量，而且考虑机载单元与路边单元之间的高度差。
然而，具有自主驾驶和/或其他ADAS功能的载具所使用的高级环境模型通常仅仅是或主要是在相对于载具的纵向和横向方向上定义的。因此，需要将测量到的这种直接距离投影到由载具的纵向和横向方向限定的平面，使得路边单元相对于机载单元的位置可以在环境模型内适当地限定。
即，实现要求的准确性的关键不是确定到RSU自身的直接距离，而是确定机载单元在包含机载单元的水平平面中的位置与路边单元的位置在该平面上的投影之间的平面距离。这可以采取例如机载单元的位置与该路边单元所附接的杆(例如灯杆等)在地面上的安装位置之间的平面中的距离的形式。
图1是根据本文的示例性实施方式的OBU 10和RSU 20的示意图。
如图1所示，机载单元10(OBU 10)包括发送/接收部11、控制部12和存储部13。控制部12被配置成控制OBU 10以执行根据本文描述的示例性实施方式的各种方法。
这里，发送/接收部11和21的例子是无线收发器，控制部12和22的示例是微处理器，存储部13和23可以是足以存储所有必要信息的任何类型的存储块。
类似地，如图1所示，RUS 20(RUS 20)包括发送/接收部21、控制部22和存储部23。控制部22被配置成控制路边单元以执行根据在此描述的示例性实施方式的各种方法。
OBU 10和RUS 20都可以被认为是V2I通信装置，并且RSU 20可以被认为是应答器(例如，固定装置，能够创建用于移动装置的基准帧)。这样，发送/接收部11可以包括使OBU10能够根据本领域已知的任何合适的V2I通信标准执行与路边单元(例如RUS 20)以及可选地与其通信范围内的其他载具和/或对象的V2I通信所需的任何装置。类似地，发送/接收部21可以包括使RUS 20能够根据本领域已知的任何合适的V2I通信标准执行与机载单元(例如OBU 10)以及可选地与其通信范围内的其它路边单元和/或对象的V2I通信所必需的任何装置。
例如，如在本示例性实施方式中，各个发送/接收部11和21可以根据例如脉冲无线电超宽带(IR-UWB)技术执行通信。另选地，各个发送/接收部11和21可以根据基于蜂窝的V2I技术、基于WLAN的V2I技术(例如专用短程通信，DSRC)或其他无线技术来执行通信。
另外，如在本示例性实施方式中，机载单元的发送/接收部11可以包括一个或更多个接口或任何安装有机载单元的载具通信所必需的任何其他装置，通信包括与载具的其他模块交换信息，例如，从载具中提供的其他测量装置、摄像头、传感器接收数据或向负责载具自主控制的一个或更多个模块提供信息。
在一些示例性实施方式中，OBU 10和/或RUS 20可以包括本领域中已知的用于收集关于载具及其环境的数据的任何传感器或其他合适的装置。例如，OBU 10和RUS 20中的一者或两者可以包括温度传感器、湿度传感器、环境光传感器、摄像头等中的一个或更多个。在这样的示例实施方式中，控制部12和22可以适当地控制传感器或其他装置，包括执行测量的控制、处理测量结果的控制、将处理后的测量结果分别存储在存储部13和23中的控制、和/或将结果传送到另一实体的控制。
如下文将进一步详细论述，RUS 20的存储器区段23可被配置成存储根据本文中的示例性实施方式的距离确定函数。下文详细论述根据本文中的示例性实施方式的用于距离确定函数的技术。
附加地或另选地，如在本示例性实施方式中，机载单元13的控制部12可以被配置成独立地或与安装有机载单元13的载具的其他模块一起收集关于载具及其环境的数据，并生成描述载具行进的道路及道路上的交通的高级环境模型。另选地，发送/接收部11可以被配置成从另一实体(例如，在载具内)接收环境模型。在这样的示例实施方式中，OBU 10的存储部13可以被配置为存储所生成的高级环境模型。另选地，这种高级环境模型可以存储在载具的另一存储部分中，例如用于支持ADAS功能的存储部分，并且OBU 10可以被配置为根据需要访问该模型或其部分。
类似地，RUS 20的存储部23可以被配置为存储如上所述的环境模型或环境模型的与RUS 20附近的区域(例如在RUS 20周围预定有限面积中)有关的部分。例如，RUS 20可以被配置为生成这样的环境模块或从另一实体接收这样的环境模型。
这样的环境模型可以通过任何合适的方式来定义，例如全局坐标系(GCS)、车道坐标系(LCS)或网格模型或任何其他合适的方式来定义，使得OBU 10相对于其他对象(例如，道路和车道的边界、其他载具、路边单元等)的位置可以随时间并且随着载具的位置改变。
例如，环境模型可以在LCS中定义。LCS可以是适于反映模型所基于的道路的二维曲线坐标系。特别地，构成LCS的曲线坐标系可以具有两个轴，即在沿着道路的纵向方向上延伸的纵向轴或x轴，以及横穿道路延伸的横向轴或y轴。x轴总是平行于道路的车道，而y轴在x的各个值处正交于x轴。可以将LCS的x轴限定为沿载具向前行进的方向增大，而将LCS的y轴限定为沿道路的最左车道的方向增大。然而，LCS可以以任何其它合适的方式取向。然而，LCS并且因此模型可以以其它方式定义，例如使用笛卡尔坐标系。
对于所使用的坐标系，可以以任何适当的方式在环境模型中定义对象，例如作为具有动态特性的(编程)对象或由具有动态特性的网格的一个或更多个单元来定义对象。环境模型中的各种对象之间的距离可以基于环境模型中的该对象的横向和纵向位置来确定。对象在环境模型中的横向和纵向位置可以例如相对于对象的边界框的中心或相对于对象的任何其它预定基准点(例如，边界框的预定角、对象的质心或中心等)来定义。
图2是可编程信号处理装置400的示意图，其可以被配置为实现图1的OBU 10或RUS20的功能。
信号处理装置400具有接口模块410，接口模块410提供用于发送和接收信息的装置(例如，一个或更多个天线或有线连接)。信号处理装置400还具有用于控制可编程信号处理装置400以执行OBU 10或RUS 20的功能的处理器420(例如CPU)、工作存储器430(例如随机存取存储器)和存储计算机程序445的指令存储部440。计算机程序445具有计算机可读指令，当由处理器420执行时，该计算机可读指令使处理器420实现OBU 10或RUS 20的功能。
指令存储部440可以包括预加载有计算机可读指令的ROM(例如，以电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)或闪存的形式)。另选地，指令存储部440可以包括RAM或类似类型的存储器，并且计算机可读指令可以从诸如CD-ROM等的计算机可读存储介质450的计算机程序产品或承载计算机可读指令的计算机可读信号460输入到其中。
如在本示例性实施方式中，图2的可编程信号处理硬件400可以被配置为用作OBU10或RUS 20。然而，OBU 10和RUS 20均可以另选地以诸如专用集成电路(ASIC)的不可编程硬件来实现，或者以使用硬件和软件组件的任何适当组合的任何其他适当方式来实现。
本发明人开发了基于V2I技术的各种技术，其目的是提高道路上的载具位置估计的精度。具体地，本发明人根据本文的示例性实施方式设计了用于确定准确的平面距离的技术。
图3是示出载具的机载单元10操作以确定载具到路边单元的投影位置的平面距离的处理的流程图(当路边单元安装在相对于道路的地平面的特定高度时，如图1所示)。
例如，图3的处理可以是计算机实现的。具体地，如在本示例性实施方式中，图3的处理可以由计算装置来实现，该计算装置配备有适合于测量直接距离和平面距离、载具在连续时刻所处的位置之间行进的距离的单元。另选地，图5的处理可以通过被配置成获得先前获取的测量值(例如通过网络或来自存储器)的计算装置来实现。
作为具体示例，图3的处理可以例如由配备有适当编程的计算装置和精确测量装置的专门载具来实施，这些计算装置和精确测量装置有助于测量以下值：
各载具位置Pi与路边单元20的位置之间的直接距离DL2,i；以及
在包含载具位置Pi的水平面中的各个载具位置Pi与路边单元20的位置在该平面上的投影之间的平面距离DP,i。
具体地，图3的流程图示出，对于多个载具位置中的各个载具位置，路边单元在步骤S42中操作以确定载具位置与路边单元的位置之间的直接距离，并且在步骤S42中操作以基于所确定的直接距离来确定包含载具位置的水平面中的载具位置与路边单元的位置在道路平面上的投影之间的平面距离。在步骤S44中，基于路边单元相对于道路地面的高度来确定平面距离。
即，平面距离是当RSU被安装在道路上方的特定高度时到RSU到道路的地平面的投影位置的距离。图4是示出直接距离DL2,i、平面距离DP,i和安装RSU的高度H之间的关系的示意图。如图1所示，当安装有OBU 10的载具在RSU 20附近行驶时，对于三个载具位置P0、P1、P2中的各个载具位置，测量直接距离DL2，0、DL2,1、DL2,2。载具位置P0、P1、P2中的各个载具位置表示在给定时刻例如当载具行驶时安装有OBU 10的载具的位置。
在图4中的位置P0、P1、P2的各个载具位置处，RSU 20相对于道路(地面)表面的高度是恒定的，并且由安装RSU 20的高度HRSU限定。例如，在最简单的情况下，RSU 20相对于地面的高度取为这里所示的高度HRSU。然而，也可以例如通过从高度HRSU减去该安装高度来考虑诸如OBU 10在载具中的安装高度的元件，以获得RSU 20相对于OBU 10的高度的高度(参见下面的进一步讨论)。
在这种情况下，使用例如毕达哥拉斯定理，基于高度H和直接距离DL2，0、DL2,1、DL2,2，可以针对各个位置P0、P1、P2容易地计算平面距离DP,0、DP,1、DP,2：
Figure BDA0003895256020000121
已知到RSU的距离和杆的高度，因此可以使用例如毕达哥拉斯定理来计算这样的平面距离。
如果在算式1中针对位置P0、P1、P2中的各个载具位置使用高度HRSU，实际上假设RUS附近的地形是平坦的，因此在载具P1的各个位置处，HRSU的值是相同的。在地形不平坦的情况下，载具的地平面不同，并且在杆的位置处，例如通过使用适当的高度校正函数，可以在每个点P获取适当的不同值。
这里，对于多个载具位置中的各个载具位置，可以使用基于飞行时间(TOF)技术的OBU和RSU之间的电磁波的传播时间来确定直接(欧几里德)距离。
使用电磁波的行进时间来确定OBU 10与RSU 20之间的直接距离DL2的优选实施方式在图5中示出。
根据图5，OBU 10的发送/接收部11在步骤S140中向RSU 20发送第一电磁信号，并在步骤S142中从RSU 20的发送/接收部分21接收第二电磁信号。
第一电磁信号标识OBU 10。这里，第一电磁信号具有(例如编码)包括OBU 10的标识值IDOBU的第一数据。标识OBU 10的信息可以具有任何适当的形式，例如索引、全局或局部ID号、或允许OBU被唯一标识的任何适当的标识符，并且可以例如作为数据分组或数据消息被发送。
作为示例，OBU 10可以在处理步骤140之后切换到监听模式，即OBU 10被专门配置为等待响应信号的模式。监听模式避免了在监听时间窗口中根据步骤S140的电磁信号的重复传输，否则会导致RSU 20处的信号溢出。
步骤S142中的第二电磁信号(响应信号)具有(例如消息或数据分组中具有(例如编码有)第二数据，其包括OBU 10的标识值IDOBU和RSU的标识值IDRSU。
特别地，在OBU 10的通信范围内可以有多个RSU，各个RSU可以从OBU 10接收包括标识OBU 10的信息的信号。因此，通过在响应信号中包括标识RSU 20的信息，OBU 10可以容易地确定与之通信的特定RSU。类似地，在RSU 20的通信范围内可以有多个OBU，各个OBU可以从RSU 20接收响应信号。因此，通过在响应信号中包括标识OBU 10的信息，RSU 20的通信范围中的各个OBU可以容易地确定响应信号是否被寻址到该响应信号。
在处理步骤S144中，OBU 10的控制部12基于发送信号和接收响应信号之间经过的时间来计算OBU 10与RSU 20之间的直接距离DL2。作为示例，这可以使用用于飞行时间技术的已知技术基于消逝时间和电磁信号和响应信号的已知或估计的传播速度来实现。
电磁信号通常在全部方向上向外传播。因而，模糊性可以在单个飞行时间通信会话和距离测量的情况下发生。在这种单个会话的基础上，只能确定RUS 20处于中心为OBU10半径为DL2的圆/球上。然而，例如，不能确定RUS 20是在安装有OBU 10的载具的前方还是后方等。当载具沿特定路段行进时，其首先接近杆，经过杆，然后离开杆。这样，通过一些简化，沿着相对于RUS 20的道路可以有至少两个不同点，在这至少两个不同点处，DL2的测量值是相同的。此外，由于环境噪声、干扰等，OBU 10与RUS 20之间的信号和响应信号的单个交换可能不足以准确地估计OBU 10在空间中的位置，从而不足以准确地估计安装有OBU 10的载具在空间中的位置。
因此，OBU 10被配置为重复图5的处理以针对机载单元的至少两个不同位置中的各个位置计算直接距离，机载单元的至少两个不同位置包括机载单元的该位置。
例如，OBU 10可以在指定时间之后与RUS 20重复传输。同时，安装有OBU 10的载具正在移动，因此可以假设其中间位置可以以以下方式之一来确定：
位置变化估计(Δx和Δy)基于自机载单元与路边单元之间的最后通信会话起的行进距离。可以通过使用机载传感器(例如偏航率或速度传感器)来精确地计算从该时刻时开始的载具的迹线；
可以基于与安装在载具已经经过的基础设施元件上的先前标识的路边单元的通信来估计这些中间位置。
可选地，在一些优选实施方式中，RSU 20可以在预定时间量的延迟时间τ之后发送响应信号(第二电磁波)，如图5中的处理步骤S141所示(虚线表示可选的步骤)。
特别地，RSU 20通常不可能与包括识别OBU 10的信息的信号同时发送响应信号。相反，在RSU 20的发送/接收部分21接收信号的时间和发送/接收部分21发送响应信号的时间之间将存在有限量的时间，这是由于RSU 20需要对信号解码、产生适当的响应、将响应编码为信号等。处理速度和环境因素(例如环境温度)的差异会影响某些电路(例如CMOS电路)的速度。
因此，通过将发送响应信号延迟预定的时间量，可以解决RSU 20端的处理速度的可变性。作为示例，可以将预定时间量设置为稍长于V2I应答器***中的RSU具有最慢处理速度的估计处理时间。这样，即使OBU 10不知道RSU 20侧所需的处理时间，OBU 10也可以简单地从经过的时间中减去预定量的时间，以较准确地确定信号和响应信号的实际行进时间。这又可以导致对直接距离DL2的较精确的确定。
有利地，在步骤S142中发送的第二电磁信号的第二数据还指示由RSU 20使用的延迟时间τdel。在OBU 10处考虑适当的延迟时间允许准确地确定直接距离，并且为RSU 20提供了根据需要改变延迟时间的灵活性。
例如，RSU 20的控制部22可以被配置为随着环境温度改变而改变延迟时间的预定时间量。在这样的示例中，RSU 20可以包括环境温度传感器或被配置为从另一实体接收关于环境温度的信息。这可以考虑改变环境温度对处理速度的影响。作为示例，RSU 20和OBU10都可以被配置为监测环境温度，并在环境温度改变时对预定时间量施加已知的改变。
在图5的步骤S141中应用的延迟时间可以基于RSU的测量到的时钟值。也就是说，RSU的控制单元可以对处理器420的内部时钟值进行计数，从而确定延迟时间τdel是否已经到期。
OBU 10的控制部12还可以被配置成基于为OBU 10的至少两个不同位置中的各个位置计算的相应直接距离来确定OBU 10相对于RUS 20的位置的位置。
特别地，基于所测量的所有这些中间位置的系列和在这些位置处测量/计算的到给定RUS 20的距离，OBU 10的控制部12可以估计载具相对于路边单元的位置。为此，可以使用已知的三角测量或三边测量的方法。
如果RUS 20能够访问关于其自身在全局坐标系(GCS)中的位置的信息，并且在连续的通信会话中与OBU 10共享该信息，则OBU 10以及安装OBU 10的载具也能够估计其在GCS中的位置。
在图6中示出了使用所确定的载具相对于路边单元的位置的位置来确定虚拟轨迹的另一优选实施方式，该所确定的载具相对于路边单元的位置基于为机载单元的至少两个不同位置中的各个位置确定的相应直接距离(如上所述)。
在图6的处理步骤S240中，OBU 10的发送/接收部11向RSU 20发送电磁信号(第三电磁信号)，该电磁信号具有(例如编码)载具的确定位置和载具的预期路线的至少一部分。这里，载具的预期路线的部分信息可以包括路边单元的局部区域内的部分路线信息，使得不必将载具的整个预期路线的全部数据量发送到RSU 20。这里，第三电磁信号还可以包括OBU 10和RSU 20的标识值。通过发送第三电磁信号，OBU 10有利地从RSU 20请求支持以控制载具在预期路线上的移动。
在图6的处理步骤S241中，RSU 20的控制部使用载具的位置和表示载具的预期路线的至少一部分的信息来确定载具的虚拟轨迹。如上所述，虚拟轨迹可以被认为是载具以规定顺序跟随的一系列或一组连续位置点。虚拟轨迹可以被提供为一系列控制命令，用于(自主)载具以规定的顺序和时间跟随连续的位置点。这里，虚拟轨迹基于预期路线，因此包括例如用于交叉路口或迂回路线处的转弯命令的特定控制。还可以通过考虑道路上的可用车道、交通方向和/或可以从外部服务器提供给RSU 20的交通状况来确定载具的虚拟轨迹。
可以基于由RSU从载具接收的关于目的地的信息来确定载具的虚拟轨迹。在两个地点之间通过城市的自主载具需要规划其路线，该路线包括其需要通过的所有街道、交叉路口和迂回路线。在优选实施方式中，自主载具可以与RSU***交换(例如，持续地或连续地)关于该路线的部分信息，各个RSU接收关于最接近其自身安装位置的该路线区段的信息。使用该信息，相应的RSU通过返回一组短距离点来本地选择针对给定载具的迹线或虚拟轨迹。返回的虚拟轨迹优选地基于所有可用车道及其可能的交通方向。
在该上下文中，假设RSU装置的***具有关于车道行驶方向的最新信息或使得沿特定车道行驶不可能的其他限制(例如道路工程)。另外，所提出的***还可以包括可能影响由RSU创建并返回到载具的迹线或虚拟轨迹的其他交通信息。这可以包括道路或交通的当前状态，例如事故、道路工程或交通强度，以及影响载具运动的其它数据，如交通灯或速度限制。
在图6的处理步骤S242中，OBU 10的发送/接收部11从RSU 20接收电磁信号(第四电磁信号)，第四电磁信号具有包括在步骤S241中为载具确定的虚拟轨迹的第四数据。同样，第四电磁信号包括OBU 10和RSU 20的标识值，以验证虚拟轨迹仅由所识别的载具使用。本领域技术人员理解，本文描述的电磁信号可以以适当的方式进一步加密以避免第三方攻击等。
在图6的处理步骤S244中，RSU 10使用所接收的虚拟轨迹来控制载具的移动。即，RSU 10可以将与虚拟轨迹相关的控制命令发送到载具控制器(例如载具的ECU)，使得适当的驱动命令被提供给载具的转向和/或速度控制器以跟随虚拟轨迹。照此，载具可以遵循如根据路线预期的准确的短时迹线。
虚拟轨迹的多个载具位置Pi例如可以被限定在相对于RSU 20的预定区域内。
作为示例，如本示例实施方式中那样，预定区域可以基于RSU 20的通信范围来定义，使得RSU 20可以可靠地(例如，低于特定错误率、低于特定信号强度或质量等)与位于多个载具位置Pi中的任一个处的OBU(例如，图1所示的OBU 10)执行V2I通信。另选地，预定区域可以由任何适当的装置来定义，例如在使用V2I应答器网络的情况下，作为RSU最接近该位置的所有位置。
附加地或另选地，多个载具位置Pi可以包括限定载具在预定区域内沿道路的迹线的位置序列。由于道路通常包括限定了行进方向的至少一个车道，因此多个载具位置Pi中的各个载具位置可具有相关联的行进方向。对于各个载具位置Pi，该相关联的行进方向可以是载具为了到达迹线中的下一位置而必须移动的方向。
虚拟轨迹的多个载具位置Pi可以以任何适当的粒度级别来定义，并且可以是不规则间隔的。在诸如本示例性实施方式的示例性实施方式中，多个载具位置Pi可以包括限定迹线的位置序列，各对连续的载具位置Pi应当足够靠近在一起，使得可以安全地控制载具直接从一个载具位置Pi移动到虚拟轨迹的下一载具位置，同时保持相对于道路和车道边界的安全位置。
创建载具可移动的虚拟轨迹的上述实施方式对于欺骗能够将载具保持在给定车道上(车道保持辅助)的视觉***的有意尝试是鲁棒的。这样的视觉***依赖于检测道路上的画线或其他道路标记(例如博茨点(Botts'Dot))的位置。在有人故意模糊这些线条或遮挡道路标记的情况下，视觉***性能会受到很大限制。相反，所提出的方法独立于任何类似的攻击。此外，由于难以接近所提出的***的元件(例如，安装有RSU的灯杆高度)和受保护的无线电通信(某些已经存在的协议或标准的无线电通信)，较难中断所提出的***的操作。
结合图7描述了用于确定OBU与RSU之间的距离以及载具在道路上的位置的另一优选实施方式。
具体地，图7示出了从安装在主载具(VEH，其可以是自主载具)中的特定且已知位置处的OBU 10，编码数据分组的电磁信号沿所有方向向外传播。然后，OBU 10切换到监听模式。被发送的数据分组(消息)包括OBU的标识号(IDOBU)。本领域技术人员理解，任何标准电信协议都可以用于相应数据分组的发送和接收。在这种情况下使用的潜在技术之一可以是IR-UWB(脉冲无线电超宽带)通信标准，其在确定彼此无线通信的两个装置之间的距离时提供足够的精度，尤其是在LOS(视线)条件下。
接收由OBU 10发送的电磁信号的图7中的RSU装置20在特定(恒定)时间量之后发送回相应的电磁信号。这样的时间值可以被定义为在从主载具接收信号和向载具发送返回信号之间的恒定延迟时间τdel(参数)。这与以下事实相关：例如被设计为专用芯片的RSU装置可以配备有能够以足够的精度测量延迟时间τdel的时钟。时钟的应用使得延迟时间τdel独立于可影响RSU装置的操作的环境温度。在所提出的解决方案中，延迟时间τdel的值也可以作为发送回主载具的消息的一部分返回给OBU装置。该消息还包含RSU自己的标识号(IDRSU)。该IDRSU是有意义的，因为在OBU的范围内，在给定时间可能有较多的RSU装置。在所提出的解决方案中，RSU装置还返回其当前正在响应的OBU的IDOBU，因为在其周围可能存在较多试图同时通信的OBU装置。结果，彼此通信的关联RSU-OBU装置对可由该对{IDOBU，IDRSU}标识。在给定区域内有较多载具的情况下，当建立通信时，将不允许给定的OBU装置与相应的RSU装置通信达预定时间量，以不阻塞通信信道。
图7中的OBU 10在接收到响应信号时，通过考虑上述延迟时间τdel的值来计算在发送其自己的信号和接收响应信号之间经过的时间。基于测得的波的传播时间，OBU 10确定到相应RSU装置的直接距离DL2。
如上所述，单个通信会话通常不足以精确估计载具在道路上的位置。为此，图7中的OBU 10可以在指定时间之后用相同的RSU装置20重复传输。由于载具在特定通信会话之间移动，载具的中间位置可以例如以以下方式之一来确定：
a)位置变化估计(Δx和Δy)可以基于自从OBU和RSU之间的最后通信会话以来的行进距离。从此时开始的载具迹线可以通过使用机载传感器(例如偏航率或速度传感器)来精确地计算。
b)这些位置可以基于与安装在载具已经经过的灯杆上的先前识别的RSU的通信来估计。
基于一系列所有测量的中间位置、以及在这些位置处确定/计算的到给定RSU的距离，可以相对于该RSU装置精确地确定载具的位置或方位。为此，可以使用已知的三边测量法。如果给定的RSU装置能够访问关于其自身在全局坐标系(GCS)中的位置的信息并且在连续的通信会话中与载具共享该信息，则载具也能够估计其在GCS中的位置。EP3640665A1中描述了用于找到RSU在GCS中的坐标的方法。
OBU 10和安装有给定RSU装置20的杆在地面上的安装位置之间的距离可以如下确定。如图7所示，OBU安装在载具(VEH)的特定位置处；OBU的特定位置被示出为在道路的地平面上方的高度HOBU处。RSU 20安装在地平面上方的高度HRSU处。例如，如果RSU安装在杆(例如灯杆)的顶部，则高度HRSU可以是杆高度。根据载具在道路上的位置的估计，关键信息是平面距离DP，而不是OBU和RSU之间的直接距离DL2，RSU甚至可以安装在地平面以上10米(例如，基于道路的类别)。距离L2在这里再次表示欧几里得直接距离。然后，利用已知的杆高度(HRSU)值和OBU在载具中的安装位置的高度(HOBU)，可以计算OBU 10与杆在地面上的安装位置之间的平面距离DP，例如通过使用基于以下的毕达哥拉斯定理：
Figure BDA0003895256020000191
其中：
ΔH＝HRSU-HOBU         (3)
是杆高度(HRSU)与OBU高度(HOBU)之间的高度差。
由于单个通信会话通常不足以进行载具在道路上的精确位置估计，因此OBU可以重复该通信会话并且可以确定OBU与杆的地面上的安装位置之间的平面距离。这里，图7示出了为第一通信会话确定第一距离DP,2和为第二通信会话确定第二距离DP,1的示例。本领域技术人员理解这不是限制性的，并且可以针对超过两个通信会话来确定这样的距离。
确定精确平面距离的功能可用于控制载具沿虚拟轨迹朝向目标位置行进。这种控制可以由RSU 20实现。该功能还可以在ADAS功能中实现，该ADAS功能在通过交叉点、迂回路和其它交叉路口方面提供帮助。这些是关键节点(主要在城市中)，在这些关键节点处安全问题是主要关注的问题。使用本文描述的技术，知道其目的地和到达该目的地的预期路线的载具可以使用V2I技术来获得将形成其迹线的一组精确的中间点(虚拟轨迹)，例如在交叉点或迂回路线附近。这样，可以引导安装有OBU的载具通过这种交叉路口。
上述实施方式的另一有用的应用是在覆盖私人运输工具和公共运输工具的混合通信***中。当从郊区通勤到较大的城市时，这种情况尤其重要，其中大部分人通过火车行驶。然而，并不总是能够直接在火车站建立停车场，这会产生组织问题。在这种情况下，可以在离火车站一定距离处创建停车场，并且使用自主载具将乘客从停车场运输到车站。在这种情况下，运输将在相对短的距离上进行，另外以有限的速度进行。在这种情况下，参与这种运输的自主载具可以根据所确定的虚拟轨迹沿着严格划定的路线移动，该路线适当地配备有RSU-V2I传感器，该传感器将精确地限定这些载具在给定路段上的位置。
为了创建用于支持对道路上的自主载具的控制的虚拟轨迹，本公开还教导了将RSU装置安装在V2I道路基础设施中的实施方式，例如安装在城市照明基础设施的元件中，例如可用于几乎所有类型的通信路线中。特别地，本公开提出将RSU装置安装在街灯中或安装在沿道路的其他基础设施柱上，实际上在城市和城市化区域中的各处都可用。这允许降低创建、组装和维护基于V2I技术的***的成本。
RSU装置可以被部署在例如交叉路口或环形道路附近的街灯中，以支持负责控制自主载具通过这些特定道路位置的移动的ADAS功能，特别是通过向载具的OBU提供虚拟轨迹。
V2I装置(例如RSU装置)可安装在具有照明灯或街灯的杆上，所述照明灯或街灯在给定路段上或在城市的特定区域中。典型地，这些杆均匀地分布在道路空间中，优选地彼此等距离。这是由于必须确保路面的均匀照明。由于这一点，可以在给定区域中获得V2I通信装置的均匀平面分布，从而可以标准化通信范围及其内部结构。同样涉及安装在载具中的OBU装置，当它们工作条件一致时，所述OBU装置可以被标准化。
这些照明杆可以被安装在该道路的紧邻处，因此有可能获得直接LOS(视线)通信的条件，如上所述，这有助于确定RSU与OBU之间的直接距离，并且得出平面距离。
照明杆通常在给定路段上具有标准化高度(分别选定类别)，但也在城市化区域的较大区域中。这也涉及获得均匀光强度和安装在该区域中的灯的标准化的目的。所描述的标准化能力强烈地支持上述解决方案。例如，其允许在RSU装置的内部存储器中保存装置安装于其上的路面上方的高度值。对于安装在给定区域中的较大系列的这种装置，该信息可以在其安装在现场之前被记录。这种方法允许进一步简化整个***的安装过程。安装点的恒定且已知的高度允许较容易地计算安装在主载具中的OBU与安装RSU装置的杆的基部之间的距离。该距离的计算是所提出的***的目的，并且是准确地向载具提供虚拟轨迹控制的相关量。
例如，照明杆上的标准灯安装高度可以如下：(i)h＝10m至15m(高速公路和快速路)，(ii)h＝6m至10m(国家和地方道路)，(iii)h＝6m至7m(城市内的住宅道路)。
根据另一实施方式，RSU装置可安装在灯座中的一定高度处，这意味着外人难以接近RSU。这提高了整个***的安全性。此外，RSU装置在灯座内的安装或其与灯座的集成提供了对RSU装置及其内部元件(传感器等)抵抗不利天气条件的有效保护，以及在与直接暴露于外部天气条件的安装相比具有小得多的可变性的条件下操作的可能性。
根据另一实施方式，RSU装置可安装在灯座内部，灯泡表面上或灯座与外部之间的边界上，例如连同允许将RSU装置与外部太阳能电池连接的外部端子。太阳能电池将例如通过电缆连接到RSU装置。RSU装置在灯座内的安装使得能够容易地接近电源，因此RSU装置可以容易地被供电。这对于整个***的安装和维护是特别有利的。
下面描述将RSU装置安装在灯座内及其电源的优选实施方式：
根据优选实施方式，该RSU装置(传感器)可以与一个灯泡或灯安装或整合，该灯泡或灯然后以如下方式安装在该灯座中：
a)RSU装置可以安装在灯泡(例如，诸如白炽灯的灯)的表面上，如图8所示。在这种情况下，RSU装置(传感器)可以粘在灯泡上，电源在灯泡外表面。这种粘附优选地位于这样的表面上的位置，在该位置上在灯泡和它的周围环境之间发生足够的或甚至最大的热交换。结果，RSU装置(传感器)可以由灯泡产生的热量驱动。该解决方案有利地是简单的，因为其允许将RSU装置与已经存在的照明设施集成在道路的给定区域中，其中灯泡已经安装在灯具中。这里，RSU装置(传感器)可以使用施加的粘合剂层来安装，该粘合剂层允许粘附和分离RSU装置(传感器)。如果需要更换灯泡或其插口，则可以容易地将RSU装置(传感器)拆卸并粘在新更换的灯泡上。
b)RSU装置还可以在灯泡本身的生产或制造期间与灯泡(例如白炽灯)集成。在这种情况下，RSU装置(传感器)可以直接由灯泡的电源供电。然后可以将RSU装置安装成其天线位于灯泡的表面上。这种结构有利地避免了无线电波穿过制造灯泡的附加材料层的需要。
根据另一优选实施方式，RSU装置(传感器)可如下安装或与灯座集成：
a)RSU装置可以安装在灯座内靠近其表面，特别是在照明器内部和灯周围之间发生热交换的位置上。在这种情况下，RSU装置可以通过热转换(例如，使用一个或更多个珀尔帖电池和/或热电发生器)来驱动。这里，RSU装置(传感器)的薄片可以设置在灯具或灯泡上(例如，在高速公路和快速路上，具有250W至600W功率的照明器)，热量将来自灯具或灯泡(例如，在夜间)。可以通过RSU装置(传感器)的粘合剂层(底部)进行充分的热收集。
b)或者，RSU装置可以在生产阶段与灯插口集成，并使用由灯提供的电源***。然后，RSU装置(传感器)可以通过电线直接连接到灯电源。
由于典型的路灯在夜间以及在傍晚和傍晚开启，因此另一优选实施方式是具有混合电源的RSU装置。这里，电源模式之一可以是在白天获取的太阳能或安装在灯杆上的小风力涡轮机。
所提出的基于V2I技术的虚拟轨迹的解决方案可以用在这样的应用和***中，其中精确地确定载具在道路上相对于特定车道的位置是非常重要的。这些功能包括例如车道偏离警告(LDW)、自主紧急制动(AEB)、横向控制(LC)、自适应巡航控制(ACC)、交通阻塞辅助(TJA)、交通标志识别(TSR)、交叉路口辅助(IA)等。
在本公开中提出的解决方案的应用的示例是其用作与交叉路口辅助(IA)功能相关的算法的支持。这种功能的构思是在交叉路口和迂回路线中辅助主载具。这些点，特别是在城市中，从载具安全性的观点来看是关键的。问题在于，交叉路口和迂回路线可能非常复杂，因此对于自主载具来说具有挑战性。使用在本公开中提出的解决方案，已知其目的地并且在城市中具有实现它所需的指定路线的载具可以基于V2I技术获得在各个交叉路口或迂回路线内的迹线的一组精确的、时间相关的中间点。由此，能够使自主载具通过给定的交叉路口。
另一种可能性是在覆盖私人运输工具和公共运输工具的混合通信***中使用所提出的解决方案。当从郊区通勤到较大的城市时，这种情况尤其重要，在郊区，大部分人通过火车行驶。然而，并不总是能够直接在火车站建立停车场，这会产生基础设施问题。该问题的一种可能的解决方案是在离火车站一定距离处创建停车场，并使用自主载具将来自火车站的旅客运输到火车站。在这种情况下，行进将发生在相对短的距离上，另外以有限的速度进行。在这种情况下，参与这种运输的自主载具可以沿着严格划定的路线移动，该路线适当地配备有V2I传感器(路边单元)，该传感器将精确地限定这些载具在给定路段上的位置。类似地，在机场的乘客可以由这样的自主载具从飞机快速运输到终点站或从终点站快速运输到有时远离机场建筑(例如在杜塞尔多夫国际机场)的火车站。
在前面的描述中，参考多个实施方式描述了多个方面。因此，说明书应被认为是说明性的，而不是限制性的。类似地，附图中示出的突出了实施方式的功能和优点的图仅出于示例的目的而呈现。实施方式的架构是足够灵活和可配置的，使得它可以以不同于附图中所示的方式来利用。
在一个示例性实施方式中，本文所呈现的软件实施方式可以被提供为计算机程序或软件，诸如具有指令或指令序列的一个或更多个程序，其被包括或存储在诸如机器可访问或机器可读介质，指令存储或计算机可读存储设备的制品中，其每一个可以是非瞬态的。非瞬态机器可访问介质，机器可读介质，指令存储部或计算机可读存储设备上的程序或指令可用于对计算机***或其它电子设备进行编程。机器或计算机可读介质，指令存储部和存储设备可以包括但不限于软盘，光盘和磁光盘或适于存储或传输电子指令的其它类型的介质/机器可读介质/指令存储部/存储设备。这里描述的技术不限于任何特定的软件配置。它们可以在任何计算或处理环境中找到适用性。本文所使用的术语“计算机可读”、“机器可访问介质”、“机器可读介质”、“指令存储”和“计算机可读存储设备”应包括能够存储，编码或传输指令或指令序列以供机器，计算机或计算机处理器执行并使机器/计算机/计算机处理器执行本文所述方法中的任一种的任何介质。此外，本领域中通常以一种形式或另一种形式(例如、程序、处理、进程、应用、模块、单元、逻辑等)将软件称为采取动作或导致结果。这样的表述仅仅是陈述由处理***执行软件使得处理器执行动作以产生结果的速记方式。
一些实施方式还可以通过准备专用集成电路、现场可编程门阵列、或通过互连常规组件电路的适当网络来实现。
一些实施方式包括计算机程序产品。计算机程序产品可以是具有存储在其上或其中的指令的存储介质或多个存储介质，一个或更多个指令存储或一个或更多个存储设备，这些指令可以用于控制或致使计算机或计算机处理器执行在此描述的示例性实施方式的任何程序。存储介质/指令存储/存储设备可以包括，例如但不限于光盘、ROM、RAM、EPROM、EEPROM、DRAM、VRAM、闪存、闪存卡、磁卡、光卡、纳米***、分子存储器集成电路、RAID、远程数据存储/存档/仓储、和/或适于存储指令和/或数据的任何其它类型的设备。
存储在计算机可读介质或多个介质，一个或更多个指令存储或一个或更多个存储设备中的任一个上的一些实现包括用于控制***的硬件和用于使***或微处理器能够利用本文所述的实施方式的结果与人类用户或其他机制交互的软件。这种软件可以包括但不限于设备驱动程序，操作***和用户应用程序。最后，这种计算机可读介质或存储设备还包括用于执行如上所述的示例方面的软件。
包括在***的编程和/或软件中的是用于实现这里描述的处理的软件模块。在本文的一些示例实施方式中，模块包括软件，尽管在本文的其他示例实施方式中，模块包括硬件或硬件和软件的组合。
虽然上面已经描述了本公开的各种实施方式，但是应当理解，它们是例如而非限制来呈现的。对于相关领域的技术人员显而易见的是，可以在其中进行形式和细节上的各种改变。因此，上述示例性实施方式不是限制性的。
此外，摘要的目的是使专利局和公众，尤其是不熟悉专利或法律术语或措辞的本领域的科学家，工程师和从业者能够从粗略的检查中快速地确定本申请的技术公开的本质和本质。摘要不旨在以任何方式限制本文所呈现的实施方式的范围。还应当理解，在权利要求中叙述的任何处理不需要以所呈现的顺序执行。
尽管本说明书包含许多特定实施方式细节，但这些细节不应被解释为对所要求保护的范围的限制，而是作为对本文所述的特定实施方式的特定特征的描述。在单独实施方式的上下文中在本说明书中描述的某些特征也可以在单个实施方式中组合实现。相反，在单个实施方式的上下文中描述的各种特征也可以在多个实施方式中单独地或以任何合适的子组合来实现。此外，尽管特征可能在上文中被描述为在某些组合中起作用并且甚至最初被如此要求保护，但是来自所要求保护的组合的一个或更多个特征在某些情况下可以从该组合中删除，并且所要求保护的组合可以针对子组合或子组合的变体。
在某些情况下，多任务和并行处理可能是有利的。此外，上述实施方式中的各种组件的分离不应被理解为在所有实施方式中都需要这种分离，并且应当理解，所描述的程序组件和***通常可以一起集成在单个软件产品中或封装到多个软件产品中。
现在已经描述了一些说明性的实施方式，很明显，上述内容是说明性的而非限制性的，已经通过示例的方式给出。特别地，尽管这里给出的许多示例涉及装置或软件元件的特定组合，但是这些元件可以以其它方式组合以实现相同的目的。仅结合一个实施方式讨论的动作，元件和特征不旨在被排除在其它实施方式或多个实施方式中的类似角色之外。
在不脱离其特征的情况下，在此描述的装置可以以其他具体形式实施。上述实施方式是说明性的而不是对所描述的***和方法的限制。因此，这里描述的装置的范围由所附权利要求而不是前面的描述来表示，并且落入权利要求的等同物的含义和范围内的改变包含在其中。

Claims (15)

1.一种由载具的机载单元执行的方法，所述方法包括以下步骤：
对于道路上的多个载具位置中的各个载具位置：
确定该载具位置与路边单元的位置之间的直接距离；以及
基于所确定的直接距离，确定该载具在包含该载具位置的水平面中的位置与所述路边单元的位置在道路的平面上的投影之间的平面距离，所述平面距离的确定基于所述路边单元相对于所述道路的地平面的高度。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，对于所述多个载具位置中的各个载具位置，所述直接距离由以下处理确定：
从所述机载单元发送第一电磁信号，所述第一电磁信号具有第一数据，所述第一数据包括所述机载单元的标识值；
接收第二电磁信号，所述第二电磁信号具有第二数据消息，所述第二数据消息包括所述路边单元的标识值和所述机载单元的标识值。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述第二电磁信号是在预定时间量的延迟时间之后由所述路边单元发送的信号。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的方法，所述方法还包括：
基于针对所述机载单元的至少两个不同位置中的各个位置确定的相应直接距离来确定所述载具相对于所述路边单元的位置的位置。
5.根据权利要求4所述的方法，所述方法还包括：
向所述路边单元发送第三电磁信号，所述第三电磁信号具有第三数据，所述第三数据包括表示所述载具的位置和所述载具的预期路线的至少局部部分；以及
从所述路边单元接收第四电磁信号，所述第四电磁信号具有第四数据，所述第四数据包括所述载具的虚拟轨迹。
6.根据权利要求5所述的方法，所述方法还包括：
使用所述虚拟轨迹来控制所述载具的运动。
7.一种由路边单元执行的方法，所述方法包括以下步骤：
对于载具在相对于所述路边单元限定的区域中的多个载具位置中的各个载具位置：
从所述载具的机载单元接收第一电磁信号，所述第一电磁信号具有第一数据，所述第一数据包括所述机载单元的标识值；
发送第二电磁信号，所述第二电磁信号具有第二数据消息，所述第二数据消息包括所述路边单元的标识值和所述机载单元的标识值。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，在预定时间量的延迟时间之后发送所述第二电磁信号。
9.根据权利要求7至8中的任一项所述的方法，所述方法还包括：
从所述路边单元接收第三电磁信号，所述第三电磁信号具有第三数据，所述第三数据包括表示所述载具的位置和所述载具的预期路线的至少局部部分；以及
向所述路边单元发送第四电磁信号，所述第四电磁信号具有第四数据，所述第四数据包括所述载具的虚拟轨迹。
10.一种机载单元，所述机载单元包括发送/接收部、控制部和存储部，其中，所述控制部被配置为控制所述机载单元以执行根据权利要求1至6中的任一项所述的方法。
11.一种路边单元，所述路边单元包括发送/接收部、控制部和存储部，其中，所述控制部被配置为控制所述机载单元以执行根据权利要求7至9中的任一项所述的方法。
12.根据权利要求11所述的路边单元，所述路边单元适于安装在道路基础设施柱或杆中。
13.根据权利要求11所述的路边单元，所述路边单元适于安装在道路基础设施柱或杆的灯座中。
14.根据权利要求11所述的路边单元，所述路边单元适于安装在用于道路基础设施柱或杆的灯的灯泡的表面上。
15.根据权利要求11所述的路边单元，所述路边单元适用于安装在道路基础设施立柱或杆的灯座与灯座外部之间的边界上。
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