專利名稱：在車輛Ad hoc網(wǎng)絡中的V2X連接的協(xié)作診斷與預測應用的制作方法
技術領域：
實施例總體涉及車輛-車輛通信ad-hoc網(wǎng)絡。
背景技術：
在車輛-車輛(V2V)通信中，車輛通常通過基站與集中式后端服務器通信，以提供車輛信息用于分析。后端服務器能夠存儲和處理一個城市或其它地理位置之內的大量車輛的數(shù)據(jù)。通常，這種通信利用蜂窩式服務來執(zhí)行。這種系統(tǒng)可用于輸入診斷和預測數(shù)據(jù)用于分析；然而，這種集中式系統(tǒng)將要求大量的處理能力并且處理起來成本很高。另外，在車輛和后端服務器之間使用蜂窩式通信的通信鏈路將是成本高的，并且具有有限的帶寬。結果，如果嘗試對這樣更大的一組車輛發(fā)送診斷和預測數(shù)據(jù)用于分析將導致蜂窩系統(tǒng)和后端服務器都可能過載并且整個系統(tǒng)將具有擴展性問題。

發(fā)明內容
一個實施例的優(yōu)點在于利用車輛內診斷和預測分析方法來確定異?；蝾A測的故障，其中，該方法使用來自遠處車輛的匯集數(shù)據(jù)并將遠處車輛的診斷和預測數(shù)據(jù)與宿主車輛的診斷和預測數(shù)據(jù)進行比較。本發(fā)明的實施例還降低了所接收的數(shù)據(jù)中的冗余，用于降低計算處理時間和降低可能使結果歪曲的任何偏差。一個實施例構思了一種用于處理和分析車輛ad-hoc網(wǎng)絡中的診斷和預測數(shù)據(jù)的方法。在車輛ad-hoc網(wǎng)絡中的宿主車輛和遠處車輛之間交換診斷和預測數(shù)據(jù)。將所接收到的診斷和預測數(shù)據(jù)存儲在所述宿主車輛的存儲器中。消除所接收到的診斷和預測數(shù)據(jù)中的冗余。利用聚類技術來檢測所述存儲的數(shù)據(jù)中的異常，其中，所述聚類技術確定由所述宿主車輛形成的診斷和預測數(shù)據(jù)的聚類是否與由所述遠處車輛形成的診斷和預測數(shù)據(jù)的聚類偏差較大。如果來自所述宿主車輛的聚類數(shù)據(jù)與來自所述遠處車輛的聚類偏差較大，則通知車輛的駕駛員。本發(fā)明還涉及以下技術方案。1. 一種在車輛ad-hoc網(wǎng)絡中處理和分析診斷和預測數(shù)據(jù)的方法，所述方法包括以下步驟
在車輛ad-hoc網(wǎng)絡中的宿主車輛和遠處車輛之間交換診斷和預測數(shù)據(jù)； 將所接收到的診斷和預測數(shù)據(jù)存儲在所述宿主車輛的存儲器中； 消除所接收到的診斷和預測數(shù)據(jù)中的冗余；
利用聚類技術來檢測所述存儲的數(shù)據(jù)中的異常，其中，所述聚類技術確定由所述宿主車輛形成的診斷和預測數(shù)據(jù)的聚類是否與由所述遠處車輛形成的診斷和預測數(shù)據(jù)的聚類偏差較大；以及
如果來自所述宿主車輛的聚類數(shù)據(jù)與來自所述遠處車輛的聚類偏差較大，則通知車輛的駕駛員。2.如技術方案1所述的方法，其中，使用基于哈希函數(shù)的隨機計數(shù)技術來降低冗余O
3.如技術方案2所述的方法，其中，基于哈希函數(shù)的隨機計數(shù)技術包括 Flajolet-Martin Sketch 邏輯。4.如技術方案1所述的方法，其中，使用專用短波通信協(xié)議作為所述宿主車輛和遠處車輛之間的通信信道。5.如技術方案1所述的方法，其中，使用WiFi在所述宿主車輛和遠處車輛之間通
fn °6.如技術方案1所述的方法，其中，所述診斷和預測數(shù)據(jù)包括來自遠處車輛的操作和缺陷數(shù)據(jù)。7.如技術方案1所述的方法，其中，所述檢測異常的步驟還包括 當將診斷和預測數(shù)據(jù)分配給各相應的聚類時，估計各相應的聚類的中心； 確定所述遠處車輛的各相應的聚類的中心是否彼此收斂到一起；以及
響應于所述遠處車輛的各相應的聚類的中心收斂而確定所述宿主車輛的聚類中的診斷和預測數(shù)據(jù)是否與所述遠處車輛的聚類中的診斷和預測數(shù)據(jù)偏差較大。8.如技術方案7所述的方法，其中，確定所述宿主車輛的聚類是否與所述遠處車輛的聚類偏差較大包括確定所述宿主車輛的聚類和所述遠處車輛的聚類之間是否偏差超過預先確定的閾值。9.如技術方案8所述的方法，其中，所述預先確定的閾值是計算的標準差。10.如技術方案8所述的方法，其中，所述預先確定的閾值是計算的標準差的倍數(shù)。11.如技術方案1所述的方法，其中，為聚類分配診斷和預測數(shù)據(jù)還包括以下步驟
計算從相應的數(shù)據(jù)點到各聚類中心的距離；
確定與所述相應的數(shù)據(jù)點距離最小的相應的聚類中心；以及
將相應的數(shù)據(jù)點分配給具有與所述相應的數(shù)據(jù)點距離最小的聚類中心的聚類。12.如技術方案1所述的方法，其中，所述異常包括所述車輛的操作參數(shù)中的當前故障。13.如技術方案1所述的方法，其中，所述異常包括所述車輛的操作參數(shù)中的預測的故障。14.如技術方案1所述的方法，其中，所述異常被提供到集中式診斷和預測報告系統(tǒng)。15.如技術方案1所述的方法，其中，所述集中式診斷和預測報告系統(tǒng)執(zhí)行錯誤檢查。16.如技術方案1所述的方法，其中，所述集中式診斷和預測報告系統(tǒng)通知所述車輛的駕駛員。17.如技術方案1所述的方法，其中，所述車輛內的人與機器交互裝置將所述異常通知駕駛員。


圖1是交通流圖的示例。圖2是車輛-車輛通信系統(tǒng)的系統(tǒng)架構的框圖。圖3是從遠處車輛獲得診斷和預測消息的轉換流圖。圖4示出了車輛-車輛通信系統(tǒng)中的車輛所廣播的消息中所包括的信息的數(shù)據(jù)塊。圖5是用于降低冗余的哈希函數(shù)(hash function)的示意性表示。圖6是用于檢測異常的聚類技術的圖示。圖7是用于預測故障的聚類模型圖的圖形表示。圖8是利用來自遠處車輛的診斷和預測數(shù)據(jù)來檢測異常的方法的流程圖。
具體實施例方式在圖1中總地示出了交通流圖，該交通流圖示出了宿主車輛10和遠處車輛12。遠處車輛12具有與宿主車輛10通信的能力，這稱為車輛-車輛(V2V)通信。宿主車輛10和遠處車輛12通過相應的車輛之間的通信網(wǎng)絡(例如，DSRC)而相互發(fā)送無線消息。在車輛之間傳遞的車輛-車輛(V2V)無線消息可以作為標準消息發(fā)送。無線消息包括與車輛的操作條件、環(huán)境獲知條件以及車輛動力學/動態(tài)參數(shù)相關的數(shù)據(jù)。本文所描述的實施例的優(yōu)勢在于車輛可以傳遞關于其自身車輛的診斷和預測(D&P)數(shù)據(jù)，用于對比目的。這允許各車輛獨立地處理從遠處車輛收集的數(shù)據(jù)并與其自身數(shù)據(jù)進行比較，以確定是否有其自身的操作參數(shù)不在其它周圍車輛的標準之內。圖2示出了宿主車輛10和至少一個遠處車輛12之間的車輛-車輛通信系統(tǒng)。宿主車輛10和遠處車輛12各裝備有無線電13，該無線電13包括發(fā)送器和接收器(或收發(fā)器)，諸如專用短波通信(DSRC)裝置，用于通過天線14來廣播和接受無線消息。宿主車輛 10和遠處車輛12還包括相應的處理單元16，用于處理在無線消息或其它發(fā)送裝置(如全球定位系統(tǒng)(GPS)接收器)中收到的數(shù)據(jù)。各車輛還包括用于收集從一列傳感器20接收的數(shù)據(jù)的車輛交互裝置18，這一列傳感器20包括但不限于速度傳感器、制動傳感器、橫擺角速度傳感器、加速度傳感器和轉向傳感器、發(fā)動機操作參數(shù)(諸如速度、溫度、電池電壓和目標檢測)傳感器。圖3示出了宿主車輛10相對于多個遠處車輛收集和廣播車輛診斷和預測(D&P)數(shù)據(jù)。應該理解的是，宿主車輛10不但可以從直接傳遞到宿主車輛10的消息中收集D&P數(shù)據(jù)，而且可以從遠處車輛在過去從其它遠處車輛獲知而存儲起來的D&P數(shù)據(jù)中收集D&P數(shù)據(jù)。示出了在T=tQ，宿主車輛10與遠處車輛&通信。宿主車輛接收由&廣播的D&P 數(shù)據(jù)并將該D&P數(shù)據(jù)存儲在存儲器(例如，數(shù)據(jù)庫)中。在時間T=、，宿主車輛10與車輛& 通信，并將D&P數(shù)據(jù)存儲在存儲器中。在時間T=t2，宿主車輛10與車輛&通信，該車輛& 在遇到宿主車輛之前遇到了其它的遠處車輛4、S。。應該理解的是，從各個遠處車輛獲得的D&P數(shù)據(jù)可以是該遠處車輛自身的D&P數(shù)據(jù)或者是該遠處車輛從其它遠處車輛收集到的 D&P數(shù)據(jù)。例如，遠處車輛&可以基于由之前與車輛S。和&的通信而存儲在其存儲器中的 D&P數(shù)據(jù)來傳遞與S。和&有關的D&P數(shù)據(jù)?；蛘撸拗鬈囕v10可以獲知在兩個相應的遠處車輛(例如，Sc和Sb)之間的通信，并將獲知的相應的D&P數(shù)據(jù)存儲在宿主車輛的存儲器中。圖3中所示的其它時間點示出了通過直接通信、通過由遠處車輛發(fā)送存儲在其存儲器中的其它遠處車輛的D&P數(shù)據(jù)、或者通過在兩個其它遠處車輛之間獲知的D&P數(shù)據(jù)而從其它遠處車輛收集D&P數(shù)據(jù)。結果，宿主車輛10可以從多個遠處車輛獲得充足的D&P數(shù)據(jù)， 而無需與各個所述多個遠處車輛進行直接通信。圖4示出了包括在車輛消息中的D&P信息的數(shù)據(jù)塊。各數(shù)據(jù)塊包括但不限于由車輛所執(zhí)行的D&P服務的類型20 ；消息生成時間21 ；消息生成位置22 ；消息傳播時間范圍 23 (即，消息應該被維持多久)；消息傳播空間范圍24 (即消息應該被維持的地理位置)；以及車輛傳感器數(shù)據(jù)25。

由于從多個車輛獲得的充足的D&P數(shù)據(jù)，很大一部分的D&P數(shù)據(jù)有重疊(即，重復了)，導致了 D&P數(shù)據(jù)的冗余。因此，需要消除D&P數(shù)據(jù)的冗余。圖5示出了用于降低冗余的哈希函數(shù)的示意性表示。該哈希函數(shù)是一種隨機計數(shù)哈希函數(shù)，其可包括各種哈希函數(shù)中的任何一種，諸如但不限于Flagolet-Martin Sketch邏輯。當來自兩個車輛的兩個D&P 向量合并時，哈希函數(shù)可以用來以有效率的方式(不檢查各數(shù)據(jù)向量的數(shù)據(jù)項)確定這兩個向量之間是否存在冗余。如果存在這種冗余，則可消除冗余。如圖5所示，車輛A的D&P向量總體地由26表示。車輛B的D&P向量總體地由28表示。利用Flagolet-Martin Sketch 邏輯，通過將來自車輛A和車輛B的兩個D&P向量合并為所得到的由30總體表示的D&P向量而消除冗余。一旦消除了 D&P存儲數(shù)據(jù)中的冗余，對D&P數(shù)據(jù)應用異常檢測，駕駛員被告知任何這種異?；蜍囕v中預測的缺陷/故障，這是由宿主車輛D&P數(shù)據(jù)和來自多個車輛的D&P數(shù)據(jù)之間的比較而確定的。利用聚類技術實現(xiàn)異常檢測。下面是相應的聚類技術的一個示例， 但應該理解的是，本文所述的聚類技術僅是一個實施例，可以采用其它聚類技術，而不偏離本發(fā)明的范圍。示例性聚類技術包括按照相應的準則將各遠處車輛的D&P數(shù)據(jù)分組為聚類。首先，對給定的一組數(shù)據(jù)初始化其聚類中心。初始化聚類中心可以由以下公式表示
權利要求
1.一種在車輛ad-hoc網(wǎng)絡中處理和分析診斷和預測數(shù)據(jù)的方法，所述方法包括以下步驟在車輛ad-hoc網(wǎng)絡中的宿主車輛和遠處車輛之間交換診斷和預測數(shù)據(jù)；將所接收到的診斷和預測數(shù)據(jù)存儲在所述宿主車輛的存儲器中；消除所接收到的診斷和預測數(shù)據(jù)中的冗余；利用聚類技術來檢測所述存儲的數(shù)據(jù)中的異常，其中，所述聚類技術確定由所述宿主車輛形 成的診斷和預測數(shù)據(jù)的聚類是否與由所述遠處車輛形成的診斷和預測數(shù)據(jù)的聚類偏差較大；以及如果來自所述宿主車輛的聚類數(shù)據(jù)與來自所述遠處車輛的聚類偏差較大，則通知車輛的駕駛員。
2.如權利要求1所述的方法，其中，使用基于哈希函數(shù)的隨機計數(shù)技術來降低冗余。
3.如權利要求2所述的方法，其中，基于哈希函數(shù)的隨機計數(shù)技術包括 Flajolet-Martin Sketch 邏輯。
4.如權利要求1所述的方法，其中，所述診斷和預測數(shù)據(jù)包括來自遠處車輛的操作和缺陷數(shù)據(jù)。
5.如權利要求1所述的方法，其中，所述檢測異常的步驟還包括當將診斷和預測數(shù)據(jù)分配給各相應的聚類時，估計各相應的聚類的中心；確定所述遠處車輛的各相應的聚類的中心是否彼此收斂到一起；以及響應于所述遠處車輛的各相應的聚類的中心收斂而確定所述宿主車輛的聚類中的診斷和預測數(shù)據(jù)是否與所述遠處車輛的聚類中的診斷和預測數(shù)據(jù)偏差較大。
6.如權利要求1所述的方法，其中，為聚類分配診斷和預測數(shù)據(jù)還包括以下步驟計算從相應的數(shù)據(jù)點到各聚類中心的距離；確定與所述相應的數(shù)據(jù)點距離最小的相應的聚類中心；以及將相應的數(shù)據(jù)點分配給具有與所述相應的數(shù)據(jù)點距離最小的聚類中心的聚類。
7.如權利要求1所述的方法，其中，所述異常包括所述車輛的操作參數(shù)中的當前故障。
8.如權利要求1所述的方法，其中，所述異常包括所述車輛的操作參數(shù)中的預測的故障。
9.如權利要求1所述的方法，其中，所述異常被提供到集中式診斷和預測報告系統(tǒng)。
10.如權利要求1所述的方法，其中，所述集中式診斷和預測報告系統(tǒng)執(zhí)行錯誤檢查。
全文摘要
提供了一種用于處理和分析車輛ad-hoc網(wǎng)絡中的診斷和預測數(shù)據(jù)的方法。在車輛ad-hoc網(wǎng)絡中的宿主車輛和遠處車輛之間交換診斷和預測數(shù)據(jù)。將所接收到的診斷和預測數(shù)據(jù)存儲在所述宿主車輛的存儲器中。消除所接收到的診斷和預測數(shù)據(jù)中的冗余。該診斷和預測數(shù)據(jù)被分配給聚類。利用聚類技術來檢測所述存儲的數(shù)據(jù)中的異常，其中，所述聚類技術確定由所述宿主車輛形成的診斷和預測數(shù)據(jù)的聚類是否與由所述遠處車輛形成的診斷和預測數(shù)據(jù)的聚類偏差較大。如果來自所述宿主車輛的聚類數(shù)據(jù)與來自所述遠處車輛的聚類偏差較大，則通知車輛的駕駛員。
文檔編號H04W24/00GK102202321SQ20111007362
公開日2011年9月28日 申請日期2011年3月25日 優(yōu)先權日2010年3月25日
發(fā)明者F·白, Y·張 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作有限責任公司