车辆与基础设施通信中不当行为的检测和报告

摘要

一种车辆中的方法，包括接收从固定在某一位置的基础设施上的通信系统发送的车辆到基础设施(V2I)消息。V2I消息包括多个信息类别中的至少一个信息类别，并且多个信息类别包括基于地图的信息和道路安全信息。该方法还包括基于执行至少一种类型的验证针对所述V2I消息，确定是否已经发生不当行为。不当行为表示所述V2I消息中的不正确信息。针对所述位置处的V2I消息保持已经发生不当行为的计数器次数，并且基于计数器来报告不当行为。

说明书

技术领域

本主题公开涉及检测和报告车辆到基础设施(V2I)通信中的不当行为(misbehavior)。

背景技术

车辆对车辆(V2V)通信、V2I和车辆对一切(V2X)通信越来越多地被使用。这些通信系统促进了智能高速公路的发展，并且在自动车辆操作中也很重要。V2I通信包括通过固定在基础设施(例如，在交通信号灯、建筑工地、路标处)上的发射器或收发器向特定区域的车辆广播的信息消息。被基础设施广播的不正确信息被称为不当行为。不当行为可能是恶意行为或错误的结果。不当行为会导致从混乱到碰撞的一系列结果。因此，期望提供对V2I通信中不当行为的检测和报告。

发明内容

在一个示例性实施例中，一种车辆中的方法包括接收从固定在某一位置的基础设施上的通信系统发送的车辆到基础设施(V2I)消息。V2I消息包括多个信息类别中的至少一个信息类别，并且多个信息类别包括基于地图的信息和道路安全信息。该方法还包括基于执行至少一种类型的验证，针对所述V2I消息，确定是否已经发生不当行为。不当行为表示V2I消息中的不正确信息。针对该位置的V2I消息，保持已经发生不当行为的计数器次数，并且基于计数器来报告不当行为。

除了本文描述的一个或多个特征之外，在车辆经过V2I消息所属的区域之前，确定是否已经发生了不当行为。

除了本文描述的一个或多个特征之外，该方法还包括基于确定已经发生不当行为而忽略V2I消息。

除了本文描述的一个或多个特征之外，执行至少一种类型的验证包括将V2I消息中的信息与通过车辆对车辆(V2V)消息从一个或多个其他车辆获得的信息进行比较。

除了本文描述的一个或多个特征之外，执行至少一种类型的验证包括基于对应于每个字段的规则来检查V2I消息的每个字段的一致性和合理性。

除了本文描述的一个或多个特征之外，执行至少一种类型的验证包括将V2I消息中的信息与利用车辆的一个或多个传感器获得的信息进行比较。

除了本文描述的一个或多个特征之外，执行至少一种类型的验证包括基于V2I消息中的信息将驾驶员行为与预期驾驶员行为进行比较。

除了本文描述的一个或多个特征之外，该方法还包括由控制器保持专用于多种类型的V2I消息中的每一种类型的计数器阈值，其中所述多种类型中的一种类型是与交通灯相关联的信号相位和时间(SpaT)V2I消息。

除了本文描述的一个或多个特征之外，该方法还包括确定V2I消息的类型，其中报告不当行为是已经发生所述不当行为的计数器次数超过专用于所述V2I类型的计数器阈值。

除了本文描述的一个或多个特征之外，该方法还包括在该位置接收第二V2I消息，并针对所述第二V2I消息，确定是否已经发生不当行为。

在另一个示例性实施例中，车辆包括一个或多个传感器和控制器，所述传感器包括摄像头，所述控制器接收从固定在某一位置的基础设施上的通信系统发送的车辆到基础设施(V2I)消息，其中所述V2I消息包括多个信息类别中的至少一个信息类别，并且所述多个信息类别包括基于地图的信息和道路安全信息，以基于执行至少一种类型的验证，针对所述V2I消息确定是否发生了不当行为，其中所述不当行为表示所述V2I消息中的不正确信息，针对所述位置处的V2I消息保持已经发生不当行为的计数器次数，并基于计数器报告所述不当行为。

除了本文描述的一个或多个特征之外，控制器确定在车辆经过V2I消息所属的区域之前是否已经发生了不当行为。

除了本文描述的一个或多个特征之外，控制器基于确定已经发生不当行为而忽略V2I消息。

除了本文描述的一个或多个特征之外，控制器将V2I消息中的信息与通过车辆对车辆(V2V)消息从一个或多个其他车辆获得的信息进行比较，以识别不当行为。

除了本文描述的一个或多个特征之外，控制器基于对应于每个字段的规则来检查V2I消息的每个字段的一致性和合理性，以识别不当行为。

除了本文描述的一个或多个特征之外，控制器将V2I消息中的信息与通过车辆的一个或多个传感器获得的信息进行比较，以识别不当行为。

除了本文描述的一个或多个特征之外，控制器基于V2I消息中的信息将驾驶员行为与预期驾驶员行为进行比较，以识别不当行为。

除了在此描述的一个或多个特征之外，控制器保持专用于多种类型的V2I消息中的每一种类型的计数器阈值，其中所述多种类型中的一种类型是与交通灯相关联的信号相位和时间(SpaT)V2I消息。

除了本文描述的一个或多个特征之外，控制器确定V2I消息的类型，并所述报告不当行为是基于已经发生所述不当行为的计数器次数超过专用于所述V2I类型的计数器阈值。

除了本文描述的一个或多个特征之外，控制器在该位置接收第二V2I消息，并针对所述第二V2I消息，确定是否发生了不当行为。

当结合附图时，根据以下详细描述，本公开的上述特征和优点以及其他特征和优点将变得显而易见。

附图说明

其他特征、优点和细节仅作为示例出现在以下详细描述中，该详细描述参考了附图，其中:

图1是根据一个或多个实施例的提供V2I通信中的不当行为的检测和报告的车辆的框图；和

图2是根据一个或多个实施例的在V2I通信中执行不当行为的检测和报告的方法的过程流程。

具体实施方式

以下描述本质上仅仅是示例性的，并不旨在限制本公开、其应用或用途。应当理解，在所有附图中，相应的附图标记表示相似或相应的部件和特征。

如前所述，V2I通信包括向特定区域的车辆广播的信息消息。V2I通信的示例性类别包括信号相位和时间(signal phase and time：SPaT)广播、地图广播和旅行者信息消息，信号相位和时间(SPaT)广播表示交通灯处的当前颜色和到下一颜色的时间，地图广播表示例如交通灯处的停车位置和道路的每个车道处允许的机动动作，道路安全广播指定例如工作区中的速度限制。任何此类消息中的不当行为都可能导致从不便到安全危害的后果。具体车辆所实现的自动化操作或自主操作的数量和级别越高，不正确的V2I消息可能越具有挑战性。也就是说，当驾驶员正在控制车辆操作时，不正确的V2I消息可能会向驾驶员产生令人困惑的消息(例如，通过车辆的信息娱乐系统)。另一方面，在依赖传感器和通信信息进行操作的全自动车辆中，不正确的V2I消息可能导致不正确的操作。本文详述的系统和方法的实施例涉及检测和报告V2I通信中的不当行为。

根据示例性实施例，图1是车辆100的框图，该车辆100在V2I通信中执行不当行为的检测和报告。图1所示的示例性车辆100是汽车101。车辆100的替代实施例包括摩托车、卡车、建筑设备、农场设备和自动化工厂设备。车辆100包括控制器110，控制器110可以如所示的那样执行与其他车辆150的V2V通信，如所示的那样执行与固定到基础设施160(例如，交通灯170)的通信系统165的V2I通信，以及如所示的那样执行与例如云服务器180的V2X通信。还如所表示的，V2I消息包括数据f0至fn的多个字段。字段的数量(即n的值)和每个字段中的数据可能因V2I消息的类型而异。V2I通信和V2I消息被理解为指来自基础设施的广播消息(其也可以被称为I2V消息)，以及来自车辆的消息。

控制器110还可以从一个或多个传感器125获得信息，以向驾驶员提供警报(例如，通过信息娱乐系统显示器)或控制车辆100的操作。示例性传感器125包括提供关于车辆100周围环境的信息的传感器，以及提供关于车辆100本身的行为或操作的信息的传感器。例如，无线电雷达系统120、摄像头130和激光雷达系统140被示为提供关于车辆100周围环境的信息。该信息可以包括道路标记，例如涂在道路上的停止杆175，如图1所示。提供关于车辆100本身的信息的传感器125可以包括示例性的车辆传感器115，例如惯性测量单元(IMU)、转向角传感器和制动传感器。车辆周围的传感器125的数量和位置不受图1中示例性图示的限制。

除了执行通信和控制功能之外，根据一个或多个实施例，控制器110可以执行V2I通信中的不当行为的检测和报告。如参考图2所详述的，控制器110可以使用来自一个或多个其他车辆150的V2V通信或来自一个或多个传感器125的信息，来检测给定V2I消息中的不当行为。控制器110可以包括数据库，以保持每个位置处的每次发生不当行为的计数。该计数可以用于确定是否应该通过V2X通信或其他通信来报告(例如，向云服务器180)不当行为。控制器110可以包括处理电路，该处理电路可以包括专用集成电路(ASIC)、电子电路、处理器(共享的、专用的或成组的)和执行一个或多个软件或固件程序的存储器、组合逻辑电路和/或提供所述功能的其他合适的组件。

图2是根据一个或多个实施例的在V2I通信中提供不当行为的检测和报告的方法200的过程流程。例如，方法200的过程可以由控制器110执行。在框210，接收V2I消息指的是从固定在基础设施160上的通信系统165接收消息。V2I消息通常包括可以确认的安全证书。在框225a、225b、225c、225d执行V2I消息的验证，以识别不当行为。如详细描述的，在车辆100通过与V2I消息相关的区域之前，执行框225a、225b、225c处的验证过程。基于车辆100行驶通过与V2I消息相关的区域时的车辆100的行为来执行框225d处的验证过程。

与给定V2I消息相关的区域根据V2I消息的类型和内容在大小和位置上有所不同。通常，该区域是消息内容可能影响车辆100的操作或行为的地理区域。例如，表示接下来3英里的结冰路况的V2I消息在这3英里内是相关的。作为另一个例子，V2I消息(其是关于给定交通灯170的SPaT消息)在车辆100驶过交通灯170之前都是相关的。作为又一示例，表示道路的速度限制的V2I消息在道路的整个长度上是相关的，直到速度限制改变的点。

在框225a，验证V2I消息内容通常指的是确保从固定在基础设施160上的通信系统165广播的消息内容是可信和一致的。例如，可以通过基于为字段建立的规则来检查V2I消息的每个字段(f0到fn)，从而实现这种验证。因此，在框225a处执行的特定验证过程可以取决于V2I消息的类型，因为消息中存在的字段以及因此必须应用的规则是基于V2I消息的类型而变化的。

第一个例子考虑关于施工区域的V2I消息(即，V2I消息类型是道路安全消息(RSM))。如果消息的其中一个字段(例如，表示施工区域的速度限制)在两个值之间反复切换，则消息不一致，并表明不当行为。如果发现消息的一个或多个字段超出了按规则为该字段建立的范围(例如，速度限制范围为每小时15至35英里(mph)，但V2I消息表示施工区域的速度限制为每小时100英里)，则该消息不可信，并表明不当行为。

框225a处的验证的另一个示例涉及关于交通灯170的V2I消息。也就是说，V2I消息类型是SPaT广播。可以基于固定的定时间隔(timing interval)、基于交通流量的自适应定时间隔或表示车辆存在的压力测量来控制示例性交通灯170。因此，V2I SPaT广播的字段可以进一步定义交通灯170的类型，以便于准确验证。在自适应定时间隔的情况下，每个V2I消息可以表示灯周期的当前持续时间。例如，可以基于与作为规则的一部分所表示的可接受持续时间范围的比较来验证表示距下一个灯周期的时间的V2I消息的字段。灯点亮的顺序(例如，红色后为绿色，绿色后为黄色)可以是根据规则验证的另一个字段。

在框225b，验证V2I消息基于在车辆100通过与V2I消息相关的区域之前的、来自其他车辆150的V2V消息。如果由V2V消息表示的其他车辆150的行为与V2I消息不匹配，则判定不当行为。例如，如果在即将到来的交叉路口的V2I消息表示红灯作为交通灯170的当前状态，但是来自刚刚通过交叉路口的其他车辆150的V2V消息表示它们没有停车，则表示红灯的V2I消息被确定为不当行为。类似地，如果V2I消息表示在施工区域中车道关闭，但是来自其他车辆150的V2V消息表示那些其他车辆150在被表示为关闭的车道中行驶，则控制器110也可以确定不当行为。

在框225c，验证V2I消息基于来自一个或多个传感器125(例如，无线电雷达系统120、摄像头130、激光雷达系统140)的信息。例如，如果交叉路口处的地图V2I消息表示道路上绘制的特定停车线位置，但是用车辆100的摄像头130或激光雷达系统140获得的道路图像表示不同的停车线位置，则确定不当行为。类似地，如果V2I消息表示在施工区域中车道关闭，但是车辆100的传感器125没有检测到车道关闭，则判定不当行为。如前所述，可能已经基于V2V消息交替地或附加地检测到这种不当行为。也就是说，V2I消息中的不当行为可以根据框225a、225b、225c和225d处的不止一个验证来识别。

在框230，基于框225a、225b或225c的处理，检查是否确定了不当行为。如果不是，V2I消息中的信息被认为是有效的，并且在框235，车辆100的自主操作可能受到V2I消息的影响。如果框230处的检查表示根据框225a、225b和225c中的一个或多个处的验证检测到不当行为，则在框240处，对于车辆100的自动动作，忽略V2I消息。然后执行框250处的过程。

在框225d，验证V2I消息是基于车辆100的驾驶员的行为的。虽然框225a、225b和225c处的验证过程可以在车辆100进入与V2I消息相关的区域之前执行，或者当车辆100在与V2I消息相关的区域内时执行，但是框225d处的验证过程在车辆100离开与V2I消息相关的区域时或之后执行。这是因为车辆100在与V2I消息相关的区域中的操作被用作不当行为的指示。车辆传感器115提供关于车辆100的操作的信息(例如，它是否减速、停车、改变车道)。该信息与V2I消息暗示的行为进行比较。例如，如果交叉路口的V2I消息表示交通灯170处为红灯，但是车辆100的驾驶员没有停下来而是继续前进，则判定不当行为。作为另一个例子，也可以基于框225d处的过程来确定参考框225b和225c处的过程讨论的同一不当行为。也就是说，如果V2I消息表示在施工区域中车道被关闭，但是车辆100在该车道中前进(即，驾驶员在被表示为关闭的车道中行驶)，则针对V2I消息确定不当行为。

在框270，检查是否基于框225d的过程确定了不当行为。如果是，则执行框250处的过程。如前所述，框250处的过程也可以从框240到达(这是基于由框225a、225b或225c处的过程确定的不当行为)。在框250，更新不当行为的计数器。计数器专用于给定位置的给定V2I消息。另外，在框250，检查更新的计数器，以确定由更新的计数器表示的计数是否已经超过预定义的阈值。如果是，则在框260，执行不当行为的报告。例如，该报告可以是指控制器110从车辆100向云服务器180发送V2X消息。不当行为的报告可以在提供V2I消息的通信系统165处发起修复或其他缓解过程。如果在框250的检查表示更新的计数器没有超过阈值，或者如果在框270的检查表示在V2I消息(在框210接收)中没有不当行为，则该过程在框255继续车辆操作。

在框250，更新和检查计数器可以是可选的。计数器可以减少关于固定在基础设施160上的不良通信系统165的错误警报。例如，如果车辆100的驾驶员驾驶通过交通灯170，即使对应于交通灯170的V2I消息表示红灯，驾驶员也可能无意中未能停车。然而，如果在该特定交叉路口与该特定V2I消息相关联的计数超过阈值(在框250更新并检查)，则与驾驶员错误相比更有可能是不当行为。对于不同类型的V2I消息，阈值可以不同。例如，对于表示临时工作区中的封闭车道的V2I消息，对不当行为的单次确定可能足以报告不当行为(在框260)。另一方面，表示速度限制的V2I消息可以与更高的阈值相关联，因为车辆100和其他车辆150的驾驶员简单地忽略有效速度限制的可能性更高。计数器的使用可以降低生成报告并将其发送到云服务器180的成本，以及云服务器180处理报告的成本。

给定区域可以与一个以上的V2I消息相关联。例如，在具有交通灯170的交叉路口，SPaT V2I消息可以表示关于灯本身的周期的信息，而地图V2I消息表示在道路上绘制的停车线的位置。在这种情况下，必须根据图2所示的方法200来验证两个V2I消息。

虽然已经参考示例性实施例描述了上述公开，但是本领域技术人员将理解，在不脱离其范围的情况下，可以进行各种改变，并且等同物可以替代其元件。此外，在不脱离本公开的基本范围的情况下，可以进行许多修改以使特定情况或材料适应本公开的教导。因此，意图是本公开不限于所公开的特定实施例，而是将包括落入其范围内的所有实施例。