本發明總體涉及車輛通信裝置，且更具體地，涉及能夠耦接至車輛的車載診斷(OBD)連接器的售后車輛通信裝置，其被提供作為永久的改造裝置，或被提供作為單獨的無線裝置，例如智能電話或密鑰卡，且其提供了車輛到車輛(V2V)、車輛到基礎設施(V2I)或車輛到實體(V2X)的通信。

背景技術：

對車輛行駛來說，交通事故和道路擁堵是重大問題。本領域技術人員已知的，基于車載自組網(VANET)的主動安全性和駕駛員輔助系統，例如專用短程通信(DSRC)系統，允許車輛將具有關于危險道路狀況、駕駛事件、事故等消息的消息發送至位于特定區域的其它車輛。在這些系統中，本領域技術人員已知的直接廣播通信或多跳Geocast路由協議通常被用于通信警告消息，例如，將消息傳送至位于直接通信范圍或位于來自道路狀況處的幾千米之內的車輛。換句話說，告知駕駛員潛在的有危險的狀況的初始消息以直接廣播方式或通過使用Geocast路由協議被從車輛發送至車輛，以使得位于期望的應用范圍內的車輛將會接收到感興趣的消息。

參考以上的通信系統包括車輛到車輛(V2V)和車輛到基礎設施(V2I)應用，其需要至少一個實體來發送信息至另一實體。寬廣地，在車輛與任何同樣配備的外部物體之間發生的短程通信可以被稱作為“V2X”通信。例如，一些車輛到車輛的安全應用可通過簡單地接收來自一輛或多輛鄰居車輛的廣播消息來在一輛車輛上被執行。這些消息并非必需地導向至任何指定的車輛，但意圖與車輛保有量實現共享，以支撐安全應用。在這些期望避免碰撞的類型的應用中，當兩輛或多輛車輛告知另一輛車輛很可能發生碰撞，車輛系統可以警告車輛駕駛員，或可能地為駕駛員采取動作，例如應用致動器。同樣地，道路基礎設施部件，例如交通控制單元，可以觀察信息廣播或另外感測車輛交通，且倘若這里有檢測到的危險(例如，車輛以不安全的速度接近曲線，或者這里有違背紅色交通信號相位的橫穿車輛)時，提供警告至駕駛員。

由于V2X通信為協作技術，該系統依賴于其它同樣的配備的實體以提供安全利益。照此，V2X系統會遭受網絡影響，其中系統的值會隨著滲入的增加而增加。在部署初期，某些安全性和其它特征可能僅僅在限制的方式下是有效的，因為進行通信的車輛的數量不足以提供大范圍的安全利益。沒有通信設備的現存車輛將不能夠與更新的已經部署有V2X通信系統的車輛相通信。因此，期望去提供能夠與現存的車輛一起使用的售后裝置以允許車輛能夠提供車輛位置和狀態信息至其它的車輛，且使得位于主車輛上的各種V2X特征能夠使用從其它通信的車輛中獲取的位置和狀態信息。

Grimm等(指定他們為本申請的代理人)于2015年1月6日發布的美國專利號8,930,041(在本文中作為參考被包含)公開了一種售后插入式安全裝置，其允許車輛以V2X通信系統的方式與其它車輛或基礎設施相通信。該安全裝置通常地被操作成耦接至位于車輛上的OBD連接器，且包括通過接收位于車輛CAN總線上的數據來識別其所耦接的車輛的處理能力，其中，車輛基于車輛的類型來執行自身配置操作，接近車輛系統和車輛的位置。該裝置還包括用于發射和接收信號的無線收發裝置以及用于接收位置信號和給車輛提供位置數據的全球導航衛星系統(GNSS)接收器。以這種方式，車輛能夠與其它的具有同樣通信能力的車輛相通信。

盡管在'041專利中公開的作為售后裝置的插入式裝置提供了一些優點，以允許車輛將配備有V2X通信，但是，在'041專利中公開的裝置的能力可以被擴展以提供附加的特征，以包括新興技術，例如智能電話、可佩帶物、獨立裝置以及集成裝置。

技術實現要素：

本發明公開了一種售后通信裝置，其以采用V2X通信系統的方式能夠與車輛相聯合被使用以與其它車輛或基礎設施相通信。該通信裝置可以為插入式裝置、與車輛相分開的無線裝置，例如密鑰卡、可佩帶物或智能電話、或安裝至車輛的永久的改進裝置。該通信裝置通過例如OBD連接、USB連接、CAN總線連接、無線連接或HDMI連接電耦接至車輛。該通信裝置包括用于發射和/或接收通信信號的無線收發裝置，用于儲存安全信息和車輛應用數據的存儲器，位置處理器(例如全球導航衛星系統接收器)，用于驗證消息的驗證處理器，以及配置成用于與車輛上的車輛CAN總線進行電氣通信的通信處理器，其中該通信處理器接收來自位置處理器的車輛位置信號、來自存儲器的文件和來自無線收發裝置的信號。

結合附圖，本發明的附加的特征在以下說明和附屬的權利要求中將會變得顯而易見。

附圖說明

圖1為示出了通信裝置的車輛內部的剖面等距視圖；

圖2是包括V2X通信模塊和顯示模塊的車輛系統的示意性框圖；

圖3是在V2X通信模塊與顯示模塊之間發送消息的示意圖；以及

圖4是示出了通信裝置操作邏輯的流程圖。

具體實施方式

本發明的導向一種售后車輛通信裝置的實施例的以下討論在本質上僅僅是示意性的，且絕不意圖限制該發明或它的應用或使用。

如以上所討論，當前，V2X通信系統被采用，其允許具有這些系統的車輛與另外一輛車輛相通信，以使得這些車輛能夠提供能夠由其它車輛接收到的警告。為了向那些當前在道路上的且并不據歐V2X通信能力的車輛提供安全利益，本發明提出了一種售后通信裝置，當其直接地連接至或無線地耦接至車輛時，其能夠提供V2X通信。如將被討論的，通信裝置可以實現為各種配置，包括但不限于，插入車輛OBD連接器中的插入式裝置，耦接至車輛上的CAN總線的永久改進裝置，由車輛駕駛員攜帶的且通過藍牙或Wi-Fi與車輛上的接收器無線地相通信的密鑰卡，在智能電話上運行的應用等等。該裝置可具有僅僅發射的能力，僅僅接收的能力，或發射與接收能力。該裝置在任何合適且有效的位置處(例如，診斷端口，鄰近于使用接合連接器的現存的車輛電子控制模塊處，或在一個新的或現存的附件端口(例如USB)，或其它由OEM提供的以適合容納于裝置中的接口)被連接至車輛。到車輛的數據接口可以采用任何合適的方式，例如OBD連接器、USB端口、HDMI端口、CV門等等。

該通信裝置通常通過衛星系統還將識別車輛的位置，以及隨后進行適合于識別的區域的操作標準(例如，無線消息形式，擁擠控制機構、傳輸頻率等等)。車輛的位置可以以任何合適的方式在車輛上或在車輛下被確定，例如，車輛上的GNSS、無線測距、通過相機的可視化檢測等等。區域性信息可由當地數字地圖數據庫或云數據庫API(其提供國家信息的訪問)而被確定。例如，不同的地區，例如美國或歐洲，在無線通道使用、消息協議、應用集或應用行為上具有某些變化。而且，一些位置(例如，衛星地面站的位置)不允許在某些頻率帶上的通信。當車輛接近這些位置中的一個位置時，該裝置通過訪問裝置的局部數據庫或遠程地儲存在云中的數據庫可以識別且一旦進入這些區域中的一個區域時使通信失效并且一旦離開這些區域中的一個區域時恢復通信。當已經確定進入到受限制的區域中時，車輛可將表明系統失效的指示提供至駕駛員。這種區域適應性示出了從宏觀層面上位置信息是怎樣被使用的以根據區域性標準來配置裝置操作。在特定的區域內，道路級位置信息可以使得其它類型的適應功能起作用。

通信裝置可以為插入式裝置，其無需GPS或V2V通信地可讀取車輛CAN總線上的相機或雷達信息，且識別周圍的車輛情景，例如主車輛前的車輛急剎車。

通信裝置可基于當地的實時或歷史交通數據來自配置特征優先級，例如當車輛接近繁忙的十字路口時或通過在這些位置處適應警告時間來提供指示，例如調整警告至保守設置。此外，基于當地環境可以調整特征靈敏度，例如天氣，在學校(例如，增加行人檢測應用的靈敏度)和鄉郊地區(例如，增加來臨車輛應用的靈敏度)附近增加靈敏度，以及駕駛員接合水平，例如，倘若駕駛員監測系統檢測到駕駛員是心煩意亂的、緊張的或昏昏欲睡的，則警告時間被調整至更保守的設置。

通信裝置還可允許用戶來配置或設置針對特定用戶的參數，以使得裝置的操作針對該用戶時可以被個性化，其中，這些特征可包括如警告定時的這種元素(例如，允許用戶根據他們優選地駕駛風格來調整合適提供警告)，這啟用有效的特征等等。一旦那些特征被設置進裝置中，該設置將與裝置保持，以使得倘若該裝置被從一輛汽車取到另一輛汽車，例如租賃車輛，那些設置針對新的車輛將被自動地使用。針對特定的用戶可以以多種方式來完成配置系統參數，例如通過使用智能電話(用戶可以與裝置組成一對且進入智能電話裝置上的配置設置)，使用近場通信(NFC)(用戶可以在智能電話或手提電腦上指定期望的設定，并使用NFC將設置通信至裝置)，通過Wi-Fi或藍牙裝置，通過OnStar^TM等等。進一步，USB連接可制作在筆記本電腦上，其中，筆記本電腦可識別裝置且喚起一應用，該應用可以使得用戶能夠來進入期望的裝置設置。能夠被打開和關閉的特征的實例包括用于具有危險光行駛的車輛、失效車輛、急剎車車輛等的警告。進一步，該裝置可以被配置成以使得當車輛行駛超過特定速度時一些特征可以被激活。用戶應當具有制定針對不同應用的不同速度范圍的選擇。而且，駕駛員警告可以由距離(例如，倘若主車輛在事件的250米之內時，則提供警報)或優選的通知時間(例如，基于當前主車輛的速度，倘若主車輛位于事件的7秒之內，則提供警報)來配置。

傳輸的安全性可以被適當地提供，例如驗證所有傳輸的消息或僅僅驗證那些對特定安全問題關鍵的消息。進一步，可以以任何合適的方式來獲取更新和其它消息，例如通過無線或藍牙連接，或系統閃存。進一步，倘若通信裝置是便攜的，它可以能夠被連接至筆記本電腦或其它計算裝置，以便軟件更新。本文所討論的在車輛之間傳輸的消息必須是安全的以防止黑客廣播不適當的消息。在一種已知的協議中，基于根據IEEE 1609.2標注規格的潛在的公鑰基礎設施(PKI)，通常通過使用數字簽署來簽署和認證消息。在PKI系統中的每個主體具有一對密鑰，即私人密鑰和公共密鑰。私人密鑰只用主體知道，而公共密鑰可以與系統中的其它實體共享。密鑰可以被可視化為一對分別地代表私人密鑰和公共密鑰的函數P_r和P_u，且具有屬性，M＝P_r(P_u(M))且M＝P_u(P_r(M))，其中，M為使用密鑰來被安全化的消息。為了保證消息的整體性，消息的發送者利用它的私人密鑰簽署該消息，且將該簽署添加至該消息。一旦接收到該消息，接受者可使用發送者的公共密鑰來驗證消息的簽署。

PKI架構中的根本問題是公鑰的無需妥協的交換。一種廣泛被接受的解決方案是針對一信任實體(已知為證明機構(CA))來進行數字簽署數據機構(已知為證書)，其表明了名稱與公共密鑰之間的約束力。在IEEE1609.2標準的情況中，證書包括一些字段，即公共密鑰、證書的地理范圍或區域、與證書相關聯的以驗證的撤銷列表編號、證書的到期時間以及CA的簽署。為了驗證由CA簽署的證書，CA的公共密鑰必須在PKI系統中的每個實體中都是有效的。因為有CA發布的所有證書的分布是不切實際的，IEEE 1609.2標準指定發送者應當將它的證書加入至已簽署的消息中。

在一個非限制性實施例中，由通信裝置傳輸的消息由以上所討論的類型的證書來簽署，且為了安全性目的那些證書被不斷地更新。最終有必要提供新的證書至用于簽署消息的裝置。各種技術被提出來允許裝置去接收新的安全證書，例如將裝置連接至筆記本電腦或將裝置帶至代理商、機動車輛管理局、證書亭等等。

通信裝置可以提供身份信息至車輛，例如車輛類型或制造商、第三方簽署者信息等。根據任何數量的協議或規則，裝置到各種車輛系統的訪問可以被全部地或部分地承認，其可能是區域性的指定的原始設備制造商(OEM)等。這種訪問限制使得裝置和/或車輛制造商來進入特許權協議并且分享車輛的能夠使得制定V2X應用運行的適當數據。這樣一種設計還使得制定種類的裝置能夠在市場中出售，例如(1)提供簡單的車輛意識的只發射裝置，(2)提供駕駛員警告的發射/接收裝置，或者(3)執行特定類型的車輛控制功能的更高級的裝置。在這種設計中，車輛制造商基于由車輛應用的裝置的裝置類型可以承認到車輛系統的訪問。這種由裝置制造商或OEM限定的分類可以被用于限制到車輛數據的訪問和/或實施遵循標準、確定裝置證書狀態，限制所購買服務的訪問等。不同的訪問級別可包括對與非安全性車輛信息系統(例如車輛傳感器)有關的車輛致動器的訪問，其具有讀取和寫入的能力，例如加熱后視鏡的打開/關閉，或座椅定位系統，包括可視化顯示(例如駕駛員信息中心、中控面板、聽覺鐘聲系統或觸覺接口)的車輛顯示。倘若被這樣批準，該裝置會具有到車輛控制系統的訪問，例如安全加強系統(例如，前照燈瞄準、擋風玻璃雨刷)和關鍵的安全系統，例如剎車、轉向、節流等。

裝置承認的訪問可以依賴于它的位置，例如，北美或歐洲，其中可能會有不同的適當政策，其管理可能被執行的車輛顯示或車輛控制操作的類型。區域性需求可以限定擁擠控制機構，例如傳輸消息的功率或傳輸消息的速率。區域還可設置安全政策，例如數字證書被更換或旋轉的頻次。基于所在位置可以限制裝置的訪問和操作，其中，裝置在禁止區域(例如在地球衛星或軍事區域附近)內可能會失效，安全特征在高風險區域(例如十字路口)會以更高的速率運行，各種特征功能可以適合于不同的地理位置和預測級別的駕駛員接合等。

圖1是具有方向盤12的車輛10的內部的剖面等距視圖。車輛10還包括以上討論的類型的同行裝置14，且被示出插入方向盤12下方的車載診斷(OBD)連接器16中。這當作是非限制性實例，因為裝置14在任何合適的連接位置使用任何合適的消息協議可以被連接至裝置10，其中，它將能夠接收來自依賴于車輛類型的車輛CAN總線的信號，裝置14的能力等。通信裝置14還意圖代表任何類型的改進裝置(提供作為車輛10上的永久裝置)，且可位于例如車輛儀表盤中、車輛頂中、車輛后視鏡中、車輛行李箱中等。可選擇地，通信裝置可以為無線裝置，例如密鑰卡或智能電話，通常代表為裝置18且與車輛10上的接收器相通信。

圖2是包括V2X模塊22的車輛系統20的示意性框圖，該V2X模塊代表本文討論的各種具有一個或多個本文討論的選擇和特征的通信裝置中的任何一種裝置，且能夠僅僅發射信號、僅僅接收信號或發射和接收信號?？?4代表互聯網且包括熱點26，其允許模塊22通過天線28被無線地連接至互聯網，其中，消息可以被發送，例如配置消息、驗證消息、應用、地圖、定位修正消息等，且其中，熱點26可以為任何合適的裝置，例如車輛10上的Wi-Fi熱點、用戶智能電話熱點、路邊單元熱點等?？蛇x地，在模塊22內可以設置有移動調制解調器(未示出)，其允許它能夠移動地連接至互聯網。

模塊22發送消息至位于車輛10上的顯示模塊30且從其接收消息。模塊22與30之間的信號連接可以通過CAN總線、LIN、USB、以太網、HDMI、Wi-Fi、聽覺命令等。顯示選項包括但不限于車輛中控面板、平時顯示器、方向盤顯示器、模塊22的嵌入式顯示器等。進一步，顯示模塊30可以顯示有模塊22提供的圖形和文本。模塊22可提供信號至顯示模塊30，例如警告鐘聲、觸覺座椅、振動智能電話或其它可佩帶裝置等。模塊20還可提供用戶輸入至模塊22，例如保守的或激進的駕駛員的靈敏度設置、特定類型的警報、系統行為輸入、用戶首選項等。

V2X模塊22包括車輛接口微控制單元(MCU)32和主MCU34。車輛接口MCU用作為針對有模塊22接收的潛在的有害消息的保護層或防火墻。車輛接口MCU32包括HDMI框38、CAN框40和USB框42，其意圖代表各種協議，在這些協議中，模塊22可以通過天線28來接收和/或發射消息，其中通常僅僅會采用單個訪問協議。車輛接口MCU32還包括認證發動機44，其提供允許MCU32與MCU34相通信且從其中獲取車輛數據的安全性邏輯。MCU32還包括證書更新管理器46，其允許無線的或硬接線的外部工具被耦接至模塊22，以使得可以更新PKI證書或其它安全性協議。證書更新管理器46通過任何合適的連接方式被耦接至主MCU34上的證書管理器48，例如藍牙、Wi-Fi、NFC、RFID等，通常由框50代表，以控制和更新PKI證書或其它安全性消息。證書管理器48具有可應用的基礎設施，例如以上提及的那些，其處理請求用于生成和輸送安全性證書至用戶且位置和輸送證書撤銷列表(CRLs)。

MCU34包括各種算法、協議、裝置、硬件等，以提供本文所討論的消息分析和消息交換。那些各種算法和協議被設置在V2X核心功能和特征處理器52中，其接收和/或發射數據至MCU34上的各種功能。MCU34還包括合適的存儲器54和數字儲存器56，其儲存為運行處理器52中的算法和協議有必要的數據，例如安全性證書、CRLs、應用數據等。

MCU34還可包括DCRC無線收發裝置60，其接收和/或發射V2X通信信號和消息，其針對發射可以被向上轉換、針對接受可以被向下轉換、放大、過濾、模擬和數字信號之間轉換等。接收到的信號從模擬信號被轉換成數字信號，且然后被發送至處理器52，以及來自處理器52的用于傳輸的數字信號被轉換成模擬信號以向上轉換。還可使用其它類型的無線收發裝置，例如Wi-Fi無線收發裝置、藍牙無線收發裝置、長期演進(LTE)無線收發裝置等。無線收發裝置60可以接收來自模塊22上的V2X天線62或模塊22之外的V2X天線64的V2X通信信號。此外，可提供次級無線收發裝置66或多級無線收發裝置，其中，多級無線收發裝置可同時在DSRC、Wi-Fi、藍牙、LTE等上通信。

所有來自處理器52的將由無線收發裝置60發射的消息在被發射之前可以在框80處被驗證且在框82處被簽署?？蛇x地，針對所有待發射的消息，在發射步驟中可以省略掉驗證過程，且只有那些來自處理器52的且在框84處被警報的消息可以在框86處被驗證，其然后在框88處被通知。特別地，在于框84出發出警報之前，模塊22可驗證消息，除非已經被驗證(由于每個到來的消息被驗證)，且倘若消息是真實的，模塊22將通過使用顯示模塊30提供警報(通過使用傳感器信息由處理器52所確定)至駕駛員。

MCU34包括接收GPS信號的全球導航衛星系統(GNSS)接收器，其中，接收器70時間保持信號至無線收發裝置60以及車輛位置信號至處理器52。這種GNSS系統可包括現存的GPS、伽利略等系統和/或提供它們自己的位置信息或增大基于衛星系統的地面系統。GNSS系統還可采用采用基于衛星的位置增大信號。一些裝置實施例可利用來自通過車輛串行數據總線獲取的數據的現存的車輛的定位系統。接收器70可接收來自模塊22上的GPS天線72或模塊22之外的GPS天線74的GPS信號。

在框90處，模塊22可接收來自車輛10上的任何可應用于V2X模塊22的傳感器的傳感器數據。那些傳感器數據可被直接地發送至處理器52，或為了安全性目的可通過自配置框92，以識別消息ID、診斷故障代碼等?？蛇x地，在框94處，在模塊22的外部可以設置配置過程，其提供模塊22的用戶配置，例如車輛選擇。在一個非限制性設計中，具體的傳感器96可以被設置在模塊22中，例如加速計、相機等。

圖3為示出了在開放顯示接口協議下V2X模塊102(代表V2X模塊22)與顯示模塊104(代表顯示模塊30)之間的消息傳輸的示意100，其屬于會話類型通信。當V2X模塊102處理數據(例如安全性事件)時，它想顯示給車輛駕駛員，在線106處，它將發送事件通知請求，用于識別它想要在顯示模塊104上顯示的數據和信息。會話數據可以為任何應用于特定系統和事件的數據或信息，且可包括顯示ID、顯示請求(例如某些對話或文本)、菜單列表、導航信息、圖形信息、顯示應當被怎樣圖形地展示、和模塊102的訪問證書。在顯示模塊104已經處理過會話數據請求且驗證過之后，在線108處，顯示模塊104發送歸屬數據的事件數據請求，其可以為標題、文本框、按鈕文本、項目、操作圖標、圖形框、鐘等。在線110處，V2X模塊102提供數據至顯示模塊104(數據在這里顯示)。在線112處，顯示模塊104然后發送動作數據消息至V2X模塊102以告知用戶可能進行一些動作，例如按鈕選擇、列表選擇、觸摸選擇等。然后在線114處，模塊102發送事件終止消息，以及在線116處，發送數據的狀態指示。

圖4是示出了用于以上討論的裝置的高水平裝置操作邏輯的流程圖120。在決定菱形框122處，算法確定是否車輛點火在開啟，倘若結果為否，則在框124處關閉裝置；倘若在決定菱形框122處車輛的點火為開啟，則然后在框126處算法確定被使用的裝置類型。例如，倘若裝置為插入式裝置，則然后在決定菱形框128處算法將確定裝置是否已經被認證，且倘若結果為否，則在框130處會安裝認證密鑰。倘若裝置為無線裝置，則然后在決定菱形框132處算法可確定裝置是否已經被合適的配對，且倘若結果為否，則在框134處進行配對過程。倘若裝置為永久的改進裝置，在決定菱形框136處算法可以確定裝置是否已經被合適的編程，且倘若結果為否，則在框138處可以執行裝置學習。倘若在決定菱形框138處裝置被合適的認證、或在決定菱形框132處被合適的配對、或在決定菱形框136處被合適的編程，然后，該裝置已準備好在以上的140框處討論的V2X通信操作且被耦接至互聯網142，其中，各種警告，例如視覺、聽覺、觸覺、車輛內、車輛外、配對裝置等在框144處可被采用。

正如本領域技術人員將很好理解的是，本文討論的用于描述本發明的一些和各種步驟和過程可以被稱為由計算機、處理器或其它電子計算裝置執行的操作，其使用電子現象來操縱和/或傳輸數據。那些部件和電子裝置可采用各種易失性和/或非易失性存儲器，包括在其上儲存有可執行程序的永久的計算機可讀介質，可執行程序包括各種能夠由計算機或處理器執行的代碼和可執行指令，其中，存儲器和/或計算機可讀介質可包括所有形式和類型的存儲器以及其它計算機可讀介質。

之前的討論僅僅公開和描述了本發明的示意性實施例。本領域技術人員將很容易地從這些討論以及從附圖和權利要求中認識到，在不脫離由以下權利要求所限定的本發明的精神和范圍的情況下，可以做出各種變化、改進和變型。