CN100520762C - 用于在分层浮动汽车数据网络中的单元间进行通信的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基础结构模式分组发送方法，用于分层浮动汽车数据网络中的参与车辆，包括以下步骤：确定信标计时器是否已经超时；如果所述信标计时器已经超时，则创建信标服务表分组或车辆服务表分组；确定是否超出内存阈值；如果超出所述内存阈值，则创建分组突发；将所述信标服务表分组或车辆服务表分组和/或所述分组突发发送给无线电设备；将所述发送的分组和/或分组突发排队；发送所述分组和/或分组突发；并且转换到接收模式。

Description

用于在分层浮动汽车数据网络中的单元间进行通信的方法
相关申请
该申请涉及美国专利申请序列号为10/272,039，于2002年10月15日提交的，由Assimakis Tzamaloukas等人提出的，名称为“增强移动通信设备，及其在运输领域的应用”的申请，其全文在此并入以作参考。
背景技术
全球定位系统(GPS)，或者GPS接收器已被越来越多地使用在汽车上，以提供汽车导航功能。典型地，GPS接收器或者导航设备包括行驶区域的数字道路地图，或者地理信息(GIS)数据库。用户，比如汽车司机，将目的地输入GPS导航设备中，GPS导航设备通过GIS数据库中表示的道路网络计算出从车辆的当前位置到达目的地的路线。通过可视或者可听的提示将依次改变(turn-by-turn)的方向传达给司机。通过从GPS卫星接收GPS信号来确定车辆的当前位置。如果GPS信号受到阻隔或者干扰，则可能会很难确定车辆的当前位置，并且GPS导航设备的可用性将会受到严重损害。GPS信号可能在以下情况中发生阻隔，例如在高楼林立的市区，在众多树木依傍的路上或者山路上，以及在具有高等级背景无线电噪声或者干扰的区域中。
为了提供精确的驾驶方向，GIS数据库必须保持最近最新。具有不同精确等级的数据库在商业上是可用的，并且相隔固定的时间就发布，用于购买并安装到GPS接收器上。由于通过道路的可视测量(visual survey)、空中观测、政府数据、以及道路上的个别行驶而手动更新数据库，时常需要平均六个月的时间来创建一个新的数据库。另外，平均起来，到用户可以获取该数据库并且安装它的时候，该数据库已经过时大约三个月了。此外，该数据库仅仅与个人观测一样，因此由于在某些区域的观测还没有进行，所以在某些行驶区域，数据库可能是不完整的。
已经进行了一些尝试，以通过提供中央数据库和多个具有传感器的车辆来进行数据库的自动更新过程。车辆行驶进所关心的地理区域，并收集传感器信息。处理传感器信息，并将其传送给中央数据库。该中央数据库接收该传感器信息，对其进一步处理，并将该传感器信息整合到中央数据库中。这些方法的唯一集中式(centralized-only)通信架构增加了整合所收集的数据的成本和复杂性。此外，这些方法需要大量车辆连续地在地理区域中四处运动，以便覆盖尽可能多的区域，收集尽可能多的传感器信息。另外，对于同样的路线收集一致的传感器测量数据是非常困难的，因为不同的交通条件、司机、交通灯、天气等会导致不同的传感器测量数据，从而导致属于特定路线的不同信息。同样，该唯一集中式方法依赖于直接到中央数据库的无线通信。在许多情况下，由于例如在地理方面的考虑，可能根本不能与中央数据库进行通信。
这样一种不限于现有技术的系统和方法是有利的，即在行驶在道路网络中的车辆之间以及车辆和中央数据库之间进行通信，传递地图数据库和路线信息。这样一种系统和方法将更是有利的，即确定不能够接收GPS信号的车辆的地理位置。因而目前需要一种方法能够在分层浮动汽车数据网络中的单元之间进行通信。
发明内容
为了介绍，下面的优选实施例提出了一种方法，用于在分层浮动汽车数据网络中的单元之间进行通信。参与车辆和出发点之间按照基础结构(infrastructure)模式彼此进行通信。参与车辆与其它参与车辆之间按照特别(ad-hoc)模式进行通信。在基础结构模式中，将分组发送方法用于参与车辆，创建并发送信标服务表分组、车辆服务表分组、或者分组突发(bursts)。在基础结构模式中，将分组接收方法用于参与车辆，接收信标服务表分组、车辆服务表分组、分组突发、或者否定应答分组。在基础结构模式中，将分组发送方法用于出发点，创建并发送增强信标分组或否定应答分组。在基础结构模式中，将分组接收方法用于出发点，接收信标服务表分组、车辆服务表分组、或者分组突发。在自组织模式中，将分组发送方法用于参与车辆，创建并发送信标服务表分组、车辆服务表分组、分组突发、或者肯定应答分组。在自组织模式中，将分组接收方法用于参与车辆，接收信标服务表分组、车辆服务表分组、分组突发、或者肯定应答分组。
根据本发明的一个方面，提供了一种基础结构模式分组发送方法，用于分层浮动汽车数据网络中的参与车辆，包括以下步骤：
(a)确定信标计时器是否已经超时；
(b)如果所述信标计时器已经超时，则创建信标服务表或车辆服务表分组；
(c)确定是否超出内存阈值；
(d)如果超出所述内存阈值，则创建分组突发；
(e)将所述信标服务表分组或车辆服务表分组和/或所述分组突发发送给无线电设备；
(f)将(e)中发送的分组和/或分组突发排队；
(g)发送所述分组和/或分组突发；以及
(h)转换到接收模式。
根据本发明的一个方面，还提供了一种基础结构模式分组接收方法，用于分层浮动汽车数据网络中的出发点，包括以下步骤：
(a)从参与车辆接收分组，其中所述分组包括信标服务表、车辆服务表分组或分组突发；
(b)将(a)中的分组发送给应用；
(c)确定是否超出内存阈值；
(d)如果超出内存阈值，则拒绝在(b)中发送的分组，并从所述接收模式转换到发送模式；以及
(e)如果未超出内存阈值，则接受在(b)中发送分组，并保持在接收模式。
根据本发明的一个方面，还提供了一种基础结构模式分组接收方法，用于分层浮动汽车数据网络中的参与车辆，包括以下步骤：
(a)从不同车辆的出发点接收分组，其中所述分组包括信标服务表、车辆服务表分组或者分组突发；
(b)将(a)中所述的分组发送给应用；
(c)处理在(b)中发送的分组；
(d)确定是否已经接收到否定应答；
(e)如果已经接受到否定应答，确定是否应当响应于所述否定应答分组而重发所述分组；
(f)如果应当重发所述分组，则从接收模式转换到发送模式；以及
(g)如果不应当重发所述分组，则保持在接收模式。
根据本发明的一个方面，还提供了一种基础结构模式分组发送方法，用于分层浮动汽车数据网络中的出发点，包括以下步骤：
(a)确定增强信标计时器是否已经超时或者接收的分组突发是否被拒绝；
(b)如果增强信标计时器已经超时，则创建增强信标分组；
(c)如果接收的分组突发被拒绝，则创建否定应答分组；
(d)将(b)、(c)中的分组发送给无线电设备；
(e)将在(d)中发送的分组排队；
(f)发送排队的分组；以及
(g)转换到接收模式。
根据本发明的一个方面，还提供了一种自组织模式分组发送方法，用于分层浮动汽车数据网络中的参与车辆，包括以下步骤：
(a)如果信标计时器超时，则创建信标服务表或车辆服务表分组；
(b)如果超出内存阈值，则创建分组突发；
(c)如果需要肯定应答，则创建肯定应答分组；
(d)将(a)中的信标服务表或车辆服务表分组、(b)中的分组突发或(c)中的肯定应答分组发送给无线电设备；
(e)将在(d)中发送的分组排队；
(f)发送排队的分组；以及
(g)转换到接收模式。
据本发明的一个方面，还提供了一种自组织模式分组接收方法，用于分层浮动汽车数据网络中的参与车辆，所述方法包括：
(a)所述参与车辆接收分组，其中所述分组包括信标服务表、车辆服务表分组、肯定应答分组或分组突发；
(b)将(a)中的分组发送给应用；
(c)处理在(b)中发送的分组；
(d)确定是否应当拒绝还是接受所述分组，或是确定所述分组是否是肯定应答分组；
(e)如果拒绝所述分组，则保持在接收模式；
(f)如果接受所述分组，则设置计时器，并保持在接收模式；
(g)如果所述分组是肯定应答分组，则重置所述计时器，并保持在接收模式；以及
(h)如果计时器在(a)接收分组之前已经超时，则创建肯定应答信号，并从接收模式转换到发送模式。
前面段落给出了一般的介绍，且其不应当被用于缩小后续权利要求的范围。现将参考附图说明优选实施例。
附图说明
图1是分层浮动汽车数据网络。
图2示出了分层浮动汽车数据网络的层次。
图3示出了在分层浮动汽车数据网络中的参与车辆的车载设备的硬件组件。
图4示出了分层浮动汽车数据网络的出发点的硬件组件。
图5示出了增强航位推测(dead reckoning)方法。
图6说明了出发点的出发点软件的组件。
图7示出了由出发点使用的增强信标格式。
图8说明了车载设备的车载软件的组件。
图9示出了由多个参与车辆收集的测量样本。
图10示出了由多个参与车辆收集的不同测量类型。
图11说明了用于车载数据收集的中枢点。
图12示出了用于中心线(centerlining)方法的多个参与车辆的轨迹。
图13说明了车载设备的车载数据收集过程。
图14示出了来自多个在道路网络中行驶的参与车辆的轨迹。
图15示出了车载设备的状态机。
图16示出了用于更新数据库的方法。
图17A-D示出了分层浮动汽车数据网络的参与车辆和出发点之间的基础结构模式分组传输和接收方法。
图18A-B示出了参与车辆之间的自组织模式分组传输和接收方法。
图19说明了两个参与车辆共享路线信息。
具体实施方式
图1示出了分层浮动汽车数据网络。该分层浮动汽车数据网络包括中央服务器18、包括多个出发点10的出发点网络14、以及包括多个参与车辆的参与车辆网络12。分层浮动汽车数据网络中至少一些车辆是参与车辆。参与车辆是包含车载设备的车辆，其中车载设备比如是增强移动通信设备。一种这样的增强移动通信在美国专利申请序列号为10/272,039的申请中进行了描述。
参与车辆可操作用来与其它参与车辆进行直接通信12，与出发点网络进行通信14，以及与中央服务器可选择地通信16。当参与车辆遍历(traverse)运输网络的道路时，收集并交换数据，如交通数据。参与车辆的司机是“用户”或者“终端用户”。
出发点10遍布在运输网络各处。典型地，出发点10的位置是固定的，且它们的位置是已知的。参与车辆可以与出发点10进行通信。出发点10还可以被连接到因特网上或者其它有线网络上。参与车辆可以与出发点10按照IEEE802.11基础结构通信模式进行通信。另外，多个出发点10中的至少一些可以彼此进行通信。
出发点10是固定的出发点，也就是说它们的位置保持固定。一些参与车辆可以与中央服务器进行通信。这样的参与车辆是移动出发点，例如参与车辆9和19是移动出发点。移动出发点的功能与固定出发点是一样的。移动出发点可以直接与其它参与车辆、其它移动出发点、固定出发点以及中央服务器进行通信。出发点网络包括固定出发点和移动出发点。典型地，移动出发点是诸如具有已知时间表和路线的车队中的车辆。
中央服务器18从出发点网络接收通信数据或者内容。所述内容包括在分层浮动汽车数据网络内所有类型的交换数据，如交通数据、GIS数据、终端用户概况数据，以及同步数据。中央服务器包括中央地理数据库、导航应用、以及网络监视和管理功能。在此可交换地使用术语“中央地理数据库”和“中央数据库”。
参与车辆、出发点，以及中央服务器相互以多种方式进行通信。参与车辆可以直接相互通信。如在美国专利申请序列号为10/272,039的申请中所描述的那样，任何两个参与车辆，包括例如一个参与车辆和一个移动出发点，或者例如两个移动出发点，在彼此范围内可以使用通信的增强特别通信模式进行通信。这种通信模式被称为车辆对车辆(v2v)的通信。参与车辆交换交通信息、导航信息、以及存储并保持在每个参与车辆本地的地理数据库信息。
参与车辆和出发点可以相互进行通信。任何行驶到一个出发点范围内的参与车辆按照IEEE 802.11基础结构模式与该出发点进行通信。移动出发点和固定出发点还按照基础结构模式相互通信。参与车辆可以从出发点发送和接收数据。这种通信形式称为车辆对路边(v2r)的通信14。该出发点还可以操作用于与诸如因特网的有线网络进行通信，从而使得出发点能够与中央服务器和其它出发点进行通信。
在另一种被称作车辆对中央服务器(v2c)通信的通信形式中，参与车辆或者移动出发点通过无线广域网络(wire1ess wide area network，WWAN)链路直接与中央处理器进行通信。WWAN链路是诸如CDPD、GPRS、1xRTT或者3G的蜂窝电话链路。WWAN链路也可以是远程视线(line-of-sight)微波链路或者卫星链路。
图2示出了分层浮动汽车数据网络的层次。分层浮动汽车数据网络包括三层：中央服务器层20、出发点网络层22，以及参与车辆网络层24。一些作为移动出发点的参与车辆，例如移动出发点31，既是参与车辆网络层24的一部分，也是出发点网络层22的一部分。
中央服务器层20包括上述的中央服务器18。出发点网络层22包括多个出发点。多个出发点可以包括固定出发点和移动出发点。出发点可以通过有线或无线通信与中央服务器18进行通信26。另外，至少一些出发点，无论是移动的还是固定的，都可以与至少一些其它出发点进行通信28，即出发点具有一个或多个与其它出发点的同级(peer)连接。
参与车辆网络层24包括多个参与车辆32。参与车辆可以与出发点网络的出发点进行通信30。一些参与车辆可以是移动出发点，且与中央服务器和其它移动和固定出发点进行通信36。参与车辆可以直接与其它参与车辆进行通信32。
创建虚拟专用隧穿网络(virtual private tunneling network，VPTN)28，并将其用于在中央服务器和固定及移动出发点之间的通信。网络隧道是一种通信机制，用来建立两个因特网主机之间的直连，就好像有直接的物理连接一样。可以使用多个带有适当的终端主IP地址(end-host IP address)的隧道形成一个虚拟的覆盖网络。典型地，在地理上位置非常接近的固定出发点被配置以相互通信。其更利于基于位置的应用，如交通和地图更新。缺省地由移动出发点建立与中央服务器之间的隧道。如果由于性能或者规模问题，与固定出发点进行通信是必须且有益的，基于接近移动出发点的当前位置遍历一列固定出发点。
中央服务器层20的中央服务器18包括中央地理数据库，并从出发点10和参与车辆24接收内容。中央数据库处理该内容以更新和保持当前的中央数据库。可以在不同时间在数据库上执行更新。例如，可以在来自参与车辆的通信链路数量很低的非峰值(off-peak)的小时期间对数据库进行更新，可以每小时对数据库进行更新，或者每分钟进行更新，或者当从参与车辆处接收到每条新的交通更新信息段时对数据库进行更新。在数据库更新之后，在替换使用中的数据库之前，检查数据库的完整性和稳定性。镜像数据库(shadow database)以及本领域技术人员已知的其它方法都可以被用于确保中央服务器地理数据库的连续有效性。
所有或者部分的中央数据库可以与出发点和参与车辆进行通信。例如，参与车辆可以请求路径选择信息。中央服务器处理该请求，并且基于例如该参与车辆的速度和方向将信息传达给该参与车辆。在此并入以作参考的美国专利No.6,292,745示出了用于形成地理数据库以及向终端用户传达信息的方法和系统。
图3示出了参与车辆的车载设备的硬件组件。车载设备包括位置定位模块54、输入/输出模块46、内存42、微处理器(CPU)40、存储器44、包括Wi-Fi/蜂窝式无线电设备的无线电设备模块50、天线52、总线48，以及可选择的辅助传感器56。总线将车载设备的组件相互连接起来。另外，一些组件可以相互以及与CPU 40直接连接。
CPU 40是诸如可以支持扁平式32位地址空间的嵌入式处理器的微处理器。来自诸如ARM、Motorola和Intel公司的许多这样的处理器都是可用的。内存42包括诸如动态随机访问存储器(DRAM)、非易失性存储器、静态随机访问存储器(SRAM)等等。内存存储已处理的和未处理的数据，如来位置定位模块54的传感器数据和由无线电设备50接收的数据。存储器44包括永久存储装置或诸如CD、DVD、压缩闪存、硬盘驱动器等媒体。存储器44执行与内存相似的功能，但是典型地具有更高的容量并且是非易失性的。在一些实施例中，可能只有内存而没有存储器，或者有非常小的内存和非常大的存储器。
输入/输出模块46包括各种允许用户向车载设备输入信息的装置，以及从车载设备接收信息的装置。例如，输入/输出模块46可以包括小键盘、语音识别装置、按钮、或者触摸屏，以便用户可以输入诸如目的地或者所关心的地点的信息。诸如LCD屏幕的可视显示器以及产生语音命令或者其它可听的警示的装置都可以是输入/输出模块46的一部分。输入/输出模块46还可以包括红外端口、蓝牙端口、Wi-Fi端口、蜂窝式无线电设备、串行数据端口、USB端口，或者并行数据端口，借此允许用户向车载设备上传信息和从车载设备下载信息。
总线48包括在硬件组件输入/输出模块46、内存模块42、CPU 40、存储器装置44、以及Wi-Fi/蜂窝式无线电设备50之间的数据和控制路径。位置定位模块54和辅助传感器56被直接连接到CPU 40上。天线52连接到无线电设备模块50上。可以采用各种不同的总线，如PCI总线。
无线电设备模块(Wi-Fi/蜂窝式无线电设备)50包括无线局域网(WLAN)无线电设备，诸如IEEE 802.11(Wi-Fi)无线电设备，以及进一步可选择地包括无线广域网(WWAN)无线电设备，诸如使用通用突发无线业务(GPRS)的数字蜂窝式电话、3G、微波、卫星，或者其它远程无线应用。Wi-Fi无线电设备50用于车辆对车辆的通信以及车辆对路边的通信。对于车辆对车辆的通信，无线电设备使用美国专利申请序列号为10/272,039的申请中的增强特别通信模式来工作。
可选的WWAN无线电设备可以存在于小比例的参与车辆中，用于车辆对中央服务器的通信。车辆对中央服务器的通信可以在各种环境中发生。例如，由车载设备收集的数据在数量上可以是非常大的，并且可能引发车载设备的存储器容量的问题。如果车载设备不能够将数据传送给其它参与车辆或者传送给出发点，它可以将数据传送给中央服务器。同样，如果车载设备需要请求数据，但是又不在任何其它参与车辆或者出发点的范围内，它可以用WWAN无线电设备进行通信。
天线模块52包括由车载设备使用的天线，用于无线通信。例如，天线模块52可以包括对于Wi-Fi无线电设备50具有高增益的外部天线。一对偶极(dipole)天线可以用于利用空间和天线的分集。两个30度方向的天线、一个指向交通流的方向，另一个指向参与车辆的后面，为参与车辆提供最优的通信覆盖。外部Wi-Fi天线的位置也直接影响性能。一般来说，在参与车辆的车顶上安装外部天线改善了性能，因为得益于天线的高度和可见度，波传播是无障碍的。接近任何一个窗口的位置也会改善性能，因为尽管由于来自参与车辆的金属组件的微波反射使多径衰减效应高得多。但是信号衰减是很小的，大约是2dBi到3dBi。其它天线包括集成的天线，其是现有(off-the-shelf)Wi-Fi PCI、PCMCIA或者SD卡的一部分。另一种天线是GPS接收器天线。通常，GPS接收器天线应当具有清晰的天空视野(view of the sky)。利用清晰的天空视野，GPS接收器天线可以跟踪很多卫星，并且可以精确计算车辆的当前位置。还可以使用蜂窝式电话和卫星天线。
位置定位模块54允许参与车辆的车载设备确定它的地理坐标。位置定位模块54可以包括诸如GPS接收器的传感器。可以使用许多类型的GPS接收器，如差分GPS(DGPS)接收器，或者辅助的GPS(A-GPS)接收器。诸如Ashtech、Garmin、Trimble，以及SiRF这样的公司提供GPS接收器。另外，当可用时，诸如由海岸警卫队所使用的广域增强系统(WAAS)，或者诸如由飞机场所使用的局域增强系统(LAAS)可以提供改善的定位精确性。可选的辅助传感器56可以包括速度传感器、气压计、陀螺仪、方位传感器、惯性传感器等等。
出发点网络中的出发点10包括如图4所示的出发点设备。出发点设备包括内存60、微处理器(CPU)58、存储器装置62、总线68、天线64、以及通信模块66，其中通信模块66包括诸如Wi-Fi无线电设备的无线局域网无线电设备、诸如蜂窝式无线电设备的无线广域网无线电设备、以及有线连接。组件与依照车载设备的上述的那些组件非常相似。内存60、微处理器58、存储器装置62、以及通信模块66通过总线68进行通信。天线64连接到通信模块66。通常，内存60、CPU 58和存储器装置62具有高于车载设备的那些组件的容量，因为出发点设备必须能够与多个参与车辆进行通信，并且能够处理与它们的通信。天线模块64例如包括一对指向交通流的相反方向的定向高增益Wi-Fi天线。可以使用由两个或者更多个定向天线组成的天线阵列来改善无线范围覆盖。通信模块66包括如上所述的无线电设备，还包括有线连接。有线连接的实例是数字用户线路(DSL)、电缆调制解调器、T1线路、T3线路、以及光学线路。有线连接将出发点设备和因特网连接起来。
确定车辆的位置
如上所述，车载设备的位置定位模块54通过GPS信号提供参与车辆的位置。在许多情况下，GPS信号是非常微弱的和受阻塞的，且车载设备不能确定它的位置。例如，在高楼林立的城市中，由于诸如城市峡谷效应的影响，GPS信号是非常微弱的。可以使用各种航位推测技术在缺少完整的GPS信号的情况下确定该参与车辆的位置。例如相邻位置航位推测方法使用陀螺仪或指南针，以便基于车辆的当前速度和方向估计它的位置。许多航位推测方法使用比如最小均方差(LMSE)、自回归方程式(autoregressive equation)和卡尔曼滤波(Kalman filtering)的估计法。依赖于车辆的计划速度的航位推测方法会提供错误的或者不准确的位置测量。例如，如果车辆在交通灯前停了数秒钟，在当使用平均速度执行位置计算时的情况中就可能会出现出很大的误差。
在图5中示出了用于确定参与车辆的位置的增强航位推测方法。参与车辆沿着三条平行道路74、76和78行驶。第一出发点70位于位置(X，Y)且第二出发点72位于位置(X’，Y’)。出发点的位置是静止的，且对于参与车辆是已知的，或者用地理信标分组周期性地传送给参与车辆。
在图5的实例中，当参与车辆在由从(xb，yb)到(xe，ye)的矩形80所限定的区域内时，参与车辆不能够接收GPS信号。位置(x1，y1)处的车辆不在矩形80内，并从GPS信号接收位置读数。位置(x2，y2)处的车辆不接收GPS信号，且因而使用增强航位推测方法。位置(x2，y2)处的车辆在分别位于(X，Y)和(X’，Y’)的出发点70和72的范围内，并从上述的地理信标接收出发点位置信息。
参与车辆，如位置(x2，y2)处的车辆，使用现有的航位推测方法和来自出发点70和72的链路品质信息来粗略估计其位置。用信噪比(SNR)来描述在某个位置的信号强度和噪声等级之间的差异。当车辆从出发点接收分组时，导出该位置的那个分组的SNR比。通常，SNR比越高，车辆越接近于位置固定、已知的出发点。
位置计算的精确性可以通过接收的信号强度指示(RSSI)得到进一步的加强，其中的信号强度指示是从车载设备的Wi-Fi无线电设备50和出发点设备的Wi-Fi无线电设备66传送过来的。例如，参与车辆可以创建一个包括RSSI的询问分组，并请求出发点使用计算结果和地形定标数据计算其位置。当通过域测量数据和已处理模拟安装出发点时，使用波传播工具生成地形定标数据。可以从Ekahau公司、Silicon Valley Wireless公司以及其它公司获取波传播工具。
也可以使用观测时间差(OTD)方法来计算车辆的位置。例如，在到达的观测时间差(OTDOA)中，可以使用范围内的来自所有出发点的同步传输，且可以在参与车辆上执行差分计算。在另一个实例中，参与车辆将带有时标的分组传输给出发点，且出发点使用带有时标的分组计算参与车辆的位置。通常，在参与车辆范围内的出发点越多，参与车辆的位置计算的精确性就越大。然而，即使在范围内有一个出发点，在参与车辆上或在出发点上也可以执行位置计算。然而，位置误差会高于多个出发点在范围内的情况。OTD、OTDOA、SNR和RSSI方法可以结合使用。
回过来参考图5，道路76上的车辆(x2，y2’)可以与出发点70和出发点72进行通信82、84，以计算其位置。位置的精确性还可以通过与位置(x3，y3)处的车辆的车辆对车辆的链路86得到进一步增强。车辆(x3，y3)可以接收GPS信号。车辆对车辆链路86至多几百英尺远，因此车辆(x2，y2’)的位置也至多离位置(x3，y3)几百英尺远。通过在位置(x3，y3)和范围内的出发点之间应用基于OTD、OTDOA、SNR和RSSI的增强的航位推测方法，车辆(x2，y2’)的位置精确性可以得到进一步的提高。
位置(x2，y2”)处的车辆不在任何出发点的范围内，且不能接收GPS信号。然而，车辆(x2，y2”)在车辆(x3，y3’)的范围内，并从在车辆对车辆链路94上的车辆接收GPS测量结果。另外，车辆(x2，y2”)可以与带有车辆(x4，y4)的车辆对车辆链路92进行通信。当车辆(x4，y4)不能接收GPS信号时，它可以分别使用车辆对车辆链路90和88与车辆(x6，y6)和车辆(x5，y5)进行通信。车辆(x6，y6)和车辆(x5，y5)可以接收GPS信号，并且通过车辆(x4，y4)可以将那些车辆的位置传送给车辆(x2，y2”)。此外，车辆(x2，y2”)可以接收车辆(x4，y4)的位置作为通过航位推测确定的结果。刚刚进入矩形80的车辆(x4，y4)已经在很短一段时间内使用了增强的航位推测方法，从而具有更加精确的位置测量结果。
还可以使用辅助GPS(A-GPS)来为不能接收GPS信号或者仅能接收间歇GPS信号的车辆提供位置，如在美国专利No.6,131,067和No.6,208,290中所述的，两者均在此并入以作参考。
在分层浮动汽车数据网络的环境中，调整A-GPS以使得参与车辆用位置请求分组进行广播，其中位置请求分组包括由航位推测方法推导出的其当前的近似位置。范围内的出发点接收该位置请求分组，并响应另一个分组，该分组包括参考车辆视野中的卫星、多普勒(Doppler)频率校正，以及其它能够使得车载设备计算该车辆的当前位置的信息。在车辆对车辆通信中使用该方法，如上面给出的关于车辆(x2，y2”)的实例，其中，一辆车不能接收GPS信号，而范围内的至少一个其它车辆可以接收GPS信号。
在参与车辆的视野中必须最少有四个卫星，以用GPS接收器识别所有的三个坐标。如果视野中仅有三个卫星，则参与车辆仍可以精确地得出纬度和经度，但是不能精确地获得海拔高度。
出发点设备和车载设备
图6示出了由图4的出发点设备所执行的出发点软件的组件。图8示出了由图3的车载设备所执行的车载软件的组件。出发点软件和车载软件的许多组件是相似的。出发点软件包括地理数据库96、导航模块98、路径选择模块100、制图模块102、机动模块104、接口模块106、处理器模块108、无线通信模块110、高速缓冲存储器112以及有线通信模块114。简要地说，出发点软件存储、处理并且传播来自范围内的参与车辆的数据。
出发点与中央服务器之间传输所保存和处理的数据。这是周期性地发生的，例如每个小时。在另一个实例中，出发点当其存储器容量使用超过一半时，就将数据上传到中央服务器。出发点支持远程管理和控制功能，其允许远端用户取出存储在出发点的数据。
出发点维护其它出发点的列表，该列表可以用来通信以实现如上所述(图2中的28)的出发点内部通信(intra-egress communications)。例如，彼此接近的出发点可以相互通信。当例如数据已经传送到中央服务器时，或者当数据已经传送到另一个出发点时，出发点删除其所保存的数据。在接收到明确的肯定应答之后删除保存的数据，其中明确的肯定应答表示在分层浮动汽车数据网络中的数据保管已成功移交。移动出发点可以使用更保守的或者动态立即响应式通信时间表，以减少通过WWAN链路的空中发射时间的开销。
无线通信模块110包括改进的IEEE 802.11设备驱动器，其创建如图7所示的增强的信标格式。该增强的信标(beacon)格式包括传统的(legacy)IEEE802.11信标116、纬度字段118、经度字段120，以及海拔字段122。在导航尺寸单元所表示的纬度、经度和海拔的尺寸等于1/100,000的比率。该导航单元可以是绝对的，或者与地球表面的坐标位置相关。导航单元可以为整数，其测量结果的最小单元是1，其表示1/100,000的比率。可以使用任何压缩二进制编码方法来表示导航单元的值。可选地，可以发送浮点坐标作为增强信标的一部分。浮点坐标会将定位误差减少至一米以下。出发点可以仅传输传统的信标分组，仅传输增强的信标分组，或者两者的组合。出发点可以交织传统的和增强的信标以减少网络开销，并在出发点和传统的IEEE 802.11装置中同时保持普遍的兼容性。
出发点被配置为在由中央服务器指定的频率信道上工作，其保持信号频率分配映射(map)。如果波传播条件指示需要改变至不同信道，那么出发点从中央服务器请求新的信道。在整个分层浮动汽车数据网络中使用信号频率分配映射，且不将出发点定期地重新配置以切换信道，相反地，它们从中央服务器请求信道重新分配。另外，在出发点切换信道之前，其将该切换传播给范围内的参与车辆。在分层浮动汽车数据网络中的每个出发点都接收更新数据，该更新数据包括当频率分配发生改变时的新的频率分配映射。频率分配映射还可以按照规则的间隔进行发送。参与车辆被分配了与它们所处的出发点范围的出发点相同的频率信道。这样，参与车辆从出发点无缝地接收信标，就像该信标来自范围内的那样。如果出发点改变了其频率信道，则已经接收了频率信道改变通告的参与车辆通过车辆对车辆网络将该信息传达给其它参与车辆。
该出发点每1000ms传播一次信标。可选地，出发点可以改变时间频率，在该时间频率上从100ms到1000ms传播信标。例如，如果出发点位于大量缓慢移动车辆的范围内的话，则会发生这种情况。如果少量的快速移动的车辆在范围内的话，则信标频率可以从10ms设置到100ms。保存关于出发点网络的性能的统计数据(statistics)，以便确定最佳的信标频率传输速率。
图8说明了由图3的车载设备所执行的车载软件的组件。车载软件包括地理数据库124、导航模块126、路径选择模块128、制图(cartography)模块130、操纵(maneuver)模块132、接口模块136、处理器模块138、通信协议模块140、高速缓冲存储器模块142，以及传感器/车载诊断信息(OBD)处理模块144。如上所述，图8的车载软件和图6的出发点软件的许多模块是相同的。例如车载软件的模块124、126、128、130、132、136、138和142分别提供与出发点软件的模块96、98、100、102、104、106、108和112相同的功能。
处理器模块138包括嵌入式操作系统、装置驱动器、应用编程接口(API)以及用户空间(space)应用。嵌入式操作系统是嵌入式Linux，具有开放式源驱动程序和用于依照图3(以及图4的出发点设备)所述的硬件组件的API。也可以使用其它操作系统。用户空间应用监视软件模块的状态，并且运行有限状态机，诸如在美国专利申请序列号为10/272,039的申请中的有限状态机。
处理模块138与接口模块136、高速缓冲存储模块142、传感器/OBD处理模块144和通信协议模块140进行通信。高速缓冲存储模块142与传感器/OBD处理模块144和通信协议模块140进行通信。通信协议模块140包括可执行的代码，用于根据由车载设备使用的通信协议进行通信，例如WLAN。支持多种通信，且可以同时使用多种通信协议。例如可以激活在一个参与车辆和另一个参与车辆或出发点之间的WLAN链路，同时，可以激活WWAN链路，用于从中央服务器上传或者请求信息。
由车载设备使用的WLAN通信协议，也称作基线无线电设备，在美国专利申请序列号为10/272,039的申请中进行了描述。该基线无线电设备被扩展到包括车辆对车辆和车辆对路边的通信，在下文中称作扩展无线电设备。
基线无线电按照增强的IEEE 802.11自组织模式进行操作。其支持广播分组传输，以使得参与车辆可以建立车辆对车辆的通信，以交换交通数据。增强的特殊模式在链路层连同冗余分组重发方法一起使用自适应数据率(rate)控制方法。不改变IEEE 802.11电源控制、静态信道分配以及误差控制编码算法。
该扩展无线电设备支持上述车辆对车辆的通信，还支持车辆对路边的通信，用于与出发点或者IEEE 802.11访问点进行通信。为了优化扩展无线电设备的增强自组织模式，将IEEE 802.11信标产生频率设置为0，也就是说，没有创建MAC(媒体访问控制器)信标来同步无线电设备。如果没有车辆对车辆的通信，一般使用MAC信标来优化WLAN的处理能力，其中链路是短暂的且处理能力很低，来自信标的延迟负担很昂贵并且多余。同样，为了进一步优化增强的自组织模式，没有验证、关联、电源管理或者任何其它的控制或者管理IEEE802.11分组进行交换。另外，信道分配对于所有车辆是固定的，以避免由扫描用于信标和其它交通行为的信道而导致的长延迟。
可以基于参与车辆的位置使用动态信道分配。频率分配过程将单个信道映射到单个区域上。参与车辆通过与中央服务器、出发点通信获知当前频率分配，或者通过在传统IEEE 802.11访问点和位于家庭车库或者办公室停车场的参与车辆之间所发生的同步过程。例如，当在示范性区域A中时，所有参与车辆使用信道2来建立车辆对车辆的通信，而在示范性区域B中时，使用信道5。当参与车辆从区域A移动到区域B时，参与车辆从信道2切换到信道5。
A区域可以支持多于一个的频率信道来提供额外的通信能力。如果一个区域支持多于一个的信道，则参与车辆可以在可用的信道之间切换。由于直接次序扩频(direct sequence spread spectrum)调制模式中扫描信道需要时间，因此单个区域中在多个信道之间不必要的切换会降低整个网络的性能。在参与车辆不能建立与其它分层浮动汽车数据网络中的单元的通信的情况下，会导致破坏的或者废弃的信道频率分配映象。在这样的情况下，扫描所有11个2.4GHzISM频带的可用信道。为了改善性能，扫描过程可以在每个信道使用少于100ms的时延时间。一旦在一个或多个信道识别到该行为，扫描过程就可仅经由那些每信道具有250-500ms的时延时间的信道而动态循环。大多数可商用的802.11(Wi-Fi)无线电设备都支持该扫描过程。装置驱动器和无线电设备的固件实施方式可以是不同的。例如，来自Cisco Systems无线电设备的MAC控制器具有集成的扫描仪，而Intersil无线电设备的MAC控制器通常需要明确的信号来将无线电信号置于扫描状态，以便能够在不同的频率信道之间跳变。
当与出发点或访问点进行通信时使用通信的基础结构模式。增强的自组织模式是用于与参与车辆进行通信的，也就是说，是用于自发形成本地无线网络的。需要一种方法以将包括扩展无线电设备的车载设备在增强特别通信模式和基础结构通信模式之间切换。
扩展无线电设备可以在基础结构模式和增强特殊模式之间切换工作，而无需凭借无线电设备的全局复位(global reset)。由于撤销了全部网络联系、清空了缓冲器并将定时器设置为它们的缺省值，所以不希望进行全局复位。对于传统的IEEE 802.11无线电设备，可以仅由用户通过程序接口手动设置MAC的操作模式。作为处理器模块138的一部分的应用执行在MAC运行模式之间动态切换。这些模式之间的切换对于用户是透明的。在缺省情况下，扩展无线电设备按增强特殊模式运行。如果扩展无线电设备来到出发点的范围内并从出发点或一些其它的传统IEEE 802.11访问点接收信标，则装置驱动器生成MAC信号，该信号通知该应用。现有的自组织模式Wi-Fi无线电设备将简单地删除该信标。该应用有限状态机使用接收的MAC信号来启动到基础结构模式的变换，以便参与车辆可以与出发点进行通信。在一些情况中，如果发生车辆对车辆的事务，那么可能延迟向基础结构模式的切换。否则，如果由车载设备收集的数据超过该装置的全部容量的一个阈值，或者车载装置具有待决请求，这样一个请求是针对路线方向的，那么应用立即切换模式。
将参与车辆配置为能够与范围内的任何出发点(例如使用BSSID设置为“任何”)联系。典型的联系和验证过程包括2或4路握手(hand shake)，该握手是用现有的Wi-Fi设备按50-1000ms进行的。在IEEE 802.11工作组中提出的内部访问点协议(IAPP)提出了一种在多个访问点之间使用分布式系统(DS)通过TCP/IP或UDP/IP网络传输协议建立通信的机制。在分层浮动汽车数据网络中，关于在执行任务的参与车辆，一个出发点通过与其它出发点共享状态信息加速与参与车辆联系的过程。状态分组括验证、联系和授权凭证。凭证可以包括可唯一识别参与车辆、终端用户、Wi-Fi无线电设备、后端汇票帐户(billingaccount)、时标、位置、在前业务等的信息。生成凭证以许可和保护在第一出发点和参与车辆之间的内容。于是可以通过安全通道将该凭证传送给任何其它在网络中的出发点。由于参与车辆可能非常多次地走相同的路线(例如到公司或者学校的通勤车)，出发点可以在第一次遇到之后将该车辆的凭证保持在其高速缓冲存储器中。如果参与车辆与相同的出发点通信，则高速缓存的状态信息继续按照原状存储。否则，在某个暂停不用的周期之后，出发点可以从高速缓冲存储器中删去无用的条目。
参与车辆反复行驶路线上存在的出发点之间可以进行主动协作(proactivecollaboration)。举例来说，如果预先指示参与车辆可以沿预先确定的常规路线行驶，则邻近的出发点预定所选的状态转换。此外，终端用户可能已经将目的地输入车载设备。在这种情况下，与那个参与车辆建立通信的第一出发点获知该目的地和建议的依次改变的方向，车辆可以沿着该方向到达它的目的地。第一出发点基于它们相对于参与车辆的位置将该信息传送给其它出发点。通过这种方式，联系、鉴别以及其它控制和管理握手都可以得到优化，除了那个与参与车辆相遇的出发点之外。
在出发点在很短的一个时间周期内变为可用，然后就消失了的情况下，用滞后来防止错误的模式切换。优选地，出发点的位置最好是朝向两个交通方向。在这种情况下，参与车辆应当接收规则信号，其中当车辆接近出发点的位置时，信号强度在强度上有所增加。然而，最佳的出发点布局是不可能的，或者多个出发点可能共处一处并相互干扰。干扰致使误导了SNR和RSSI测量结果。为了克服这些问题，应用对接收的信标进行解码以确定参与车辆相对于出发点的相对位置。基于参与车辆的相对位置、速度和路线，确定是否切换到基础结构模式，并确定切换哪一个出发点，也就是如果多于一个的出发点在范围内的话，确定使用哪一个信道。在一个可选的实施例中，范围内的出发点的位置对于参与车辆是已知的，且滞后计算是基于实际地理距离的。
一旦参与车辆转换到基础结构模式，就停留在该模式上直到其断开与该出发点的连接。当其断开连接时，应用将信号发送至装置驱动器，以切换回缺省的自组织模式。为了避免长的时间周期，其中接收来自出发点的微弱信号需要延长时间周期，应用选择提前使用上述方法切换回特殊模式。
使用来自GPS接收器的位置信息和来自增强航位推测的位置信息来确定哪一个出发点或者访问点切换到AP覆盖重叠的情况。利用AP覆盖重叠，从一个出发点发送的功率干扰了一个由另一个出发点覆盖的区域。由于车载设备一次仅与一个访问点通信，即使很小的信号变化也会导致联系的触发，或者在不同的出发点或访问点之间来回切换。使用位置信息，以便例如即使有另一个干扰信号，也使用最接近参与车辆的出发点，除非在信号品质方面由于来自周遭环境的干扰而有实质性的差异。
可以使用基于参与车辆位置的自动传输功率控制机制来减少干扰和增加效率。例如，参与车辆当其接近出发点位置时减少其传输功率等级，相反在远离出发点位置移动时增加其传输动率。这样，干扰和远近(near-far)功率和延迟捕获效应都最小化到较好地利用通信媒体。
回到图8(同时参考图6的上述模块)，处理模块138与传感器/OBD模块144进行通信。传感器/OBD模块144收集和处理数据。例如收集并处理来自GPS信号的纬度、经度、海拔和车辆速度和方向。如果得不到GPS信号，则使用增强的航位推测来获知车辆坐标。从里程表、指南针和陀螺仪也可以获得速度、方向和海拔。可以由传感器/OBD模块144接收来自车辆车载诊断总线的其它传感器测量结果。还可以接收关于速度限制、地址范围、街道名称、道路类型、车道数量、车道宽度、道路和件等等的信息。可以使用语音命令、小键盘或其它上述输入装置输入附加信息。
可以对车载软件进行更新，以及特别是通信协议模块140和传感器/OBD模块144可以被自动执行更新。软件组件的新的或者更新后的版本可以存储在中央服务器中或者存储在出发点上，或者在两个地方都存储。当参与车辆来到包括较新软件的出发点的范围内时，执行高优先级的更新过程。在该过程中，从出发点或者从中央服务器将新的软件版本通过该出发点下载到参与车辆的车载设备上。可选地，终端用户可以使用存储媒体或者WLAN链接访问因特网，手动地安装新的或者更新后的软件，其中自动软件更新程序驻留在存储器或因特网内。在将新的软件版本下载到车载设备上之后，检测完整性错误。如果没有找到任何错误，则自提取过程安装新的组件，要确保如果因为某种原因更新过程由用户或者因为设备的电源故障被中断或终止的话，总能保持在故障保险状态。如果在更新车载软件所包括的任何步骤中发现了错误，将设备恢复到最近的配置，并进行另一次尝试以从出发点或中央服务器下载新的更新软件的镜像。
通信协议模块140和传感器/OBD模块144与高速缓冲存储模块142进行通信。高速缓冲存储模块142从这两个模块中收集数据。图6的高速缓冲存储模块112从无线通信模块110和有线通信模块114收集数据。有线通信模块114提供有线连接，例如连到因特网的有线连接。如图9所示，处理模块144可以定期或不定期地收集位置和状态样本。例如，参与车辆的惯性传感器可以每0.1秒输出一次采样样本，且现有GPS接收器可以每1秒或超过1秒输出一次数据。车载设备使用基于中断的方法，其允许所有传感器装置将新的测量结果在接收到时传送给处理器。外围中断控制器(PIC)，通常嵌入在处理器内，允许实时中断优先级分配，以使得两个或多个传感器之间不会发生阻滞。这样，由高速缓冲存储器142收集到全部传感器值，并进行处理。
由于参与车辆可以具有不同的车载设备，所以它们可以收集不同的测量结果。图10示出了两个参与车辆150、152收集的不同的测量结果类型。车辆150的车载设备包括GPS接收器，并记录由正方形所示的GPS位置数据。车辆152使用指南针和增强的航位推测来计算其由三角形示出的当前位置。
在收集新的传感器测量数据之后，将测量数据与给样本分配时间发生顺序的时标一同高速缓存。还可以对该样本进行筛选。在接收新的传感器测量结果之后异步调用筛选过程。筛选过程接受一些测量结果并拒绝另一些。筛选过程计算连续样本之间的差异。也就是，基于样本的时标对它们进行分析并保持时间的增量。锚(anchor)条目具有基线参考条目，且将所有其它的条目表示为与锚条目的增量偏差。如果样本之间的差异落到阈值之下，那么该条目用它们的平均值来替代。如果条目具有相同的值，例如，如果车辆停止了，则丢弃冗余条目。
现有数据库使用起点和终点坐标来形成一条路段。通过连接若干路段来表示真实的道路。路段仅允许捕获道路的静态几何形状。可以基于交通流段而不是路段创建每个参与车辆的车载地理数据库。中枢(pivotal)点，如图11的黑色正方形和三角形所标明的，表示交通流段的起点和终点坐标。如果在方向或速度上，前面和后面的样本有显著的不同，则该样本被认为是中枢点。例如，图11的车辆154在由箭头155指示的方向上移动。如可以从由正方形标明的样本中所看到的那样，车辆155保持相同的方向，但是在经过道路的交叉路口时减速。当车辆154减速和加速时选取中枢点。
由于交通流段可能比现有的路段更短，所以通常将松弛规则(relaxationrule)应用于折线的地理表示，折线的地理表示包括许多路段，其将多个小的现有路段聚集到一个单个的交通流段中。返回来参考图11，几乎所有的样本可以都被认为是现有路段的终点，而仅有中枢样本是用于表示交通流段的终点。在道路表示的精确性和使用的中枢点的数量之间存在直接关系。
基于交通流段的数据库表示非常适于参与车辆的车载导航系统。导航系统连续计算多个路线，并建议一种使用当前道路拥挤情形的选择方案。交通流段数据库表示不仅节省存储器空间，还有助于提高效率，得到在中相点上而不是在诸如交叉路口、驶出坡道等等道路确定节点上执行的创新路径选择算法。
在另一个筛选过程中，使用基于应用监视的高速缓存技术处理传感器样本，以便进行缓冲预读或对置换策略作出决定。例如，可以使用虚拟存储器访问方法(VSAM)。VSAM是数据管理系统，其支持键控顺序数据集(KSDS)、条目定序数据集(ESDS)，以及相对记录数据集(RRDS)，使得其在有效操作大量数据方面是非常擅长的。
在选定中枢传感器点之后，比如适于三次方程的最小平方的平滑函数，或者卡尔曼滤波器连接样本点，以产生车辆轨迹。如果中枢点具有超出所生成的车辆轨迹的阈值的距离，则应用轮廓线(outlier)去除过程。在轮廓线去除过程之后，基于剩余的中枢点重新计算平滑曲线。使用精确性设置参数，该过程以一段接一段为基础在中枢数据上自动地生成形状(shape)点。丢弃任何无需用于满足准确性需求的经过平滑的中枢数据。
由于参与车辆可以在最右边的车道、最左边的车道、其它车道中驾驶，或者可以切换车道，所以使用中心线来推断地形信息。图12示出了多个参与车辆的轨迹。借助分析多个车辆的轨迹或者交通流段，如果路段在一个方向或多个方向上具有多条车道，则可以确定自动过程。从多个在相同方向上行驶的参与车辆的所有轨迹上取平均足以确定车道的中心。
增强自组织模式和分层浮动汽车数据网络使得能够积累和共享参与车辆的多个轨迹。用户不需要知道道路的确切属性，也不需要以任何预先确定的方式或者速度在道路上行驶。相反，仅仅通过使用多个正常行驶的轨迹，可以生成附加的数据库环境来描述车道或路段的宽度、可用车道的数量、复杂交叉路口的几何形状等。例如，在去除所需的轮廓线之后，路段的宽度是最小和最大的轨迹。可以由所收集轨迹的密度分布确定车道的数量。由于每一个轨迹都与时标相关联，如果在相同的路段上收集到多个同时但是空间上分离的轨迹，那么可以使用那些轨迹的数目对在道路网的那个部分的可用车道进行计算。
来自参与车辆的轨迹除位置坐标之外还包括速度和方向。通过在数据库中使用道路网络的交通流段表示，动态路径选择向导(guidance)算法可以更为精确和具体。通过观察先前样本的一条道路一段时间的交通流模式(pattern)，基于估计车辆用来经过该实体的时间，可以将阻碍权重(impedance weight)分配给交叉路口、桥、交通灯、停止标志等等。例如，在通勤(commute)小时内进入高速公路可以包括交通流测量灯，其平均需要若干分钟的等待时间。可选地，在某些复杂的交叉路口，经过交叉路口时左转会花费更多的时间，于是在右转之后反向转弯。
现有导航解决方案常常需要处理大量路线确定选择，其由于在地理区域中可用道路的数量而存在。虽然从终端用户的观点来看，那些选择中的多数是无意义的，但是不能轻易地编写依次改变的路径选择算法的程序，以避免无意义的选择。通过使用交通流段与来自分层浮动汽车数据网络的内容，参与车辆可以使用预先定义的模式来优化车载导航数据库的组织结构。对于在相同的几个位置之间一年中的多数天执行通勤的参与车辆，形成包括所关心区域的导航和实时交通向导的数据库。利用终端用户在一些点可能会需要它们的可能性，其它区域可以被有选择性地包括在车载数据库中。在一个实例中，可以包括到所关心的位置的距离很短的区域或道路。在另一个实例中，可以包括由大量过去的参与车辆所选择的共用道路。
当车载数据库中的旧的地图变得过时(例如，每个季度)时，或者当车辆行驶到一个新的地理区域中时，就需要更新电子地图。使用来自终端用户的驾驶模式的特征和内容来更新车载数据库的地图。对于整个地图来说，通常需要存储器数量是这样的：仅有一个主要的城市地区可以被存储在车载导航装置中。例如，具有专门用来存储地理数据库的100MB车载存储器容量的参与车辆足够存储整个旧金山海湾地区的地图图像。如果终端用户需要更新地图数据库，或行驶在海湾地区之外的话，例如拉斯维加斯、内华达，则需要清除原先地图数据库的至少一部分，以便释放一些存储空间来将新的地图下载到车载导航装置中。借助分层浮动汽车数据网络，只要出发点或另一个参与车辆位于范围内，终端用户就接收连续更新的地图。连续地改组车载数据库，以反映与终端用户的行为相比可用内容的重要性。终端用户行驶区域表征为高值内容；邻近先前采集的轨迹的区域表征为中值内容；遥远的区域表征为低值区域。通过这种数据库组织，当新的内容或者更新变为可用时，从低值内容释放空间，并代之以新接收的信息。对于绝大多数终端用户来说，车载数据库包括约10％的高值内容，25％的中值内容，和65％的低值内容。终端用户可以配置该数据库以按照需要对内容进行分类。
返回到拉斯维加斯的实例中，当去拉斯维加斯旅行时，删除低值内容以释放空间，用于安装新的数据集。缺省地，当行驶到新的区域时，尝试安装所有可用信息。在一种极端的情况中，即使在删除所有低值和中值内容之后，安装所有有用信息所需的存储器空间还是不够，则添加一个新的数据库映像的较小部分以提供对新的地区的基本支持。当终端用户在拉斯维加斯花费了较多的时间时，对有关内容特征描述进行调整使之适合于新的观察形式，降低来自旧金山海湾地区的内容的级别，并且如果需要的话最终完全删除海湾地区的内容。另一方面，如果终端用户仅在拉斯维加斯停留几天就返回到海湾地区，则海湾地区数据库的很多内容仍是可用的，并且降低拉斯维加斯的内容的级别，并将其从导航装置中清除。终端用户可以调整车载数据库对新的内容的响应度，而不像在现有技术中那样，其中当安装新的数据集时，终端用户必须执行手动的和完全的数据库重写。
回过来参考图6和8，图8的接口模块136和图6的106作为处理器模块138和包括导航模块126(98)、路径选择模块128(108)、制图模块130(102)以及机动模块132(104)在内的多种模块之间的接口。该接口包括将外部事件和动作转换成数据库应用兼容的格式的包装(wrapper)功能。数据库可以被修改，且那些修改被应用于多种不同的应用。元数据表、置换例行程序和其它已知的方法都可以用于数据库中所需的信号转换。某些实施例中可能不包括接口层。
导航模块98和126、路径选择模块100和128、制图模块102和130以及机动模块104和132都与地理数据库96和124通信。导航模块在数据库中搜索当前位置和下一个方向信息。路径选择模块使用至少一些从导航模块搜索中获取的信息，还在数据库中搜索到达目的地的所有依次改变的(turn-by-turn)方向。如果车载显示器或监视器可用的话，制图模块使用至少一些从导航模块搜索中获得的信息，以显示与行驶区域相关的一部分地图。制图模块还执行数据库的附加搜索，以提高地图的精确性。机动模块，当车辆从其当前路线偏离时工作，计算新的路径以便车辆返回到开往目的地的正确的路径上。
图13示出了在上面用很大篇幅描述的车载数据收集。在处理开始188之后，参与车辆收集数据190。高速缓存200和筛选202所收集的数据。接着，对高速缓存的数据进行分类206。然后确定分类数据的可靠性210，如果分类数据被确定为是可信的话，对数据库进行更新214。如果分类数据被确定为是不确定的212，那么该分类数据被拒绝216。可选地，可以存储该不确定的分类数据以用于附加的筛选和分类。如图13所示，以及如上所述，通过v2v通信182、v2r通信184、WWAN通信186、GPS测量结果192、航位推测194、惯性传感器196和OBD198来收集数据。
筛选202执行特征提取204。特征提取识别区别特征，该区别特征对于输入数据的某些转换是不变的。例如，当从参与车辆收集内容时，车载特征选择器算法可以识别如常规路线、人口重心(population centroid)、拥挤路段等等的特征。车载导航系统的特征提取过程的一部分创建包括与终端用户的需要相关的信息的区域。
分类206使用特征提取过程得到的区域和特征以将新的信息分配到正确的类别。分类过程包括学习208。学习过程使用先前的信息以更好地对新信息进行分类。分类过程的一个主要功能是处理新数据的可变性，以使得当条件不满足时有用的新数据不会被当成噪声而被删除。
为了确定分类数据是否可靠210以对数据库进行更新214，基于附加环境定义统计参考值。对于道路或路段的坐标调整来说，所需的统计尺寸与改变的大小成反比。例如，当多于10台参与车辆在一个小时之内提出数据库修改时，则计算它们的平均值，并在本地数据库中添加新的坐标和可靠性概率。当更多的参与车辆提交更多的新数据时，计算新的平均值，并使用较高的可靠性概率来表征更新信息。数据还可以按平均值、中值、方差、频率分布图、百分点等等进行分类。
如果参与车辆使用新的流向或者交叉路口转向，那么就构造统计样本。需要多于100的参与车辆的大样本来分配相当大的可靠性概率。例如，提供路段为双向的本地数据库，收集大的统计样本来证明行驶在特定路段的所有参与车辆都行驶在相同的方向上。另外，相同路段的中心线过程揭示出组合的路线，其几乎在两个先前使用的轨迹的中间以表示两个相反方向的交通流。这表明该路段已经从双向道路改为仅有一个交通方向的道路。
在改变数据库所需的统计样本和系统的响应度之间有一个交换。例如，在许多欧洲国家，当在分隔不对称的交通流的情况下时，会分配更多的相反方向的车道给密集流几个小时。这样，仅在大量车辆产生可靠的统计样本之后才进行数据库的改变。
如上所述，车载设备运行应用和基线无线电设备操作来传输和接收数据包。特别地，如在美国专利申请序列号为10/272,039的申请中所述，应用有限状态机创建信标服务表(BST)和车辆服务表(VST)分组。BST分组仅包括运输参与车辆的信息，而VST分组包括运输参与车辆和其它传输车辆的信息。该应用生成BST和VST分组，并设置BST和VST分组的传输频率以确保稳定的网络操作，即使参与车辆有很高的密度。该应用还使用其它方法来增加所发送的分组被接收的可能性。一种方法使用受控的包长度和数据率，以获得最佳的信噪比(SNR)。另一种方法是将该分组发送多次。
基于对分组的接收，基线无线电设备捕获该分组。应用有限状态机于是检查该分组的内容。例如，该应用计算参与车辆为到达目的地必须行驶的行驶路线的路线开销。使用从相反方向上行驶的其它参与车辆接收的信息，估算总和流速，将开销分配给相应路段，并调用最短路径树(SPT)路径选择算法来确定更快的可选择路线。仅当在时间或路程上有价值时，才将可选路线通知给用户。这还消除了过调(overshooting)，过调当中将交通堵塞转移到可选的路线上，因为过多的用户被指示沿该可选路线行驶。当参与车辆前面不远处的流速突然短暂减少时，该应用还提醒司机即将发生的碰撞危险。
扩展无线电设备还利用BST和VST分组来传达参与车辆的行驶路线。对于分组的传输，应用与筛选模块进行通信以创建包括车辆轨迹的BST和VST分组。
图15示出了该应用的有限状态机。状态机开始于初始状态252，在该状态252中发生所有的初始化。接着发生从初始状态252到关闭状态250的转换。然后，根据模拟计时器，发生从关闭状态250到开启状态248的转换。
在开启状态248中，应用构造数字数据的分组。分组被构造为有限的和可变的长度。如在美国专利申请序列号为10/272,039的申请所述，分组的有限和可变长度的特性极大地增加了其它车载设备或移动通信装置接收数字数据包的概率。由于可以要求参与车辆发送或接收大量数据，扩展无线电设备有选择地将分组的大小设置为由IEEE 802.11标准所规定的最大允许长度，也就是2,304字节。
图17A-D和图18A-B合在一起说明了分层浮动汽车数据网络中的各单元之间通信的方法，所述单元是参与车辆和出发点。图17A示出了参与车辆的基础结构模式分组发送方法。如果信标计时器已经超时258，则创建信标服务表或车辆服务表260。同时，如果本地数据量超出了内存阈值262，则应用模块创建分组突发264。该分组突发包括车载设备存储器的信息，并准备当车辆一建立与出发点或其它参与车辆的通信就发送该分组突发。该分组突发具有几千字节的可变大小。将该分组突发或信标服务表分组或车辆服务表分组发送给无线电设备266。当分组突发到达该无线电设备266时，使用上述的分组长度规则进行分段，并且接着封装成规则的IEEE 802.11数据包格式。如IEEE 802.11标准所定义的，使用位于每个IEEE 802.11封装分组的MAC包头的多于1比特的包头标志，一串分组片段被顺序地发送。
即使BST或VST排队等待传输268，分组突发也可以优先发生。特别地，当在自组织模式中时，应用以相同的方式传播BST和VST分组，如在美国专利申请序列号为10/272,039的申请中所述的基线无线电设备。另外，该应用还与BST和VST分组一同传播分组突发。如果至少一个其它参与车辆已经确认了分组突发的接收和保管，则传播分组突发的参与车辆可以从其存储区中清除数据包。
对无线电设备中的分组或分组突发进行排队260，其包括应用优先级方案。接着，当媒体空闲时，发送该分组270，并将参与车辆转换到接收模式272。如将参考图17B-C所述，在将分组突发发送给出发点之后，如果没有正确地接收分组突发或者被出发点拒绝了，出发点将发送一个否定应答分组给参与车辆。如参考图17C所述的，由参与车辆接收该否定应答分组。
由于在基础结构模式中，常常有个很小的时间窗口，在该窗口内发送和接收数据，虽然存在会丢失一些数据包的危险，但是处理能力得到了最大化。因而，希望来到出发点范围内的参与车辆上传尽可能多的数据，并从出发点接收确认，以使其可以从存储器或内存中删除数据，从而释放存储器空间给更多的数据。在基础结构模式中使用单播数据包交换，例如使用缺省的IEEE 802.11MAC层重发机制，其中分组不是连续接收的。
图17D示出了出发点的基础结构模式分组发送方法。当增强信标计时器超时310时，或者当拒绝分组突发的接收290时，开始出发点传输序列。将参考图17B说明被拒绝的分组突发。当增强信标计时器超时310时，创建增强信标分组314，或者如果拒绝分组突发(图17B的288)，则创建否定的应答分组316。将增强信标分组或否定的应答分组发送给无线电设备318。对在无线电设备处的该分组进行排队320，其包括应用优先级方案。当通信媒体空闲时发送排队的该分组322，且无线电设备返回到缺省的接收模式274。由于性能的原因，在出发点运行的该应用不提供肯定应答。
图17C示出了参与车辆的基础结构模式分组接收方法。在接收模式272中，参与车辆接收信标服务表或车辆服务表或分组突发294，或否定应答分组296。当拒绝接收由参与车辆发送的分组突发时，由出发点发送否定应答分组(图17B和17D)。将接收的分组294或296发送给应用298。由应用处理300该分组。确定是否应当重发该分组突发302。如果接收到否定应答，则通过转换到发送模式306来重发该分组突发。在随机选择补偿间隔之后重发该分组突发，或者延迟重发直到另一个出发点位于范围内。该决定302取决于在否定应答中所指定的分组接收失败的原因。如果确定立即重发，则发生向发送模式的转换306。如果不需要发送，则将无线电设备转换到缺省的接收模式272。
与接收模式同时，监视与出发点的链接。如果链接丢失400，也就是说参与车辆失去了与出发点的联系，则确定是否在链接激活时接收到否定应答402。如果没有接收到否定应答，则假定出发点成功接收到任何传送的分组，且对那些分组做标记404。由参与车辆删除标记的分组。接下来转换到接收模式272。如果接收到否定应答，则转换到接收模式272且不删除那些分组。
图17B示出了出发点的基础结构模式分组接收方法。在接收模式274中，出发点从参与车辆接收信标服务表或车辆服务表分组276，或分组突发278。将分组276或278发送到应用280，其被接受282或者拒绝288。如果超出内存阈值286，则拒绝该分组288。如上所述，如果接受该分组，则出发点无线电设备保持在缺省的接收模式274，否则发生向发送模式的转换290，借此创建否定应答分组，并将其发送给参与车辆。
图18A-B示出了在参与车辆之间的自组织模式分组发送和接收方法。在自组织模式中，两辆或者更多参与车辆能够在其间通信的时间量可以从在相反方向以高速行驶的车辆数量很少的情况变化到以相同方向处于基本上相同速度移动的车辆数量很多的情况。对于仅传播通信链路，在媒体访问控制器(MAC)层上所有的分组交换都是无应答的。在随机选定的时间偏移量之后，在接收车辆上的应用产生了肯定应答分组，以表明正在接收的车辆已经保管了接收到的分组。在接收相同的广播分组之后，为了避免有很多接收车辆同时发送肯定应答分组，在每辆参与车辆的计时器是随机设置的。在其随机设置计时器超时之前，从另一参与车辆接收分组的任一参与车辆都不会发送肯定应答。
图18A示出了一种用于参与车辆的自组织模式分组发送方法。在发送模式366中，在随机选定时间之后，当信标计时器超时326时、超出存储器阈值328时、或者需要肯定应答330时，参与车辆将发送一个分组。如果信标计时器已经超时326，则创建信标服务表或者车辆服务表分组332。如果超出存储器阈值328，则创建分组突发334。如果需要肯定应答330，则创建肯定应答分组336。分组332、334或者336被发送到无线电设备338。对该分组进行排队340，其包括运用优先方案。排队后的分组被发送340，而且将无线电设备转换成接收模式346。
图18B示出了一种用于参与车辆的自组织模式分组接收方法。在该接收模式中346，分组被接收347或者计时器超时349。在上文中已经根据肯定应答描述了该计时器。被接收的分组可以是信标服务表或者车辆服务表分组350、分组突发352或者肯定应答353。分组350、352或者353被发送到应用354。该分组由应用处理356，在其中确定该分组是否应当被拒绝358、被接受360，或者该分组是否是肯定应答363。如果该分组被拒绝358，则无线电设备返回到接收模式346。如果该分组被接受360，则设定用于肯定应答信号的具有随机偏移量的计时器361，并且无线电设备返回到接收模式346。如果处理的分组356是肯定应答分组363，则计时器被重置365，且无线电设备返回接收模式346。如果在从另一参与车辆接收肯定应答347之前计时器超时349，则产生肯定应答信号369，而且转换到发送模式366。肯定应答信号369促使肯定应答分组330和336的创建，根据图18A如上文所述那样。来自多辆参与车辆的多个肯定应答分组传输被减少，因为在范围内的所有参与车辆重置其计时器之前仅传输少量的肯定应答。可选择地，可以只是从那些具有稳定、高质量通信链路的参与车辆发出肯定应答。此外，当前位置与运行路线可用来确定哪一参与车辆应该发出肯定应答。
接受决定360，或者保管分组突发，或者拒绝分组突发358，是基于在参与车辆上的可用资源的数量以及其路线和连通性的。当一参与车辆的存储器中存储的数据量过多，而另一参与车辆的存储器中的数据量又太少时，则第一辆车会将其部分数据传输给第二辆车。在确定其是否对来自其它参与车辆的数据进行保管时，要考虑参与车辆的运行路线。如果参与车辆向出发点移动，则收集的数据可以被上传到分层浮动汽车数据网络的更高层，并且由此上传到其它的参与车辆。以此方式，参与车辆作为移动的路径选择器，将来自其它参与车辆的数据传送到出发点。可选择地，具有WWAN能力的参与车辆能够将以自组织模式从其它参与车辆获得的数据直接传输到中心服务器。该数据可以从中心服务器被传输到出发点和参与车辆。
图19说明了两辆共享路线信息的参与车辆。参与车辆384请求路线方向。该参与车辆384广播BST/VST信标分组。该信标分组包括一个发送请求到传输车辆384的目的地的路线方向信号的标志。该传输车辆384会或者不会携带车载地理数据库。
当由出发点382接收信标分组时，该出发点从其区域数据库获得路线指令。如果在出发点处没有区域数据库，由于会是具有移动出发点的情形，则可以从前面收集的由出发点从其它参与车辆接收的轨迹中获得依次改变的方向。并且该出发点能够将路线请求发送给另一具有区域数据库的出发点，或者能将路线请求转发给中央数据库。
范围内的另一参与车辆也可以接收信标并以包括一系列指向目的地的路线指令的分组作出响应。该响应分组可以通过查询接收信标的参与车辆的本地数据库来建立，或者根据目的地近似算法建立。例如，源于在所请求的目的地附近位置的参与车辆386会以倒序返回其完整的轨迹，作为路径选择辅助提供给请求车辆388。这在获取至少部分指令直到另一参与车辆能够提供更多辅助中会是有用的。
如果请求或者接收一个对方向的请求的参与车辆在其数据库中仅仅具有一条街道名，但没有数据产生依次改变的方向，则该车辆使用车载逆地址编码法应用处理推导出目的地的坐标。利用那些坐标，周围的最小边界矩形用作指定的目的地。如果范围内的另一参与车辆具有任一种在指定目的地内重叠的路线信息，则将包括该路线信息的分组传输回发出请求的车辆，以便于路线确定。将重叠的数量或者在目的地与离所接收的路线信息最靠近的地理位置之间的距离，与一个阈值进行比较，以确定其相关性。
数据库以及更新
回过来参考图15，当接收分组时，发生了从开启状态248或者关闭状态250到rx_分组状态256的转换。在rx_分组状态256中，分组的内容，例如BST和VST数据，被提取、处理、分析和存储。在所接收的分组已被确定其包括新的数据之后，一个自中断引起从rx_分组状态256到传感器状态246的转换，用于进一步的处理，如“NEW_SAMPLE”转换箭头所示。
如果进一步的处理产生了本地数据库需要更新的统计数据的置信度，则发生从传感器状态246到数据库状态242的转换，如“UPDATE_DATABASE”转换箭头所示。数据库状态242包括具有来自U.S.Census来源的可用数据的散列表，以及用于输入/输出的查询响应接口。可选择地，数据库状态242包括指示系统，需要可商用的地理数据库。在该数据库状态242中的可用数据可以由在该应用中的所有其它状态访问。
图6中的出发点软件和图8中的车载软件分别包括地理数据库96、124。地理数据库具有许多不同的形式。在参与车辆中，地理数据库被称作本地数据库。本地数据库包括压缩的、有限的数据集，该数据集覆盖了所关心的或者行驶的特定区域。在出发点中，地理数据库被称作区域数据库，或者出发点数据库。出发点数据库包括由出发点覆盖的区域的数据集。如果出发点设备具有足够的内存和存储量，则出发点数据库还可以包括在出发点范围之外的其他区域上的数据。中央服务器包括中央数据库，该数据库包括所有区域的数据。
图16示出了一种用于由数据库状态242执行的数据库更新的方法。准备发生数据库更新的所关心的区域是利用边界矩形来限定的374，以定义一个区域数据库。将该区域数据库载入存储器376中。由于前面所描述的不同的方法是基于各个终端用户的需要而不是基于地理区域的需要来组织内容的，所以在参与车辆中的数据库不必具有所有的制图细节。在这种情形下，该参与车辆试图将信息向上传递到出发点或者移动的出发点。出发点也利用来自分层浮动汽车数据网络的动态内容对数据库进行操作。同时，当需求增长时，能够获得并整合更多的细节。例如，出发点可以载入存储器更多的数据，上述数据描述了不是从参与车辆接收的路段。通过这种方式，该出发点能够扩展该数据库的细节并同时估计新接收的数据是否导致了数据库更新或一些其它事件。在某些情形中，出发点不能估计出是否需要更新，或者出发点不能在本地获得可与从参与车辆所接收的报告相关联的信息。在这种情况下，该出发点联系中央服务器，其中，连同包括仅来自网络的内容的数据库一起，维护了具有所有细节的数据库。
回过来参考图16，运用成形算法378以产生当前地图特征的几何表示，例如线、折线、曲线、矩形、多边形等等。接下来，导出控制点389，该控制点被用来表示由成形算法378产生的复杂的特征。将中枢数据从车载传感器模块连续地载入368，并导出附加的内容370。如上所述，产生附加的内容以根据终端用户的喜好和行为来对内容分类。如果可以提供附加的内容，则该内容被用作确定所关心的区域374，不但基于参与车辆的当前位置，也基于最有可能被用作来自驾驶车辆的终端用户的特征。
使用该附加的内容来限定所关心的区域并对所收集的传感器数据进行分类，使用一种模式匹配算法372来比较、确认以及整合可获得的信息。很多模式匹配算法都可以使用。一些实例包括最大似然估计、贝叶斯估计、判别函数、神经网络和机器学习法。
当数据库更新完成时，状态机返回到传感器状态246，并且接着返回到引起转换到传感器状态246的状态。
在大部分地理数据库中，根据它们提供的细节的数目来给道路分类。例如，在一个数据库中使用了四级的细节。在级1，包括了主要的州际超速干道。在级2，包括了洲际路、干路和高速公路。在级3，包括了洲际路、干路、高速公路以及主要居住区街道。在级4，包括了所有可获得的道路。依次转向路径选择算法使用了数据库道路表示的分层结构，以加速发现到目的地的路径的过程。一种通用方法包括：在设置原点和目的点之后，对于在原点-目的点附近的区域应用最高等级的路径选择，而对其余的未覆盖区域应用路线搜索算法，其使用了在级2的可获得的道路细节信息。
图14示出了来自多辆行驶在一个道路网络中的参与车辆的轨迹。大部分车辆轨迹218、220、222、226、228、230、234、236和238对应于数据库的道路信息。然而，部分由区域240表示的轨迹不对应于数据库的道路。在这种示例性情形中，可以执行分段橡胶板(piecewise Rubber-Sheet)转换和监视点三角测量比较，以调整数据库。可以在参与车辆的本地数据库、或者在位于出发点的数据库、或者在中央服务器的数据库上执行这些计算。
有时，来自参与车辆的轨迹会可能应于道路之外的路线，而不是对应于新路或者附加车道。例如，某个司机可以驾驶通过一个加油站来避开交叉路口处的交通灯。不应该将那条路线当作交叉路口已经改变的指示。在另一实例中，不应该将使用自行车车道或者紧急车道的车辆轨迹当作新的可用车道的表示。并且，不应该将重叠区域，例如桥梁、立体交叉桥和地道，当作交叉路口。样本中的趋势分析被用来避免例如上述的情况。趋势分析是基于线性回归方程进行的。许多其他的技巧也可以使用。
当计算用于路段的平均流速时，也可能发生误差，所述路段既包括合伙使用汽车的车道也包括正规车道。在许多大车道上，保留了合伙使用汽车的车道或者高占用率车辆(high occupancy vehicle，HOV)车道，以备携带多于一个乘客的车辆使用。当车速被记录时，如上所述，一些车辆将会看来要移动得比其它车辆快很多，产生高的不自然的平均流速。如果样本足够大，则能够将误差减小，因为更大比例的车辆在整个周期时间都行驶在非HOV车道上。例如，如果75％的参与车辆不在HOV车道内，则使用用于路段的所有读数中值将导致更接近理想流速的值。可选择地，使用参与车辆的相对位置以及速度，也可以提供准确的结果。例如，具有看似位于前面的用于路段收集的最左边轨迹的10％的平均流速上的轨迹的参与车辆，很可能使用HOV车道。如果车辆以比具有在其余路段上的轨迹的车辆流速更高的平均流速移动时，则更是这种情况。
一个用于地理数据库的通用的以及标准的互换格式是地理数据文件(Geographic Data File，GDF)格式。GDF被国际标准组织(ISO)和欧共体标准化组织(CEN)使用。另一通用的互换格式是空间数据转换标准(SDTS)。另一来自OPEN GIS联盟的所谓开放式GIS的格式可以被用来表示来自不同数据库供应者的GIS数据。当参与车辆行驶在交通网络中时，许多方法和系统可用来从这些参与车辆的传感器数据中形成地理数据库，例如美国专利序号No.5,953,722的方法和系统，在此并入以作参考。
地理数据库的结构支持各种方法来搜索和识别所关心的对象。所关心的对象包括唯一数据库语义标识符和增强特征以便于数据库条目的解释。在GDF模块中，节点、边界、点、线、区域、联邦信息处理标准(FIYS)、关系、源文件以及名字都是所关心的对象。一组节点或边界、X/Y/Z值、属性、名字文本、地理组成以及任一描述性信息都是特征。子属性也可以与特征一起使用，来定义对于对象的限制。当一个特征与一对象相关联时，它会被赋予一个值。
数据库对象能够在当可获得唯一标识符时由显式引用来识别，或者当一部分特征数据形成数据库查询时由描述引用来识别。该数据库发布者负责定义可适用于数据库对象的引用、引用的格式以及包括引用的字段。
在数据库中可能发生两种更新：递增式更新以及插入式或删除式更新。递增式更新是用于以当前数据更新旧数据。插入式或删除式更新是用于插入新信息或删除旧信息。例如，可允许的运输方向的改变是递增式更新，而新的街道实体(名字和方向)是插入式更新。所有的更新伴随控制元数据，其确保数据库在更新前后的完整性。当更新被处理时，要是数据库不稳定，则在有效状态之间进行数据库转换并始终维持有效的后退状态。
更新标识符是唯一标识该更新处理的数值。由于许多参与车辆和出发点能产生数据库更新，所以更新标识符包括两个字段：一个唯一参与车辆或者出发点标识符，以及一个回绕顺序递增整数，该整数基于从相同信号源产生的更新的数目。该更新标识符也包括从属字段、数据库标识符字段、时标以及动作数字段。从属字段是一组更新标识符，该更新标识符必须先于当前更新连续地完成。数据库标识符字段是正在被更新的数据库的标识符。时标是在更新信息变为可用时的时间周期。动作数字段是来自附加信息源的更新请求的数目，附加信息源为参与车辆或出发点。
更新标识符还包括数据库动作。数据库动作包括要执行的更新的性质的详细描述。动作的类型为：增加一个对象、删除一个对象、增加一个特征、删除一个特征以及修改一个特征。一个操作包括以下字段：一个包括在更新产生前所收集的统计样本的置信度因数，一个提供指向对象的指针的对象引用，包括对象的旧内容和新内容的旧数据状态和新数据状态。旧数据状态和新数据状态的内容根据所需要的动作类型而改变。
如果由置信控制字段所描述的统计样本超出一个阈值，则执行一个动作。如果没有强有力的统计证据来应用更新的话，就放弃该动作。如果看起来从太高到太低，则可以使用过去数据进行校准以调节置信度因数。
地理数据库和更新能够以不同的格式来表示。在此情形中，可以使用封装来将专有数据库格式转换成非专有数据库格式，结合新的更新，并接着将结果数据库转换成其原始的专有格式。可以使用元数据表将数据从未来版本数据库转换到参与车辆所使用的数据库。如果元数据表不能提供必须的版本转换，则使用替代例行程序。替代例行程序替换了来自接口层或者导航应用的本地代码。为了加速替代例行程序的执行，可以将其编译成解释的、与机器无关的格式。各部分的元数据引擎可以在Java虚拟机(JVM)环境中编写。如果存储器受限，当需要时，替代函数可以在初始化和运行期间载入存储器。
为了确保中央服务器数据库的稳定性和持续运行，要保存数据库的复制拷贝。参与车辆或出发点上传信息给中央服务器。类似于上述的数据库修改处理将新信息与当前数据库的内容作比比较，并创建处理数据文件，其包含所有需要被执行的必须动作。每个处理识别受影响的数据实体和要用对该数据实体进行修改的种类。唯一处理ID被分配给数据文件中的每个处理。结果文件包括一系列要对第二数据库进行的修改。一旦第二数据库已被成功地更新，则中央数据库的原始拷贝被检验，以应用存储在处理文件中的修改。
通过分层浮动汽车数据网络，数据库更新通过分层的、数据集中的结构重新定义。出发点，例如包括部分中央数据库，覆盖了其地理上的周边地区。出发点将其修改的区域数据库连同其收集的数据一起上传给中央服务器。使用唯一出发点区域标识符，中央服务器直接整合上述区域数据库。
当交换数据库或路线选择轨迹时，可以使用利用由δ表示的数据的压缩方法，例如在美国专利No.6,460,046中所述，其在此并入以作参考。曲线拟合法、线性近似以及其它的方法也可以使用。可以使用霍夫曼编码法，其中可以对应于数据库的不同信息层创建霍夫曼树，例如在美国专利No.6,393,149中所述，其在此并入以作参考。如果对于压缩和解压的处理需求很高，由此导致处理瓶颈，则可以使用较低效的压缩技术。可以使用比例法，沿着新的或修改的轨迹来选择样本点，以几乎相同的方式，一个可变段长度描述了一条复杂的线。
在前面的详细描述仅仅论述了本发明可以采用的许多形式中的一少部分。旨在将前面的详细描述理解为对所选取的本发明可以采用的形式的说明，而不是作为对本发明的限制。只有后面的权利要求，包括所有的等价物，确定为用来限定本发明的范围。

Claims (7)

1、一种基础结构模式分组发送方法，用于分层浮动汽车数据网络中的参与车辆，包括以下步骤：
(a)确定信标计时器是否已经超时；
(b)如果所述信标计时器已经超时，则创建信标服务表或车辆服务表分组；
(c)确定是否超出内存阈值；
(d)如果超出所述内存阈值，则创建分组突发；
(e)将所述信标服务表分组或车辆服务表分组和/或所述分组突发发送给无线电设备；
(f)将(e)中发送的分组和/或分组突发排队；
(g)发送所述分组和/或分组突发；以及
(h)转换到接收模式。
2、一种基础结构模式分组接收方法，用于分层浮动汽车数据网络中的出发点，包括以下步骤：
(a)从参与车辆接收分组，其中所述分组包括信标服务表、车辆服务表分组或分组突发；
(b)将(a)中的分组发送给应用；
(c)确定是否超出内存阈值；
(d)如果超出内存阈值，则拒绝在(b)中发送的分组，并从接收模式转换到发送模式；以及
(e)如果未超出内存阈值，则接受在(b)中发送分组，并保持在接收模式。
3、一种基础结构模式分组接收方法，用于分层浮动汽车数据网络中的参与车辆，包括以下步骤：
(a)从不同车辆的出发点接收分组，其中所述分组包括信标服务表、车辆服务表分组或者分组突发；
(b)将(a)中所述的分组发送给应用；
(c)处理在(b)中发送的分组；
(d)确定是否已经接收到否定应答；
(e)如果已经接收到否定应答，确定是否应当响应于所述否定应答分组而重发所述分组；
(f)如果应当重发所述分组，则从接收模式转换到发送模式；以及
(g)如果不应当重发所述分组，则保持在接收模式。
4、根据权利要求3的基础结构模式分组接收方法，还包括以下步骤：
(h)确定用于(a)中的接收的通信链路是否丢失；
(i)如果丢失了所述通信链路，则确定在所述通信链路激活时，是否接收到了否定应答分组；
(j)如果接收到否定应答分组，则保持在接收模式；以及
(k)如果没有接收到否定应答分组，则对先前发送的分组进行标记，并保持在接收模式。
5、一种基础结构模式分组发送方法，用于分层浮动汽车数据网络中的出发点，包括以下步骤：
(a)确定增强信标计时器是否已经超时或者接收的分组突发是否被拒绝；
(b)如果增强信标计时器已经超时，则创建增强信标分组；
(c)如果接收的分组突发被拒绝，则创建否定应答分组；
(d)将(b)、(c)中的分组发送给无线电设备；
(e)将在(d)中发送的分组排队；
(f)发送排队的分组；以及
(g)转换到接收模式。
6、一种自组织模式分组发送方法，用于分层浮动汽车数据网络中的参与车辆，包括以下步骤：
(a)如果信标计时器超时，则创建信标服务表或车辆服务表分组；
(b)如果超出内存阈值，则创建分组突发；
(c)如果需要肯定应答，则创建肯定应答分组；
(d)将(a)中的信标服务表或车辆服务表分组、(b)中的分组突发或(c)中的肯定应答分组发送给无线电设备；
(e)将在(d)中发送的分组排队；
(f)发送排队的分组；以及
(g)转换到接收模式。
7、一种自组织模式分组接收方法，用于分层浮动汽车数据网络中的参与车辆，所述方法包括：
(a)所述参与车辆接收分组，其中所述分组包括信标服务表、车辆服务表分组、肯定应答分组或分组突发；
(b)将(a)中的分组发送给应用；
(c)处理在(b)中发送的分组；
(d)确定是否应当拒绝还是接受所述分组，或是确定所述分组是否是肯定应答分组；
(e)如果拒绝所述分组，则保持在接收模式；
(f)如果接受所述分组，则设置计时器，并保持在接收模式；
(g)如果所述分组是肯定应答分组，则重置所述计时器，并保持在接收模式；以及
(h)如果计时器在(a)接收分组之前已经超时，则创建肯定应答信号，并从接收模式转换到发送模式。
CNB2004800200040A 2003-05-12 2004-05-11 用于在分层浮动汽车数据网络中的单元间进行通信的方法 Active CN100520762C (zh)

Applications Claiming Priority (2)

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