專利名稱：面向行車實際安全應(yīng)用的車聯(lián)網(wǎng)高效廣播方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于車聯(lián)網(wǎng)高效廣播策略領(lǐng)域，具體涉及ー種面向行車實際安全應(yīng)用的車聯(lián)網(wǎng)高效廣播方法。
背景技術(shù)：
車聯(lián)網(wǎng)(Vehicular Ad-hoc Network, VANET)是專門為車輛間通信而設(shè)計的車輛自組織網(wǎng)絡(luò)，主要用于輔助駕駛、 區(qū)域警告以及應(yīng)用服務(wù)。與傳統(tǒng)的移動自組網(wǎng)(Mobile Ad-hoc Network，MANET)不同，它有著網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涓叨葎討B(tài)變化和運行軌跡可預(yù)測等特點，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)主要分為車與車(Vehicle-to-vehicle，V2V)和車與基礎(chǔ)設(shè)施(Vehicle-to-Infrastructure, V2I)兩類。本發(fā)明主要考慮V2V的情況,但是也適用于V2I的結(jié)構(gòu)。在現(xiàn)有的消息廣播方法中，往往只將車節(jié)點的位置信息、運動信息以及鏈路狀態(tài)信息中的某一兩個因素作為路由的主要判據(jù)。例如文獻(xiàn)(Ozan K. Tonguz and F.Bai，“DV-CAST A Distributed Vehicular Broadcast Protocol for Vehicular Ad HocNetworks，” IEEE Wireless Communications, 2010)僅依據(jù)節(jié)點位置信息以及單跳區(qū)域鏈接狀態(tài)信息進(jìn)行廣播。由于該方法是基于存儲-轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制的，因此該協(xié)議并不滿足行車安全應(yīng)用中的實時性要求。然而，由于VANET網(wǎng)絡(luò)的高動態(tài)性及環(huán)境的復(fù)雜性，以及具體的行車安全應(yīng)用對消息廣播及時、可靠性的要求。僅僅考慮某ー兩方面因素并不能滿足既有效抑制廣播風(fēng)暴又及時、可靠廣播消息的需求，本發(fā)明因此而來。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服背景技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明的目的是提供ー種面向行車安全應(yīng)用的車聯(lián)網(wǎng)高效廣播方法，主要致カ于解決突發(fā)事件消息的高效廣播問題。通過對源節(jié)點和目的節(jié)點間運動方向(同向或反向)、位置關(guān)系(目的節(jié)點位于源節(jié)點的前方或者后方)以及節(jié)點間相對距離信息(相對距離是否在給定閾值以內(nèi))進(jìn)行判斷，從而決定是否轉(zhuǎn)發(fā)突發(fā)事件消息。該廣播方法利用車載GPS (全球衛(wèi)星定位系統(tǒng))獲取的車節(jié)點間實時的位置信息來選擇性轉(zhuǎn)發(fā)消息，使得消息僅傳遞給需要的節(jié)點，不僅使消息的傳遞更加高效，而且有助于抑制廣播風(fēng)暴，提高信道的利用率。為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的這些問題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是一種面向行車實際安全應(yīng)用的車聯(lián)網(wǎng)高效廣播方法，所述車聯(lián)網(wǎng)中車載節(jié)點不僅周期地向鄰居車載節(jié)點發(fā)送位置更新消息，當(dāng)產(chǎn)生突發(fā)事件時車載節(jié)點還向鄰居車載節(jié)點發(fā)送突發(fā)事件消息，其特征在于所述方法包括以下步驟(I)源節(jié)點開始向作為其鄰居車載節(jié)點的目的節(jié)點廣播信息；(2)目的節(jié)點接收到該消息后，判斷接收到的消息是否為位置更新消息；如果接收到的消息為位置更新消息則更新鄰居節(jié)點信息表；否則判定該消息是突發(fā)事件消息，并至少進(jìn)行以下之一的判斷
i)根據(jù)兩車載節(jié)點方向角之差判斷目的節(jié)點與源節(jié)點運動方向是否一致；ii)根據(jù)節(jié)點方向角和坐標(biāo)比較判斷目的節(jié)點是否位于源節(jié)點后方；iii)根據(jù)車載節(jié)點的 GPS數(shù)據(jù)計算兩車載節(jié)點間相對距離，判斷目的節(jié)點與源節(jié)點的相對距離是否在給定距離閾值以內(nèi)；(3)當(dāng)且僅當(dāng)目的節(jié)點與源節(jié)點運動方向一致、目的節(jié)點位于源節(jié)點后方以及目的節(jié)點與源節(jié)點的相對距離在給定距離閾值以內(nèi)三個條件同時成立時，該目的節(jié)點才向自身的鄰居車載節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)該消息；否則該目的節(jié)點直接丟棄該消息。優(yōu)選的，所述方法步驟(2)中當(dāng)目的節(jié)點接收到源節(jié)點廣播的消息后，先根據(jù)消息包判斷源節(jié)點與目的節(jié)點是否相同；當(dāng)源節(jié)點與目的節(jié)點相同吋，該目的節(jié)點直接丟棄該消息；否則該目的節(jié)點進(jìn)行接收到的消息是否為位置更新消息的判斷步驟。優(yōu)選的，所述方法步驟(2)中當(dāng)判定該消息是突發(fā)事件消息后，先判斷目的節(jié)點中廣播消息序列表中是否存在該消息的記錄；當(dāng)廣播消息序列表中存在該消息的記錄吋，該目的節(jié)點丟棄該消息；否則該目的節(jié)點更新廣播消息序列表，然后進(jìn)行目的節(jié)點與源節(jié)點運動方向是否一致、目的節(jié)點是否位于源節(jié)點后方以及目的節(jié)點與源節(jié)點的相對距離是否在給定距離閾值以內(nèi)的判斷。優(yōu)選的，所述方法步驟(3)中當(dāng)目的節(jié)點與源節(jié)點運動方向一致、目的節(jié)點位于源節(jié)點后方以及目的節(jié)點與源節(jié)點的相對距離在給定距離閾值以內(nèi)三個條件同時成立吋，該目的節(jié)點先執(zhí)行延遲函數(shù)進(jìn)行延遲時間處理，然后延遲時間屆滿后判斷目標(biāo)節(jié)點中廣播消息序列表中是否存在該消息的記錄；當(dāng)目標(biāo)節(jié)點中廣播消息序列表中沒有該消息的記錄時，將該消息的消息生存跳數(shù)遞減后，向自身的鄰居車載節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)該消息。優(yōu)選的，所述方法中當(dāng)延遲時間屆滿后目標(biāo)節(jié)點中廣播消息序列表中存在該消息的記錄，該目標(biāo)節(jié)點丟棄該消息。優(yōu)選的，所述方法中延遲函數(shù)為
權(quán)利要求
1.一種面向行車實際安全應(yīng)用的車聯(lián)網(wǎng)高效廣播方法，所述車聯(lián)網(wǎng)中車載節(jié)點不僅周期地向鄰居車載節(jié)點發(fā)送位置更新消息，當(dāng)產(chǎn)生突發(fā)事件時車載節(jié)點還向鄰居車載節(jié)點發(fā)送突發(fā)事件消息，其特征在于所述方法包括以下步驟 (1)源節(jié)點開始向作為其鄰居車載節(jié)點的目的節(jié)點廣播信息； (2)目的節(jié)點接收到該消息后，判斷接收到的消息是否為位置更新消息；如果接收到的消息為位置更新消息則更新鄰居節(jié)點信息表；否則判定該消息是突發(fā)事件消息，并至少進(jìn)行以下之一的判斷 i)根據(jù)兩車載節(jié)點方向角之差判斷目的節(jié)點與源節(jié)點運動方向是否一致； ii)根據(jù)節(jié)點方向角和坐標(biāo)比較判斷目的節(jié)點是否位于源節(jié)點后方； iii)根據(jù)車載節(jié)點的GPS數(shù)據(jù)計算兩車載節(jié)點間相對距離,判斷目的節(jié)點與源節(jié)點的相對距離是否在給定距離閾值以內(nèi)； (3)當(dāng)且僅當(dāng)目的節(jié)點與源節(jié)點運動方向一致、目的節(jié)點位于源節(jié)點后方以及目的節(jié)點與源節(jié)點的相對距離在給定距離閾值以內(nèi)三個條件同時成立時，該目的節(jié)點才向自身的鄰居車載節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)該消息；否則該目的節(jié)點直接丟棄該消息。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于所述方法步驟(2)中當(dāng)目的節(jié)點接收到源節(jié)點廣播的消息后，先根據(jù)消息包判斷源節(jié)點與目的節(jié)點是否相同；當(dāng)源節(jié)點與目的節(jié)點相同吋，該目的節(jié)點直接丟棄該消息；否則該目的節(jié)點進(jìn)行接收到的消息是否為位置更新消息的判斷步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于所述方法步驟(2)中當(dāng)判定該消息是突發(fā)事件消息后，先判斷目的節(jié)點中廣播消息序列表中是否存在該消息的記錄；當(dāng)廣播消息序列表中存在該消息的記錄吋，該目的節(jié)點丟棄該消息；否則該目的節(jié)點更新廣播消息序列表，然后進(jìn)行目的節(jié)點與源節(jié)點運動方向是否一致、目的節(jié)點是否位于源節(jié)點后方以及目的節(jié)點與源節(jié)點的相對距離是否在給定距離閾值以內(nèi)的判斷。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于所述方法步驟(3)中當(dāng)目的節(jié)點與源節(jié)點運動方向一致、目的節(jié)點位于源節(jié)點后方以及目的節(jié)點與源節(jié)點的相對距離在給定距離閾值以內(nèi)三個條件同時成立時，該目的節(jié)點先執(zhí)行延遲函數(shù)進(jìn)行延遲時間處理，然后延遲時間屆滿后判斷目標(biāo)節(jié)點中廣播消息序列表中是否存在該消息的記錄；當(dāng)目標(biāo)節(jié)點中廣播消息序列表中沒有該消息的記錄時，將該消息的消息生存跳數(shù)遞減后，向自身的鄰居車載節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)該消息。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述方法中當(dāng)延遲時間屆滿后目標(biāo)節(jié)點中廣播消息序列表中存在該消息的記錄，該目標(biāo)節(jié)點丟棄該消息。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述方法中延遲函數(shù)為 t=k/d+ 6(II)； 其中k為一正常數(shù)，并且取k使得t〈2 S，d為目的節(jié)點與源節(jié)點間的相對距離，6為單個數(shù)據(jù)包的發(fā)射時延，該函數(shù)輸出為延時時間t，時間單位為ms。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于所述方法步驟(2)中目的節(jié)點與源節(jié)點運動方向是否一致的判斷包括 Al)若源節(jié)點、目的節(jié)點的地面航向角之差a落在區(qū)間(-45°，45° )或(315°，359.9° )或(-359. 9° , -315° )中時，表示二者同向；A2)當(dāng)源節(jié)點、目的節(jié)點的地面航向角之差a落在區(qū)間(-225°，-135° )或(135°，225° )中時,表示二者反向； 其中假設(shè)源節(jié)點A (Lngl，Latl)和目的節(jié)點B (Lng2，Lat2)的地面航向角分別為a I和a 2,且源節(jié)點、目的節(jié)點的地面航向角之差a =| a 1-a 2|。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于所述方法步驟(2)中目的節(jié)點是否位于源節(jié)點后方的判斷包括 BI)當(dāng) O。<al〈90?；?270。<a 1<359. 9° 時，Lat2_ Latl > 0 表示 B 位于 A 的前方，當(dāng)Lat2- Latl< 0表示B位于A的后方； B2)當(dāng)a 1=90°時，Lng2- Lngl< 0表示B位于A的前方,Lng2- Lngl>0表示B位于A的后方； B3)當(dāng)a 1=270°時，Lng2_ Lngl >0表示B位于A的前方，Lng2- LngKO表示B位于A的后方； B4)當(dāng) 90。く a 1〈270。時，Lat2- LatKO 表示 B 位于 A 的前方，Lat2_ Latl>0 表示 B位于A的后方； 其中假設(shè)源節(jié)點A (Lngl, Latl)和目的節(jié)點B (Lng2，Lat2)的地面航向角分別為a I和a 2。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于所述方法步驟(2)中目的節(jié)點與源節(jié)點的相對距離在給定距離閾值以內(nèi)的判斷包括 設(shè)目的節(jié)點B與源節(jié)點A經(jīng)纟韋度數(shù)據(jù)(弧度制)分別是(rLngl, rLatl)、(rLng2,rLat2)，則A、B的相對距離D為
全文摘要
本發(fā)明公開了一種面向行車實時安全應(yīng)用的車聯(lián)網(wǎng)高效廣播方法，以車載GPS定位信息作為參考，通過對車節(jié)點間相對運動方向、相對位置進(jìn)行判斷，并且計算相對距離判斷是否在給定距離閾值以內(nèi)來確定合適的消息廣播域，實現(xiàn)了消息的高效廣播，為車聯(lián)網(wǎng)信息傳遞提供了一種有效的方法。
文檔編號H04W4/06GK102665168SQ20121011613
公開日2012年9月12日 申請日期2012年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月19日
發(fā)明者徐宏力, 李春杰, 郭帆, 黃劉生 申請人:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)蘇州研究院