一种基于事件驱动的车载网络信息传输方法
【专利摘要】本发明提供了一种基于事件驱动的车载网络信息传输方法，道路事件按照对前后车辆的影响不同被分为事件对后面车辆的影响大于、小于对前方车辆的影响两类；每一辆车实时地维系一个车辆信息包；当事故发生时，事故车辆会形成一个危险信息包；危险信息包由事故车辆产生并传输在车辆之间；每一辆车实时地维系一个密度包，根据密度包获取车辆通信范围内哪个方向存在车辆；当一辆车出现事故时，装在车上的微处理器根据车辆信息包生成危险信息包，然后再根据此时的车辆密度包选择下一跳的车辆；下一跳的车辆再根据自身的车辆密度包与危险信息包选择下一跳车辆，以此类推。本方法能够有效的提高信息传输效率，确保信息及时有效地传输到目标车辆。
【专利说明】
-种基于事件驱动的车载网络信息传输方法
技术领域
[0001] 本发明设及一种基于事件驱动的车载网络信息传输方法，属于车载网络通信技术 领域。
【背景技术】
[0002] 不同种类的传感器安装在车辆上可W获得车辆的不同状态的参数，比如车辆的速 度、加速度等，根据一个或者多个车辆的运动状态可W判断是否发生某种事故。所W车载自 组织网络可W看作是一种特殊的无线传感器网络。车辆可W为传感器供电，所W不需要考 虑传感器供电的问题，运是车载自组织网路与无线传感器网络的区别。车载网络现有的路 由协议的研究方向可分为S类：基于拓扑的路由协议TBR(Topology-based Routing protocol)、基于位置信息的路由协议PBR(Position-based Information Routing protocol)、基于地图的路由协议MBR(Map-based Routing Protocol)。
[0003] 随着科技的发展，道路上的车辆越来越多，运也就导致各种各样的道路事故的发 生，当车辆能够检测到某个事故时，如果能够及时将事故传输出去或许可W避免更加严重 的事情发生。所W，如果能在现有VA肥T(车辆自组织网络)路由协议的基础上进行改进，提 出一种基于事件驱动的路由协议，或许能够更好地解决道路安全问题。
[0004] 路由协议的设计目标主要是:在满足诸如网络时延、时延抖动、丢包率等应用需求 的同时尽可能的降低网络开销、扩大网络吞吐量，提高网络的整体有效性。
【发明内容】
[0005] 本发明要解决的是信息在高速公路上传输的及时性和连贯性的技术问题。
[0006] 为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供一种基于事件驱动的车载网络 信息传输方法，其特征在于:该方法由W下5个步骤组成：
[0007] 步骤1、道路事件按照对前后车辆的影响不同被分为两大类:一种是事件对后面车 辆的影响大于对前方车辆的影响，一种是事件对前方车辆的影响大于对后方车辆的影响； [000引步骤2、每一辆车实时地维系一个车辆信息包；
[0009] 步骤3、当事故发生时，事故车辆会形成一个危险信息包;危险信息包由事故车辆 产生并传输在车辆之间；
[0010] 步骤4、每一辆车实时地维系一个密度包，根据密度包获取车辆通信范围内哪个方 向存在车辆；
[0011] 步骤5、当一辆车出现事故时，装在车上的微处理器根据车辆信息包生成危险信息 包，然后再根据此时的车辆密度包选择下一跳的车辆;下一跳的车辆再根据自身的车辆密 度包与危险信息包选择下一跳车辆，W此类推。
[001 ^ 优选地，所述步骤1的具体步骤如下：
[0013]步骤1.1:为了让事件优先传送到受此事件影响大的车辆，故将事件分类;事件类 型的判别通过安装在车辆上的速度传感器、加速度传感器、角速度传感器的感知，再由微处 理器进行分析处理完成；
[0014] 步骤1.2:刹车、堵车、减速事件对车辆后方的车辆的影响要大于对车辆前方的车 辆的影响，所W在协议中运些事件信息优先传送到车辆后方的车辆；
[0015] 步骤1.3:超车、加速事件对车辆前方的车辆的影响要大于对车辆后方的车辆的影 响，所W在协议中运些事件信息优先传送到车辆前方的车辆。
[0016] 优选地，所述步骤2中，车辆信息包中包括:车辆ID，车辆行驶方向，车辆位置，道路 方向；车辆信息包中的信息通过安装在车辆上的GI^设备获取，然后保存在微处理器中。
[0017] 优选地，所述车辆ID用来唯一标识车辆；
[0018] 所述车辆行驶方向根据车辆最近两次的GI^数据的矢量运算获取；
[0019] 所述道路方向取决于在该道路上车辆的行驶方向，需事先人为规定一个方向为正 方向。
[0020] 优选地，所述步骤3中，危险信息包中包括:传输方向，事故车辆ID，事故车辆位置， 事故车辆所在的道路方向。
[0021 ]优选地，所述步骤4中，密度包中包括:车辆前方通信范围内是否存在车辆Pf，车辆 后方通信范围内是否存在车辆Ph,车辆旁边通信范围内是否存在车辆Ps。
[0022] 优选地，所述步骤4中，若某方向的通信范围内存在车辆，则表征该方向的参数为 1，反之为0;当在某方向至少有连续的诞两车的参数为1时，Q为设定值，采取分簇的方式进行 传输信息，反之，则选取在车辆通信范围内距离最远的车辆作为下一跳车辆。
[0023] 优选地，所述Q为42。
[0024] 优选地，所述分簇的方式具体过程为：
[00剧 A.车辆到达每一个点服从泊松分布;X代表相邻车辆之间的间隔，此间隔服从指数 分布，则此间隔平均数关
：其中A是率参数;此间隔概率分布密度函数为f (X) =Ae 又因为在簇中车辆之间的距离必须小于车辆的传输半径r，即车辆距离小于传输半径r 的概率为：
[0026] B.在分簇过程中，有两种不同的簇:最开头与最末端的簇的大小是一样，中间簇的 大小是一样的;假设一个簇中有n个间隔，则：
[0027] 最开头与最末端的簇的概率函数为gi(n) = e-iT(l-e-iT)b+i>;
[002引中间簇的概率函数为g2(n) = (l-e-iT";
[0029] C.最开头与最末端的簇的平均大小为：
[0030]
[0031] 中间簇的平均大小为：
[0032]
[0033] 结合B中公式计算得
[0034] D.假设在第一辆车与最后一辆车之间共被分为m个簇群;L代表第一辆车与最后一 辆车之间的距离，该距离可W通过GI^数据获得;d代表道路的宽度;又因为车辆的传输半径 r是大于道路的宽度d的，所W簇群的省;
[0035] 优选地，所述步骤5的具体步骤如下：
[0036] 如果危险信息需要首先传播到前方车辆，那么，Pf运个参数需要被首先检测；如果 Pf=I,那么信息采取单跳或者使用簇的方式进行传播危险信息;但是如果Pf = O, Ps将会被 检测;如果Ps=I,危险信息将会被传播到反向车道;反之，危险信息只能等待选择；
[0037] 如果危险信息需要传播到后方车辆，那么，Ph运个参数需要被首先检测；如果Ph = 1，那么信息采取单跳或者使用簇的方式进行传播危险信息;但是如果Ph = O, Ps将会被检测； 如果Ps=I,危险信息将会被传播到反向车道;反之，危险信息只能等待选择。
[0038] 本发明从车载自组织网络是特殊的无线传感器网络、有基于事件驱动的特性的研 究角度出发，结合不同密度的道路场景出发可W设计出适合不同密度场景下的基于事件驱 动的路由协议，使得信息传输的延时、丢包率、信道容量等尽可W最优。
[0039] 本发明提供的方法克服了现有技术的不足，将道路上的事故按照对周围车辆的影 响不同运一标准分为两类。安装在车辆上的传感器采集信息，并把信息传输给微处理器，微 处理器对运些信息进行分析处理。每一辆车需要维系一个密度包，当车辆发生事故是主要 是根据密度包的数据来进行信息传输的。运样事故车辆就可W高效地找到下一跳的车辆， 能够有效的提高信息传输效率，确保信息及时有效地传输到目标车辆，提高了高速公路上 传输的及时性和连贯性。
【附图说明】
[0040] 图1为基于事件驱动的车载网络信息传输方法流程图；
[0041] 图2为最开头与最末端的簇的平均大小Ea的仿真效果图；
[0042] 图3为中间簇的平均大小Eb的仿真效果图；
[0043] 图4为实施例1的的道路场景图；
[0044] 图5为实施例2的的道路场景图；
[0045] 图6为实施例3的的道路场景图。
【具体实施方式】
[0046] 下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，运些实施例仅用于说明本发明 而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人 员可W对本发明作各种改动或修改，运些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定 的范围。
[0047] 本实施例要解决的是信息在高速公路上传输的及时性和连贯性的技术问题。针对 及时性问题，将事件分为两类保证信息首先传输到受此影响大的车辆。针对连贯性问题，每 个车辆都会维系一个密度包。
[0048] 结合图1，本实施例提供的基于事件驱动的车载网络信息传输方法的步骤如下：
[0049] 1).道路事件按照对前后车辆的影响不同被分为两大类:一种是事件对后面车辆 的影响大于对前方车辆的影响，一种是事件对前方车辆的影响大于对后方车辆的影响。
[0050] 2).每一辆车都会实时地维系一个车辆数据包，它的主要职责是为危险信息提供 必要的参数，例如，车辆的ID，车辆的位置信息等。
[0051] 3).当事故发生时事故车辆会形成一个危险信息包。它由事故车辆产生并传输在 车辆之间。
[0052] 4).每一辆车还需要实时地维系一个密度包，它的主要职责是判断危险信息的传 输路线。
[0053] 5).当一辆车出现某种事故时，装在车上的微处理器会根据车辆数据包形成危险 信息包，然后再根据此时的车辆密度包选择下一跳的车辆。下一跳的车辆再根据自身的车 辆密度包与危险信息包选择下一跳车辆，W此类推。
[0054] 所述的步骤1)的具体步骤如下：
[0055] a).将事件分类主要是为了让事件优先传送到受此事件影响大的车辆。事件类型 的判别都可W通过安装在车辆上的速度传感器，加速度传感器，角速度传感器等传感器的 感知，再由微处理器进行分析处理完成。
[0056] b).刹车，堵车，减速等运些事件对车辆后方的车辆的影响要大于对车辆前方的车 辆的影响，所W在协议中运些信息要优先传送到车辆后方的车辆。
[0057] C).超车，加速等运些事件对车辆前方的车辆的影响要大于对车辆后方的车辆的 影响，所W在协议中运些信息要优先传送到车辆前方的车辆。
[0058] 所述的步骤2)的具体步骤如下：
[0059] a).车辆数据包中包括:车辆ID，车辆行驶方向，车辆位置，道路方向。运些信息通 过GPS设备获取然后保存在微处理器中。
[0060] b).车辆ID是用来唯一标识车辆的，可W用车辆的车牌号作为车辆ID。
[0061 ] C).车辆位置可W通过安装在车辆上的GI^设备获取。
[0062] d).车辆行驶方向可W根据车辆最近两次的GI^数据的矢量运算获取，而道路方向 取决于在该道路上车辆的行驶方向。在此之前需要事先人为规定一个方向为正方向。
[0063] 所述的步骤3)的具体步骤如下：
[0064] a).危险信息包中包括:传输方向，事故车辆ID，事故车辆位置，事故车辆所在的道 路方向。
[0065] b).传输方向是要根据微处理器处理传感器收集到的信息综合判断之后由给出 的。
[0066] C).事故车辆ID，事故车辆位置，事故车辆所在的道路方向都可W通过事故车辆的 车辆包获得。
[0067] 所述的步骤4)的具体步骤如下：
[0068] a).密度包中包括:车辆前方通信范围内是否存在车辆(Pf)，车辆后方通
[0069] 信范围内是否存在车辆(Ph)，车辆旁边通信范围内是否存在车辆(Ps)。
[0070] b).若某方向的通信范围内存在车辆则此参数为1，反之，则为0。当在某方向至少 有连续的42辆车的参数为1时，采取分簇的方式进行传输信息，反之，则选取在车辆通信范 围内距离最远的车辆作为下一跳车辆。
[0071] C).上述b)中分簇的具体方法为：
[0072] A.大量的实验表明，车辆到达每一个点服从泊松分布。X代表相邻车辆之间的间 隔，此间隔服从指数分布，则平均数为：
其中A为率参数;概率分布密度函数为f (X) =入因为在簇中，车辆之间的距离必须小于车辆的传输半径r，即车辆距离小于传输半 径r的概率为:j
。
[0073] B.在分簇过程中，有两种不同的簇:最开头与最末端的簇的大小是一样，中间簇的 大小是一样的。我们假设一个簇中有n个间隔，则两种簇的概率函数为:gi(n) = e-iT(l-e-iT )(n")，g2(n) = (l-e-iT"。
[0074] C.簇的平均大小为
结合B中 公式计算得：
。图2和图3分别为A为0.01、〇. 011、 0.012时，Ea和Eb的仿真效果图。
[0075] D.假设在第一辆车与最后一辆车之间共被分为m个簇群，L代表第一辆车与最后一 辆车之间的距离，该距离可W通过GI^数据获得。d代表道路的宽度。又因为车辆的传输半径 r是大于道路的宽度d的，所W簇群的计算公式为：
[0076] 所述的步骤5)的具体步骤如下：
[0077] a).如果危险信息需要首先传播到前方车辆，那么，Pf运个参数需要被首先检测. 如果Pf = I,那么信息就采取单跳或者使用簇的方式进行传播危险信息。但是如果Pf = O, Ps 将会被检测。如果Ps=I,危险信息将会被传播到反向车道。反之，危险信息只能等待选择。 [007引b).如果危险信息需要传播到后方车辆。那么，Ph运个参数需要被首先检测。如果Ph =1，那么信息就采取单跳或者使用簇的方式进行传播危险信息。但是如果Ph = O, Ps将会被 检测。如果Ps=I,危险信息将会被传播到反向车道。反之，危险信息只能等待选择。
[0079] 下面结合具体的应用实例进行阐述。
[0080] 实施例一
[0081] 如图4所示，方形车辆表示事故车辆，由图3可知该车辆的密度包为(0，1，1)。如果 车辆需要将危险信息包传播到车辆前方，由密度包得该车前方没有车辆，所W无法将信息 直接传播车辆前方的车辆。但是车辆密度包的Ps = I，所W该事故车辆可W先将危险信息包 传播给反向车辆。当反向车辆接收到此危险信息包时，会先判定危险信息包的传输方向，反 向车辆发现此包的传播方向与自己的行驶方向相反，会将此包再次传播到它的反向车辆， W此类推。如果车辆需要将危险信息包传播到车辆后方，由密度包可知Ph=I,如果有连续 的至少42辆车的Ph=I,那么危险信息包会采用簇的方式进行传播，反之，事故车辆会选择 它通信范围内最远的车辆进行传播。
[0082] 实施例二
[0083] 如图5所示，方形车辆表示事故车辆，由图4可知该车辆的密度包为（1，1，0)。如果 车辆需要将危险信息包传播到车辆前方，由密度包得该车前方通信范围内有车辆，如果有 连续的至少42辆车的Pf = I,那么危险信息包会采用簇的方式进行传播，反之，事故车辆会 选择它通信范围内最远的车辆进行传播。如果车辆需要将危险信息包传播到车辆后方，由 密度包可知Ph= 1，如果有连续的至少42辆车的Ph= 1，那么危险信息包会采用簇的方式进行 传播，反之，事故车辆会选择它通信范围内最远的车辆进行传播。
[0084] 实施例S
[0085] 如图6所示，方形车辆表示事故车辆，由图5可知该车辆的密度包为（1，0，1)。如果 车辆需要将危险信息包传播到车辆前方，由密度包得该车前方通信范围内有车辆，如果有 连续的至少42辆车的Pf = I,那么危险信息包会采用簇的方式进行传播，反之，事故车辆会 选择它通信范围内最远的车辆进行传播。如果车辆需要将危险信息包传播到车辆后方，Ph =0所W无法将信息传播到事故车辆后方。但是Ps=I可W利用反向车辆进行传播，当反向 车辆接收到此危险信息包时，会先判定危险信息包的传输方向，反向车辆发现此包的传播 方向与自己的行驶方向相反，会将此包再次传播到它的反向车辆，W此类推。
【主权项】
1. 一种基于事件驱动的车载网络信息传输方法，其特征在于:该方法由W下5个步骤组 成： 步骤1、道路事件按照对前后车辆的影响不同被分为两大类:一种是事件对后面车辆的 影响大于对前方车辆的影响，一种是事件对前方车辆的影响大于对后方车辆的影响； 步骤2、每一辆车实时地维系一个车辆信息包； 步骤3、当事故发生时，事故车辆会形成一个危险信息包；危险信息包由事故车辆产生 并传输在车辆之间； 步骤4、每一辆车实时地维系一个密度包，根据密度包获取车辆通信范围内哪个方向存 在车辆； 步骤5、当一辆车出现事故时，装在车上的微处理器根据车辆信息包生成危险信息包， 然后再根据此时的车辆密度包选择下一跳的车辆;下一跳的车辆再根据自身的车辆密度包 与危险信息包选择下一跳车辆，W此类推。2. 如权利要求1所述的一种基于事件驱动的车载网络信息传输方法，其特征在于:所述 步骤1的具体步骤如下： 步骤1.1:为了让事件优先传送到受此事件影响大的车辆，故将事件分类;事件类型的 判别通过安装在车辆上的速度传感器、加速度传感器、角速度传感器的感知，再由微处理器 进行分析处理完成； 步骤1.2:刹车、堵车、减速事件对车辆后方的车辆的影响要大于对车辆前方的车辆的 影响，所W在协议中运些事件信息优先传送到车辆后方的车辆； 步骤1.3:超车、加速事件对车辆前方的车辆的影响要大于对车辆后方的车辆的影响， 所W在协议中运些事件信息优先传送到车辆前方的车辆。3. 如权利要求1所述的一种基于事件驱动的车载网络信息传输方法，其特征在于:所述 步骤2中，车辆信息包中包括:车辆ID，车辆行驶方向，车辆位置，道路方向；车辆信息包中的 信息通过安装在车辆上的GI^设备获取，然后保存在微处理器中。4. 如权利要求3所述的一种基于事件驱动的车载网络信息传输方法，其特征在于:所述 车辆ID用来唯一标识车辆； 所述车辆行驶方向根据车辆最近两次的GI^数据的矢量运算获取； 所述道路方向取决于在该道路上车辆的行驶方向，需事先人为规定一个方向为正方 向。5. 如权利要求1所述的一种基于事件驱动的车载网络信息传输方法，其特征在于:所述 步骤3中，危险信息包中包括:传输方向，事故车辆ID，事故车辆位置，事故车辆所在的道路 方向。6. 如权利要求1所述的一种基于事件驱动的车载网络信息传输方法，其特征在于:所述 步骤4中，密度包中包括:车辆前方通信范围内是否存在车辆Pf，车辆后方通信范围内是否 存在车辆Ph，车辆芳边通倍范围内是否存在车辆Ps。7. 如权利要求6所述的一种基于事件驱动的车载网络信息传输方法，其特征在于:所述 步骤4中，若某方向的通信范围内存在车辆，则表征该方向的参数为1，反之为0;当在某方向 至少有连续的Q辆车的参数为1时，Q为设定值，采取分簇的方式进行传输信息，反之，则选取 在车辆通信范围内距离最远的车辆作为下一跳车辆。8. 如权利要求7所述的一种基于事件驱动的车载网络信息传输方法，其特征在于:所述 Q 为 42。9. 如权利要求7所述的一种基于事件驱动的车载网络信息传输方法，其特征在于:所述 分簇的方式具体过程为： A. 车辆到达每一个点服从泊松分布；X代表相邻车辆之间的间隔，此间隔服从指数分 布，则此间隔平均数为巧却其中λ是率参数;此间隔概率分布密度函数为f(x)=Ae^ix; 乂 又因为在簇中车辆之间的距离必须小于车辆的传输半径r，即车辆距离小于传输半径r的概 率为B. 在分簇过程中，有两种不同的簇:最开头与最末端的簇的大小是一样，中间簇的大小 是一样的;假设一个簇中有η个间隔，则： 最开头与最末端的簇的概率函数为gi(n)=e-iT(l-e-iT)b+i>; 中间簇的概率函数为g2 (η) = (; C. 最开头与最末端的簇的平均大小为：D. 假设在第一辆车与最后一辆车之间共被分为m个簇群;L代表第一辆车与最后一辆车 之间的距离，该距离可W通过GPS数据获得;d代表道路的宽度;又因为车辆的传输半径r是 大于道路的宽度d的，所W簇群的计算公式为：10. 如权利要求6~8任一项所述的一种基于事件驱动的车载网络信息传输方法，其特 征在于:所述步骤5的具体步骤如下： 如果危险信息需要首先传播到前方车辆，那么，Pf运个参数需要被首先检测；如果Pf = 1，那么信息采取单跳或者使用簇的方式进行传播危险信息;但是如果Pf = 〇，Ps将会被检测； 如果Ps=l，危险信息将会被传播到反向车道;反之，危险信息只能等待选择； 如果危险信息需要传播到后方车辆，那么，Ph运个参数需要被首先检测；如果Ph=l，那 么信息采取单跳或者使用簇的方式进行传播危险信息;但是如果Ph=0，Ps将会被检测；如果 Ps=l，危险信息将会被传播到反向车道;反之，危险信息只能等待选择。
【文档编号】G08G1/16GK105847369SQ201610196372
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年3月31日
【发明人】杨亚捷, 李德敏, 张晓露, 杨珂
【申请人】东华大学