一种基于VANETs的车辆防碰撞路由方法与流程

本发明涉及车辆防碰撞技术领域，特别是涉及一种基于vanets的车辆防碰撞路由方法。

背景技术

随着经济的发展和个人生活水平的不断提高，汽车数量的不断增加使得城市交通状况愈加恶化，带来了很多的交通事故，尤其是车辆碰撞事故，究其原因，大多是由于驾驶员疲劳驾驶、超车、道路突发状况等原因造成的，除此之外，还有一个更加重要的原因就是车辆不能提前感知危险的存在，并向驾驶员发出预警提示，近而使得驾驶员不能提前采取避险措施。因此利用车载自组织网络路由技术获取车辆信息，感知碰撞危险的存在，为车辆碰撞预警提供了可靠的依据，已成为当前阶段车辆防碰撞研究的重点。

车载自组织网络(vehicularadhocnetworks,vanets)是一种特殊的移动自组织网络(mobileadhocnetworks,manet)，其基本思想是通信范围内的车辆可以交换车辆的基本信息，如车辆的位置，速度，行驶方向等信息，建立一个以车辆为节点的移动网络,强调多跳，自组织，无中心的概念，具有容易部署，不受能量约束的优点。车载自组织网络中的车辆配有车载obu和无线通信模块，具有强大的信息存储和计算能力以及通信能力。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于vanets的车辆防碰撞路由方法，能够提前感知车辆碰撞危险，为驾驶员采取避险措施提供保障。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种基于vanets的车辆防碰撞路由方法，包括以下步骤：

(1)依据车辆的行驶状态和交通信号灯状态分类，利用车辆到达路口的时间与交通灯的剩余时间比较来确定可能的碰撞集合；

(2)在确定的碰撞集合下，根据车辆间的行驶状态函数优先选择下一跳车辆以获取碰撞集合行车信息；

(3)根据本车行驶信息与所述碰撞集合行车信息计算车辆碰撞时间差，利用碰撞时间差来判断车辆之间是否存在碰撞危险，若有碰撞危险，则发出预警消息。

所述步骤(1)具体为：根据本车接下来想要执行的行驶状态来确定车辆可能的碰撞集合的路段位置；获取车辆的位置以及速度信息，计算车辆到达路口的行驶时间，根据交通灯的剩余时间和车辆到达路口时间判断车辆是否进入碰撞集合，从而确定各行驶状态下车辆碰撞集合。

通过计算车辆到达路口的行驶时间，其中，di和vi分别表示当前车辆到达路口的距离和车辆的当前的行驶速度。

所述步骤(2)具体为：判断目的车辆是否在本车的通信范围，若在通信范围内，则直接与目的车辆通信以获取信息；如果目的车辆不在本车通信范围内，则要通过多跳的形式传输信息，获取本车一跳通信范围的车辆状态信息，建立车辆间的行驶状态函数，优先考虑行驶状态函数值大的邻居车辆作为下一跳转发车辆，若有多个行驶状态函数值相同的车辆，则将距离较远的车辆作为下一跳转发车辆；若一跳范围内车辆间的行驶状态函数值都为0，则考虑邻居车辆与源车辆连线和目的车辆与源车辆连线的夹角在且距离源车辆最远的邻居车辆作为下一跳转发车辆；若没有符合上述要求的车辆，本车则携带等待转发。

当车辆的行驶状态为左转或者直行时，车辆行驶状态函数表示为当车辆的行驶状态为右转时，车辆的行驶状态函数表示为其中，vs、vn和vd分别表示源车辆，邻居车辆和目的车辆。

有益效果

由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明在车载网络建立以后，车载网络中的车辆可以进行无线通信，获取交通信号灯信息以及车辆通信范围内的车辆的信息，提前感知车辆碰撞危险，有效的解决了城市路口车辆碰撞问题，提高了城市路口车辆行车安全。另外，本发明根据车辆的行驶状态，方向及位置，提供了一种信息传输的选择机制，有效的减小了数据包传输冗余。

附图说明

图1是本发明的不同行驶状态情况下车辆的碰撞集合物理图；

图2是本发明的不同行驶状态情况下车辆路由信息传输物理实现框图；

图3是本发明的车辆碰撞检测简化示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这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，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这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。

本发明的实施方式涉及一种基于vanets的车辆防碰撞路由方法，所述车辆安装有车载单元(obu)，通信模块，gps模块；所述gps模块用于获取车辆的位置、速度信息；所述的通信模块用于与外部的车辆及设施建立无线通信，获取附近车辆信息、交通信号灯信息以及转发预警信息；所述车载单元模块用于存储车辆信息和计算车辆碰撞时间差。具体步骤如下：

首先根据本车的行驶状态和交通灯的状态来分类确定车辆的碰撞集合。如图1所示，给出了交通灯为绿灯时，主车辆在不同的行驶状态下的车辆的可能碰撞集合区域和路段。由于在考虑交通的影响的情况下，交通灯为红灯时，车辆不能左转和直行，但是右转不受限制，因此其碰撞集合区域及路段如图1(d)所示。碰撞集合确定的具体情况如下：通过车辆安装的gps模块获取车辆的位置以及速度信息，计算车辆到达路口的行驶时间其中，di和vi分别表示当前车辆到达路口的距离和车辆的当前的行驶速度。利用车辆到达路口的行驶时间ti与交通信号灯的剩余时间tlr比较，判断车辆是否会进入车辆碰撞集合，如果ti＜tlr，则认为该车辆属于车辆碰撞集合。

在确定了车辆的碰撞集合的情况下，首先判断目的车辆是否在本车的通信范围，若在其范围内，则直接与目的车辆通信获取信息；如果目的车辆不在本车通信范围内，则要考虑通过多跳的形式传输信息，获取本车一跳通信范围的车辆状态信息，建立车辆间的行驶状态函数。当车辆的行驶状态为左转或者直行时，车辆行驶状态函数可以表示为

其中，vs、vn和vd分别表示源车辆，邻居车辆和目的车辆。当车辆的行驶状态为右转时，车辆的行驶状态函数可以表示为

根据车辆的行驶状态优先考虑行驶状态函数值大的邻居车辆作为下一跳转发车辆，若有多个这样的车辆，则在此基础考虑距离较远的车辆作为下一跳转发车辆；源车辆的位置和邻居车辆的位置可以分别用vs(xs,ys)和vn(xn,yn)表示。他们之间的距离可以表示为

若一跳范围内车辆间的行驶状态函数都为0，则考虑邻居车辆与源车辆连线和目的车辆与源车辆连线的夹角优先考虑夹角范围内的车辆，并且距离源车辆最远的车辆作为下一跳转发节点。若没有符合上述要求的车辆，本车则携带数据包等待转发。如图2所示，给出了本发明的不同行驶状态实例场景，具体的信息传输过程如下：如图2(a)和图2(b)，车辆a的行驶状态分别是左转和直行，目的车辆d不在车辆a的通信范围内，因此需要通过多跳的形式进行信息的传输，在此情况下优先考虑行驶状态函数f1(vs,vn,vd)值大且距离远的车辆，则优先选的传输路径a→b→d，a→b→f，如果这样的车辆不存在则考虑夹角且距离远的车辆作为转发节点，其传输路径为a→c→d，a→e→f。图2(c)和图2(d)给出了车辆在不同交通信号灯状态下右转时的信息传输过程，这时候优先考虑右转时候的行驶状态函数f2(vs,vn,vd)，再结合车辆间的距离以及车辆间的夹角给出了优选传输路径以及备选传输路径，其分别是a→b→d和a→c→d。

根据获取的车辆信息计算车辆碰撞时间差，利用车辆碰撞时间差来判断车辆之间是否发生碰撞，若有碰撞危险，则发出预警信息。如图3所示，给出了本发明的车辆碰撞检测简化示意图，图中假设车辆1和车辆2都沿直线行驶，其车辆的速度分别为v1和v2，p点为车辆行驶冲突点，即车辆碰撞点，dtcp1和dtcp2分别是车辆行驶到碰撞点p的距离，车辆到达碰撞点的时间ttcp＝dtcp/v，于是车辆到达碰撞点p的时间差可以表示为

td＝|ttcp1-ttcp2|

如果两辆车同时到达碰撞点p，即碰撞时间差为0，则车辆之间有碰撞的危险，车辆发出预警信息。

不难发现，本发明利用车载自组织网络，获取交通信号灯信息以及车辆通信范围内的车辆的信息，提前感知车辆碰撞危险，有效的解决了城市路口车辆碰撞问题，提高了城市路口车辆行车安全。另外，本发明根据车辆的行驶状态，方向及位置，提供了一种信息传输的选择机制，有效的减小了数据包传输冗余。