专利名称：一种车用自组网络中确定通信目的节点位置的方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明属于自组网络领域，提供一种车用自组网络中确定通信目的节点 位置的方法及系统。
背景技术：
车用自组网络是由道路上车辆与车辆间、车辆与路边固定节点，如维修 站、停车场，之间相互通信构成的自组织网络，其中车辆和路边固定节点为 车用自组网络的节点。作为智能交通的重要组成部分，车用自组网将辅助交 通管理、实现信息共享并扩展车载设备的功能，从而提高道路交通的安全和 效率。通过车辆间交互信息，车用自组网技术可以构建分布式交通信息发布
平台，为驾驶员提供交通事故、道路拥塞等路况信息；可以报告周围车辆行 驶状况，发出安全预警，帮助驾驶员避免碰撞；可以在交叉路口、高速公路 出入口等关键地点进行引导，协助车辆安全的通过。此外，车用自组网还可 以支持汽车会议、资源共享以及Internet接入等无线网络应用，为乘客提供 舒适性与娱乐性服务。
车辆间的信息传递方法是车用自组网的核心技术。鉴于车辆高速运动、 网络拓扑变化快的特征，车用自组网通常采用基于位置的路由协议来传递信 息，该种协议根据通信对端节点的地理位置决定数据包转发的路由，因而在 路由计算前，通信源节点需要获得目的节点的位置信息。源节点自身的位置 信息可以通过GPS (Global Position System,全球定位服务)获得，通信 目的节点的位置信息需要由特定的位置服务来提供，以实现节点标识(如IP 地址、MAC地址或名称等)到地理坐标位置的映射。
一种现有的自组织网络中位置服务方法假设节点在平面内自由运动，可 以在不依赖于外部基础设施的情况下，利用节点间的信息交互，来维护节点 位置信息，提供位置査询。这种方法成本低，部署简单。但对于车用自组网 而言，由于车辆运动受道路约束，网络拓扑取决于道路分布，不能满足该种
方法的假设条件，不能被应用于车用自组网络中，此外该种位置服务方法在 维护位置数据时会产生大量的通信开销，并且由于该种方法中查询延迟过长， 而无法应用于数据包路由。
另一种现有的车辆位置获取方法主要是基于GSM/GPRS移动电话系统的 定位。由车辆周期性地向交通信息中心报告自己的位置，交通信息中心对数 据汇总和存储，供需要者查询。这种方法的优点是车辆位置查询延迟较小， 缺陷是需要大量基础设施的支持，部署成本高，对环境变化的适应能力差， 不适合作为基础服务供自组织的节点间通信时使用。
发明内容
为解决上述问题，本发明公开了一种车用自组网络中确定通信目的节点 位置的方法及系统，能够不依赖任何基础设施的位置服务，而使车用自组网 络中节点在通信时及时地对目标节点进行位置确定，降低位置服务维护时的 通信开销，减少节点位置查询时的延迟。
本发明公开了一种车用自组网络中确定通信目的节点位置的方法,包括:
步骤1，在所述车用自组网络中选择道路，将被选择的道路划分为一个 或多个道路分段，从每个所述道路分段的节点中选择出一个节点作为候选位 置服务器，所有候选位置服务器组成位置服务器候选集；
步骤2,将所述车用自组织网络划分为多个区域，为节点从所述位置服 务器候选集中选择出对应于每个所述区域的位置服务器，所述位置服务器记 录所述节点的位置信息；
步骤3，节点向所述节点的全部或部分位置服务器发送位置更新消息， 以更新所述位置服务器上的所述节点的位置信息；
步骤4，通信中源节点选择一个目的节点的位置服务器，向被选择的位 置服务器发送位置查询消息；
步骤5，所述目的节点的位置服务器接收发送来的所述位置査询消息后， 判断记录的位置信息是否满足要求，如果是，则回复记录的位置信息，否则， 将所述位置査询消息转发给所述目的节点的其他位置服务器。
所述步骤l进一步为
步骤21，按所述车用自组网络中各个道路的车流量和选择的时间，从所
述车用自组网络中选择道路；
步骤22，将被选择的道路划分为一个或多个道路分段，将每个道路分段 的节点组成一个簇，从所述簇中选择出所述簇的簇首作为候选位置服务器；
步骤23,将所有所述候选位置服务器组成位置服务器候选集。
所述步骤2中为节点从所述位置服务器候选集中选择出对应于每个所述 区域的位置服务器进一步为
步骤31，应用哈希函数将所述节点映射到每个所述区域中，使所述节点 在每个所述区域中的映射位置相对于所述区域中心的偏移量相同；
步骤32，对于每个所述区域，从所述位置服务器候选集中选择距离所述 节点在所述区域中的映射位置最近的候选位置服务器作为所述节点对应于所 述区域的位置服务器。
所述步骤3进一步为
步骤41，从所述节点的所有位置服务器中选择本次进行更新的位置服务
器；
步骤42，获得所述本次进行更新的位置服务器的位置，按最小生成树算 法生成报文转发树，所述报文转发树的根节点为所述节点；
步骤43，应用所述报文转发树向所述本次进行更新的位置服务器发送所 述位置更新消息。
所述步骤41进一步为
步骤51，设置更新级别，级别越大的所述更新级别对应的更新优先级越 低，每个所述更新级别对应一个位置记录器，所有所述位置记录器的初始值 都为所述节点的初始位置，并设置每个所述更新级别对应的更新阈值和更新 区域大小，级别大的更新级别对应的更新阈值和更新区域大小分别大于级别 小的更新级别对应的更新阈值和更新区域大小；
步骤52，分别计算所述节点当前位置同各个所述位置记录器中记录的节 点位置间的距离，分别比较各个所述更新级别对应的距离和各个所述更新级 别对应的更新阈值，从所述距离大于等于所述更新阈值的更新级别中选择级 别最大的更新级别，被选择的更新级别的级别为本次更新的最大级别；
步骤53，以所述节点当前位置为中心，所述被选择的更新级别的更新区 域大小为大小，确定更新区域，所述更新区域内所有所述节点的位置服务器
为本次进行更新的位置服务器； 所述步骤43后还包括
步骤54，将级别小于等于所述本次更新的最大级别的更新级别对应的位 置记录器中记录的所述节点的位置更新为所述节点的当前位置。 所述车用自组网络为矩形，
所述步骤51进步为设置所述更新级别为从1至"，其中 Z
j和^为所述矩形的边长，Z为预设的更新区域大小参数，更新级别''的 更新阈值为2'-'xZ)， Z)为预设的更新阈值参数，更新级别z'的更新区域大小为 以2'-'x丄为边长的正方形。
所述步骤4进一步为所述源节点向所述目的节点的位置服务器中距离所 述源节点最近的位置服务器发送位置查询消息。
所述节点发送的位置更新消息中包括所述节点当前的位置、所述节点当 前的速度、所述节点当前的运动方向和时间戳；
所述步骤3还包括
步骤81，所述节点的位置服务器接收到所述位置更新消息后，记录所述 节点的位置、运动速度、运动方向和更新时间； 所述步骤5进一步包括
步骤82，所述目的节点的位置服务器接收到发送来的所述位置查询消息 后，判断当前时间同记录的所述目的节点的更新时间的差值是否小于预设时 长，如果是，则执行步骤83,否则，执行步骤84;
步骤83，向所述源节点回复记录的所述目的节点的位置信息；
步骤84,根据记录的所述目的节点的位置、运动速度、运动方向以及当 前时间同更新时间的差值，从所述目的节点的其他位置服务器中选择一个位 置服务器，向被选择的位置服务器转发所述位置査询消息。
本发明还公开了一种车用自组网络中确定通信目的节点位置的系统，包 括节点，所述系统还包括
位置服务器候选集确定模块，用于从所述车用自组网络中选择道路，将 被选择的道路划分为一个或多个道路分段，从每个所述道路分段的节点中选 择出一个节点作为候选位置服务器，所有候选位置服务器组成位置服务器候
选集；
位置服务器模块，用于将所述车用自组织网络划分为多个区域，为节点 从所述位置服务器候选集中选择出对应于每个所述区域的位置服务器； 所述节点包括
更新模块，用于向所述节点的全部或部分位置服务器发送位置更新消息， 以更新所述位置服务器上的所述节点的位置信息；
位置记录模块，用于在所述节点为其他节点的位置服务器时，记录对应 节点的位置信息；
位置査询模块，用于在所述节点为通信中源节点时，选择一个目的节点 的位置服务器，向被选择的位置服务器发送位置査询消息；
位置回复模块，用于在所述节点为位置服务器时，接收发送来的所述位 置査询消息，判断记录的位置信息是否满足要求，如果是，则回复记录的位 置信息，否则，将所述位置査询消息转发给被査询节点的其他位置服务器。
所述位置服务器候选集确定模块进一步用于按所述车用自组网络中各个 道路的车流量和选择的时间，从所述车用自组网络中选择道路；将被选择的 道路划分为一个或多个道路分段，将每个道路分段的节点组成一个簇，从所 述簇中选择出所述簇的簇首作为候选位置服务器；将所有所述候选位置服务 器组成位置服务器候选集。
所述位置服务器模块在将所述车用自组织网络划分为多个区域后进一步 用于应用哈希函数将所述节点映射到每个所述区域中，使所述节点在每个所 述区域中的映射位置相对于所述区域中心的偏移量相同;对于每个所述区域， 从所述位置服务器候选集中选择距离所述节点在所述区域中的映射位置最近 的候选位置服务器作为所述节点对应于所述区域的位置服务器。
所述更新模块进一步包括
选择模块，用于从所述节点的所有位置服务器中选择本次进行更新的位 置服务器；
发送模块，用于获得所述本次进行更新的位置服务器的位置，按最小生 成树算法生成报文转发树，所述报文转发树的根节点为所述节点，应用所述 报文转发树向所述本次进行更新的位置服务器发送所述位置更新消息。
所述选择模块进一步包括
级别设置模块，用于设置更新级别，级别越大的所述更新级别对应的更 新优先级越低，每个所述更新级别对应一个位置记录器，所有所述位置记录 器的初始值都为所述节点的初始位置，并设置每个所述更新级别对应的更新 阈值和更新区域大小，级别大的更新级别对应的更新阈值和更新区域大小分 别大于级别小的更新级别对应的更新阏值和更新区域大小；
级别选择模块，用于分别计算所述节点当前位置同各个所述位置记录器 中记录的节点位置间的距离，分别比较各个所述更新级别对应的距离和各个 所述更新级别对应的更新阈值，从所述距离大于等于所述更新阈值的更新级 别中选择级别最大的更新级别，被选择的更新级别的级别为本次更新的最大 级别；
更新区域确定模块，用于以所述节点当前位置为中心，所述被选择的更 新级别的更新区域大小为大小，确定更新区域，所述更新区域内所有所述节 点的位置服务器为本次进行更新的位置服务器；
位置记录器更新模块，用于在所述发送模块操作完成后，将级别小于等 于所述本次更新的最大级别的更新级别对应的位置记录器中记录的所述节点 的位置更新为所述节点的当前位置。
所述车用自组网络为矩形，
所述级别设置模块进一步用于设置所述更新级别为从1至w，其中 Z
」和B为所述矩形的边长，Z为预设的更新区域大小参数，更新级别,'的 更新阈值为2"xZ)， D为预设的更新阈值参数，更新级别!'的更新区域大小为 以2'-'x丄为边长的正方形。
所述位置査询模块进一步用于向所述目的节点的位置服务器中距离所述 节点最近的位置服务器发送位置查询消息。
所述节点发送的位置更新消息中包括所述节点当前的位置、所述节点当 前的速度、所述节点当前的运动方向和时间戳；
所述位置记录模块，还用于在所述节点为位置服务器时接收发送给所述 节点韵所述位置更新消息，记录发送所述位更新消息的节点的位置、运动速 度、运动方向和更新时间；
所述位置回复模块进一步用于接收到发送来的所述位置查询消息后，判
断当前时间同记录的被查询节点的更新时间的差值是否小于预设时长，如果 是，则向发送所述位置査询消息的节点回复记录的所述被查询节点的位置信
息；否则，根据记录的所述被査询节点的位置、运动速度、运动方向以及当 前时间同更新时间的差值，从所述被査询节点的其他位置服务器中选择一个 位置服务器，向被选择的位置服务器转发所述位置查询消息。
本发明的有益效果在于，因为位置服务是由车用自组网中节点自身的通 信提供，不依赖于任何外部的通信和存储设施，不受外部条件的制约，可广 泛用于各种不同的环境，具有更好的适应性；因为位置服务由分布式的位置 服务器提供，降低了位置服务器选择时无效的概率，提高了位置服务的可靠 性；因为节点向位置服务器发送位置更新报文时，根据位置服务器距离节点 的远近确定不同的更新频率，并应用基于最小生成树转发报文的多播技术， 降低了位置信息维护开销；因为每个节点有多个位置服务器分布在网络中， 且距离节点近的服务器信息更新频，对于以局部通信为主的车辆间网络应 用而言，大部分位置査询可以由近处的位置服务器快速反馈，减小了位置查 询的延迟。
图l是本发明的方法流程图2是本发明方法中位置服务器候选集的流程图3是本发明方法中确定节点的位置服务器的流程图4是本发明方法中节点更新其位置服务器的流程图5是本发明方法中通信源节点查询目标节点位置的流程图6是本发明方法中位置服务器处理査询请求消息的流程图7是本发明节点的结构图8是本发明节点的选择模块的结构图。
具体实施例方式
下面结合附图，对本发明做进一步的详细描述。 如图l所示，本发明方法包括
步骤S101，从车用自组网络中选择道路，将被选择的道路划分为一个或
多个道路分段，从每个道路分段的节点中选择出一个节点作为候选位置服务 器，所有被选择的节点组成位置服务器候选集。
步骤S102，将车用自组织网络划分为多个区域，为所述车用自组网络中 每个节点从位置服务器候选集中选择出对应于每个区域的位置服务器。
步骤S103，节点向该节点的全部或部分位置服务器发送位置更新消息， 以更新位置服务器上的该节点的位置信息。
步骤S104，通信中源节点选择一个目的节点的位置服务器，向被选择的 位置服务器发送位置査询消息。
步骤S105，目的节点的位置服务器接收发送给它的位置査询消息后，判 断记录的位置信息是否满足要求，如果是，则向源节点回复记录的该目的节 点的位置信息，否则，将位置査询消息转发给该目的节点的其他位置服务器。
确定位置服务器候选集的方法如图2所示。
步骤S201，根据车用自组网的部署范围，利用车载电子地图获得网络覆 盖面积内的道路信息。
步骤S202，在车载电子地图中査询道路数据，提取各条道路关于车辆通 行能力的描述，根据道路所容纳车流量的大小，为道路划分级别。道路根据 其所容纳车流量的大小从高到低划分为快速路、主干路、次干路和支路，级 别越高，所容纳的车流量越大。
步骤S203，按照道路级别从所有道路中选择满足所容纳车流量要求道 路。所容纳车流量要求随时间动态调整，在交通高峰期使被选择的道路为主 干路和次干路，而夜间使被选择的道路为快速路。
步骤S204,根据无线传播距离，将每条被选择的道路进行划分为一个或 多个道路分段，每个道路分段中的节点组成一个簇，并为每个簇选择出一个 簇首，簇首作为候选位置服务器。
其中无线传播距离为车用自组网络中所用通信协议规定的无线传播距 离，例如，在无线局域网的IEEE 802.11协议中，无线传播距离为250米左 右。
选择簇首的方法包括，-
选择运动轨迹确定的公共汽车作为簇首。
选择道路分段内运动速度最慢的车辆作为簇首。
选择距离道路分段中心位置最近的车辆作为簇首。
步骤S205，所有簇的簇首组成位置服务器候选集。 确定节点的位置服务器的方法如图3所示。
步骤S301，将车用自组网络所盖的面积划分为MXN个矩形的区域。 参数M和N根据车用自组网络的规模来进行设置。
步骤S302，利用一致的哈希函数，将一个节点标识映射到每个区域中， 使得该节点在每个区域中的映射位置相对于该区域中心的偏移量都相同。
要确定的映射目标位置共M x N个,使用(0,0)到(M-1，N-1)表示。
利用哈希函数实现的具体方法采用如下过程，但不限于如下过程
区域长度=网络盖长度/M;
区域宽度=网络盖宽度/N;
从i二O开始，当i^M-l时，做如下处理后每次i递增l; 从j二0开始，当"N-1时，做如下处理后每次j递增l; 第(i，j)个映射目标位置点的坐标如下
横坐标=网络左边界横坐标+ i x区域长度+节点标识除以区 域长度的余数；
纵坐标=网络下边界纵坐标+ j x区域宽度+节点标识除以区 域宽度的余数；
循环处理j结束； 循环处理i结束。
步骤S303,对于每个映射位置，从位置服务器候选集选择与该映射位置
最近的一个位置服务器，将其标记为该节点一个位置服务器。
步骤S304,节点的所有位置服务器组成该节点的位置服务器集。
车用自组网络中的所有节点都通过上述方法确定自己的位置服务器集。
节点更新位置服务器上的位置信息的方法如图4所示。
步骤S401，设置更新级别，级别越大的更新级别对应的更新优先级越低，
更新级别为从l至"，其中 <formula>formula see original document page 16</formula>A和B为矩形车用自组网络的边长，L为预设的更新区域大小参数； 每个所述更新级别对应一个位置记录器，更新级别1至n分别对应位置
记录器R1,R2，......,Rn。，所有位置记录器的初始值都为该节点的初始位置,更新级
别''的更新阈值为2'-、Z)， D为预设的更新阈值参数，更新级别!'的更新区域 大小为以2" x丄为边长的正方形，丄为预设的更新区域大小参数。
步骤S402，节点实时检测自己的位置，计算当前位置相对于各个位置记 录器中位置的距离，分别记作《，A，......，《,......，《。
步骤S403，逐个判断距离02,......，《,......，《是否满足《W1 xZ),如果是，
则可触发节点进行位置更新，执行步骤S404，否则，等待下一次更新时，执 行步骤S402。
步骤S404,从满足条件的更新级别中选择级别最大的更新级别，记为《， 本次更新的最大级别为y。
步骤S405，根据《确定本次进行更新的更新范围，以该节点的当前位置 为中心，以2"x丄为边长的正方形区域为本次更新范围，更新该更新范围内 的所有该节点的位置服务器。
步骤S406，利用电子地图，将待更新的位置服务器所在的连通图，根据 最小生成树算法生成报文转发树，该报文转发树的根节点为该节点。
步骤S407，节点应用报文转发树，向本次更新范围内的所有位置服务器 发送多播位置更新消息。
位置更新消息中包括所述节点当前的位置、所述节点当前的速度、所述 节点当前的运动方向和时间。
节点的位置服务器接收到该位置更新消息后，记录该节点的位置、运动 速度、运动方向和更新时间。
在另一实施方式中,节点向该节点所有的位置服务器发送位置更新消息。
步骤S408，更新位置记录器......,&中记录的位置为该节点的当前位
置，等待下一次更新，执行步骤S402。
通信源节点查询目的节点位置过程中源节点的操作流程如图5所示，目 的节点的位置服务器的操作流程如图6所示。
步骤S501，当节点作为源节点进行通信时，如果需要获得目的节点的位 置信息，则首先在该源节点本地缓存中查找。
步骤S502，如果没有找到目的节点的位置信息，或者找到的目的节点的 位置信息已经过时，则执行步骤S503，否则，执行步骤S508。
步骤S503,节点根据目标节点标识获得其所有的位置服务器集，记为Z。
步骤S504，判断位置服务器集Z是否为空，如果否，则执行步骤S505， 如果是，则执行步骤S508。
步骤S505，从位置服务器集Z中查找距离该源节点最近的位置服务器， 记为S，向位置服务器S发送位置査询消息。
步骤S506，该源节点设置超时定时器，判断是否在超时时长内未收到应 答消息或收到的应答消息报告错误，如果是，则执行步骤S508，否则，执行 步骤S507。
步骤S507，将位置服务器S从位置服务器集Z中去掉，执行步骤S504。 步骤S508,结束。
步骤S601，位置服务器接收到节点向其发送或其他位置服务器向其转发 的位置查询消息。
步骤S602，根据被査询的目标节点标识在数据库中査找其对应的位置信
息。
步骤S603，判断数据库中是否存在该目标节点的位置信息，如果是，则 执行步骤S604,否则，执行步骤S606。
步骤S604,判断当前时间同记录的该目的节点的更新时间的差值是否小 于预设时长，如果是，则执行步骤S607，否则，执行步骤S605。
步骤S605，根据目的节点的位置、运动速度、方向以及消逝时间选择位 置服务器，并向其转发该位置查询消息。
消逝时间为当前时间同记录的目的节点的更新时间的差值。
选择其他位置服务器的方法为根据目的节点的历史位置、运动速度和方 向，以及消逝的时间估算目的节点当前的位置，选择距离该目的节点当前位 置最近的位置服务器。
步骤S606,向发送该位置查询消息的节点发送位置应答消息，报告错误。
步骤S607,向发送该位置査询消息的节点发送位置应答消息，通告其目 的节点的位置。
本发明的系统，包括节点、位置服务器候选集确定模块、位置服务器模块。
位置服务器候选集确定模块，用于从车用自组网络中选择道路，将被选
择的道路划分为一个或多个道路分段，从每个道路分段的节点中选择出一个 节点作为候选位置服务器，所有候选位置服务器组成位置服务器候选集。
位置服务器候选集确定模块按车用自组网络中各个道路的车流量和选择 的时间，从车用自组网络中选择道路；将每个道路分段中的节点组成一个簇， 从簇中选择出该簇的簇首；将所有簇首组成位置服务器候选集。
位置服务器模块，用于将车用自组织网络划分为多个区域，为节点从位 置服务器候选集中选择出对应于每个区域的位置服务器。
位置服务器模块在将车用自组织网络划分为多个区域后，应用哈希函数 将节点映射到每个区域中，使节点在每个区域中的映射位置相对于该区域中 心的偏移量相同；对于每个区域，从位置服务器候选集中选择距离该节点在 该区域中的映射位置最近的候选位置服务器作为所述节点对应于该区域的位 置服务器。
节点包括更新模块701、位置记录模块702、位置查询模块703、位置 回复模块704。
节点的结构图如图7所示。
更新模块701，用于向节点的位置服务器发送位置更新消息，以更新位 置服务器上的节点的位置信息。
更新模块701包括选择模块711和发送模块712。
选择模块711，用于从节点的所有位置服务器中选择本次进行更新的位 置服务器。
在一种实施方式中，节点向该节点所有的位置服务器发送位置更新消息， 进行位置更新。
在另一个实施例中，节点每次选择该节点的部分位置服务器发送位置更 新消息，进行位置更新。选择模块711包括级别设置模块801、级别选择 模块802、更新区域确定模块803和位置记录器更新模块804，如图8所示。
级别设置模块801，用于设置更新级别，级别越大的更新级别对应的更 新优先级越低，每个更新级别对应一个位置记录器，所有位置记录器的初始 值都为该节点的初始位置，并设置每个更新级别对应的更新阈值和更新区域 大小，级别大的更新级别对应的更新阀值和更新区域大小分别大于级别小的 更新级别对应的更新阈值和更新区域大小。
本实施例中车用自组网络为矩形，
级别设置模块801设置所述更新级别为从1至"，其中<formula>formula see original document page 20</formula>J和A为矩形的边长，Z为预设的更新区域大小参数，更新级别,'的更新 阈值为2"xD， D为预设的更新阈值参数，更新级别i'的更新区域大小为以 2"x丄为边长的正方形。
级别选择模块802,用于分别计算节点当前位置同各个所述位置记录器 中记录的节点位置间的距离，分别比较各个更新级别对应的距离和各个更新 级别对应的更新阈值，从计算的距离大于等于更新阈值的更新级别中选择级 别最大的更新级别，被选择的更新级别的级别为本次更新的最大级别。
更新区域确定模块803，用于以节点当前位置为中心，被选择的更新级 别的更新区域大小为大小，确定更新区域，更新区域内所有节点的位置服务 器为本次进行更新的位置服务器。
位置记录器更新模块804，用于在发送模块714操作完成后，将级别小 于等于本次更新的最大级别的更新级别对应的位置记录器中记录的节点的位
置更新为该节点的当前位置。
发送模块712，用于获得本次进行更新的位置服务器的位置，按最小生 成树算法生成报文转发树，报文转发树的根节点为所述节点，应用所述报文 转发树向本次进行更新的位置服务器发送位置更新消息。
节点发送的位置更新消息中包括该节点当前的位置、该节点当前的速 度、该节点当前的运动方向和时间戳。
位置记录模块702,用于在节点为其他节点的位置服务器时，记录对应 节点的位置信息。
位置记录模块702，还用于在节点为位置服务器时，接收发送来的位置 更新消息，记录发送该位更新消息的节点的位置、运动速度、运动方向和更 新时间。
位置查询模块703,用于在节点为通信中源节点时，选择一个目的节点 的位置服务器，向被选择的位置服务器发送位置査询消息。
位置查询模块703选择目的节点的位置服务器中距离该节点最近的位置 服务器，向其发送位置査询消息。
位置回复模块704，用于在所述节点为位置服务器时，接收发送来的所 述位置査询消息，判断记录的位置信息是否满足要求，如果是，则回复记录 的位置信息，否则，将所述位置查询消息转发给被査询节点的其他位置服务 器。
位置回复模块704接收到发送来的所述位置査询消息后，判断当前时间 同记录的被査询节点的更新时间的差值是否小于预设时长，如果是，则向发 送位置查询消息的节点回复记录的被査询节点的位置信息；否则，根据记录
的被査询节点的位置、运动速度、运动方向以及当前时间同更新时间的差值， 从被査询节点的其他位置服务器中选择一个位置服务器，向被选择的位置服 务器转发该位置査询消息。
本领域的技术人员在不脱离权利要求书确定的本发明的精神和范围的条 件下，还可以对以上内容进行各种各样的修改。因此本发明的范围并不仅限 于以上的说明，而是由权利要求书的范围来确定的。
权利要求
1.一种车用自组网络中确定通信目的节点位置的方法，其特征在于，包括步骤1，在所述车用自组网络中选择道路，将被选择的道路划分为一个或多个道路分段，从每个所述道路分段的节点中选择出一个节点作为候选位置服务器，所有候选位置服务器组成位置服务器候选集；步骤2，将所述车用自组织网络划分为多个区域，为节点从所述位置服务器候选集中选择出对应于每个所述区域的位置服务器，所述位置服务器记录所述节点的位置信息；步骤3，节点向所述节点的全部或部分位置服务器发送位置更新消息，以更新所述位置服务器上的所述节点的位置信息；步骤4，通信中源节点选择一个目的节点的位置服务器，向被选择的位置服务器发送位置查询消息；步骤5，所述目的节点的位置服务器接收发送来的所述位置查询消息后，判断记录的位置信息是否满足要求，如果是，则回复记录的位置信息，否则，将所述位置查询消息转发给所述目的节点的其他位置服务器。
2. 如权利要求1所述的车用自组网络中确定通信目的节点位置的方法， 其特征在于，所述步骤l进一步为步骤21，按所述车用自组网络中各个道路的车流量和选择的时间，从所 述车用自组网络中选择道路；步骤22，将被选择的道路划分为一个或多个道路分段，将每个道路分段 的节点组成一个簇，从所述簇中选择出所述簇的簇首作为候选位置服务器；步骤23,将所有所述候选位置服务器组成位置服务器候选集。
3. 如权利要求1所述的车用自组网络中确定通信目的节点位置的方法, 其特征在于，所述步骤2中为节点从所述位置服务器候选集中选择出对应于 每个所述区域的位置服务器进一步为步骤31，应用哈希函数将所述节点映射到每个所述区域中，使所述节点 在每个所述区域中的映射位置相对于所述区域中心的偏移量相同；步骤32，对于每个所述区域，从所述位置服务器候选集中选择距离所述 节点在所述区域中的映射位置最近的候选位置服务器作为所述节点对应于所 述区域的位置服务器。
4. 如权利要求1所述的车用自组网络中确定通信目的节点位置的方法，其特征在于，所述步骤3进一步为步骤41，从所述节点的所有位置服务器中选择本次进行更新的位置服务器；步骤42，获得所述本次进行更新的位置服务器的位置，按最小生成树算 法生成报文转发树，所述报文转发树的根节点为所述节点；步骤43，应用所述报文转发树向所述本次进行更新的位置服务器发送所 述位置更新消息。
5. 如权利要求4所述的车用自组网络中确定通信目的节点位置的方法, 其特征在于，所述步骤41进一步包括步骤51，设置更新级别，级别越大的所述更新级别对应的更新优先级越 低，每个所述更新级别对应一个位置记录器，所有所述位置记录器的初始值 都为所述节点的初始位置，并设置每个所述更新级别对应的更新阈值和更新 区域大小，级别大的更新级别对应的更新阈值和更新区域大小分别大于级别 小的更新级别对应的更新阈值和更新区域大小；步骤52，分别计算所述节点当前位置同各个所述位置记录器中记录的节 点位置间的距离，分别比较各个所述更新级别对应的距离和各个所述更新级 别对应的更新阈值，从所述距离大于等于所述更新阈值的更新级别中选择级 别最大的更新级别，被选择的更新级别的级别为本次更新的最大级别；步骤53，以所述节点当前位置为中心，所述被选择的更新级别的更新区 域大小为大小，确定更新区域，所述更新区域内所有所述节点的位置服务器 为本次进行更新的位置服务器；所述步骤43后还包括步骤54，将级别小于等于所述本次更新的最大级别的更新级别对应的位 置记录器中记录的所述节点的位置更新为所述节点的当前位置。
6. 如权利要求5所述的车用自组网络中确定通信目的节点位置的方法， 其特征在于，所述车用自组网络为矩形，<formula>formula see original document page 4</formula>所述步骤51进一步为设置所述更新级别为从1至"，其中 Z^和^为^f述矩形的边长，l为预设的更新区域大小参数，更新级别''的 更新阈值为2'-、D， D为预设的更新阈值参数，更新级别^的更新区域大小为 以2'-'x丄为边长的正方形。
7. 如权利要求1所述的车用自组网络中确定通信目的节点位置的方法， 其特征在于，所述步骤4进一步为所述源节点向所述目的节点的位置服务器中距离所 述源节点最近的位置服务器发送位置查询消息。
8. 如权利要求1所述的车用自组网络中确定通信目的节点位置的方法， 其特征在于，所述节点发送的位置更新消息中包括所述节点当前的位置、所述节点当 前的速度、所述节点当前的运动方向和时间戳； 所述步骤3还包括步骤81，所述节点的位置服务器接收到所述位置更新消息后，记录所述 节点的位置、运动速度、运动方向和更新时间； 所述步骤5进一步包括步骤82，所述目的节点的位置服务器接收到发送来的所述位置査询消息 后，判断当前时间同记录的所述目的节点的更新时间的差值是否小于预设时 长，如果是，则执行步骤83，否则，执行步骤84;步骤83，向所述源节点回复记录的所述目的节点的位置信息； 步骤84，根据记录的所述目的节点的位置、运动速度、运动方向以及当 前时间同更新时间的差值，从所述目的节点的其他位置服务器中选择一个位 置服务器，向被选择的位置服务器转发所述位置查询消息。
9. 一种车用自组网络中确定通信目的节点位置的系统，包括节点，其特 征在于，所述系统还包括位置服务器候选集确定模块，用于从所述车用自组网络中选择道路，将 被选择的道路划分为一个或多个道路分段，从每个所述道路分段的节点中选 择出一个节点作为候选位置服务器，所有候选位置服务器组成位置服务器候 选集；位置服务器模块，用于将所述车用自组织网络划分为多个区域，为节点 从所述位置服务器候选集中选择出对应于每个所述区域的位置服务器； 所述节点包括更新模块，用于向所述节点的全部或部分位置服务器发送位置更新消息， 以更新所述位置服务器上的所述节点的位置信息；位置记录模块，用于在所述节点为其他节点的位置服务器时，记录对应 节点的位置信息；位置查询模块，用于在所述节点为通信中源节点时，选择一个目的节点 的位置服务器，向被选择的位置服务器发送位置查询消息；位置回复模块，用于在所述节点为位置服务器时，接收发送来的所述位 置查询消息，判断记录的位置信息是否满足要求，如果是，则回复记录的位 置信息，否则，将所述位置查询消息转发给被査询节点的其他位置服务器。
10. 如权利要求9所述的车用自组网络中确定通信目的节点位置的系统， 其特征在于，所述位置服务器候选集确定模块进一步用于按所述车用自组网 络中各个道路的车流量和选择的时间，从所述车用自组网络中选择道路；将 被选择的道路划分为一个或多个道路分段，将每个道路分段的节点组成一个 簇，从所述簇中选择出所述簇的簇首作为候选位置服务器；将所有所述候选 位置服务器组成位置服务器候选集。
11. 如权利要求9所述的车用自组网络中确定通信目的节点位置的系统， 其特征在于，所述位置服务器模块在将所述车用自组织网络划分为多个区域 后进一步用于应用哈希函数将所述节点映射到每个所述区域中，使所述节点 在每个所述区域中的映射位置相对于所述区域中心的偏移量相同；对于每个 所述区域，从所述位置服务器候选集中选择距离所述节点在所述区域中的映 射位置最近的候选位置服务器作为所述节点对应于所述区域的位置服务器。
12. 如权利要求9所述的车用自组网络中确定通信目的节点位置的系统， 其特征在于，所述更新模块进一步包括选择模块，用于从所述节点的所有位置服务器中选择本次进行更新的位 置服务器；发送模块，用于获得所述本次进行更新的位置服务器的位置，按最小生 成树算法生成报文转发树，所述报文转发树的根节点为所述节点，应用所述 报文转发树向所述本次进行更新的位置服务器发送所述位置更新消息。
13. 如权利要求12所述的车用自组网络中确定通信目的节点位置的系 统，其特征在于，所述选择模块进一步包括级别设置模块，用于设置更新级别，级别越大的所述更新级别对应的更 新优先级越低，每个所述更新级别对应一个位置记录器，所有所述位置记录 器的初始值都为所述节点的初始位置，并设置每个所述更新级别对应的更新 阈值和更新区域大小，级别大的更新级别对应的更新阚值和更新区域大小分 别大于级别小的更新级别对应的更新阏值和更新区域大小；级别选择模块，用于分别计算所述节点当前位置同各个所述位置记录器 中记录的节点位置间的距离，分别比较各个所述更新级别对应的距离和各个 所述更新级别对应的更新阈值，从所述距离大于等于所述更新阀值的更新级 别中选择级别最大的更新级别，被选择的更新级别的级别为本次更新的最大 级别；更新区域确定模块，用于以所述节点当前位置为中心，所述被选择的更 新级别的更新区域大小为大小，确定更新区域，所述更新区域内所有所述节 点的位置服务器为本次进行更新的位置服务器；位置记录器更新模块，用于在所述发送模块操作完成后，将级别小于等 于所述本次更新的最大级别的更新级别对应的位置记录器中记录的所述节点 的位置更新为所述节点的当前位置。
14. 如权利要求13所述的车用自组网络中确定通信目的节点位置的系统，其特征在于，所述车用自组网络为矩形，所述级别设置模^进一步用于设置所述更新级别为从1至"，其中 max(爿，丑)<formula>formula see original document page 6</formula>^和B为所述矩形的边长，l为预设的更新区域大小参数，更新级别''的 更新阈值为2'-、Z)， D为预设的更新阈值参数，更新级别,'的更新区域大小为 以2'-'xZ为边长的正方形。
15. 如权利要求9所述的车用自组网络中确定通信目的节点位置的系统， 其特征在于，所述位置査询模块进一步用于向所述目的节点的位置服务器中距离所述 节点最近的位置服务器发送位置查询消息。
16.如权利要求9所述的车用自组网络中确定通信目的节点位置的系统， 其特征在于，所述节点发送的位置更新消息中包括所述节点当前的位置、所述节点当 前的速度、所述节点当前的运动方向和时间戳；所述位置记录模块，还用于在所述节点为位置服务器时接收发送给所述 节点的所述位置更新消息，记录发送所述位更新消息的节点的位置、运动速 度、运动方向和更新时间；所述位置回复模块进一步用于接收到发送来的所述位置査询消息后，判 断当前时间同记录的被查询节点的更新时间的差值是否小于预设时长，如果 是，则向发送所述位置查询消息的节点回复记录的所述被査询节点的位置信 息；否则，根据记录的所述被查询节点的位置、运动速度、运动方向以及当 前时间同更新时间的差值，从所述被査询节点的其他位置服务器中选择一个 位置服务器，向被选择的位置服务器转发所述位置査询消息。
全文摘要
本发明涉及车用自组网络中确定通信目的节点位置的方法和系统，方法包括在车用自组网络中选择道路，将其划分为道路分段，从每个道路分段中选择出一个节点，所有被选择的节点组成位置服务器候选集；将车用自组织网络划分为多个区域，为节点从位置服务器候选集中选择出对应于每个区域的位置服务器；节点向其全部或部分位置服务器发送位置更新消息；通信源节点选择一个目的节点的位置服务器，向其发送位置查询消息；位置服务器接收发送来的位置查询消息，如果其记录的位置信息满足要求，则回复位置信息，否则，将该位置查询消息转发给其他位置服务器。本发明能够提高了位置服务的可靠性，降低维护开销和位置查询延迟。
文档编号H04L12/28GK101364921SQ20081022247
公开日2009年2月11日 申请日期2008年9月17日 优先权日2008年9月17日
发明者靖 刘, 叶新铭, 君 张, 军 李, 白翔宇, 海 蒋 申请人:中国科学院计算技术研究所