基于车车协作的车联网紧急消息多跳广播传输方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及车联网中的智能交通技术，尤其是设及一种基于车车协作的车联网紧 急消息多跳广播传输方法。
【背景技术】
[0002] 在道路交通安全和智能交通方面，W车到车无线通信为基础，通过所有车辆的状 态信息（包括属性信息和静、动态信息等）与道路交通环境信息（包括道路基础设施信息、 交通路况、服务信息等）的信息共享，及时、可信地进行数据交换实现安全驾驶和舒适驾驶 的功能。基于车车通信或车路通信，结合车载Gl^s和CAN总线，车载主动安全系统可W提前 通知驾驶员可能发生的危险状况，辅助安全驾驶，从而极大地避免了安全事故的发生。
[0003] 车联网主动安全应用是智能交通领域重要的基础技术，具有高度的实际 应用价值，因而受到很多汽车厂商的重点关注。欧洲电信标准化协会巧uropean Telecommunications Standards Insti1:ute,ETSI)在标准技术文档TS102638炬asic set of application definitions)中对各种车联网主动安全应用场景做出了规范，并定义了 安全消息的基本格式和传递机制。目前该方面的研究主要集中在欧美，国内的主要汽车厂 商也联合高校做出了较深入的研究。
[0004]高速公路具有车流量大、行车速度快等特点，所W比较容易发生突发事故，因此需 要大量的人力和物力去协调才能保证交通安全。目前，大部分道路突发事故处理方式仅为 事故告警牌提示，或由交警现场指挥，容易造成大面积、长时间的交通拥塞，W及在未知前 方突发事故的情况下后续车辆继续驶入事故道路，造成更严重的拥堵。所W突发事故提示 技术是解决道路拥塞、控制交通流的一个重要的研究课题。
[0005] 与传统的基于传感器的车载主动安全应用相比，基于车车或车路通信的车联网主 动安全应用在有效距离、成本等方面具有明显优势。由于车与车、车与路边单元能够共享信 息，所W车联网主动安全应用不受距离的限制。另外，它对传感器的精密性要求并不高，极 大地降低了成本，具有很高的实际推广价值。在实际应用中，由于驾驶员难W在短时间内对 紧急事件采取措施，据研究表明如果在碰撞前半秒给予驾驶员警告就可W避免60%的事故 发生。预警机制应当具有实时快速、高可靠、算法简单实用的特性，本发明因此而来。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种紧急消息传输 可靠性高、可进行高效传递的基于车车协作的车联网紧急消息多跳广播传输方法。
[0007] 本发明的目的可W通过W下技术方案来实现：
[000引一种基于车车协作的车联网紧急消息多跳广播传输方法，包括W下步骤：
[0009] 1)各车辆节点实时接收邻居车辆节点的信标消息并进行处理，获得局部范围内的 拓扑信息，并为每个邻居车辆节点计算一个权重值；
[0010] 2) -车辆节点发生突发事故后，生成紧急消息，将权重值最小的n个邻居车辆节 点作为协作车辆，并将各协作车辆的IP地址加入所述紧急消息中，w固定格式进行广播；
[0011] 3)接收到紧急消息的邻居车辆节点判断该紧急消息是否存在，若是，则忽略该紧 急消息，若否，则执行步骤4);
[0012] 4)接收到紧急消息的邻居车辆节点判断自身与突发事故车辆的运动方向是否一 致，若是，则执行步骤5)，若否，则忽略该紧急消息；
[0013] 5)接收到紧急消息的邻居车辆节点判断自身是否处于突发事故车辆的后方，若 是，则执行步骤6)，若否，则忽略该紧急消息；
[0014] 6)接收到紧急消息的邻居车辆节点判断该紧急消息的生存跳数是否为零，若是， 则忽略该紧急消息，若否，则执行步骤7);
[0015] 7)接收到紧急消息的邻居车辆节点判断该紧急消息中协作车辆的IP地址是否与 自身IP地址相同，若是，则执行步骤8)，若否，则忽略该紧急消息；
[0016] 8)复制接收到的紧急消息，选出自身的n个协作车辆，并化选出的协作车辆的IP 地址替换原先紧急消息中的协作车辆IP地址，广播修改后的紧急消息；
[0017] 9)其它邻居车辆节点重复步骤4)-8)。
[0018] 所述信标消息包括从CAN数据总线和GI^S模块获取的车辆信息，该信标信息W固 定周期广播给邻居车辆节点。
[0019] 所述车辆信息包括车辆速度、车辆方向角、地面航向角、经绅度坐标数据W及从物 理层得到的SNR值。
[0020] 所述步骤1)中，为每个邻居车辆节点计算一个权重值的计算方式如下：
【主权项】
1. 一种基于车车协作的车联网紧急消息多跳广播传输方法，其特征在于，包括以下步 骤： 1) 各车辆节点实时接收邻居车辆节点的信标消息并进行处理，获得局部范围内的拓扑 信息，并为每个邻居车辆节点计算一个权重值； 2) -车辆节点发生突发事故后，生成紧急消息，将权重值最小的η个邻居车辆节点作 为协作车辆，并将各协作车辆的IP地址加入所述紧急消息中，以固定格式进行广播； 3) 接收到紧急消息的邻居车辆节点判断该紧急消息是否存在，若是，则忽略该紧急消 息，若否，则执行步骤4); 4) 接收到紧急消息的邻居车辆节点判断自身与突发事故车辆的运动方向是否一致，若 是，则执行步骤5)，若否，则忽略该紧急消息； 5) 接收到紧急消息的邻居车辆节点判断自身是否处于突发事故车辆的后方，若是，则 执行步骤6)，若否，则忽略该紧急消息； 6) 接收到紧急消息的邻居车辆节点判断该紧急消息的生存跳数是否为零，若是，则忽 略该紧急消息，若否，则执行步骤7); 7) 接收到紧急消息的邻居车辆节点判断该紧急消息中协作车辆的IP地址是否与自身 IP地址相同，若是，则执行步骤8)，若否，则忽略该紧急消息； 8) 复制接收到的紧急消息，选出自身的η个协作车辆，并以选出的协作车辆的IP地址 替换原先紧急消息中的协作车辆IP地址，广播修改后的紧急消息； 9) 其它邻居车辆节点重复步骤4)-8)。
2. 根据权利要求1所述的基于车车协作的车联网紧急消息多跳广播传输方法，其特征 在于，所述信标消息包括从CAN数据总线和GPS模块获取的车辆信息，该信标信息以固定周 期广播给邻居车辆节点。
3. 根据权利要求2所述的基于车车协作的车联网紧急消息多跳广播传输方法，其特征 在于，所述车辆信息包括车辆速度、车辆方向角、地面航向角、经炜度坐标数据以及从物理 层得到的SNR值。
4. 根据权利要求3所述的基于车车协作的车联网紧急消息多跳广播传输方法，其特征 在于，所述步骤1)中，为每个邻居车辆节点计算一个权重值的计算方式如下：
其中，Weight为权重值，m_txTh为车辆节点的最大传输距离，nb_dist邻居车辆节点与 车辆节点间的距离，根据GPS的经炜度坐标数据计算得到，SNR、SNRmin、SNRthresh分别为物理 层的信噪比及其最小值和门限值，ALPHA、BETA为常数。
5. 根据权利要求1所述的基于车车协作的车联网紧急消息多跳广播传输方法，其特征 在于，所述固定格式具体为： 交通状况，车辆IP，消息编号，车辆方向，车辆位置，协作车辆1的IP，协作车辆2的 IP，……，协作车辆n的IP，消息生存跳数。
6. 根据权利要求5所述的基于车车协作的车联网紧急消息多跳广播传输方法，其特征 在于，所述η取值为2。
7. 根据权利要求6所述的基于车车协作的车联网紧急消息多跳广播传输方法，其特征 在于，所述步骤7)具体为： 701) 接收到紧急消息的邻居车辆节点判断该紧急消息中协作车辆1的IP是否与自身 IP地址相同，若是，则执行步骤8)，若否，执行步骤702); 702) 接收到紧急消息的邻居车辆节点判断该紧急消息中协作车辆2的IP是否与自身 IP地址相同，若是，则执行步骤703)，若否，则忽略该紧急消息； 703) 接收到紧急消息的邻居车辆节点判断在设定的等待时间内是否监听到协作车辆 1广播的该紧急消息，若是，则停止等待，忽略该紧急消息，若否，则执行步骤8)。
【专利摘要】本发明涉及一种基于车车协作的车联网紧急消息多跳广播传输方法，该方法通过周期性广播信标消息的机制来使得车辆节点有效识别周围邻居车辆的位置、速度、行驶方向以及信道质量等相关信息，当车辆发生突发事故后，该车辆根据周围邻居的相关信息来选择最合适的协作车辆，并将该协作车辆的IP地址放到紧急消息中，得到格式一致的数据，然后广播该紧急消息给周围车辆节点；当该协作车辆接收到该消息后立即广播该消息给后面的车辆而无需设置退避等待时间，其他车辆则根据自己跟突发事故车辆的运动方向、位置关系进行判断，决定采取相应的措施或丢弃该消息。与现有技术相比，本发明具有紧急消息传输可靠性高、可进行高效传递等优点。
【IPC分类】H04L29-08, H04L12-18
【公开号】CN104753691
【申请号】CN201510089139
【发明人】郭爱煌, 沈秀兰
【申请人】同济大学
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2015年2月27日