專利名稱：基于信息相關(guān)性的車用無線自組織網(wǎng)安全信息的投遞方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種適用于車用無線自組織網(wǎng)(VANET， Vehicular Ad hoc Networks)的信息的多跳廣播投遞方法。
背景技術(shù)：
車用無線自組織網(wǎng)(VANET，Vehicular Ad hoc Networks)，是指道路上車輛間、車輛與路邊固定接入點(diǎn)之間互相通信組成的開放移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)，是一個(gè)自組織的、結(jié)構(gòu)開放的車輛間通信網(wǎng)絡(luò)。車用無線自組織網(wǎng)的首要目標(biāo)是提供開放的公共道路交通安全服務(wù)，具體就是通過車輛間交換安全信息來保證車輛行駛的安全性，因此如何保證安全信息可靠并快速地被所需車輛接收尤為重要。安全信息用于通知其他車輛已經(jīng)發(fā)生的緊急情況，如交通事故、堵塞，路面障礙物等。安全消息具有消息簡(jiǎn)短，優(yōu)先級(jí)高，實(shí)時(shí)性要求高的特點(diǎn)。在實(shí)際應(yīng)用中，一個(gè)安全信息通常都有范圍有效性和時(shí)間有效性，超出一定范圍和時(shí)間后，該安全信息失效。從范圍方面考慮，當(dāng)源車輛(發(fā)起廣播安全信息行為的車輛) 發(fā)現(xiàn)緊急情況時(shí)將廣播安全信息，該安全信息通常只會(huì)影響將要行駛到發(fā)生緊急情況地點(diǎn)附近的車輛，即受影響的車輛位于同源車輛同向運(yùn)行的某些車道上，且這些車輛在源車輛后方的一定距離內(nèi)。從時(shí)間方面考慮，安全信息通常只會(huì)在一定時(shí)間內(nèi)影響源車輛后方一定距離內(nèi)的某些同向車道上的車輛。安全信息的影響時(shí)間、影響距離和影響車道會(huì)因?yàn)榘踩畔⒌念愋筒煌鞑幌嗤?。例如，在高速公路上，剎車安全類信息會(huì)在0.7s內(nèi)影響本車道200米范圍內(nèi)的后續(xù)車輛。在本發(fā)明中，我們稱安全信息的影響時(shí)間，影響距離和影響車道為該安全信息的相關(guān)性參數(shù)。在車用無線自組織網(wǎng)中，安全信息封裝WSM(WAVE short message，車載短消息報(bào)文)中通過多跳廣播來實(shí)現(xiàn)投遞的，所以廣播方法的效率直接地影響著安全信息投遞的性能。下面詳細(xì)介紹與本發(fā)明相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)基于地理位置類的廣播協(xié)議是車用無線自組織網(wǎng)中一類常用的廣播協(xié)議。在基于地理位置類的廣播協(xié)議中，節(jié)點(diǎn)選擇中繼節(jié)點(diǎn)時(shí)不需要網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)湫畔ⅲ恍枰従庸?jié)點(diǎn)的地理位置信息，其中位置信息是通過周期性的beacon報(bào)文或廣播報(bào)文在直接鄰近的節(jié)點(diǎn)間交換得到?；诘乩砦恢妙惖膹V播協(xié)議具有收斂速度快，用較少的計(jì)算開銷可決定是否轉(zhuǎn)發(fā)廣播報(bào)文的特點(diǎn)，適用于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)高速動(dòng)態(tài)變化的車用無線自組織網(wǎng)?；诘乩砦恢妙惖膹V播協(xié)議在廣播報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)過程中，中繼節(jié)點(diǎn)是否轉(zhuǎn)發(fā)廣播報(bào)文不是以全網(wǎng)的角度進(jìn)行決策，而是采用局部最優(yōu)的思想通過本地計(jì)算獨(dú)立確定的?；诘乩砦恢妙惖膹V播協(xié)議中一個(gè)常用的決定是否轉(zhuǎn)發(fā)廣播報(bào)文的方法是根據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)增加的覆蓋區(qū)域大小來確定。節(jié)點(diǎn)收首次到廣播報(bào)文后，計(jì)算轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)增加覆蓋的區(qū)域AC，如圖1(a) 中的黑色區(qū)域即節(jié)點(diǎn)m收到鄰居節(jié)點(diǎn)i廣播報(bào)文的AC，其中圖1中的小圓代表節(jié)點(diǎn)，大圓代表節(jié)點(diǎn)的覆蓋范圍。然后將AC與預(yù)先定義的覆蓋門限A比較，決定是否轉(zhuǎn)發(fā)。若AC小于A，則不予轉(zhuǎn)發(fā)。若AC大于A，則隨機(jī)等待一段時(shí)間，在此時(shí)間內(nèi)收到其他鄰居節(jié)點(diǎn)發(fā)送的相同的廣播報(bào)文則更新AC，假設(shè)此時(shí)又收到鄰居節(jié)點(diǎn)j的相同廣播報(bào)文，圖1(b)中的黑色區(qū)域?yàn)榇藭r(shí)節(jié)點(diǎn)m更新后的AC,再將更新后的AC與A比較，小于A則丟棄；否者繼續(xù)等待，直至等待結(jié)束后AC仍大于A才轉(zhuǎn)發(fā)該廣播報(bào)文。基于距離的廣播協(xié)議是基于地理位置類的廣播協(xié)議中的一種，該協(xié)議是基于這樣一個(gè)事實(shí)，即離上一跳中繼節(jié)點(diǎn)越遠(yuǎn)的節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文時(shí)增加覆蓋的區(qū)域AC越大。如圖2所示，i為上一跳中繼節(jié)點(diǎn)，收到節(jié)點(diǎn)i廣播報(bào)文的節(jié)點(diǎn)j和節(jié)點(diǎn)m的AC分別如圖2 (a)和圖 2(b)所示，其中圖2中的小圓代表節(jié)點(diǎn)，大圓代表節(jié)點(diǎn)的覆蓋范圍，顯然離節(jié)點(diǎn)i較遠(yuǎn)的鄰居節(jié)點(diǎn)m的AC比較大。在基于距離的廣播協(xié)議中，節(jié)點(diǎn)收到鄰居節(jié)點(diǎn)的廣播報(bào)文后，將等待一段時(shí)間，其等待時(shí)間長(zhǎng)度與該節(jié)點(diǎn)到鄰居節(jié)點(diǎn)的距離成反比，即離該鄰居節(jié)點(diǎn)越遠(yuǎn)的節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)等待時(shí)間越短，轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)會(huì)越高。在此等待時(shí)間內(nèi)，若節(jié)點(diǎn)收到其他鄰居節(jié)點(diǎn)的相同廣播報(bào)文，則丟棄不予轉(zhuǎn)發(fā)；若等待時(shí)間結(jié)束時(shí)還沒收到相同的廣播報(bào)文，節(jié)點(diǎn)立即轉(zhuǎn)發(fā)該報(bào)文?；诰嚯x的廣播協(xié)議通過選擇距離上一跳中繼節(jié)點(diǎn)更遠(yuǎn)的節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)廣播信息，減少廣播傳輸過程中的跳數(shù)，降低廣播報(bào)文的傳輸時(shí)延，減少冗余廣播報(bào)文?，F(xiàn)有技術(shù)的存在的問題和不足由前面的背景介紹可知，在實(shí)際中安全信息往往具有時(shí)間有效性和范圍有效性。 若在安全信息的投遞過程中充分考慮安全信息的時(shí)間有效性和范圍有效性，就能夠在不影響安全信息的正常投遞過程的前提下，將安全信息的投遞控制在最短時(shí)間和最小的節(jié)點(diǎn)范圍內(nèi)，從而大幅度的減少冗余報(bào)文的傳輸。然而現(xiàn)有的安全信息投遞方法都是將WSM報(bào)文作為一個(gè)普通的廣播報(bào)文進(jìn)行投遞，沒有充分考慮WSM報(bào)文中安全信息的時(shí)間有效性和范圍有效性的特性，造成了一定數(shù)量的冗余報(bào)文的傳輸。在現(xiàn)有的安全信息投遞方法中，中繼節(jié)點(diǎn)的確定都是節(jié)點(diǎn)收到廣播報(bào)文后本節(jié)點(diǎn)根據(jù)一定的競(jìng)爭(zhēng)策略競(jìng)爭(zhēng)獲得，如在基于距離的廣播協(xié)議中，節(jié)點(diǎn)通過自己離上一跳中繼節(jié)點(diǎn)的距離來設(shè)置等待時(shí)間，競(jìng)爭(zhēng)轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)會(huì)。若在繁忙的交通路況環(huán)境下，密集的車輛競(jìng)爭(zhēng)轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文會(huì)造成嚴(yán)重的報(bào)文傳輸碰撞。若采用上一跳中繼節(jié)點(diǎn)在WSM報(bào)文中指定下一跳的中繼節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)收到WSM報(bào)文后根據(jù)自己是不是上一跳中繼節(jié)點(diǎn)指定的中繼節(jié)點(diǎn)來決定是否轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文將可以大大的減少碰撞的概率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為克服現(xiàn)有技術(shù)的問題，提高安全信息投遞的性能，第一次提出將前面提到的安全信息的影響時(shí)間，影響距離和影響車道這三個(gè)相關(guān)性參數(shù)考慮到安全信息的投遞過程中，并在中繼過程中采用一種指定中繼，堅(jiān)持中繼的思想，設(shè)計(jì)了一種基于信息相關(guān)性的車用無線自組織網(wǎng)安全信息的投遞方法，從而減少冗余報(bào)文發(fā)送，降低報(bào)文碰撞。本發(fā)明的技術(shù)方案是基于信息相關(guān)性的車用無線自組織網(wǎng)安全信息的投遞方法，包括如下步驟步驟1 源節(jié)點(diǎn)生成和發(fā)送WSM報(bào)文過程步驟11 源節(jié)點(diǎn)s發(fā)現(xiàn)異常事件，將根據(jù)信息的相關(guān)性確定該安全信息的影響時(shí)間Tmax、影響距離Dmax和影響車道集合LaneID ；源節(jié)點(diǎn)s初始化報(bào)文剩余影響時(shí)間T為Tmax，選擇后向?yàn)閳?bào)文的待發(fā)送方向；步驟12 源節(jié)點(diǎn)s根據(jù)基于距離和車道相關(guān)性的中繼選擇方法指定下一跳中繼， 其指定的下一跳中繼的ID號(hào)為RelayIDs ；步驟13 源節(jié)點(diǎn)s將報(bào)文剩余影響時(shí)間T、影響距離Dmax和影響車道集合LaneID 作為相關(guān)性系數(shù)，同選擇的下一跳中繼節(jié)點(diǎn)的ID號(hào)RelayIDs、源節(jié)點(diǎn)s的絕對(duì)位置信息 Position(xs, ys)和安全信息一起封裝在WSM報(bào)文中，向報(bào)文待發(fā)送方向廣播該報(bào)文；同時(shí)源節(jié)點(diǎn)s啟動(dòng)反饋等待定時(shí)器Tfs，反饋等待定時(shí)器的等待時(shí)間tfs = c，其中c是一個(gè)常數(shù)；步驟14 若在反饋等待定時(shí)器Tfs超時(shí)前收到指定中繼RelayIDs返回的確認(rèn)報(bào)文， 表明指定的下一跳中繼已經(jīng)成功收到安全報(bào)文，源節(jié)點(diǎn)s停止發(fā)送等待定時(shí)器Tsi，丟棄該報(bào)文；否則，源節(jié)點(diǎn)s修正報(bào)文剩余影響時(shí)間T，其值為原來的報(bào)文剩余影響時(shí)間T的值減去反饋等待定時(shí)器的等待時(shí)間tfs ；若修正后的報(bào)文剩余影響時(shí)間T小于或等于0，則丟棄該報(bào)文，否則若修正后的報(bào)文剩余影響時(shí)間T大于0，則轉(zhuǎn)到步驟12。步驟2 中繼節(jié)點(diǎn)中繼轉(zhuǎn)發(fā)WSM報(bào)文過程步驟21 節(jié)點(diǎn)i收到前一中繼節(jié)點(diǎn)j發(fā)送的WSM報(bào)文；節(jié)點(diǎn)i先根據(jù)WSM報(bào)文中的 RelayIDj信息判斷自己是不是節(jié)點(diǎn)j指定的轉(zhuǎn)發(fā)中繼，若不是，則不作中繼轉(zhuǎn)發(fā)，退出中繼轉(zhuǎn)發(fā)WSM報(bào)文過程；否則立即利用指向報(bào)文來的方向的定向天線向節(jié)點(diǎn)j發(fā)送確認(rèn)報(bào)文；步驟22 節(jié)點(diǎn)i提取報(bào)文的相關(guān)信息，獲取當(dāng)前報(bào)文剩余影響時(shí)間T，并且選擇報(bào)文來的反方向?yàn)閳?bào)文待發(fā)送方向；步驟23 若節(jié)點(diǎn)i的行駛方向與報(bào)文待發(fā)送方向同向，即與相關(guān)車道的節(jié)點(diǎn)行駛方向反向，為防止相關(guān)車道的節(jié)點(diǎn)行駛到節(jié)點(diǎn)i的后向而收不到節(jié)點(diǎn)i前向定向廣播的WSM 報(bào)文，節(jié)點(diǎn)i不做延時(shí)處理直接轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文，并轉(zhuǎn)到步驟25 ；否則若節(jié)點(diǎn)i的行駛方向與報(bào)文待發(fā)送方向反向，啟動(dòng)發(fā)送等待定時(shí)器Tsi，其轉(zhuǎn)發(fā)等待時(shí)間tsi采用基于距離相關(guān)性的轉(zhuǎn)發(fā)等待時(shí)間確定方法確定；步驟M 發(fā)送等待定時(shí)器Tsi超時(shí)前收到重復(fù)報(bào)文，表明上一跳中繼節(jié)點(diǎn)j沒有收到節(jié)點(diǎn)i的確認(rèn)報(bào)文，認(rèn)為上一次投遞失敗而重新指定中繼發(fā)送WSM報(bào)文，則節(jié)點(diǎn)i停止發(fā)送等待定時(shí)器Tsi，丟棄原報(bào)文，轉(zhuǎn)到步驟21分析新報(bào)文；若發(fā)送等待定時(shí)器Tsi超時(shí)，且期間沒收重復(fù)報(bào)文，節(jié)點(diǎn)i修正報(bào)文剩余影響時(shí)間T，其值為原來的報(bào)文剩余影響時(shí)間T的值減去轉(zhuǎn)發(fā)等待時(shí)間tsi ；此時(shí)若修正后的報(bào)文剩余影響時(shí)間T小于或等于0，則丟棄該報(bào)文； 否則若修正后的報(bào)文剩余影響時(shí)間T大于0，轉(zhuǎn)到步驟25 ；步驟25 節(jié)點(diǎn)i依照步驟1中源節(jié)點(diǎn)生成和發(fā)送安全信息過程步驟12中的中繼選擇方法指定下一跳中繼RelayIDi,更新原報(bào)文中的下一跳中繼節(jié)點(diǎn)的ID號(hào)和報(bào)文剩余影響時(shí)間T，向報(bào)文待發(fā)送方向廣播該更新了的新報(bào)文；同時(shí)節(jié)點(diǎn)i啟動(dòng)反饋等待定時(shí)器Tfi， 反饋等待定時(shí)器的等待時(shí)間tfi = c ；步驟沈若在反饋等待定時(shí)器Tfi超時(shí)前收到指定中繼RelayIDi返回的確認(rèn)報(bào)文， 表明指定的下一跳中繼已經(jīng)成功收到安全報(bào)文，節(jié)點(diǎn)i停止發(fā)送等待定時(shí)器Tsi，丟棄該報(bào)文；否則，節(jié)點(diǎn)i修正報(bào)文剩余影響時(shí)間T，其值為原來的報(bào)文剩余影響時(shí)間T的值減去反饋等待定時(shí)器的等待時(shí)間tfi。若修正后的報(bào)文剩余影響時(shí)間T小于或等于0，則丟棄該報(bào)文，否則若修正后的報(bào)文剩余影響時(shí)間τ大于0，則轉(zhuǎn)到步驟25。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明將安全信息的影響時(shí)間，影響距離和影響車道這三個(gè)相關(guān)性參數(shù)考慮到安全信息的投遞過程中，并在中繼過程中采用一種指定中繼，堅(jiān)持中繼的思想，從而減少冗余報(bào)文發(fā)送，降低報(bào)文碰撞。影響時(shí)間控制WSM報(bào)文的時(shí)間有效性。 WSM報(bào)文只在影響時(shí)間內(nèi)進(jìn)行投遞，當(dāng)報(bào)文投遞時(shí)間超過影響時(shí)間，該報(bào)文已經(jīng)失效，則丟棄該報(bào)文不再轉(zhuǎn)發(fā)。影響距離影響文轉(zhuǎn)發(fā)前的等待時(shí)間。在本發(fā)明中介紹的發(fā)基于距離相關(guān)性的轉(zhuǎn)發(fā)等待時(shí)間確定方法中，在影響距離內(nèi)離源節(jié)點(diǎn)越遠(yuǎn)，信息緊急性越低，則等待轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)間越長(zhǎng)；在超出影響距離時(shí)，安全信息無效，因此我們?cè)O(shè)置的等待時(shí)間為該車輛行駛進(jìn)入影響距離內(nèi)的時(shí)間，保證作為中繼節(jié)點(diǎn)的車輛進(jìn)入影響距離內(nèi)后才轉(zhuǎn)發(fā)WSM報(bào)文，從而把安全信息的投遞控制在比影響距離最多多一跳的范圍內(nèi)。此外，該方法還使得在中繼節(jié)點(diǎn)同時(shí)收到多個(gè)WSM報(bào)文的情況下，最緊急的WSM報(bào)文由于等待時(shí)間最短將優(yōu)先發(fā)送出去。 影響車道影響下一跳中繼節(jié)點(diǎn)的確定。在本發(fā)明中介紹的基于距離和車道相關(guān)性的中繼選擇方法中，離當(dāng)前中繼節(jié)點(diǎn)越遠(yuǎn)，車道相關(guān)性系數(shù)越高的鄰居節(jié)點(diǎn)選作為下一跳中繼節(jié)點(diǎn)的可能性越高。這種選擇方法使得安全信息在盡快轉(zhuǎn)發(fā)到遠(yuǎn)處車輛的同時(shí)將轉(zhuǎn)發(fā)盡量限制在相關(guān)車道內(nèi)。本發(fā)明在利用相關(guān)性信息較少冗余報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)之外，本發(fā)明還采用了指定中繼和堅(jiān)持中繼的思想來提高報(bào)文投遞的可靠性，使得在信息有效期內(nèi)始終有一個(gè)節(jié)點(diǎn)在轉(zhuǎn)發(fā)WSM報(bào)文。該思想主要是節(jié)點(diǎn)接收到上一中繼節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)來的WSM報(bào)文且該報(bào)文中指定的中繼節(jié)點(diǎn)是本節(jié)點(diǎn)，則立即向上一中繼節(jié)點(diǎn)發(fā)送確認(rèn)報(bào)文，確認(rèn)自己的中繼身份。節(jié)點(diǎn)在繼承了中繼角色后將一直堅(jiān)持向報(bào)文待發(fā)送方向轉(zhuǎn)發(fā)WSM報(bào)文，直至有它的鄰居節(jié)點(diǎn)繼承了它的中繼角色或則該WSM報(bào)文過期。


圖1 (a)和圖1 (b)是使用計(jì)算轉(zhuǎn)發(fā)的增加覆蓋區(qū)域決定是否轉(zhuǎn)發(fā)的分析示意圖。圖2(a)和圖2(b)是基于距離的廣播協(xié)議決定是否轉(zhuǎn)發(fā)的分析示意圖。圖3是本發(fā)明中源節(jié)點(diǎn)生成和發(fā)送WSM報(bào)文過程的流程圖。
圖4是本發(fā)明中中繼節(jié)點(diǎn)中繼轉(zhuǎn)發(fā)WSM報(bào)文過程的流程圖。圖5是本發(fā)明中基于距離和車道相關(guān)性的中繼選擇方法的一個(gè)實(shí)施例子。圖6是本發(fā)明中基于距離相關(guān)性的轉(zhuǎn)發(fā)等待時(shí)間確定方法的一個(gè)實(shí)施例子。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做詳細(xì)的說明。在以下技術(shù)方案的具體實(shí)施方式
的介紹過程中，我們稱裝有WAVE (Wireless Access in Vehicular Environments，車載環(huán)境下的無線接入)設(shè)備的車輛為車用無線自組織網(wǎng)中的節(jié)點(diǎn)。本發(fā)明得以實(shí)施的假設(shè)前提有假設(shè)車輛可以從GPS獲取自己在GPS建立的絕對(duì)坐標(biāo)系下的絕對(duì)位置信息Position(Xj，yj)，車輛裝有傳感器可以采集車輛節(jié)點(diǎn)的速度、 方向等狀態(tài)。任一節(jié)點(diǎn)j將自己的ID號(hào)ID」、絕對(duì)位置信息Position(Xj，y」)、所在車道號(hào) LaneIDj和運(yùn)行速度Vj封裝在beacon報(bào)文中，并通過周期性的發(fā)送beacon報(bào)文向鄰居通告自己的信息。與節(jié)點(diǎn)j相鄰的每個(gè)節(jié)點(diǎn)i以自己為坐標(biāo)原點(diǎn)，沿車道方向?yàn)棣州S，其中χ 軸的正向指向車輛運(yùn)動(dòng)方向，依據(jù)右手法則確定y軸建立一個(gè)相對(duì)坐標(biāo)系。節(jié)點(diǎn)i建立的相對(duì)坐標(biāo)系的χ軸與GPS絕對(duì)坐標(biāo)中χ軸的夾角為β ”節(jié)點(diǎn)i的鄰居表不是存儲(chǔ)的鄰居節(jié)點(diǎn)j的絕對(duì)位置信息，而是在每次收到鄰居信息后對(duì)鄰居的絕對(duì)位置信息Position (Xj， Yj)進(jìn)行坐標(biāo)公式的轉(zhuǎn)換得到相對(duì)位置信息RPositionOcjli，yjU)。鄰居節(jié)點(diǎn)j在i中存儲(chǔ)的信息NIjli如下NIjli =< IDj, LaneIDj, RPosition(Xjli，Yjli)，Vj >其中根據(jù)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換公式Xjli= (Xj-Xi) cos β ^ (Yj-Yi) sin β tYjIi = (Yj-Yi) cos β 廠(Xj-Xi) sin β t假設(shè)每個(gè)節(jié)點(diǎn)有兩個(gè)180度的定向天線分別指向車輛運(yùn)動(dòng)方向的前方和后方。節(jié)點(diǎn)全向監(jiān)聽信道，要發(fā)送信息時(shí)可以根據(jù)需要通過這兩個(gè)定向天線將信息定向投遞到自己運(yùn)行方向的前向或后向。由于安全信息只影響源節(jié)點(diǎn)的后面的節(jié)點(diǎn)，所以為減少冗余報(bào)文的傳輸，本方法中節(jié)點(diǎn)在轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文時(shí)將運(yùn)用定向天線只向源節(jié)點(diǎn)的后向的節(jié)點(diǎn)廣播該報(bào)文。我們叫源節(jié)點(diǎn)的后向?yàn)閳?bào)文的待發(fā)送方向，顯然對(duì)每一個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)，報(bào)文的待發(fā)送方向就是接收到的報(bào)文來的反方向，即與源節(jié)點(diǎn)同向行駛的節(jié)點(diǎn)的后向或與源節(jié)點(diǎn)逆向行駛的節(jié)點(diǎn)的前向。假設(shè)每個(gè)節(jié)點(diǎn)在行駛過程中都是勻速行駛。假設(shè)所有車輛都裝有WAVE設(shè)備，即所有車輛都是車用無線自組織網(wǎng)中的節(jié)點(diǎn)，彼此之間可以通信。由于上述假設(shè)均可以通過現(xiàn)有技術(shù)或公知常識(shí)而設(shè)定，因此這些假設(shè)都被視為現(xiàn)有技術(shù)而不再做詳細(xì)的描述。下面結(jié)合附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施過程基于信息相關(guān)性的車用無線自組織網(wǎng)安全信息的投遞方法，如圖3、圖4所示，包括源節(jié)點(diǎn)(發(fā)起廣播安全信息行為的節(jié)點(diǎn))生成和發(fā)送WSM報(bào)文過程和中繼節(jié)點(diǎn)中繼轉(zhuǎn)發(fā)WSM報(bào)文過程。步驟1 源節(jié)點(diǎn)生成和發(fā)送WSM報(bào)文過程步驟11 源節(jié)點(diǎn)s發(fā)現(xiàn)異常事件，將根據(jù)信息的相關(guān)性確定該安全信息的影響時(shí)間Tmax、影響距離Dmax和影響車道集合LanelD。源節(jié)點(diǎn)s初始化報(bào)文剩余影響時(shí)間T為Tmax，選擇后向?yàn)閳?bào)文的待發(fā)送方向。步驟12 源節(jié)點(diǎn)s根據(jù)基于距離和車道相關(guān)性的中繼選擇方法指定下一跳中繼， 其指定的下一跳中繼的ID號(hào)為RelayIDs?；诰嚯x和車道相關(guān)性的中繼選擇方法是對(duì)基于距離的廣播協(xié)議的一種改進(jìn)，將安全信息的影響車道集合的這個(gè)相關(guān)性系數(shù)也考慮到中繼節(jié)點(diǎn)的選擇中來?；诰嚯x和車道相關(guān)性的中繼選擇方法基本思想是，離當(dāng)前中繼節(jié)點(diǎn)越遠(yuǎn)，車道相關(guān)性系數(shù)越高的鄰居節(jié)點(diǎn)選作為下一跳中繼節(jié)點(diǎn)的可能性越高，從而使得安全信息在盡快轉(zhuǎn)發(fā)到遠(yuǎn)處車輛的同時(shí)將轉(zhuǎn)發(fā)盡量限制在相關(guān)車道內(nèi)。本步驟中，基于距離和車道相關(guān)性的中繼選擇方法的具體方法請(qǐng)見如下描述若節(jié)點(diǎn)i要選擇下一跳中繼節(jié)點(diǎn)，則節(jié)點(diǎn)i首先計(jì)算報(bào)文的待發(fā)送方向上每一個(gè)鄰居節(jié)點(diǎn)選作中繼節(jié)點(diǎn)的可能性系數(shù)。鄰居節(jié)點(diǎn)m的可能性系數(shù)RelayP0siim可根據(jù)以下公式確定RelayPossm = dmi Xa+RLanemXb其中dmi= Xfflji為沿i運(yùn)動(dòng)方向鄰居節(jié)點(diǎn)m與節(jié)點(diǎn)i之間的距離，a和b是正的常數(shù)。RLarn5m為車道相關(guān)性系數(shù)，若鄰居節(jié)點(diǎn)m所在車道在影響車道集合LaneID內(nèi)，則其值為1 ；若鄰居節(jié)點(diǎn)m所在車道在影響車道集合LaneID外且節(jié)點(diǎn)m的運(yùn)行方向與該安全信息的待發(fā)送方向反向，則其值為0 ；若鄰居節(jié)點(diǎn)m不在安全信息的影響車道集合LaneID中且節(jié)點(diǎn)m的運(yùn)行方向與該安全信息的待發(fā)送方向同向，則其值為-1。然后節(jié)點(diǎn)i選擇報(bào)文的待發(fā)送方向上可能性系數(shù)最大的鄰居節(jié)點(diǎn)指定為下一跳中繼節(jié)點(diǎn)，并將指定的下一跳中繼節(jié)點(diǎn)的ID號(hào)賦值給RelayHV為方便理解基于距離和車道相關(guān)性的中繼選擇方法，以下將具體舉例說明。如圖5所示，節(jié)點(diǎn)A要在發(fā)送WSM報(bào)文前選擇下一跳中繼節(jié)點(diǎn)。假設(shè)節(jié)點(diǎn)A的后向報(bào)文待發(fā)送方向，即節(jié)點(diǎn)B、C、D均在節(jié)點(diǎn)A的報(bào)文待發(fā)送方向上，所以節(jié)點(diǎn)A需計(jì)算鄰居節(jié)點(diǎn)B、C、D選作中繼節(jié)點(diǎn)的可能性系數(shù)。若該WSM報(bào)文中的安全信息的影響車道集合LaneID為⑵，即只有2號(hào)車道。節(jié)點(diǎn)B所在車道在影響車道集合LaneID內(nèi)，則其車道相關(guān)性系數(shù)值RLanq為1 ；節(jié)點(diǎn)C所在車道在影響車道集合LaneID外且節(jié)點(diǎn)C的運(yùn)行方向與該安全信息的待發(fā)送方向反向，則其車道相關(guān)性系數(shù)值RLaM。為0 ；節(jié)點(diǎn)D不在安全信息的影響車道集合LaneID中且節(jié)點(diǎn)D的運(yùn)行方向與該安全信息的待發(fā)送方向同向，則其車道相關(guān)性系數(shù)值RLanq* -1。鄰居節(jié)點(diǎn) B、C、D選作中繼節(jié)點(diǎn)的可能性系數(shù)分別為RelayPossB = dBAXa+b,其中 dBA = |xB|A|RelayPossc = dCAXa,其中 dCA = |xc|A|RelayPos^1 = dDAXa_b，其中 dDA = xD,A節(jié)點(diǎn)A選擇報(bào)文的待發(fā)送方向上可能性系數(shù)最大的鄰居節(jié)點(diǎn)指定為下一跳中繼節(jié)點(diǎn)，本例中dBA = dCA = dDA，顯然鄰居節(jié)點(diǎn)B選作中繼幾點(diǎn)的可能性系數(shù)最大，即鄰居節(jié)點(diǎn) B為節(jié)點(diǎn)A指定的下一跳中繼。節(jié)點(diǎn)A將指定的下一跳中繼節(jié)點(diǎn)B的ID號(hào)賦值給RelayIDA， 完成本次中繼選擇方法。步驟13 源節(jié)點(diǎn)s將報(bào)文剩余影響時(shí)間T、影響距離Dmax和影響車道集合LaneID 作為相關(guān)性系數(shù)，同選擇的下一跳中繼節(jié)點(diǎn)的ID號(hào)RelayIDs、源節(jié)點(diǎn)s的絕對(duì)位置信息 Position (xs,ys)和安全信息一起封裝在WSM報(bào)文中，向報(bào)文待發(fā)送方向廣播該報(bào)文。同時(shí)源節(jié)點(diǎn)s啟動(dòng)反饋等待定時(shí)器Tfs，反饋等待定時(shí)器的等待時(shí)間tfs = c，其中c是一個(gè)常數(shù)。步驟14:若在反饋等待定時(shí)器Tft超時(shí)前收到指定中繼RelayIDs返回的確認(rèn)報(bào)文， 表明指定的下一跳中繼已經(jīng)成功收到安全報(bào)文，源節(jié)點(diǎn)s停止發(fā)送等待定時(shí)器Tsi，丟棄該報(bào)文；否則，源節(jié)點(diǎn)s修正報(bào)文剩余影響時(shí)間T，其值為原來的報(bào)文剩余影響時(shí)間T的值減去反饋等待定時(shí)器的等待時(shí)間tfs ；若修正后的報(bào)文剩余影響時(shí)間T小于或等于0，則丟棄該報(bào)文，否則若修正后的報(bào)文剩余影響時(shí)間T大于0，則轉(zhuǎn)到步驟12。步驟2 中繼節(jié)點(diǎn)中繼轉(zhuǎn)發(fā)WSM報(bào)文過程步驟21 節(jié)點(diǎn)i收到前一中繼節(jié)點(diǎn)j發(fā)送的WSM報(bào)文。節(jié)點(diǎn)i先根據(jù)WSM報(bào)文中的RelayII^信息判斷自己是不是節(jié)點(diǎn)j指定的轉(zhuǎn)發(fā)中繼，若不是，則不作中繼轉(zhuǎn)發(fā)，退出中繼轉(zhuǎn)發(fā)WSM報(bào)文過程；否則立即利用指向報(bào)文來的方向的定向天線向節(jié)點(diǎn)j發(fā)送確認(rèn)報(bào)文。步驟22 節(jié)點(diǎn)i提取報(bào)文的相關(guān)信息，獲取當(dāng)前報(bào)文剩余影響時(shí)間T，并且選擇報(bào)文來的反方向?yàn)閳?bào)文待發(fā)送方向。步驟23 若節(jié)點(diǎn)i的行駛方向與報(bào)文待發(fā)送方向同向，即與相關(guān)車道的節(jié)點(diǎn)行駛方向反向，為防止相關(guān)車道的節(jié)點(diǎn)行駛到節(jié)點(diǎn)i的后向而收不到節(jié)點(diǎn)i前向定向廣播的WSM 報(bào)文，節(jié)點(diǎn)i不做延時(shí)處理直接轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文，并轉(zhuǎn)到步驟25 ；否則若節(jié)點(diǎn)i的行駛方向與報(bào)文待發(fā)送方向反向，啟動(dòng)發(fā)送等待定時(shí)器Tsi，其轉(zhuǎn)發(fā)等待時(shí)間tsi采用基于距離相關(guān)性的轉(zhuǎn)發(fā)等待時(shí)間確定方法確定。基于距離相關(guān)性的轉(zhuǎn)發(fā)等待時(shí)間確定方法的基本思想是在影響距離內(nèi)離源節(jié)點(diǎn)越遠(yuǎn)，信息緊急性越低，則設(shè)置的等待轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)間越長(zhǎng)；在超出影響距離時(shí)，安全信息無效，則設(shè)置的等待時(shí)間為該車輛行駛進(jìn)入影響距離內(nèi)的時(shí)間，從而作為中繼節(jié)點(diǎn)的車輛進(jìn)入影響距離內(nèi)后才轉(zhuǎn)發(fā)WSM報(bào)文?；诰嚯x相關(guān)性的轉(zhuǎn)發(fā)等待時(shí)間確定方法把安全信息的投遞控制在比影響距離最多多一跳的范圍內(nèi)。此外，該方法還使得在中繼節(jié)點(diǎn)同時(shí)收到多個(gè)WSM 報(bào)文的情況下，最緊急的報(bào)文由于等待時(shí)間最短將優(yōu)先發(fā)送出去。本步驟中，基于距離相關(guān)性的轉(zhuǎn)發(fā)等待時(shí)間確定方法的具體方法請(qǐng)見如下描述節(jié)點(diǎn)i的轉(zhuǎn)發(fā)等待時(shí)間由下式確定
權(quán)利要求
1.基于信息相關(guān)性的車用無線自組織網(wǎng)安全信息的投遞方法，其特征在于，包括如下步驟步驟1 源節(jié)點(diǎn)生成和發(fā)送WSM報(bào)文過程步驟11 源節(jié)點(diǎn)s發(fā)現(xiàn)異常事件，將根據(jù)信息的相關(guān)性確定該安全信息的影響時(shí)間 Tmax、影響距離Dmax和影響車道集合LaneID ；源節(jié)點(diǎn)s初始化報(bào)文剩余影響時(shí)間T為Tmax，選擇后向?yàn)閳?bào)文的待發(fā)送方向；步驟12 源節(jié)點(diǎn)s根據(jù)基于距離和車道相關(guān)性的中繼選擇方法指定下一跳中繼，其指定的下一跳中繼的ID號(hào)為RelayIDs ；步驟13 源節(jié)點(diǎn)s將報(bào)文剩余影響時(shí)間T、影響距離Dmax和影響車道集合LaneID作為相關(guān)性系數(shù)，同選擇的下一跳中繼節(jié)點(diǎn)的ID號(hào)RelayIDs、源節(jié)點(diǎn)s的絕對(duì)位置信息 Position(xs, ys)和安全信息一起封裝在WSM報(bào)文中，向報(bào)文待發(fā)送方向廣播該報(bào)文；同時(shí)源節(jié)點(diǎn)s啟動(dòng)反饋等待定時(shí)器Tfs，反饋等待定時(shí)器的等待時(shí)間tfs = c，其中c是一個(gè)常數(shù)； 步驟14:若在反饋等待定時(shí)器Tft超時(shí)前收到指定中繼RelayIDsS回的確認(rèn)報(bào)文，表明指定的下一跳中繼已經(jīng)成功收到安全報(bào)文，源節(jié)點(diǎn)s停止發(fā)送等待定時(shí)器Tsi，丟棄該報(bào)文； 否則，源節(jié)點(diǎn)s修正報(bào)文剩余影響時(shí)間T，其值為原來的報(bào)文剩余影響時(shí)間T的值減去反饋等待定時(shí)器的等待時(shí)間tfs ；若修正后的報(bào)文剩余影響時(shí)間T小于或等于0，則丟棄該報(bào)文， 否則若修正后的報(bào)文剩余影響時(shí)間T大于0，則轉(zhuǎn)到步驟12。 步驟2 中繼節(jié)點(diǎn)中繼轉(zhuǎn)發(fā)WSM報(bào)文過程步驟21 節(jié)點(diǎn)i收到前一中繼節(jié)點(diǎn)j發(fā)送的WSM報(bào)文；節(jié)點(diǎn)i先根據(jù)WSM報(bào)文中的 RelayIDj信息判斷自己是不是節(jié)點(diǎn)j指定的轉(zhuǎn)發(fā)中繼，若不是，則不作中繼轉(zhuǎn)發(fā)，退出中繼轉(zhuǎn)發(fā)WSM報(bào)文過程；否則立即利用指向報(bào)文來的方向的定向天線向節(jié)點(diǎn)j發(fā)送確認(rèn)報(bào)文；步驟22 節(jié)點(diǎn)i提取報(bào)文的相關(guān)信息，獲取當(dāng)前報(bào)文剩余影響時(shí)間T，并且選擇報(bào)文來的反方向?yàn)閳?bào)文待發(fā)送方向；步驟23 若節(jié)點(diǎn)i的行駛方向與報(bào)文待發(fā)送方向同向，即與相關(guān)車道的節(jié)點(diǎn)行駛方向反向，為防止相關(guān)車道的節(jié)點(diǎn)行駛到節(jié)點(diǎn)i的后向而收不到節(jié)點(diǎn)i前向定向廣播的WSM報(bào)文，節(jié)點(diǎn)i不做延時(shí)處理直接轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文，并轉(zhuǎn)到步驟25 ；否則若節(jié)點(diǎn)i的行駛方向與報(bào)文待發(fā)送方向反向，啟動(dòng)發(fā)送等待定時(shí)器Tsi，其轉(zhuǎn)發(fā)等待時(shí)間tsi采用基于距離相關(guān)性的轉(zhuǎn)發(fā)等待時(shí)間確定方法確定；步驟M 發(fā)送等待定時(shí)器Tsi超時(shí)前收到重復(fù)報(bào)文，表明上一跳中繼節(jié)點(diǎn)j沒有收到節(jié)點(diǎn)i的確認(rèn)報(bào)文，認(rèn)為上一次投遞失敗而重新指定中繼發(fā)送WSM報(bào)文，則節(jié)點(diǎn)i停止發(fā)送等待定時(shí)器Tsi，丟棄原報(bào)文，轉(zhuǎn)到步驟21分析新報(bào)文；若發(fā)送等待定時(shí)器Tsi超時(shí)，且期間沒收重復(fù)報(bào)文，節(jié)點(diǎn)i修正報(bào)文剩余影響時(shí)間T，其值為原來的報(bào)文剩余影響時(shí)間T的值減去轉(zhuǎn)發(fā)等待時(shí)間tsi ；此時(shí)若修正后的報(bào)文剩余影響時(shí)間T小于或等于0，則丟棄該報(bào)文；否則若修正后的報(bào)文剩余影響時(shí)間T大于0，轉(zhuǎn)到步驟25 ；步驟25 節(jié)點(diǎn)i依照步驟1中源節(jié)點(diǎn)生成和發(fā)送安全信息過程步驟12中的中繼選擇方法指定下一跳中繼RelayIDi,更新原報(bào)文中的下一跳中繼節(jié)點(diǎn)的ID號(hào)和報(bào)文剩余影響時(shí)間T，向報(bào)文待發(fā)送方向廣播該更新了的新報(bào)文；同時(shí)節(jié)點(diǎn)i啟動(dòng)反饋等待定時(shí)器Tfi，反饋等待定時(shí)器的等待時(shí)間tfi = c ；步驟沈若在反饋等待定時(shí)器Tfi超時(shí)前收到指定中繼RelayIDi返回的確認(rèn)報(bào)文，表明指定的下一跳中繼已經(jīng)成功收到安全報(bào)文，節(jié)點(diǎn)i停止發(fā)送等待定時(shí)器Tsi，丟棄該報(bào)文；否則，節(jié)點(diǎn)i修正報(bào)文剩余影響時(shí)間T，其值為原來的報(bào)文剩余影響時(shí)間T的值減去反饋等待定時(shí)器的等待時(shí)間tfi。若修正后的報(bào)文剩余影響時(shí)間T小于或等于0，則丟棄該報(bào)文，否則若修正后的報(bào)文剩余影響時(shí)間τ大于0，則轉(zhuǎn)到步驟25。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于信息相關(guān)性的車用無線自組織網(wǎng)安全信息的投遞方法， 其特征在于，所述步驟12中基于距離和車道相關(guān)性的中繼選擇方法包含如下過程若節(jié)點(diǎn)i要選擇下一跳中繼節(jié)點(diǎn)，則節(jié)點(diǎn)i首先計(jì)算報(bào)文的待發(fā)送方向上每一個(gè)鄰居節(jié)點(diǎn)選作中繼節(jié)點(diǎn)的可能性系數(shù)；鄰居節(jié)點(diǎn)m的可能性系數(shù)RelayP0s^1可根據(jù)以下公式確定RelayPossm = dmi X a+RLanem X b其中dmi = Xfflli為沿i運(yùn)動(dòng)方向鄰居節(jié)點(diǎn)m與節(jié)點(diǎn)i之間的距離，a和b是正的常數(shù)；RLarn5m為車道相關(guān)性系數(shù)，若鄰居節(jié)點(diǎn)m所在車道在影響車道集合LaneID內(nèi)，則其值為 1 ；若鄰居節(jié)點(diǎn)m所在車道在影響車道集合LaneID外且節(jié)點(diǎn)m的運(yùn)行方向與該安全信息的待發(fā)送方向反向，則其值為O ；若鄰居節(jié)點(diǎn)m不在安全信息的影響車道集合LaneID中且節(jié)點(diǎn)m的運(yùn)行方向與該安全信息的待發(fā)送方向同向，則其值為-1 ；然后節(jié)點(diǎn)i選擇報(bào)文的待發(fā)送方向上可能性系數(shù)最大的鄰居節(jié)點(diǎn)指定為下一跳中繼節(jié)點(diǎn)，并將指定的下一跳中繼節(jié)點(diǎn)的ID號(hào)賦值給RelayHV
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于信息相關(guān)性的車用無線自組織網(wǎng)安全信息的投遞方法， 其特征在于，所述步驟23中基于距離相關(guān)性的轉(zhuǎn)發(fā)等待時(shí)間確定方法包含如下過程節(jié)點(diǎn)i的轉(zhuǎn)發(fā)等待時(shí)間tsi由下式確定其中dsi = (Xs-Xi) cos β ^(Ys-Yi) sin 為沿節(jié)點(diǎn)i運(yùn)動(dòng)方向源節(jié)點(diǎn)s與節(jié)點(diǎn)i之間的距離，delay.是一個(gè)正的常數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及基于信息相關(guān)性的車用無線自組織網(wǎng)安全信息的投遞方法，包括如下步驟步驟1源節(jié)點(diǎn)生成和發(fā)送WSM報(bào)文過程源節(jié)點(diǎn)s發(fā)現(xiàn)異常事件，將根據(jù)信息的相關(guān)性確定該安全信息的影響時(shí)間、影響距離和影響車道集合；源節(jié)點(diǎn)s初始化報(bào)文剩余影響時(shí)間，選擇后向?yàn)閳?bào)文的待發(fā)送方向。步驟2中繼節(jié)點(diǎn)中繼轉(zhuǎn)發(fā)WSM報(bào)文過程。本發(fā)明的有益效果是將安全信息的影響時(shí)間，影響距離和影響車道這三個(gè)相關(guān)性參數(shù)考慮到安全信息的投遞過程中，并在中繼過程中采用一種指定中繼，堅(jiān)持中繼的思想，從而減少冗余報(bào)文發(fā)送，降低報(bào)文碰撞。
文檔編號(hào)H04W4/06GK102291687SQ20111027315
公開日2011年12月21日 申請(qǐng)日期2011年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月15日
發(fā)明者冷甦鵬, 段景山, 邵彩幸, 黃龍嬌 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)