本發(fā)明屬于智能交通技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種應(yīng)用于移動(dòng)車聯(lián)網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)自動(dòng)調(diào)節(jié)廣播信標(biāo)間隔的方法。

背景技術(shù)：

在移動(dòng)車聯(lián)網(wǎng)中，車輛節(jié)點(diǎn)之間實(shí)現(xiàn)同步是重要的步驟，是實(shí)現(xiàn)車輛之間通信、組網(wǎng)的關(guān)鍵。實(shí)現(xiàn)同步的方法是通過(guò)廣播信標(biāo)來(lái)完成的。根據(jù)具體的場(chǎng)景來(lái)調(diào)整信標(biāo)的廣播間隔，不但可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)鄰居節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)同步，而且可以降低功耗、減少信標(biāo)廣播時(shí)產(chǎn)生的沖突，這對(duì)實(shí)現(xiàn)車輛節(jié)點(diǎn)間的泛在鏈接、組網(wǎng)、通信來(lái)講具有重要的意義。

現(xiàn)有的車輛節(jié)點(diǎn)廣播信標(biāo)的方法是IEEE802.11p協(xié)議中規(guī)定的固定頻率(10Hz)，以及其他根據(jù)信道質(zhì)量、交通量的變化動(dòng)態(tài)調(diào)整廣播信標(biāo)間隔的方法。固定頻率(即固定廣播信標(biāo)間隔)廣播信標(biāo)容易帶來(lái)廣播沖突、信道擁塞、鄰居信息過(guò)時(shí)等問(wèn)題。其他根據(jù)信道質(zhì)量、交通量的變化，動(dòng)態(tài)調(diào)整廣播信標(biāo)間隔的方法不能根據(jù)具體的鄰居節(jié)點(diǎn)變化率以及節(jié)點(diǎn)之間的相對(duì)速度來(lái)控制信標(biāo)廣播間隔實(shí)現(xiàn)廣播頻率的調(diào)節(jié)，從而導(dǎo)致鄰居節(jié)點(diǎn)之間不能及時(shí)實(shí)現(xiàn)同步或者鄰居信息不能及時(shí)得到更新而過(guò)時(shí)。

當(dāng)前，移動(dòng)車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)迅速發(fā)展，移動(dòng)車聯(lián)網(wǎng)中的節(jié)點(diǎn)廣播信標(biāo)策略也不斷被提出和改善。由于關(guān)注的角度不同，尤其是基于無(wú)線信道質(zhì)量的信標(biāo)廣播間隔的調(diào)整策略，對(duì)于移動(dòng)的車聯(lián)網(wǎng)中的鄰居節(jié)點(diǎn)多變以及車輛節(jié)點(diǎn)密度變化很快的場(chǎng)景，節(jié)點(diǎn)很難解決鄰居節(jié)點(diǎn)的發(fā)現(xiàn)和時(shí)間同步問(wèn)題。而基于交通量的廣播信標(biāo)間隔的調(diào)整策略非常適合以路邊單元為協(xié)調(diào)器的智能交通場(chǎng)景，路邊單元因?yàn)槭庆o止的，能夠及時(shí)獲取準(zhǔn)確的交通量，并且作為協(xié)調(diào)器能夠以集中式的管理方式來(lái)實(shí)現(xiàn)廣播信標(biāo)間隔的調(diào)整工作。對(duì)于移動(dòng)的車輛節(jié)點(diǎn)以無(wú)線自組織的方式形成的車聯(lián)網(wǎng)來(lái)說(shuō)，鄰居數(shù)量、密度和相對(duì)速率快速變化都會(huì)導(dǎo)致現(xiàn)有的信標(biāo)廣播策略不適用或者性能差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種應(yīng)用于移動(dòng)車聯(lián)網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)自動(dòng)調(diào)節(jié)廣播信標(biāo)間隔的方法，在車輛節(jié)點(diǎn)快速移動(dòng)的車聯(lián)網(wǎng)中根據(jù)車輛節(jié)點(diǎn)的速度和鄰居節(jié)點(diǎn)的變化信息自動(dòng)調(diào)整車輛節(jié)點(diǎn)廣播信標(biāo)間隔，解決了現(xiàn)有技術(shù)中針對(duì)無(wú)線自組織車聯(lián)網(wǎng)中車輛節(jié)點(diǎn)快速運(yùn)動(dòng)帶來(lái)的鄰居節(jié)點(diǎn)數(shù)量、密度、相對(duì)速度的變化，從而導(dǎo)致信標(biāo)廣播間隔調(diào)整策略的性能差的問(wèn)題。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種應(yīng)用于移動(dòng)車聯(lián)網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)自動(dòng)調(diào)節(jié)廣播信標(biāo)間隔的方法，具體按照以下步驟進(jìn)行：

S301：?jiǎn)?dòng)廣播信標(biāo)間隔調(diào)節(jié)程序；

S302：采集車輛節(jié)點(diǎn)本身的瞬時(shí)速度；

S303：統(tǒng)計(jì)車輛節(jié)點(diǎn)的鄰居車輛信息表中的鄰居車輛節(jié)點(diǎn)數(shù)量、鄰居車輛節(jié)點(diǎn)的平均速度及鄰居車輛節(jié)點(diǎn)變更的信息；

S304：在移動(dòng)車聯(lián)網(wǎng)交通環(huán)境中，根據(jù)車輛節(jié)點(diǎn)的瞬時(shí)速度和道路上鄰居車輛節(jié)點(diǎn)的平均速度，計(jì)算車輛節(jié)點(diǎn)的相對(duì)活躍程度Mu1；

S305：根據(jù)鄰居車輛節(jié)點(diǎn)數(shù)量及鄰居車輛節(jié)點(diǎn)變更信息計(jì)算鄰居車輛節(jié)點(diǎn)的相對(duì)變化率Mu2；

S306：根據(jù)車輛節(jié)點(diǎn)的相對(duì)活躍度和鄰居車輛節(jié)點(diǎn)的相對(duì)變化率，計(jì)算廣播信標(biāo)間隔的調(diào)節(jié)尺度U，然后根據(jù)調(diào)節(jié)尺度U的大小計(jì)算廣播信標(biāo)間隔的值；通過(guò)對(duì)比所計(jì)算的廣播信標(biāo)間隔值與最大廣播信標(biāo)間隔、最小廣播信標(biāo)間隔，確定下一次廣播信標(biāo)距當(dāng)前信標(biāo)廣播時(shí)刻的時(shí)間間隔；

S307：?jiǎn)?dòng)下一次廣播信標(biāo)的計(jì)時(shí)器，將下一次廣播信標(biāo)距當(dāng)前信標(biāo)廣播時(shí)刻的時(shí)間間隔設(shè)定為計(jì)時(shí)器的延時(shí)值；

S308：系統(tǒng)計(jì)時(shí)器根據(jù)延時(shí)值進(jìn)行延時(shí)等待；

S309：判斷計(jì)時(shí)器是否延時(shí)完畢溢出，如果計(jì)時(shí)器未溢出，則繼續(xù)延時(shí)等待；如果計(jì)時(shí)器溢出，則觸發(fā)廣播信標(biāo)機(jī)制；

S310：獲取廣播信標(biāo)數(shù)據(jù)包；

S311：結(jié)束本次廣播信標(biāo)間隔的調(diào)節(jié)過(guò)程。

本發(fā)明的特征還在于，進(jìn)一步的，所述步驟S304中，車輛節(jié)點(diǎn)的相對(duì)活躍程度Mu1根據(jù)式(1)計(jì)算得到，

其中

其中，代表道路平均速度，v代表車輛節(jié)點(diǎn)的瞬時(shí)速度，n代表鄰居車輛節(jié)點(diǎn)數(shù)，V_lim-max代表道路限速的最大限速值。

進(jìn)一步的，所述步驟S305中，鄰居車輛節(jié)點(diǎn)的相對(duì)變化率Mu2根據(jù)式(2)計(jì)算得到，

其中

其中，F(xiàn)₀代表鄰居車輛節(jié)點(diǎn)的平均變化率，F(xiàn)代表鄰居車輛節(jié)點(diǎn)的變化率，M_leave代表某時(shí)刻離開的鄰居車輛節(jié)點(diǎn)數(shù)，M_arrive代表某時(shí)刻加入的鄰居車輛節(jié)點(diǎn)數(shù)，M₀代表某時(shí)刻道路上已有的鄰居車輛節(jié)點(diǎn)數(shù)；F₀是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)值，可以根據(jù)具體路段、道路的級(jí)別、道路上的交通量等因素設(shè)置。

進(jìn)一步的，所述步驟S306中，廣播信標(biāo)間隔的調(diào)節(jié)尺度U根據(jù)式(3)計(jì)算得到，

U＝α×Mu1+β×Mu2,其中α≥0，β≥0,α+β＝1 (3)

其中，調(diào)節(jié)因子α、調(diào)節(jié)因子β的選擇根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值來(lái)調(diào)整。

進(jìn)一步的，所述步驟S306中，下一次廣播信標(biāo)距當(dāng)前信標(biāo)廣播時(shí)刻的時(shí)間間隔T_n根據(jù)式(4)計(jì)算得到，

其中T_i＝T_p+D,D＝U(T_max-T_min) (4)

其中，D代表調(diào)節(jié)余量，T_max代表最大時(shí)間間隔，T_min代表最小時(shí)間間隔，T_p代表上一次廣播時(shí)間間隔，T_i代表根據(jù)計(jì)算所得的時(shí)間間隔值。

進(jìn)一步的，所述步驟S303中，鄰居車輛節(jié)點(diǎn)的平均速度通過(guò)傳感器獲取或者通過(guò)鄰居信息表讀取。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明在車輛節(jié)點(diǎn)快速移動(dòng)的車聯(lián)網(wǎng)中根據(jù)車輛節(jié)點(diǎn)的速度和鄰居車輛節(jié)點(diǎn)的變化信息自動(dòng)調(diào)整車輛節(jié)點(diǎn)廣播信標(biāo)間隔；本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1)廣播信標(biāo)的車輛節(jié)點(diǎn)根據(jù)自身的活躍程度以及鄰居車輛節(jié)點(diǎn)的相對(duì)變化率調(diào)節(jié)廣播信標(biāo)的時(shí)間間隔，不再是固定的廣播頻率或者是通過(guò)交通量來(lái)改變廣播信標(biāo)的頻率，從而提高了廣播信標(biāo)的有效性、時(shí)效性；

2)本發(fā)明可以針對(duì)具體的交通環(huán)境適時(shí)調(diào)整廣播信標(biāo)間隔，從而提高了車輛節(jié)點(diǎn)在不同交通環(huán)境下的廣播信標(biāo)的適應(yīng)度；

3)通過(guò)采用本發(fā)明中的方法，可以降低高車輛節(jié)點(diǎn)密度環(huán)境下廣播信標(biāo)的沖突概率；

4)通過(guò)采用本發(fā)明中的方法，可以提高低車輛節(jié)點(diǎn)密度環(huán)境下發(fā)現(xiàn)鄰居節(jié)點(diǎn)的實(shí)時(shí)性；

5)通過(guò)采用本發(fā)明中的方法，可以提高車輛自組織網(wǎng)絡(luò)在不同交通環(huán)境中的魯棒性。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的城市交通場(chǎng)景示意圖；

圖2是本發(fā)明節(jié)點(diǎn)自動(dòng)調(diào)節(jié)廣播信標(biāo)間隔方法實(shí)施例的流程圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

如圖1所示的常用交通場(chǎng)景示意圖，位于圖中交通場(chǎng)景中的任何一輛裝有車聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)通信節(jié)點(diǎn)的車輛，要實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)間的同步通信或者組網(wǎng)，需要通過(guò)廣播信標(biāo)信息。

本發(fā)明的設(shè)計(jì)思路：

首先，廣播信標(biāo)的節(jié)點(diǎn)根據(jù)與周圍鄰居節(jié)點(diǎn)的相對(duì)速度變化率、鄰居節(jié)點(diǎn)的改變率信息來(lái)確定調(diào)節(jié)時(shí)間間隔大小的尺度；其次，在上一個(gè)信標(biāo)廣播時(shí)間間隔的基礎(chǔ)上，依據(jù)調(diào)節(jié)尺度U的大小來(lái)延長(zhǎng)或縮短信標(biāo)廣播時(shí)間間隔；最后，根據(jù)調(diào)整后的時(shí)間間隔來(lái)廣播下一個(gè)信標(biāo)。

如圖2所示，一種應(yīng)用于移動(dòng)車聯(lián)網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)自動(dòng)調(diào)節(jié)廣播信標(biāo)間隔方法，具體按照以下步驟進(jìn)行：

S301：?jiǎn)?dòng)廣播信標(biāo)間隔調(diào)節(jié)程序；

S302：采集車輛節(jié)點(diǎn)的瞬時(shí)速度；

S303：統(tǒng)計(jì)車輛節(jié)點(diǎn)的鄰居車輛信息表中的鄰居車輛節(jié)點(diǎn)數(shù)量、鄰居車輛節(jié)點(diǎn)的平均速度及鄰居車輛節(jié)點(diǎn)變更信息；

S304：在移動(dòng)車聯(lián)網(wǎng)交通環(huán)境中，根據(jù)車輛節(jié)點(diǎn)的瞬時(shí)速度和道路上鄰居車輛節(jié)點(diǎn)的平均速度，計(jì)算車輛節(jié)點(diǎn)的相對(duì)活躍程度；其中，道路上鄰居車輛節(jié)點(diǎn)的平均速度可以通過(guò)車輛已裝有的速度傳感器獲取，或者通過(guò)鄰居信息表讀取。

車輛節(jié)點(diǎn)的相對(duì)活躍程度Mu1根據(jù)式(1)計(jì)算得到，

其中

其中，代表道路平均速度，v代表車輛節(jié)點(diǎn)的瞬時(shí)速度，車輛節(jié)點(diǎn)的相對(duì)活躍程度Mu1的正負(fù)由道路平均速度、車輛節(jié)點(diǎn)的瞬時(shí)速度的大小關(guān)系決定；道路平均速度是根據(jù)上一時(shí)刻所獲得的鄰居車輛節(jié)點(diǎn)的瞬時(shí)速度取平均值；如果沒(méi)有鄰居車輛節(jié)點(diǎn)(即n＝0)，道路平均速度取道路限速的最大限速值V_lim-max；

S305：根據(jù)鄰居車輛節(jié)點(diǎn)數(shù)量及鄰居車輛節(jié)點(diǎn)變更信息計(jì)算鄰居車輛節(jié)點(diǎn)的相對(duì)變化率；

鄰居車輛節(jié)點(diǎn)的相對(duì)變化率Mu2根據(jù)式(2)計(jì)算得到，

其中

其中，F(xiàn)₀代表鄰居車輛節(jié)點(diǎn)的平均變化率，F(xiàn)代表鄰居車輛節(jié)點(diǎn)的變化率，M_leave代表某時(shí)刻離開的鄰居車輛節(jié)點(diǎn)數(shù)，M_arrive代表某時(shí)刻加入的鄰居車輛節(jié)點(diǎn)數(shù)，M₀代表某時(shí)刻道路上已有的鄰居車輛節(jié)點(diǎn)數(shù)；鄰居車輛節(jié)點(diǎn)的變化率F越大，說(shuō)明鄰居車輛節(jié)點(diǎn)的不同程度越大，越需要廣播信標(biāo)，從而完成鄰居節(jié)點(diǎn)快速及時(shí)的發(fā)現(xiàn)與節(jié)點(diǎn)之間的同步通信；F₀是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)值，可以根據(jù)具體路段、道路的級(jí)別、道路上的交通量等因素來(lái)設(shè)置。

S306：根據(jù)車輛節(jié)點(diǎn)的相對(duì)活躍度和鄰居車輛節(jié)點(diǎn)的相對(duì)變化率，計(jì)算廣播信標(biāo)間隔的調(diào)節(jié)尺度U，然后根據(jù)調(diào)節(jié)尺度U的大小計(jì)算廣播信標(biāo)間隔的值；通過(guò)對(duì)比所計(jì)算的廣播信標(biāo)間隔值與最大廣播信標(biāo)間隔、最小廣播信標(biāo)間隔，確定下一次廣播信標(biāo)距當(dāng)前信標(biāo)廣播時(shí)刻的時(shí)間間隔；

廣播信標(biāo)間隔的調(diào)節(jié)尺度U的值受到車輛節(jié)點(diǎn)的相對(duì)活躍程度Mu1與鄰居車輛節(jié)點(diǎn)的相對(duì)變化率Mu2影響，由調(diào)節(jié)因子α、調(diào)節(jié)因子β決定，廣播信標(biāo)間隔的調(diào)節(jié)尺度U根據(jù)式(3)計(jì)算，

U＝α×Mu1+β×Mu2,其中α≥0，β≥0,α+β＝1 (3)

其中，調(diào)節(jié)因子α、調(diào)節(jié)因子β的選擇根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值來(lái)調(diào)整；例如，α＝β＝0.5，表示車輛節(jié)點(diǎn)的相對(duì)活躍度與鄰居車輛節(jié)點(diǎn)的相對(duì)變化率的影響各占一半。

下一次廣播信標(biāo)距當(dāng)前信標(biāo)廣播時(shí)刻的時(shí)間間隔T_n根據(jù)式(4)計(jì)算得到，

其中T_i＝T_p+D,D＝U(T_max-T_min) (4)

其中，D代表調(diào)節(jié)余量，T_max代表最大時(shí)間間隔，T_min代表最小時(shí)間間隔，T_p代表上一次廣播時(shí)間間隔，T_i代表根據(jù)計(jì)算所得的時(shí)間間隔值。

S307：?jiǎn)?dòng)下一次廣播信標(biāo)的計(jì)時(shí)器，將下一次廣播信標(biāo)距當(dāng)前信標(biāo)廣播時(shí)刻的時(shí)間間隔設(shè)定為計(jì)時(shí)器的延時(shí)值；

S308：系統(tǒng)計(jì)時(shí)器根據(jù)延時(shí)值進(jìn)行延時(shí)等待；

S309：判斷計(jì)時(shí)器是否延時(shí)完畢溢出，如果計(jì)時(shí)器未溢出，則繼續(xù)延時(shí)等待；如果計(jì)時(shí)器溢出，則觸發(fā)廣播信標(biāo)機(jī)制；

S310：獲取廣播信標(biāo)數(shù)據(jù)包；

S311：結(jié)束本次廣播信標(biāo)間隔的調(diào)節(jié)過(guò)程。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。