基于车路协同的高速公路无线网络消息传输方法及其装置

摘要

本发明为一种基于车路协同的高速公路无线网络消息传输方法及其装置，该方法有源节点和目的节点两种工作模式，在事件发生地由内及外形成具有一定层次规律的消息分布网络，随时间的推移和不断转发更替事件的消息优先级逐渐降低，过程中还进行同优先级别消息的不断融合。该装置包括车载设备、路侧设备和人工服务中心，车载设备为紧急事件进行定级和融合，并随时间和距离的推移控制优先级级别的降低，保证距离事发地较近的节点及时收到优先级别高的数据包，距离事发地较远的节点以较低的优先级别收到数据包。本发明可以有效提高无线网络利用效率，降低无线网络中的冗余信息量，缓解海量数据和无线网络承载能力不足共同引发的无线网络恶化问题。

主权项

一种基于车路协同的高速公路无线网络消息传输方法，其特征在于，车辆在正常行驶过程中默认为处于监听状态，车载设备通过地图显示模块实时显示车辆行驶位置，当路网中发生紧急事件时，事发车辆将由监听状态进入源节点工作模式，传输紧急事件的数据包给其他车辆，其他车辆收到事发车辆传输的数据包进入目的节点工作模式，随着时间推移所有车辆将兼顾源节点和目的节点两种工作模式；每个发送数据包的车辆都是一个源节点，每个接收数据包的车辆都是一个目的节点；车辆A的源节点工作模式包括如下步骤：步骤1.1，车辆A的事件检测模块实时检测制动踏板和方向盘转角瞬间的变化率，当变化率超过设定的门限值时生成一个紧急事件消息并发送给车辆A的分级融合模块；步骤1.2，分级融合模块将从事件检测模块收到的紧急事件消息的消息优先级定为1级，并发送给车辆A的主控单元；消息优先级从高到低依次用1级，2级……n级表示，n为消息优先级分级数目；步骤1.3，主控单元为分级融合模块发送来的紧急事件消息附加上车辆位置、方向角和号码表征，生成与该紧急事件消息唯一对应的数据包，数据包格式为{消息优先级、车辆位置、方向角、号码表征}，然后将该数据包与车辆A接收的其他车辆和路测设备的数据包都传送给分级融合模块；号码表征由消息生成车辆的车牌号和数据包生成时间组成；步骤1.4，分级融合模块将相同消息优先级的数据包进行融合处理，融合后的数据包格式为{消息优先级、车辆位置、方向角、号码表征；……；消息优先级、车辆位置、方向角、号码表征}；分级融合模块将融合处理后的所有数据包发送给主控单元；步骤1.5，主控单元通过车辆A的车载无线通信收发模块，在时间T内，将数据包按照如下递归数列的顺序进行传输：递归数列：n＝1时，H₁＝1；n大于1时，H_n＝[H_n‑1,n,H_n‑1]；递归数列的元素值对应数据包的消息优先级，按照元素在递归数列H_n中的顺序，将不同消息优先级的数据包传输出去，时间T＝ΣH_n×(t+f)，其中t为数据包发送时间，f为发送数据包之间的时间间隔；步骤1.6，在时间T内进行数据包传输时，对于某个数据包，若连续两次所有目的节点的返回指令均为“数据包已被目的节点丢弃”，则车辆A停止传输该数据包，直到在递归数列H_n中与该数据包的消息优先级相同的元素最后一次出现时，进行本次时间T内最后一次传输；否则继续按照递归数列H_n的顺序进行传输；步骤1.7，在时间T内最后一次数据包传输时，对于某个数据包，若所有目的节点的返回指令均为“数据包已被目的节点丢弃”，则在下一个时间T内，该数据包的消息优先级降低1级；若接收到“数据包已被目的节点接收”的返回指令，则在下一个时间T内，保持该数据包的消息优先级不变；步骤1.8，在数据包的消息优先级大于n时，停止传输该数据包；否则，主控单元将该数据包传输给分级融合模块，转步骤1.4执行；车辆A的目的节点工作模式包括如下步骤：步骤2.1，车辆A的车载无线通信收发模块进行数据包接收，并传给车辆A的主控单元；步骤2.2，对于接收到的每个数据包，都进行如下处理：设该数据包从车辆B接收到，首先主控单元提取该数据包中的号码表征，并判断是否是第一次收到该数据包，若是，提取该数据包中的方向角，判断车辆B与车辆A的行驶方向是否一致，若是，接收该数据包，并返回指令“数据包已被目的节点接收”给车辆B，否则丢弃该数据包，并返回指令“数据包已被目的节点丢弃”给车辆B；若数据包不是第一次收到，丢弃该数据包，返回指令“数据包已被目的节点丢弃”给车辆B；步骤2.3，对于接收的数据包，车辆A根据数据包中的车辆位置和消息优先级在地图显示模块显示，同时语音报警模块开启警示音提醒驾驶员；步骤2.4，若车辆A当前处于监听状态，则车辆A的分级融合模块将接收的数据包进行相同消息优先级的融合处理，在转发的时间T内，将各数据包的消息优先级降低1级，然后执行源节点工作模式的步骤1.5；若车辆A当前已处于某个发送或转发的时间T内，在分级融合模块将数据包融合处理后，等待递归数列H_n中与数据包的消息优先级相同的元素下一次出现前，由主控单元控制数据包加入已存在的消息序列中，执行源节点工作模式的步骤1.6。