CN102291687B - 基于信息相关性的车用无线自组织网安全信息的投递方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及基于信息相关性的车用无线自组织网安全信息的投递方法，包括如下步骤：步骤1：源节点生成和发送WSM报文过程：源节点s发现异常事件，将根据信息的相关性确定该安全信息的影响时间、影响距离和影响车道集合；源节点s初始化报文剩余影响时间，选择后向为报文的待发送方向。步骤2：中继节点中继转发WSM报文过程。本发明的有益效果是：将安全信息的影响时间，影响距离和影响车道这三个相关性参数考虑到安全信息的投递过程中，并在中继过程中采用一种指定中继，坚持中继的思想，从而减少冗余报文发送，降低报文碰撞。

Description

基于信息相关性的车用无线自组织网安全信息的投递方法

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，具体涉及一种适用于车用无线自组织网(VANET，Vehicular Ad hoc Networks)的信息的多跳广播投递方法。

背景技术

车用无线自组织网(VANET，Vehicular Ad hoc Networks)，是指道路上车辆间、车辆与路边固定接入点之间互相通信组成的开放移动Ad Hoc网络，是一个自组织的、结构开放的车辆间通信网络。车用无线自组织网的首要目标是提供开放的公共道路交通安全服务，具体就是通过车辆间交换安全信息来保证车辆行驶的安全性，因此如何保证安全信息可靠并快速地被所需车辆接收尤为重要。

安全信息用于通知其他车辆已经发生的紧急情况，如交通事故、堵塞，路面障碍物等。安全消息具有消息简短，优先级高，实时性要求高的特点。

在实际应用中，一个安全信息通常都有范围有效性和时间有效性，超出一定范围和时间后，该安全信息失效。从范围方面考虑，当源车辆(发起广播安全信息行为的车辆)发现紧急情况时将广播安全信息，该安全信息通常只会影响将要行驶到发生紧急情况地点附近的车辆，即受影响的车辆位于同源车辆同向运行的某些车道上，且这些车辆在源车辆后方的一定距离内。从时间方面考虑，安全信息通常只会在一定时间内影响源车辆后方一定距离内的某些同向车道上的车辆。安全信息的影响时间、影响距离和影响车道会因为安全信息的类型不同而各不相同。例如，在高速公路上，刹车安全类信息会在0.7s内影响本车道200米范围内的后续车辆。在本发明中，我们称安全信息的影响时间，影响距离和影响车道为该安全信息的相关性参数。

在车用无线自组织网中，安全信息封装WSM(WAVE short message，车载短消息报文)中通过多跳广播来实现投递的，所以广播方法的效率直接地影响着安全信息投递的性能。

下面详细介绍与本发明相关的现有技术：

基于地理位置类的广播协议是车用无线自组织网中一类常用的广播协议。在基于地理位置类的广播协议中，节点选择中继节点时不需要网络的拓扑信息，只需要邻居节点的地理位置信息，其中位置信息是通过周期性的beacon报文或广播报文在直接邻近的节点间交换得到。基于地理位置类的广播协议具有收敛速度快，用较少的计算开销可决定是否转发广播报文的特点，适用于拓扑结构高速动态变化的车用无线自组织网。

基于地理位置类的广播协议在广播报文转发过程中，中继节点是否转发广播报文不是以全网的角度进行决策，而是采用局部最优的思想通过本地计算独立确定的。基于地理位置类的广播协议中一个常用的决定是否转发广播报文的方法是根据转发时增加的覆盖区域大小来确定。节点收首次到广播报文后，计算转发时增加覆盖的区域AC，如图1(a)中的黑色区域即节点m收到邻居节点i广播报文的AC，其中图1中的小圆代表节点，大圆代表节点的覆盖范围。然后将AC与预先定义的覆盖门限A比较，决定是否转发。若AC小于A，则不予转发。若AC大于A，则随机等待一段时间，在此时间内收到其他邻居节点发送的相同的广播报文则更新AC，假设此时又收到邻居节点j的相同广播报文，图1(b)中的黑色区域为此时节点m更新后的AC，再将更新后的AC与A比较，小于A则丢弃；否者继续等待，直至等待结束后AC仍大于A才转发该广播报文。

基于距离的广播协议是基于地理位置类的广播协议中的一种，该协议是基于这样一个事实，即离上一跳中继节点越远的节点转发报文时增加覆盖的区域AC越大。如图2所示，i为上一跳中继节点，收到节点i广播报文的节点j和节点m的AC分别如图2(a)和图2(b)所示，其中图2中的小圆代表节点，大圆代表节点的覆盖范围，显然离节点i较远的邻居节点m的AC比较大。在基于距离的广播协议中，节点收到邻居节点的广播报文后，将等待一段时间，其等待时间长度与该节点到邻居节点的距离成反比，即离该邻居节点越远的节点转发等待时间越短，转发机会越高。在此等待时间内，若节点收到其他邻居节点的相同广播报文，则丢弃不予转发；若等待时间结束时还没收到相同的广播报文，节点立即转发该报文。基于距离的广播协议通过选择距离上一跳中继节点更远的节点转发广播信息，减少广播传输过程中的跳数，降低广播报文的传输时延，减少冗余广播报文。

现有技术的存在的问题和不足：

由前面的背景介绍可知，在实际中安全信息往往具有时间有效性和范围有效性。若在安全信息的投递过程中充分考虑安全信息的时间有效性和范围有效性，就能够在不影响安全信息的正常投递过程的前提下，将安全信息的投递控制在最短时间和最小的节点范围内，从而大幅度的减少冗余报文的传输。然而现有的安全信息投递方法都是将WSM报文作为一个普通的广播报文进行投递，没有充分考虑WSM报文中安全信息的时间有效性和范围有效性的特性，造成了一定数量的冗余报文的传输。

在现有的安全信息投递方法中，中继节点的确定都是节点收到广播报文后本节点根据一定的竞争策略竞争获得，如在基于距离的广播协议中，节点通过自己离上一跳中继节点的距离来设置等待时间，竞争转发机会。若在繁忙的交通路况环境下，密集的车辆竞争转发报文会造成严重的报文传输碰撞。若采用上一跳中继节点在WSM报文中指定下一跳的中继节点，节点收到WSM报文后根据自己是不是上一跳中继节点指定的中继节点来决定是否转发报文将可以大大的减少碰撞的概率。

发明内容

本发明的目的是为克服现有技术的问题，提高安全信息投递的性能，第一次提出将前面提到的安全信息的影响时间，影响距离和影响车道这三个相关性参数考虑到安全信息的投递过程中，并在中继过程中采用一种指定中继，坚持中继的思想，设计了一种基于信息相关性的车用无线自组织网安全信息的投递方法，从而减少冗余报文发送，降低报文碰撞。

本发明的技术方案是：基于信息相关性的车用无线自组织网安全信息的投递方法，包括如下步骤：

步骤1：源节点生成和发送WSM报文过程：

步骤11：源节点s发现异常事件，将根据信息的相关性确定该安全信息的影响时间T_max、影响距离D_max和影响车道集合LaneID；源节点s初始化报文剩余影响时间T为T_max，选择后向为报文的待发送方向；

步骤12：源节点s根据基于距离和车道相关性的中继选择方法指定下一跳中继，其指定的下一跳中继的ID号为RelayID_s；

步骤13：源节点s将报文剩余影响时间T、影响距离D_max和影响车道集合LaneID作为相关性系数，同选择的下一跳中继节点的ID号RelayID_s、源节点s的绝对位置信息Position(x_s，y_s)和安全信息一起封装在WSM报文中，向报文待发送方向广播该报文；同时源节点s启动反馈等待定时器T_fs，反馈等待定时器的等待时间t_fs＝c，其中c是一个常数；

步骤14：若在反馈等待定时器T_fs超时前收到指定中继RelayID_s返回的确认报文，表明指定的下一跳中继已经成功收到安全报文，源节点s停止发送等待定时器T_si，丢弃该报文；否则，源节点s修正报文剩余影响时间T，其值为原来的报文剩余影响时间T的值减去反馈等待定时器的等待时间t_fs；若修正后的报文剩余影响时间T小于或等于0，则丢弃该报文，否则若修正后的报文剩余影响时间T大于0，则转到步骤12。

步骤2：中继节点中继转发WSM报文过程：

步骤21：节点i收到前一中继节点j发送的WSM报文；节点i先根据WSM报文中的RelayID_j信息判断自己是不是节点j指定的转发中继，若不是，则不作中继转发，退出中继转发WSM报文过程；否则立即利用指向报文来的方向的定向天线向节点j发送确认报文；

步骤22：节点i提取报文的相关信息，获取当前报文剩余影响时间T，并且选择报文来的反方向为报文待发送方向；

步骤23：若节点i的行驶方向与报文待发送方向同向，即与相关车道的节点行驶方向反向，为防止相关车道的节点行驶到节点i的后向而收不到节点i前向定向广播的WSM报文，节点i不做延时处理直接转发报文，并转到步骤25；否则若节点i的行驶方向与报文待发送方向反向，启动发送等待定时器T_si，其转发等待时间t_si采用基于距离相关性的转发等待时间确定方法确定；

步骤24：发送等待定时器T_si超时前收到重复报文，表明上一跳中继节点j没有收到节点i的确认报文，认为上一次投递失败而重新指定中继发送WSM报文，则节点i停止发送等待定时器T_si，丢弃原报文，转到步骤21分析新报文；若发送等待定时器T_si超时，且期间没收重复报文，节点i修正报文剩余影响时间T，其值为原来的报文剩余影响时间T的值减去转发等待时间t_si；此时若修正后的报文剩余影响时间T小于或等于0，则丢弃该报文；否则若修正后的报文剩余影响时间T大于0，转到步骤25；

步骤25：节点i依照步骤1中源节点生成和发送安全信息过程步骤12中的中继选择方法指定下一跳中继RelayID_i，更新原报文中的下一跳中继节点的ID号和报文剩余影响时间T，向报文待发送方向广播该更新了的新报文；同时节点i启动反馈等待定时器T_fi，反馈等待定时器的等待时间t_fi＝c；

步骤26：若在反馈等待定时器T_fi超时前收到指定中继RelayID_i返回的确认报文，表明指定的下一跳中继已经成功收到安全报文，节点i停止发送等待定时器T_si，丢弃该报文；否则，节点i修正报文剩余影响时间T，其值为原来的报文剩余影响时间T的值减去反馈等待定时器的等待时间t_fi。若修正后的报文剩余影响时间T小于或等于0，则丢弃该报文，否则若修正后的报文剩余影响时间T大于0，则转到步骤25。

本发明的有益效果是：本发明将安全信息的影响时间，影响距离和影响车道这三个相关性参数考虑到安全信息的投递过程中，并在中继过程中采用一种指定中继，坚持中继的思想，从而减少冗余报文发送，降低报文碰撞。影响时间控制WSM报文的时间有效性。WSM报文只在影响时间内进行投递，当报文投递时间超过影响时间，该报文已经失效，则丢弃该报文不再转发。影响距离影响文转发前的等待时间。在本发明中介绍的发基于距离相关性的转发等待时间确定方法中，在影响距离内离源节点越远，信息紧急性越低，则等待转发时间越长；在超出影响距离时，安全信息无效，因此我们设置的等待时间为该车辆行驶进入影响距离内的时间，保证作为中继节点的车辆进入影响距离内后才转发WSM报文，从而把安全信息的投递控制在比影响距离最多多一跳的范围内。此外，该方法还使得在中继节点同时收到多个WSM报文的情况下，最紧急的WSM报文由于等待时间最短将优先发送出去。影响车道影响下一跳中继节点的确定。在本发明中介绍的基于距离和车道相关性的中继选择方法中，离当前中继节点越远，车道相关性系数越高的邻居节点选作为下一跳中继节点的可能性越高。这种选择方法使得安全信息在尽快转发到远处车辆的同时将转发尽量限制在相关车道内。本发明在利用相关性信息较少冗余报文转发之外，本发明还采用了指定中继和坚持中继的思想来提高报文投递的可靠性，使得在信息有效期内始终有一个节点在转发WSM报文。该思想主要是节点接收到上一中继节点转发来的WSM报文且该报文中指定的中继节点是本节点，则立即向上一中继节点发送确认报文，确认自己的中继身份。节点在继承了中继角色后将一直坚持向报文待发送方向转发WSM报文，直至有它的邻居节点继承了它的中继角色或则该WSM报文过期。

附图说明

图1(a)和图1(b)是使用计算转发的增加覆盖区域决定是否转发的分析示意图。

图2(a)和图2(b)是基于距离的广播协议决定是否转发的分析示意图。

图3是本发明中源节点生成和发送WSM报文过程的流程图。

图4是本发明中中继节点中继转发WSM报文过程的流程图。

图5是本发明中基于距离和车道相关性的中继选择方法的一个实施例子。

图6是本发明中基于距离相关性的转发等待时间确定方法的一个实施例子。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案做详细的说明。

在以下技术方案的具体实施方式的介绍过程中，我们称装有WAVE(Wireless Access inVehicular Environments，车载环境下的无线接入)设备的车辆为车用无线自组织网中的节点。

本发明得以实施的假设前提有：假设车辆可以从GPS获取自己在GPS建立的绝对坐标系下的绝对位置信息Position(x_j，y_j)，车辆装有传感器可以采集车辆节点的速度、方向等状态。任一节点j将自己的ID号ID_j、绝对位置信息Position(x_j，y_j)、所在车道号LaneID_j和运行速度v_j封装在beacon报文中，并通过周期性的发送beacon报文向邻居通告自己的信息。与节点j相邻的每个节点i以自己为坐标原点，沿车道方向为x轴，其中x轴的正向指向车辆运动方向，依据右手法则确定y轴建立一个相对坐标系。节点i建立的相对坐标系的x轴与GPS绝对坐标中x轴的夹角为β_i。节点i的邻居表不是存储的邻居节点j的绝对位置信息，而是在每次收到邻居信息后对邻居的绝对位置信息Position(x_j，y_j)进行坐标公式的转换得到相对位置信息RPosition(x_j|i，y_j|i)。邻居节点j在i中存储的信息NI_j|i如下：

NI_j|i＝＜ID_j，LaneID_j，RPosition(x_j|i，y_j|i)，v_j＞

其中根据坐标转换公式：

x_j|i＝(x_j-x_i)cosβ_i+(y_j-y_i)sinβ_i

y_j|i＝(y_j-y_i)cosβ_i-(x_j-x_i)sinβ_i

假设每个节点有两个180度的定向天线分别指向车辆运动方向的前方和后方。节点全向监听信道，要发送信息时可以根据需要通过这两个定向天线将信息定向投递到自己运行方向的前向或后向。由于安全信息只影响源节点的后面的节点，所以为减少冗余报文的传输，本方法中节点在转发报文时将运用定向天线只向源节点的后向的节点广播该报文。我们叫源节点的后向为报文的待发送方向，显然对每一个中继节点，报文的待发送方向就是接收到的报文来的反方向，即与源节点同向行驶的节点的后向或与源节点逆向行驶的节点的前向。

假设每个节点在行驶过程中都是匀速行驶。

假设所有车辆都装有WAVE设备，即所有车辆都是车用无线自组织网中的节点，彼此之间可以通信。

由于上述假设均可以通过现有技术或公知常识而设定，因此这些假设都被视为现有技术而不再做详细的描述。

下面结合附图详细描述本发明的实施过程：基于信息相关性的车用无线自组织网安全信息的投递方法，如图3、图4所示，包括源节点(发起广播安全信息行为的节点)生成和发送WSM报文过程和中继节点中继转发WSM报文过程。

步骤1：源节点生成和发送WSM报文过程

步骤11：源节点s发现异常事件，将根据信息的相关性确定该安全信息的影响时间T_max、影响距离D_max和影响车道集合LaneID。

源节点s初始化报文剩余影响时间T为T_max，选择后向为报文的待发送方向。

步骤12：源节点s根据基于距离和车道相关性的中继选择方法指定下一跳中继，其指定的下一跳中继的ID号为RelayID_s。

基于距离和车道相关性的中继选择方法是对基于距离的广播协议的一种改进，将安全信息的影响车道集合的这个相关性系数也考虑到中继节点的选择中来。基于距离和车道相关性的中继选择方法基本思想是，离当前中继节点越远，车道相关性系数越高的邻居节点选作为下一跳中继节点的可能性越高，从而使得安全信息在尽快转发到远处车辆的同时将转发尽量限制在相关车道内。

本步骤中，基于距离和车道相关性的中继选择方法的具体方法请见如下描述：

若节点i要选择下一跳中继节点，则节点i首先计算报文的待发送方向上每一个邻居节点选作中继节点的可能性系数。邻居节点m的可能性系数RelayPoss_m可根据以下公式确定：

RelayPoss_m＝d_mi×a+RLane_m×b

其中：d_mi＝|x_m|i|为沿i运动方向邻居节点m与节点i之间的距离，a和b是正的常数。RLane_m为车道相关性系数，若邻居节点m所在车道在影响车道集合LaneID内，则其值为1；若邻居节点m所在车道在影响车道集合LaneID外且节点m的运行方向与该安全信息的待发送方向反向，则其值为0；若邻居节点m不在安全信息的影响车道集合LaneID中且节点m的运行方向与该安全信息的待发送方向同向，则其值为-1。

然后节点i选择报文的待发送方向上可能性系数最大的邻居节点指定为下一跳中继节点，并将指定的下一跳中继节点的ID号赋值给RelayID_i。

为方便理解基于距离和车道相关性的中继选择方法，以下将具体举例说明。

如图5所示，节点A要在发送WSM报文前选择下一跳中继节点。假设节点A的后向报文待发送方向，即节点B、C、D均在节点A的报文待发送方向上，所以节点A需计算邻居节点B、C、D选作中继节点的可能性系数。

若该WSM报文中的安全信息的影响车道集合LaneID为{2}，即只有2号车道。节点B所在车道在影响车道集合LaneID内，则其车道相关性系数值RLane_B为1；节点C所在车道在影响车道集合LaneID外且节点C的运行方向与该安全信息的待发送方向反向，则其车道相关性系数值RLane_C为0；节点D不在安全信息的影响车道集合LaneID中且节点D的运行方向与该安全信息的待发送方向同向，则其车道相关性系数值RLane_D为-1。邻居节点B、C、D选作中继节点的可能性系数分别为：

RelayPoss_B＝d_BA×a+b，其中d_BA＝|x_B|A|

RelayPoss_C＝d_CA×a，其中d_CA＝|x_C|A|

RelayPoss_D＝d_DA×a-b，其中d_DA＝|x_D|A|

节点A选择报文的待发送方向上可能性系数最大的邻居节点指定为下一跳中继节点，本例中d_BA＝d_CA＝d_DA，显然邻居节点B选作中继几点的可能性系数最大，即邻居节点B为节点A指定的下一跳中继。节点A将指定的下一跳中继节点B的ID号赋值给RelayID_A，完成本次中继选择方法。

步骤13：源节点s将报文剩余影响时间T、影响距离D_max和影响车道集合LaneID作为相关性系数，同选择的下一跳中继节点的ID号RelayID_s、源节点s的绝对位置信息Position(x_s，y_s)和安全信息一起封装在WSM报文中，向报文待发送方向广播该报文。同时源节点s启动反馈等待定时器T_fs，反馈等待定时器的等待时间t_fs＝c，其中c是一个常数。

步骤14：若在反馈等待定时器T_fs超时前收到指定中继RelayID_s返回的确认报文，表明指定的下一跳中继已经成功收到安全报文，源节点s停止发送等待定时器T_si，丢弃该报文；否则，源节点s修正报文剩余影响时间T，其值为原来的报文剩余影响时间T的值减去反馈等待定时器的等待时间t_fs；若修正后的报文剩余影响时间T小于或等于0，则丢弃该报文，否则若修正后的报文剩余影响时间T大于0，则转到步骤12。

步骤2：中继节点中继转发WSM报文过程：

步骤21：节点i收到前一中继节点j发送的WSM报文。节点i先根据WSM报文中的RelayID_j信息判断自己是不是节点j指定的转发中继，若不是，则不作中继转发，退出中继转发WSM报文过程；否则立即利用指向报文来的方向的定向天线向节点j发送确认报文。

步骤22：节点i提取报文的相关信息，获取当前报文剩余影响时间T，并且选择报文来的反方向为报文待发送方向。

步骤23：若节点i的行驶方向与报文待发送方向同向，即与相关车道的节点行驶方向反向，为防止相关车道的节点行驶到节点i的后向而收不到节点i前向定向广播的WSM报文，节点i不做延时处理直接转发报文，并转到步骤25；否则若节点i的行驶方向与报文待发送方向反向，启动发送等待定时器T_si，其转发等待时间t_si采用基于距离相关性的转发等待时间确定方法确定。

基于距离相关性的转发等待时间确定方法的基本思想是在影响距离内离源节点越远，信息紧急性越低，则设置的等待转发时间越长；在超出影响距离时，安全信息无效，则设置的等待时间为该车辆行驶进入影响距离内的时间，从而作为中继节点的车辆进入影响距离内后才转发WSM报文。基于距离相关性的转发等待时间确定方法把安全信息的投递控制在比影响距离最多多一跳的范围内。此外，该方法还使得在中继节点同时收到多个WSM报文的情况下，最紧急的报文由于等待时间最短将优先发送出去。

本步骤中，基于距离相关性的转发等待时间确定方法的具体方法请见如下描述：

节点i的转发等待时间由下式确定：

$t_{\mathrm{si}}=\left\{\begin{array}{cc}\frac{d_{\mathrm{si}}}{D_{\max }}\×{\mathrm{delay}}_{\max }& d_{\mathrm{si}}\≤D_{\max }\\ \frac{d_{\mathrm{si}}-D_{\max }}{v_i}& d_{\mathrm{si}}>D_{\max }\end{array}\right.$

其中：d_si＝(x_s-x_i)cosβ_i+(y_s-y_i)sinβ_i为沿节点i运动方向源节点s与节点i之间的距离，delay_max是一个正的常数。

为方便理解基于距离相关性的转发等待时间确定方法，以下将具体举例说明。

如图6所示，源节点S发生碰撞后生成和发送WSM报文，其中WSM报文中安全信息的影响距离为D_max，节点A、B为WSM报文转发过程中的两个中继节点。

节点A到源节点S的距离d_SA小于安全信息的影响距离为D_max，所以节点A的转发等待时间t_sA为：

$t_{\mathrm{sA}}=\frac{d_{\mathrm{SA}}}{D_{\max }}\×{\mathrm{delay}}_{\max }$

节点B到源节点S的距离d_SB大于安全信息的影响距离为D_max，所以节点B的转发等待时间t_sB为：

$t_{\mathrm{sB}}=\frac{d_{\mathrm{SB}}-D_{\max }}{v_B}$

步骤24：发送等待定时器T_si超时前收到重复报文，表明上一跳中继节点j没有收到节点i的确认报文，认为上一次投递失败而重新指定中继发送WSM报文，则节点i停止发送等待定时器T_si，丢弃原报文，转到步骤21分析新报文；若发送等待定时器T_si超时，且期间没收重复报文，节点i修正报文剩余影响时间T，其值为原来的报文剩余影响时间T的值减去转发等待时间t_si；此时若修正后的报文剩余影响时间T小于或等于0，则丢弃该报文；否则若修正后的报文剩余影响时间T大于0，转到步骤25。

步骤25：节点i依照步骤1中源节点生成和发送安全信息过程步骤12中的中继选择方法指定下一跳中继RelayID_i，更新原报文中的下一跳中继节点的ID号和报文剩余影响时间T，向报文待发送方向广播该更新了的新报文；同时节点i启动反馈等待定时器T_fi，反馈等待定时器的等待时间t_fi＝c。

步骤26：若在反馈等待定时器T_fi超时前收到指定中继RelayID_i返回的确认报文，表明指定的下一跳中继已经成功收到安全报文，节点i停止发送等待定时器T_si，丢弃该报文；否则，节点i修正报文剩余影响时间T，其值为原来的报文剩余影响时间T的值减去反馈等待定时器的等待时间t_fi。若修正后的报文剩余影响时间T小于或等于0，则丢弃该报文，否则若修正后的报文剩余影响时间T大于0，则转到步骤25。

本实施例中的源节点和中继节点并不固定指定为某一个节点，任意一个节点在特定的时间和情况下既可以作为源节点也可以作为中继节点。本实施例中所描述的某一个源节点生成和发送WSM报文过程和中继节点中继转发WSM报文过程适用于所有节点。

本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims (1)

1.基于信息相关性的车用无线自组织网安全信息的投递方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：源节点生成和发送WSM报文过程：

步骤11：源节点s发现异常事件，将根据信息的相关性确定该安全信息的影响时间T_max、影响距离D_max和影响车道集合LaneID；源节点s初始化报文剩余影响时间T为T_max，选择后向为报文的待发送方向；

步骤12：源节点s根据基于距离和车道相关性的中继选择方法指定下一跳中继节点，其指定的下一跳中继节点的ID号为RelayID_s；

所述步骤12中基于距离和车道相关性的中继选择方法包含如下过程：

若节点i要选择下一跳中继节点，则节点i首先计算报文的待发送方向上每一个邻居节点选作中继节点的可能性系数；邻居节点m的可能性系数RelayPoss_m可根据以下公式确定：

RelayPoss_m=d_mi×a+RLane_m×b

其中：d_mi=|x_m|i|为沿节点i运动方向邻居节点m与节点i之间的距离，a和b是正的常数；RLane_m为车道相关性系数，若邻居节点m所在车道在影响车道集合LaneID内，则其值为1；若邻居节点m所在车道在影响车道集合LaneID外且邻居节点m的运行方向与该安全信息的待发送方向反向，则其值为0；若邻居节点m不在安全信息的影响车道集合LaneID中且邻居节点m的运行方向与该安全信息的待发送方向同向，则其值为-1；

然后节点i选择报文的待发送方向上可能性系数最大的邻居节点指定为下一跳中继节点，并将指定的下一跳中继节点的ID号赋值给RelayID_i；

步骤13：源节点s将报文剩余影响时间T、影响距离D_max和影响车道集合LaneID作为相关性系数，同选择的下一跳中继节点的ID号RelayID_s、源节点s的绝对位置信息Position(x_s,y_s)和安全信息一起封装在WSM报文中，向报文待发送方向广播该报文；同时源节点s启动反馈等待定时器T_fs，反馈等待定时器的等待时间t_fs=c，其中c是一个常数；

步骤14：若在反馈等待定时器T_fs超时前收到指定中继节点RelayID_s返回的确认报文，表明指定的下一跳中继节点已经成功收到安全报文，源节点s停止反馈等待定时器T_fs，丢弃该报文；否则，源节点s修正报文剩余影响时间T，其值为原来的报文剩余影响时间T的值减去反馈等待定时器的等待时间t_fs；若修正后的报文剩余影响时间T小于或等于0，则丢弃该报文，否则若修正后的报文剩余影响时间T大于0，则转到步骤12；

步骤2：中继节点中继转发WSM报文过程：

步骤21：节点i收到前一中继节点j发送的WSM报文；节点i先根据WSM报文中的RelayID_j信息判断自己是不是中继节点j指定的转发中继，若不是，则不作中继转发，退出中继转发WSM报文过程；否则立即利用指向报文来的方向的定向天线向中继节点j发送确认报文；

步骤22：节点i提取报文的相关信息，获取当前报文剩余影响时间T，并且选择报文来的反方向为报文待发送方向；

步骤23：若节点i的行驶方向与报文待发送方向同向，即与相关车道的节点行驶方向反向，为防止相关车道的节点行驶到节点i的后向而收不到节点i前向定向广播的WSM报文，节点i不做延时处理直接转发报文，并转到步骤25；否则若节点i的行驶方向与报文待发送方向反向，启动发送等待定时器T_si，其转发等待时间t_si采用基于距离相关性的转发等待时间确定方法确定；

所述步骤23中基于距离相关性的转发等待时间确定方法包含如下过程：

节点i的转发等待时间t_si由下式确定：

$t_{\mathrm{si}}=\left\{\begin{array}{cc}\frac{d_{\mathrm{si}}}{D_{\max }}\×{\mathrm{delay}}_{\max }& d_{\mathrm{si}}\≤D_{\max }\\ \frac{d_{\mathrm{si}}-D_{\max }}{v_i}& d_{\mathrm{si}}>D_{\max }\end{array}\right.$

其中：d_si=(x_s-x_i)cosβ_i+(y_s-y_i)sinβ_i为沿节点i运动方向源节点s与节点i之间的距离，delay_max是一个正的常数，所述β_i为节点i建立的相对坐标系的x轴与GPS绝对坐标中x轴的夹角，所述v_i为节点i的运行速度；

步骤24：发送等待定时器T_si超时前收到重复报文，表明上一跳中继节点j没有收到节点i的确认报文，认为上一次投递失败而重新指定中继节点发送WSM报文，则节点i停止发送等待定时器T_si，丢弃原报文，转到步骤21分析新报文；若发送等待定时器T_si超时，且期间没收到重复报文，节点i修正报文剩余影响时间T，其值为原来的报文剩余影响时间T的值减去转发等待时间t_si；此时若修正后的报文剩余影响时间T小于或等于0，则丢弃该报文；否则若修正后的报文剩余影响时间T大于0，转到步骤25；

步骤25：节点i依照步骤1中源节点生成和发送安全信息过程步骤12中的中继选择方法指定下一跳中继节点RelayID_i，更新原报文中的下一跳中继节点的ID号和报文剩余影响时间T，向报文待发送方向广播该更新了的新报文；同时节点i启动反馈等待定时器T_fi，反馈等待定时器的等待时间t_fi=c；

步骤26：若在反馈等待定时器T_fi超时前收到指定中继RelayID_i返回的确认报文，表明指定的下一跳中继节点已经成功收到安全报文，节点i停止反馈等待定时器T_fs，丢弃该报文；否则，节点i修正报文剩余影响时间T，其值为原来的报文剩余影响时间T的值减去反馈等待定时器的等待时间t_fi，若修正后的报文剩余影响时间T小于或等于0，则丢弃该报文，否则若修正后的报文剩余影响时间T大于0，则转到步骤25。