CN104010047A - 一种基于Android的容断交通信息传播原型系统 - Google Patents

Abstract

一种基于Android的容断交通信息传播原型系统，分为三层：(1)硬件接口层负责车辆与车辆之间的点对点通信，以及交通信息和地理信息的采集。本发明利用Wifi-Direct技术实现V2V通信，并由此建立自组织网络；(2)网络层负责交通消息的转发和缓存，以及消息的解析和再封装。本发明通过引入DTN技术，利用“存储-携带-转发”的路由策略实现交通信息在车辆网络中的传播，有效的解决了车辆间链路拓扑结构动态变化带来的通信中断问题。(3)应用层功能是完成交通消息的封装、解析和展示。本发明基于消息内容的订阅发布机制，通过更加合理的选择消息投递目的地，减轻了由消息复制带来的网络负荷，并通过消息过滤优化用户体验。

Description

一种基于Android的容断交通信息传播原型系统

技术领域

本发明涉及计算机网络、容迟/容断网络、智能交通系统、车联网领域，具体地说是一种基于Android的容断交通信息传播原型系统。

背景技术

智能交通系统(Intelligent Transportation System，简称ITS)是未来交通系统的发展方向，它是将先进的信息技术、数据通讯传输技术、电子传感技术、控制技术及计算机技术等有效地集成运用于整个地面交通管理系统而建立的一种在大范围内、全方位发挥作用的，实时、准确、高效的综合交通运输管理系统。

车联网是物联网技术在智能交通系统中的重要应用，是物联网应用于智能交通系统的集中体现。车联网是指装载在车辆上的电子标签通过无线射频等识别技术，实现在信息网络平台上对所有车辆的属性信息和静、动态信息进行提取和有效利用，并根据不同的功能需求对所有车辆的运行状态进行有效的监管和提供综合服务，从而达到有效地利用现有交通设施、减少交通负荷和环境污染、保证交通安全、提高运输效率的目的。车联网技术具有较高的技术和经济可行性，拥有十分广阔的前景。

车联网终端通过传感技术采集车辆行驶信息和道路信息，并通过V2V、V2R的通信方式，有选择性的接入车辆自组网、移动通信网或者无线局域网，将这些消息在网络上发布出去，接收者通过分析消息得知当前的路况信息以及其它驾驶者的状态，从而达到规避交通事故，减缓交通压力的目的。近年来，随着通信技术的不断发展，新的信息采集技术被纳入到车联网之中。最为典型的就是GPS定位技术。车载智能终端通过GPS模块与卫星通信，获得车辆的位置信息，不仅节省了基础设施的投入，也为交通信息的投递提供了必要的依据。

关于车辆间通信，早在上世纪80年代就已经被人关注了。近年来随着网络技术的不断发展，世界上很多国家也都陆续推出了自己的车联网系统。

FleetNet–Internet on the Road项目是由6家公司和3所大学为了推动车间通信发展而建立的项目。它的目的是开发一套车辆间通信平台，通过快速廉价的信息分发方式，及时地给驾驶员提供信息，保证驾驶的安全性和舒适性。后来有人在FleetNet的基础上进行了改进，通过采集车辆的地理位置信息，提出一种基于位置的消息路由策略，从而将FleetNet与真实场景很好地结合起来。

CarTalk2000从2001年开始，为期3年。它致力于开发一种新的基于车间通信的驾驶员辅助驾驶系统，用于驾驶的安全性和舒适性，同时希望针对网络拓扑结构频繁变化这一情况提出一个基于无线自组网络的通信平台。NoW–Network on Wheels作为FleetNet的后续工程，被高校、研究机构共同提出，从2004年开始启动。NoW基于自组网络原则和无线局域网技术，提出一个支持车与车、车与基础设施通信的车载通信系统，并且解决了在车辆通信中如何保证数据安全性的问题。

C2C-CC，“Car2Car CommunicationConsonium”是由6家欧洲汽车制造商(BMW、DaimlerChrysler、Volkswagen等)组成，目标是为Car2Car通信系统建立一个公开的欧洲标准，不同制造商的汽车能够相互通信。Car2Car通信系统是采用基于无线局域网wLAN技术，确保在欧洲范围内车间通信的正常运行。

TrafficView作为e-Road的一个子项目，由美国马里兰州立大学提出。TrafficView定义了一个发布、收集道路车辆信息的框架。TrafficView可以为驾驶员提供关于道路交通信息的提示，有助于驾驶员在恶劣天气环境下的驾驶，并可以优化目的地路线选择。

通过对上述项目的了解和研究可以发现，现有车联网系统大多数都是基于基础设施的。具体的说，车辆通过车联网终端上的通信模块，有选择性的接入车辆自组网、移动通信网或者无线局域网，而这三种区域性网络又最终接入作为骨干网的互联网。而各类车联网服务器就架设在互联网上，车辆通过这样的网络结构最终与服务器建立连接实现数据交换。这种集中式车联网系统不仅建设成本高，而且中心节点的处理能力往往会成为瓶颈。

更重要的是，车联网系统所依赖的网络与传统的节点固定、链路变化较少的网络有着很大的不同。车联网作为一种特殊网络，它有节点高速移动、网络拓扑结构频繁变化、路径寿命短、节点通信覆盖范围小、无线信道质量不稳定等特点。传统网络中的路由协议已经不适用于车联网当中了。如何寻找一种合适的技术来解决车联网中的信息传播扩散的问题已经成为了人们研究的热点，特别是当面对城市复杂道路情况、车辆间链路拓扑结构动态变化剧烈等情况时，如何保障各传感、通信节点之间的信息传输成为构建城市智能交通系统的关键问题之一。

MANET(移动自组织网络)是研究者提出的一种节点具有移动特性，自组织形式的网络，其节点的移动具有很大的随机性。人们在MANET的基础上，对节点移动的方向性和速度加上限制，使其符合车辆的移动特征，并由此提出VANET(车辆自组织网络)的概念。VANET与车联网环境相似，具有网络规模大、节点高速移动、节点移动存在规律性、网络拓扑结构变化剧烈、网络频繁割裂等特点。然而VANET中使用的路由协议多是基于传统ad hoc网络的思想，既在源节点和目的节点之间寻找一条连通的链路，然后把消息按照这条路径多跳的传递下去，因此它在通信瞬间仍然是依赖端到端的链路的。在车联网中，车辆的高速移动造成网络拓扑结构剧烈变化，网络割裂的状况会频繁出现，尤其是在车辆节点密度较小的区域，会存在相当一段时间内没有端到端的链路，VANET在应对这种情况时面临着巨大挑战。

在诸多组网技术中，容迟/容断网络(Delay/Disruption Tolerant Networks，DTN)中提出利用“存储-携带-转发”(Store-Carry-Forward)机制来完成消息的传递。这种机制下，节点在通信链路断开的时候不传输数据包，而是携带着数据保持继续移动，并且等遇到一个合适的节点时进行数据转发。其本质是通过引入时间维度，不再仅仅利用底层链路拓扑的空间连通关系进行数据的通信，而是综合利用底层链路在空间和时间两个维度上的连通关系进行数据传递，因而能够利用更多的通信机会，将在单一的空间维度上的低连通性、间断连通性结构，扩充为在空间时间两个维度上的强连通性、持续连通性结构，增强了网络通信能力，使得在车载网络环境下，网络仍然能够为上层协议提供可靠的分组投递服务。不少研究者已经利用DTN机制提出了相关路由协议，并在仿真软件上进行了实验分析，指出此技术在车辆自组网中具有较高的应用价值。

根据上述背景技术和研究现状的阐述，可以发现，目前大部分车联网系统都是带有基础设施的，路边需要部署大量的AP或者无线传感器，这样的系统成本高，实施起来难度大，而且采用集中式信息处理的办法，中心运算节点的处理能力会成为瓶颈，考虑如何利用V2V通信，抛开基础设施，以车辆自组网络的形式构建分布式车联网系统，是未来需要解决的问题。另一方面，目前车联网所采用的路由技术多沿用VANET中的路由技术，通信的瞬间仍依赖端到端的链路，不能有效应对节点高速移动带来的通信中断问题。如何通过引入DTN技术，解决车辆间链路拓扑结构动态变化带来的通信中断问题，尚有待进一步研究。另外在车联网系统应用方面，大多数现有系统都是根据消息特点划分成不同优先级的消息，而并没有对消息内容进行很多考虑。如何基于消息内容以及个人喜好，提出一种消息的订阅发布机制，使得在同等优先级的情况下，用户优先接收自己感兴趣的消息，这也是需要进一步研究的问题。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种基于Android的容断交通信息传播原型系统，解决了传统车联网系统依赖基础设施，成本高，部署困难，中央计算节点的处理能力存在瓶颈的问题；解决了车辆间链路拓扑结构动态变化带来的通信中断问题；通过更加合理的选择消息投递目的地，减轻了由消息复制带来的网络负荷，并通过消息过滤优化用户体验。

本发明的技术解决方案：一种基于Android的容断交通信息传播原型系统，系统架构分为硬件接口层、网络层、应用层：

硬件接口层负责车辆与车辆之间的点对点通信，以及交通信息和地理信息的采集。硬件接口层由信息采集模块和通信模块组成。

网络层负责交通消息的存储、携带、转发，以及消息的解析和再封装，上述功能均由路由模块完成，路由模块包括四个子模块，分别是网络层消息解析/封装模块、路由决策模块、消息缓存模块、网络层消息投递/接收模块；

应用层的主要功能是完成交通消息的封装、解析和展示。应用层由消息生成模块、订阅发布模块、消息展示模块组成。

其中，硬件接口层的信息采集模块和通信模块具有如下特点：

信息采集模块由交通信息采集模块和地理信息采集模块两个子模块组成。交通信息采集模块可以通过监测车辆的运动状态，产生相应的交通消息。本发明利用Android手机的内置陀螺仪来监测车辆的运动状态，根据陀螺仪感知到的三个坐标方向的加速度变化，来判断是否出现紧急刹车，交通事故，以及路面颠簸等路况信息，进而产生一条交通消息。地理信息采集模块通过Android手机自带的卫星定位模块，可以获取手机的实时GPS信息。GPS信息包括速度、加速度、方向、经纬度、海拔等信息，从而反映了车辆当前的地理信息。地理信息采集模块提供接口，为网络层的路由模块提供必要的地理信息，帮助网络层做出正确的路由决策。

通信模块负责完成车与车之间的链路建立和数据传输。本发明采用Wifi-Direct技术作为底层通信技术。通过此技术，网络中的设备无需通过无线路由器即可相互连接，使得移动终端形成自组网络成为可能。通信模块包括设备搜索模块，链路建立模块和数据传输模块。设备搜索模块通过手机的Wifi信号搜索附近设备，用于发现可能进行组网的车辆。链路建立模块负责建立车与车之间的通信链路，使得一片区域内的相邻车辆形成自组网络。数据传输模块在上述两步完成之后，实现车辆与车辆之间的数据传输。

网络层的网络层消息解析/封装模块、路由决策模块、消息缓存模块、网络层消息投递/接收模块具有如下特点：

网络层消息解析/封装模块。它是连接网络层和应用层的模块，其作用是完成网络层与应用层消息的交换。本发明中应用层交通消息和网络层交通消息的消息格式是不同的，网络层在做路由决策的时候需要用到硬件接口层采集到的GPS地理信息。因此，网络层消息解析/封装模块的一个重要功能就是，将收到的应用层消息解析并封装成网络层消息，或者将网络层消息解析并封装成应用层消息。

路由决策模块功能是根据路由策略判定，应该将消息转发给其他车辆还是由本车辆继续携带消息。如果需要将消息转发给其他车辆，本模块就将消息传递给网络层消息投递/接收模块；如果需要当前车辆继续携带消息，本模块则将消息传递给消息缓存模块。

消息缓存模块。本模块可以缓存网络层的消息，所有需要本车辆携带的交通消息都缓存在此模块中。当网络层接收到需要携带的消息时，由路由决策模块将此消息传递到本模块中进行缓存；当某条缓存的消息需要转发给其他车辆时，本模块将该消息传递给网络层消息投递/接收模块。本模块还具有消息管理功能，当某些消息过期时，删除掉该消息；并且在网络负荷过大或者缓存空间不足时，有选择性的丢弃掉一些紧急度不高的消息，将他们移出缓存队列。

网络层消息投递/接收模块。本模块连接网络层和硬件接口层，通过调用硬件接口层提供的接口，完成网络层消息的投递和接收。

另外，应用层的消息生成模块、订阅发布模块、消息展示模块具有如下特点：

消息生成模块负责完成一条交通消息的产生，由信息分类模块和消息封装模块两个子模块组成。信息分类模块和硬件接口层的交通信息采集模块通信，底层监测到的交通信息会上传到信息分类模块，信息分类模块根据收到的信息内容对此信息进行分类，完成分类之后，将采集到的信息和分类结果一同交给消息封装模块，消息封装模块整合所有信息，将它们封装成一条应用层格式的交通消息。

订阅发布模块完成消息发布和消息订阅，由消息发布模块和消息订阅模块两个子模块组成。消息发布模块主要功能是完成消息投递目标的选择。消息生成模块将封装好的交通消息递交给消息发布模块，由于不同的交通消息在道路上影响范围也有所不同，消息发布模块的功能就是根据交通消息的分类信息决定消息投递方向。消息订阅模块的功能是根据用户兴趣，订阅相关消息。

消息展示模块。本模块完成消息的展示呈现，由消息解析模块和界面交互模块组成。消息解析模块根据应用层消息格式进行解析，获取消息内容。界面交互模块为用户提供可视化操作界面，将交通消息解析后的内容展示给用户，并允许用户进行一些简单操作，如消息移动、消息删除等。

所述路由模块还引入了容迟/容断网络(DTN)技术，利用“存储-携带-转发”的路由策略完成交通消息在网络中的传播；容迟/容断网络(DTN)技术由路由模块中的路由决策模块和消息缓存模块协同完成，具体方式为：当消息所在节点与其他节点不存在网络连接时，消息无法被转发，于是路由决策模块会把消息放到消息缓存模块中暂不转发，此时消息随着车辆节点的移动而移动，即为“携带”过程；当节点再次遇到其他车辆，网络连接恢复时，路由决策模块认为可以转发消息并给出控制信号，消息缓存模块再将缓存的消息转发出去，从而完成了“存储-携带-转发”的过程。

所述消息缓存模块还具有消息管理功能，当某些消息过期时，删除掉该消息，并且在网络负荷过大或者缓存空间不足时，有选择性的丢弃掉一些紧急度不高的消息，将他们移出缓存队列。

所述消息发布模块会根据消息内容，在消息中加入一个表示消息传播趋势的字段，网络层路由决策模块根据此字段判断消息投递的方向，具体是在一条直路上，消息传播趋势分为正向和逆向，正向代表和道路上车辆行驶方向一致，逆向反之，一条交通事故消息，它只需要让道路上即将驶向事故地点的车辆知道，而已经驶过事故地点的车辆无需知道，因此它的传播趋势是逆向；通过此机制，系统能够更加合理的选择消息投递目的地，从而减轻了由消息复制带来的网络负荷。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)首先，本发明利用Wifi-Direct技术实现V2V通信，并由此建立自组织网络，不需要依赖基站、AP等路边基础设施通信，解决了传统车联网系统依赖基础设施，成本高，部署困难，中央计算节点的处理能力存在瓶颈的问题。

(2)其次，本发明中路由模块通过引入DTN技术，利用“存储-携带-转发”的路由策略，实现交通信息在车辆网络中的传播，有效的解决了车辆间链路拓扑结构动态变化带来的通信中断问题。

(3)本发明提出一种基于消息内容的订阅发布机制，通过更加合理的选择消息投递目的地，减轻了由消息复制带来的网络负荷，并通过消息过滤优化用户体验。

附图说明

图1为本发明的系统功能图；

图2为本发明的系统架构图。

具体实施方式

如图1所示，一种基于Android的容断交通信息传播原型系统，系统提供14个功能，具体描述如下：

(1)信息分类。根据信息内容进行分类。

(2)消息封装。获取系统采集到的地理信息、交通信息，然后封装成特定格式的消息。

(3)消息发布。当某个节点产生消息后，节点需要根据其消息类型、消息内容、当前地理位置信息等，判断此消息对于哪些区域是有价值的，从而将这些区域指定为消息目的地。

(4)消息订阅。用户不需要知道与自己无关的交通信息。通过此功能，用户可以设置重点关注的消息类型，以此来完成交通信息的订阅。

(5)消息过滤。根据用户订阅的消息类型，过滤掉用户不关心的消息。

(6)消息解析。解析消息，提取有价值的信息内容。

(7)界面展示。将收到的消息在用户界面上进行展示，为用户提供基本的交互操作功能。

(8)消息携带。利用车辆节点的移动性将消息带往目标区域是消息传播的一个重要方式，系统具有缓存消息的能力，以完成消息携带。

(9)消息转发。节点可以将消息转发给其他相关节点，让其帮助传播消息。

(10)消息处理。系统应有能力保证整个网络负荷在一个合适的范围内，当消息副本增加造成网络负担过重时，系统需要有选择地丢弃一些无效、过期或优先级较低的消息，以完成网络性能的优化。

(11)地理信息采集。此功能通过采集地理信息，为系统提供有价值的数据。地理信息指GPS信息，通过GPS模块，采集车辆速度、方向、经纬度、海拔等信息。地理信息可以为消息传播提供决策依据。

(12)交通信息采集。此功能通过采集交通信息，为系统提供有价值的数据。交通信息指车辆信息、车流信息、路况信息、天气信息等与交通有关信息，是交通消息的重要组成部分。

(13)节点组网。此功能主要负责建立底层数据链路。具体来说，节点通过无线信号搜索附近匹配的设备，并与发现的设备建立连接，完成两个或多个设备通信链路建立。

(14)数据传输。在节点组网的基础上完成点对点的比特传输。

如图2所示，一种基于Android的容断交通信息传播原型系统，系统架构分为硬件接口层、网络层、应用层，具体描述如下：

(1)硬件接口层主要负责车辆与车辆之间的点对点通信，以及交通信息和地理信息的采集。硬件接口层由信息采集模块和通信模块组成，下面对两个模块进行详细描述。

(1.1)信息采集模块。本模块由交通信息采集模块和地理信息采集模块两个子模块组成。交通信息采集模块可以通过监测车辆的运动状态，产生相应的交通消息。本发明利用Android手机的内置陀螺仪来监测车辆的运动状态，根据陀螺仪感知到的三个坐标方向的加速度变化，来判断是否出现紧急刹车，交通事故，以及路面颠簸等路况信息，进而产生一条交通消息。交通信息采集模块提供接口，以便产生交通信息的时候可以传递给上面的应用层，应用层接收到信息之后进行一系列的加工和处理，从而封装成应用层的交通消息。地理信息采集模块通过Android手机自带的卫星定位模块，可以获取手机的实时GPS信息。GPS信息包括速度、加速度、方向、经纬度、海拔等信息，从而反映了车辆当前的地理信息。地理信息采集模块提供接口，为网络层的路由模块提供必要的地理信息，帮助网络层做出正确的路由决策。

(1.2)通信模块。本模块负责完成车与车之间的链路建立和数据传输。本发明采用Wifi-Direct技术作为底层通信技术。Wifi-Direct技术是Wi-Fi Alliance(Wi-Fi联盟)在2010年10月发布的技术，通过此技术，网络中的设备无需通过无线路由器即可相互连接，使得移动终端形成自组网络成为可能。通信模块包括设备搜索模块，链路建立模块和数据传输模块。设备搜索模块通过手机的Wifi信号搜索附近设备，用于发现可能进行组网的车辆。链路建立模块负责建立车与车之间的通信链路，使得一片区域内的相邻车辆形成自组网络。数据传输模块在上述两步完成之后，实现车辆与车辆之间的数据传输。数据传输模块提供接口，网络层的路由模块在决定转发某条交通消息的时候，把消息扔给硬件接口层的数据传输模块，数据传输模块将此消息传输给其他车辆节点，从而完成了消息的转发。

(2)网络层主要负责交通消息的转发和缓存，以及消息的解析和再封装。网络层的大模块只有路由模块一个，它由网络层消息解析/封装模块、路由决策模块、消息缓存模块、网络层消息投递/接收模块组成。本发明在网络层引入了DTN技术，利用“存储-携带-转发”的路由策略完成交通消息在网络中的传播。当消息所在节点与其他节点不存在网络连接时，节点无法转发消息，于是系统会把消息放到消息缓存模块中，此时消息随着车辆节点的移动而移动，即为“携带”过程。当节点再次遇到其他车辆，网络连接恢复时，系统再将消息缓存模块中的消息转发出去，从而完成了“存储-携带-转发”的过程。下面分别对各个模块进行详细说明。

(2.1)网络层消息解析/封装模块。它是连接网络层和应用层的模块，其作用是完成网络层与应用层消息的交换，具体来说，本模块提供接口，应用层通过调用接口向网络层传递消息或从网络层获取消息。本发明中应用层交通消息和网络层交通消息的消息格式是不同的，网络层在做路由决策的时候需要用到硬件接口层采集到的GPS地理信息，比如车辆的经纬度，速度，运动方向等，并根据上述信息做出综合路由判断，因此网络层的交通消息除了应用层交通消息中的内容，还要加入一些地理信息有关的字段。网络层消息解析/封装模块的一个重要功能就是，将收到的应用层消息解析并封装成网络层消息，或者将网络层消息解析并封装成应用层消息。

(2.2)路由决策模块。本模块功能是根据路由策略判定，应该将消息转发给其他车辆还是由本车辆继续携带消息。如果需要将消息转发给其他车辆，本模块就将消息传递给网络层消息投递/接收模块；如果需要当前车辆继续携带消息，本模块则将消息传递给消息缓存模块。另外，本模块可能接收到网络层消息投递/接收模块传递过来的来自其他车辆的消息，如果接收到，则按照路由策略判断此消息，如果需要缓存将其放入消息缓存模块，如果需要呈递给应用层则将消息传递给网络层消息解析/封装模块。本模块是路由算法所在，可以兼容多种DTN路由算法。

(2.3)消息缓存模块。本模块可以缓存网络层的消息，所有需要本车辆携带的交通消息都缓存在此模块中。当网络层接收到需要携带的消息时，由路由决策模块将此消息传递到本模块中进行缓存；当某条缓存的消息需要转发给其他车辆时，本模块将该消息传递给网络层消息投递/接收模块。本模块还具有消息管理功能，当某些消息过期时，删除掉该消息；并且在网络负荷过大或者缓存空间不足时，有选择性的丢弃掉一些紧急度不高的消息，将他们移出缓存队列。

(2.4)网络层消息投递/接收模块。本模块连接网络层和硬件接口层，通过调用硬件接口层提供的接口，完成网络层消息的投递和接收。在网络层与本模块有关联的是路由决策模块和消息缓存模块。在网络层收到应用层传来，并且需要直接转发给其他车辆的消息时，该消息会通过路由决策模块传递给本模块。对于一些原本存在于消息缓存模块中的消息，可能某一时刻需要将他们进行转发，那些消息便会从消息缓存模块传递到本模块。本模块有可能接收到从硬件接口层传来的来自其他车辆的消息，如果收到，将会把消息传递给路由决策模块，以便进行路由决策。本模块直接和硬件接口层的数据传输模块通信，完成网络层消息的投递和接收。

(3)应用层的主要功能是完成交通消息的封装、解析和展示。本发明的一大特点就是在应用层引入了订阅发布机制，通过此机制，系统可以更加智能的选择消息投送的目标地点，用户也可以通过订阅，更多的关注自己感兴趣的交通信息。应用层由消息生成模块、订阅发布模块、消息展示模块组成。下面分别对这三个模块进行详细描述。

(3.1)消息生成模块。本模块负责完成一条交通消息的产生，由信息分类模块和消息封装模块两个子模块组成。信息分类模块和硬件接口层的交通信息采集模块通信，底层监测到的交通信息会上传到信息分类模块，信息分类模块根据收到的信息内容对此信息进行分类，可以分成交通事故信息、路况信息、安全提示信息、天气信息、道路周边信息等。完成分类之后，将采集到的信息和分类结果一同交给消息封装模块，消息封装模块整合所有信息，将它们封装成一条应用层格式的交通消息，自此完成了交通消息的生成。

(3.2)订阅发布模块。本模块完成消息发布和消息订阅，由消息发布模块和消息订阅模块两个子模块组成。消息发布模块主要功能是完成消息投递目标的选择。消息生成模块将封装好的交通消息递交给消息发布模块，消息发布模块会根据消息内容，在消息中加入一个表示消息传播趋势的字段，网络层路由决策模块可以根据此字段判断消息投递的方向。具体来讲，在一条直路上，消息传播趋势分为正向和逆向，正向代表和道路上车辆行驶方向一致，逆向反之。例如一条交通事故消息，它只需要让道路上即将驶向事故地点的车辆知道，而已经驶过事故地点的车辆无需知道。因此它的传播趋势是逆向。然后，消息发布模块将该消息传递给网络层的路由模块，从而完成消息发布。消息订阅模块的功能是根据用户兴趣，订阅相关消息。当此模块接收到网络层上传的交通消息时，根据用户选择的感兴趣的消息分类，对消息进行过滤，删掉用户不关心的消息。完成过滤后，将消息传递给消息展示模块。

(3.3)消息展示模块。本模块完成消息的展示呈现，由消息解析模块和界面交互模块组成。消息解析模块根据应用层消息格式进行解析，获取消息内容。界面交互模块为用户提供可视化操作界面，将交通消息解析后的内容展示给用户，并允许用户进行一些简单操作，如消息移动、消息删除等。

Claims (4)

1.一种基于Android的容断交通信息传播原型系统，其特征在于：所述系统分为硬件接口层、网络层、应用层，其中：硬件接口层负责车辆与车辆之间的点对点通信，以及交通信息和地理信息的采集，它由信息采集模块和通信模块组成；网络层负责交通消息的存储、携带、转发，以及消息的解析和再封装，上述功能均由路由模块完成，路由模块包括四个子模块，分别是网络层消息解析/封装模块、路由决策模块、消息缓存模块、网络层消息投递/接收模块；应用层完成交通消息的封装、解析和展示，它由消息生成模块、订阅发布模块和消息展示模块组成；

信息采集模块包括交通信息采集模块和地理信息采集模块两个子模块；交通信息采集模块通过监测车辆的运动状态，产生相应的交通消息；利用Android手机的内置陀螺仪来监测车辆的运动状态，根据陀螺仪感知到的三个坐标方向的加速度变化，来判断是否出现紧急刹车，交通事故，以及路面颠簸等路况信息，进而产生一条交通消息，并将交通消息送至信息分类模块；地理信息采集模块通过Android手机自带的卫星定位模块，可以获取手机的实时GPS信息，并将GPS信息送到路由决策模块；所述GPS信息包括速度、加速度、方向、经纬度和海拔信息，从而反映了车辆当前的地理信息；所述地理信息采集模块提供接口，为网络层的路由模块提供必要的地理信息，帮助网络层做出正确的路由决策；

通信模块负责完成车与车之间的链路建立和数据传输；采用Wifi-Direct技术作为底层通信技术，通过此技术网络中的设备无需通过无线路由器即可相互连接，使得移动终端形成自组网络成为可能；通信模块包括设备搜索模块，链路建立模块和数据传输模块；设备搜索模块通过手机的Wifi信号搜索附近设备，用于发现可能进行组网的车辆；链路建立模块负责建立车与车之间的通信链路，使得一片区域内的相邻车辆形成自组网络；数据传输模块在上述两个模块完成之后，实现车辆与车辆之间的数据传输；

网络层消息解析/封装模块，是连接网络层和应用层的模块，其作用是完成网络层与应用层消息的交换；应用层交通消息和网络层交通消息的消息格式是不同的，网络层在做路由决策的时候需要用到硬件接口层采集到的GPS地理信息，因此网络层消息解析/封装模块的一个重要功能就是，将收到的应用层消息解析并封装成网络层消息，或者将网络层消息解析并封装成应用层消息；

路由决策模块功能是根据路由策略判定，应该将消息转发给其他车辆还是由本车辆继续携带消息；如果需要将消息转发给其他车辆，将消息传递给网络层消息投递/接收模块；如果需要当前车辆继续携带消息，则将消息传递给消息缓存模块；

消息缓存模块，用于缓存网络层的消息，所有需要本车辆携带的交通消息都缓存在此模块中；当网络层接收到需要携带的消息时，由路由决策模块将此消息传递到本模块中进行缓存；当某条缓存的消息需要转发给其他车辆时，将该消息传递给网络层消息投递/接收模块；

网络层消息投递/接收模块，连接网络层和硬件接口层，通过调用硬件接口层提供的接口，完成网络层消息的投递和接收；

消息生成模块，完成一条交通消息的产生，由信息分类模块和消息封装模块两个子模块组成；信息分类模块和硬件接口层的交通信息采集模块通信，底层监测到的交通信息会上传到信息分类模块，信息分类模块根据收到的信息内容对此信息进行分类，完成分类之后，将采集到的信息和分类结果一同交给消息封装模块，消息封装模块整合所有信息，将它们封装成一条应用层格式的交通消息；

订阅发布模块完成消息发布和消息订阅，由消息发布模块和消息订阅模块两个子模块组成；消息发布模块完成消息投递目标的选择；消息生成模块将封装好的交通消息递交给消息发布模块，由于不同的交通消息在道路上影响范围也有所不同，消息发布模块的功能就是根据交通消息的分类信息决定消息投递方向；消息订阅模块的功能是根据用户兴趣，订阅相关消息；

消息展示模块，完成消息的展示呈现，由消息解析模块和界面交互模块组成；消息解析模块根据应用层消息格式进行解析，获取消息内容；界面交互模块为用户提供可视化操作界面，将交通消息解析后的内容展示给用户，并允许用户进行一些包括消息移动、消息删除在内的简单操作。

2.根据权利要求1所述的一种基于Android的容断交通信息传播原型系统，其特征在于：所述路由模块还引入了容迟/容断网络(DTN)技术，利用“存储-携带-转发”的路由策略完成交通消息在网络中的传播；容迟/容断网络(DTN)技术由路由模块中的路由决策模块和消息缓存模块协同完成，具体方式为：当消息所在节点与其他节点不存在网络连接时，消息无法被转发，于是路由决策模块会把消息放到消息缓存模块中暂不转发，此时消息随着车辆节点的移动而移动，即为“携带”过程；当节点再次遇到其他车辆，网络连接恢复时，路由决策模块认为可以转发消息并给出控制信号，消息缓存模块再将缓存的消息转发出去，从而完成了“存储-携带-转发”的过程。

3.根据权利要求1所述的一种基于Android的容断交通信息传播原型系统，其特征在于：所述消息缓存模块还具有消息管理功能，当某些消息过期时，删除掉该消息，并且在网络负荷过大或者缓存空间不足时，有选择性的丢弃掉一些紧急度不高的消息，将他们移出缓存队列。

4.根据权利要求1所述的一种基于Android的容断交通信息传播原型系统，其特征在于：所述消息发布模块会根据消息内容，在消息中加入一个表示消息传播趋势的字段，网络层路由决策模块根据此字段判断消息投递的方向，具体是在一条直路上，消息传播趋势分为正向和逆向，正向代表和道路上车辆行驶方向一致，逆向反之，一条交通事故消息，它只需要让道路上即将驶向事故地点的车辆知道，而已经驶过事故地点的车辆无需知道，因此它的传播趋势是逆向；通过此机制，系统能够更加合理的选择消息投递目的地，从而减轻了由消息复制带来的网络负荷。