CN104796418A - 一种采用覆盖空洞补传机制的异构车载网安全检测及消息广播方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采用覆盖空洞补传机制的异构车载网安全检测及消息广播方法，该方法包括有判断车载节点是否处于异构车载网络中，当位于所述网络时广播信标信息；然后接收周期性更新信标信息，再判断安全应用消息的广播与接收，继而采用覆盖空洞补传被遮挡的安全应用消息。本发明方法采用非冗余覆盖距离和转发概率来决策安全应用消息的投递，同时对于位于覆盖空洞之中的车辆进行安全应用消息的覆盖空洞补传，进一步提高了安全应用消息的投递，从而提高了车辆的安全行驶。

Description

一种采用覆盖空洞补传机制的异构车载网安全检测及消息广播方法

技术领域

本发明涉及一种车载网络的路由方法，更特别地说，是指一种采用覆盖空洞补传机制的异构车载网安全检测及消息广播方法。

背景技术

车载网络(Vehicle Ad-hoc Network，VANET)由行驶车辆携带的车载单元(onboard unit，OBU)、路旁部署的路边单元(roadside unit，RSU)、互联网上的控制或服务中心，以及个人携带的电子设备等组成的系统。它包含三种基本的通信模式：车与车之间的通信(V2V，Vehicle-to-Vehicle)、车与路边单元之间的通信(V2I，Vehicle-to-Infrastructure或是I2V，Infrastructure-to-Vehicle)和车与人之间的通信(V2P，Vehicle-to-people)。车载网络把行驶车辆都转化成为移动的无线节点或路由器，利用车辆间数百米内的短暂通信，形成一个大范围的无线移动网络。

广播是一类实现单点发送、全网接收的路由协议。广播可以采用简单的泛洪方式实现，但无控制的泛洪会给造成网络风暴问题。

车载网络中车载节点的位置、以及车载节点之间的相互通信状况，构成了车载网络拓扑结构。车载网络中的车辆作为网络中的节点，移动速度较快，网络拓扑结构频繁变化，网络生存期较短，因此不同的车载网络拓扑结构需要不同的路由协议。

异构车载网络普遍存在于车载网络中，当车载节点之间的通信半径互不相同时，车载网络便会转变成异构车载网络。造成异构车载网络的原因主要有：

(1)在一些路由协议中需要主动改变通信半径。在解决周期性一跳报文造成的信道拥塞问题时，许多研究者提出了通过减少功率、减小通信半径的方法，这些方法主动改变了通信半径，造成实际的车载网络处于异构的状态。

(2)车载单元的生产没有统一的标准，使得车载单元的通信半径从一开始便存在着差异，造成了车载网络实际上是一种异构的车载网络。

(3)最重要的一点是，车载网络处于实际的交通场景中，由于建筑物以及车辆之间的遮挡，车载节点的通信半径实际上存在十分大的差异。

由于异构车载网络的出现，传统的路由方法不能满足异构车载网络的需求。而异构车载网络的节点通信的不对称性，使得传统的路由协议无法在安全应用消息的投递成功率和传播时延取得非常好的效果，同时由于车辆之间信号的遮挡效应，使得车辆处于覆盖空洞之中，安全应用消息的投递成功率将变得较低，从而影响到车辆的安全行驶。

发明内容

为了提高异构车载网络在出现遮挡物的情况下，也能够使车载网络拓扑结构中的车载节点接收到安全应用消息，本发明提出了一种采用覆盖空洞补传机制的异构车载网安全检测及消息广播方法。本发明方法借用非冗余覆盖距离和转发概率来决策安全应用消息是否投递，同时对于位于覆盖空洞之中的车辆进行安全应用消息的覆盖空洞补传，进一步提高了安全应用消息的投递。本发明方法解决了怎样补传安全应用消息来提高车辆的安全行驶。本发明涉及的技术方案是何时补传安全应用消息、以及怎样补传成功安全应用消息。

本发明是一种采用覆盖空洞补传机制的异构车载网安全检测及消息广播方法，该消息广播包括有下列步骤：

初始步骤：状态判断；

步骤一：广播信标信息；

步骤二：接收周期性更新信标信息；

步骤三：广播安全应用消息；

步骤四，接收安全应用消息，并计算广播时延，补传安全应用消息；

步骤41：判断车载节点V是否接收到其他车载节点W广播的新的安全应用消息MSG^W；

如果是，则接收所述车载节点W广播的安全应用消息执行步骤42；

如果否，则执行步骤471；

步骤42：通过比较安全应用消息的标识号MID来识别步骤41接收到的车载节点W广播的安全应用消息是否已经存在于消息队列MSG_QUE^V中；

如果是，说明安全应用消息已经被接收过了，并从MSG_QUE^V中提取所述的标志位flag^MID的赋值；

如果flag^MID＝0，将从消息队列MSG_QUE^V中删除，执行步骤47；

如果flag^MID＝1，则执行步骤471；

如果否，说明安全应用消息是第一次被车载节点V接收，对于第一次接收到的将其写入消息队列MSG_QUE^V中，并修改接收时间并将的标志位flag^MID赋值为0，执行步骤43；

步骤43：采用非冗余覆盖距离和转发概率来计算发送时延执行步骤44；

所述发送时延Time_信道表示最大的信道争用时间；

步骤44：接收完成后，车载节点V判断周期性更新信标信息中有无邻居节点的信标信息；

如果无，则执行步骤471；

如果有，则执行步骤45，计算补传时延

在车载网络中，可以将车载节点V作为安全应用消息广播中继节点，其邻居节点集为AV＝{a₁,a₂,…,a_x}中的a₁、a₂、a_x同样作为安全应用消息广播的中继节点；假设车载节点V遮挡了邻居节点a_x，使得邻居节点a_x没有接收到车载节点W广播的安全应用消息MSG^W，则邻居节点a_x处于覆盖空洞中；

步骤45，车载节点V从周期性更新信标信息中查找在安全应用消息的投递方向Direction位于V后方的车辆的信标信息集后；

如果为空，则执行步骤471；

如果不为空，则对于中的每一条信标重复执行步骤451～452进行信号强度提取，直到处理完中所有的信标消息；当处理完中所有的信标消息以后执行步骤46；

根据和自己接收到的安全应用消息的信号强度估计邻居节点a_x接收到的安全应用消息的信号强度

步骤451，若则返回步骤45；

步骤452，若则邻居节点a_x位于覆盖空洞之中，然后邻居节点V以自己的通信半径r来确定补传时延所述的补传时延与通信半径r成反比，即最后判断步骤43得到的与所述补传时延谁更小，则将选取的最小值赋值给并将flag^MID赋值为1，返回步骤45；

在本发明中，邻居节点V使用刃形绕射模型估计邻居节点a_x接收到的安全应用消息的信号强度L表示安全应用消息的信号经过邻居节点a₂时造成的衰退；所述 $L=\left\{\begin{array}{cc}6.9+20\log [\sqrt{{(\mathrm{\λ}-0.1)}^2+1}+\mathrm{\λ}-0.1],& \mathrm{\λ}>0.78\\ 0,& \mathrm{\λ}\≤0.78\end{array}\right.,$ 其中表示衰减因子，d₁表示邻居节点W与车载节点V的高度差，d₂表示邻居节点V与邻居节点a_x的高度差；

步骤46：在一个广播周期τ里，车载节点V首先判断消息队列MSG_QUE^V中是否存在有安全应用消息MSG；

如果没有安全应用消息，则执行初始步骤；

如果存在有，执行步骤47；

步骤47：对于MSG_QUE^V中的每一条安全应用消息重复执行步骤471～472进行发送时延判断，直到MSG_QUE^V中的所有消息均被处理完；当MSG_QUE^V中的所有消息均被处理完以后，执行初始步骤；

步骤471：判断的是否为0，如果是，则执行步骤472；如果否,则执行步骤47；

步骤472：到达发送时延广播安全应用消息，从消息队列中删除掉返回步骤47。

本发明采用覆盖空洞补传机制的异构车载网安全检测及消息广播方法的优点在于：

①在安全应用消息发送队列的比较中，采用非冗余覆盖距离和转发概率来获取信道争用时间，进行安全应用消息的投递判断，解决了传统路由机制在异构车载网络中无法发挥应有的特点，提高了消息的发送成功率。

②本发明应用周期性更新信标信息来整合自身的观测数据，以及通过比较观测数据的时间戳，可以确保始终为每个位置存储最新的数据信息，并将该最新信息发布出去。

③中继节点通过其周期性更新信标信息，查找位于所述中继节点后方车辆的信标信息，然后依据刃形绕射模型估计该后方车辆能接收到的安全应用消息的信号强度，当信号强度小于设定阈值时，则判断后方车辆位于覆盖空洞中，进行覆盖空洞补传补传安全应用消息。

附图说明

图1是本发明采用覆盖空洞补传机制的异构车载网络的消息广播的流程图。

图2是本发明消息广播中前三个步骤的流程图。

图3是本发明消息广播中步骤四的流程图。

图4是异构车载网络的一种拓扑图。

图5是在机会网络模拟软件中的仿真消息投递成功率曲线图。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明做进一步的详细说明。

在异构车载网络中，信标消息记为BEACON，所述BEACON中包含有车载节点的标识号NID、车载节点的行驶速度v、通过GPS设备获取的位置信息S_经度,S_纬度，车辆高度h，行驶方向d和通信半径r。BEACON采用集合形式表示为BEACON＝{NID,v,h,d,r,S_经度,S_纬度}。

在异构车载网络中，安全应用消息记为MSG，所述MSG中包含有安全应用消息的标识号MID、车载节点的标识号NID、安全应用消息的投递方向Direction、安全应用内容Content和安全应用消息的生命周期TTL，采用集合形式表达为MSG＝{MID,NID,Direction,Content,TTL}。对于车载节点V在一个广播周期τ里接收到的所有安全应用消息MSG存储于消息队列MSG_QUE^V中，所述MSG_QUE^V＝{{MSG，flag^MID}}，flag^MID表示标志位，用于标识MSG是否进行补传，所述flag^MID采用二进制表达，即flag^MID＝0或者flag^MID＝1。对所述MSG_QUE^V的访问标志位记为flag_访问，用于标识所述MSG_QUE^V是否完成遍历，所述flag_访问采用二进制表达，即flag_访问＝0或者flag_访问＝1，初始时采用flag_访问＝0表示MSG_QUE^V未完成遍历。

在异构车载网络中，任意一车载节点记为V，与所述车载节点V形成的邻居节点集记为AV＝{a₁,a₂,…,a_x}，其中：

a₁表示车载节点V的第一个邻居节点；

a₂表示车载节点V的第二个邻居节点；

a_x表示车载节点V的最后一个邻居节点，为了方便说明，a_x也表示车载节点V的任意一个邻居节点；

x表示邻居节点的标识号。

车载节点V接收到的任意一邻居节点集a_x的安全应用消息记为简称为安全应用—邻居消息。

在异构车载网络中，车载节点V的周期性更新信标信息记为该用来记录车载节点V接收到的所述AV中的邻居节点a_x进行周期性的单跳广播的信标信息。一旦车载节点V接收到所述邻居节点a_x的信标消息广播数据则将接收到的信标消息数据整合到车载节点V的中。通过观测广播数据的时间戳，车载节点V的可以确保始终存储最新的邻居节点的信标消息数据信息。

在异构车载网络中，任意一车载节点V都存在一中心数据库。任意一车载节点V将从所述的中心数据库中提取出当前系统时间，记为TC^V(简称为当前时间TC^V)，车载节点V接收到安全应用消息MSG的接收时间记为(简称为接收时间)，安全应用消息MSG在车载节点V上的发送时延记为(简称为发送时延)。

在本发明中，对安全应用消息MSG的广播采用计时器来触发，初始时随着计数时间的逐渐减少，直到为0时，广播安全应用消息。

在本发明中，消息广播是指车载节点V根据数据包的目的地址进行带有覆盖空洞补传机制的广播到位于覆盖区域里的另一车载节点(或者邻居节点)的过程。

参见图1、图2、图3所示，本发明是一种采用覆盖空洞补传机制的异构车载网安全检测及消息广播方法，具体有下列步骤：

初始步骤：状态判断；

在本发明中，行驶着的车载节点V采用通信半径来判断自身是否处于异构车载网络中；

如果否，则结束；

如果是，则执行步骤一；

步骤一：广播信标信息；

步骤11，车载节点V首先从中心数据库提取出所述车载节点V的信标—广播时间和当前时间TC^V；然后依据广播周期τ来估计信标—到达时间

若执行步骤12；

若执行步骤13；

步骤12，若则生成所述车载节点V的信标消息BEACON^V，在信标—到达时间到来时，广播BEACON^V；并将赋值给赋值后的将作为下一次广播到达时间的参考；执行步骤311；

步骤13，若则不生成所述车载节点V的信标消息BEACON^V，返回步骤11；

在本发明中，一个广播周期记为τ，将车载节点V的广播信标信息的到达时间记为(简称为信标—到达时间)，车载节点V上一次广播信标信息的时间记为(简称为信标—广播时间)，提取的车载节点V的当前系统时间记为TC^V(简称为当前时间TC^V)。

步骤二：接收周期性更新信标信息；

在本发明中，车载节点V接收邻居节点集AV＝{a₁,a₂,…,a_x}广播的信标消息，即并将所述信标消息 添加到周期性更新信标信息中，然后执行步骤311；

表示第一个邻居节点a₁的信标消息；

表示第二个邻居节点a₂的信标消息；

表示最后一个邻居节点a_x的信标消息。

VANET通信系统中，很多车辆都会对相似的信息感兴趣，尤其是当车辆本身及其驾驶方向或目的地相似时。本发明应用周期性更新信标信息来整合自身的观测数据，以及通过比较观测数据的时间戳，可以确保始终为每个位置存储最新的数据信息，并将该最新信息发布出去。又因VANET对最新信息的发布为广播，所以在无线多跳环境中可以很好地将相同的信息传递给临近范围内很多节点或者所有节点。

步骤三：广播安全应用消息；

VANET包括主动和被动安全系统，尽管主动和被动安全系统中设备的数量不断增加，如碰撞预防系统、防抱死制动系统、安全气囊、撞击力吸收区域等，但交通事故的发生未得到降低。如果异构车载网络中的各个车载节点能够及时的接收到安全应用消息，则对主动安全系统进行驾驶行为的判断有所帮助。VANET使用的无线通信的目的是共享车辆的当前位置、速度和加速度等信息。

在发明中，异构车载网络的安全应用内容以及它们的通信需求如下表所示：

表中安全应用是通过了NHTSA和VSCC的认证，通信频率在1～50Hz范围内，最大通信范围在50～3.0m。P2M表示点对多点，V2I表示车辆到基础设施。

具有最大潜力的安全应用在很大程度上依赖于车辆与周边车辆以及基础设施之间的单跳广播通信。最终，车辆无线通信环境应该包含来自不同生产厂家的设备，以实现不同应用。此外，车辆应能够同时具备多种安全应用(例如紧急制动灯、换道预警、交叉路口碰撞警告等)。每种安全应用可能需要不相同且有可能重叠的数据元素，例如，许多安全应用需要车辆速度、车辆位置、转弯半径等数据。

因此，在本发明中涉及的安全应用消息MSG^V是车载节点V在一时间间隔σ里检测到的包括上表安全应用内容Content、以及安全应用消息的标识号MID、车载节点的标识号NID、安全应用消息的投递方向Direction和安全应用消息的生命周期TTL的数据。

步骤31，车辆状态检测

步骤311，一个广播周期τ里，车载节点V进行车辆状态检测；检测提取出瞬时减速度b、行驶方向和道路切向的夹角a；然后执行步骤312；

在本发明中，车辆检测自身的移动属性和机械属性，移动属性包括瞬时减速度b、行驶方向和道路切向的夹角a(如图4所示)，机械属性包括车辆机械部件的状态。

步骤312，判断b与b_阈值和a与a_阈值的关系；

如果b＞b_阈值或者a＞a_阈值，则执行步骤313；

如果b≤b_阈值且a≤a_阈值，则执行步骤314；

步骤313，当车辆检测到b＞b_阈值或者a＞a_阈值时，表示车辆移动属性出现异常，或者车辆因为发动机突然熄火、刹车突然失灵等出现机械属性异常，执行步骤324；

步骤314，当车辆检测到b≤b_阈值且a≤a_阈值时，表示车辆正常，执行步骤321。

其中，b_阈值是车辆正常行驶时瞬时减速度的安全阈值，a_阈值是车辆正常行驶时行驶方向和道路切向的夹角的安全阈值。

步骤32，车辆碰撞检测

步骤321，车辆根据行驶速度ν和瞬时减速度b计算刹车距离s和刹车时间t， $s=\mathrm{vt}-\frac{1}{2}{b}^{2}t,t=\frac{v}{b};$ 然后执行步骤322；

步骤322，车载节点V从周期性更新信标信息中提取出与自已同方向行驶的前车辆V_前车；并获取所述前车辆V_前车的信标消息(简称前车信标消息)；所述前车信标消息中的行驶速度记为位置信息记为然后执行步骤323；

步骤323，在如拓扑结构图4中，车载节点V依据自身的行驶速度v和位置信息S_经度,S_纬度与前车信标消息中的行驶速度和进行碰撞判断；

如果则执行步骤324；

如果执行步骤41；

为车载节点V与前车辆V_前车之间的欧式距离。

步骤324：车载节点V生成安全应用消息MSG^V，并广播，执行步骤41；

步骤四，接收安全应用消息，并计算广播时延，补传安全应用消息；

步骤41：判断车载节点V是否接收有其他车载节点(记为车载节点W)广播的新的安全应用消息(记为MSG^W)；

如果是，则接收车载节点W广播的安全应用消息(记为)，执行步骤42；

如果否，则执行步骤471。

步骤42：通过比较安全应用消息的标识号MID来识别步骤41接收到的车载节点W广播的安全应用消息是否已经存在于消息队列MSG_QUE^V中；

如果是，说明安全应用消息已经被接收过了，并从MSG_QUE^V中提取所述的标志位flag^MID的赋值；

如果flag^MID＝0，将从消息队列MSG_QUE^V中删除，执行步骤47；

如果flag^MID＝1，则执行步骤471；

如果否，说明安全应用消息是第一次被车载节点V接收，对于第一次接收到的将其写入消息队列MSG_QUE^V中，并修改接收时间并将的标志位flag^MID赋值为0，执行步骤43；

步骤43：采用非冗余覆盖距离和转发概率来计算发送时延执行步骤44。

本发明中，发送时延的计算依据了非冗余覆盖距离和转发概率在本发明中，非冗余覆盖距离r_max表示车载节点V与邻居节点集AV＝{a₁,a₂,…,a_x}中节点之间的最大传输距离，，表示车载节点V与邻居节点a_x的欧式距离，表示邻居节点a_x的通信半径。

在本发明中，转发概率经模糊逻辑处理得到。转发概率与车载节点V的行驶速度v、以及非冗余覆盖距离相关。对于转发概率的模糊逻辑的语言变量定义为一个五元体表表征，即[X,T(X),U,G,M]，其中X为转发状态，T(X)为最佳转发状态、适合转发状态和不适合转发状态，U为速度与非冗余覆盖距离，G为转发状态分类规则，M为速度与非冗余覆盖距离的模糊隶属函数。

所述的模糊逻辑参考了2006年8月第1版《模糊控制理论与工程应用》，曾光奇等主编，第33-44页的内容。

在本发明中，发送时延Time_信道表示最大的信道争用时间。

步骤44：接收完成后，车载节点V判断周期性更新信标信息中有无邻居节点的信标信息；

如果无，则执行步骤471；

如果有，则执行步骤45，计算补传时延

在车载网络中，可以将车载节点V作为安全应用消息广播中继节点，其邻居节点集为AV＝{a₁,a₂,…,a_x}中的a₁、a₂、a_x同样作为安全应用消息广播的中继节点。假设车载节点V遮挡了邻居节点a_x，使得邻居节点a_x没有接收到车载节点W广播的安全应用消息MSG^W，则邻居节点a_x处于覆盖空洞中。

步骤45，车载节点V从周期性更新信标信息中查找在安全应用消息的投递方向Direction位于V后方的车辆的信标信息集后；

如果为空，则执行步骤471；

如果不为空，则对于中的每一条信标重复执行步骤451～452进行信号强度提取，直到处理完中所有的信标消息；当处理完中所有的信标消息以后执行步骤46；

根据和自己接收到的安全应用消息的信号强度估计邻居节点a_x接收到的安全应用消息的信号强度

步骤451，若则返回步骤45；

步骤452，若则邻居节点a_x位于覆盖空洞之中，然后邻居节点V以自己的通信半径r来确定补传时延所述的补传时延与通信半径r成反比，即最后判断步骤43得到的与所述补传时延谁更小，则将选取的最小值赋值给并将flag^MID赋值为1，返回步骤45；

在本发明中，邻居节点V使用刃形绕射模型估计邻居节点a_x接收到的安全应用消息的信号强度L表示安全应用消息的信号经过邻居节点a₂时造成的衰退。所述 $L=\left\{\begin{array}{cc}6.9+20\log [\sqrt{{(\mathrm{\λ}-0.1)}^2+1}+\mathrm{\λ}-0.1],& \mathrm{\λ}>0.78\\ 0,& \mathrm{\λ}\≤0.78\end{array}\right.,$ 其中表示衰减因子，d₁表示邻居节点W与车载节点V的高度差，d₂表示邻居节点V与邻居节点a_x的高度差。

在本发明中使用的所述刃形绕射模型参考了2008年7月第1版《无线电波传播—原理与应用》，谢益溪编著，第144-146页的内容。

步骤46：在一个广播周期τ里，车载节点V首先判断消息队列MSG_QUE^V中是否存在有安全应用消息MSG；

如果没有安全应用消息，则执行初始步骤；

如果存在有安全应用消息，执行步骤47。

步骤47：对于MSG_QUE^V中的每一条安全应用消息重复执行步骤471～472进行发送时延判断，直到MSG_QUE^V中的所有消息均被处理完；当MSG_QUE^V中的所有消息均被处理完以后，执行初始步骤。

步骤471：判断的是否为0，如果是，则执行步骤472；如果否,则执行步骤47。

步骤472：到达发送时延广播安全应用消息，从消息队列中删除掉返回步骤47。

实施例1

本发明通过在机会网络模拟软件(The Opportunistic Network Environmentsimulator)上进行模拟实验。配置的仿真实验配置参数：

异构车载网络拓扑结构	5公里长度的高速公路
		车道	单向4车道
车载节点密度	每千米48辆车
		信标消息广播周期	1秒
安全应用消息报文大小	512字节
		物理地址(MAC地址)	IEEE 802.11MAC(2Mbps)
信号传播模型	Nakagami Model
		车载节点通信范围	100米～300米
车载节点高度范围	1.5米～6米
		仿真时间	200秒

设置的高速公路拓扑结构的异构网络场景如图4所示，然后在无覆盖空洞补传机制和有覆盖空洞补传机制(本发明技术方案)之间进行模拟比较，实验结果如图5所示，图中表明：本发明提出的有覆盖空洞补传机制的安全应用消息路由协议可以适应不同异构程度的车载网络环境，并且可以维持较高的安全应用消息投递成功率。

本发明是一种采用覆盖空洞补传机制的异构车载网安全检测及消息广播方法，所要解决的是如何提高异构车载网中车载节点，特别是位于覆盖空洞区域中车载节点对安全应用消息接收概率的技术问题，该方法通过执行VANET系统实现对车辆间通信的控制，反映的是对VANET观测数据的再分析、启动主动安全系统、以及对所采集技术数据的处理过程进行自动控制，利用的是遵循自然规律的技术手段，从而实现对异构车载网络中位于覆盖空洞区域的车载节点的安全应用消息的覆盖空洞补传进行判断，获得提高安全应用消息的接收概率的技术效果。

Claims (6)

1.一种采用覆盖空洞补传机制的异构车载网安全检测及消息广播方法，该消息广播包括有下列步骤：

初始步骤：状态判断；

步骤一：广播信标信息；

步骤二：接收周期性更新信标信息；

步骤三：广播安全应用消息；

其特征在于：还包括有：

步骤四，接收安全应用消息，并计算广播时延，补传安全应用消息；

步骤41：判断车载节点V是否接收到其他车载节点W广播的新的安全应用消息MSG^W；

如果是，则接收所述车载节点W广播的安全应用消息执行步骤42；

如果否，则执行步骤471；

步骤42：通过比较安全应用消息的标识号MID来识别步骤41接收到的车载节点W广播的安全应用消息是否已经存在于消息队列MSG_QUE^V中；

如果是，说明安全应用消息已经被接收过了，并从MSG_QUE^V中提取所述的标志位flag^MID的赋值；

如果flag^MID＝0，将从消息队列MSG_QUE^V中删除，执行步骤47；

如果flag^MID＝1，则执行步骤471；

如果否，说明安全应用消息是第一次被车载节点V接收，对于第一次接收到的将其写入消息队列MSG_QUE^V中，并修改接收时间并将的标志位flag^MID赋值为0，执行步骤43；

步骤43：采用非冗余覆盖距离和转发概率来计算发送时延执行步骤44；

所述发送时延Time_信道表示最大的信道争用时间；

步骤44：接收完成后，车载节点V判断周期性更新信标信息中有无邻居节点的信标信息；

如果无，则执行步骤471；

如果有，则执行步骤45，计算补传时延

在车载网络中，可以将车载节点V作为安全应用消息广播中继节点，其邻居节点集为AV＝{a₁,a₂,…,a_x}中的a₁、a₂、a_x同样作为安全应用消息广播的中继节点；假设车载节点V遮挡了邻居节点a_x，使得邻居节点a_x没有接收到车载节点W广播的安全应用消息MSG^W，则邻居节点a_x处于覆盖空洞中；

步骤45，车载节点V从周期性更新信标信息中查找在安全应用消息的投递方向Direction位于V后方的车辆的信标信息集后；

如果为空，则执行步骤471；

如果不为空，则对于中的每一条信标重复执行步骤451～452进行信号强度提取，直到处理完中所有的信标消息；当处理完中所有的信标消息以后执行步骤46；

根据和自己接收到的安全应用消息的信号强度估计邻居节点a_x接收到的安全应用消息的信号强度

步骤451，若则返回步骤45；

步骤452，若则邻居节点a_x位于覆盖空洞之中，然后邻居节点V以自己的通信半径r来确定补传时延所述的补传时延与通信半径r成反比，即最后判断步骤43得到的与所述补传时延谁更小，则将选取的最小值赋值给并将flag^MID赋值为1，返回步骤45；

在本发明中，邻居节点V使用刃形绕射模型估计邻居节点a_x接收到的安全应用消息的信号强度 L表示安全应用消息的信号经过邻居节点a₂时造成的衰退；所述 $L=\left\{\begin{array}{cc}6.9+20\log [\sqrt{{(\mathrm{\λ}-0.1)}^2+1}+\mathrm{\λ}-0.1],& \mathrm{\λ}>0.78\\ 0,& \mathrm{\λ}\≤0.78\end{array}\right.,$ 其中 表示衰减因子，d₁表示邻居节点W与车载节点V的高度差，d₂表示邻居节点V与邻居节点a_x的高度差；

步骤46：在一个广播周期τ里，车载节点V首先判断消息队列MSG_QUE^V中是否存在有安全应用消息MSG；

如果没有安全应用消息，则执行初始步骤；

如果存在有，执行步骤47；

步骤47：对于MSG_QUE^V中的每一条安全应用消息重复执行步骤471～472进行发送时延判断，直到MSG_QUE^V中的所有消息均被处理完；当MSG_QUE^V中的所有消息均被处理完以后，执行初始步骤；

步骤471：判断的是否为0，如果是，则执行步骤472；如果否,则执行步骤47；

步骤472：到达发送时延广播安全应用消息，从消息队列中删除掉返回步骤47。

2.根据权利要求1所述的一种采用覆盖空洞补传机制的异构车载网安全检测及消息广播方法，其特征在于：在所述初始步骤中，行驶着的车载节点V采用通信半径来判断自身是否处于异构车载网络中；

如果否，则结束；

如果是，则执行步骤一。

3.根据权利要求1所述的一种采用覆盖空洞补传机制的异构车载网安全检测及消息广播方法，其特征在于：在步骤一中执行的处理为：

步骤11，车载节点V首先从中心数据库提取出所述车载节点V的信标—广播时间和当前时间TC^V；然后依据广播周期τ来估计信标—到达时间 若执行步骤12；若执行步骤13；

步骤12，若则生成所述车载节点V的信标消息BEACON^V，在信标—到达时间到来时，广播BEACON^V；并将赋值给赋值后的将作为下一次广播到达时间的参考；执行步骤311；

步骤13，则不生成所述车载节点V的信标消息BEACON^V，返回步骤11。

4.根据权利要求1所述的一种采用覆盖空洞补传机制的异构车载网安全检测及消息广播方法，其特征在于：在步骤二中，车载节点V接收邻居节点集AV＝{a₁,a₂,…,a_x}广播的信标消息，即 并将所述信标消息添加到周期性更新信标信息中，然后执行步骤311。

5.根据权利要求1所述的一种采用覆盖空洞补传机制的异构车载网安全检测及消息广播方法，其特征在于：在步骤三中包括有车辆状态检测步骤和车辆磁撞检测步骤；

步骤31，车辆状态检测

步骤311，一个广播周期τ里，车载节点V进行车辆状态检测；检测提取出瞬时减速度b、行驶方向和道路切向的夹角a；执行步骤312；

步骤312，判断b与b_阈值和a与a_阈值的关系，如果b＞b_阈值或者a＞a_阈值，则执行步骤313；如果b≤b_阈值且a≤a_阈值，则执行步骤314；

步骤313，当车辆检测到b＞b_阈值或者a＞a_阈值时，表示车辆移动属性出现异常，或者车辆因为发动机突然熄火、刹车突然失灵等出现机械属性异常，执行步骤324；

步骤314，当车辆检测到b≤b_阈值且a≤a_阈值时，表示车辆正常，执行步骤321；

步骤32，车辆碰撞检测

步骤321，车辆根据行驶速度ν和瞬时减速度b计算刹车距离s和刹车时间t， $s=\mathrm{vt}-\frac{1}{2}{b}^{2}t,$ $t=\frac{v}{b};$ 执行步骤322；

步骤322，车载节点V从周期性更新信标信息中提取出与自已同方向行驶的前车辆V_前车；并获取所述前车辆V_前车的信标消息(简称前车信标消息)；所述前车信标消息中的行驶速度记为位置信息记为 执行步骤323；

步骤323，在如拓扑结构图2中，车载节点V依据自身的行驶速度v和位置信息S_经度,S_纬度与前车信标消息中的行驶速度和 进行碰撞判断；如果则执行步骤324；否则，执行步骤41；

为车载节点V与前车辆V_前车之间的欧式距离；

步骤324：车载节点V生成安全应用消息MSG^V，并广播，执行步骤41。

6.根据权利要求1所述的一种采用覆盖空洞补传机制的异构车载网安全检测及消息广播方法，其特征在于：能够适用于不同异构程度的车载网络环境。