CN107071854B - 基于车联网最大化中继转发概率的分布式多跳广播方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于车联网最大化中继转发概率的分布式多跳广播方法，解决了消息传播过程中广播风暴、时延和可靠性问题。具体步骤是，源节点发起路由请求；寻找并确定中继节点；计算中继节点中继转发概率和等待时间并开始等待；最大加权概率的中继转发节点再次接收到广播的紧急消息时丢弃该消息但继续发消息；多跳选择下一个最大加权概率中继转发节点广播紧急消息；处于路口的接收方广播信息；本发明方法是完全分布式的并且不需要任何握手，既保证了广播实时性又保证了包传递的可靠性要求。本发明用于通信技术领域中的车辆自组织网络，在紧急事故发生路段有明显优势。

Description

基于车联网最大化中继转发概率的分布式多跳广播方法

技术邻域

本发明属于通信技术领域，涉及车联网广播方法，具体是一种基于车联网最大化中继转发概率的分布式多跳广播方法。用于城市车联网环境中紧急事故发生路段的紧急消息传递的信息服务。

背景技术

车联网是一种在交通领域支持动态、随机、多跳拓扑结构应用的特殊区域性网络，也是一个极具应用价值的研究，车联网中每个车辆节点通过自主计算和相互通信，车联网的应用一般包括安全性应用和信息服务类应用。前者可以减少交通事故，改善交通安全；后者通过向道路上的车辆提供多种信息服务来提高交通行驶效率，一方面能够显著提高车辆交通效率以及安全性，另一方面能提供多种信息服务可以提高行驶效率，满足乘客的舒适性和娱乐性要求，同时带来大量商机。但由于车辆快速移动以及无线环境不稳定等车联网特性，过路车辆常常无法在通信范围内完整接收需要获得的通用内容。在城市交通环境中，如何快速的传递紧急消息、延长驾驶员反应时间是目前车联网应用研究的关注点。广播是传输紧急消息最有效的方式和途径。

哈尔滨工业大学的专利申请“基于距离的车联网广播信息的方法”(公开号CN103763785A，申请号CN201310751049.6)的核心思想是基于距离等因素设置一个等待时间来对信息进行转发，即在车辆密集环境下，当中继节点广播数据时，每个节点在收到广播信息后根据公式计算自己的等待时间；它是为了解决车联网在车辆密集情况下的车辆与车辆之间的信息传输，很多节点参与信息的广播，造成的广播信息延迟，广播信息冗余的问题；此发明在此时间内，若收到相同的广播信息，则停止转发信息；否则，在等待时间到来时，立即广播该信息，导致其实际应用场景的局限性，并不适用于城市车联网环境中紧急消息的广播。

上述方案中对中继节点的选择没有明确规定，当车辆密度高时，将导致重复重播广播消息，导致大量冗余、广播风暴和信息延迟；节点在接收消息时会判断是否为相同消息，若是相同消息会丢弃此消息，不进行再广播，这种方式不利于紧急消息的广播传递。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提出一种避免了广播风暴，具有实时性和可靠性的最大化中继转发概率的分布式多跳广播方法。

本发明是一种基于车联网最大化中继转发概率的分布式多跳广播方法，其特征在于，包括有如下步骤：

(1)车联网中的源节点发起路由请求：车联网中的事故车辆在发生事故后，事故车辆作为源节点发起路由请求，车联网中的所有节点从自身配备的GPS接收机中获取自身的节点信息，车联网中的所有节点周期性与邻居节点进行节点信息交换，节点信息交换后，源节点根据所获取的节点信息，以发送方的身份向各节点发送事故信息；

(2)发送方寻找并确定中继节点：源节点作为发送方在广播之前，根据单跳方式获取邻居节点信息，计算每个邻居节点成功传输概率发送方选择成功传输概率最大的节点作为期望中继节点，将其ID标记在分组的头部，若期望中继节点接收到数据包，它将成为再广播中继节点，并立即发起再广播，执行步骤(6)；若期望中继节点没有收到数据包，发送方需要选择成功传输率最大的中继节点作为候选中继节点，该选择是在源节点通信范围内接收到该广播紧急消息的后方邻居节点中进行，采用分布式的方法进行选择，当选择了候选中继节点后执行步骤3，进入等待；

(3)候选中继节点计算中继转发概率p_f和等待时间并开始等待T_W：传播方向上的候选中继节点先计算中继转发概率p_f，基于中继转发概率p_f来计算等待时间T_W，并开始等待过程；

(4)确定最大加权概率中继节点广播消息：等待时间结束，等待时间先结束的候选中继节点确定为最大加权概率中继节点，具有最大加权概率的中继转发节点开始广播紧急消息，其他中继节点在第二次接收到广播的数据包后，说明最大加权概率中继节点已经选出，则停止等待过程，并更新自己的NAV，单跳结束；

(5)最大加权概率中继节点再次接收到广播的紧急消息时丢弃该消息：当最大加权概率中继节点第二次接收到事故广播消息，最大加权概率中继节点将丢弃该消息，不执行等待过程；

(6)多跳选择下一个最大加权概率中继节点广播紧急消息：单跳结束后，由上个单跳已选出的中继节点重复步骤(2)-(5)选择下一跳，选出一下个具有最大加权概率的中继转发节点进行广播紧急消息，直至广播消息传至交叉路口M；

(7)处于路口的接收方广播信息：广播紧急消息传到交叉路口，采用距离路口最近的其他方向的车辆充当转发器来向各个方向转发广播信息，实现紧急事故消息的广播。

本发明与现有技术相比具有如下主要优点：

(1)本发明提出了最大化中继转发概率的选择方法，由于该方法不需要任何握手，且有多个候选节点，当期望中继节点不能成功接收时紧急消息时，其他候选中继节点将竞争传播数据包，基于加权概率度量，发送方选择最大加权概率的节点作为期望中继节点，通过该方法，可以保证紧急消息传输的实时性、可靠性和高效性。

(2)本发明设定了敏感区域(RoS)，用来防止无限扩散，节省网络开销，RoS作为期望中继节点的选择性指导区域模型，我们提出了考虑三个关键因素的加权概率度量：每跳进度，链路可用性，分组接收概率，为每个候选者赋予权重。

附图说明

图1是本发明的主流程图；

图2是本发明链路可用性预估示意图；

图3是本发明敏感区域RoS模型示意图；

图4是最近邻居节点与最远邻居节点与本发明中继转发节点的分组传送率相对于车辆密度的变化对比曲线图；

图5是最近邻居节点与最远邻居节点与本发明中继转发节点消息平均传播次数随车辆密度的变化对比曲线图；

图6是最近邻居节点与最远邻居节点与本发明中继转发节点端到端平均延迟对比曲线图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细描述。

实施例1

由于现有技术容易造成广播风暴和信息延迟，节点在接收消息时会通过判断ID是否为相同消息，若是相同消息会丢弃此消息，不进行再广播，不能持续发送紧急消息，这种方式不利于紧急消息的广播传递。

车联网是在交通道路上的应用，是一种特殊的移动自组织网络，网络中每个车辆都可以通过全球定位系统获得其位置和速度，目的地的位置也可以通过位置管理系统知道，所有车辆通过周期性的Hello消息了解邻居的信息，考虑的情况包括交叉路口的路段，每个路段都有多车道，车辆沿不同方向行驶。

本发明提出一种基于车联网最大化中继转发概率的分布式多跳广播方法是在车联网基础上建立的方法。

参见图1，本发明的方法包括有如下步骤：

(1)车联网中的源节点发起路由请求：车辆在行驶过程中，如果发生交通事故，车联网中的事故车辆在发生事故后，事故车辆作为源节点发起路由请求，车联网中的所有节点从自身配备的GPS接收机中获取事故路段车联网中自身的节点信息，车联网中的所有节点周期性与邻居节点进行节点信息交换，节点信息交换后，源节点根据所获取的节点信息，以发送方的身份向车联网中各节点发送事故信息，通知后方车辆有事故发生，避免通行事故路段，防止拥堵现象的加剧。

(2)发送方寻找并确定中继节点：源节点作为发送方在广播之前，根据周期性的Hello消息了解邻居节点的信息，计算每个邻居节点成功传输率发送方选择成功传输率最大的节点作为期望中继节点，将期望中继节点ID标记在分组的头部，若期望中继节点接收到源节点发送的数据包，它将成为再广播中继节点，并立即发起再广播，执行步骤(6)。若期望中继节点没有收到数据包，发送方需要选择成功传输率最大的中继节点作为候选中继节点，该选择是在源节点通信范围内接收到该广播紧急消息的后方邻居节点中进行，采用分布式的方法进行选择，当选择了候选中继节点后执行步骤3，进入等待。

(3)候选中继节点计算中继转发概率p_f和等待时间T_W并开始等待：传播方向上的候选中继节点先计算中继转发概率p_f，基于中继转发概率p_f来计算等待时间T_W，并开始等待过程。

通过中继转发概率和等待时间的计算，确定了中继节点发送消息，减少了时延，保证了紧急消息的快速传播。

(4)确定最大加权概率中继节点广播消息：等待时间结束，等待时间先结束的候选中继节点确定为最大加权概率中继节点，具有最大加权概率的中继转发节点开始广播紧急消息，其他处于分布式选择的中继节点在第二次接收到广播的数据包后，说明最大加权概率中继转发节点已经选出，则停止等待过程，并更新自己的NAV，单跳结束。

(5)最大加权概率中继节点再次接收到广播的紧急消息时丢弃该消息：当最大加权概率中继节点第二次接收到事故广播消息，最大加权概率中继转发节点将丢弃该消息，不执行等待过程，最大加权概率中继转发节点继续广播紧急消息。

(6)多跳选择下一个最大加权概率中继转发节点广播紧急消息：当单跳结束后，由上个单跳已选出的中继节点，即最大加权概率中继转发节点重复执行步骤(2)-(5)进行下一跳，执行步骤(2)-(5)过程中选出一下个具有最大加权概率的中继转发节点进行广播紧急消息，直至广播消息传至交叉路口M。

多跳是指信息的传输是通过链路上的多个节点转发完成的，每个节点都可以与一个或者多个对等节点进行直接通信；单跳则是从一个节点跳到另一个节点的通信过程。

(7)处于路口的接收方广播信息：多跳过程中最大加权概率中继转发节点广播紧急消息传到交叉路口，采用距离路口最近的其他方向的车辆充当转发器来向各个方向转发广播信息，实现紧急事故消息的广播，使得紧急事故消息及时且可靠的传播。

实施例2

基于车联网最大化中继转发概率的分布式多跳广播方法同实施例1，参见图2，本发明方法定义有一个RoS(region of sensitivity)区域，图2中的虚线区域就是本发明定义的RoS区域。RoS作为期望中继节点的选择指导区域模型，根据每跳进度、链路可用性和分组接收概率为每个候选中继节点分配权重。

将城市的地图抽象为由街道拓扑组成的有向图，参见图2，其中虚线区域为本发明定义的RoS区域，RoS区域被表示为S＝L∪M,图中虚线部分路段长为L，十字交叉路口为M，图中标有事故发生地，图中附有爆炸形标记点事故车辆为源节点s，虚线箭头方向为消息传播方向，实线箭头方向为事故车辆行驶方向。

本发明设定RoS区域是用来防止消息无限扩散，节省网络开销，每跳进度和链路可用性具体是用来保持彼此通信的最大概率p_wp，源节点选择具有最大加权概率的中继转发节点作为最高优先级发送紧急消息，节点的选择是完全分布式的并且不需要任何握手；如果期望中继节点转播失败，其他具有最大加权概率的中继转发节点竞争代替期望中继节点传播紧急消息。

实施例3

基于车联网最大化中继转发概率的分布式多跳广播方法同实施例1-2，本发明步骤2中的成功传输概率的计算公式(1)如下：

是信道衰落影响下发射端V_i和接收端V_j成功接收概率:F_d(r_T；m；Ω)表示接收信号功率的累积分布函数；是信号的接受阈值；是给定的平均功率强度；p_t是发射功率，R是通信半径；G是常量，取值参见Nakagami-m分布模型；衰减参数m是一个关于d_ij的函数：

p_l是车辆V_i和车辆V_j之间的连通概率，如公式(2):

R为通信半径；d_ij是车辆间的几何距离；T_e是进行消息数据包传输的时间；Δv_ij为相对速度，遵循高斯分布；

车辆沿着道路的方向行驶，自由流下车辆的速度服从高斯分布，车辆的速度用向量来表示，它只有两个方向，同一个方向的车辆速度矢量遵循相同的高斯分布，因此得到的车辆V_i平均速度分布公式：μⁱ和σⁱ的值取决于车辆V_i的移动方向，μⁱ是平均速度向量，σⁱ是速度的标准偏差，车辆V_i的速度可以从周期性交互的信标信息中得到；

本发明设定一个方向为正方向，相对速度遵循高斯分布，可以被求解如下：

由于数据包传输时间T_e＝l/r_d是非常短的，假定在这个时间内车辆速度几乎是没有变化的，所有数据包具有相同长度l比特，r_d是数据包的传输速率，基于以上假设，考虑两辆车的移动方向，可得到车辆v_i和车辆v_j之间的连通概率p_l。

是成功接入信道的概率，如公式(3)：

N表示邻居节点数目；τ_s是发送分组的概率

基于IEEE802.11DCF(distribution coordination function)传输控制机制，分布式车联网数据传输状态可以近似看作2D离散时间的马尔科夫链，即车辆节点发送数据包时，数据包的碰撞概率是独立的，并且概率为常数，车辆节点发送数据帧时，通过DCF的退避算法避免发生碰撞；车辆以λ_s速度生成消息，结果表示车辆在随机选择的时隙中发送分组的概率τ_s，公式如下：

T_s是时隙的长度；W_s是最小争用窗口。

本发明通过最大传输概率的计算选择期望中继节点。

实施例4

基于车联网最大化中继转发概率的分布式多跳广播方法同实施例1-3，本发明中期望中继节点选择指导区域模型RoS，模型中每跳进度和链路可用性具体是用来保持彼此通信的概率p_wp，保持彼此通信的概率p_wp表示为公式(5)：

因为两辆车只有在彼此的通信范围内才能进行通信，考虑到传输范围远大于路段的宽度，将每条道路抽象为一维(1-D)VANET，由于节点的移动性，一个分组的成功传输取决于发送方与其接收者之间的相对速度，转发数据包所需的传输时间和传输范围，发送方根据从信标中提取的信息，选择一个邻居作为下一跳，然而由于节点的移动性，信息可能已经过时，为了处理节点的移动性，捕获信道特性，保证数据包的快速传输，该模型考虑信号衰落，每跳进度和链路可用性，本发明提出一个新的概念名称为链路可用性，定义为发送方和接收方之间的链接在一个指定的时间间隔内保持彼此通信的概率p_wp。

实施例5

基于车联网最大化中继转发概率的分布式多跳广播方法同实施例1-4，本发明步骤3中候选中继节点计算中继转发概率和等待时间并开始等待的过程包括：

3a)计算中继转发概率p_f：候选中继节点开始计算广播传播方向上车辆节点的中继转发概率p_f；

3b)候选中继节点开始等待过程：候选中继节点基于中继转发概率p_f来计算自身等待时间T_W，计算完成，所有后方车辆即候选中继节点进入等待过程。

本发明确定了中继节点发送消息，减少了时延，保证了紧急消息的快速传播。

实施例6

基于车联网最大化中继转发概率的分布式多跳广播方法同实施例1-5，步骤3中所述的中继转发概率的计算p_f，具体计算广播传播方向上车辆节点的中继转发概率p_f，计算公式如(6)：

N表示邻居节点数目，d是车辆间几何距离，本发明计算的中继转发概率p_f用于等待时间的计算。

实施例7

基于车联网最大化中继转发概率的分布式多跳广播方法同实施例1-6，本发明步骤3中关于等待时间T_W的计算，具体是如下公式：

CW_max和CW_min分别是最大和最小内容窗口大小。等待时间最短的节点是具有最大加权概率的中继转发节点，本发明通过计算等待时间T_W，确定最小等待时间的节点是具有最大加权概率的中继转发节点，本发明方法可有效地减小时延，快速的广播消息。

下面从更加可实施性的角度给出一个实例，对本发明进一步详细说明

实施例8

基于车联网最大化中继转发概率的分布式多跳广播方法同实施例1-7，本发明将城市的地图抽象为由街道拓扑组成的有向图，参见附图2，当路段L上的a(a∈L)处发生事故，路段L相邻两个交叉路口分别为M和N，以发生事故车辆节点s为起始端，RoS可被表示为S＝L∪M。

参见附图3，车辆V_i和车辆V_j沿着道路的同向方向行驶，d_ij是两车间几何距离，R为通信半径，在通信范围内可最大限度的保证链路的可用性。自由流下车辆的速度服从高斯分布，车辆的速度用向量来表示，它只有两个方向，同一个行驶方向的车辆速度矢量遵循相同的高斯分布，因此得到的车辆V_i平均速度分布公式：μⁱ和σⁱ的值取决于车辆V_i的移动方向，μⁱ是平均速度向量，σⁱ是速度的标准偏差，车辆V_i的速度可以从周期性交互的信标信息中得到。

参见图1，本发明基于车联网最大化中继转发概率的分布式多跳广播方法的实现，包括有如下步骤：

步骤1，发起路由请求。车联网中的所有节点从自身配备的GPS接收机中获取自身的节点信息，车联网中的所有节点周期性与邻居节点进行节点信息交换，节点信息交换后，每个节点都能获取其邻居节点的节点信息。

源节点根据所获取的节点信息，发起路由请求，搜寻到达目的节点的路径。

邻居节点是指任意两个距离小于通信范围，且节点间没有被障碍物阻挡的两个互为邻居的节点。邻居节点的节点信息包含节点标识号、速度、方向、路段密度、路段长度、地理位置、时间戳和目的节点位置信息。

步骤2，首先根据公式(2)(3)(4)计算分别信道衰落下的车辆间分组成功接收概率车辆V_i和车辆V_j之间的分组连通概率P_l和成功接入信道的概率发送方在广播之前根据单跳的邻居节点信息计算每个节点的成功接收概率见公式(1)，通信范围内的车辆节点在接收到源节点的消息后，将要发起再广播，需要对每个节点的接收成功率进行预估计，发送方选择成功传输率最大的节点作为期望转发节点j，将其ID标记在分组的头部，对于车辆节点i的一次广播，只有在节点竞争到无线信道，节点i和节点j之间的链路保持稳定，节点j可以接收到该广播的紧急消息。若期望转发节点j接收到数据包，它将成为再广播中继节点并立即发起再广播；否则，执行步骤3；

步骤3，当期望中继节点j没有收到数据包，广播传播方向上车辆根据公式(7)计算中继转发概率p_f，考虑到紧急消息的低时延，广播的一跳应该尽可能大以减小时延，使得候选节点再广播紧急消息时，该消息在广播方向上平均转发概率最大，基于中继转发概率p_f计算等待时间T_W，并开始等待过程；

步骤4，在消息传播的方向上，每个候选节点计算等待时间T_W，开始进行等待过程，等待时间先结束的候选中继节点开始广播紧急消息。如果车辆成功转发数据包，其他处于等待过程的车辆在第二次接收到转发数据包后，说明具有最大加权概率的中继转发节点已经选出，则停止等待过程，并更新自己的NAV。

步骤5，第二次接收到该广播消息的节点将丢弃该消息，并停止等到过程，继续广播紧急消息。

步骤6，中继节点选择重复步骤2至5，直至广播消息传至交叉路口M。

步骤7，广播消息传到交叉路口，采用距离路口最近的其他方向的车辆充当转发器来向各个方向转发广播信息。在本例中，参见图3其他方向为三个方向。

本发明提出了最大化中继转发概率的选择方法，由于该方法不需要任何握手，且有多个候选节点，当期望中继节点不能成功接收时紧急消息时，其他候选中继节点将竞争传播数据包，基于加权概率度量，发送方选择最大加权概率的节点作为期望中继节点，通过该方法，可以保证紧急消息传输的实时性、可靠性和高效性。

下面通过实验数据对本发明技术效果再做说明

实施例9

基于车联网最大化中继转发概率的分布式多跳广播方法同实施例1-8，实验条件：本发明是在matlab环境下运行，实验在通信范围为250米，RoS区域长1.2km 1.4km1.6km1.8km 2km，车辆密度为20,40,60,80,100车/2km，车速8-16m/s，状态包每秒传送5个数据包，最大等待延迟时间为1ms的条件下运行。

参照附图4，图4是最近邻居节点与最远邻居节点与本发明中继节点的分组传送率PDF(Packet delivery ratio)相对于车辆密度的变化对比曲线图。其中处于最下方的曲线是选择最近邻居节点(Optimizing by nearest)做中继转发节点的分组传输率的曲线,处于中间的曲线是最远邻居节点(Optimizing by furthest)做中继转发节点的分组传输率的曲线，处于最上方的曲线是本发明具有最大加权概率的中继转发节点(BP-MDF)的分组传输率的曲线。

图中本发明方法中最近的邻居节点被选为没有分布式协作的转发节点，最近的邻居转发节点由于衰落和冲突而可能无法接收到分组，所以广播进展容易中断，因此最近的邻居节点的分组传送率低于本方法中中继节点的分组传送率，因此本发明的分组传输率分组传送率优于最近邻居节点的分组传送率，当链路选择中继节点时，考虑通信链路和传输节点的质量，为了减少传输不成功的概率，它总是选择一个相对可靠的邻居节点来广播安全消息。

实施例9

基于车联网最大化中继转发概率的分布式多跳广播方法同实施例1-8，实验条件同实施例8。参见附图5，图5是最近邻居节点与最远邻居节点与本发明中继节点消息平均传播次数随车辆密度的变化对比曲线图。

随着车辆数量的增加，若选择最近邻节点作为中继转发节点，相比最远邻居节点和具有最大加权概率的中继转发节点平均传输次数大。若每跳选择最远的邻居节点，由图可知最远的邻居节点的性能优于最近邻居节点，但随着邻居节点数的增加，由于信道衰落和信道竞争的影响，最远邻居节点接收成功的概率降低，导致重传次数增加。本发明提出的最大化中继转发概率的分布式多跳广播方法平衡了传播距离和接收速率，所以性能更好，当道路上的车辆密度相对较低时，发送过程中难以找到下一跳节点，重发次数较多，随着车辆密度的增加，渠道竞争占主导地位，平均传输次数将略有增加，当车辆密度为40veh/2km，发送次数达到最小值。

实施例10

基于车联网最大化中继转发概率的分布式多跳广播方法同实施例1-7，实验条件同实施例8。参见附图6，图6是最近邻居节点与最远邻居节点与本发明端到端平均延迟对比曲线图。为了说明RoS区域的大小对多跳广播性能的影响，通过将车辆密度固定为20并将RoS区域的长度从1200m改变为2000m，观察端到端平均延迟的变化，图6显示了具有不同长度的多跳广播的延迟，随着RoS的长度增加，方法中的端到端平均延迟变大。若节点每跳选择最近邻居节点作为中继节点，会使得更多的车辆加入转发过程，加剧了延迟；若选择了最远的邻居节点作为中继节点，但由于链路质量差，最远邻居节点可能不会收到广播消息。这将使中继节点的主动选择无意义，本发明选择具有最大中继概率的中继转发节点，广播传输过程中考虑平衡传播覆盖和分组接收速率，因此本发明方法的延迟更小，性能更优。

简而言之，本发明公开的一种基于车联网最大化中继转发概率的分布式多跳广播方法，解决了消息传播过程中广播风暴、时延和可靠性问题。具体步骤是，源节点发起路由请求；寻找并确定中继节点；计算中继节点中继转发概率和等待时间并开始等待；最大加权概率的中继转发节点再次接收到广播的紧急消息时丢弃该消息但继续发消息；多跳选择下一个最大加权概率中继转发节点广播紧急消息；处于路口的接收方广播信息；本发明方法是完全分布式的并且不需要任何握手，既保证了广播实时性又保证了包传递的可靠性要求。本发明用于通信技术领域中的车联网，在紧急事故发生路段有明显优势。

Claims (4)

1.一种基于车联网最大化中继转发概率的分布式多跳广播方法，其特征在于，包括有如下步骤：

(1)车联网中的源节点发起路由请求：车联网中的事故车辆在发生事故后，事故车辆作为源节点发起路由请求，车联网中的所有节点从自身配备的GPS接收机中获取自身的节点信息，车联网中的所有节点周期性与邻居节点进行节点信息交换，节点信息交换后，源节点根据所获取的节点信息，以发送方的身份向各节点发送紧急信息；

(2)发送方寻找并确定中继节点：源节点作为发送方在广播之前，根据单跳方式获取邻居节点信息，用分布函数计算每个邻居节点成功传输率

是信道衰落影响下发射端V_i和接收端V_j成功传输概率:

p_l是车辆V_i和车辆V_j之间的连通概率:

是成功接入信道的概率:

F_d(r_T；m；Ω)表示接收信号功率的累积分布函数，r_T是信号的接受阈值，Ω是给定的平均功率强度；R为通信半径；d_ij是车辆间的初始距离；T_e是进行消息数据包传输的时间；Δv_ij为相对速度，遵循高斯分布；Δd是两辆车的几何距离；p_b是在相同时隙发送数据包的概率；

发送方选择成功传输率最大的节点作为期望中继节点，将其地址标记在分组的头部，若期望中继节点接收到数据包，它将成为再广播中继节点，并立即发起再广播，执行步骤(6)；若期望中继节点没有收到数据包，发送方需要选择成功传输率最大的中继节点作为候选中继节点，该选择是在源节点通信范围内接收到该紧急消息的后方邻居节点中进行，采用分布式的方法进行选择，当选择了候选中继节点后执行步骤3，进入等待；

(3)候选中继节点计算中继转发概率p_f和等待时间T_W并开始等待：传播方向上的候选中继节点先计算中继转发概率p_f，基于中继转发概率p_f来计算等待时间T_W，并开始等待过程；

3a)计算中继转发概率p_f：候选中继节点开始计算广播传播方向上车辆节点的中继转发概率p_f；

3b)候选中继节点开始等待过程：候选中继节点基于中继转发概率p_f来计算自身等待时间T_W，计算完成，所有后方车辆即候选中继节点进入等待过程；

(4)确定最大加权概率中继节点紧急消息：等待时间结束，等待时间先结束的候选中继节点确定为最大加权概率中继转发节点，具有最大加权概率的中继转发节点开始广播紧急消息，其他处于分布式选择的中继节点在第二次接收到广播的数据包后，说明最大加权概率中继转发节点已经选出，则停止等待过程，并更新自己的NAV，单跳结束；

(5)最大加权概率中继节点再次接收到广播的紧急消息时丢弃该消息：当最大加权概率中继节点第二次接收到紧急消息，最大加权概率中继转发节点将丢弃该消息，不执行等待过程；

(6)多跳选择下一个最大加权概率中继转发节点紧急消息：一跳结束后，由上一跳已选出的中继节点重复步骤(2)-(5)选择下一跳，选出下一个具有最大加权概率的中继节点进行广播紧急消息，直至紧急消息传至交叉路口M；

(7)处于路口的接收方紧急信息：紧急消息传到交叉路口，采用距离路口最近的其他方向的车辆充当转发器来向各个方向转发紧急信息，实现紧急消息的广播。

2.根据权利要求1所述的基于车联网最大化中继转发概率的分布式多跳广播方法，其特征在于，该方法定义有一个RoS区域，RoS作为期望中继节点的选择指导模型；

RoS模型中每跳进度和链路可用性具体是用来保持彼此通信的概率p_wp，表示为：

根据每跳进度、链路可用性和分组接收概率为每个候选中继节点分配权重，选择具有最大加权概率的中继节点作为最高优先级发送紧急消息，如果期望中继节点转播失败，其他具有最大加权概率的中继节点竞争代替期望中继节点传播紧急消息。

3.根据权利要求1所述的基于车联网最大化中继转发概率的分布式多跳广播方法，其特征在于，步骤3中所述的中继转发概率的计算，具体计算广播传播方向上车辆节点的中继转发概率p_f；

N表示邻居节点数目，d_sj是车辆间几何距离，中继转发概率p_f用于等待时间的计算。

4.根据权利要求1所述的基于车联网最大化中继转发概率的分布式多跳广播方法，其特征在于，步骤3中所述的等待时间的计算，具体是：

T_W＝[CW_min+(CW_max-CW_min)(1-p_f)]t_slot

CW_max和CW_min分别是最大和最小内容窗口大小，p_f是转发概率，t_slot是时隙数。