CN107343256B - 一种网络覆盖受限场景下的车辆间通信方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种网络覆盖受限场景下的车辆间通信方法，包括：步骤1，将获取的道路安全信息存入车辆本地的安全信息队列，并生成道路安全广播请求消息；步骤2，向车辆所经过的第一个基站发送所述请求消息，接收所述第一个基站下发的调度反馈消息，递增所述道路安全广播请求消息的确认次数；步骤3，重复步骤2，直至所述确认次数达到预设的最大确认次数或者在预设的最大重复上传时间之内获取到新的道路安全信息；步骤4，更新所述安全信息队列。本发明提出的车辆间通信方法，使得在网络覆盖受限场景下，道路安全信息能够快速、准确且高效地在车辆之间传播，可以有效地降低交通事故发生的可能性。

Description

一种网络覆盖受限场景下的车辆间通信方法

技术领域

本发明涉及无线通信领域，更具体地，涉及一种网络覆盖受限场景下的车辆间通信方法。

背景技术

V2V(vehicle to vehicle communication，车辆间通信)技术研究的是如何利用无线通信技术实现车辆与车辆之间的通信。利用V2V技术提供道路安全服务，使得车辆与车辆之间可以及时有效地交互道路安全相关的信息，这些道路安全相关信息在一定程度上可以为汽车驾驶员预留出充足的安全反应时间，以降低交通事故发生的可能性。

然而V2V技术在实际应用时可能会遇到下述情况：在蜂窝网络覆盖受限时，源车辆无法确保在基站覆盖范围内一定可以找到转发车辆将道路安全相关信息发送出去，基站可能无法快速地通过中继车辆获取安全信息，这为后续的信息上报、处理分析以及下发过程造成了不利的影响；道路上的车辆密度(辆/平方米)无法保证车辆之间可以通过多个车辆结点的网状广播机制进行通信，这也使得道路安全相关信息在车辆之间快速、准确、高效地传播成为了一个难题。

道路安全信息与经过该区域道路上所有的车辆息息相关，在网络覆盖受限并且达不到交通枢纽车辆密集程度的场景下，如何保证道路安全相关信息准确、快速且有效地在车辆之间传播显得尤为重要。

发明内容

本发明提供一种网络覆盖受限场景下的车辆间通信方法，能够克服或者至少部分地解决现有技术中存在的在网络覆盖受限并且达不到交通枢纽车辆密集程度的场景下，道路安全信息无法准确、快速且有效地在车辆间传播的问题。

根据本发明的一个方面，提供一种网络覆盖受限场景下的车辆间通信方法，包括：

步骤1，将获取的道路安全信息存入车辆本地的安全信息队列，触发道路安全信息广播，并生成道路安全广播请求消息；

步骤2，向车辆所经过的第一个基站发送所述道路安全广播请求消息，接收所述第一个基站下发的调度反馈消息，基于所述调度反馈消息，递增所述道路安全广播请求消息的确认次数；

步骤3，重复步骤2，直至所述确认次数达到预设的最大确认次数或者在预设的最大重复上传时间之内获取到新的道路安全信息，停止向所述第一个基站上传所述道路安全广播请求消息；

步骤4，更新所述安全信息队列，以供所述第一个基站向进入该基站覆盖区域内的其他车辆发送道路安全提示消息。

其中，所述道路安全信息包括：道路灾难多发预警信息或道路灾难突发紧急信息。

其中，步骤1中所述将所述道路安全信息存入车辆本地的安全信息队列进一步包括：

若所述道路安全信息为道路灾难多发预警信息，则所述安全信息队列包括新生代和缓冲代，将所述道路灾难多发预警信息存入所述新生代中，并引入预设的第一最大确认次数，用于限制新生代所占资源，引入预设的最大重复上传时间，用于动态平衡新生代和缓冲代分别所占资源的多少；或者，

若所述道路安全信息为道路灾难突发紧急信息，则所述安全信息队列包括缓冲区，将所述道路灾难突发紧急信息存入所述缓冲区中，并引入预设的第二最大确认次数，用于约束缓冲区被占用的比例和时间。

其中，步骤1中：

若所述道路安全信息为道路灾难多发预警信息，则所述道路安全广播请求消息包括：道路信息类型、车辆速度信息和道路信息内容；或者，

若所述道路安全信息为道路灾难突发紧急信息，则所述道路安全广播请求消息包括：道路信息类型和车辆速度信息。

其中，所述调度反馈消息为在所述道路安全广播请求消息的基础上增加基站小区ID和基站位置信息；所述道路安全提示消息为在所述道路安全广播请求消息的基础上增加基站位置信息。

其中，步骤4中所述更新所述安全信息队列进一步包括：

若所述道路安全信息为道路灾难多发预警信息，则当所述确认次数等于预设的第一最大确认次数时，将所述道路灾难多发预警信息从新生代转移到缓冲代；若在预设的最大重复上传时间内，没有新的道路灾难多发预警信息被存入新生代中，则清空缓冲代；或者，

若所述道路安全信息为道路灾难突发紧急信息，则当所述确认次数等于预设的第二最大确认次数时，将所述道路安全信息移出缓冲区。

其中，在步骤4之后还包括：

若所述道路安全信息为道路灾难多发预警信息，则判断所述安全信息队列是否为空，若为空，则周期性地向邻居车辆广播所述道路灾难多发预警信息；或者，

若所述道路安全信息为道路灾难突发紧急信息，则在开始向基站上传道路安全广播请求消息的同时，周期性地向邻居车辆广播所述道路灾难突发紧急信息。

根据本发明的另一个方面，提供一种网络覆盖受限场景下的车辆间通信方法，包括：

接收源广播车辆上传的道路安全广播请求消息；

基于所述请求消息，将基站小区ID和基站位置信息封装进所述请求消息、生成调度反馈消息，并向所述源广播车辆下发所述调度反馈消息，以供所述源广播车辆确认所述请求消息已成功上传；

基于所述请求消息，将基站位置信息封装进所述请求消息、生成道路安全提示消息，并向进入基站覆盖范围内的其他车辆转发所述道路安全提示消息，以供所述其他车辆对所述道路安全提示消息进行广播。

根据本发明的又一个方面，提供一种网络覆盖受限场景下的车辆间通信方法，包括：

接收基站下发的道路安全提示消息，基于第一判决算法，判断车辆的行驶方向与所述道路安全提示消息中的车辆速度信息所包含的源广播车辆的行驶方向是否一致；

若车辆的行驶方向与所述源广播车辆的行驶方向一致，则向邻居车辆广播所述道路安全提示消息。

其中，在接收基站下发的道路安全提示消息之后，还包括：

根据当前接收到的道路安全提示消息和上一次接收到的道路安全提示消息，判断在预设的最大时间间隔内源广播车辆的行驶方向是否有变化，并基于第二判决算法，判断车辆的行驶方向与当前道路安全提示消息中的车辆速度信息所包含的源广播车辆的行驶方向是否一致；

相应地，所述若车辆的行驶方向与所述源广播车辆的行驶方向一致，则向邻居车辆广播所述道路安全提示消息的步骤包括：

若源广播车辆的行驶方向没有变化，且车辆的行驶方向与所述源广播车辆的行驶方向一致，则分析所接收到的道路安全提示消息中的基站位置信息，并向邻居车辆广播所述道路安全提示消息；

若源广播车辆的行驶方向有变化，且车辆的行驶方向与所述源广播车辆的行驶方向一致，则将安全等级信息设置为0，向邻居车辆广播所述道路安全提示消息，并向基站上报辅助广播信息；或者，

若源广播车辆的行驶方向有变化，且车辆的行驶方向与所述源广播车辆的行驶方向不一致，则将安全等级信息设置为1，调整车辆的行驶方向为所述源广播车辆的行驶方向，并向基站上报辅助广播信息；

其中，所述辅助广播信息包括：基站位置信息和源广播车辆的速度信息，以及本车辆的速度信息和所述安全等级信息。

本发明提出的一种网络覆盖受限场景下的车辆间通信方法，通过源广播车辆将道路安全信息发送给道路基础设施，道路基础设施再将道路安全信息广播，接收车辆继续广播，使得在网络覆盖受限场景下，道路安全信息能够快速、准确且高效地在车辆之间传播，能够有效地降低交通事故发生的可能性。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的一种网络覆盖受限场景下的车辆间通信方法的流程示意图；

图2为本发明另一实施例提供的道路灾难多发预警信息的安全信息队列的结构示意图；

图3为本发明另一实施例提供的道路灾难突发紧急信息的安全信息队列的结构示意图；

图4为本发明另一实施例提供的车辆行驶速度基于方向的矢量分解示意图；

图5为本发明另一实施例提供的车辆速度信息的信令格式示意图；

图6为本发明另一实施例提供的一种网络覆盖受限场景下的车辆间通信方法的流程示意图；

图7为本发明另一实施例提供的一种网络覆盖受限场景下的车辆间通信方法的流程示意图；

图8为本发明另一实施例提供的一种网络覆盖受限场景下的车辆间通信方法的信令交互图；

图9为本发明又一实施例提供的一种网络覆盖受限场景下的车辆间通信方法的信令交互图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1所示，为本发明一实施例提供的一种网络覆盖受限场景下的车辆间通信方法的流程示意图，包括：

步骤1，将获取的道路安全信息存入车辆本地的安全信息队列，触发道路安全信息广播，并生成道路安全广播请求消息；

步骤2，向车辆所经过的第一个基站发送所述道路安全广播请求消息，接收所述第一个基站下发的调度反馈消息，基于所述调度反馈消息，递增所述道路安全广播请求消息的确认次数；

步骤3，重复步骤2，直至所述确认次数达到预设的最大确认次数或者在预设的最大重复上传时间之内获取到新的道路安全信息，停止向所述第一个基站上传所述道路安全广播请求消息；

步骤4，更新所述安全信息队列，以供所述基站向进入该基站覆盖区域内的其他车辆发送道路安全提示消息。

具体地，步骤1中道路安全信息是指车辆在道路上行驶的过程中所遇到的与道路安全相关的信息，如车辆通过前面设置的路牌获取到前方正在施工、车辆通过环境感知获取到前方某路段发生了交通事故或者前方某路段发生了泥石流等与安全相关的道路信息。安全信息队列是指在车辆本地存在的用于存储车辆所获取到的道路安全信息的位置，车辆在行驶过程中上会不断地收集新的道路安全信息，这就需要不断的对信息资源进行更新，因此安全信息队列是可动态调整的。获取到道路安全信息后的车辆成为源广播车辆(Source Broadcast Vehicle，SBV)，触发对所获取到的道路安全信息的广播。生成道路安全广播请求消息是指，基于所述道路安全信息和车辆本身的速度信息生成道路安全广播请求消息，加上车辆本身的速度信息能够为接收车辆提供参考。

步骤2中为了较快地将道路安全信息传播出去，车辆在行驶过程中需要向其途径的第一个基站(Passed Boradcast Infrastructure，PBI)发送步骤1中所生成的道路安全广播请求消息，以使得基站接收到所述道路安全广播请求消息后进行道路安全信息的转发。发送成功后，车辆会接收到基站发送的调度反馈消息，用于分配受限发现信号广播时频资源以及道路安全信息广播时频资源，每接收到一次所述调度反馈消息，则使所述道路安全广播请求消息的确认次数加1，从而实现递增所述道路安全广播请求消息的确认次数。

步骤3中源广播车辆需要不断地重复上传所述道路安全广播请求消息，以确保基站接收到所述道路安全信息；源广播车辆通过基站下发的基站小区ID来判断所上传的道路安全广播请求消息的确认次数有没有达到门限值；若所述道路安全广播请求消息的确认次数达到预设的最大确认次数，则说明该道路安全广播请求消息已成功上传给基站，则停止向基站继续发送当前道路安全广播请求消息；若在预设的最大重复上传时间之内，源广播车辆获取到新的道路安全信息，则优先处理新的道路安全信息的上传和广播，停止向基站继续发送当前的道路安全广播请求消息。

步骤4中所述更新安全信息队列是指若当前道路安全广播请求消息已确认成功上传给基站，则将当前道路安全信息从安全信息队列中移除；或者，在预设的最大重复上传时间之内，源广播车辆获取到新的道路安全信息，则将所述新的道路安全信息存入安全信息队列，从步骤1开始顺序执行步骤2和步骤3，即开始新的道路安全信息的广播过程。

源广播车辆获取到道路安全信息后，将所述道路安全信息存入车辆本地的安全信息队列，触发道路安全信息广播，并生成道路安全广播请求消息；源广播车辆向其所经过的第一个基站上传所述道路安全广播请求消息，接收到所述基站下发的调度反馈消息后，基于所述调度反馈消息，使所述道路安全广播请求消息的确认次数加1；源广播车辆不断地向所述基站上传所述道路安全广播请求消息，直至确认次数达到预设的最大确认次数或者在预设的最大重复上传时间之内获取到新的道路安全信息，停止向所述基站上传所述道路安全广播请求消息；源广播车辆更新其本地的安全信息队列，以供所述基站向进入基站覆盖区域内的其他车辆发送道路安全提示消息。

本发明实施例提供的一种网络覆盖受限场景下的车辆间通信方法，通过源广播车辆将道路安全信息发送给基站，使得在网络覆盖受限场景下，道路安全信息能够快速、准确且高效地在车辆之间传播，能够有效地降低交通事故发生的可能性。

本发明另一实施例，在上述实施例的基础上，所述道路安全信息包括：道路灾难多发预警信息或道路灾难突发紧急信息。

具体地，根据道路安全信息的紧急程度，将道路安全信息分为道路灾难多发预警信息和道路灾难突发紧急信息。

尽管某些地区车流量较少，网络覆盖受限，但灾难预警信息事关重大。这里主要指，在网络可能无法全面通知过往车辆的情况下，源广播车辆从以下途径，获悉了“前方某路段为灾难多发路段”这样的道路灾难多发预警消息：从路旁的告示牌，获悉前方的灾难多发预警信息；从当地居民或者施工设施，获悉前方的灾难多发预警信息；或者，其他可以获悉“前方某路段为灾难多发路段”的方法。

在行车过程中若车辆恰好遇上了突发灾难，这足以将广播该消息的优先级推到最高的位置，源广播车辆可以从以下途径获悉了“某路段发生了自然灾害”这样的道路灾难突发紧急信息：

行车过程中，从视距内遇到了前方某路段突然发生了自然灾害或者交通事故；行车过程中，通过热度升高、地面震动、局部天色的变化来获悉前方某路段发生了较严重的足以引起高度重视和广播的自然灾害消息；或者，通过交通堵塞、交通管制等途径获悉前方发生重大交通事故；或者，其他可以获悉“某路段发生了自然灾害”方法。

道路灾难多发预警信息，对广播信息的准确性和信息卸载的成功率要求比较高；而道路灾难突发紧急信息，相对于准确性来说，时效性显得更为重要。由于不同类型信息各自的特点，将采用不同的帧结构进行广播以实现不同的响应时间长度、广播功率等重要信息。

本发明实施例提供的一种网络覆盖受限场景下的车辆间通信方法，通过将道路安全信息进行分类，并按照信息的特点进行广播，使得在网络覆盖受限场景下，道路安全信息能够快速、准确且高效地在车辆之间传播。

本发明另一实施例，在上述实施例的基础上，步骤1中所述将所述道路安全信息存入车辆本地的安全信息队列进一步包括：

若所述道路安全信息为道路灾难多发预警信息，则所述安全信息队列包括新生代和缓冲代，将所述道路灾难多发预警信息存入所述新生代中，并引入预设的第一最大确认次数，用于限制新生代所占资源，引入预设的最大重复上传时间，用于动态平衡新生代和缓冲代分别所占资源的多少；或者，

若所述道路安全信息为道路灾难突发紧急信息，则所述安全信息队列包括缓冲区，将所述道路灾难突发紧急信息存入所述缓冲区中，并引入预设的第二最大确认次数，用于约束缓冲区被占用的比例和时间。

具体地，如图2所示，为本实施例提供的道路灾难多发预警信息的安全信息队列的结构示意图，所述安全信息队列包括新生代和缓冲代。源广播车辆SBV会在一路上不断的收集新的道路灾难多发预警信息，这就需要不断的对信息资源进行更新，当一些旧的安全信息已经确保上传到SBV经过的道路基础设施上的时候，则无需再占用宝贵的时间资源去继续不断地上传旧消息。

这里为新旧资源引入两个符号：最大重复上传时间T_repeat与第一最大确认次数T_recognize，值得说明的是，上下文中使用的“第一”、“第二”等术语仅仅是为了区别不同的描述对象，而并非有意限制任何时间或者空间上的顺序。

当SBV获取了新的道路灾难多发预警信息时，则将所述道路灾难多发预警信息作为msg_push保存到新生代当中。新生代中的道路灾难多发预警信息经过加工后变成道路安全广播请求消息，上传至PBI，并得到PBI反馈时，则该道路安全广播请求消息的确认次数加1，当该道路安全广播请求消息的确认次数达到预设的第一最大确认次数T_recognize时，则将该道路灾难多发预警信息从新生代转移到缓冲代中，以限制新生代所占资源。所述动态平衡新生代和缓冲带分别所占资源的多少是指，对于缓冲代中的消息，若在预定的最大重复上传时间T_repeat之内没有新的道路灾难多发预警信息被保存到新生代中，则清空缓冲代中所有信息。若在预定的T_repeat时间之内有新的道路灾难多发预警信息被推入(push)进来，则优先处理新的道路灾难多发预警信息的广播过程。

如图3所示，为本实施例提供的道路灾难突发紧急信息的安全信息队列的结构示意图，所述安全信息队列包括缓冲区，SBV会在一路上不断的收集新的道路灾难突发紧急信息，这就需要不断的对信息资源进行更新；但是与之前不同的是，这里的新旧在时间上差别更加微小，甚至同属于一个细微的时间段，如果仍按之前的算法，一个信息在新生代停留非常短暂的时间，就要过渡到缓冲代，然后又迅速的被移出队列，因此，这里只保留第二最大确认次数T_recognize，第二最大确认次数应比第一最大确认次数大，以防止过于频繁的信息进出队列而带来的低效率。

当SBV获取了新的道路灾难突发紧急信息时，则作为msg_push保存到缓冲区当中。缓冲区中的道路灾难突发紧急信息经过加工后变成道路安全广播请求消息，上传至PBI，并得到PBI反馈时，则该道路安全广播请求消息的确认次数加1，当该道路安全广播请求消息的确认次数达到预设的第二最大确认次数T_recognize时，则该道路灾难突发紧急信息直接作为msg_pop移出缓冲区，以便预留更多的资源可以更加灵敏的处理新的道路安全突发紧急信息的广播事件。

本发明实施例提供的一种网络覆盖受限场景下的车辆间通信方法，通过建立安全信息队列的动态调整模型，使得在网络覆盖受限场景下，能够合理利用资源对道路安全信息进行广播。

本发明另一实施例，在上述实施例的基础上，步骤1中：

若所述道路安全信息为道路灾难多发预警信息，则所述道路安全广播请求消息包括：道路信息类型、车辆速度信息和道路信息内容；或者，

若所述道路安全信息为道路灾难突发紧急信息，则所述道路安全广播请求消息包括：道路信息类型和车辆速度信息。

具体地，这里约定，当所述道路安全信息为道路灾难多发预警信息时，道路信息类型的值为0；当所述道路安全信息为道路灾难突发紧急信息时，道路信息类型的值为1。车辆速度信息为通过GPS获取到的当前车速，车速是矢量，能够反应当前车辆的速度大小和行驶方向，由于在网络覆盖受限场景下的道路安全信息一般只涉及双向车道中某一侧的车辆，那么与源广播车辆的行驶方向相反的车辆接收该道路安全信息的广播是没有多大意义的，因此所述道路安全广播请求消息需要用到车辆速度信息。道路信息内容即指车辆通过各种途径获取到的道路安全信息的具体内容，如“前方某路段为灾难多发路段”或“某路段发生了某种自然灾害”。

当所述道路安全信息的类型为道路灾难多发预警信息时，则基于所述道路安全信息的类型、通过GPS获取到的车辆本身的速度信息和所述道路安全信息的具体内容，生成道路安全广播请求消息，即源广播车辆SBV向其经过的第一个基站PBI发送道路安全广播请求消息，包括：道路信息类型、车辆速度信息和道路信息内容。

当所述道路安全信息的类型为道路灾难突发紧急信息时，需要修改信息广播的侧重点。与“预警信息”的侧重点不同，灾难突发紧急信息是直接接触到了灾难或交通事故，相对于信息的准确程度，其传播速度和广度就显得更为重要，为确保消息能在最快的时间内传达，源广播车辆向基站上传的道路安全广播请求消息中只包括：道路信息类型和车辆速度信息。

具体地，所述车辆的行驶速度信息是将通过GPS获取到的车辆速度进行矢量分解后、得到两个分量分别用可动态调整位数的比特信息所表示而成的。与SBV行驶速度相关的信息并不是传统的标量值，而是经过矢量分解后的两个坐标值。假设车辆行驶速率为V_SBV，其行驶方向已知，如图4所示，为本发明实施例提供的车辆行驶速度基于方向的矢量分解示意图，则其广播的行驶速度信息是基于如图4所示的矢量分解后的沿着East和North两个方向的分量值V_E和V_N。

由于在网络覆盖受限场景下的道路安全信息一般只涉及双向车道中某一侧的车辆，那么与源广播车辆的行驶方向相反的车辆接收该道路安全信息的广播是没有多大意义的，因此需要用到车辆速度信息来进行行驶方向的判决。这里可以将速度沿着north和east两个方向的值用连续的比特信息来表示，其中由于VSBV进行分解之后的值按坐标轴来说存在正负的区别，在广播信息进行传输时通过1个比特位的符号信令来表示其方向的正负，并且随着速度的增大来自适应地扩充比特位。

举例来说，假设速度为50m/s(180km/h)，在得到GPS测量的行驶方向的情况下，θ是可知的，假设θ＝40°，则V_E＝+38m/s，V_N＝+32m/s(四舍五入为整数)，符号位为0则为正数，符号位为1则为负数。如图5所示，为本发明实施例提供的车辆速度信息的信令格式的示意图，即车辆速度信息可以用如图5所示的方式来表示，比特信息的位数是可以动态扩充的。

本发明实施例提供的一种网络覆盖受限场景下的车辆间通信方法，按照不同类型的道路安全信息的特点相应地调整道路安全广播请求消息的信令格式，使得在网络覆盖受限场景下，道路安全信息能够快速、准确且高效地在车辆之间传播。

本发明另一实施例，在上述实施例的基础上，所述调度反馈消息为在所述道路安全广播请求消息的基础上增加基站小区ID和基站位置信息；所述道路安全提示消息为在所述道路安全广播请求消息的基础上增加基站位置信息。

具体地，基站PBI接收到源广播车辆SBV的道路安全广播请求消息后，基于所述道路安全广播请求消息，向源广播车辆SBV发送调度反馈消息，以分配受限发现信号广播时频资源以及道路安全信息广播时频资源。

调度反馈消息是在所述道路安全广播请求消息的基础上增加基站小区ID和基站位置信息而生成的，其中，源广播车辆根据基站小区ID进行所述调度反馈消息的确认，基站位置信息用于指示道路安全信息发生的范围。

若道路安全信息为道路灾难多发预警信息，则基站PBI向源广播车辆SBV发送的调度反馈消息应包括如下重要信息：道路信息类型、车辆速度信息、道路信息内容、基站小区ID和基站位置信息。

若道路安全信息为道路灾难突发紧急信息，则基站PBI向源广播车辆SBV发送的调度反馈消息，在所述道路安全广播请求消息的基础上增加基站小区ID和基站位置信息，即应包括如下重要信息：道路信息类型、车辆速度信息、基站小区ID和基站位置信息。

具体地，若道路安全信息为道路灾难多发预警信息，保存了源广播车辆SBV上报的道路安全广播请求消息的基站PBI进入监听状态，并向经过其覆盖范围内的车辆下发道路安全提示消息，其中所述道路安全提示消息应包括如下重要信息：道路信息类型、车辆速度信息、道路信息内容和基站位置信息。

基站向途径车辆下发的道路安全提示消息省略了基站的小区ID号，因为接收道路安全提示消息的车辆，不涉及安全信息队列的更新，知道是哪个小区基站发送的安全信息意义不大。

若道路安全信息为道路灾难突发紧急信息，保存了SBV上报的道路安全广播请求消息的PBI进入监听状态，若有经过其覆盖范围内的车辆，则持续不断地下发道路安全提示消息，其中，所述道路安全提示消息应包括如下重要信息：道路信息类型、车辆速度信息和基站位置信息。

这里同样省去了小区的ID号，因为在这种相对紧急的状况下，与其知道是哪个小区基站发送的安全提示消息，不如以更短的时间将道路安全信息广播出去。这里也没有包括道路安全信息的具体内容，因为传输内容需要大量的字节，这可能会对时延起到一个质变的影响。

本发明实施例提供的一种网络覆盖受限场景下的车辆间通信方法，基站向源广播车辆发送调度反馈消息，并按照不同类型的道路安全信息的特点相应地调整基站向进入其覆盖范围的车辆下发的道路安全提示消息的信令格式，使得源广播车辆与基站之间的通信更加可靠，使得在网络覆盖受限场景下，道路安全信息能够快速、准确且高效地在车辆之间传播。

本发明另一实施例，在上述实施例的基础上，步骤4中所述更新所述安全信息队列进一步包括：

若所述道路安全信息为道路灾难多发预警信息，则当所述确认次数等于预设的第一最大确认次数时，将所述道路灾难多发预警信息从新生代转移到缓冲代；若在预设的最大重复上传时间内，没有新的道路灾难多发预警信息被存入新生代中，则清空缓冲代；或者，

若所述道路安全信息为道路灾难突发紧急信息，则当所述确认次数等于预设的第二最大确认次数时，将所述道路安全信息移出缓冲区。

具体地，若所述道路安全信息为道路灾难多发预警信息，则当道路安全广播请求消息的确认次数达到预设的第一最大确认次数T_recognize时，则说明所述道路安全广播请求消息已成功上传至源广播车辆途径的第一个基站，则将该道路灾难多发预警信息从新生代转移到缓冲代中。若在预定的最大重复上传时间T_repeat之内没有新的道路灾难多发预警信息被保存到新生代中，则清空缓冲代中所有信息。

若所述道路安全信息为道路灾难突发紧急信息，那么当该道路安全广播请求消息的确认次数达到预设的第二最大确认次数T_recognize时，则将该道路灾难突发紧急信息直接作为msg_pop移出缓冲区，以便预留更多的资源可以更加灵敏的处理新的道路安全突发紧急信息的广播事件。

本发明实施例提供的一种网络覆盖受限场景下的车辆间通信方法，通过不断更新安全信息队列，使广播资源能够得到高效利用，能够实现道路安全信息快速、准确且高效地在车辆之间传播。

本发明另一实施例，在上述实施例的基础上，在步骤4之后还包括：

若所述道路安全信息为道路灾难多发预警信息，则判断所述安全信息队列是否为空，若为空，则周期性地向邻居车辆广播所述道路灾难多发预警信息；或者

若所述道路安全信息为道路灾难突发紧急信息，则在开始向基站上传道路安全广播请求消息的同时，周期性地向邻居车辆广播所述道路灾难突发紧急信息。

具体地，若所述道路安全信息为道路灾难多发预警信息，则在对安全信息队列进行更新后，所述安全信息队列要么为空，要么为新的道路灾难多发预警信息，因为若在预设的T_repeat内有新的道路灾难多发预警信息被推入(push)进安全信息队列，安全信息队列不为空，则优先处理新的道路灾难多发预警信息的广播过程，从步骤1开始顺序执行步骤2和步骤3。而若在预设的T_repeat内，没有新的道路灾难多发预警信息被存入新生代中，则清空缓冲代，即所述安全信息队列为空，则开始周期性地向邻居车辆广播所述道路灾难多发预警信息。

具体地，源广播车辆SBV从获得某道路灾难突发紧急信息开始，直到该道路灾难突发紧急信息按照安全信息队列的缓冲机制成为msg_pop而被移出安全信息队列为止，源广播车辆SBV都要以更短的周期，不停的向周围广播该条道路灾难突发紧急信息，在此过程中，向基站上报道路安全广播请求消息的动作也在执行。

本发明实施例提供的一种网络覆盖受限场景下的车辆间通信方法，源广播车辆周期性地向周围广播道路安全相关信息，提供了道路安全信息在车辆之间传播的双重保障。

本发明实施例提供的一种网络覆盖受限场景下的车辆间通信方法，将车辆速度进行矢量分解，便于其他车辆进行行驶方向的判决，使得道路灾难突发紧急信息能够更快地被广播出去。

如图6所示，为本发明另一实施例提供的一种网络覆盖受限场景下的车辆间通信方法的流程示意图，包括：

步骤61，接收源广播车辆上传的道路安全广播请求消息；

步骤62，基于所述请求消息，将基站小区ID和基站位置信息封装进所述请求消息、生成调度反馈消息，并向所述源广播车辆下发所述调度反馈消息，以供所述源广播车辆确认所述请求消息已成功上传；

步骤63，基于所述请求消息，将基站位置信息封装进所述请求消息、生成道路安全提示消息，并向进入基站覆盖范围内的其他车辆下发所述道路安全提示消息，以供所述其他车辆对所述道路安全提示消息进行广播。

具体地，基站PBI接收源广播车辆上传的道路安全广播请求消息，其中，若所述道路安全信息为道路灾难多发预警信息，则所述道路安全广播请求消息包括：道路信息类型、车辆速度信息和道路信息内容；若所述道路安全信息为道路灾难突发紧急信息，则所述道路安全广播请求消息包括：道路信息类型和车辆速度信息。

基于所述道路安全广播请求消息，基站PBI将基站小区ID和基站位置信息封装进所述道路安全广播请求消息，从而生成调度反馈消息，并向所述源广播车辆下发所述调度反馈消息，以供所述源广播车辆确认所述请求消息已成功上传。基站PBI基于所述道路安全广播请求消息，将基站位置信息封装进所述道路安全广播请求消息，从而生成道路安全提示消息，并向进入基站覆盖范围内的其他车辆下发所述道路安全提示消息，以供所述其他车辆对所述道路安全提示消息进行广播。

本发明实施例提出的一种网络覆盖受限场景下的车辆间通信方法，通过基站将道路安全信息广播给进入其覆盖范围内的其他车辆，使得在网络覆盖受限场景下，道路安全信息能够快速、准确且高效地在车辆之间传播，能够有效地降低交通事故发生的可能性。

如图7所示，为本发明另一实施例提供的一种网络覆盖受限场景下的车辆间通信方法，包括：

步骤71，接收基站下发的道路安全提示消息，基于第一判决算法，判断车辆的行驶方向与所述道路安全提示消息中的车辆速度信息所包含的源广播车辆的行驶方向是否一致；

步骤72，若车辆的行驶方向与所述源广播车辆的行驶方向一致，则向邻居车辆广播所述道路安全提示消息。

具体地，进入基站覆盖范围内的其他非源广播车辆(Non-Source BroadcastVehicle，NSBV)会接收到基站下发的道路安全提示消息，由于公路系统一般都是双向车道，而道路安全信息的传播一般只涉及单向车道，因此，与源广播车辆SBV行驶方向相反车道的车辆并不需要参与到信息的接收与解读过程中。在非源广播车辆NSBV接收到道路安全提示消息之后，NSBV首先需要根据预设的第一判决算法，判断其行驶车道方向与SBV的行驶方向是否相同，若相同，则执行步骤72，若不同，则终止后续流程。具体判决过程如下：

非源广播车辆NSBV接收到道路安全提示消息之后，NSBV会将其行驶速度V结合行驶方向如图4所示的方法进行矢量分解为V_E与V_N，用矢量表示法则为V＝(V_E，V_N)。记道路安全提示消息中所包含的SBV的车辆速度信息为V₀。

考虑到实际行驶过程中，GPS定位两个同向车辆的方向可能有一些微小的偏差，并且在道路安全信息为道路灾难多发预警信息的情形下，广播信息的准确性是更加被看重的，所以可根据一种计算复杂度较高但鲁棒性更高的方式进行判决，即第一判决算法的公式为：

其中，

其中，公式(1)中的γ为GPS定位可接受的同向车辆方向误差(可以在不同场景中人为指定的)，以角度表示，如γ＝15°。

若判断的结果为NSBV的行驶方向与SBV方向的车辆行驶方向一致时，NSBV应立刻向邻居车辆进行一次广播。此时刚刚进入PBI监测范围的NSBV`会收到两次道路安全信息，这就可以在很大程度上增大车辆行驶方向、信息内容等重要信息接收的正确性，以保证这种非紧急的重在准确的灾难多发预警消息的“广而告之”的高成功率。

当源广播车辆SBV获取到灾难预警消息后，为保证消息能够送达后面的所有车辆，需向途经的全部基站上报该消息，那么当某车辆进入了这些基站的监测范围后，收到了该预警信息，需立刻向周围车辆广播一次，然后在按照一定周期向周围发送广播消息。相当于一个移动状态下的消息卸载和传递模型，侧重广播消息送达准确率。

本发明实施例提出的一种网络覆盖受限场景下的车辆间通信方法，道路安全信息通过非源广播车辆的继续广播，使得在网络覆盖受限场景下，道路安全信息能够快速、准确且高效地在车辆之间传播，能够有效地降低交通事故发生的可能性。

本发明又一实施例，在上述实施例的基础上，在接收基站下发的道路安全提示消息之后，还包括：

根据当前接收到的道路安全提示消息和上一次接收到的道路安全提示消息，判断在预设的最大时间间隔内源广播车辆的行驶方向是否有变化，并基于第二判决算法，判断车辆的行驶方向与当前道路安全提示消息中的车辆速度信息所包含的源广播车辆的行驶方向是否一致；

相应地，所述若车辆的行驶方向与所述源广播车辆的行驶方向一致，则向邻居车辆广播所述道路安全提示消息的步骤包括：

若源广播车辆的行驶方向没有变化，且车辆的行驶方向与所述源广播车辆的行驶方向一致，则分析所接收到的道路安全提示消息中的基站位置信息，并向邻居车辆广播所述道路安全提示消息；

若源广播车辆的行驶方向有变化，且车辆的行驶方向与所述源广播车辆的行驶方向一致，则将安全等级信息设置为0，向邻居车辆广播所述道路安全提示消息，并向基站上报辅助广播信息；或者，

若源广播车辆的行驶方向有变化，且车辆的行驶方向与所述源广播车辆的行驶方向不一致，则将安全等级信息设置为1，调整车辆的行驶方向为所述源广播车辆的行驶方向，并向基站上报辅助广播信息；

其中，所述辅助广播信息包括：基站位置信息和源广播车辆的速度信息，以及本车辆的速度信息和所述安全等级信息。

具体地，当道路安全信息为道路灾难突发紧急信息时，无论非源广播车辆NSBV的行驶方向与SBV的行驶方向是否相同，都需要参与到信息的接收与解读过程中。

假设当前接收到的道路安全提示消息中的SBV速度信息为V_i，按照图4所示的方法进行矢量分解为V_Ei与V_Ni，用矢量表示法则为Vi＝(V_Ei，V_Ni)，其符号位分别为S_Ei和S_Ni。设上一次接收到的道路安全提示消息的SBV速度消息为V_p，矢量分解为V_Ep与V_Np，其符号位分别表示为S_Ep和S_Np，这里用符号位0表示正方向，用符号位1表示负方向，根据公式(2)判断在预设的最大时间间隔内源广播车辆的行驶方向是否有变化：

其中，公式(2)中

为异或运算，为或运算。当判决公式(2)的结果为1时，表示源广播车辆的行驶方向有变化；若判决结果为0，则说明源广播车辆的行驶方向没有发生变化。

接下来，NSBV再以自己的速度信息与当前接收到的SBV广播信息中的速度信息进行判决，考虑到道路灾难突发紧急信息的时效性是更加被看重的，所以可根据一种计算复杂度较低的方式进行判决，此时将NSBV的速度设为V₀，其符号位设为S_{0_E}和S_{0_N}，而当前接收到的SBV车速信息为Vi，即第二判决算法的公式为:

其中，公式(3)中

为异或运算，||为或运算。当判决公式(3)的结果为1时，表示NSBV和SBV行驶在反向车道上；若判决结果为0，则说明两车行驶方向相同。

这里可以设置一个最大间隔时间T_max，在T_max时间之内，得到的2bit的信息作为安全信息，安全信息详情如下：

安全信息为00，说明SBV选择了前向绕行，即SBV的行驶方式没有变化，并且NSBV与SBV方向一致，这时NSBV就要着重分析处理所接收到的基站位置信息，因为这个信息不仅可以起到紧急事件广播的作用，更可以为当前NSBV提供较为安全的行车方向建议，并向邻居车辆广播所述道路安全提示消息；

安全信息为01，说明SBV选择了前向绕行，即SBV的行驶方式没有变化，而NSBV的方向相反，这说明道路安全信息对于当前NSBV的意义是不大的；

安全信息为10，说明SBV选择了原路返回，即SBV的行驶方向有变化，且NSBV与SBV方向一致，这对于NSBV车辆本身较为安全，因此将安全等级信息设置为0，但也应该起到向那些周围的安全信息为11的车辆进行紧急突发信息的广播，即向邻居车辆广播所述道路安全提示消息，并向基站上报辅助广播信息，其中，所述辅助广播信息包括：基站位置信息和源广播车辆的速度信息，以及本车辆的速度信息和所述安全等级信息。

安全信息为11，说明SBV选择了原路返回，即SBV的行驶方向有变化，并且NSBV与SBV方向相反，则NSBV应立刻调整自己的行驶方向为当前SBV的行驶方向，将安全等级信息设置为1，并向基站上报辅助广播信息，其中，所述辅助广播信息包括：基站位置信息和源广播车辆的速度信息，以及本车辆的速度信息和所述安全等级信息。

此时，刚刚进入PBI监测范围的其他车辆会收到多次道路安全信息，来源可能是PBI或SBV或者与SBV当前方向相同的NSBV。

本发明实施例提供的一种网络覆盖受限场景下的车辆间通信方法，通过非源广播车辆的不断继续广播，可以在很大程度上提高灾难或事故突发紧急信息的响应速度和灵敏度，从而更好地保证行车安全。

如图8所示，为本发明另一实施例提供的一种网络覆盖受限场景下的车辆间通信方法的信令交互图，包括：

步骤1a，SBV向PBI1上报道路灾难多发预警信息；

SBV将获取到的道路灾难多发预警信息，结合SBV自身的车辆速度信息，生成道路安全广播请求消息，并向PBI1上报所生成的道路安全广播请求消息；

步骤2a，SBV接收到PBI1发送的广播信息反馈；

SBV接收到PBI1下发的调度反馈消息后，基于所述调度反馈消息，使所述道路安全广播请求消息的确认次数加1；

步骤3a，若SBV在最大上传时间T内没有检测到新的预警信息，则停止向基站上报；

步骤4a，若SBV在最大上传时间T内检测到新的预警信息，则继续向途径基站上报；

步骤5a，PBI1保持监听状态，向检测到的车辆广播预警信息；

PBI1向进入其覆盖范围内的NSBV发送道路安全提示消息；

步骤6a，NSBV进行方向判决，满足条件后向周围继续广播；

NSBV判断其行驶方向与所接收到的道路安全提示消息中的车辆速度信息所包含的SBV的行驶方向是否一致，若一致则向周围继续广播。

如图9所示，为本发明又一实施例提供的一种网络覆盖受限场景下的车辆间通信方法的信令交互图，包括：

步骤1b，SBV向PBI1上报道路灾难突发紧急信息；

步骤2b，SBV同时向NSBV广播道路灾难突发紧急信息；

步骤3b，PBI1向SBV发送经过PBI1处理过的道路灾难突发紧急信息；

所述处理过的道路灾难突发紧急信息即为调度反馈消息；

步骤4b，PBI1向NSBV广播经过PBI1处理过的道路灾难突发紧急信息；

所述经过PBI1处理过的道路灾难突发紧急信息为道路安全提示消息

步骤5b，SBV向途径的基站PBI2发送道路灾难突发紧急信息；

步骤6b，SBV向网络覆盖范围内的NSBV发送道路灾难突发紧急信息；

步骤7b，PBI2向进入其覆盖范围内的NSBV广播道路灾难突发紧急信息；

步骤8b，NSBV若判断与当前SBV的行驶方向一致，则向PBI上报辅助广播信息。

最后，本申请的方法仅为较佳的实施方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种网络覆盖受限场景下的车辆间通信方法，其特征在于，包括：

步骤1，将获取的道路安全信息存入车辆本地的安全信息队列，触发道路安全信息广播，并生成道路安全广播请求消息；

步骤2，向车辆所经过的第一个基站发送所述道路安全广播请求消息，接收所述第一个基站下发的调度反馈消息，基于所述调度反馈消息，递增所述道路安全广播请求消息的确认次数；

步骤3，重复步骤2，直至所述确认次数达到预设的最大确认次数或者在预设的最大重复上传时间之内获取到新的道路安全信息，停止向所述第一个基站上传所述道路安全广播请求消息；

步骤4，更新所述安全信息队列，以供所述第一个基站向进入该基站覆盖区域内的其他车辆发送道路安全提示消息；

其中，所述道路安全信息包括：道路灾难多发预警信息或道路灾难突发紧急信息；

其中，步骤1中所述将所述道路安全信息存入车辆本地的安全信息队列进一步包括：

若所述道路安全信息为道路灾难多发预警信息，则所述安全信息队列包括新生代和缓冲代，将所述道路灾难多发预警信息存入所述新生代中，并引入预设的第一最大确认次数，用于限制新生代所占资源，引入预设的最大重复上传时间，用于动态平衡新生代和缓冲代分别所占资源的多少；或者，

若所述道路安全信息为道路灾难突发紧急信息，则所述安全信息队列包括缓冲区，将所述道路灾难突发紧急信息存入所述缓冲区中，并引入预设的第二最大确认次数，用于约束缓冲区被占用的比例和时间。

2.根据权利要求1所述的车辆间通信方法，其特征在于，步骤1中：

若所述道路安全信息为道路灾难多发预警信息，则所述道路安全广播请求消息包括：道路信息类型、车辆速度信息和道路信息内容；或者，

若所述道路安全信息为道路灾难突发紧急信息，则所述道路安全广播请求消息包括：道路信息类型和车辆速度信息。

3.根据权利要求2所述的车辆间通信方法，其特征在于，所述调度反馈消息为在所述道路安全广播请求消息的基础上增加基站小区ID和基站位置信息；所述道路安全提示消息为在所述道路安全广播请求消息的基础上增加基站位置信息。

4.根据权利要求1所述的车辆间通信方法，其特征在于，步骤4中所述更新所述安全信息队列进一步包括：

若所述道路安全信息为道路灾难多发预警信息，则当所述确认次数等于预设的第一最大确认次数时，将所述道路灾难多发预警信息从新生代转移到缓冲代；若在预设的最大重复上传时间内，没有新的道路灾难多发预警信息被存入新生代中，则清空缓冲代；或者，

若所述道路安全信息为道路灾难突发紧急信息，则当所述确认次数等于预设的第二最大确认次数时，将所述道路安全信息移出缓冲区。

5.根据权利要求1所述的车辆间通信方法，其特征在于，在步骤4之后还包括：

若所述道路安全信息为道路灾难多发预警信息，则判断所述安全信息队列是否为空，若为空，则周期性地向邻居广播所述道路灾难多发预警信息；或者，

若所述道路安全信息为道路灾难突发紧急信息，则在开始向基站上传道路安全广播请求消息的同时，周期性地向邻居车辆广播所述道路灾难突发紧急信息。

6.一种网络覆盖受限场景下的车辆间通信方法，其特征在于，包括：

接收基站下发的道路安全提示消息，基于第一判决算法，判断车辆的行驶方向与所述道路安全提示消息中的车辆速度信息所包含的源广播车辆的行驶方向是否一致；

若车辆的行驶方向与所述源广播车辆的行驶方向一致，则向邻居车辆广播所述道路安全提示消息；

其中，在接收基站下发的道路安全提示消息之后，还包括：

根据当前接收到的道路安全提示消息和上一次接收到的道路安全提示消息，判断在预设的最大时间间隔内源广播车辆的行驶方向是否有变化，并基于第二判决算法，判断车辆的行驶方向与当前道路安全提示消息中的车辆速度信息所包含的源广播车辆的行驶方向是否一致；

相应地，所述若车辆的行驶方向与所述源广播车辆的行驶方向一致，则向邻居车辆广播所述道路安全提示消息的步骤包括：

若源广播车辆的行驶方向没有变化，且车辆的行驶方向与所述源广播车辆的行驶方向一致，则分析所接收到的道路安全提示消息中的基站位置信息，并向邻居车辆广播所述道路安全提示消息；

若源广播车辆的行驶方向有变化，且车辆的行驶方向与所述源广播车辆的行驶方向一致，则将安全等级信息设置为0，向邻居车辆广播所述道路安全提示消息，并向基站上报辅助广播信息；或者，

若源广播车辆的行驶方向有变化，且车辆的行驶方向与所述源广播车辆的行驶方向不一致，则将安全等级信息设置为1，调整车辆的行驶方向为所述源广播车辆的行驶方向，并向基站上报辅助广播信息；

其中，所述辅助广播信息包括：基站位置信息和源广播车辆的速度信息，以及本车辆的速度信息和所述安全等级信息。

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