CN108346318A - 一种车联网通信的控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了通信技术领域的一种车联网通信的控制方法及装置，该方法的具体步骤如下：S1：通过车载单元实时接收、存储和定时更新汽车的行驶数据，向其他车辆或路侧单元发送汽车行驶数据；S2：安装在道路两旁的路侧单元实时与行驶的车辆之间通过车辆通信模块交换交通信息，提示告警，并通过有线或无线的方式接入交通管理中心，本发明采用分布式的控制方式，网络性能好，在高速移动下的切换性能，信息传输可靠性高、延时低，并支持可扩展的系统架构，同时在交通路口、高密集场景以及同区域有大量的车辆时，用于汽车和交通设置之间的通信，交换车辆的基本行驶信息，防止和避免交通违规情况并实时提醒交通路况信息。

Description

一种车联网通信的控制方法及装置

技术领域

本发明公开了一种车联网通信的控制方法及装置，具体为通信技术领域。

背景技术

随着无线多媒体业务的发展，人们对提高数据传输速率和改善用户体验的需求也日益增长，进一步的，对传统蜂窝网络的系统容量和覆盖范围也提出了较高的要求。此外，公共安全、社交网络、近距离数据共享、本地广告等应用场景使得人们对了解附近人或事，并与之进行通信的需求也在逐渐增加。然而，目前传统技术中以基站为中心的蜂窝网络，在高数据速率以及邻近服务的支持方面却存在着明显的局限性。

在这种需求背景下，代表未来通信技术发展新方向的D2D技术应运而生。D2D技术的应用，可以减轻蜂窝网络的负担、减少用户设备的电池功耗、提高数据的传输速率，并改善基础网络设施的鲁棒性，很好的满足上述搞数据速率业务和近邻服务的需求。此外，D2D技术还可以工作在授权频段或非授权频段，允许多个支持D2D功能的用户设备在有网络基础设施或无网络基础设施的情况下，都可以进行直接发现/直接通信。

在另一方面，随着社会经济高速发展，中国汽车保有量迅速增长，道路交通事故也频发发生，从而使得交通事故已经成为近年来影响我国公众安全感的重要因素之一。因而，中国迫切需要从技术、政策、教育等方面来改善交通安全，从而提升车辆的安全设计。其中，提升车辆的安全技术主要分为被动安全技术和主动安全技术。被动安全技术用于在事故发生后，对车内、车外人员以及物品的保护；主动安全技术用于防止和减少车辆发生事故，避免交通参与者受到伤害。其中，主动安全技术即车联网技术是现代车辆安全技术发展的重点和趋势。为此，我们提出了一种车联网通信的控制方法及装置投入使用，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种车联网通信的控制方法及装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种车联网通信的控制方法，该方法的具体步骤如下：

S1：通过车载单元实时接收、存储和定时更新汽车的行驶数据，向其他车辆或路侧单元发送汽车行驶数据，对车辆的行驶状态给出预警显示；

S2：安装在道路两旁的路侧单元实时与行驶的车辆之间通过车辆通信模块交换交通信息，提示告警，并通过有线或无线的方式接入交通管理中心。

优选的，所述步骤S1中，车辆的行驶状态包括车速、对方车速、相对车速、行驶方向、车距以及刹车状态。

优选的，一种车联网通信的控制装置，包括车载单元、车辆通信模块以及路侧单元；

所述车载单元包括通讯处理器、射频收发机、GPS定位模块、CAN汽车总线、数据存储器以及显示屏，安装在车辆驾驶室中，用于接收、存储和定时更新汽车的行驶数据，向其他车辆或所述路侧单元发送信息数据包，对车辆的行驶状态给出预警，所述车载单元分别与LDWS车道偏移模块、FCWS车距预警模块以及传感器组件电性双向连接，所述LDWS车道偏移模块提供智能的车道偏移预警，在驾驶员无意偏离车道时，能在偏离车道0.5S之前发出警报，为驾驶员提供更多的反应时间，所述FCWS车距预警模块通过探测车辆前方障碍物计算车辆在行驶过程中与前车的距离，测算出发生碰撞的可能性，并发出警示，所述传感器组件用于在车辆行驶过程中随时采集车辆周围的环境，收集数据，探测光、热、压力或其他用于监测汽车状态的变量，并进行静态、动态物体的辨识、侦测与追踪，并及时上传至所述车载单元中的显示屏上；

所述车辆通信模块用于提供所述车载单元和所述路侧单元间的高效组网通信，运用5.9GHZ的基于802.11P的DSRC进行数据间的通信；

所述路侧单元包括通讯处理器、射频收发机、交换处理器、通信网关以及数据存储器，用于道路两旁的交通设置与汽车间的通信，交换交通信息，提示告警，并通过有线或无线网络与交通管理中心进行通信。

优选的，所述传感器组件包括安装在车身上的摄像头、雷达发生器、激光发生器以及超声波传感器。

优选的，所述车辆通信模块的频宽为75MHZ，频段范围5.85--5.92GHZ，其传输的距离大于高速路上的100m行车的安全距离，每秒发送10次信息，每次发送11个行车数据，通信速率为2Mbps，并支持5--10个节点的网状跳跃。

优选的，所述的行车数据包括车辆GPS定位信息、加速度、刹车状态、方向盘转动幅度以及当前车速。

优选的，所述路侧单元还包括设置在人行横道附近的毫米波雷达，用于检测行人的运动状态，并上传至所述车载单元中的显示屏进行显示。

优选的，所述路侧单元的覆盖范围为800--1200m，并通过无线蜂窝通信网络与其他的路侧单元之间进行通信。

优选的，所述交通管理中心与所述路侧单元之间的无线通信方式为蓝牙传输、ZiBee传输、RFID射频传输、WiFi传输或无线局域网传输。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明采用分布式的控制方式，网络性能好，在高速移动下的切换性能，信息传输可靠性高、延时低，并支持可扩展的系统架构，同时在交通路口、高密集场景以及同区域有大量的车辆时，用于汽车和交通设置之间的通信，交换车辆的基本行驶信息，防止和避免交通违规情况并实时提醒交通路况信息。

附图说明

图1为本发明系统原理框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种车联网通信的控制方法，该方法的具体步骤如下：

S1：通过车载单元实时接收、存储和定时更新汽车的行驶数据，向其他车辆或路侧单元发送汽车行驶数据，对车辆的行驶状态给出预警显示，车辆的行驶状态包括车速、对方车速、相对车速、行驶方向、车距以及刹车状态；

S2：安装在道路两旁的路侧单元实时与行驶的车辆之间通过车辆通信模块交换交通信息，提示告警，并通过有线或无线的方式接入交通管理中心。

本发明还提供了一种车联网通信的控制装置，包括车载单元、车辆通信模块以及路侧单元；

所述车载单元包括通讯处理器、射频收发机、GPS定位模块、CAN汽车总线、数据存储器以及显示屏，安装在车辆驾驶室中，用于接收、存储和定时更新汽车的行驶数据，向其他车辆或所述路侧单元发送信息数据包，对车辆的行驶状态给出预警，所述车载单元分别与LDWS车道偏移模块、FCWS车距预警模块以及传感器组件电性双向连接，所述LDWS车道偏移模块提供智能的车道偏移预警，在驾驶员无意偏离车道时，能在偏离车道0.5S之前发出警报，为驾驶员提供更多的反应时间，所述FCWS车距预警模块通过探测车辆前方障碍物计算车辆在行驶过程中与前车的距离，测算出发生碰撞的可能性，并发出警示，所述传感器组件用于在车辆行驶过程中随时采集车辆周围的环境，收集数据，探测光、热、压力或其他用于监测汽车状态的变量，并进行静态、动态物体的辨识、侦测与追踪，并及时上传至所述车载单元中的显示屏上；

所述车辆通信模块用于提供所述车载单元和所述路侧单元间的高效组网通信，运用5.9GHZ的基于802.11P的DSRC进行数据间的通信；

所述路侧单元包括通讯处理器、射频收发机、交换处理器、通信网关以及数据存储器，用于道路两旁的交通设置与汽车间的通信，交换交通信息，提示告警，并通过有线或无线网络与交通管理中心进行通信。

其中，所述传感器组件包括安装在车身上的摄像头、雷达发生器、激光发生器以及超声波传感器，所述车辆通信模块的频宽为75MHZ，频段范围5.85--5.92GHZ，其传输的距离大于高速路上的100m行车的安全距离，每秒发送10次信息，每次发送11个行车数据，通信速率为2Mbps，并支持5--10个节点的网状跳跃，所述的行车数据包括车辆GPS定位信息、加速度、刹车状态、方向盘转动幅度以及当前车速，所述路侧单元还包括设置在人行横道附近的毫米波雷达，用于检测行人的运动状态，并上传至所述车载单元中的显示屏进行显示，所述路侧单元的覆盖范围为800--1200m，并通过无线蜂窝通信网络与其他的路侧单元之间进行通信，所述交通管理中心与所述路侧单元之间的无线通信方式为蓝牙传输、ZiBee传输、RFID射频传输、WiFi传输或无线局域网传输。

工作原理：在堵车状态下，前方车辆所在的区域发生堵车状况时，前方车辆通过自身的射频收发机和GPS定位模块采集当前车辆的行车速度以及所在位置信息，通过该信息可以提示出堵车区域当前的堵车情况，而后方车辆可通过该信息选择处最优的行驶路线，优化车辆的行车效率，通过向后续车辆提供道路堵塞信息，使得后续车辆能够对行进的路线进行预判，来选择最佳的行驶路线，缓解道路堵塞情况，而车辆数据采集的间隔与车辆速度呈反比，即在车辆行驶速度较快的情况下，生成的数据间隔要短，而车辆行驶速度较慢的情况下数据采集间隔较长，这是因为车辆行驶速度很快时，会非常快速的经过各个路段，行驶较慢的情况下，短期内连续采集的数据有可能都是反映同一路段的局部状态，不能够显示全局的状态，具体的计算公式为：其中a代表生成数据间隔的系数(时间间隔)，b为一个距离的系数，V为车辆的行驶速度，I为采集车辆数据所间隔的时间，在一个数据的采集完成后，车辆会在间隔I个时间后再次进行数据采集，通过对时间间隔系数a的调整来达到对采集数据频率的调整，以排除短时间内采集的重复数据；

由于车辆间的通信时间是有限的，必须要有选择的进行信息的传输，根据用户访问数据的特性定义一个数据的优先度：式中，E为数据的有效时间，如果数据在采集后经过了一段时间，可能已经不能够实时的反应堵车路段的堵车情况，所以需要定义一个数据的有效时间，车辆节点行驶的速度越快，生成数据后经过的时间就越久，这个数据的优先度就会越低，T为数据生成后所经过的时间，D是当前车辆所在地和数据生成时地理位置的距离，a和b为相应的时间和距离的系数，V是车辆的移动速度，计算出的优先度P的单位为时间，也就是说数据生成后所经过的时间越短，离数据生成的地理位置越近，则剩下的有效时间也就是数据的优先度P就越高，这是因为路况信息是随时变化的，如果经历了一段时间或距离就不饿能够实时的正确的反应道路情况，在采集道路信息后，每个组会维护一个数据列表，这个列表在每当有新数据加入的同时会对已有的数据进行排序，这个排序是按照数据的优先度倒序进行排列，也就是说优先度最高的数据排在最前端，而进行数据交换也最优先进行这条数据的交换，而优先度低的数据尤其是优先度将为0的数据则会被排除这个列表；

在车辆之间进行通信时，车辆节点和节点之间可能通信的时间是由车辆的行进速度和移动方向所决定的，如果跟行进方向相反的车辆进行数据传输，不同的情况通信可能的时间也会有很大差别，比如在车辆行驶当中，尤其是高速公路中，由于行驶方向相反并都保持一定的速度，在很短的时间内两辆车就会交错而过，在这种情况下的数据通信时间就会非常短，可能交换的信息也非常有限，然而如果刚好停在信号灯处的车辆则会有较长时间的数据传输，因此，本发明采用的是DSRC的通信方式，支持3DES和RSA算法，可根据最大可能通信时间将车辆分组(分组的前体条件是组内的车辆可畅通的进行数据交换)，最大可能通信时间的计算方法首先要判断车辆的移动方向，如果两台车的行驶方向是相反的，会直接将最大可能通信时间设置成0，因为行驶方向相反的车辆可能在计算最大可能通信的时间的那个瞬间刚好距离较近，但由于行驶方向相反，在接下来的时间内，再次通信的可能性就会非常低。最大可能通信时间的计算可以是单跳的也可以是多跳的，在车辆分组时将路侧单元作为一个独立的组进行数据的交换，因为路侧单元的不可移动性，即使在某个特定的时刻符合最大可能通信时间的标准，但是在一个时间段后一定会在距离上超出可能的通信范围；

利用动态的控制车辆间最大可能通信时间的阈值，达到控制组内车辆数的目的，组内的车辆节点通信是否快速畅通，组内车辆维护着组内信息的列表，这个列表是需要实时的在组内进行相互交换的，每当组内信息列表传递到一个成员车辆后，这台车辆就会把接收到的信息列表和本车信息列表进行比较，如果两个列表的相似程度达到95％以上，那么就可人为组内的信息通讯环境是良好的，也就是组内成员车辆的数量是合适的，于是可将车辆间最大可能通信时间的阈值降低，只要车辆间的最大可能通信时间高于这个阈值，就可加入到该组内，反之，如果在比较了组内信息列表和本车信息列表之后发现两个列表的相似度在80％以下，就说明组内的信息通信不通畅，通过提高车辆间最大可能通信时间的阈值，来阻断新车辆的加入，进而减少组内的汽车数量，若两者的相似度在80--95％之间，那么组内的数据交换是相对畅通的，阈值保持不变；

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种车联网通信的控制方法，其特征在于：该方法的具体步骤如下：

S1：通过车载单元实时接收、存储和定时更新汽车的行驶数据，向其他车辆或路侧单元发送汽车行驶数据，对车辆的行驶状态给出预警显示；

S2：安装在道路两旁的路侧单元实时与行驶的车辆之间通过车辆通信模块交换交通信息，提示告警，并通过有线或无线的方式接入交通管理中心。

2.根据权利要求1所述的一种车联网通信的控制方法，其特征在于：所述步骤S1中，车辆的行驶状态包括车速、对方车速、相对车速、行驶方向、车距以及刹车状态。

3.一种车联网通信的控制装置，其特征在于：包括车载单元、车辆通信模块以及路侧单元；

所述车载单元包括通讯处理器、射频收发机、GPS定位模块、CAN汽车总线、数据存储器以及显示屏，安装在车辆驾驶室中，用于接收、存储和定时更新汽车的行驶数据，向其他车辆或所述路侧单元发送信息数据包，对车辆的行驶状态给出预警，所述车载单元分别与LDWS车道偏移模块、FCWS车距预警模块以及传感器组件电性双向连接，所述LDWS车道偏移模块提供智能的车道偏移预警，在驾驶员无意偏离车道时，能在偏离车道0.5S之前发出警报，为驾驶员提供更多的反应时间，所述FCWS车距预警模块通过探测车辆前方障碍物计算车辆在行驶过程中与前车的距离，测算出发生碰撞的可能性，并发出警示，所述传感器组件用于在车辆行驶过程中随时采集车辆周围的环境，收集数据，探测光、热、压力或其他用于监测汽车状态的变量，并进行静态、动态物体的辨识、侦测与追踪，并及时上传至所述车载单元中的显示屏上；

所述车辆通信模块用于提供所述车载单元和所述路侧单元间的高效组网通信，运用5.9GHZ的基于802.11P的DSRC进行数据间的通信；

所述路侧单元包括通讯处理器、射频收发机、交换处理器、通信网关以及数据存储器，用于道路两旁的交通设置与汽车间的通信，交换交通信息，提示告警，并通过有线或无线网络与交通管理中心进行通信。

4.根据权利要求3所述的一种车联网通信的控制装置，其特征在于：所述传感器组件包括安装在车身上的摄像头、雷达发生器、激光发生器以及超声波传感器。

5.根据权利要求3所述的一种车联网通信的控制装置，其特征在于：所述车辆通信模块的频宽为75MHZ，频段范围5.85--5.92GHZ，其传输的距离大于高速路上的100m行车的安全距离，每秒发送10次信息，每次发送11个行车数据，通信速率为2Mbps，并支持5--10个节点的网状跳跃。

6.根据权利要求5所述的一种车联网通信的控制装置，其特征在于：所述的行车数据包括车辆GPS定位信息、加速度、刹车状态、方向盘转动幅度以及当前车速。

7.根据权利要求3所述的一种车联网通信的控制装置，其特征在于：所述路侧单元还包括设置在人行横道附近的毫米波雷达，用于检测行人的运动状态，并上传至所述车载单元中的显示屏进行显示。

8.根据权利要求3所述的一种车联网通信的控制装置，其特征在于：所述路侧单元的覆盖范围为800--1200m，并通过无线蜂窝通信网络与其他的路侧单元之间进行通信。

9.根据权利要求3所述的一种车联网通信的控制装置，其特征在于：所述交通管理中心与所述路侧单元之间的无线通信方式为蓝牙传输、ZiBee传输、RFID射频传输、WiFi传输或无线局域网传输。