CN109035760B - 车载自组织网中不同rsu场景下的路网信息收集方法 - Google Patents

车载自组织网中不同rsu场景下的路网信息收集方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种车载自组织网中不同RSU场景下的路网信息收集方法，每个路口都设有路侧单元RSU，且每个RSU的通信半径相等；通过RSU与路段上的车辆通信互换信息，RSU根据车辆发送的信息判断车辆所在位置并且对各路段上的车辆计数，得出每个路段上的车流量；然后，通过RSU与RSU之间的有线通信得出路网的信息。本发明能有效的收集路网信息，同时能有效的减少数据包的延迟和RSU信道带宽资源的浪费。

Description

车载自组织网中不同RSU场景下的路网信息收集方法
技术领域
本发明涉及交通路网信息收集技术领域，特别是涉及一种车载自组织网中不同RSU场景下的路网信息收集方法。
背景技术
随着经济水平的提高，道路上车辆数越来越多。收集路网上当前的交通信息已经成了智能交通领域的一大重要问题，成为研究者们进一步研究的基础。为了收集路网上当前的交通信息，有相关研究者在每个路口增加压感线圈，车辆经过时计数来计算每个路段的车流量，但是其灵敏度不高，反应不能及时迅速，还需要在每个路口的地下铺线安装，开销较大。还有研究者利用APP等接入蜂窝网等蜂窝网实时上传，但是需要介入Internet，在驾驶过程中没有WIFI时就会存在一定的流量开销，同时还可能存在隐私和安全驾驶的隐患。
随着车载自组织网络(Vehicular Ad Hoc Network，简称VANETs)的广泛应用，利用VANETs进行信息收集，可以有限的提高交通信息的实时收集和分享，准确度较高、安全性高、开销较低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种车载自组织网中不同RSU场景下的路网信息收集方法，能有效的收集路网信息，同时能有效的减少数据包的延迟和RSU信道带宽资源的浪费。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种车载自组织网中不同RSU场景下的路网信息收集方法，每个路口都设有路侧单元RSU，且每个RSU的通信半径相等；通过RSU与路段上的车辆通信互换信息，RSU根据车辆发送的信息判断车辆所在位置并且对各路段上的车辆计数，得出每个路段上的车流量；然后，通过RSU与RSU之间的有线通信得出路网的信息。
所述RSU对其自身覆盖范围内的所有车辆进行广播，请求它们当前所处的位置、速度和车辆自身ID信息，接收到来自RSU广播信息的车辆均发送自身信息给RSU。
当两个路口的RSU的通信范围能覆盖整个路段，且覆盖范围有重叠时，覆盖范围重叠内的车辆根据自身与两侧RSU距离的长短选择RSU接入方法和上行链路方法。
所述覆盖范围重叠内的车辆通过比较自身与两侧RSU的距离，选择距离近的RSU接入；确定了要接入的RSU后，根据车辆的分布向RSU覆盖范围内侧逐级分层，选择覆盖范围一半的点作为第一个中继节点，继续在第一个中继节点范围的一半确定第二个中继节点，以此类推，依次选取其他层的节点。确保整条路段上的车辆均能够与此路段上的RSU进行通信。
当两个路口的RSU的通信范围不能完全覆盖整个路段时，不在RSU覆盖范围内的车辆分别与前后两侧的RSU比较距离，根据距离选择合适的RSU接入。
所述不在RSU覆盖范围内的车辆先通过比较与两端RSU的距离，并选择距离近的RSU接入；确定了要接入的RSU后，根据车辆的分布向RSU覆盖范围外侧逐级分层，选择覆盖范围一半的点作为第一个中继节点，继续在第一个中继节点范围的一半确定第二个中继节点，以此类推，依次选取其他层的节点，并确保整条路段上的车辆均能够与此路段上的RSU进行通信。
有益效果
由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明利用了车辆自组织网络，有效的提高交通信息的实时收集和分享、准确度提高、并且安全性高、开销较低，有效的解决现有技术的缺陷。本发明分别考虑不同RSU覆盖场景下车辆接入的情况，能有效减少车辆数据包的延迟和RSU信道带宽资源的浪费。
附图说明
图1是网络架构图；
图2是RSU未覆盖整个路段时的场景图；
图3是RSU覆盖整个路段时的场景图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明的实施方式涉及一种基于车辆自组织网络的不同RSU场景下的路网信息收集方法，车辆的传输半径相等，RSU的通信半径相等，RSU对其覆盖范围内的车辆进行广播，请求它们当前所处的位置、速度、车辆自身ID等信息，不在其覆盖范围内的车辆通过V2V多跳的形式进行转发，收到RSU广播信息的车辆将信息回复给它接入的RSU。RSU根据路段上车辆的回复信息分别对其四个路段上的车辆进行计数，最后累积求和即可得出任意一路段当前的车流量，通过R2R的有线连接即可得出整个路网的信息。由于路网上实际道路的长短不一，RSU对路段的覆盖情况也不同，包括：1、两个RSU的覆盖范围能覆盖整个路段且覆盖范围有重叠；2、两个RSU的覆盖范围不能覆盖整个路段，中间有车辆不在任一RSU内。
如图1所示，本发明基于车载自组织网络，利用VANETs进行信息收集，每个车辆都装有车载单元，在每个路口安装路侧单元，通过V2V、V2R和R2R通信相结合的方式。考虑在城市道路上，车辆在路口处车流量比较大，车辆比较密集，呈现比较密集的均匀分布；在路段中间呈现比较稀疏的均匀分布。
情况1：两个RSU的覆盖范围不能覆盖整个路段，中间有车辆不在任一RSU内，如图2所示。
当两个路口的RSU的通信范围不能完全覆盖整个路段时，不在RSU覆盖范围内的车辆分别与前后两侧的RSU比较距离，根据距离选择合适的RSU接入。
所述不在RSU覆盖范围内的车辆先通过比较与两端RSU的距离，并选择距离近的RSU接入；确定了要接入的RSU后，根据车辆的分布向RSU覆盖范围外侧逐级分层，选择覆盖范围一半的点作为第一个中继节点，继续在第一个中继节点范围的一半确定第二个中继节点，以此类推，依次选取其他层的节点，并确保整条路段上的车辆均能够与此路段上的RSU进行通信。具体如下：
1、RSU接入方法
RSU的通信范围为R，路段宽度为W，路段长度为L，路段上未覆盖的范围长度为x。由R+x+(R-W)＝L可得出：x＝L+W-2R。
图中x2＝x/2+R＝(L+W)/2的距离为：x1＝R+L+W-2R＝L+W-R
若x1＜R，则区间x上所有的车辆接入RSUi，即车辆均与RSUi通信；
若x1＞R，则将x的距离二分得到x/2，此时得到x2＝x/2+R＝(L+W)/2。
若x2＜R，则区间x/2上所有的车辆接入RSUi，剩余区间上的车辆均接入RSUj；
若x2＞R，则以此类推，将x/2的距离二分。
按照上述方式将未在RSU覆盖范围内的车辆均接入与它们距离更近的RSU，保证所获取路段上车辆信息的完整性，还能减少车辆与RSU之间通信的时延。
2、V2R上行链路分级方法
在RSU的覆盖范围内，在RSU两边选取距RSU距离为R/2的车辆作为一级中继节点(Relay Node，简称RN)即RN1，RN1的个数为2，RN1的传输半径为R/2；在RN1两边选取距RSU距离为R/4的车辆作为二级中继节点RN2，RN2的个数为4，RN1的传输半径为R/4；在RN2两边选取距RSU距离为R/8的车辆作为三级中继节点RN3，RN3的个数为8，RN1的传输半径为R/8。以此类推，根据实际情况进行具体分级。不在在RSU的覆盖范围内的车辆通过多跳的形式将信息转发到位于RSU内部的车辆，由RSU内部的车辆代为转发。
根据上述所说的车辆分级方法，当车辆位于离RSU很远的地方时，如果使用逐跳转发时，则会增加时延，利用中继节点帮助转发将会大大减少时延。当车辆位于RNk与RNk+1之间时，车辆将信息转发给RNk，由RNk发给RNk-1，直到发送RSU；车辆将信息转发给RNk-1，由RNk-1发给RNk-2，直到发送RSU；比较两种方式的时延，选择时延较小的转发方式。
情况2：当两个RSU的覆盖范围能覆盖整个路段且覆盖范围有重叠时，如图3所示。
当两个路口的RSU的通信范围能覆盖整个路段，且覆盖范围有重叠时，覆盖范围重叠内的车辆根据自身与两侧RSU距离的长短选择RSU接入方法和上行链路方法。
所述覆盖范围重叠内的车辆通过比较自身与两侧RSU的距离，选择距离近的RSU接入；确定了要接入的RSU后，根据车辆的分布向RSU覆盖范围内侧逐级分层，选择覆盖范围一半的点作为第一个中继节点，继续在第一个中继节点范围的一半确定第二个中继节点，以此类推，依次选取其他层的节点。确保整条路段上的车辆均能够与此路段上的RSU进行通信。具体如下：
1、RSU接入方法
位于覆盖范围重叠区域内的车辆，为了避免重叠部分车辆同时向两侧RSU发包造成RSU带宽资源的浪费，分别比较各车辆与RSUi的距离和各车辆与RSUj的距离，选择距离较近的RSU接入。
2、V2R上行链路分级方法
在RSU的覆盖范围内，其转发形式与情况1基本相同，可参考情况1。
不难发现，本发明利用了车辆自组织网络，有效的提高交通信息的实时收集和分享、准确度提高、并且安全性高、开销较低，有效的解决现有技术的缺陷。本发明分别考虑不同RSU覆盖场景下车辆接入的情况，能有效减少车辆数据包的延迟和RSU信道带宽资源的浪费。

Claims (4)

1.一种车载自组织网中不同RSU场景下的路网信息收集方法，其特征在于，每个路口都设有路侧单元RSU，且每个RSU的通信半径相等；通过RSU与路段上的车辆通信互换信息，RSU根据车辆发送的信息判断车辆所在位置并且对各路段上的车辆计数，得出每个路段上的车流量；然后，通过RSU与RSU之间的有线通信得出路网的信息；当两个路口的RSU的通信范围不能完全覆盖整个路段时，不在RSU覆盖范围内的车辆分别与前后两侧的RSU比较距离，根据距离选择合适的RSU接入；所述不在RSU覆盖范围内的车辆先通过比较与两端RSU的距离，并选择距离近的RSU接入；确定了要接入的RSU后，根据车辆的分布向RSU覆盖范围外侧逐级分层，选择覆盖范围一半的点作为第一个中继节点，继续在第一个中继节点范围的一半确定第二个中继节点，以此类推，依次选取其他层的节点，并确保整条路段上的车辆均能够与此路段上的RSU进行通信；其中，RSU接入方法如下：假设RSU的通信范围为R，路段宽度为W，路段长度为L，路段上未覆盖的范围长度为x；其中，x＝L+W-2R；令x1＝R+L+W-2R＝L+W-R；若x1＜R，则区间x上所有的车辆接入RSUi，即车辆均与RSUi通信；若x1＞R，则将x的距离二分得到x/2，此时得到x2＝x/2+R＝(L+W)/2；若x2＜R，则区间x/2上所有的车辆接入RSUi，剩余区间上的车辆均接入RSUj；若x2＞R，则以此类推，将x/2的距离二分。
2.根据权利要求1所述的车载自组织网中不同RSU场景下的路网信息收集方法，其特征在于，所述RSU对其自身覆盖范围内的所有车辆进行广播，请求它们当前所处的位置、速度和车辆自身ID信息，接收到来自RSU广播信息的车辆均发送自身信息给RSU。
3.根据权利要求1所述的车载自组织网中不同RSU场景下的路网信息收集方法，其特征在于，当两个路口的RSU的通信范围能覆盖整个路段，且覆盖范围有重叠时，覆盖范围重叠内的车辆根据自身与两侧RSU距离的长短选择RSU接入方法和上行链路方法。
4.根据权利要求3所述的车载自组织网中不同RSU场景下的路网信息收集方法，其特征在于，所述覆盖范围重叠内的车辆通过比较自身与两侧RSU的距离，选择距离近的RSU接入；确定了要接入的RSU后，根据车辆的分布向RSU覆盖范围内侧逐级分层，选择覆盖范围一半的点作为第一个中继节点，继续在第一个中继节点范围的一半确定第二个中继节点，以此类推，依次选取其他层的节点，确保整条路段上的车辆均能够与此路段上的RSU进行通信。
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