CN110072210B - 在车载自组织网络rsu缺失场景下的路网信息收集方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种在车载自组织网络RSU缺失场景下的路网信息收集方法，若车辆节点不在RSU的通信范围内，判断车辆离路段中两个路口中的哪个路口更近，找寻更近路口上的离车辆最近的中继节点，将数据包传送给中继节点，中继节点再传送到上层中继节点，通过多跳将数据包传送给Sink节点。本发明能有效的收集路网信息，还能减少数据传输时延。

Description

在车载自组织网络RSU缺失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，特别是涉及一种在车载自组织网络RSU缺失场景下的路网信息收集方法。
背景技术
近年来，城市路网中的车辆数量越来越多，世界上一些地方车辆总数的增长速度甚至超过了人口增长速度，带来了很多交通问题。实时有效的路径规划可以避免许多的交通问题，为人们的出行带来方便。有效的路径规划需要全局的实时交通信息收集，现阶段，利用车载组织网络收集道路中的路况信息，给车辆配备车载单元，在路边设置路侧单元(RSU)已经成为了热门的研究方向。
在车载自组织网络中，固定的RSU充当安装在路边的网关或接入点。单纯的车辆与车辆之间的通信(V2V)仍存在很大的局限性。考虑到信息传输、交通安全等多方面，车辆与路侧单元之间的通信越来越吸引了研究者的兴趣。车辆与RSU通信有利于获取实时的交通信息、降低网络时延、提高网络的传输能力。但是路侧单元RSU属于安装在路边的固定设施，需要大量的公共投资，而且容易受天气等外界因素的影响。所以城市路网中，多数选择路口车流量大的地方才会安装RSU。那么对于未安装RSU的路口，则亟需一种能够准确有效手机全路网信息的方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种在车载自组织网络RSU缺失场景下的路网信息收集方法，能有效的收集路网信息，还能减少数据传输时延。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种在车载自组织网络RSU缺失场景下的路网信息收集方法，若车辆节点不在RSU的通信范围内，判断车辆离路段中两个路口中的哪个路口更近，找寻更近路口上的离车辆最近的中继节点，将数据包传送给中继节点，中继节点再传送到上层中继节点，通过多跳将数据包传送给Sink节点。
若路段上车辆数目不多，车辆的一跳通信范围内没有相邻节点，车辆则继续通过carry-forward携带数据包向前，率先进入路口的第一辆车即被选为Sink节点。
在确定Sink节点时，选择节点选择因子最小的节点作为Sink节点，其中，节点选择因子
Figure BDA0002031927330000021
ni为车辆i的邻近车辆个数，邻近车辆是指车辆i通信范围内的车辆节点，D为车辆i的移动方向，dik为车辆i距离路口k中心点的距离，ak和bk为权重值。
若车辆节点在RSU的通信范围内，寻找靠RSU方向上离车辆最近的中继节点，将数据包传送给中继节点，中继节点再传送到上层中继节点，通过多跳将数据包传送给RSU。
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：本发明利用了车载组织网络，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。本发明分别考虑城市路网中的RSU缺失情况，能有效弥补RSU缺失的情况，还能有效减少数据传输时延。
附图说明
图1是路段两边路口均有RSU时的场景图；
图2是路段两端只有一个路口存在RSU时的场景图；
图3是路段两端均不存在RSU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在车载自组织网络RSU缺失场景下的路网信息收集方法，该路网中部分路口安装有RSU，RSU的通信半径相等且刚好等于路段长度的一半。所述车辆均安装有GPS和车载单元(OBU)。车辆信息(通信范围内的邻近车辆数、车辆位置、当前行驶速度等)能够通过V2V、V2R和R2R传递给其他车辆和相邻的RSU。RSU之间是通过有线连接的，选取出的Sink车辆和RSU，通过5G与控制中心连接。作为中继节点和Sink节点的车辆，通信半径要大于普通车辆。
在进行路网信息收集时，首先车辆判断附近路口是否有RSU，判断自身是否在RSU的通信范围内；若车辆节点在RSU的通信范围内，寻找靠RSU方向上离车辆最近的中继节点，将数据包传送给中继节点，中继节点再传送到上层中继节点，通过多跳将数据包传送给RSU；若车辆节点不在RSU的通信范围内，判断车辆离哪个路口更近，找寻更近路口上的离车辆最近的中继节点，将数据包传送给中继节点，中继节点再传送到上层中继节点，通过多跳将数据包传送给相应的Sink节点。
下面通过三种情况来进一步说明本发明。
情况一：路段两端的路口均存在RSU
如图1所示，在RSU覆盖范围内的车辆均与RSU进行通信。在RSU的两侧分别选取一个普通车辆作为第一层中继节点，第一层中继节点的通信半径大于其到RSU的距离，保证其数据包能够一跳传输到RSU。在距离RSU较远的方向上，选取第一层中继节点通信范围内新的车辆节点作为第二层中继节点，第二层中继节点的通信半径大于其到第一层通信节点的距离，保证其数据包能够一跳传输到第一层中继节点。以此类推。
某辆车要传输其数据包时，首先判断自己的位置在哪个RSU的通信范围内，然后找寻离自身最近的中继节点，然后中继节点再将数据包转发给上一层中继节点，通过中继节点，将数据包传送给RSU。
情况二：路段两端只有一个路口存在RSU
如图2所示，在RSU覆盖范围内的车辆与RSU进行通信，详细过程参见情况一。RSU覆盖范围外的车辆，与另一路口的Sink节点通信。
路口附近的Sink车辆选择时通过节点选择因子来确定，节点选择因子θk为：
Figure BDA0002031927330000031
其中，ni为车辆i的邻近车辆个数，邻近车辆是指车辆i通信范围内的车辆节点。D为车辆的移动方向，设定车辆朝着路口k进行运动的方向记为0，车辆背对着路口k进行运动的方向记为1，D∈{0,1}。dik车辆i距离路口k中心点的距离，ak和bk为权重值。选择因子θk越小，该车辆通信范围内覆盖的车辆越多，车辆离路口k越近，该车辆成为Sink车辆的可能性越大。
在远离RSU通信半径的范围外，选定一个普通车辆作为底层(m层)中继节点。再在远离RSU的方向上选择一个在底层(m层)中继节点通信范围内最远的车辆作为第m-1层中继节点。远离RSU的方向上，选择一个在m-1层通信范围内最远的车辆作为第m-2层中继节点。以此类推，直到Sink节点在中继节点的通信范围内。
某辆车要传输其数据包时，首先判断自己的位置是否在RSU的通信范围内，不在RSU通信范围内的，找寻离自身最近的中继节点，然后中继节点再将数据包转发给上一层中继节点，通过中继节点，将数据包传送给Sink节点。
情况三：路段两端均不存在RSU
如图3所示，没有RSU的路段，车辆将数据包经过多跳传输给Sink节点，Sink节点的选择参见情况二。车辆先通过GPS判断自身的位置，根据路段中点，判断自己是属于路口k还是路口j(位于路段中心的右边的车辆属于路口k，位于路段中心的左边的属于路口j。)以路口k为例，在路段中心附近选一个靠近路口k的普通车辆作为底层(m层)中继节点。在底层(m层)中继节点通信范围内选择最远的，靠近路口k的车辆作为第m-1层中继节点。在靠近路口k方向的车辆中，选择一个在第m-1层中继节点通信范围内最远的车辆作为第m-2层中继节点。以此类推，直到Sink节点在中继节点的通信范围内。
某辆车要传输其数据包时，首先判断自己的位置属于哪个路口，然后找寻离自身最近的中继节点，中继节点再将数据包转发给上一层中继节点，通过中继节点，将数据包传送给Sink节点。若路段上车辆数不多，车辆的一跳通信范围内没有相邻节点，车辆则继续通过carry-forward携带数据包向前，率先进入路口的第一辆车，即被选为Sink节点。
Sink节点和RSU接收到数据包后，再通过5G传输给控制中心。控制中心根据路况信息，进行实时路径规划。
不难发现，本发明利用了车载组织网络，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。本发明分别考虑城市路网中的RSU缺失情况，能有效弥补RSU缺失的情况，还能有效减少数据传输时延。

Claims (3)

1.一种在车载自组织网络RSU缺失场景下的路网信息收集方法，其特征在于，若车辆节点不在RSU的通信范围内，判断车辆离路段中两个路口中的哪个路口更近，找寻更近路口上的离车辆最近的中继节点，将数据包传送给中继节点，中继节点再传送到上层中继节点，通过多跳将数据包传送给Sink节点；在确定Sink节点时，选择节点选择因子最小的节点作为Sink节点，其中，节点选择因子
Figure FDA0003173152880000011
ni为车辆i的邻近车辆个数，邻近车辆是指车辆i通信范围内的车辆节点，D为车辆i的移动方向，设定车辆朝着路口k进行运动的方向记为0，车辆背对着路口k进行运动的方向记为1，D∈{0,1}；dik为车辆i距离路口k中心点的距离，ak和bk为权重值。
2.根据权利要求1所述的在车载自组织网络RSU缺失场景下的路网信息收集方法，其特征在于，若路段上车辆数目不多，车辆的一跳通信范围内没有相邻节点，车辆则继续通过carry-forward携带数据包向前，率先进入路口的第一辆车即被选为Sink节点。
3.根据权利要求1所述的在车载自组织网络RSU缺失场景下的路网信息收集方法，其特征在于，若车辆节点在RSU的通信范围内，寻找靠RSU方向上离车辆最近的中继节点，将数据包传送给中继节点，中继节点再传送到上层中继节点，通过多跳将数据包传送给RSU。
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