CN110691342A

CN110691342A - 基于分簇的车联网多信道分配方法、装置及设备

Info

Publication number: CN110691342A
Application number: CN201910906018.0A
Authority: CN
Inventors: 刘凯; 张玥; 曹先彬; 张涛; 肖振宇; 谢晋东
Original assignee: Beijing University of Aeronautics and Astronautics
Current assignee: Beihang University; Beijing University of Aeronautics and Astronautics
Priority date: 2019-09-24
Filing date: 2019-09-24
Publication date: 2020-01-14
Anticipated expiration: 2039-09-24
Also published as: CN110691342B

Abstract

本申请提供一种基于分簇的车联网多信道分配方法、装置及设备，该方法包括：获取当前路段的车辆密度信息；根据所述车辆密度信息及预设的信道分配规则，确定与所述车辆密度信息对应的目标通信模式，所述目标通信模式包括目标信道模式及目标通信半径；所述预设的信道分配规则包括车辆密度信息与信道模式的对应关系，以及车辆密度信息与通信半径的对应关系；将所述目标信道模式发送给当前路段上的车辆，以使各车辆根据所述目标通信模式进行通信，适应车辆密度变化的同时避免传输冲突，提高信道的利用率。

Description

基于分簇的车联网多信道分配方法、装置及设备

技术领域

本申请涉及车辆通信技术领域，尤其涉及一种基于分簇的车联网多信道分配方法、装置及设备。

背景技术

目前车联网很多MAC协议(Medium Access Control媒质访问控制)都设计用于高速公路模型，而且大多数基于分簇的TDMA协议也只针对高速公路场景。

VANET(Vehicular ad-hoc network，车载移动自组织网络)车辆网中的拓扑可以依据等级来描述。在中心式拓扑下，通常由基站(RSU)控制或者管理网络内的所有车辆，协调其覆盖范围内的车辆节点的信道接入。在全分布式VANET中，没有中心控制的概念，每个车辆具有相同的功能都可以作为路由节点。以分布式方式接入信道的协议会假设每个车辆只需与自己的一跳邻节点进行通信就可以接入信道。而对于基于分簇的拓扑，每个簇内会选择一个车辆节点作为本地中心控制器，协调信道接入。

在基于分簇的MAC协议中，通信范围R对于网络稳定性来说是一个非常重要的参数。增加范围同时增加了簇大小(这里的簇大小指的是簇成员数)，也就有更多的车辆竞争相同的信道。同时车辆在簇内会有更多的移动空间，跨越簇边界的概率也降低了。网络的动态特性极大程度影响了网络密度，车辆安全应用的可靠性以及吞吐量。并且每个车辆对网络密度以及信道条件有着不同的视角。优化通信范围也就是簇大小在高动态场景中是非常困难的。

在VANETs中，由于车辆的移动性，车辆密度会随着时间变化很大。此外车辆节点在网络内分布随机且不均匀使得网络中出现一部分负载过重而另一部分资源利用率过低的情况。通常基于竞争的MAC协议在高负载时不能高效工作，而无竞争的MAC协议通常具有固定的参数指示有多少节点可以接入信道。很多基于TDMA(Time Division MultipleAccess，时分多址)的MAC协议在任一时间只能够接入固定的车辆。所以这些MAC协议不能解决很稀疏或者密集的移动场景问题。

发明内容

本申请提供一种基于分簇的车联网多信道分配方法、装置及设备，以解决现有技术中MAC协议最多允许固定车辆接入信道，无法适应车辆密度变化的缺陷，尤其是在车辆负载分布不均衡的情况下通信信道利用率不高的问题。

本申请第一个方面提供一种基于分簇的车联网多信道分配方法，包括：

获取当前路段的车辆密度信息；

根据所述车辆密度信息及预设的信道分配规则，确定与所述车辆密度信息对应的目标通信模式，所述目标通信模式包括目标信道模式及目标通信半径；所述预设的信道分配规则包括车辆密度信息与信道模式的对应关系，以及车辆密度信息与通信半径的对应关系；

将所述目标信道模式发送给当前路段上的车辆，以使各车辆根据所述目标通信模式进行通信。

可选地，所述获取当前路段的车辆密度信息，包括：

根据所述当前路段的车流量和车辆的平均速度，确定当前路段的第一车辆密度；

根据监听到的簇首车辆发送的车辆信息，获得当前路段的第二车辆密度；

根据所述第一车辆密度、第二车辆密度、所述第一车辆密度对应的权重及所述第二车辆密度对应的权重，确定当前路段的车辆密度信息。

可选地，所述根据监听到的簇首车辆发送的车辆信息，获得预设路段的第二车辆密度，包括：

根据监听到的预设路段的没有加入簇的车辆的数量、所述簇首车辆的数量及车辆行驶方向上的第i个簇首车辆的簇规模，确定所述第二车辆密度。

本申请第二个方面提供一种基于分簇的车联网多信道分配方法，包括：

接收检测站发送的目标通信模式，所述目标通信模式包括目标信道模式及目标通信半径；

根据所述目标信道模式及预设信道分配规则，确定目标信道；

根据所述目标通信半径调整通信半径并接入到所述目标信道进行通信。

可选地，所述根据所述目标通信模式及预设信道分配规则，确定目标信道，包括：

若所述目标信道模式为三信道模式，确定当前车辆所在车辆簇的簇序号所属的目标组，将所述目标组对应的信道作为所述目标信道，其中，当前路段的簇序号分为三组，每组对应一个信道；

若所述目标信道模式为双信道模式，当确定当前车辆所在车辆簇的簇序号为奇数时，确定第一信道为所述目标信道，当确定当前车辆所在车辆簇的簇序号为偶数时，确定第二信道为所述目标信道；或者，

若所述目标信道模式为双信道模式，获取当前车辆所在车辆簇中的簇首车辆的当前位置坐标及所述当前路段的中点位置坐标；根据所述簇首车辆的当前位置坐标及所述中点位置坐标，确定所述簇首车辆当前所属的位置标识；根据所述簇首车辆的位置标识及位置标识与信道的对应关系，确定所述目标信道。

本申请第三个方面提供一种基于分簇的车联网多信道分配装置，包括：

获取模块，用于获取当前路段的车辆密度信息；

确定模块，用于根据所述车辆密度信息及预设的信道分配规则，确定与所述车辆密度信息对应的目标信道模式，其中，所述预设的信道分配规则包括车辆密度信息与信道模式的对应关系；

调整模块，用于基于所述目标信道模式为当前路段的车辆簇分配信道。

获取模块，用于获取当前路段的车辆密度信息；

第一确定模块，用于根据所述车辆密度信息及预设的信道分配规则，确定与所述车辆密度信息对应的目标通信模式，所述目标通信模式包括目标信道模式及目标通信半径；所述预设的信道分配规则包括车辆密度信息与信道模式的对应关系，以及车辆密度信息与通信半径的对应关系；

发送模块，用于将所述目标信道模式发送给当前路段上的车辆，以使各车辆根据所述目标通信模式进行通信。

可选地，第一确定模块，具体用于：

所述根据监听到的簇首车辆发送的车辆信息，获得预设路段的第二车辆密度，包括：

本申请第四个方面提供一种基于分簇的车联网多信道分配装置，包括：

接收模块，用于接收检测站发送的目标通信模式，所述目标通信模式包括目标信道模式及目标通信半径；

第二确定模块，用于根据所述目标信道模式及预设信道分配规则，确定目标信道；

处理模块，用于根据所述目标通信半径调整通信半径并接入到所述目标信道进行通信。

可选地，第二确定模块，具体用于：

本申请第五个方面提供一种电子设备，包括：至少一个处理器和存储器；

所述存储器存储计算机程序；所述至少一个处理器执行所述存储器存储的计算机程序，以实现第一个方面提供的方法。

本申请第六个方面提供一种电子设备，包括：至少一个处理器和存储器；

所述存储器存储计算机程序；所述至少一个处理器执行所述存储器存储的计算机程序，以实现第二个方面提供的方法。

本申请第七个方面提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现第一个方面提供的方法。

本申请的第八个方面提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现第二个方面提供的方法

本申请提供的基于分簇的车联网多信道分配方法、装置及设备，通过获取当前路段的车辆密度信息，根据车辆密度信息及预设的信道分配规则，确定与车辆密度信息对应的目标通信模式，并发送给当前路段上的各车辆，使得各车辆可以根据目标通信模式进行通信，适应车辆密度变化的同时避免传输冲突，提高信道的利用率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请一实施例提供的基于分簇的车联网多信道分配方法的流程示意图；

图2为本申请一实施例提供的道路上车辆密度检测站的分布示意图；

图3A为本申请一实施例提供的双信道模式1对应的通信示例图；

图3B为本申请一实施例提供的图3A中C1、C3、C5的位置示意图；

图3C为本申请一实施例提供的图3A中C2、C4、C6的位置示意图；

图4为本申请一实施例提供的双信道模式1下的广播时帧结构示意图；

图5为本申请一实施例提供的双信道模式1下的CM广播时隙分配示意图；

图6为本申请一实施例提供的一种道路上的车辆成簇分布示意图；

图7为本申请一实施例提供的一种CM广播时隙分配结果示意图

图8为本申请一实施例提供的另一种道路上的车辆成簇分布示意图；

图9为本申请一实施例提供的另一种CM广播时隙分配结果示意图；

图10A为本申请一实施例提供的双信道模式1下的一种消息传输示意图；

图10B为本申请一实施例提供的双信道模式1下的另一种消息传输示意图；

图10C为本申请一实施例提供的双信道模式1下的再一种消息传输示意图；

图10D为本申请一实施例提供的双信道模式1下的又一种消息传输示意图；

图10E为本申请一实施例提供的双信道模式1下的再一种消息传输示意图；

图10F为本申请一实施例提供的双信道模式1下的又一种消息传输示意图；

图10G为本申请一实施例提供的双信道模式1下的再一种消息传输示意图；

图11A为本申请一实施例提供的双信道模式2对应的通信示例图；

图11B为本申请一实施例提供的图11A中C1、C2、C3的通信示例图；

图11C为本申请一实施例提供的图11A中C4、C5、C6的通信示例图；

图12为本申请一实施例提供的双信道模式3下道路上的簇内信道分布示意图；

图13A为本申请一实施例提供的双信道模式3对应的通信示例图；

图13B为本申请一实施例提供的图13A中的一部分通信示例图；

图13C为本申请一实施例提供的图13A中的另一部分通信示例图；

图14为本申请一实施例提供的双信道模式3下的广播时帧结构示意图；

图15A为本申请一实施例提供的双信道模式3下的一种消息传输示意图；

图15B为本申请一实施例提供的双信道模式3下的另一种消息传输示意图；

图15C为本申请一实施例提供的双信道模式3下的再一种消息传输示意图；

图15D为本申请一实施例提供的双信道模式3下的又一种消息传输示意图；

图15E为本申请一实施例提供的双信道模式3下的再一种消息传输示意图；

图15F为本申请一实施例提供的双信道模式3下的又一种消息传输示意图；

图15G为本申请一实施例提供的双信道模式3下的再一种消息传输示意图；

图16A为本申请一实施例提供的三信道模式1对应的通信示例图；

图16B为本申请一实施例提供的图16A中的部分通信示例图；

图17为本申请一实施例提供的三信道模式1下的广播时帧结构示意图；

图18A为本申请一实施例提供的三信道模式2对应的通信示例图；

图18B为本申请一实施例提供的图18A中的部分通信示例图；

图19为本申请一实施例提供的车辆通信半径与车辆密度的关系示意图

图20A为本申请一实施例提供的单向道路下的车辆密度检测站分布示意图；

图20B为本申请一实施例提供的双向道路下的车辆密度检测站分布示意图；

图21为本申请一实施例提供的信道协商过程的时隙结构示意图；

图22为本申请一实施例提供的检测站在模式确认时期的操作流程示意图；

图23为本申请一实施例提供的基于分簇的车联网多信道分配方法的示例性流程示意图；

图24为本申请另一实施例提供的基于分簇的车联网多信道分配方法的流程示意图；

图25为本申请一实施例提供的基于分簇的车联网多信道分配装置的结构示意图；

图26为本申请另一实施例提供的基于分簇的车联网多信道分配装置的结构示意图；

图27为本申请一实施例提供的电子设备的结构示意图；

图28为本申请另一实施例提供的电子设备的结构示意图。

通过上述附图，已示出本申请明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本公开构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本申请的概念。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

首先对本申请所涉及的名词进行解释：

MAC协议：Medium Access Control媒质访问控制，按信道划分的MAC协议，包括时间(TDMA)、频带(FDMA)、码片(CDMA)。

TDMA：Time Division Multiple Access，时分多址；

FDMA：Frequency Division Multiple Access，频分多址；

CDMA：Code Division Multiple Access，码分多址；

车载移动自组织网络：(VANET)是指在交通环境中人、车、物、路之间相互通信组成的开放式移动Ad hoc网络；

DSRC(Dedicated Short Range Communications，专用短程通信技术)中7个信道的功能，每个信道有其专门的特殊用途，表1为DSRC信道的新定义，具体如下表1所示：

表1

信道号	说明
		ch178	作为公共的控制信道，完成CH(簇首车辆)间的簇间通信
ch172	用于向东行驶的车辆进行簇内通信
		ch182	用于向西行驶的车辆进行簇内通信
ch176	保留
		ch174	用于向南行驶的车辆进行簇内通信
ch184	用于向北行驶的车辆进行簇内通信
		ch180	保留

为了简化信道的表示，本申请重新对这七个信道进行标识，表2为信道对照表，简化的标识如下表2所示：

表2

DSRC

ch172

ch174

ch176

ch178

ch180

ch182

ch184

本申请

ch1

ch4

ch3

ch0

ch6

ch2

ch5

同向单信道模式：如果不使用保留信道(即只使用DSRC中的5个信道时)，每个行驶方向上的车辆除了使用ch0之外，只能使用一个信道。其中ch0信道主要用于簇序号的确认以及完成CH间的簇间通信，另一个信道则用于簇内通信。在这种情况下，同一行驶方向上的簇都使用一个信道完成簇内通信，此时称车辆工作在同向单信道模式。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在以下各实施例的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图，对本发明的实施例进行描述。

本申请实施例可应用于车辆在距离十字路口4R之外或者是只有双向道路的环境下，可以使用保留信道，尤其是工作在同向多信道模式下，提高信道的利用率。

本申请一实施例提供一种基于分簇的车联网多信道分配方法，用于不同方向行驶的车辆进行信道分配。本实施例的执行主体为基于分簇的车联网多信道分配装置，该装置可以设置在电子设备上，该电子设备可以设置在检测站，该电子设备可以是任意的计算机设备，比如服务器、PC电脑、笔记本电脑、平板电脑等等。

图1为本实施例提供的基于分簇的车联网多信道分配方法的流程示意图，如图1所示，该方法包括：

S101、获取当前路段的车辆密度信息。

在道路上设置检测站，每个检测站负责检测所负责的路段的车辆密度信息，其中，车辆密度信息可以为每千米内车辆的数量。

具体地，在本申请中检测站可以通过多种方式估计当前的车辆密度信息，例如根据检测测得的车流量进行估计，或根据接收到的簇首车辆发送的车辆信息，或者基于图像识别的车辆密度进行检测估计等，在本申请中不做具体限定。

S102、根据所述车辆密度信息及预设的信道分配规则，确定与所述车辆密度信息对应的目标通信模式。

其中，所述目标通信模式包括目标信道模式及目标通信半径；所述预设的信道分配规则包括车辆密度信息与信道模式的对应关系，以及车辆密度信息与通信半径的对应关系。

具体的，通信模式可以包括信道模式和通信半径，相应的目标通信模式包括目标信道模式及目标通信半径。预先设置的信道分配规则包括车辆密度信息与通信模式的对应关系，具体可以包括车辆密度信息与信道模式的对应关系以及车辆密度信息与通信半径的对应关系其中，信道模式可以是双信道，也可以是三信道；可以根据不同的车辆密度信息设置不同或者相同的通信模式；

示例性地，若车辆密度信息为(181-240)车辆/km，则对应的信道模式为双信道模式；若车辆密度信息为(241-360)车辆/km，则对应的信道模式为三信道模式；

每个检测站中设置的电子设备根据获取的车辆密度信息，及预设的信道分配规则，确定与所述车辆密度信息对应的目标通信模式，其中，目标通信模式包括目标信道模式及目标通信半径，目标信道模式可以是双信道模式或者是三信道模式中的一种；

S103、将目标信道模式发送给当前路段上的车辆，以使各车辆根据所述目标通信模式进行通信。

具体的，检测站根据确定的目标通信模式，将该目标通信模式发送给覆盖范围内(即当前路段上)的车辆，当前路段的车辆根据检测站发送的目标通信模式进行通信半径调整以及进行簇内或簇间通信，例如，由原来的单信道模式改变成双信道模式或者是三信道模式。

如果车辆使用保留信道(即使用DSRC中的7个信道时)每个行驶方向上的车辆除了使用ch0之外，还能使用两个或三个信道。这时同一行驶方向上的入簇车辆便工作在同向多信道模式。

本实施例提供的基于分簇的车联网多信道分配方法，通过获取当前路段的车辆密度信息，根据车辆密度信息及预设的信道分配规则，确定与车辆密度信息对应的目标通信模式，并发送给当前路段上的各车辆，使得各车辆可以根据目标通信模式进行通信，适应车辆密度变化的同时避免传输冲突，提高信道的利用率。

本申请另一实施例对上述实施例提供的方法做进一步补充说明。

作为一种可实施的方式，在上述实施例的基础上，可选地，所述获取当前路段的车辆密度信息，包括：

示例性的，图2为本实施例提供的道路上车辆密度检测站的分布示意图，如图2所示，道路每隔1.8km的距离会安装一个车辆密度检测站，也就是前面提到的检测站，其通信半径为900m。在具体的实施过程中，可以根据实际的需要自行设定，在本申请实施例中不做具体限定。

检测站会周期地检测估计当前路段的车辆密度，然后根据当前的车辆密度向其覆盖范围内的车辆告知应选择的簇内通信半径以及模式。

具体的，可以采用前两种方法进行车辆密度估计。第一种是根据检测站所测得的车流量进行估计，获得第一车辆密度，第二种则是检测站根据接收到的CH消息也就是簇首车辆发送的车辆信息来进行估计，获得第二车辆密度。

为了提高车辆密度估计的准确性，在本申请中车辆密度估计公式如下所示：

ρ_估计＝w1ρ_估计1+w2ρ_估计2

其中，ρ_估计1是根据车流量得到的估计值，ρ_估计2是根据CH消息得到的估计值，w1为ρ_估计1对应的权重值；w2为ρ_估计2对应的权重值，且w1和w2应满足w1+w2＝1。

第一种方式的计算方法如下：

假设检测点检测到的车流量为k辆/s，车辆的平均速度为v m/s，那么ρ_估计1可根据以下公式计算得到：

ρ_估计1＝1000k/v

第二种方式的计算方法，具体地，所述根据监听到的簇首车辆发送的车辆信息，获得预设路段的第二车辆密度，包括：

如果车辆进行簇内通信的半径设置为R，那么其进行簇间通信的半径为2R。由于检测点只能接收到距离自身2R范围内的CH消息，所以2R的范围内最多收到2R*2/(4/5R)＝5个CH的消息。

其中，簇首车辆发送的车辆信息具体为加入簇的车辆的数量、簇首车辆的数量及车辆行驶方向上的第i个簇首车辆的簇规模。

检测站根据加入簇的车辆的数量、簇首车辆的数量及车辆行驶方向上的第i个簇首车辆的簇规模，采用如下公式确定所述第二车辆密度：

具体地，假设检测点收到覆盖范围内j个UN(Unclustered Node，未分簇节点，也即未分簇车辆)的HELLO消息，m个CH的消息，第i个CH当前的簇规模为CSi，那么ρ_估计2可根据以下公式计算得到：

其中：ρ_估计2为第二车辆密度；UN_j为没有加入簇的车辆；

为预设路段的没有加入簇的车辆的数量；

为车辆行驶方向上的第i个簇首车辆的簇规模；

R为通信半径。

在本发明中车辆密度检测站每隔时间T进行一次密度估计，如果得到的估计值ρ_估计大于η1倍的切换阈值上限，或小于η2倍的切换阈值下限，则会在下一帧中更新车辆使用的通信半径及模式。例如，η1＝1.1，η2＝0.9。

可选地，当前路段上各车辆可以预先存储有各信道模式对应的预设信道分配规则，在接收到检测站发送的目标通信模式后，可以根据目标通信模式调整通信半径，并可以根据目标通信模式及预设信道分配规则确定自己当前可接入的目标信道，并接入相应的目标信道进行通信。

示例性的，若目标信道模式为双信道模式，车辆上的基于分簇的车联网多信道分配装置(简称车辆上的装置)可以获取当前车辆所在车辆簇的簇序号，判断簇序号是奇数还是偶数，若是奇数可以确定当前车辆可接入的目标信道为第一信道，若是偶数可以确定当前车辆可接入的目标信道为第二信道，需要说明的是，第一信道和第二信道只是为了说明其是双信道中不同的两个信道，并不限定特定的对应关系，即当将两个信道固定命名后，比如信道1和信道2，第一信道可以是指信道1，第二信道可以是指信道2，也可以是第一信道指信道2，第二信道指信道1，具体可以根据实际需求设置。

示例性的，若所述目标信道模式为双信道模式，车辆上的装置还可以获取当前车辆所在车辆簇中的簇首车辆的当前位置坐标及所述当前路段的中点位置坐标；根据所述簇首车辆的当前位置坐标及所述中点位置坐标，确定所述簇首车辆当前所属的位置标识；根据所述簇首车辆的位置标识及位置标识与信道的对应关系，确定所述目标信道。

示例性的，若所述目标信道模式为三信道模式，车辆上的装置还可以确定当前车辆所在车辆簇的簇序号所属的目标组，将所述目标组对应的信道作为所述目标信道，其中，当前路段的簇序号分为三组，每组对应一个信道。

在上述实施例的基础上，四个行驶方向对应的行驶角度范围以及所使用的信道在表3中列出。默认信道指的是为每个方向上分配的默认簇内通信信道即本地信道。在同向双信道模式下，除了一个公共信道ch0之外，还可以使用两个信道。

在本申请中提出了三种双信道的使用方案，包括双信道模式1、双信道模式2和双信道模式3，表3为簇内双信道模式下的信道分配表，如下表3所示。

表3

行驶方向	行驶角度	公共信道	默认信道	备用信道
					东	(7/4π，1/4π]	ch0	ch1	ch6
西	(3/4π，5/4π]	ch0	ch2	ch3
					南	(5/4π，7/4π]	ch0	ch4	ch6
北	(1/4π，3/4π]	ch0	ch5	ch3

双信道模式1下既能够增加簇规模又能尽可能避免隐藏终端问题。在此分配方案中，CH根据自己的簇序号选择两个不同的广播时隙块，分别为前方和后方的簇成员CM分配广播时隙，保证使用相同时隙块的车辆至少相隔2R的距离以避免隐藏终端的出现。

与单信道模式相比能增加簇规模，与双信道模式1相比能延长单个信道的使用时间，降低信道切换的频率。

双信道模式1的信道分配如下：

已知道路上的CH对应的簇序号是按照C1，C2，C3，C4，C5，C6排列的。假设两个相邻簇序号对应的簇使用不同的簇内通信信道，那么表4为簇内双信道模式1下的信道分配，如下表4所示：

表4

簇序号	信道
		C1，C3，C5	默认信道
C2，C4，C6	备用信道

图3A为本实施例提供的双信道模式1对应的通信示例图，图3B为本实施例提供的图3A中C1、C3、C5的位置示意图；图3C为本实施例提供的图3A中C2、C4、C6的位置示意图。如图3A-图3C所示，在相邻CH之间的距离都为R，比如CH1与CH2之间距离为R。C1、C3、C5使用默认信道进行簇内通信，C2、C4、C6使用备用信道进行簇内通信，故而使用相同信道的相邻CH之间的距离为2R，比如CH1和CH3之间的距离为2R。由于设定相邻CH之间的最小距离为4/5R，此时使用同一信道的相邻CH之间的最小距离为8/5R(小于3R)。假设使用相同信道的簇都使用相同的时隙块，即C1和C3使用相同的时隙块，如果在每个簇内CH按照前后相对距离为CM分配时隙，则可能会因为隐藏终端导致的传输冲突。

图4为本实施例提供的双信道模式1下的广播时帧结构示意图，如图4所示，为了避免传输冲突，在同向双信道模式下依旧与同向单信道相似，将CM广播时隙平均分为3个部分，如图4所示。在单信道模式下，每个簇只能使用三部分时隙块中的一个。而在双信道模式下，每个簇可以使用三个时隙块中的两个。

图5为本实施例提供的双信道模式1下的CM广播时隙分配示意图，如图5所示，每个簇内的时隙块分配方案如图5所示，C1和C2使用S1和S2这两个时隙块，C3和C4使用S3和S1这两个时隙块，C5和C6使用S2和S3这两个时隙块。为了尽可能避免隐藏终端的出现，在本申请中，C1中位于CH前方的车辆和C5中为CH后方的车辆优先使用S2这一时隙块，C1中位与CH后方的车辆和C3中位于CH前方的车辆优先使用S1这一时隙块，C3中位与CH后方的车辆和C5中位于CH前方的车辆优先使用S3这一时隙块。在C2、C4和C6中也按照类似的方式进行时隙块的分配。

图6为本实施例提供的一种道路上的车辆成簇分布示意图，如图6所示，簇序号为C1和C3的簇使用同一个信道，且两个CH之间的距离为2R。虽然C1和C3都使用S1部分，但在不同簇中S1中时隙的分配策略有所不同。在C1中沿着车辆前进方向，C1中的车辆依次为A1、B1、CH1、C1、D1、E1。在C3中沿着车辆前进方向，C3中的车辆依次为A2、B2、C2、CH2、D2、E2。D2和E2位于CH前方，所以CH3会从S1第一个时隙开始依次为E2和D2分配时隙。A1和B1位于CH后方，所以CH1会从S1最后一个时隙开始依次为A1和B1分配时隙。

图7为本实施例提供的一种CM广播时隙分配结果示意图，最终车辆的时隙分配情况如图7所示。

图8为本实施例提供的另一种道路上的车辆成簇分布示意图，如图8所示，假设属于某个簇中的CM数量不超过两部分时隙块中时隙的总数，那么每个CM都能得到一个专属时隙。但是当某个簇中CM前后分布不均匀导致前方或者后方的车辆数大于S1/S2/S3时隙块中的时隙数时，CH必须在另一部分时隙块中为CM分配时隙。当车辆分布如图8所示时，在C3中位于CH后方的车辆数为10，假设此时S1/S2/S3时隙块中的时隙数为8，导致H2和I2无法在S3中获得时隙。这时CH2会在S1中为车辆分配时隙。逆着车辆行驶的方向，C3中车辆依次为L2、K2、J2、I2、H2，CH从S1中的第一个时隙开始依次为这5个车辆分配时隙。此时C1中位于CH后方的车辆和C3中位于CH后方的车辆都会使用S1中的时隙，那么就有可能会出现隐藏终端问题。

图9为本实施例提供的另一种CM广播时隙分配结果示意图，如图9所示，A1和I2都使用S1中第8个时隙，如果两个车辆之间的距离小于2R，那就可能出现隐藏终端的问题。在本申请中尽可能将使用相同时隙的车辆之间的距离最大化，一定程度上减小了隐藏终端的个数。只有当CM车辆前后分布极不均匀时才可能会出现隐藏终端问题，所以本发明很大程度上降低了由隐藏终端带来的不利影响。

图10A为本实施例提供的双信道模式1下的一种消息传输示意图；图10B为本实施例提供的双信道模式1下的另一种消息传输示意图；图10C为本实施例提供的双信道模式1下的再一种消息传输示意图；图10D为本实施例提供的双信道模式1下的又一种消息传输示意图；图10E为本实施例提供的双信道模式1下的再一种消息传输示意图；图10F为本实施例提供的双信道模式1下的又一种消息传输示意图；图10G为本实施例提供的双信道模式1下的再一种消息传输示意图；如图10A-10G所示，双信道模式1下的簇内和簇间消息的7种传输方案，与单信道相比时帧结构几乎没有差异，但在双信道模式1下每个簇能够使用的时隙数会变为单信道模式下的两倍。

本申请实施例还提供一种双信道模式2，具体为：

已知道路上的CH对应的簇序号是按照C1，C2，C3，C4，C5，C6排列的。假设连续三个簇序号对应的簇使用相同的簇内通信信道，那么表5为簇内双信道模式2下的信道分配，如下表5所示：

表5

簇序号	信道
		C1，C2，C3	默认信道
C4，C5，C6	备用信道

图11A为本实施例提供的双信道模式2对应的通信示例图；图11B为本实施例提供的图11A中C1、C2、C3的通信示例图；图11C为本实施例提供的图11A中C4、C5、C6的通信示例图。如图11A所示，相邻CH之间的距离都为R，C1、C2、C3使用默认信道进行簇内通信，C4、C5、C6使用备用信道进行簇内通信，此时使用同一信道的相邻CH之间的最小距离为R。在本申请中则有使用同一信道的相邻CH之间的最小距离为4/5R(小于3R)。假设使用相同信道的簇都使用相同的时隙块，即C1、C2和C3使用相同的时隙块，当簇内车辆较多时会出现严重的隐藏终端问题。

为了避免传输冲突，在同向双信道模式下依旧与同向单信道相似，将CM广播时隙平均分为3个部分。C1和C4使用S1这一时隙块，C2和C5使用S2这部分，C3和C6使用S3这部分。在这种信道分配策略下，同向双信道与同向单信道在时隙分配上毫无差别，但由于双信道需要进行信道切换，并且还引入了相邻信道干扰，相比单信道性更复杂。所以在本申请中不支持使用双信道模式2进行通信。

在上述实施例的基础上，双信道模式还包括双信道模式3，具体如下：

假设连续两个簇序号对应的簇使用相同的簇内通信信道，此时每个簇都会用一个标识Intra_Channel即位置标识，来确定本簇所使用的信道。若Intra_Channel为0则使用默认信道，为1则使用备用信道。

Intra_Channel的计算类似于簇序号的计算。假设车辆能够通过GPS设备获得自身的位置坐标，并且可以通过电子地图获知当前所位于的道路路段的信息，且根据所在道路路段信息得到所在路段中点M的位置坐标。由此CH_i能够根据自身与道路中点的相对距离计算自己的Intra_Channel_i内部标识即位置标识，计算公式如下所示：

其中ΔD是CH_i和M之间的距离，R为车辆节点的通信半径，Intra_Channel_i为CH_i的位置标识，mod为取余运算。

图12为本实施例提供的双信道模式3下道路上的簇内信道分布示意图，如图12所示，连续两个簇序号对应的簇使用同一个信道，如果车辆从S行驶到E，需要频繁切换工作频率交替使用两个信道。

图13A为本实施例提供的双信道模式3对应的通信示例图；图13B为本实施例提供的图13A中的一部分通信示例图；图13C为本实施例提供的图13A中的另一部分通信示例图。如图13A所示，在该图中相邻CH之间的距离都为R，CH1、CH2、CH5、CH6、CH9对应的簇都使用Chx1进行簇内通信，CH3、CH4、CH7、CH8则使用Chx2进行簇内通信。如图13B所示，CH1与CH2之间的距离为R，而CH2和CH5之间的距离为3R。由于设定相邻CH之间的最小距离为4/5R，此时使用同一信道的相邻CH之间的最小距离为4/5R(小于3R)。

图14为本实施例提供的双信道模式3下的广播时帧结构示意图，如图14所示，如果CH1和CH2对应的簇使用相同的时隙块，当簇内车辆数较多时也会产生严重的隐藏终端问题。而如果将CH5、CH6对应的两个簇看作一个整体C7，CH1和CH2对应的簇看作一个整体C8，如果C7和C8使用相同的时隙块，若按照本申请中的时隙分配方案，则能够极大程度上避免隐藏终端问题。基于此，本发明将CM广播时隙整个分成两部分，S1和S2。此时簇序号为奇数的簇使用S1部分，簇序号为偶数的簇使用S2部分，由此避免C7和C8内部的隐藏终端问题。

图15A为本实施例提供的双信道模式3下的一种消息传输示意图；图15B为本实施例提供的双信道模式3下的另一种消息传输示意图；图15C为本实施例提供的双信道模式3下的再一种消息传输示意图；图15D为本实施例提供的双信道模式3下的又一种消息传输示意图；图15E为本实施例提供的双信道模式3下的再一种消息传输示意图；图15F为本实施例提供的双信道模式3下的又一种消息传输示意图；图15G为本实施例提供的双信道模式3下的再一种消息传输示意图；如图15A-15G所示，双信道模式3下的簇内和簇间消息的七种传输方案，与单信道相比时帧结构几乎没有差异，但在双信道模式3下每个簇能够使用的时隙数会变为单信道模式下的1.5倍。

在上述实施例的基础上，多信道模式除了双信道模式还包括三信道模式，具体如下：

如果一个方向上有三个信道都可以作为簇内通信信道的话，此时车辆就工作在本申请中的同向三信道模式。假如本方向上使用同向三信道模式，那么相反方向上则必须使用同向单信道模式。表6为簇内三信道模式下的信道分配表，如表6所示：

表6

行驶方向	行驶角度	公共信道	默认信道	备用信道
					东	(7/4，1/4π]	ch0	ch1	无/ch3和ch6
西	(3/4，5/4π]	ch0	ch2	ch3和ch6/无
					南	(5/4，7/4π]	ch0	ch4	无/ch3和ch6
北	(1/4，3/4π]	ch0	ch5	ch3和ch6/无

具体地，三信道模包括两种模式，三信道模式1和三信道模式2。

三信道模式1的具体内容如下：

已知道路上的CH对应的簇序号是按照C1，C2，C3，C4，C5，C6排列的。假设相邻的簇序号使用不同的簇内通信信道，那么表7为簇内三信道模式1下的信道分配表，如下表7所示：

表7

簇序号	信道
		C1，C4	默认信道
C2，C5	备用信道1
		C3，C6	备用信道2

图16A为本实施例提供的三信道模式1对应的通信示例图；图16B为本实施例提供的图16A中的部分通信示例图，如图16A所示，在该图中相邻CH之间的距离都为R，C1、C4使用Chx1进行簇内通信，C2、C5使用chx2进行簇内通信，C3、C6使用chx3进行簇内通信。如图16B所示，使用相同信道的CH之间的距离为3R，所以如果C2和C5使用相同的时隙块，在车辆前后方分布较均匀时则不会出现隐藏终端。由于本发明限制相邻CH之间的最小距离为4/5R，此时使用同一信道的相邻CH之间的最小距离为12/5R(小于3R)，此时虽然可能会出现隐藏终端问题，但是本发明中的时隙分配方案可以保证在两个簇中使用同一时隙的车辆处于尽可能远的距离，缓解隐藏终端带来的不利影响。

图17为本实施例提供的三信道模式1下的广播时帧结构示意图，如图17所示，三信道模式1下的广播时帧结构与同向单信道和同向双信道不同的是，此时CM广播时隙不需要再进行均分，每个簇都可以完全使用时隙块中所有的时隙。但此时车辆每行驶R的距离，必须随着簇序号的变化需要频繁切换所用的信道。

三信道模式2的具体内容如下：

假设连续两个簇序号对应的簇使用相同的簇内通信信道，那么表8簇内三信道模式2下的信道分配表，如下表8所示：

表8

图18A为本实施例提供的三信道模式2对应的通信示例图；图18B为本实施例提供的图18A中的部分通信示例图。如图18A所示，在该图中相邻CH之间的距离都为R，C1、C2使用chx1进行簇内通信，C3、C4使用chx2进行簇内通信，C5、C6使用chx3进行簇内通信。如图18B所示，使用相同信道的CH之间的最小距离为R，所以如果C1和C2使用相同的时隙块，则会产生较严重的隐藏终端问题。而如果将C1和C2看作一个整体的簇C7使用一个时隙块的话，那么使用相同时隙块的簇之间的距离最小为5R，不会出现隐藏终端问题。

类似于双信道模式3，此时可以将CM广播时隙整个分成两部分，S1和S2。簇序号为奇数的簇使用S1部分，簇序号为偶数的簇使用S2部分，由此便可以在很大程度上避免C1和C2中的隐藏终端问题。与双信道模式3不同的是，此时CH可直接根据簇序号确定所使用的信道。与同向三信道模式1相比，车辆使用每个信道上的时间有所延长，信道切换的频率降低了，但是每个簇内可使用的时隙数变少了。

可选地，当前路段上的车辆可以根据目标通信半径来调节自己的通信半径，若该路段的车辆较密集，则确定的目标通信半径较小，则缩小通信半径，若该路段的车辆较稀疏，则扩大通信半径。

表9为CM广播时隙数为3Nmax，簇内通信半径为R时的不同模式下的性能对比，如下表9所示：

表9

当CM广播时隙数设置为3Nmax，簇内通信半径为R时，使用不同通信模式时的簇规模上限以及切换信道的距离间隔如表9所示。如果在CM广播时隙块中为每个CM都分配一个时隙，那么每个簇所能使用的CM广播时隙即为簇规模的上限。在簇内使用单个信道的情况下，每个簇可占用1/3的广播时隙。若使用双信道模式1，则可以使用2/3的广播时隙，在双信道模式3下可使用1/2的广播时隙，虽然在模式1下可使用较多的广播时隙，但其信道切换要比模式3频繁。由于在双信道模式2下，CM广播时隙的使用比例没有增加且引入相邻信道干扰的同时，增加了信道切换的开销，故而其性能还不如单信道模式。相比于三信道模式1，三信道模式2下虽只使用了1/2的广播时隙，但每个信道的使用时间有所延长。

通信半径的调整包括单向道路的通信模式和双向道路的通信模式，单向道路的通信模式具体如下：

1、通信半径固定

表10中显示了在不同车间间距的情况下分别在单车道和三车道道路上的车辆密度。显然车间距越大，车辆密度越小，如下表10所示：

表10

如表11所示本申请将间距10、25、50、100m作为进行绝对密度等级分割的阈值，将绝对车辆密度等级划分为极高、高、中、低、极低五个等级。

表11

表12为Nmax设置为20时，1km的三车道公路入簇车辆上限值对比，显示的是当CM广播时隙数为3Nmax，且将Nmax设置为20时，使用两种半径在各种通信模式下得到的1km三车道公路上入簇车辆的上限值。当车辆的通信模式为单信道模式时，簇规模上限为Nmax，即为20。当车辆的通信模式为三信道模式2或双信道模式3时，簇规模上限为1.5Nmax，即为30。当车辆的通信模式为双信道模式1时，簇规模上限为2Nmax，即为40。当车辆的通信模式为三信道模式1时，簇规模上限为3Nmax，即为60。假设相邻CH之间的距离为R，当R为150m时，那么1km内最多具有6个CH，如果每个CH对应的簇都达到上限，那么在各通信模式下入簇的节点数量的上限为120、180、240、360。当R为300m时，那么1km内最多具有3个CH，如果每个CH对应的簇都达到上限，那么在各通信模式下入簇的节点数量的上限为60、90、120、180。

表12

表13为通信半径固定为R，CM广播时隙为3Nmax时的单向三车道道路密度划分及相应的通信模式，显示的是通信半径为R，CM广播时隙为3Nmax时不同通信模式所适用的密度范围及其对应的相对密度等级与绝对密度等级。在本发明中将各通信模式下1km三车道公路上车辆入簇的数量上限Nmax*1000/R、1.5Nmax*1000/R、2Nmax*1000/R、3Nmax*1000/R作为进行不同相对密度等级划分的上限，将相对密度划分为低、中低、中高和高四个等级。当R和Nmax设置为不同值时，每个相对密度等级所对应的绝对密度等级会有所差别。

表13

表14为通信半径固定为150m，Nmax设置为20时的单向三车道道路密度划分及相应的通信模式，显示的是通信半径为150m时不同通信模式所适用的密度范围及其对应的相对密度等级与绝对密度等级。在本发明中将各通信模式下1km三车道公路上车辆入簇的数量上限120、180、240、360作为进行不同相对密度等级划分的上限，将相对密度划分为低、中低、中高和高四个等级。由表可知，R为150m时适用的密度等级偏高，在绝对中等及其以下都对应了单信道模式。

表14

表15为通信半径固定为300m，Nmax设置为20时时的单向三车道道路密度划分及相应的通信模式，显示的是通信半径为300m时不同通信模式所适用的密度范围及其对应的相对密度等级与绝对密度等级。由表可知，R为300m时适用的密度等级偏低。即使是在三信道模式1下也最多达到180车辆/km的密度，如果车辆密度大于这个阈值会导致车辆无法成功加入到网络中，成为孤立节点。所以车辆密度过大时，如果使用300m的通信半径在Nmax为20时会导致网络中有大量车辆无法入簇。

表15

2、通信半径可变

表16

表16为通信半径与不同间距下的一跳邻节点数量的对比，由表16可以看出，在车辆密度一定的时候，当车辆通信半径较大时，车辆通信范围内的节点数会增加，即车辆的一跳邻节点数会增加。一般情况下，簇规模与车辆通信半径有关，通信半径增加时簇规模也应增加。当通信半径较小，且车辆密度也较小时，车辆一跳邻节点数会很少，此时如果进行分簇的话，簇成员很少，通信效率也不高。所以当车辆密度较小时，应增大通信半径，将簇规模提高到合适的数量。在密度较小时，使用较大的通信半径，可以减少网络内的CH数量，避免不必要的簇成立。另外当车辆密度较大时，应降低通信半径，减小车辆一跳邻节点的数量。降低簇规模一方面有助于簇内移动车辆的管理另一方面也能增加簇内节点的传输机会。

如表16所示，当R为300m时，其单信道模式下的密度上限为60，三信道模式1下的密度上限为180。所以当密度小于60车辆/km时，应使用300m的通信半径，当密度大于180车辆/km时，应该使用150m的通信半径。

图19为本实施例提供的车辆通信半径与车辆密度的关系示意图，如图19所示，当车辆密度由0增加到180辆/km时，半径都设置为300m。当密度继续增加超过180辆/km时将半径设置为150m。而当车辆密度由大于180辆/km较小，一直减小到60辆/km之前都继续保持150m的通信半径，当车辆密度继续减小至60辆/km时，将半径调整为300m。

表17

结合表13和表14中半径为分别为150m和300m时划分的道路密度和通信模式，在通信半径可调情况下，本申请以60、90、120、180、240、360分别作为车辆通信模式切换的密度阈值，在不同的密度范围使用不同的半径及通信模式，表17为通信半径可变情况下的通信策略，具体的通信策略如表17所示。

当发生通信模式切换时，对应模式下簇规模阈值可能会变大，此时CH并不需要调整本簇的成员。而如果簇规模阈值变小，且当前簇规模大于切换的簇规模阈值，且此时本簇不满足解散的条件的话，CH会从CM中选择连接时间最长的多个CM，让这些CM继续保留在本簇中。未被CH选择的CH则会变为UN节点，选择合适的CH加入或者重新建立一个新簇。

双向道路的通信模式如下：

1)通信半径固定

表18

表18通信半径固定为R时的双向道路下的通信策略，如表18所示，在双向道路路段，车辆可以根据道路两侧的密度差异按照表18所示的策略调整通信策略。当车辆不使用三信道模式进行簇内通信时，双向道路每侧的调整是互不影响的。每侧道路上的车辆都可以根据密度检测站的公布结果自行切换通信模式。

如果道路某一侧需要使用三个信道进行簇内通信时，另一方向只能使用单信道模式，所以此时需要与另一侧的密度检测站进行协商。如果某一个检测站对应的道路需要使用三个信道，会在公共信道上发送一个信道请求消息(Channel_Request)向对侧反向道路借用备用信道，如果此时对向上的检测点接收到信道请求消息且检测到本区域内的车辆密度水平为低不需要使用多个簇内信道，则会发送一个确认消息(Channel_ACK)同意借用备用信道。如果成功收到来自对向检测站的确认消息，那么本侧方向就可以使用三个信道进行簇内通信。如果检测站检测到本方向上的密度大于低密度阈值需要使用多个簇内信道，就会发送一个结束请求消息(Channel_Over)告知对向道路停止使用备用信道。如果申请信道的检测站检测到本区域密度变化，不再需要使用三信道模式，也会主动发送Channel_Over消息告知对向检测站已停止备用信道的使用。如果成功收到Channel_Over消息，那么本方向上的检测站会发送一个Channel_ACK消息进行确认。协商过程结束之后，检测站会再发送一个模式选择消息(Mode_Selection)，告知覆盖范围内的车辆应使用的半径、及通信模式。

2)通信半径可变

在车辆发送功率可调整，通信半径可变的情况下，双向道路的模式切换会变得复杂。由于在单向道路条件下三信道模式的使用不用受限制。但是在双向道路情况下，如果某一方向上使用了三信道模式，那么另一个方向上必须使用单信道模式。相对于双信道模式3，三信道模式2的信道能直接根据簇序号得到，降低了实现的复杂性，所以应优先使用三信道模式2。但此时必须与对向道路上的检测站进行协商。

本申请提供的通信半径调整策略，车辆通信半径可以随着车辆密度的变化进行调整。该调整策略的迟滞特性可以确保车辆只在必要时调整发送功率增大或减小半径，避免半径的频繁调整。

该通信模式切换策略，该策略结合两种通信半径及三种信道模式，几乎能适用于各种密度情况下的车辆通信。即使在双向道路两侧车辆分布极不均匀的情况下，车辆也能根据当前的车辆密度自适应调整通信策略，选择合适的通信半径和通信模式。

车辆密度检测站会结合两种方式进行本区域内车辆密度检测与估计，增加检测结果的可靠性。在判断是否切换通信模式时，设置一个切换系数η，只有当估计密度大于或小于切换阈值时才会进行模式切换，避免密度检测估计值在阈值边缘抖动导致的频繁切换问题。

表19

表19为通信半径可变情况下当η1＝1.1，η2＝0.9时的通信模式切换策略，每个区域内的车辆使用的通信策略可按照表19所示的切换策略随着道路密度的变化进行调整。由表可知通过结合两种通信半径以及多种通信模式，基于分簇的车辆通信可以几乎可以完全适应道路上密度的变化。相对于双信道模式3，三信道模式2下车辆使用的簇内通信信道能直接根据簇序号得到，降低了实现的复杂性，所以相比于双信道模式3应优先使用三信道模式2。

图20A为本实施例提供的单向道路下的车辆密度检测站分布示意图；图20B为本实施例提供的双向道路下的车辆密度检测站分布示意图；如图20A所示单向道路，由于这时没有对向道路，所以单向道路下三信道模式的使用不受限制。当车辆从低密度区域驶入高密度区域而发生通信模式切换时，簇规模阈值可能会变大，但此时CH并不需要调整本簇的成员。但当车辆从高密度区域驶入低密度区域时，簇规模上限会变小。如果当前簇规模大于切换的簇规模阈值且此时本簇不满足解散条件的话，那么CH则必须清除一部分簇内成员。这时CH会从众多CM中选择连接时间最长的多个CM，让这些CM继续保留在本簇中。未被CH选择的CH则会变为UN节点，选择合适的CH加入或者重新建立一个新簇。

在图20B所示的双向道路情况且通信半径可变的情况下，当簇内通信不使用三信道模式时，双向道路每侧的调整是互不影响的。当道路两侧的车辆密度分布极不均匀时，比如道路一侧车辆密度极高而另一侧车辆密度极低时或者某测道路优先选择三信道模式时，由于涉及两个行驶方向上车辆的通信模式选择，所以双向道路的模式切换会变得复杂。如果道路某一侧比如需要使用三个信道进行簇内通信时，另一方向只能使用单信道模式，所以此时必须与对向道路上的检测站进行协商。

图21为本实施例提供的信道协商过程的时隙结构示意图，如图21所示，检测站之间的协商过程在公共信道上的模式确认时期进行。在模式确认及竞争簇序号期间，所有的CH与CM车辆必须切换到公共信道上进行侦听。模式确认时期的时隙结构如图21所示，它由两组时隙块组成，每组时隙块包含了四个不同方向上检测站使用的时隙。第一组的四个时隙用于不同方向上的检测站发送信道请求消息，对向的检测站收到请求之后会在本时隙内发送确认消息。两个检测站通过一次握手便完成了信道协商过程。协商过程结束之后，检测站会在第二组对应的时隙向范围内的车辆公布协商结果。

如果某一个检测站需要使用三个信道，会在第一组中对应的时隙上发送一个信道请求消息(Channel_Request)，如果此时对向上的检测点接收到信道请求消息且检测到本区域内的密度水平为低，则会回复一个同意消息(Channel_ACK)，否则会发送一个拒绝消息(Channel_NACK)。如果成功收到来自对向检测站的同意消息，那么本侧方向就可以在本帧使用三个信道进行簇内通信。如果没有在检测站第二组的时隙块中对应的时隙开始之前收到来自对向检测站的同意消息，那么本侧方向上的车辆便不能使用三个信道进行簇内通信。如果检测站检测到本方向上的密度大于低密度阈值想要停止使用单信道模式，会发送一个结束请求消息(Channel_Over)给请求方。此时目的接收方则必须停止使用三信道模式，进行模式切换。如果请求方的检测站检测到本区域密度变化，不再需要使用三信道模式，也会主动发送结束请求消息(Channel_Over)告知对向检测站停止使用三信道模式。如果成功收到目的为自身的结束请求消息(Channel_Over)，那么本方向上的检测站必须发送一个确认消息(Channel_ACK)。协商过程结束之后，检测站会再发送一个模式选择消息(Mode_Selection)，告知覆盖范围内的车辆应使用的半径大小及通信模式。

图22为本实施例提供的检测站在模式确认时期的操作流程示意图，如图22所示，检测站在获得当前车辆密度的估计值之后会先判断是否要进行模式切换。如果不需要切换的话且原模式不是三信道模式或者依旧能够继续使用三个簇内信道的话则继续保持原有模式。如果需要进行切换，且不需要使用三个簇内信道或者成功借用了备用信道则切换通信模式。如果需要使用三信道模式而没有成功借用备用信道则选择切换到合适双信道模式。

模式确认时期结束之后，CH和CM车辆会继续侦听公共信道直到簇序号竞争时期结束。之后车辆会切换到簇内信道上，根据接收到的模式选择消息调整自己的发送功率，增大或减小通信半径开始簇内和簇间的消息传输，图23为本实施例提供的基于分簇的车联网多信道分配方法的示例性流程示意图。

需要说明的是，本实施例中各可实施的方式可以单独实施，也可以在不冲突的情况下以任意组合方式结合实施本申请不做限定。

本实施例提供的基于分簇的车联网多信道分配方法，通过获取当前路段的车辆密度信息，根据车辆密度信息及预设的信道分配规则，确定与车辆密度信息对应的目标通信模式，并发送给当前路段上的各车辆，使得各车辆可以根据目标通信模式进行通信提高信道的利用率。

本申请再一实施例提供一种基于分簇的车联网多信道分配方法，用于不同方向行驶的车辆进行信道分配。本实施例的执行主体为基于分簇的车联网多信道分配装置，该装置可以设置在电子设备上，该电子设备可以是车载终端，设置在车辆上，该电子设备可以是任意的计算机设备。

图24为本实施例提供的基于分簇的车联网多信道分配方法的流程示意图。如图24所示，该方法包括：

S301，接收检测站发送的目标通信模式，所述目标通信模式包括目标信道模式及目标通信半径。

S302，根据所述目标信道模式及预设信道分配规则，确定目标信道。

S303，根据所述目标通信半径调整通信半径并接入到所述目标信道进行通信。

具体的，可以在道路上设置检测站，每个检测站负责检测所负责的路段的车辆密度信息，其中，车辆密度信息可以为每千米内车辆的数量。

检测站可以通过多种方式估计当前的车辆密度信息，例如根据检测测得的车流量进行估计，或根据接收到的簇首车辆发送的车辆信息，或者基于图像识别的车辆密度进行检测估计等，在本申请中不做具体限定。

检测站根据所述车辆密度信息及预设的信道分配规则，确定与所述车辆密度信息对应的目标通信模式，并将所述目标信道模式发送给当前路段上的车辆，车辆接收到检测站发送的目标通信模式后，可以根据检测站发送的目标通信模式进行通信半径调整以及进行簇内或簇间通信，例如，由原来的单信道模式改变成双信道模式或者是三信道模式。具体来说，当前路段上各车辆可以预先存储有各信道模式对应的预设信道分配规则，在接收到检测站发送的目标通信模式后，可以根据目标通信模式调整通信半径，并可以根据目标通信模式及预设信道分配规则确定自己当前可接入的目标信道，并接入相应的目标信道进行通信。

若所述目标信道模式为三信道模式，确定当前车辆所在车辆簇的簇序号所属的目标组，将所述目标组对应的信道作为所述目标信道，其中，当前路段的簇序号分为三组，每组对应一个信道。

若所述目标信道模式为双信道模式，当确定当前车辆所在车辆簇的簇序号为奇数时，确定第一信道为所述目标信道，当确定当前车辆所在车辆簇的簇序号为偶数时，确定第二信道为所述目标信道。

需要说明的是，本实施例是与上述实施例的检测站交互的车辆侧的方法，其与上述实施例具有相同或相应的技术特征及技术效果，其具体操作及过程原理也在上述实施例中进行了详细说明，上述实施例的相关说明内容均可以作为本实施例的说明，在此不再赘述。

还需要说明的是，本实施例中各可实施的方式可以单独实施，也可以在不冲突的情况下以任意组合方式结合实施本申请不做限定。

本申请又一实施例提供一种基于分簇的车联网多信道分配装置，用于执行上述检测站侧实施例提供的方法。

图25为本实施例提供的基于分簇的车联网多信道分配装置的结构示意图，如图25所示，该基于分簇的车联网多信道分配装置50包括获取模块51、第一确定模块52和发送模块53。

其中，获取模块，用于获取当前路段的车辆密度信息；第一确定模块，用于根据所述车辆密度信息及预设的信道分配规则，确定与所述车辆密度信息对应的目标通信模式，所述目标通信模式包括目标信道模式及目标通信半径；所述预设的信道分配规则包括车辆密度信息与信道模式的对应关系，以及车辆密度信息与通信半径的对应关系；发送模块，用于将所述目标信道模式发送给当前路段上的车辆，以使各车辆根据所述目标通信模式进行通信。

关于本实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。

根据本实施例提供的基于分簇的车联网多信道分配装置，通过获取当前路段的车辆密度信息，根据车辆密度信息及预设的信道分配规则，确定与车辆密度信息对应的目标通信模式，并发送给当前路段上的各车辆，使得各车辆可以根据目标通信模式进行通信提高信道的利用率。

本申请再一实施例对上述实施例提供的装置做进一步补充说明。

在上述实施例的基础上，可选地，所述获取模块，具体用于：

根据所述当前路段的车流量和车辆的平均速度，确定当前路段的第一车辆密度；根据监听到的簇首车辆发送的车辆信息，获得当前路段的第二车辆密度；根据所述第一车辆密度、第二车辆密度、所述第一车辆密度对应的权重及所述第二车辆密度对应的权重，确定当前路段的车辆密度信息。

可选地，所述获取模块，具体用于：

根据本实施例的基于分簇的车联网多信道分配方法，通过获取当前路段的车辆密度信息，根据车辆密度信息及预设的信道分配规则，确定与车辆密度信息对应的目标通信模式，并发送给当前路段上的各车辆，使得各车辆可以根据目标通信模式进行通信，提高信道的利用率。

本申请又一实施例提供一种基于分簇的车联网多信道分配装置，用于执行上述车辆侧侧实施例提供的方法。

图26为本实施例提供的基于分簇的车联网多信道分配装置的结构示意图，如图26所示，该基于分簇的车联网多信道分配装置70包括：接收模块71、第二确定模块72和处理模块73。

其中，接收模块，用于接收检测站发送的目标通信模式，所述目标通信模式包括目标信道模式及目标通信半径；第二确定模块，用于根据所述目标信道模式及预设信道分配规则，确定目标信道；处理模块，用于根据所述目标通信半径调整通信半径并接入到所述目标信道进行通信。

可选地，第二确定模块，具体用于：

根据本实施例提供的基于分簇的车联网多信道分配装置，通过获取当前路段的车辆密度信息，根据车辆密度信息及预设的信道分配规则，确定与车辆密度信息对应的目标信道模式，基于目标信道模式为当前路段的车辆簇分配信道，提高信道的利用率。

本申请再一实施例提供一种电子设备，用于执行上述检测站侧实施例提供的方法。

图27为本实施例提供的电子设备的结构示意图，如图27所示，该电子设备80包括：至少一个处理器81和存储器82；

所述存储器存储计算机程序；所述至少一个处理器执行所述存储器存储的计算机程序，以实现上述实施例提供的方法。

该电子设备可以设置在检测站，每隔预设距离设置一个检测站。

根据本实施例的信道分配的电子设备，通过获取当前路段的车辆密度信息，根据车辆密度信息及预设的信道分配规则，确定与车辆密度信息对应的目标信道模式，基于目标信道模式为当前路段的车辆簇分配信道，提高信道的利用率。

本申请又一实施例提供一种电子设备，用于执行上述车辆侧实施例提供的方法。

图28为本实施例提供的电子设备的结构示意图，如图28所示，该电子设备90包括：至少一个处理器91和存储器92；

本申请再一实施例提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现上述检测站侧任一实施例提供的方法。

根据本实施例的计算机可读存储介质，通过获取当前路段的车辆密度信息，根据车辆密度信息及预设的信道分配规则，确定与车辆密度信息对应的目标信道模式，基于目标信道模式为当前路段的车辆簇分配信道，提高信道的利用率。

本申请又一实施例提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现上述车辆侧任一实施例提供的方法。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本领域技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。上述描述的装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种基于分簇的车联网多信道分配方法，其特征在于，包括：

获取当前路段的车辆密度信息；

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取当前路段的车辆密度信息，包括：

3.一种基于分簇的车联网多信道分配方法，其特征在于，包括：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标通信模式及预设信道分配规则，确定目标信道，包括：

5.一种基于分簇的车联网多信道分配装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取当前路段的车辆密度信息；

6.一种基于分簇的车联网多信道分配装置，其特征在于，包括：

7.一种电子设备，其特征在于，包括：至少一个处理器和存储器；

所述存储器存储计算机程序；

所述至少一个处理器执行所述存储器存储的计算机程序，以实现权利要求1或2所述的方法。

8.一种电子设备，其特征在于，包括：至少一个处理器和存储器；

所述存储器存储计算机程序；

所述至少一个处理器执行所述存储器存储的计算机程序，以实现权利要求3或4所述的方法。

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，该计算机可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现权利要求1或2所述的方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，该计算机可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现权利要求3或4所述的方法。