CN115914285B - 一种基于rsu辅助的车联网混合紧急消息广播方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于RSU辅助的车联网混合紧急消息广播方法,该方法首先基于瞬时交通状态和紧急消息的类型生成广播目标区域,然后基于交通场景中的车辆密度和V2V通信范围动态确定转发区域。最后,基于城市道路中RSU的分布情况,通过适当利用RSU之间的有线链路和无线V2V多跳链路相结合在混合车辆网络中广播紧急消息,直至满足目标区域中的广播要求或紧急消息的生命周期结束。该紧急消息广播方法将有效提高紧急消息的远距离广播能力,并减少无线多跳传输的不稳定性。
Description
技术领域
本发明属于车联网的通信技术领域,具体涉及一种基于RSU辅助的车联网混合紧急消息广播方法。
背景技术
作为智能交通系统的关键部分之一,车联网有望帮助改善道路安全和交通管理。在车联网中,交通安全等相关信息如紧急消息等可以在网络中快速广播,从而可以提前将可能发生的危险事件及时通知驾驶员,这对于城市场景尤其重要。
在城市车联网的目标区域内广播安全相关信息时,需要无线多跳传输,因为车辆到车辆(Vehicle-to-Vehicle,V2V)的通信范围通常是有限的。由于网络结构、高移动性和广播风暴等问题,在车联网中及时可靠地广播紧急消息是具有挑战性的。网络结构和车辆的高移动性可能导致网络拓扑的快速变化和频繁的链路断开;广播风暴可能会造成严重的信道争用和消息冗余,从而浪费车联网中有限的信道资源。这些难题都使得实现及时有效的紧急消息传递变得非常困难。
在城市车联网场景中,存在一定数量的RSU(路侧单元,road side units)部署在路边以协助车辆通信,RSU之间通过有线连接相互通信,并且车辆可以通过车辆到RSU(vehicle-to-roadside unit,V2R)通信访问有线网络。因此,在这种情况下,紧急消息广播可以在RSU的辅助下及时可靠的广播至目标区域。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明的目的是提供一种适用于无线和有线混合车辆网络场景的紧急消息广播方法,本发明将有效提高紧急消息的远距离广播能力,并减少无线多跳传输的不稳定性。
术语解释:
1、V2R无线通信方式:车辆与RSU之间的无线通信方式,用于车辆与RSU之间直接数据传输或紧急消息广播等。
2、双向网络网格模型:一种由具有相反行驶方向的双向道路连接组成的交通网络,在城市区域较为常见,多用于模拟城市交通道路网络。
本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到:
一种基于RSU辅助的车联网混合紧急消息广播方法,包括以下步骤:
(1)当紧急事件发生时,源车辆节点判断紧急消息的类型并生成紧急消息,根据双向网络网格模型、紧急消息类型、位置和瞬时交通状态,生成受紧急消息影响的目标区域,并立即通过V2V无线通信方式向所有相邻车辆节点广播;
(2)源车辆节点根据相邻车辆之间的距离和角度因素选择转发节点来重播紧急消息;收到紧急消息的转发节点将继续进行下一步的广播,完成无线多跳传输过程;
(3)基于城市道路中RSU节点的分布,如果紧急消息转发至第一个RSU节点的通信范围,携带紧急消息的车辆节点将通过V2R通信链路转发至第一个RSU节点,进入步骤(4);否则,车辆继续通过V2V通信链路广播紧急消息,并选择相应的转发节点完成无线多跳传输过程;
(4)收到紧急消息的第一个RSU节点传输紧急消息至网络控制器,网络控制器根据RSU的分布情况和受紧急消息影响的目标区域确定紧急消息应该转发至哪些RSU即目的RSU节点,生成相应的控制命令以及根据Dijkstra算法确定路由路径;
(5)如果目标区域中存在目的RSU节点,则携带紧急消息的RSU节点将根据步骤(4)生成的控制命令和路由路径转发至选定的目的RSU节点,进入步骤(6);否则,直接进入步骤(6);
(6)当目的RSU节点接收到紧急消息,目的RSU节点将直接向其通信范围内的车辆广播,并且找到相应的转发节点进行无线V2V多跳广播,直至满足目标区域中的广播要求或紧急消息的生命周期结束。
根据本发明优选的,紧急消息的参数包括以下信息:紧急消息的类型、源车辆节点的位置、紧急消息的生成时间、广播时间间隔;另外,定义所有车辆的V2V通信范围为RN;车辆通过日常信息交互已经储存周围相邻车辆节点的相关交通信息;源车辆节点采用V2V无线通信方式通知通信范围内的所有相邻车辆节点。
根据本发明优选的,目标区域的生成是指:根据瞬时交通状态和特定事件信息确定应将紧急消息通知哪些区域内的车辆;即:识别紧急消息的类型,并且根据紧急消息的类型以及瞬时交通状态确定目标区域。
根据本发明优选的,步骤(2)中,转发节点的选择,包括:
2-1、基于距离因素选择转发节点;假设当前车辆节点Ni为源车辆节点,计算当前车辆节点Ni与相邻车辆节点Nj之间的距离由式(I)得到:
式(I)中,当前车辆节点Ni在广播时间即t时刻的坐标为相邻车辆节点Nj在t时刻的坐标为/>
另外,定义一个选择半径rN,如果车辆之间的距离满足式(II),则选择满足式(II)的相邻车辆节点作为转发节点:
式(II)中,RN为车辆的V2V通信范围;
2-2、基于角度因素选择转发节点;定义源车辆节点与相邻车辆节点之间的角度如式(III)所示:
式(III)中,
如果紧急事件类型为交通事故,则紧急消息向后多跳广播,则根据式(IV)进一步确定转发节点:
式(IV)中,是预定义的角度参数;
如果紧急事件类型为救护车信息,则紧急消息向前多跳广播,那么根据式(V)进一步确定转发节点:
进一步优选的,设置为5。
进一步优选的,选择半径rN的定义,包括:
根据瞬时交通状态调整rN:
定义转发节点存在比率ER来反映网络中连续多跳传输的能力,对于车辆节点Ni,定义hasforwarding(Ni)表示车辆节点Ni是否存在转发节点,如式(VI)所示;
式(VI)中,forwarding(Ni)为车辆节点Ni的转发节点数目;
得到转发节点的存在比率,表示为式(VII):
式(VII)中,N是网络中的车辆数目;
根据本发明优选的,在无线多跳传输过程中,如果转发节点在一段时间间隔T内接收到重复的紧急消息,则只广播第一条紧急消息,将时间间隔T定义为等待时间,一旦收到新的紧急消息,转发节点在重播消息之前计算T,如式(VIII)所示:
式(VIII)中,m和T0是用于区分传输时间的两个常数。
进一步优选的,m=1.3,T0=0.24。
根据本发明优选的,在无线多跳传输过程中,在车辆广播紧急信息之前,检测信道状态,如果信道空闲,则进行传输,否则,等待广播直到信道空闲。
根据本发明优选的,步骤(3)中,随机部署RSU节点在交叉路口。
根据本发明优选的,步骤(4)中,目的RSU节点的确定方法为:如果RSU节点部署在目标区域内,则此RSU为目的RSU节点,否则不是。
根据本发明优选的,步骤(4)中,根据Dijkstra算法确定路由路径,即:找到第一个RSU节点到目的RSU节点的最短距离路径;声明一个数组保存第一个RSU节点到目的RSU节点的最短距离;包括:
首先,确定第一个RSU节点能直接到达的RSU节点的路径长度,并把其它RSU节点的路径长度设为无穷大;
然后,从路径长度中选择最小值并加入到数组中,该值就是第一个RSU到对应RSU节点的最短路径;
再次,添加对应RSU节点的相邻节点,得到第一个RSU节点到这些新加入的节点的路径长度,并与数组中的元素对比,如果更短,则替换掉数组的值,否则不变;
最后,继续从路径长度中选择最小值,重复上述对比动作,直至数组中包括所有目的RSU节点,既得。
本发明的有益效果为:
1、本发明根据瞬时交通网络状态和特定的紧急消息类型确定目标区域,有助于确定紧急消息的广播范围,减少不必要的重播并有效的利用信道资源。
2、基于无线多跳传输,本发明提出通过定义传播节点的存在比率ER来反映网络中连续多跳传输的能力,根据不同的车辆密度和V2V通信范围动态选择下一个转发节点。本发明可以设定ER值,根据不同交通环境的参数动态更改rN来满足要求,从而达到车辆之间较好的连通性。
3、对于整个目标区域,本发明通过利用RSU的有线链路和广播性能,结合无线V2V和V2R链路来广播紧急消息,可以提供更快、更稳定的通信。并且本发明提出了一种应用于无线和有线混合车辆网络的紧急消息广播方法;对于较大的目标区域和高节点密度网络,有线链路有助于提高远程广播能力,减少无线多跳传输的不稳定性。
附图说明
图1为本发明提供的一种基于RSU辅助的车联网混合紧急消息广播方法的基本流程示意图;
图2为本发明提供的双向网络网格模型和目标区域的示意图;
图3(a)为本发明提供的转发节点选择中距离的影响示意图;
图3(b)为本发明提供的转发节点选择中角度的影响示意图;
图4为本发明提供的一种基于RSU辅助的混合紧急消息广播方法的广播过程示意图;
图5为本发明提供的一种基于RSU辅助的混合紧急消息广播方法的通信架构示意图;
图6为本发明提供的不同车辆密度下的ER与rN/RN的关系示意图;
图7为本发明提供的不同V2V通信范围下的ER与rN/RN的关系示意图;
图8为四种紧急消息广播协议在双向网络网格模型的消息接收率对比图;
图9为四种紧急消息广播协议在双向网络网格模型的广播延迟对比图。
具体实施方式
下面结合说明书附图和实施例对本发明作了详细说明,但不限于此。
实施例1
一种基于RSU辅助的车联网混合紧急消息广播方法,如图1所示,包括以下步骤:
(1)在车联网中,道路结构和交通条件限制车辆行为和运动。为了准确描述依赖于网络模型分析的紧急消息广播协议,本发明考虑了在城市地区普遍采用的双向网格网络模型。当紧急事件发生时,源车辆节点判断紧急消息的类型并生成紧急消息,根据双向网络网格模型、紧急消息类型、位置和瞬时交通状态等信息,能够简化网格网络并生成受紧急消息影响的目标区域,并立即通过V2V无线通信方式向所有相邻车辆节点广播;
(2)源车辆节点根据相邻车辆之间的距离和角度因素选择转发节点来重播紧急消息;具体转发节点选择方案如下所述,收到紧急消息的转发节点将继续进行下一步的广播,完成无线多跳传输过程;
(3)如图4所示,基于城市道路中RSU节点的分布,如果紧急消息转发至第一个RSU节点的通信范围,携带紧急消息的车辆节点将通过V2R通信链路转发至第一个RSU节点,进入步骤(4);否则,车辆继续通过V2V通信链路广播紧急消息,并选择相应的转发节点完成无线多跳传输过程;
(4)如图5所示,由于RSU节点通过有线链路连接至网络控制器等基础设施,则由收到紧急消息的第一个RSU节点传输紧急消息至网络控制器,网络控制器根据RSU的分布情况和受紧急消息影响的目标区域确定紧急消息应该转发至哪些RSU即目的RSU节点,生成相应的控制命令以及根据Dijkstra算法确定路由路径;
(5)如果目标区域中存在目的RSU节点,则携带紧急消息的RSU节点将根据步骤(4)生成的控制命令和路由路径转发至选定的目的RSU节点,进入步骤(6);否则,直接进入步骤(6);
(6)当目的RSU节点接收到紧急消息,目的RSU节点将直接向其通信范围内的车辆广播,并且找到相应的转发节点进行无线V2V多跳广播,直至满足目标区域中的广播要求或紧急消息的生命周期结束。
紧急消息参数定义。根据本发明优选的,紧急消息的参数包括以下信息:紧急消息的类型(如交通事故或交通拥堵等)、源车辆节点(生成紧急消息的车辆)的位置、紧急消息的生成时间、广播时间间隔(紧急消息的持续时间);源车辆的位置可以通过GPS定位模块得到。另外,定义所有车辆的V2V通信范围为RN;车辆通过日常信息交互已经储存周围相邻车辆节点的相关交通信息;源车辆节点采用V2V无线通信方式通知通信范围内的所有相邻车辆节点。
实施例2
根据实施例1所述的一种基于RSU辅助的车联网混合紧急消息广播方法,其区别在于:
本实施例的应用场景主要是无线和有线混合车辆网络,因此,该紧急消息广播方法的正常工作需要RSU的部署以及通信链路间的正常通信。此外,假设所有车辆配备传感器和GPS设备,以获取所需的车辆状态和相关位置信息。
如图2中左图所示,本实施案例应用于在城市地区普遍采用的双向网格网络模型(网格网络模型),在城市区域建立了一个包括4条垂直道路和4条水平道路的双向网格网络模型,假设网格网络大小为2700×2700m,每条道路链路长度为675m。由于RSU的部署成本较高,只在5个十字路口部署了RSU设备;此外,假设道路链路(18,5)发生了一次交通事故;
当紧急事件发生后,源车辆首先识别紧急消息类型并生成目标区域,如图2中右图所示,然后车辆节点立刻产生紧急消息广播请求并采取对应措施进行有效广播。车辆通过日常信息交互已经储存周围邻居车辆节点的信息,然后立刻产生紧急消息广播请求并通过V2V通信广播紧急消息至周围邻居车辆节点,防止交通事故或二次碰撞的发生。
目标区域的生成是指:根据瞬时交通状态和特定事件信息确定应将紧急消息通知哪些区域内的车辆;由于紧急消息的类型多种多样,紧急消息的目标区域也是不同的。为了减少不必要的重播并有效的利用信道资源,即:识别紧急消息的类型,并且根据紧急消息的类型以及瞬时交通状态确定目标区域。例如:如果发生交通事故,则紧急信息则需要反向多跳广播,并通知到有可能通过该路段的车辆,使其绕行或者减速。对于救护车等优先行驶的车辆,则紧急信息应沿道路前向多跳转发,以便前方车辆提前让路。
步骤(2)中,转发节点的选择和无线传输机制。根据车辆之间的距离和角度因素选择转发节点。车联网中的车辆节点存储着周围相邻车辆节点的位置、运动方向等信息。转发节点的选择,包括:
2-1、基于距离因素选择转发节点;假设当前车辆节点Ni为源车辆节点,计算当前车辆节点Ni与相邻车辆节点Nj之间的距离由式(I)得到:
式(I)中,当前车辆节点Ni在广播时间即t时刻的坐标为相邻车辆节点Nj在t时刻的坐标为/>
另外,如图3(a)所示,定义一个选择半径rN,如果车辆之间的距离满足式(II),则选择满足式(II)的相邻车辆节点作为转发节点:
式(II)中,RN为车辆的V2V通信范围;
2-2、基于角度因素选择转发节点;考虑到如交通事故类型的紧急消息不会影响前方同方向行驶的车辆,因此紧急消息不必广播给他们,可以根据紧急事件类型进一步缩小转发节点的范围,防止过多的无效广播。如图3(b)所示,因此定义源车辆节点与相邻车辆节点之间的角度如式(III)所示:
式(III)中,
对于步骤2-1选择的符合距离要求的转发节点需要进一步满足角度的约束条件,需要根据不同的紧急事件类型选择不同的角度范围。
如果紧急事件类型为交通事故,则紧急消息向后多跳广播,则根据式(IV)进一步确定转发节点:
式(IV)中,是预定义的角度参数;用于校正差异,因为车辆行驶方向并不总是平行于道路中心线,并且道路可能不是严格笔直的,/>设置为5;
如果紧急事件类型为救护车信息,则紧急消息向前多跳广播,那么根据式(V)进一步确定转发节点:
最终,从步骤2-1选择的符合距离要求的转发节点中选取满足式(IV)或式(V)的转发节点为最终选择的转发节点。这样能够有效简化网络传输,减少消息冗余。
选择半径rN的定义,包括:
为了使转发节点适应不同交通场景的车辆密度和V2V通信范围,因此,需要根据瞬时交通状态调整rN:
定义转发节点存在比率ER来反映网络中连续多跳传输的能力,对于车辆节点Ni,定义hasforwarding(Ni)表示车辆节点Ni是否存在转发节点,如式(VI)所示:
式(VI)中,forwarding(Ni)为车辆节点Ni的转发节点数目;
得到转发节点的存在比率,表示为式(VII):
式(VII)中,N是网络中的车辆数目;
由于城市地区的车辆密度通常很高,网络可以很好地连接,ER值相对较大。密集实验表明,当ER≥80%,网络中的连续多跳传输能力良好。否则,车辆的多跳传输可能会断开。在这种情况下,必须等待其他车辆进入转发区域,以帮助转发消息。对于给定的场景,如果试图增加ER以获得更好的网络连接性,需要增加转发区域以包含更多的转发节点,即缩小rN。给定预定义的ER值,考虑实际问题和场景可以确定rN来满足传输要求。可以根据不同的交通密度或V2V的通信范围获得对应的rN值,如图6和图7所示。
在无线多跳传输过程中,如果转发节点在一段时间间隔T内接收到重复的紧急消息,则只广播第一条紧急消息,以避免相邻转发节点之间的重复消息广播造成消息冗余。为了描述,将时间间隔T定义为等待时间,一旦收到新的紧急消息,转发节点在重播消息之前计算T,如式(VIII)所示:
式(VIII)中,m和T0是用于区分传输时间的两个常数。m=1.3,T0=0.24。
在无线多跳传输过程中,在车辆广播紧急信息之前,检测信道状态,防止信道争用导致传输失败。如果信道空闲,则进行传输,否则,等待广播直到信道空闲。由于数据包丢失和信道衰落等因素,车辆可能会重复广播接收到的消息,以满足消息接收率的要求。
步骤(3)中,如图4所示,城市道路中RSU的分布。由于RSU的部署成本和维护成本较高,交叉路口的车辆数目较多,根据成本预算随机部署RSU节点在交叉路口。它们不仅可以通过快速稳定的有线连接与其他RSU和网络控制器进行通信,还可以通过无线V2R通信与车辆进行通信,因此能够有效扩大信息覆盖范围,提高交通信息的传播速度。步骤(4)中,RSU之间的有线链路传输。紧急消息在RSU之间的有线传输是快速且稳定的,首先网络控制器基于选定的目标区域选择RSU目的地,然后基于Dijkstra算法确定路由路径并传输紧急消息。
步骤(4)中,目的RSU节点的确定方法为:如果RSU节点部署在目标区域内,则此RSU为目的RSU节点,否则不是。
步骤(4)中,根据Dijkstra算法确定路由路径,即:找到第一个RSU节点到目的RSU节点的最短距离路径;声明一个数组保存第一个RSU节点到目的RSU节点的最短距离;包括:
首先,确定第一个RSU节点能直接到达的RSU节点的路径长度,并把其它RSU节点的路径长度设为无穷大;
然后,从路径长度中选择最小值并加入到数组中,该值就是第一个RSU到对应RSU节点的最短路径;
再次,添加对应RSU节点的相邻节点,得到第一个RSU节点到这些新加入的节点的路径长度,并与数组中的元素对比,如果更短,则替换掉数组的值,否则不变;
最后,继续从路径长度中选择最小值,重复上述对比动作,直至数组中包括所有目的RSU节点,既得。
本实施例表明,本发明可根据瞬时交通网络状态和特定的紧急消息类型确定目标区域,并提出通过定义传播节点的存在比率ER来反映网络中连续多跳传输的能力,即根据不同的车辆密度和V2V通信范围动态选择下一个转发节点。本发明提出了一种应用于无线和有线混合车辆网络混合紧急消息广播方法。
本实施例模拟随着紧急消息广播时间的变化目标区域中消息接收率的变化,并设置了不同的车辆密度,以模拟车联网中紧急消息广播延迟的变化;仿真的道路网格网络模型如图2所示。图8和图9为本实施例的基于RSU辅助的混合紧急消息广播方法RA-HEMB与Viriyasitavat等人提出的UV-CAST、田等人提出的V2V、本发明基于V2V改进的广播方法V2V-improved的对比。
图8显示了100ms内不同协议的消息接收率。可以看出,在开始时,使用不同协议接收消息的车辆数量几乎相同。这是因为在一开始不能反映广播方向和RSU节点对消息广播的影响。随着时间的推移,消息接收率逐渐增加。可以观察到V2V比UV-CAST具有更好的消息接收速率,因为它可以减少无效转发节点的数量。当t≤60ms时,转发节点的数量减少限制了V2V的消息广播性能,V2V的性能达到了上限,并且明显低于UV-CAST。通过与V2V-improved进行比较,可以发现通过动态改变转发区域可以解决这个问题,并且可以有效提高消息接收率。此外,可以观察到,RA-HEMB始终能够获得最佳性能,因为它不仅考虑了转发区域的动态变化,而且还通过RSU之间的有线链路来辅助紧急消息广播。
在图9中,模拟了不同车辆密度场景下紧急消息的广播延迟。图9显示了当车辆密度在10辆车和30辆车之间变化时的延迟性能。可以看到,广播延迟变化不大,这归因于以下原因。一方面,随着车辆密度的增加,更多的车辆之间可以相互通信,广播延迟将会减少。另一方面,为了满足特定消息接收率的要求,成功接收消息的车辆的目标数量也会增加,这将增加广播延迟。在所有模拟的紧急消息广播方法中,UV-CAST代价最大,因为它包含太多无效转发节点。与V2V相比,在较低车辆密度的情况下,V2V-improved具有较少的广播延迟,这是因为转发区域的减少。随着车辆密度的增加,由于转发区域逐渐扩大以实现更高的消息接收率,V2V-improved导致的广播延迟逐渐增加。对于所有情况,RA-HEMB在所有基准协议中具有最低的广播延迟。这归因于辅助紧急消息广播的RSU节点。由于RSU节点之间具有稳定的有线链路,这有效减少了广播过程中的无线链路数量,最终降低了广播延迟。
图8、图9表明本实施例的紧急消息广播方法明显优于另外三种模型,能有效提高目标区域的消息接收率,降低广播延迟。
Claims (10)
1.一种基于RSU辅助的车联网混合紧急消息广播方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)当紧急事件发生时,源车辆节点判断紧急消息的类型并生成紧急消息,根据双向网络网格模型、紧急消息类型、位置和瞬时交通状态,生成受紧急消息影响的目标区域,并立即通过V2V无线通信方式向所有相邻车辆节点广播;
(2)源车辆节点根据相邻车辆之间的距离和角度因素选择转发节点来重播紧急消息;收到紧急消息的转发节点将继续进行下一步的广播,完成无线多跳传输过程;
(3)基于城市道路中RSU节点的分布,如果紧急消息转发至第一个RSU节点的通信范围,携带紧急消息的车辆节点将通过V2R通信链路转发至第一个RSU节点,进入步骤(4);否则,车辆继续通过V2V通信链路广播紧急消息,并选择相应的转发节点完成无线多跳传输过程;
(4)收到紧急消息的第一个RSU节点传输紧急消息至网络控制器,网络控制器根据RSU的分布情况和受紧急消息影响的目标区域确定紧急消息应该转发至哪些RSU即目的RSU节点,生成相应的控制命令以及根据Dijkstra算法确定路由路径;
(5)如果目标区域中存在目的RSU节点,则携带紧急消息的RSU节点将根据步骤(4)生成的控制命令和路由路径转发至选定的目的RSU节点,进入步骤(6);否则,直接进入步骤(6);
(6)当目的RSU节点接收到紧急消息,目的RSU节点将直接向其通信范围内的车辆广播,并且找到相应的转发节点进行无线V2V多跳广播,直至满足目标区域中的广播要求或紧急消息的生命周期结束。
2.根据权利要求1所述的一种基于RSU辅助的车联网混合紧急消息广播方法,其特征在于,紧急消息的参数包括以下信息:紧急消息的类型、源车辆节点的位置、紧急消息的生成时间、广播时间间隔;另外,定义所有车辆的V2V通信范围为RN;车辆通过日常信息交互已经储存周围相邻车辆节点的相关交通信息;源车辆节点采用V2V无线通信方式通知通信范围内的所有相邻车辆节点。
3.根据权利要求1所述的一种基于RSU辅助的车联网混合紧急消息广播方法,其特征在于,目标区域的生成是指:根据瞬时交通状态和特定事件信息确定应将紧急消息通知哪些区域内的车辆;即:识别紧急消息的类型,并且根据紧急消息的类型以及瞬时交通状态确定目标区域。
4.根据权利要求1所述的一种基于RSU辅助的车联网混合紧急消息广播方法,其特征在于,步骤(2)中,转发节点的选择,包括:
2-1、基于距离因素选择转发节点;假设当前车辆节点Ni为源车辆节点,计算当前车辆节点Ni与相邻车辆节点Nj之间的距离由式(I)得到:
式(I)中,当前车辆节点Ni在广播时间即t时刻的坐标为相邻车辆节点Nj在t时刻的坐标为/>
另外,定义一个选择半径rN,如果车辆之间的距离满足式(II),则选择满足式(II)的相邻车辆节点作为转发节点:
式(II)中,RN为车辆的V2V通信范围;
2-2、基于角度因素选择转发节点;定义源车辆节点与相邻车辆节点之间的角度如式(III)所示:
式(III)中,
如果紧急事件类型为交通事故,则紧急消息向后多跳广播,则根据式(IV)进一步确定转发节点:
式(IV)中,是预定义的角度参数;
如果紧急事件类型为救护车信息,则紧急消息向前多跳广播,那么根据式(V)进一步确定转发节点:
进一步优选的,设置为5。
5.根据权利要求4所述的一种基于RSU辅助的车联网混合紧急消息广播方法,其特征在于,选择半径rN的定义,包括:
根据瞬时交通状态调整rN:
定义转发节点存在比率ER来反映网络中连续多跳传输的能力,对于车辆节点Ni,定义hasforwarding(Ni)表示车辆节点Ni是否存在转发节点,如式(VI)所示;
式(VI)中,forwarding(Ni)为车辆节点Ni的转发节点数目;
得到转发节点的存在比率,表示为式(VII):
式(VII)中,N是网络中的车辆数目。
6.根据权利要求1所述的一种基于RSU辅助的车联网混合紧急消息广播方法,其特征在于,在无线多跳传输过程中,如果转发节点在一段时间间隔T内接收到重复的紧急消息,则只广播第一条紧急消息,将时间间隔T定义为等待时间,一旦收到新的紧急消息,转发节点在重播消息之前计算T,如式(VIII)所示:
式(VIII)中,m和T0是用于区分传输时间的两个常数;
进一步优选的,m=1.3,T0=0.24。
7.根据权利要求1所述的一种基于RSU辅助的车联网混合紧急消息广播方法,其特征在于,在无线多跳传输过程中,在车辆广播紧急信息之前,检测信道状态,如果信道空闲,则进行传输,否则,等待广播直到通道空闲。
8.根据权利要求1所述的一种基于RSU辅助的车联网混合紧急消息广播方法,其特征在于,步骤(3)中,随机部署RSU节点在交叉路口。
9.根据权利要求1所述的一种基于RSU辅助的车联网混合紧急消息广播方法,其特征在于,步骤(4)中,目的RSU节点的确定方法为:如果RSU节点部署在目标区域内,则此RSU为目的RSU节点,否则不是。
10.根据权利要求1-9任一所述的一种基于RSU辅助的车联网混合紧急消息广播方法,其特征在于,步骤(4)中,根据Dijkstra算法确定路由路径,即:找到第一个RSU节点到目的RSU节点的最短距离路径;声明一个数组保存第一个RSU节点到目的RSU节点的最短距离;包括:
首先,确定第一个RSU节点能直接到达的RSU节点的路径长度,并把其它RSU节点的路径长度设为无穷大;
然后,从路径长度中选择最小值并加入到数组中,该值就是第一个RSU到对应RSU节点的最短路径;
再次,添加对应RSU节点的相邻节点,得到第一个RSU节点到这些新加入的节点的路径长度,并与数组中的元素对比,如果更短,则替换掉数组的值,否则不变;
最后,继续从路径长度中选择最小值,重复上述对比动作,直至数组中包括所有目的RSU节点,既得。
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