KR102032062B1 - Terminal device in vehicle included in TDMA-based vehicle ad-hoc network and Method for preventing resource collision of the vehicle - Google Patents

Terminal device in vehicle included in TDMA-based vehicle ad-hoc network and Method for preventing resource collision of the vehicle Download PDF

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KR102032062B1
KR102032062B1 KR1020180105344A KR20180105344A KR102032062B1 KR 102032062 B1 KR102032062 B1 KR 102032062B1 KR 1020180105344 A KR1020180105344 A KR 1020180105344A KR 20180105344 A KR20180105344 A KR 20180105344A KR 102032062 B1 KR102032062 B1 KR 102032062B1
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이정륜
방정현
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중앙대학교 산학협력단
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Abstract

Disclosed are a terminal device in a vehicle included in a TDMA-based vehicle ad-hoc network and a method for preventing resource collision for the vehicle. The terminal device comprises: a location-direction calculation unit calculating location-direction information of the vehicle and location-direction information of other vehicles at time t+Δt on the basis of traveling information of the vehicle and the other vehicles on the network at time t, wherein the location-direction information is location information in which the moving direction is reflected from time t to time t+Δt, and the traveling information includes speed information, acceleration information, and location information; a probability calculation unit calculating merge collision probability of the vehicle with the other vehicles and access collision probability when the merge collision probability occurs on the basis of the location information of the vehicle and the other vehicles at time t and the location-direction information of the vehicle and the other vehicles at time t+Δt; and a determination unit determining whether or not a resource collision has occurred on the basis of the merge collision probability and the access collision probability.

Description

TDMA 기반의 차량 애드혹 네트워크에 포함된 차량 내의 단말 장치 및 상기 차량의 자원 충돌 방지 방법{Terminal device in vehicle included in TDMA-based vehicle ad-hoc network and Method for preventing resource collision of the vehicle}Terminal device in vehicle included in TDMA-based vehicle ad-hoc network and Method for preventing resource collision of the vehicle}

본 발명의 실시예들은 TDMA 기반의 차량 애드혹 네트워크에서, 차량들의 이동 방향을 효율적으로 예측하여 차량 대 차량 간에 자원 충돌을 회피함으로써 효율적으로 안정적인 브로드캐스팅을 수행하는 차량의 자원 충돌 방지 방법 및 이를 수행하는 단말 장치에 관한 것이다. Embodiments of the present invention provide a method of preventing a resource collision of a vehicle performing efficient and stable broadcasting by efficiently predicting a moving direction of vehicles in a TDMA-based vehicle ad hoc network and avoiding resource collision between vehicles and vehicles. It relates to a terminal device.

IEEE 802.11p는 기존 무선 랜 표준인 IEEE 802.11를 기반으로 하여 고속 이동 중인 차량 네트워크에서 교통 상황 및 안전 정보와 여러 종류의 상업 서비스를 제공하기 위한 무선 전송 기술의 표준이다. 매체 접근 제어 기능에서는 IEEE 802.11에 정의된 CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance) 메커니즘을 그대로 따르고 있다. 그러나, 경쟁 기반 방식인 CSMA/CA으로 고속으로 이동하는 차량 간 충돌을 효과적으로 줄일 수 없는 한계가 발생한다.IEEE 802.11p is a standard for wireless transmission technology for providing traffic conditions and safety information and various kinds of commercial services in a high-speed moving vehicle network based on the existing wireless LAN standard IEEE 802.11. The medium access control function follows the CSMA / CA (Carrier Sense Multiple Access / Collision Avoidance) mechanism defined in IEEE 802.11. However, there is a limit that can not effectively reduce the collision between vehicles moving at high speed with the competition-based CSMA / CA.

차량 간의 자원 충돌을 줄이기 위해, 동일한 자원을 작은 시간들로 나눈 후, 사용자가 자신에게 주어진 시간에 자원을 사용할 수 있게 사용하는 비경쟁 방식인 TDMA(Time Division Multiple Access) 방법이 주로 사용되고 있다. 이 때, TDMA을 사용하는 기술에서, 차량의 운행 정보를 통해 자원 점유를 분류하여 충돌을 완화하는 방법과, 현재 시점에서 차량의 현재 위치, 속도를 통해 다음 시점에서의 차량의 속도를 계산하여 차량 간 자원 충돌을 회피하는 방법이 제안되었다.In order to reduce resource collisions between vehicles, a time division multiple access (TDMA) method, which is a non-competitive method of dividing the same resource into smaller times and then allowing the user to use the resource at a given time, is mainly used. At this time, in a technique using TDMA, a method of classifying resource occupancy through vehicle driving information is used to mitigate a collision, and a vehicle speed is calculated by calculating a vehicle speed at a next time point based on the current position and speed of the vehicle at the present time. A method has been proposed to avoid resource conflicts between them.

그러나, 도로 상태에 따라서 차량의 속도가 바뀌거나, 유턴하거나, 이동 방향이 변경되거나, 차량이 밀도가 자주 변경되는 등의 상황이 존재하며, TDMA 기법을 사용하는 종래의 방법은 상기한 상황의 경우, 자원을 낭비하거나 과다하게 사용하는 문제가 발생할 수 있으며, 네트워크 측면에서 데이터 지연으로 인해 차량 간 사고가 발생할 수 있는 단점이 있다. However, there are situations in which the speed of the vehicle changes, the U-turn, the direction of movement changes, or the density of the vehicle changes frequently depending on the road conditions. The conventional method using the TDMA technique is one of the above situations. In addition, there may be a problem of wasting resources or using excessively, and there is a disadvantage that an accident between vehicles may occur due to data delay in terms of network.

상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명에서는 TDMA 기반의 차량 애드혹 네트워크에서, 차량들의 이동 방향을 효율적으로 예측하여 차량 대 차량 간에 자원 충돌을 회피함으로써 효율적으로 안정적인 브로드캐스팅을 수행하는 차량의 자원 충돌 방지 방법 및 이를 수행하는 단말 장치를 제안하고자 한다. In order to solve the problems of the prior art as described above, in the present invention, in the TDMA-based vehicle ad hoc network, efficiently predicting the direction of movement of the vehicles to avoid the resource collision between the vehicle to perform efficient broadcasting efficiently A resource collision prevention method of a vehicle and a terminal device performing the same are proposed.

본 발명의 다른 목적들은 하기의 실시예를 통해 당업자에 의해 도출될 수 있을 것이다.Other objects of the present invention may be derived by those skilled in the art through the following examples.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, TDMA 기반의 차량 애드혹 네트워크에 포함된 차량 내의 단말 장치에 있어서, 시간 t에서의 상기 차량 및 상기 네트워크의 다른 차량의 운행 정보에 기초하여 시간 t+△t에서의 상기 차량의 위치-방향 정보 및 상기 다른 차량들의 위치-방향 정보를 산출하는 위치-방향 산출부 - 상기 위치-방향 정보는 시간 t에서 시간 t+△t까지의 이동 방향이 반영된 위치 정보이고, 상기 운행 정보는 속도 정보, 가속도 정보 및 위치 정보를 포함함 -; 시간 t에서의 상기 차량 및 상기 다른 차량의 위치 정보와, 시간 t+△t에서의 상기 차량 및 상기 다른 차량의 위치-방향 정보에 기초하여 상기 다른 차량에 대한 상기 차량의 병합 충돌 확률 및 상기 병합 충돌 확률이 발생한 경우의 액세스 충돌 확률을 산출하는 확률 산출부; 및 상기 병합 충돌 확률 및 상기 액세스 충돌 확률에 기초하여 자원 충돌이 발생하였는지 여부를 판단하는 판단부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 단말 장치가 제공된다. According to a preferred embodiment of the present invention for achieving the above object, a terminal device in a vehicle included in a TDMA-based vehicle ad hoc network, based on the driving information of the vehicle and other vehicles of the network at time t A position-direction calculator for calculating the position-direction information of the vehicle and the position-direction information of the other vehicles at time t + Δt, wherein the position-direction information has a moving direction from time t to time t + Δt Reflected position information, wherein the driving information includes speed information, acceleration information, and position information; The merge collision probability and the merge collision of the vehicle with respect to the other vehicle based on the position information of the vehicle and the other vehicle at time t and the position-direction information of the vehicle and the other vehicle at time t + Δt A probability calculator configured to calculate an access collision probability when a probability occurs; And a determination unit determining whether a resource collision has occurred based on the merge collision probability and the access collision probability.

상기 단말 장치는, 상기 자원 충돌이 발생하는 경우, 다음 브로드캐스팅 이전에 상기 차량이 점유하는 TDMA의 시간 슬롯을 변경하여 자원 충돌을 방지하는 자원 할당부;를 더 포함할 수 있다. The terminal device may further include a resource allocator configured to change a time slot of the TDMA occupied by the vehicle before the next broadcasting to prevent resource collision when the resource collision occurs.

상기 차량 및 상기 다른 차량들 각각에 대한 시간 t+△t에서의 위치-방향 정보는 아래의 수학식과 같이 표현될 수 있다. The location-direction information at time t + Δt for each of the vehicle and the other vehicles may be expressed by the following equation.

Figure 112018087831112-pat00001
Figure 112018087831112-pat00001

여기서, V는 위치-방향 정보,

Figure 112018087831112-pat00002
는 상기 위치 정보, θ는 이동 방향의 각도, α는 상기 이동 방향의 각도의 변화량, τ는 α의 시간 변화량을 각각 의미함.Where V is location-direction information,
Figure 112018087831112-pat00002
Is the positional information, θ is the angle of the moving direction, α is the amount of change in the angle of the movement direction, τ is the amount of time change of α, respectively.

상기 병합 충돌은, 동일한 시간 슬롯을 사용하는 차량 i와 차량 j에 대해, 시간 t에서의 상기 차량 i와 상기 차량 j의 거리가 기 설정된 거리 이상이 되어 자원 충돌이 발생되지 않지만, 시간 t+△t에서의 상기 차량 i와 상기 차랑 j의 예측된 거리가 상기 설정된 거리 미만이 되어 발생하는 자원 충돌로 정의되며, 상기 병합 충돌 확률은 아래의 수학식과 같이 표현될 수 있다. In the merge collision, for the vehicle i and the vehicle j using the same time slot, the distance between the vehicle i and the vehicle j at a time t is greater than or equal to a preset distance, but no resource collision occurs, but the time t + Δt Is defined as a resource collision occurring when the predicted distance between the vehicle i and the vehicle j is less than the set distance, and the merging collision probability may be expressed by the following equation.

Figure 112018087831112-pat00003
Figure 112018087831112-pat00003

여기서, PMC(i, t)는 시간 t에서의 상기 차량 i에서 병합 충돌이 발생할 확률, Mmc는 상기 차량 애드혹 네트워크 내의 차량들의 위치-방향 정보에 기초하여 산출되는 병합 충돌이 발생할 수 있는 차량의 개수, R는 전송 반경, 상기 2R는 상기 설정된 거리, l는 도로의 폭, w는 상기 도로의 길이, Pmc(i, j, t)는 시간 t에서 상기 차량 j로 인해 상기 차량 i에서 병합 충돌이 발생할 확률, Pr{ }는 확률 함수, dij(t)는 시간 t에서의 상기 차량 i와 상기 차량 j 사이의 거리, 상기 dij(t+△t)는 시간 t+△t에서의 상기 차량 i와 상기 차량 j 사이의 거리, ni(t)는 시간 t에서의 상기 차량 i가 점유한 시간 슬롯의 번호, nj(t)는 시간 t에서의 상기 차량 j가 점유한 시간 슬롯의 번호, vij(t)는 시간 t에서의 상기 차량 i와 상기 차량 j의 속도 차, N는 하나의 프레임의 전체 시간 슬롯의 개수, △t는 시간 변화량, vmax는 기 설정된 최대 속도, θij(t)는 시간 t에서의 상기 차량 i와 상기 차량 j 사이의 이동 방향의 각도 차를 각각 의미함. Where P MC (i, t) is the probability that a merge collision will occur in the vehicle i at time t, and M mc is a vehicle that can generate a merge collision calculated based on the location-direction information of vehicles in the vehicle ad hoc network. , R is the transmission radius, 2R is the set distance, l is the width of the road, w is the length of the road, P mc (i, j, t) is in the vehicle i due to the vehicle j at time t The probability that a merge collision will occur, Pr {} is a probability function, d ij (t) is the distance between the vehicle i and the vehicle j at time t, and d ij (t + Δt) is the time at time t + Δt Distance between vehicle i and vehicle j, n i (t) is the number of time slots occupied by vehicle i at time t, and n j (t) is the time slot occupied by vehicle j at time t number, v ij (t) is the vehicle speed difference between the i and j of the vehicle at time t, N is the total time slot of a frame Number, △ t is a time change amount, v max is also based maximum speed, θ ij (t) is set, meaning the vehicle i and the angle of the direction of movement of the car between the car j at time t, respectively.

상기 액세스 충돌은 상기 차량 i와 상기 차량 j 사이의 거리가 상기 설정된 거리 미만인 경우 상기 차량 i와 상기 차량 j이 동일한 시간 슬롯을 점유하는 경우 발생하는 자원 충돌로 정의되며, 상기 병합 충돌이 발생한 경우의 상기 액세스 충돌 확률은 아래의 수학식과 같이 표현될 수 있다. The access collision is defined as a resource collision occurring when the vehicle i and the vehicle j occupy the same time slot when the distance between the vehicle i and the vehicle j is less than the set distance, and the merge collision occurs. The access collision probability may be expressed as the following equation.

Figure 112018087831112-pat00004
Figure 112018087831112-pat00004

여기서, PAC(i, t)는 시간 t에서의 상기 차량 i에서 액세스 충돌이 발생할 확률, Aac는 병합 충돌이 발생한 차량의 개수, Pac(i, j, t)는 시간 t에서 상기 차량 j로 인해 상기 차량 i에서 액세스 충돌이 발생할 확률, N는 하나의 프레임당 전체 시간 슬롯의 개수, Ne는 상기 하나의 프레임에서 점유되지 않는 시간 슬롯의 개수를 각각 의미함. Where P AC (i, t) is the probability that an access collision will occur in the vehicle i at time t, A ac is the number of vehicles in which a merge collision has occurred, and P ac (i, j, t) is the vehicle at time t j is the probability that an access collision occurs in the vehicle i, N is the total number of time slots per frame, N e is the number of time slots not occupied in the one frame, respectively.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 프로세서에 의해 수행되며, TDMA 기반의 차량 애드혹 네트워크에 포함된 차량의 자원 충돌 방지에 있어서, 시간 t에서의 상기 차량 및 상기 네트워크의 다른 차량의 운행 정보에 기초하여 시간 t+△t에서의 상기 차량의 위치-방향 정보 및 상기 다른 차량들의 위치-방향 정보를 산출하는 단계 - 상기 위치-방향 정보는 시간 t에서 시간 t+△t까지의 이동 방향이 반영된 위치 정보이고, 상기 운행 정보는 속도 정보, 가속도 정보 및 위치 정보를 포함함 -; 시간 t에서의 상기 차량 및 상기 다른 차량의 위치 정보와, 시간 t+△t에서의 상기 차량 및 상기 다른 차량의 위치-방향 정보에 기초하여 상기 다른 차량에 대한 상기 차량의 병합 충돌 확률 및 상기 병합 충돌 확률이 발생한 경우의 액세스 충돌 확률을 산출하는 산출하는 단계; 상기 병합 충돌 확률 및 상기 액세스 충돌 확률에 기초하여 자원 충돌이 발생하였는지 여부를 판단하는 단계; 및 상기 자원 충돌이 발생하는 경우, 다음 브로드캐스팅 이전에 상기 차량이 점유하는 TDMA의 시간 슬롯을 변경하여 자원 충돌을 방지하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 자원 충돌 방지 방법이 제공된다. In addition, according to another embodiment of the present invention, in the resource collision prevention of the vehicle included in the TDMA-based vehicle ad hoc network, to the operation information of the vehicle and other vehicles of the network at time t. Calculating the position-direction information of the vehicle and the position-direction information of the other vehicles at time t + Δt based on the position-direction information, the position information reflecting the moving direction from time t to time t + Δt The driving information includes speed information, acceleration information and location information; The merge collision probability and the merge collision of the vehicle with respect to the other vehicle based on the position information of the vehicle and the other vehicle at time t and the position-direction information of the vehicle and the other vehicle at time t + Δt Calculating an access collision probability when the probability occurs; Determining whether a resource collision has occurred based on the merge collision probability and the access collision probability; And when the resource collision occurs, changing the time slot of the TDMA occupied by the vehicle before the next broadcasting to prevent resource collision.

본 발명에 따르면, TDMA 기반의 차량 애드혹 네트워크에서, 차량들의 이동 방향을 효율적으로 예측하여 차량 대 차량 간에 자원 충돌을 회피함으로써 효율적으로 안정적인 브로드캐스팅을 수행할 수 있는 장점이 있다. According to the present invention, in a TDMA-based vehicle ad hoc network, there is an advantage that efficient broadcasting can be efficiently performed by efficiently predicting a moving direction of vehicles to avoid resource collision between vehicles.

또한, 본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.In addition, the effect of this invention is not limited to the above-mentioned effect, It should be understood that it includes all the effects which can be inferred from the structure of the invention described in the detailed description of this invention, or a claim.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 애드혹 시스템의 개념을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 TDMA의 프레임 및 FI 메시지의 구조의 일례를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 내의 단말 장치의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 TDMA 기반의 차량 애드혹 네트워크에 포함된 차량의 자원 충돌 방지의 흐름도를 도시한 도면이다.
도 5에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 θ의 개념을 도시하고 있다.
1 is a diagram illustrating the concept of a vehicle ad hoc system according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram illustrating an example of a structure of a frame and FI message of a TDMA according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating a schematic configuration of a terminal apparatus in a vehicle according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart illustrating a resource collision prevention of a vehicle included in a TDMA-based vehicle ad hoc network according to an embodiment of the present invention.
5 illustrates the concept of θ according to an embodiment of the present invention.

본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.As used herein, the singular forms "a", "an" and "the" include plural forms unless the context clearly indicates otherwise. In this specification, terms such as “consisting of” or “comprising” should not be construed as necessarily including all of the various components or steps described in the specification, and some of the components or some steps It should be construed that it may not be included or may further include additional components or steps. In addition, the terms "... unit", "module", etc. described in the specification mean a unit for processing at least one function or operation, which may be implemented in hardware or software or a combination of hardware and software. .

이하, 본 발명의 다양한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상술한다.
Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 애드혹 시스템의 개념을 도시한 도면이다. 1 is a diagram illustrating the concept of a vehicle ad hoc system according to an embodiment of the present invention.

차량 애드혹 네트워크에서의 차량 대 차량은 기지국을 통하지 않고 통신하기 때문에, 이웃 차량과의 브로드캐스팅이 중요하다. 브로드캐스팅은 이웃 차량의 운행 정보를 수집하거나 이웃 차량들에게 자신 및 이웃 차량의 정보를 알려주기 위한 방법으로 사용된다. 이 때, 브로드캐스팅은 기 설정된 주기에 따라 반복적으로 수행되고, 운행 정보는 GPS 등을 통해 획득된 위치 정보, 속도 정보 등을 포함한다. Since vehicle-to-vehicle in a vehicle ad hoc network communicates without going through a base station, broadcasting with neighboring vehicles is important. Broadcasting is used to collect driving information of neighboring vehicles or to inform neighboring vehicles of themselves and neighboring vehicle information. In this case, broadcasting is repeatedly performed according to a predetermined period, and the driving information includes location information, speed information, and the like obtained through GPS.

하지만, 차량 애드혹 네트워크에서는 차량들의 높은 이동성으로 인해 토폴로지 변화가 동적으로 발생한다. 또한, 빈번한 링크 단절 및 차량 간의 사고 예방을 위해서 제한된 통신 시간이 요구된다. 그리고, 차량들이 밀집된 지역에서는 공통의 무선 채널을 공유하는 차량들 사이에 경쟁으로 인해 잦은 자원 충돌이 발생하는 문제가 발생한다. However, in vehicle ad hoc networks, topology changes occur dynamically due to the high mobility of the vehicles. In addition, limited communication time is required for frequent link disconnection and accident prevention between vehicles. Also, in areas where vehicles are concentrated, frequent resource collisions occur due to competition between vehicles sharing a common wireless channel.

실제 트래픽 환경을 고려하였을 때, 차량 애드혹 네트워크에서 TDMA(Time Division Multiple Access) 기법을 사용하는 경우 자원 충돌이 발생하는 두 가지 상황이 존재한다. 즉, 기 설정된 반경 내에서 서로 다른 2개의 차량이 동일한 시간 슬롯을 점유할 때 발생하는 액세스 충돌(Access Collision)과, 현재 시간에는 서로 다른 반경 밖에 위치한 2개의 차량이 동일한 시간 슬롯을 사용하지만, 가까운 미래에 2개의 차량이 반경 안으로 진입하여 동일한 슬롯 사용으로 발생하는 것으로 예측되는 병합 충돌(Merging Collision)이 존재한다. Considering the actual traffic environment, there are two situations in which resource collision occurs when using the TDMA technique in a vehicle ad hoc network. That is, an access collision occurs when two different vehicles occupy the same time slot within a preset radius, and two vehicles located outside the different radius at the present time use the same time slot. In the future there is a merging collision, which is predicted to occur with two vehicles entering the radius and using the same slot.

따라서, 본 발명은 각 차량들이 안정적으로 브로드캐스팅을 수행하기 위해 각 차량의 예상 위치를 예측하여 차량의 자원 충돌을 회피할 수 있는 방법 및 이를 수행하는 단말 장치를 제안한다. Accordingly, the present invention proposes a method for avoiding resource collision of a vehicle by estimating an expected position of each vehicle in order to stably broadcast each vehicle, and a terminal apparatus performing the same.

여기서, 각각의 차량은 차량 내부에 설치된 GPS 장치로부터 차량의 운행 정보(경위도, 방향, 속도 등)을 획득하며, 차량의 위치는 벡터 공간으로 표현될 수 있다고 가정한다. 각각의 차량은 초기 네트워크 진입 시 차량 정보 상태에 상관없이 랜덤하게 자원을 할당받으며, 통신 범위인 2홉 내에 있는 차량과 자원 충돌이 발생하지 않으면 연속적으로 할당된 자원을 계속 사용하는 것으로 가정한다. 이 때, 홉은 기 설정된 전송 반경과 대응된다. 또한, 모든 차량은 1홉의 이웃 차량에게 자신의 운행 정보가 포함된 FI(Frame Information) 메시지를 브로드캐스팅하며, 1홉 이웃 차량들로부터 수신한 차량의 운행 정보들이 함께 전송된다. 따라서, 각 차량들은 2홉 내 분포하고 있는 이웃 차량들의 FI 메시지를 파악할 수 있으며, 3홉 내 분포하는 차량에서 시간 슬롯 충돌이 발생될 사실도 확인할 수 있다. 컨트롤 시간 슬롯의 충돌은 매 프레임마다 발견되며, 각 차량들은 이웃 차량의 FI 메시지를 매번 업데이트한다. Here, it is assumed that each vehicle obtains the driving information (the longitude, the direction, the speed, etc.) of the vehicle from the GPS device installed inside the vehicle, and the position of the vehicle may be expressed in a vector space. Each vehicle is randomly allocated resources regardless of the vehicle information state at the time of initial network entry, and it is assumed that continuous resource allocation continues unless resource collision occurs with a vehicle within two hops of communication range. In this case, the hop corresponds to a preset transmission radius. In addition, every vehicle broadcasts a FI (Frame Information) message including its own driving information to one neighboring vehicle, and the driving information of the vehicle received from the one hop neighboring vehicle is transmitted together. Accordingly, each vehicle can grasp the FI messages of neighboring vehicles distributed in two hops, and can also confirm that time slot collision will occur in the vehicles distributed in three hops. A collision of control time slots is found every frame and each vehicle updates the FI message of the neighboring vehicle each time.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 TDMA의 프레임 및 FI 메시지의 구조의 일례를 도시한 도면이다. 2 is a diagram illustrating an example of a structure of a frame and FI message of a TDMA according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 프레임은 C개의 컨트롤 시간 슬롯(control time slot)과 D개의 데이터 시간 슬롯으로 구성되며, 각 차량들은 컨트롤 채널을 통해 FI 메시지를 송수신한다. Referring to FIG. 2, the frame is composed of C control time slots and D data time slots, and each vehicle transmits and receives FI messages through a control channel.

FI 메시지는 컨트롤 채널 상에서 브로드캐스팅을 수행하기 위한 차량 ID, 홉 정보, 차량 진행 방향, 차량 위치(=경도, 위도), 점유한 컨트롤 시간 슬롯, 속도, 가속도를 포함한다. ID 정보(ID Info.)는 각 차량의 ID 정보가 사용된다. 홉 정보(Hop Info.)에서, 자기 자신은 '0'으로 표현되고, 1홉의 이웃 차량은 '1'로 표현되고, 2홉의 이웃 차량은 '2'로 표현된다. 방향(Direction Info), 경도(Latitude Info), 위도(Longitude Info), 타임 슬롯(Time slot Info), 속도(Speed Info), 가속도(Acceleration Info) 정보는 시간 t에서의 각 차량의 운행 상태 정보로 표현된다. The FI message includes the vehicle ID, hop information, vehicle travel direction, vehicle position (= longitude, latitude), occupied control time slot, speed, and acceleration for performing broadcasting on the control channel. ID information of each vehicle is used as ID information. In Hop Info, oneself is represented by '0', one hop neighboring vehicle is represented by '1', and two hops neighboring vehicle is represented by '2'. Direction Info, Longitude Info, Longitude Info, Time Slot Info, Speed Info, and Acceleration Info are the driving status information of each vehicle at time t. Is expressed.

이 때, 상기에서도 언급한 바와 같이, 각 차량은 초기 네트워크 진입 시 랜덤하게 하나의 컨트롤 시간 슬롯을 점유한다. 충돌 없이 c번째 컨트롤 시간 슬롯을 할당받은 차량은 매 프레임에서 해당 시간 슬롯을 통해 FI 메시지를 송신한다. 충돌이 발생한 차량은 다음 프레임(즉 다음 브로드캐스팅 시점)에서, 이전 프레임의 2홉 이내의 이웃 차량이 할당받지 않은 컨트롤 시간 슬롯 중 하나를 선택하여 재점유를 시도한다. 컨트롤 시간 슬롯을 충돌없이 할당받기 위해서는 최소 2개의 시점의 프레임이 요구되므로 각 차량은 2 프레임 주기로 컨트롤 시간 슬롯 점유 절차를 수행한다.At this time, as mentioned above, each vehicle occupies one control time slot at random upon initial network entry. The vehicle assigned the c-th control time slot without collision transmits a FI message through the corresponding time slot every frame. The crashed vehicle attempts to reoccupy at the next frame (i.e., the next broadcast time point) by selecting one of the control time slots to which neighboring vehicles within two hops of the previous frame are not assigned. Since at least two frames are required to allocate the control time slot without collision, each vehicle performs the control time slot occupancy procedure every two frame periods.

Control 시간 슬롯을 할당 받은 각 차량은 매 프레임에서 해당 슬롯을 통해 1홉 이웃차량에게 FI 메시지를 브로드캐스팅을 한다. 1홉 이웃차량에게 받은 FI 메시지는 자신과 1홉 이웃차량의 정보를 종합하여 다시 1홉 이웃차량에게 송신한다. Each vehicle assigned a Control time slot broadcasts a FI message to the 1-hop neighbor vehicle through that slot in every frame. The FI message received from the 1-hop neighboring vehicle combines the information of itself and the 1-hop neighboring vehicle and transmits it to the 1-hop neighboring vehicle again.

이하, 각 차량 내에 위치하는 단말 장치에서 수행되는 차량의 자원 충돌 방지 방법에 대해 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, a method of preventing resource collision of a vehicle performed by a terminal device located in each vehicle will be described in detail.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 내의 단말 장치의 개략적인 구성을 도시한 도면이다. 3 is a diagram illustrating a schematic configuration of a terminal apparatus in a vehicle according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 단말 장치(300)은 통신부(310), 위치 산출부(320), 확률 산출부(330), 판단부(340) 및 자원 할당부(350)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 3, the terminal device 300 may include a communication unit 310, a location calculator 320, a probability calculator 330, a determiner 340, and a resource allocator 350.

이 때, 위치 산출부(320), 확률 산출부(330), 판단부(340) 및 자원 할당부(350)는 단말 장치(300) 내의 프로세서에 의해 구현되는 모듈일 수 있다. 이 때, 모듈은 본 발명의 기술적 사상을 수행하기 위한 하드웨어 및 상기 하드웨어를 구동하기 위한 소프트웨어의 기능적, 구조적 결합을 의미할 수 있다. 예컨대, 상기 모듈은 소정의 코드와 상기 소정의 코드가 수행되기 위한 하드웨어 리소스의 논리적인 단위를 의미할 수 있으며, 반드시 물리적으로 연결된 코드를 의미하거나, 한 종류의 하드웨어를 의미하는 것은 아님은 본 발명의 기술분야의 평균적 전문가에게는 용이하게 추론될 수 있다.In this case, the location calculator 320, the probability calculator 330, the determiner 340, and the resource allocator 350 may be modules implemented by a processor in the terminal device 300. In this case, the module may mean a functional and structural combination of hardware for performing the technical idea of the present invention and software for driving the hardware. For example, the module may mean a logical unit of a predetermined code and a hardware resource for performing the predetermined code, and means a physically connected code or does not necessarily mean one kind of hardware. It can be easily inferred by the average expert in the art.

그리고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 TDMA 기반의 차량 애드혹 네트워크에 포함된 차량의 자원 충돌 방지의 흐름도를 도시한 도면이다. 4 is a flowchart illustrating resource collision prevention of a vehicle included in a TDMA based vehicle ad hoc network according to an embodiment of the present invention.

이하, 각 구성 요소 별 기능 및 각 단계 별로 수행되는 과정을 상세하게 설명하기로 한다. Hereinafter, a function of each component and a process performed by each step will be described in detail.

먼저, 단계(410)에서, 통신부(310)는 차량 애드혹 네트워크 내의 다른 차량들로부터 브로드캐스팅된 시간 t에 대한 운행 정보를 수신한다. First, in step 410, the communication unit 310 receives the driving information for the time t broadcast from other vehicles in the vehicle ad hoc network.

다음으로, 단계(420)에서, 위치 산출부(320)는 시간 t에서의 해당 차량 및 다른 차량의 운행 정보에 기초하여 시간 t+△t에서의 차량의 위치-방향 정보 및 상기 다른 차량들의 위치-방향 정보를 산출한다. Next, in step 420, the position calculating unit 320, based on the driving information of the vehicle and the other vehicle at time t, the position-direction information of the vehicle at the time t + Δt and the position of the other vehicles- Calculate the direction information.

이 때, 차량의 운행 정보는 GPS에서 획득된 정보를 통해 획득할 수 있으며, 속도 정보, 가속도 정보 및 위치 정보를 포함한다. 그리고, 위치-방향 정보는 시간 t에서 시간 t+△t까지의 이동 방향이 반영된 위치 정보이다.At this time, the driving information of the vehicle may be obtained through the information obtained from the GPS, and includes speed information, acceleration information, and location information. The position-direction information is position information in which the moving direction from time t to time t + Δt is reflected.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 차량의 시간 t+△t에서의 위치-방향 정보는 아래의 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.
According to an embodiment of the present invention, the position-direction information at the time t + Δt of the vehicle may be expressed as Equation 1 below.

Figure 112018087831112-pat00005
Figure 112018087831112-pat00005

여기서, V는 차량의 위치-방향 정보,

Figure 112018087831112-pat00006
는 차량의 위치 정보, θ는 차량의 이동 방향의 각도, α는 이동 방향의 각도의 변화량 정보, τ는 α의 시간 변화량을 각각 의미한다. 도 5에서는 θ의 개념을 도시하고 있다. Where V is position-direction information of the vehicle,
Figure 112018087831112-pat00006
Is the position information of the vehicle, θ is the angle of the moving direction of the vehicle, α is the change amount information of the angle of the moving direction, τ is the time change amount of α, respectively. 5 shows the concept of θ.

즉, 위치 산출부(320)는 i) 시간 t에서의 차량의 운행 정보에 기초하여 시간 t+△t에서의 거리 정보(

Figure 112018087831112-pat00007
)를 산출하고, ii) 미리 산출 내지 획득된 시간 t-△t에서의 거리 정보(
Figure 112018087831112-pat00008
)와 시간 t에서의 거리 정보(
Figure 112018087831112-pat00009
)에 기초하여 시간 t에서의 이동 방향의 각도(θt)를 산출하고, iii) 미리 산출된 시간 t-△t에서의 차량의 이동 방향의 각도(θt-△t)와 시간 t에서의 이동 방향의 각도(θt)에 기초하여 시간 t에서의 이동 방향의 각도의 변화량(αt)를 산출하고, iv) 미리 산출된 시간 t-△t에서의 차량의 이동 방향의 각도의 변화량(αt-△t)과 시간 t에서의 이동 방향의 각도의 변화량(αt)에 기초하여 시간 t에서의 α의 시간 변화량(τt)를 산출하고, v) 시간 t에서의 이동 방향의 각도(θt), 이동 방향의 각도의 변화량(αt), αt에서의 시간 변화량(τt) 및 △t에 기초하여 시간 t+△t에서의 이동 방향의 각도(θt+△t)를 산출하고, vi) 시간 t+△t에서의 거리 정보(
Figure 112018087831112-pat00010
) 및 시간 t+△t에서의 이동 방향의 각도(θt+△t)에 기초하여 시간 t+△t에서의 위치-방향 정보를 산출할 수 있다. That is, the position calculating unit 320 is i) the distance information at time t + Δt based on the driving information of the vehicle at time t (
Figure 112018087831112-pat00007
), Ii) the distance information at the time t-Δt calculated in advance or
Figure 112018087831112-pat00008
) And distance information at time t (
Figure 112018087831112-pat00009
) For the calculation of the angle (θ t) of the moving direction at time t, and, iii) a pre-calculated time, the angle of the direction of movement of the vehicle in the t- △ t (θ t- △ t ) with the time base t Based on the angle θ t of the moving direction, the change amount α t of the angle in the moving direction at time t is calculated, and iv) the change amount of the angle in the moving direction of the vehicle at the time t-Δt calculated in advance ( based on α t- △ t) with variation of time t (α t) of the moving direction angle in calculating the variation in time (τ t) of α at time t, and, v) the angle of the moving direction at time t calculates the angle (θ t + Δt ) in the moving direction at time t + Δt based on (θ t ), the change amount of the angle in the moving direction (α t ), the time change amount (τ t ) at α t , and Δt Vi) distance information at time t + Δt
Figure 112018087831112-pat00010
) And the position-direction information at time t + Δt based on the angle θ t + Δt in the moving direction at time t + Δt.

이에 따라, 본 발명은 보다 정확한 위치-방향 정보를 산출할 수 있다. Accordingly, the present invention can calculate more accurate position-direction information.

계속하여, 단계(430)에서, 확률 산출부(330)는 차량의 시간 t에서의 위치 정보 및 다른 차량들의 시간 t에서의 위치 정보, 차량의 시간 t+△t에서의 위치-방향 정보 및 다른 차량들의 시간 t+△t에서의 위치-방향 정보에 기초하여 다른 차량들에 대한 차량의 병합 충돌 확률 및 병합 충돌 확률이 발생한 경우의 액세스 충돌 확률을 산출한다. 각각의 충돌 확률에 대해 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다. Subsequently, in step 430, the probability calculation unit 330 determines the positional information at the time t of the vehicle and the positional information at the time t of the other vehicles, the position-direction information at the time t + Δt of the vehicle and the other vehicle. The collision collision probability of the vehicle with respect to other vehicles and the access collision probability when the merge collision probability has occurred are calculated based on the position-direction information at the time t + Δt. Each collision probability is described in detail as follows.

병합 충돌과 관련하여, 상기에서 언급한 바와 같이, 병합 충돌은 동일한 시간 슬롯을 사용하는 차량 i와 차량 j에 대해, 시간 t에서의 차량 i와 차량 j의 거리가 기 설정된 거리 이상이 되어 자원 충돌이 발생되지 않지만, 시간 t+△t에서의 차량 i와 차랑 j의 예측된 거리가 기 설정된 거리 미만이 되어 발생하는 자원 충돌로 정의된다. 이 때, 기 설정된 거리는 2홉 내지 기 설정된 전송 반경(R)의 2배(2R)일 수 있다. Regarding the merge collision, as mentioned above, the merge collision is a resource collision for the vehicle i and the vehicle j using the same time slot such that the distance between the vehicle i and the vehicle j at time t becomes more than a preset distance. Although not generated, it is defined as a resource collision that occurs when the predicted distance between the vehicle i and the vehicle j at the time t + Δt is less than the preset distance. In this case, the preset distance may be 2 hops to 2 times the preset transmission radius R.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 병합 충돌 확률은 아래의 수학식 2와 같이 표현될 수 있다.
According to an embodiment of the present invention, the merge collision probability may be expressed as Equation 2 below.

Figure 112018087831112-pat00011
Figure 112018087831112-pat00011

여기서, PMC(i, t)는 시간 t에서 차량 i에서 병합 충돌이 발생할 확률, Mmc는 차량 애드혹 네트워크 내의 차량들의 위치-방향 정보에 기초하여 산출되는 병합 충돌이 발생할 수 있는 차량의 개수, R는 전송 반경, 2R는 상기 기 설정된 거리, l는 도로의 폭, w는 도로의 길이, Pmc(i, j, t)는 시간 t에서 차량 j로 인해 차량 i에서 병합 충돌이 발생할 확률을 각각 의미한다. Where P MC (i, t) is the probability that a merge collision will occur in vehicle i at time t, M mc is the number of vehicles that can generate a merge collision calculated based on the location-direction information of vehicles in the vehicle ad hoc network, Where R is the transmission radius, 2R is the predetermined distance, l is the width of the road, w is the length of the road, and P mc (i, j, t) is the probability that merged collision will occur in vehicle i due to vehicle j at time t. Each means.

이 때, Pmc(i, j, t)는 아래의 수학식 3과 같이 표현될 수 있다.
In this case, P mc (i, j, t) may be expressed as Equation 3 below.

Figure 112018087831112-pat00012
Figure 112018087831112-pat00012

여기서, Pr{ }는 확률 함수, Pr{dij(t) > 2R}은 t에서의 차량 i 및 차량 j 사이의 거리 차이(=dij(t))가 2홉보다 클 경우의 확률, Pr{dij(t+△t) ≤ 2R}는 t+△t에서의 차량 i와 차량 j 사이의 거리 차이(=dij(t+△t))가 2홉보다 작을 경우의 확률, Pr{ni(t) = nj(t)}는 시간 t에서의 차량 i가 점유한 시간 슬롯의 번호(=ni(t))와 차량 j가 점유한 시간 슬롯의 번호(=nj(t))가 동일할 경우의 확률, vij(t)는 시간 t에서의 차량 i와 차량 j의 속도 차, N는 하나의 프레임의 전체 시간 슬롯의 개수, △t는 시간 변화량, vmax는 기 설정된 최대 속도, θij(t)는 시간 t에서의 차량 i와 차량 j 사이의 이동 방향의 각도 차를 각각 의미한다. Where Pr {} is the probability function, Pr {d ij (t)> 2R} is the probability when the distance difference (= d ij (t)) between vehicle i and j at t is greater than 2 hops, Pr {d ij (t + Δt) ≤ 2R} is the probability when the distance difference between vehicle i and vehicle j (= d ij (t + Δt)) at t + Δt is less than 2 hops, Pr {n i ( t) = n j (t)} is the number of time slots occupied by vehicle i at time t (= n i (t)) and the number of time slots occupied by vehicle j (= n j (t)). Equality , v ij (t) is the speed difference between vehicle i and j at time t, N is the total number of time slots in one frame, Δt is the amount of time change, and v max is the preset maximum speed , θ ij (t) means the angle difference in the moving direction between the vehicle i and the vehicle j at time t, respectively.

이 경우, dij(t) 및 dij(t+△t)는 아래의 수학식 4와 같이 표현될 수 있다.
In this case, d ij (t) and d ij (t + Δt) may be expressed by Equation 4 below.

Figure 112018087831112-pat00013
Figure 112018087831112-pat00013

여기서, xi(t)는 시간 t에서의 차량 i의 x축 좌표, yi(t)는 시간 t에서의 차량 i의 y축 좌표, xj(t)는 시간 t에서의 차량 j의 x축 좌표, yj(t)는 시간 t에서의 차량 j의 y축 좌표, θi(t)는 시간 t에서의 차량 i의 이동 방향 정보, θj(t)는 시간 t에서의 차량 j의 이동 방향 정보를 각각 의미한다. Where x i (t) is the x-axis coordinate of vehicle i at time t, y i (t) is the y-axis coordinate of vehicle i at time t, and x j (t) is x of vehicle j at time t Axial coordinate, y j (t) is the y-axis coordinate of the vehicle j at time t, θ i (t) is the moving direction information of the vehicle i at time t, θ j (t) is the vehicle j at time t Means the direction of movement information, respectively.

그리고, Pr{dij(t) > 2R}, Pr{dij(t+△t) ≤ 2R} 및 r{ni(t) = nj(t)}는 아래의 수학식 5와 같이 표현되어 상기한 수학식 3이 도출될 수 있다.
Pr {d ij (t)> 2R}, Pr {d ij (t + Δt) ≤ 2R} and r {n i (t) = n j (t)} are represented by Equation 5 below. Equation 3 may be derived.

Figure 112018087831112-pat00014
Figure 112018087831112-pat00014

다음으로, 액세스 충돌과 관련하여, 상기에서 언급한 바와 같이, 액세스 충돌은 병합 충돌 확률이 발생하고 난 후, 차량 i와 차량 j 사이의 거리가 기 설정된 거리 미만인 경우 차량 i와 차량 j이 동일한 시간 슬롯을 점유하는 경우 발생하는 자원 충돌로 정의된다. 이 때, 기 설정된 거리는 2홉 내지 기 설정된 전송 반경(R)의 2배(2R)일 수 있다. Next, in relation to the access collision, as mentioned above, the access collision is the same time that the vehicle i and the vehicle j have the same time when the distance between the vehicle i and the vehicle j is less than the preset distance after the merge collision probability occurs; Defined as a resource conflict that occurs when occupying a slot. In this case, the preset distance may be 2 hops to 2 times the preset transmission radius R.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 액세스 충돌 확률은 아래의 수학식 6와 같이 표현될 수 있다.
According to an embodiment of the present invention, the access collision probability may be expressed as in Equation 6 below.

Figure 112018087831112-pat00015
Figure 112018087831112-pat00015

여기서, PAC(i, t)는 시간 t에서의 차량 i에서 액세스 충돌이 발생할 확률, Aac는 병합 충돌이 발생한 차량의 개수, Pac(i, j, t)는 시간 t에서 차량 j로 인해 차량 i에서 액세스 충돌이 발생할 확률을 각각 의미한다. Where P AC (i, t) is the probability that an access collision will occur in vehicle i at time t, A ac is the number of vehicles in which a merge collision occurred, and P ac (i, j, t) is vehicle t at time t Each means a probability that an access collision occurs in the vehicle i.

이 때, Pac(i, j, t)는 아래의 수학식 7과 같이 표현될 수 있다.
In this case, P ac (i, j, t) may be expressed by Equation 7 below.

Figure 112018087831112-pat00016
Figure 112018087831112-pat00016

여기서, Pr{Ne > Aac}는 현재 새로 자원을 점유하려고 시도하는 차량의 개수 보다 하나의 프레임 내의 점유되지 않는 시간 슬롯의 개수(=Ne)가 많을 경우의 확률, N는 하나의 프레임당 전체 시간 슬롯의 개수를 각각 의미한다. 이 때, Pr{Ne > Aac}는 아래의 수학식 8과 같으며, 이를 통해 수학식 7이 도출될 수 있다.
Where Pr {N e > A ac } is the probability that the number of unoccupied time slots in one frame (= N e ) is greater than the number of vehicles currently attempting to occupy new resources, and N is the total number of time slots per frame. Means each. At this time, Pr {N e > A ac } is the same as Equation 8 below, through which Equation 7 can be derived.

Figure 112018087831112-pat00017
Figure 112018087831112-pat00017

그 후, 단계(440)에서, 판단부(340)는 병합 충돌 확률 및 액세스 충돌 확률에 기초하여 자원 충돌이 발생하였는지 여부를 판단할 수 있다. 일례로, 각각의 충돌 확률에 대해 기 설정된 임계값들을 설정하고, 기 설정된 임계값과 각각의 충돌 확률을 비교하여 자원 충돌이 발생하였는지 여부를 판단할 수 있다.Thereafter, in operation 440, the determination unit 340 may determine whether a resource collision occurs based on the merge collision probability and the access collision probability. For example, preset thresholds may be set for each collision probability, and the collision threshold may be determined by comparing each collision probability with a preset threshold.

마지막으로, 단계(450)에서, 자원 할당부(350)는 자원 충돌이 발생하는 경우, 다음 브로드캐스팅 이전에 해당 차량이 점유하는 TDMA의 시간 슬롯을 변경할 수 있다. 이에 따라, 차량들 간의 자원 충돌이 방지될 수 있다. Finally, in step 450, if a resource conflict occurs, the resource allocator 350 may change the time slot of the TDMA occupied by the vehicle before the next broadcasting. Accordingly, resource collision between vehicles can be prevented.

또한, 본 발명의 실시예들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 일 실시예들의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.In addition, embodiments of the present invention can be implemented in the form of program instructions that can be executed by various computer means may be recorded on a computer readable medium. The computer readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. Program instructions recorded on the media may be those specially designed and constructed for the purposes of the present invention, or they may be of the kind well-known and available to those having skill in the computer software arts. Examples of computer readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tape, optical media such as CD-ROMs, DVDs, and magnetic disks such as floppy disks. Examples of program instructions such as magneto-optical and ROM, RAM, flash memory, etc. may be executed by a computer using an interpreter as well as machine code such as produced by a compiler. Contains high-level language codes. The hardware device described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of one embodiment of the present invention, and vice versa.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다. In the present invention as described above has been described by the specific embodiments, such as specific components and limited embodiments and drawings, but this is provided to help the overall understanding of the present invention, the present invention is not limited to the above embodiments, Various modifications and variations can be made by those skilled in the art to which the present invention pertains. Therefore, the spirit of the present invention should not be limited to the described embodiments, and all of the equivalents or equivalents of the claims as well as the claims to be described later belong to the scope of the present invention. .

Claims (6)

TDMA 기반의 차량 애드혹 네트워크에 포함된 차량 내의 단말 장치에 있어서,
시간 t에서의 상기 차량 및 상기 네트워크의 다른 차량의 운행 정보에 기초하여 시간 t+△t에서의 상기 차량의 위치-방향 정보 및 상기 다른 차량들의 위치-방향 정보를 산출하는 위치-방향 산출부 - 상기 위치-방향 정보는 시간 t에서 시간 t+△t까지의 이동 방향이 반영된 위치 정보이고, 상기 운행 정보는 속도 정보, 가속도 정보 및 위치 정보를 포함함 -;
시간 t에서의 상기 차량 및 상기 다른 차량의 위치 정보와, 시간 t+△t에서의 상기 차량 및 상기 다른 차량의 위치-방향 정보에 기초하여 상기 다른 차량에 대한 상기 차량의 병합 충돌 확률 및 상기 병합 충돌 확률이 발생한 경우의 액세스 충돌 확률을 산출하는 확률 산출부; 및
상기 병합 충돌 확률 및 상기 액세스 충돌 확률에 기초하여 자원 충돌이 발생하였는지 여부를 판단하는 판단부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 단말 장치.
A terminal device in a vehicle included in a TDMA based vehicle ad hoc network,
A position-direction calculator for calculating position-direction information of the vehicle and position-direction information of the other vehicles at time t + Δt based on driving information of the vehicle at time t and other vehicles in the network; The position-direction information is position information reflecting a moving direction from time t to time t + Δt, wherein the driving information includes speed information, acceleration information and position information;
The merge collision probability and the merge collision of the vehicle with respect to the other vehicle based on the position information of the vehicle and the other vehicle at time t and the position-direction information of the vehicle and the other vehicle at time t + Δt A probability calculator configured to calculate an access collision probability when a probability occurs; And
And a determination unit determining whether a resource collision has occurred based on the merge collision probability and the access collision probability.
제1항에 있어서,
상기 단말 장치는, 상기 자원 충돌이 발생하는 경우, 다음 브로드캐스팅 이전에 상기 차량이 점유하는 TDMA의 시간 슬롯을 변경하여 자원 충돌을 방지하는 자원 할당부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단말 장치.
The method of claim 1,
The terminal device, the terminal device, characterized in that it further comprises a resource allocator for changing the time slot of the TDMA occupied by the vehicle before the next broadcast to prevent resource conflicts.
제1항에 있어서,
상기 차량 및 상기 다른 차량들 각각에 대한 시간 t+△t에서의 위치-방향 정보는 아래의 수학식과 같이 표현되는 것을 특징으로 하는 단말 장치.
Figure 112018087831112-pat00018

여기서, V는 위치-방향 정보,
Figure 112018087831112-pat00019
는 상기 위치 정보, θ는 이동 방향의 각도, α는 상기 이동 방향의 각도의 변화량, τ는 α의 시간 변화량을 각각 의미함.
The method of claim 1,
And the position-direction information at time t + Δt for each of the vehicle and the other vehicles is expressed by the following equation.
Figure 112018087831112-pat00018

Where V is location-direction information,
Figure 112018087831112-pat00019
Is the positional information, θ is the angle of the moving direction, α is the amount of change in the angle of the movement direction, τ is the amount of time change of α, respectively.
제1항에 있어서,
상기 병합 충돌은, 동일한 시간 슬롯을 사용하는 차량 i와 차량 j에 대해, 시간 t에서의 상기 차량 i와 상기 차량 j의 거리가 기 설정된 거리 이상이 되어 자원 충돌이 발생되지 않지만, 시간 t+△t에서의 상기 차량 i와 상기 차량 j의 예측된 거리가 상기 설정된 거리 미만이 되어 발생하는 자원 충돌로 정의되며,
상기 병합 충돌 확률은 아래의 수학식과 같이 표현되는 것을 특징으로 하는 단말 장치.
Figure 112019503367930-pat00020

여기서, PMC(i, t)는 시간 t에서의 상기 차량 i에서 병합 충돌이 발생할 확률, Mmc는 상기 차량 애드혹 네트워크 내의 차량들의 위치-방향 정보에 기초하여 산출되는 병합 충돌이 발생할 수 있는 차량의 개수, R는 전송 반경, 상기 2R는 상기 설정된 거리, l는 도로의 폭, w는 상기 도로의 길이, Pmc(i, j, t)는 시간 t에서 상기 차량 j로 인해 상기 차량 i에서 병합 충돌이 발생할 확률, Pr{ }는 확률 함수, dij(t)는 시간 t에서의 상기 차량 i와 상기 차량 j 사이의 거리, 상기 dij(t+△t)는 시간 t+△t에서의 상기 차량 i와 상기 차량 j 사이의 거리, ni(t)는 시간 t에서의 상기 차량 i가 점유한 시간 슬롯의 번호, nj(t)는 시간 t에서의 상기 차량 j가 점유한 시간 슬롯의 번호, vij(t)는 시간 t에서의 상기 차량 i와 상기 차량 j의 속도 차, N는 하나의 프레임의 전체 시간 슬롯의 개수, △t는 시간 변화량, vmax는 기 설정된 최대 속도, θij(t)는 시간 t에서의 상기 차량 i와 상기 차량 j 사이의 이동 방향의 각도 차를 각각 의미함.
The method of claim 1,
In the merge collision, for the vehicle i and the vehicle j using the same time slot, the distance between the vehicle i and the vehicle j at a time t is greater than or equal to a preset distance, but no resource collision occurs, but the time t + Δt Is defined as a resource collision occurring when the predicted distance between the vehicle i and the vehicle j is less than the set distance,
The merge collision probability is represented by the following equation.
Figure 112019503367930-pat00020

Where P MC (i, t) is the probability that a merge collision will occur in the vehicle i at time t, and M mc is a vehicle that can generate a merge collision calculated based on the location-direction information of vehicles in the vehicle ad hoc network. , R is the transmission radius, 2R is the set distance, l is the width of the road, w is the length of the road, P mc (i, j, t) is in the vehicle i due to the vehicle j at time t The probability that a merge collision will occur, Pr {} is a probability function, d ij (t) is the distance between the vehicle i and the vehicle j at time t, and d ij (t + Δt) is the time at time t + Δt Distance between vehicle i and vehicle j, n i (t) is the number of time slots occupied by vehicle i at time t, and n j (t) is the time slot occupied by vehicle j at time t number, v ij (t) is the vehicle speed difference between the i and j of the vehicle at time t, N is the total time slot of a frame Number, △ t is a time change amount, v max is also based maximum speed, θ ij (t) is set, meaning the vehicle i and the angle of the direction of movement of the car between the car j at time t, respectively.
제4항에 있어서,
상기 액세스 충돌은 상기 차량 i와 상기 차량 j 사이의 거리가 상기 설정된 거리 미만인 경우 상기 차량 i와 상기 차량 j이 동일한 시간 슬롯을 점유하는 경우 발생하는 자원 충돌로 정의되며,
상기 병합 충돌이 발생한 경우의 상기 액세스 충돌 확률은 아래의 수학식과 같이 표현되는 것을 특징으로 하는 단말 장치.
Figure 112018087831112-pat00021

여기서, PAC(i, t)는 시간 t에서의 상기 차량 i에서 액세스 충돌이 발생할 확률, Aac는 병합 충돌이 발생한 차량의 개수, Pac(i, j, t)는 시간 t에서 상기 차량 j로 인해 상기 차량 i에서 액세스 충돌이 발생할 확률, N는 하나의 프레임당 전체 시간 슬롯의 개수, Ne는 상기 하나의 프레임에서 점유되지 않는 시간 슬롯의 개수를 각각 의미함.
The method of claim 4, wherein
The access collision is defined as a resource collision that occurs when the vehicle i and the vehicle j occupy the same time slot when the distance between the vehicle i and the vehicle j is less than the set distance,
And the access collision probability when the merge collision occurs is expressed by the following equation.
Figure 112018087831112-pat00021

Where P AC (i, t) is the probability that an access collision will occur in the vehicle i at time t, A ac is the number of vehicles in which a merge collision has occurred, and P ac (i, j, t) is the vehicle at time t j is the probability that an access collision occurs in the vehicle i, N is the total number of time slots per frame, N e is the number of time slots not occupied in the one frame, respectively.
프로세서에 의해 수행되며, TDMA 기반의 차량 애드혹 네트워크에 포함된 차량의 자원 충돌 방지에 있어서,
시간 t에서의 상기 차량 및 상기 네트워크의 다른 차량의 운행 정보에 기초하여 시간 t+△t에서의 상기 차량의 위치-방향 정보 및 상기 다른 차량들의 위치-방향 정보를 산출하는 단계 - 상기 위치-방향 정보는 시간 t에서 시간 t+△t까지의 이동 방향이 반영된 위치 정보이고, 상기 운행 정보는 속도 정보, 가속도 정보 및 위치 정보를 포함함 -;
시간 t에서의 상기 차량 및 상기 다른 차량의 위치 정보와, 시간 t+△t에서의 상기 차량 및 상기 다른 차량의 위치-방향 정보에 기초하여 상기 다른 차량에 대한 상기 차량의 병합 충돌 확률 및 상기 병합 충돌 확률이 발생한 경우의 액세스 충돌 확률을 산출하는 산출하는 단계;
상기 병합 충돌 확률 및 상기 액세스 충돌 확률에 기초하여 자원 충돌이 발생하였는지 여부를 판단하는 단계; 및
상기 자원 충돌이 발생하는 경우, 다음 브로드캐스팅 이전에 상기 차량이 점유하는 TDMA의 시간 슬롯을 변경하여 자원 충돌을 방지하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 자원 충돌 방지 방법.
In the resource collision prevention of a vehicle performed by a processor and included in a TDMA-based vehicle ad hoc network,
Calculating the position-direction information of the vehicle and the position-direction information of the other vehicles at time t + Δt based on the driving information of the vehicle and other vehicles in the network at time t—the position-direction information Is position information reflecting a moving direction from time t to time t + Δt, and the driving information includes speed information, acceleration information, and position information;
The merge collision probability and the merge collision of the vehicle with respect to the other vehicle based on the position information of the vehicle and the other vehicle at time t and the position-direction information of the vehicle and the other vehicle at time t + Δt Calculating an access collision probability when the probability occurs;
Determining whether a resource collision has occurred based on the merge collision probability and the access collision probability; And
When the resource collision occurs, changing the time slot of the TDMA occupied by the vehicle before the next broadcasting to prevent resource collision.
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