一种基于车联网的道路安全信息实时通信方法技术

本发明专利技术提供了一种基于车联网的道路安全信息实时通信方法，所述车联网包括基站、车辆节点、接入节点、路由器和一个服务器构成；每个接入节点和基站具有唯一性的坐标，接入节点和基站使用不同的协议进行通信；接入节点部署在车载网覆盖的道路两侧；车辆节点通过本发明专利技术所提供的方法能够快速获取服务数据，缩短了获取服务数据的延迟和代价，提高了服务质量，本发明专利技术可应用于道路路况监测、车辆管理等领域，具有广泛的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种基于车联网的道路安全信息实时通信方法
本专利技术涉及一种通信方法，尤其涉及的是一种基于车联网的道路安全信息实时通信方法。
技术介绍
车联网是建立在车辆之上且能提供本地服务的一种服务模式。近年来，很多研究工作致力于车联网，以便使车辆驾驶人能够快速获取网络服务。随着网络技术的发展，车联网会成为未来提供服务的一种模式。目前，车联网的实现模式是通过广播来实现，因此延迟和代价都比较大，降低了网络服务性能。因此，如何降低车联网提供服务的延迟和代价成为近年来研究的热点问题。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供了一种基于车联网的道路安全信息实时通信方法。车辆节点通过本专利技术能够快速获取道路安全信息，从而实现安全驾驶，此外，本专利技术有效降低了车联网提供服务的延迟和代价，从而有效提高网络服务性能。技术方案：本专利技术公开了一种基于车联网的道路安全信息实时通信方法，所述车联网包括基站、车辆节点、接入节点、路由器和一个服务器构成；每个接入节点和基站具有唯一性的坐标，接入节点和基站使用不同的协议进行通信，例如，接入节点使用IEEE802.11p协议进行通信，基站使用IEEE802.16协议进行通信；接入节点部署在车载网覆盖的道路两侧；所述车载网覆盖的道路划分为两个以上的路段，一个路段为两个接入节点之间的道路，由坐标二元组<(x’,y’),(x”,y”)>或者<(x”,y”),(x’,y’)>标识，其中，(x’,y’)和(x”,y”)分别为定义该路段的两个接入节点的坐标；车辆节点包含公共车辆节点和普通车辆节点，公共车辆节点可以为公交车，普通车辆节点可以为私家车；公共车辆节点配置两个无线接口A1和A2，其中无线接口A1与车辆节点或者接入节点链接，无线接口A2与基站链接；普通车辆节点配置一个无线接口，普通车辆节通过无线接口与其他车辆节点或者接入节点链接；接入节点配置一个无线接口和一个有线接口，无线接口与车辆节点链接，有线接口与路由器连接；基站配置一个无线接口和一个有线接口，无线接口与公共车辆节点链接，有线接口与路由器连接；一个路由器配置两个以上的有线接口，每个有线接口与路由器、接入节点、服务器或者基站相连；每个车辆节点配置一个具有唯一性的硬件ID，例如MAC地址；每个无线接口或者有线接口均由一个接口IDx标识，接口ID为x的接口简写为接口x；服务器配置一个有线接口，服务器的有线接口与路由器相连；一种道路安全信息由名称和坐标标识，名称指明该道路安全信息的类型，坐标指明该道路安全信息发生的位置；一种消息由消息类型，坐标，名称，硬件ID和负载构成；消息类型值消息名称1服务器消息2基站消息3信标消息4注册消息5连通消息6数据消息7上传消息8下载消息每个路由器保存一个服务器表，一个服务器表项包含接口ID域和生命周期域；服务器S1与路由器R0连接，服务器S1定期执行下述操作维护服务器表：步骤101：开始；步骤102：服务器S1发送一个服务器消息，该服务器消息的消息类型值为1，坐标域值为0，名称域值为空，硬件ID为空，负载为空；步骤103：路由器R0从接口f1接收到服务器消息，从除了接口f1以外的所有接口转发该服务器消息；路由器R0查看服务器表，如果存在一个服务器表项，该服务器表项的接口ID等于f1，则将该服务器表项的生命周期设置为最大值；否则路由器R0创建一个服务器表项，该服务器表项的接口ID为f1，生命周期设置为最大值；步骤104：如果基站或者接入节点接收到该服务器消息，则执行步骤107，否则执行步骤105；步骤105：路由器从接口f2接收到该服务器消息后，查看服务器表；如果存在一个服务器表项，该服务器表项的接口ID等于f2，则将该服务器表项的生命周期设置为最大值；否则该服务器创建一个服务器表项，该服务器表项的接口ID为f2，生命周期设置为最大值；步骤106：从接口f2接收到该服务器消息的路由器从除了接口f2的每个接口转发该服务器消息，执行步骤104；步骤107：结束；如果路由器检测到一个服务器表项的生命名周期衰减为0，则删除该服务器表项。服务器通过上述过程建立多条到达自己的路由路径，从而实现网络的负载平衡，提高网络通信性能。本专利技术所述方法中，路由器保存一个基站表，一个基站表项包含坐标域、接口ID域和生命周期域；基站BS1定期执行下述操作维护基站表：步骤201：开始；步骤202：基站BS1从有线接口发送一个基站消息，该基站消息的消息类型值为2，坐标域值为基站BS1的坐标，名称域值为空，硬件ID为空，负载为空；步骤203：如果基站或者接入节点接收到该基站消息，则执行步骤206，否则执行步骤204；步骤204：路由器从接口f3接收到该基站消息后，查看基站表；如果存在一个基站表项，该基站表项的坐标域值等于该基站消息的坐标域值且接口ID等于f3，则将该基站表项的生命周期设置为最大值；否则该基站创建一个基站表项，该基站表项的坐标域值等于该基站消息的坐标域值，接口ID为f3，生命周期设置为最大值；步骤205：从接口f3接收到该基站消息的路由器从除了接口f3以外的每个接口转发该基站消息，执行步骤203；步骤206：结束；如果路由器检测到一个基站表项的生命名周期衰减为0，则删除该基站表项。基站通过上述过程建立多条到达自己的路由路径，路由器通过基站表建立多条到达基站的路由路径，消息可以通过多条路由路径中的任一条路由路径进行传输，从而实现网络负载均衡，提高了网络通信性能。本专利技术所述方法中，一个车辆节点维护一个邻居表，一个邻居表项包含类型域、路段域、硬件ID域、坐标域和生命周期域；类型域值取值为0,1,2，类型0表示接入节点，类型1表示公共车辆节点，类型2表示普通车辆节点；一个接入节点定期从无线接口发送信标消息，该信标消息的消息类型值为3，坐标等于该接入节点的坐标，名称为空，硬件ID为空，负载为类型域值0；路段RS1由接入节点AP1和接入节点AP2定义，接入节点AP1的坐标为(x1,y1)，接入节点AP2的坐标为(x2,y2)，路段RS1由坐标二元组<(x1,y1)，(x2,y2)>或者<(x2,y2)，(x1,y1)>标识；位于路段RS1的公共车辆节点通过接口A1定期发送信标消息，该信标消息的消息类型值为3，坐标等于该公共车辆节点的坐标，名称为空，硬件ID为该公共车辆节点的硬件ID，负载为类型域值1以及标识路段RS1的坐标二元组；位于路段RS1的普通车辆节点定期发送信标消息，该信标消息的消息类型值为3，坐标等于该普通车辆节点的坐标，名称为空，硬件ID为该普通车辆节点的硬件ID，负载为类型域值2以及标识路段RS1的坐标二元组；车辆节点接收到信标消息后查看邻居表，如果存在一个邻居表项，该邻居表项的硬件ID等于该信标消息的硬件ID，则该车辆节点将该邻居表项的坐标更新为该信标消息的坐标域值，类型域值更新为该信标消息负载中的类型域值，路段域值更新为该信标消息负载中的坐标二元组，将生命周期设置为最大值，例如500ms；否则，该车辆节点创建一个邻居表项，该邻居表项的硬件ID等于该信标消息的硬件ID，该邻居表项的坐标等于该信标本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于车联网的道路安全信息实时通信方法，其特征在于，所述车联网包括基站、车辆节点、接入节点、路由器和一个服务器构成；每个接入节点和基站具有唯一性的坐标，接入节点和基站使用不同的协议进行通信；接入节点部署在车载网覆盖的道路两侧；所述车载网覆盖的道路划分为两个以上的路段，一个路段为两个接入节点之间的道路，由坐标二元组

【技术特征摘要】
1.一种基于车联网的道路安全信息实时通信方法，其特征在于，所述车联网包括基站、车辆节点、接入节点、路由器和一个服务器构成；每个接入节点和基站具有唯一性的坐标，接入节点和基站使用不同的协议进行通信；接入节点部署在车载网覆盖的道路两侧；所述车载网覆盖的道路划分为两个以上的路段，一个路段为两个接入节点之间的道路，由坐标二元组<(x’,y’),(x”,y”)>或者<(x”,y”),(x’,y’)>标识，其中，(x’,y’)和(x”,y”)分别为定义该路段的两个接入节点的坐标；车辆节点包含公共车辆节点和普通车辆节点；公共车辆节点配置两个无线接口A1和A2，其中无线接口A1与车辆节点或者接入节点链接，无线接口A2与基站链接；普通车辆节点配置一个无线接口，普通车辆节通过无线接口与其他车辆节点或者接入节点链接；接入节点配置一个无线接口和一个有线接口，无线接口与车辆节点链接，有线接口与路由器连接；基站配置一个无线接口和一个有线接口，无线接口与公共车辆节点链接，有线接口与路由器连接；一个路由器配置两个以上的有线接口，每个有线接口与路由器、接入节点、服务器或者基站相连；每个车辆节点配置一个具有唯一性的硬件ID；每个无线接口或者有线接口均由一个接口IDx标识，接口ID为x的接口简写为接口x；服务器配置一个有线接口，服务器的有线接口与路由器相连；一种道路安全信息由名称和坐标标识，名称指明该道路安全信息的类型，坐标指明该道路安全信息发生的位置；一种消息由消息类型，坐标，名称，硬件ID和负载构成；消息类型值消息名称1服务器消息2基站消息3信标消息4注册消息5连通消息6数据消息7上传消息8下载消息每个路由器保存一个服务器表，一个服务器表项包含接口ID域和生命周期域；服务器S1与路由器R0连接，服务器S1定期执行下述操作维护服务器表：步骤101：开始；步骤102：服务器S1发送一个服务器消息，该服务器消息的消息类型值为1，坐标域值为0，名称域值为空，硬件ID为空，负载为空；步骤103：路由器R0从接口f1接收到服务器消息，从除了接口f1以外的所有接口转发该服务器消息；路由器R0查看服务器表，如果存在一个服务器表项，该服务器表项的接口ID等于f1，则将该服务器表项的生命周期设置为最大值；否则路由器R0创建一个服务器表项，该服务器表项的接口ID为f1，生命周期设置为最大值；步骤104：如果基站或者接入节点接收到该服务器消息，则执行步骤107，否则执行步骤105；步骤105：路由器从接口f2接收到该服务器消息后，查看服务器表；如果存在一个服务器表项，该服务器表项的接口ID等于f2，则将该服务器表项的生命周期设置为最大值；否则该服务器创建一个服务器表项，该服务器表项的接口ID为f2，生命周期设置为最大值；步骤106：从接口f2接收到该服务器消息的路由器从除了接口f2的每个接口转发该服务器消息，执行步骤104；步骤107：结束；如果路由器检测到一个服务器表项的生命名周期衰减为0，则删除该服务器表项。2.根据权利要求要求1所述的一种基于车联网的道路安全信息实时通信方法，其特征在于，路由器保存一个基站表，一个基站表项包含坐标域、接口ID域和生命周期域；基站BS1定期执行下述操作维护基站表：步骤201：开始；步骤202：基站BS1从有线接口发送一个基站消息，该基站消息的消息类型值为2，坐标域值为基站BS1的坐标，名称域值为空，硬件ID为空，负载为空；步骤203：如果基站或者接入节点接收到该基站消息，则执行步骤206，否则执行步骤204；步骤204：路由器从接口f3接收到该基站消息后，查看基站表；如果存在一个基站表项，该基站表项的坐标域值等于该基站消息的坐标域值且接口ID等于f3，则将该基站表项的生命周期设置为最大值；否则该基站创建一个基站表项，该基站表项的坐标域值等于该基站消息的坐标域值，接口ID为f3，生命周期设置为最大值；步骤205：从接口f3接收到该基站消息的路由器从除了接口f3以外的每个接口转发该基站消息，执行步骤203；步骤206：结束；如果路由器检测到一个基站表项的生命名周期衰减为0，则删除该基站表项。3.根据权利要求1所述的一种基于车联网的道路安全信息实时通信方法，其特征在于，一个车辆节点维护一个邻居表，一个邻居表项包含类型域、路段域、硬件ID域、坐标域和生命周期域；类型域值取值为0,1,2，类型0表示接入节点，类型1表示公共车辆节点，类型2表示普通车辆节点；一个接入节点定期从无线接口发送信标消息，该信标消息的消息类型值为3，坐标等于该接入节点的坐标，名称为空，硬件ID为空，负载为类型域值0；路段RS1由接入节点AP1和接入节点AP2定义，接入节点AP1的坐标为(x1,y1)，接入节点AP2的坐标为(x2,y2)，路段RS1由坐标二元组<(x1,y1)，(x2,y2)>或者<(x2,y2)，(x1,y1)>标识；位于路段RS1的公共车辆节点通过接口A1定期发送信标消息，该信标消息的消息类型值为3，坐标等于该公共车辆节点的坐标，名称为空，硬件ID为该公共车辆节点的硬件ID，负载为类型域值1以及标识路段RS1的坐标二元组；位于路段RS1的普通车辆节点定期发送信标消息，该信标消息的消息类型值为3，坐标等于该普通车辆节点的坐标，名称为空，硬件ID为该普通车辆节点的硬件ID，负载为类型域值2以及标识路段RS1的坐标二元组；车辆节点接收到信标消息后查看邻居表，如果存在一个邻居表项，该邻居表项的硬件ID等于该信标消息的硬件ID，则该车辆节点将该邻居表项的坐标更新为该信标消息的坐标域值，类型域值更新为该信标消息负载中的类型域值，路段域值更新为该信标消息负载中的坐标二元组，将生命周期设置为最大值；否则，该车辆节点创建一个邻居表项，该邻居表项的硬件ID等于该信标消息的硬件ID，该邻居表项的坐标等于该信标消息的坐标域值，类型域值等于该信标消息负载中的类型域值，路段域值等于该信标消息负载中的坐标二元组，将生命周期设置为最大值；服务器S1保存一个车辆表，一个车辆表项包含路段域、坐标域、硬件ID域和生命周期域；公共车辆节点启动或者经过一个接入节点更改了当前路段后，通过电子地图获取定义该当前路段的两个接入节点的坐标并获取标识该当前路段的坐标二元组；路段RS1由接入节点AP1和接入节点AP2定义，公共车辆节点B1通过接口A2与基站BS1链接，公共车辆节点B1在路段RS1启动或者经过一个接入节点进入了路段RS1，则向服务器S1执行下述注册操作：步骤301：开始；步骤302：公共车辆节点B1从接口A2发送注册消息，该注册消息的消息类型值为4，坐标为公共车辆节点B1的坐标，名称为空，硬件ID为公共车辆节点B1的硬件ID，负载为标识路段RS1的坐标二元组；基站BS1接收到该注册消息后，从有线接口转发该注册消息；步骤303：如果服务器S1接收到该注册消息，则执行步骤305，否则执行步骤304；步骤304：接收到注册消息的路由器随机选择一个服务器表项，从该服务器表项的接口ID所标识的接口转发该注册消息，执行步骤303；步骤305：服务器S1接收到注册消息后查看车辆表，如果存在一个车辆表项，该车辆表项的硬件ID等于该注册消息的硬件ID，则将该车辆表项的路段域值更新为该注册消息负载中的坐标二元组，将坐标域值更新为该注册消息的坐标域值，将生命周期设置为最大值；否则，服务器S1创建一个车辆表项，该车辆表项的硬件ID等于该注册消息的硬件ID，路段域值等于该注册消息负载中的坐标二元组，坐标域值等于该注册消息的坐标域值，将生命周期设置为最大值；步骤306：结束。4.根据权利要求1所述的一种基于车联网的道路安全信息实时通信方法，其特征在于，一个接入节点保存一个邻居接入节点表，一个邻居接入节点表项包含坐标域和标识域，标识域值为1，说明该接入节点与该邻居接入节点表项所标识的邻居接入节点多跳可达，即该接入节点与该邻居接入节点所定义的路段处于连通状态；标识域值为0，说明该接入节点与该邻居接入节点表项所标识的邻居接入节点不可达，即该接入节点与该邻居接入节点所定义的路段处于非连通状态；接入节点启动后，通过电子地图获取邻居接入节点的数量以及每个邻居接入节点的坐标；然后该接入节点针对每个邻居接入节点创建一个邻居接入节点表项，该邻居接入节点表项的坐标域值等于该邻居接入节点的坐标，标识域值为0；一个车辆节点保存一个邻居接入节点表，一个邻居接入节点表项包含坐标域和标识域；标识域值为1，说明该车辆节点与该邻居接入节点表项所标识的邻居接入节点单跳或者多跳可达；标识域值为0，说明该车辆节点与该邻居接入节点表项所标识的邻居接入节点不可达；车辆节点启动后，通过电子地图获取定义当前路段的两个接入节点的坐标，针对每个接入节点，创建一个邻居接入节点表，该邻居接入节点表项的坐标为该接入节点的坐标，标识域值为0；路段RS1由接入节点AP1和接入节点AP2定义，接入节点AP1定期执行下述过程维护邻居接入节点表：步骤401：开始；步骤402：接入节点AP1侦听邻居车辆节点的连通消息，选择一个车辆节点，该车辆节点位于路段RS1且距离接入节点AP1距离最远，从无线接口发送一个连通消息，该连通消息的消息类型值为5，坐标为接入节点AP1的坐标...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓喃，程宏斌，朱海霞，
申请(专利权)人：常熟理工学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32