基于区域危险度的车载网信道拥塞控制方法及系统技术方案

本发明专利技术属于智能交通系统技术领域，具体公开了一种基于区域危险度的车载网信道拥塞控制方法及系统，该方法利用车辆驾驶员的驾驶行为和车辆的物理性能，计算道路车辆密度，调整BSM传输间隔，并计算车辆的危险度；对路网中的危险车辆分簇，设定危险车辆为簇中心，计算道路区域中各个危险车辆簇的危险度指标；基于各个车辆簇的运行趋势和位置判断，计算危险车辆簇的权重因子和整个道路的区域危险度，再分别计算危险车辆HVF和危险车辆簇内车辆NVF，调整安全消息分发策略。采用本技术方案，根据惩罚因子自适应调整安全消息传输间隔，保证基本安全消息在车辆密度较大的情况下以合适的传输频率发送，又避免因车辆数量过多导致信道拥塞。塞。塞。

【技术实现步骤摘要】
基于区域危险度的车载网信道拥塞控制方法及系统


[0001]本专利技术属于智能交通系统
，涉及一种基于区域危险度的车载网信道拥塞控制方法及系统。

技术介绍

[0002]随着经济的不断发展和汽车工业的更新进步，智能交通系统(Intelligent Traffic System，ITS)的概念应运而生，智能交通系统利用车载自组网(Vehicular Ad Hoc Network，VANET)在无线网络中的车辆之间传播信息，提高了交通流动性并减少了道路事故的数量。车载自组网的常见通信技术有车辆专用短程通信技术(Dedicated Short Range Communications,DSRC)和蜂窝车联网通信技术C
‑
V2X。
[0003]从1999年以来，DSRC技术在车载通信解决方案中占据主导位置，直到引入了C
‑
V2X技术。在拥塞管理方面，DSRC技术有相当成熟的研究，而C
‑
V2X技术在这方面的运用则是一个值得关注的新主题。目前有几种主流控制信道负载过大、信道容量限制等问题的方法：其一，限制发送节点的数量，当密度较大时，车速相对较小，附近车辆发送信息相差不大，可通过限制发送节点，选取典型节点发送数据来达到拥塞控制目的；其二，选择表示信道拥塞的指标，当该指标超过拥塞阈值时判定当前区域信道处于拥塞状态，采取措施调控使指标低于阈值；其三，根据当前通信环境自适应调控方案。
[0004]在V2V(Vehicle to Vehicle，车对车通讯技术)环境下，根据环境自适应的拥塞控制方案更为适合。而目前主要的拥塞控制研究对象是安全消息的传输间隔和传输功率，传输功率的调整主要是针对传输的安全消息距离影响，传输功率越大则安全消息的传输距离越远，对周围车辆的干扰也就越强，反之通信距离越小，干扰越弱。传输间隔的调整主要是针对安全消息的发送频率，延长传输间隔可以降低安全消息发送频率，减少信道负载以缓解网络拥塞。
[0005]现有的基于传输功率调整的自适应拥塞控制策略方法主要有如下几种：
[0006]根据车辆周围密度调整传输功率实时分布式控制策略，通过道路场景中车辆的泊松分布获取车辆通信范围内车辆密度，再结合提出的信息投递率模型得到保持最大PDR所需的传输距离，针对该车辆调整其传输功率，既保证了最大信息投递率又避免网络拥塞；
[0007]根据车辆自测的信道繁忙率来评估信道状态，再通过贝叶斯网络学习预测下一时刻信道负载，根据预测结果自适应调整发送功率；
[0008]基于道路车辆密度动态调整传输功率的控制算法，保障车辆之间的连通性。
[0009]现有的基于传输间隔调整的自适应拥塞控制策略方法主要有如下几种：一种自适应信标生成速率ABGR拥塞控制机制；将汽车工程师协会(SAE)J2945/1标准规定的一种无线信道拥塞控制算法移植到C
‑
V2X技术；在IEEE802.11p和C
‑
V2X下的不同拥塞管理方法。
[0010]现有技术中，没有考虑到不同道路车辆密度下的Beacon(信标)自适应问题，以周期性的频率发送安全消息，可能会造成大量的数据冗余、信道带宽的浪费和广播风暴，导致严重的网络拥塞问题，最终可能会造成交通安全隐患。此外，没有考虑到实际道路区域中危
险车辆对周围车辆的辐射影响，没有将区域危险度考虑进车载自组织网络的安全消息拥塞控制研究中，导致信道拥塞。

技术实现思路

[0011]本专利技术的目的在于提供一种基于区域危险度的车载网信道拥塞控制方法及系统，解决信道拥塞的问题。
[0012]为了达到上述目的，本专利技术的基础方案为：一种基于区域危险度的车载网信道拥塞控制方法，包括如下步骤：
[0013]获取车辆驾驶员的驾驶行为和车辆的物理性能，计算道路车辆密度，调整BSM传输间隔；
[0014]利用车辆驾驶员的驾驶行为和车辆的物理性能，计算车辆的危险度，并判断路网中的车辆是否为危险车辆；
[0015]基于车辆的危险度对对车辆分簇，设定危险车辆为簇中心，预设影响距离因子内的区域为危险车辆簇；
[0016]根据危险车辆簇划分，计算道路区域中各个危险车辆簇的危险度指标；
[0017]基于各个车辆簇的运行趋势和位置判断，计算危险车辆簇的权重因子和整个道路的区域危险度；
[0018]利用车辆的危险度和整个道路的区域危险度，分别计算危险车辆的惩罚因子HVF和危险车辆簇内车辆的惩罚因子NVF；
[0019]根据危险车辆的惩罚因子HVF和危险车辆簇内车辆的惩罚因子NVF，分别调整危险车辆安全消息分发策略和危险车辆簇内车辆的安全消息分发策略。
[0020]本基础方案的工作原理和有益效果在于：本方案基于道路车辆密度进行车辆安全消息拥塞控制，再根据车辆危险评估和危险车辆簇划分，提出危险车辆的惩罚因子和危险车辆簇内车辆惩罚因子，根据惩罚因子自适应调整车辆合适的传输间隔。将区域危险度考虑进车载自组织网络的安全消息拥塞控制研究中，使不同运行状态和车辆危险度的车辆，在信道拥塞前能够采取主动式拥塞控制降低信道负载。本方案提出惩罚因子NVF、HVF，并据此调整BSM包生成周期，既保证了基本安全消息在车辆密度较大的情况下以合适的传输频率发送，又避免因车辆数量过多导致信道拥塞。
[0021]进一步，计算道路车辆密度，调整BSM传输间隔的方法为：
[0022][0023]其中，Max_ITT(k)是安全消息传输间隔，单位为ms，vMax_ITT是计算中的传输间隔最大门限；N
s
(k)为当前K计算间隔的区域车辆密度；B是密度系数，α为计算因子。
[0024]根据实际道路区域的车辆密度情况，进行自适应调整车辆节点的基本安全消息传输间隔拥塞控制，利于使用。
[0025]进一步，计算车辆的危险度的方法如下：
[0026]车辆驾驶员实时行为RF的获取与判定需要通过车载智能设备，RF由车辆实时车况Vcondition、驾驶员身体状况H
driver
、实时驾驶行为RS
driving
特征向量的特征权重因子W
ri
内积得到，其计算式如下：
[0027]RF
HV
＝[V
condition
,H
driver
,RS
driving
]·
[W
Ri
]T
[0028]其中，T表示转置；
[0029]车辆的物理性能PF通过OBD II接口获得，PF由车辆行驶里程K
VT
、车辆类型V
type
、驾驶员积累经验ACE
driver
特征向量的健康参数权重因子W
Li
内积得到，其计算式如下：
[0030]PF
HV
＝[K
VT
,V
type
,ACE<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于区域危险度的车载网信道拥塞控制方法，其特征在于，包括如下步骤：获取车辆驾驶员的驾驶行为和车辆的物理性能，计算道路车辆密度，调整BSM传输间隔；利用车辆驾驶员的驾驶行为和车辆的物理性能，计算车辆的危险度，并判断路网中的车辆是否为危险车辆；基于车辆的危险度对车辆分簇，设定危险车辆为簇中心，预设影响距离因子内的区域为危险车辆簇；根据危险车辆簇划分，计算道路区域中各个危险车辆簇的危险度指标；基于各个车辆簇的运行趋势和位置判断，计算危险车辆簇的权重因子和整个道路的区域危险度；利用车辆的危险度和整个道路的区域危险度，分别计算危险车辆的惩罚因子HVF和危险车辆簇内车辆的惩罚因子NVF；根据危险车辆的惩罚因子HVF和危险车辆簇内车辆的惩罚因子NVF，分别调整危险车辆安全消息分发策略和危险车辆簇内车辆的安全消息分发策略。2.如权利要求1所述的基于区域危险度的车载网信道拥塞控制方法，其特征在于，计算道路车辆密度，调整BSM传输间隔的方法为：其中，Max_ITT(k)是安全消息传输间隔，单位为ms，vMax_ITT是计算中的传输间隔最大门限；N
s
(k)为当前K计算间隔的区域车辆密度；B是密度系数，α为计算因子。3.如权利要求1所述的基于区域危险度的车载网信道拥塞控制方法，其特征在于，计算车辆的危险度的方法如下：车辆驾驶员实时行为RF的获取与判定需要通过车载智能设备，RF由车辆实时车况Vcondition、驾驶员身体状况H
driver
、实时驾驶行为RS
driving
特征向量的特征权重因子W
ri
内积得到，其计算式如下：RF
HV
＝[V
condition
,H
driver
,RS
driving
]
·
[W
Ri
]
T
其中，T表示转置；车辆的物理性能PF通过OBDII接口获得，PF由车辆行驶里程K
VT
、车辆类型V
type
、驾驶员积累经验ACE
driver
特征向量的健康参数权重因子W
Li
内积得到，其计算式如下：PF
HV
＝[K
VT
,V
type
,ACE
driver
]
·
[W
Li
]
T
；计算车辆的危险度H
V
：H
v
＝αPF
HV
+βRF
hv
其中，α和β分别表示为物理特性和实时驾驶特性的权重因子，得到H
V
健康状态为1到10的值。4.如权利要求1所述的基于区域危险度的车载网信道拥塞控制方法，其特征在于，判断
路网中的车辆是否为危险车辆的方法如下：将车辆危险程度划分为十个等级，分别为I～X，等级越高就代表车辆危险程度越大，其中健康状态为I～VII，即车辆的危险度为I～VII的车辆评定为普通车辆，危险程度为VIII～X表示为危险车辆。5.如权利要求1所述的基于区域危险度的车载网信道拥塞控制方法，其特征在于，对车辆分簇过程中还包括簇合并和簇分离方法，具体步骤如下：簇合并：当两辆危险车辆的车间距离低于影响距离因子R，导致两个危险车辆簇的部分区域重叠，而在影响距离内有两辆及以上危险车辆；当两辆危险车辆的车间距离低于设定的影响距离因子R时，对相关危险车辆簇进行合并；簇分离：当存在一个危险车辆簇内有两辆及以上危险车辆，且危险车辆之间的距离大于影响距离因子R，则该危险车辆簇分离，且在满足危险车辆簇划分条件下产生新的危险车辆簇。6.如权利要求1所述的基于区域危险度的车载网信道拥塞控制方法，其特征在于，计算道路区域中各个危险车辆簇的危险度指标的方法如下：如果道...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾令秋，程继强，韩庆文，吴玉萍，叶蕾，杨乐添，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：