本发明专利技术涉及一种基于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。传输的不稳定性。传输的不稳定性。
【技术实现步骤摘要】
一种基于RSU辅助的车联网混合紧急消息广播方法
[0001]本专利技术属于车联网的通信
，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。
技术介绍
[0002]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。
[0003]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。
[0004]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。
技术实现思路
[0005]针对现有技术的不足，本专利技术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，本专利技术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。
[0006]术语解释：
[0007]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。
[0008]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。
[0009]本专利技术的目的可以通过采取如下技术方案达到：
[0010]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：
[0011](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；
[0012](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；
[0013](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；
[0014](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；
[0015](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)；
[0016](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。
[0017]根据本专利技术优选的，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R
N
；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。
[0018]根据本专利技术优选的，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。
[0019]根据本专利技术优选的，步骤(2)中，转发节点的选择，包括：
[0020]2‑
1、基于距离因素选择转发节点；假设当前车辆节点N
i
为源车辆节点，计算当前车辆节点N
i
与相邻车辆节点N
j
之间的距离由式(I)得到：
[0021][0022]式(I)中，当前车辆节点N
i
在广播时间即t时刻的坐标为相邻车辆节点N
j
在t时刻的坐标为
[0023]另外，定义一个选择半径r
N
，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：
[0024][0025]式(II)中，R
N
为车辆的V2V通信范围；
[0026]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：
[0027][0028]式(III)中，
[0029]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：
[0030][0031]式(IV)中，是预定义的角度参数；
[0032]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：
[0033][0034]进一步优选的，设置为5。
[0035]进一步优选的，选择半径r
N
的定义，包括：
[0036]根据瞬时交通状态调整r
N
：
[0037]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N
i
，定义hasforwarding(N
i
)表示车辆节点N
i
是否存在转发节点，如式(VI)所示；
[0038][0039]式(VI)中，forwarding(N
i
)为车辆节点N
i
的转发节点数目；
[0040]得到转发节点的存在比率，表示为式(VII)：
[0041][0042]式(VII)中，N是网络中的车辆数目；
[0043]根据本专利技术优选的，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：
[0044][本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
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R
N
；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N
i
为源车辆节点，计算当前车辆节点N
i
与相邻车辆节点N
j
之间的距离由式(I)得到：式(I)中，当前车辆节点N
i
在广播时间即t时刻的坐标为相邻车辆节点N
j
在t时刻的坐标为另外，定义一个选择半径r
N
，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，R
N
为车辆的V2V通信范围；
2
‑
...
【专利技术属性】
技术研发人员：张海霞，奚道镇，袁东风，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：
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