[發(fā)明專利]用于車輛通信的方法、系統(tǒng)和裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201580055980.8
• 申請日: 2015-10-14
• 公開（公告）號: CN107079504B
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 沈?qū)W民;哈桑·安博巴克瑞·奧馬爾;路寧;賽利施·巴拉蒂;莊衛(wèi)華
• 申請（專利權(quán)）人: 沈?qū)W民;哈桑·安博巴克瑞·奧馬爾;路寧;賽利施·巴拉蒂;莊衛(wèi)華
• 主分類號: H04W4/12
• 分類號: H04W4/12;H04W4/40;H04W4/46;H04W56/00;H04W72/04;G08B21/18;H04J3/06
• 代理公司: 北京商專永信知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11400
• 代理人: 方挺;黃謙

本發(fā)明總體上涉及車輛通信領(lǐng)域。具體地，本發(fā)明涉及用于建立和維持車輛通信、例如車輛自組織網(wǎng)絡(luò)(VANET)中的無線車輛通信的方法、系統(tǒng)和裝置。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總體上涉及車輛通信領(lǐng)域。具體地，本發(fā)明涉及用于建立和維持車輛通信(例如車輛自組織網(wǎng)絡(luò)(VANET)中的無線車輛通信)的方法、系統(tǒng)和裝置。

背景技術(shù)

目前，道路交通事故已成為嚴(yán)重的公共問題，也是許多國家導(dǎo)致人類傷亡的主要原因之一。例如，2010年加拿大由于交通意外造成的死亡人數(shù)超過2200人，受傷的人數(shù)約為17.05萬人。交通事故對社會的嚴(yán)重影響除了體現(xiàn)在由于交通堵塞造成的經(jīng)濟(jì)損失外，還體現(xiàn)在車輛的損害和財產(chǎn)的損失上，因此，迫切需要一種有效的方案來解決交通事故帶來的社會經(jīng)濟(jì)問題。

為減少道路上車輛發(fā)生事故的風(fēng)險和嚴(yán)重程度，可以在附近移動的車輛之間使用無線通信(車輛對車輛，即V2V)或在車輛和專門部署的路旁設(shè)備(RSU)之間使用無線通信(車輛對RSU，即V2R)。以分布式(也就是不需要任何中央控制器)建立的通信即為通常所知的車輛自組織網(wǎng)絡(luò)(VANET)。根據(jù)車輛對車輛以及車輛對RSU的通信，可以實現(xiàn)各種基于VANET的高級安全應(yīng)用，包括變道預(yù)警、高速并道輔助、車內(nèi)標(biāo)識和協(xié)作式前方碰撞避讓。通過部署這種基于VANET的安全應(yīng)用，由美國交通部(USDOT)的國家公路交通安全管理局(NHTSA)進(jìn)行的研究表明，幾乎80％的事故場景都是可以避免的，從而表明VANET在提高道路安全的巨大潛力。

大多數(shù)(如果不是全部的話)VANET安全應(yīng)用要求每個節(jié)點(即車輛或RSU)周期性地以及在發(fā)生意外安全事件時向周圍所有的節(jié)點廣播安全消息。一些意外安全事件包括急剎車、接近緊急車輛、或檢測到道路危險狀況。安全消息傳送的失敗或延遲會縮短提供給駕駛員的反應(yīng)時間，從而導(dǎo)致不良后果。因此，需要每個節(jié)點成功并及時地向周圍所有的節(jié)點傳送其安全消息。用于VANET的媒體訪問控制(MAC)協(xié)議(例如需要下文進(jìn)一步說明的VeMAC協(xié)議)應(yīng)當(dāng)支持可靠的廣播服務(wù)，從而使得安全消息能夠被及時傳送。

一種IEEE 802.11P標(biāo)準(zhǔn)的解決方案被推薦用于VANET中的MAC。該方案基于傳統(tǒng)的主要用于單播通信的IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)(WiFi)。當(dāng)該IEEE 802.11P標(biāo)準(zhǔn)被用來在VANET中支持基于廣播的安全應(yīng)用時，會具有相當(dāng)大的限制。舉例來說，對于單播通信，通常使用請求發(fā)送/允許發(fā)送(RTS/CTS)的握手機(jī)制來減少隱藏終端問題。然而，對于基于IEEE 802.11p標(biāo)準(zhǔn)的廣播數(shù)據(jù)包(packet)(術(shù)語“數(shù)據(jù)包”指MAC層協(xié)議數(shù)據(jù)單元)，不應(yīng)使用RTS/CTS交換，且任何廣播數(shù)據(jù)包(該數(shù)據(jù)包類型用來攜帶安全消息)的接收者不應(yīng)發(fā)送確認(rèn)(ACK)。不使用RTS/CTS交換會導(dǎo)致隱藏終端的問題，這會降低IEEE 802.11p廣播服務(wù)的數(shù)據(jù)包傳送的成功率，尤其是在沒有ACK數(shù)據(jù)包的情況下。IEEE 802.11p標(biāo)準(zhǔn)的另一限制是它采用了增強(qiáng)型分布式信道訪問(EDCA)機(jī)制來支持安全應(yīng)用。根據(jù)該機(jī)制的受事件驅(qū)動的和周期性的安全消息可能會被分配到最高的接入類別(AC)。因此，如IEEE 802.11p標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)定的，這些安全消息將通過使用小競爭窗口(CW)來競爭信道。盡管該小競爭窗口的大小允許低延遲地傳輸安全消息，但是當(dāng)同一通信范圍內(nèi)的多個節(jié)點同時廣播它們的安全消息時，增加了傳輸沖突的可能性。此外，不同于單播的情況，當(dāng)廣播的安全消息之間發(fā)生傳輸沖突中時，CW大小不會加倍，這是因為由于缺少CTS和ACK機(jī)制，沒有用于廣播服務(wù)的沖突檢測。

上述方案對建立和維持車輛通信形成了挑戰(zhàn)和限制。本發(fā)明的目的在于減少或消除上述缺點中的至少一個。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明涉及用于建立和維持車輛通信(例如在車輛自組織網(wǎng)絡(luò)中的無線車輛通信)的方法、系統(tǒng)及裝置。