[發(fā)明專利]基于簇的公路車載自組織網(wǎng)絡數(shù)據(jù)服務通信系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711228169.2
• 申請日: 2017-11-29
• 公開（公告）號: CN108012244B
• 公開（公告）日: 2020-12-01
• 發(fā)明（設計）人: 白光偉;施詠月;沈航
• 申請（專利權）人: 南京工業(yè)大學
• 主分類號: H04W4/38
• 分類號: H04W4/38;H04W4/44;H04W4/46;H04W40/22;H04W84/18
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 朱小兵

本發(fā)明公開了一種基于簇的公路車載自組織網(wǎng)絡數(shù)據(jù)服務通信系統(tǒng)，包括車輛節(jié)點、路邊單元（RSU）以及數(shù)據(jù)庫服務器，其中車輛節(jié)點中的簇頭節(jié)點將所在簇的其他成員發(fā)送的交通/環(huán)境信息數(shù)據(jù)及服務需求信息進行整合上傳到路邊單元RSU，再將從路邊單元RSU收到的數(shù)據(jù)傳輸給其所在簇的其他成員車輛；本發(fā)明還公開了該系統(tǒng)的通信方法，結合了車聯(lián)網(wǎng)特性，將車輛行駛速度、車輛速度、連接性、駕駛員行為考慮在簇頭選擇指標內。本發(fā)明將大部分通信過程從功率損耗更大的車與路邊基元的通信轉為車間通信，有效延長車載電池續(xù)航時間，減輕網(wǎng)絡中數(shù)據(jù)通信的沖突與時延，并提供實時的交通及環(huán)境信息，以便協(xié)助駕駛員進行路徑規(guī)劃，減少擁堵和交通事故的發(fā)生。

技術領域

本發(fā)明涉及一種基于分簇的公路信息服務系統(tǒng)，屬于車載自組織網(wǎng)絡技術領域。

背景技術

隨著車輛數(shù)量的大幅增加和更復雜的道路網(wǎng)絡的發(fā)展，交通擁堵、交通事故和更大的能量消耗日益成為影響包括電動汽車在內的智能交通系統(tǒng)(ITS)發(fā)展的挑戰(zhàn)。由于駕駛員無法及時獲取較遠地區(qū)的相關交通情況，很容易造成交通堵塞，影響出行效率。在車輛間進行與道路交通及環(huán)境相關信息(車輛速度、密度、天氣、道路情況等)的有效傳輸有助于幫助駕駛員規(guī)劃出行路線和計劃，以便提高道路安全和交通效率。行駛在道路上的車輛同時可以通過車載傳感器和定位系統(tǒng)收集本地相關數(shù)據(jù)并通過合理有效的車間網(wǎng)絡進行信息交互，以此協(xié)助優(yōu)化行駛體驗。

車載自組織網(wǎng)絡(VANET)是由移動自組織網(wǎng)絡(MANET)發(fā)展而來的網(wǎng)絡體系，適用于道路環(huán)境，通過車間通信(V2V)和車與基礎設施通信(V2I)提高道路安全和交通效率。車輛讀取傳感器中收集的交通環(huán)境數(shù)據(jù)并和路邊單元(RSU)進行交互，從而協(xié)助更新基站數(shù)據(jù)庫并獲取其興趣區(qū)域的相關數(shù)據(jù)。路邊單元作為車輛和基站及網(wǎng)絡的接口，使車輛能夠從其獲取路況、道路環(huán)境等服務信息，也能將本區(qū)域數(shù)據(jù)傳輸至網(wǎng)絡中的其他區(qū)域。

在道路環(huán)境中，V2V和V2I兩種通信模式所需的通信時延和發(fā)送功率是有很大區(qū)別的。在純V2I通信中，車輛和路邊單元的通信需要消耗較多時間和能量，車輛的高速移動也使數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和有效性受到很大威脅。另外，電動汽車漸漸發(fā)展并成為一種熱門趨勢，電池提供的電力支持是在進行系統(tǒng)設計時需要考慮的重要方面。電動車輛的行駛、數(shù)據(jù)收集、信道監(jiān)聽、信息傳輸?shù)刃枰掷m(xù)進行的功能都需要車載電池的電力支持，尤其是為保證傳輸質量，V2I通信往往需要比V2V需要更多的能量支持。

發(fā)明內容

本發(fā)明所要解決的技術問題是：針對上述問題，提出了一種基于分簇技術的交通環(huán)境信息數(shù)據(jù)服務系統(tǒng)，運用分簇技術將V2V和V2I通信結合在一起，減少更多V2I過程以提高傳輸及能量效率。

本發(fā)明為解決上述技術問題采用以下技術方案：

一種基于簇的公路車載自組織網(wǎng)絡數(shù)據(jù)服務通信系統(tǒng)，包括裝載有車載單元OBU的車輛節(jié)點、路邊單元RSU以及數(shù)據(jù)庫服務器，所述車輛節(jié)點包括簇頭節(jié)點和簇成員節(jié)點，其中：

簇成員節(jié)點，負責通過車載傳感裝置收集交通/環(huán)境信息數(shù)據(jù)及記錄服務需求，并在簇頭被選出之后記錄簇頭編號，將本地數(shù)據(jù)和需求一起上傳給簇頭節(jié)點后等待簇頭節(jié)點傳回服務數(shù)據(jù)；

簇頭節(jié)點，將所在簇的其他成員發(fā)送的交通/環(huán)境信息數(shù)據(jù)及服務需求信息進行整合上傳到路邊單元RSU，再將從路邊單元RSU收到的數(shù)據(jù)傳輸給其所在簇的其他成員車輛；

路邊單元RSU，負責用接收到的當?shù)亟煌?環(huán)境信息數(shù)據(jù)更新數(shù)據(jù)庫服務器的數(shù)據(jù)，并向數(shù)據(jù)庫服務器發(fā)送簇頭節(jié)點整合的服務需求信息，同時將從數(shù)據(jù)庫服務器獲取的被請求的服務需求信息發(fā)送給簇頭節(jié)點；

所述數(shù)據(jù)庫服務器，用以和多個區(qū)域中的路邊單元RSU相連，通過接收各路邊單元RSU發(fā)來的數(shù)據(jù)進行更新和維護數(shù)據(jù)庫的實時性和準確性，并向各路邊單元RSU回傳請求的服務需求信息。