[發明專利]協同車輛安全系統中參考模型自適應速率控制系統及方法

有效

• 申請號: 202110531922.5
• 申請日: 2021-05-17
• 公開（公告）號: CN113225712B
• 公開（公告）日: 2023-01-24
• 發明（設計）人: 宋彩霞;平濤;亓志國;唐源鴻
• 申請（專利權）人: 青島農業大學
• 主分類號: H04W4/46
• 分類號: H04W4/46;H04W28/22;G08G1/01;G08G1/052
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本發明公開了協同車輛安全系統中參考模型自適應速率控制系統及方法，該系統包括實時車輛跟蹤模塊、參考模型模塊、自適應速率控制模塊；該方法包括如下步驟：1）實時車輛跟蹤模塊提供自身狀態信息給周圍車輛，估計周圍車輛狀態；2）參考模型模塊根據從車輛跟蹤模塊獲得的真實交通流狀況，估計當前車輛數目、車輛速度與干擾，計算數據包的總接收概率并映射為跟蹤精度，最后基于可接收的跟蹤精度，以有限時域滾動優化的方法預測理想車輛網絡狀態；3）自適應速率控制模塊根據理想車輛網絡狀態與當前實際車輛網絡狀態給出實時速率控制策略。本發明充分考慮車聯網中各種因素的影響，在減少信道擁塞的同時，極大提高了車輛實時跟蹤的精度。

技術領域

本發明涉及車聯網通信技術領域，尤其涉及協同車輛安全系統中參考模型自適應速率控制系統及方法。

背景技術

車載自組織網絡(Vehicular Ad hoc Networks，VANET)又被稱為車聯網，被認為是智能運輸系統(Intelligent Transportation System，ITS)的重要組成部分。其主要目標是提高公路行駛的安全性和舒適性。VANET通過車對車(Vehicle-to-Vehicle，V2V)通信來增強道路安全，并提供主動安全應用，例如協作碰撞預警、電子緊急制動燈、預碰撞警告、超車警告以及慢速/停止的車輛變更等。然而，這些主動安全應用需要車輛對其附近車輛的位置和狀態進行良好的估計。車輛通過對周圍感知來探測可能發生的碰撞并警告駕駛員。這種概念被稱為協同車輛安全系統(Cooperative Vehicle Safety System，CVSS)。跟蹤周圍車輛的性能是CVSS的基礎。為了安全需要，假定每輛車都配備了全球定位系統(GlobalPositioning System，GPS)接收器，基于IEEE 802.11p協議，每輛行駛在道路上的車輛定期的在無線共享信道上廣播名為基本安全消息(Basic Safety Messages，BSM)的狀態信息給周圍車輛，這些狀態信息包含車輛位置、車輛速度以及車輛前進方向。據統計，CVSS可以減少超過 75％的全國交通事故。

在車聯網中，IEEE 1609.4協議規定了多信道架構：使用公共的控制通道(ControlChannel，CCH)進行安全相關的數據交換，并使用六個服務通道(Service Channel,SCH) 進行非安全性(例如舒適性和信息娛樂)數據交換。對于單無線電設備來說，必須在CCH 和SCH之間進行定期、同步切換，以確保與安全相關的消息將不會丟失。車聯網中，有兩種類型的與安全相關的消息在CCH上傳輸：事件驅動的緊急消息以及用于警告特定地理區域內的所有相鄰車輛的基本安全消息(Basic Safety Message，BSM)。BSM通常用于車輛之間協作目的。在VANET中，BSM數據包發送頻率為1-10Hz。由于BSM是所有車輛都要周期性的傳輸的，因此它們占了大多數網絡流量。文獻(Degradation of Communication Range in VANETsCaused by Interference 2.0-Real-World Experiment)中也已經表明，車聯網中的無線信道的有限帶寬嚴重影響了通信效率。這意味著隨著車輛密度的增加，由固定速率、周期性的BSM數據傳輸帶來的CCH信道競爭不斷增加，由此帶來數據包因沖突而丟失的加劇，最終導致網絡性能的下降，降低道路行駛的安全性。但是，一味地降低BSM速率不是一個合適的解決方案，因為它同時降低了網絡的通信質量。隨著BSM速率的降低，車輛的實際位置與從收到最后一條BSM信息而獲知的車輛位置之間的誤差會增加。這會導致跟蹤位置不準確，影響了CVSS的運行，因為CVSS的運行是依賴于準確和最新的信息。