CN105282854A - 基于车辆健康状态的簇内车辆间安全信息传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于车辆健康状态的簇内车辆间安全信息传输方法，包括：S101、簇内的亚健康车辆向簇头发出通信需求信息包，所述通信需求包内有车辆的ID、位置信息、通信需求值以及影响范围值信息，其中，通信需求值与亚健康车辆的亚健康状态值成正比，所述影响范围值与所述通信需求值成正比；S102、簇头按照通信需求信息包内的通信需求值的高低进行优先级排序，据此由高至低的为具有通信需求的亚健康车辆分配信道资源，并将信道资源信息广播至簇内的车辆成员；S103、被分配了信道资源的亚健康车辆通过各自的信道进行安全警告信息的传输，其中，每一信道的接收车辆根据该信道的亚健康车辆的影响范围值而确定。

Description

基于车辆健康状态的簇内车辆间安全信息传输方法

技术领域

本发明涉及车辆音的信息传输领域，特别涉及一种基于车辆健康状态的簇内车辆间安全信息传输方法。

背景技术

随着社会经济的飞速发展，汽车保有量在近几十年来成倍的增长，然而这也造成了交通拥挤、交通事故频发、交通安全状况不断恶化等一系列问题，V2V（vehicletovehicle）通信通过短距离车间信息交互实现短临告警，是避免交通事故的有效方法。提高安全告警信息SWM（safetywarningmessage）的传输性能是解决V2V实际问题的关键因素。当局部车辆密度很高的时候，SWM信息的传输将面临由信息风暴引起的严重冲突和干扰问题。

2007年，Sengupta等人提出采用车间协作***CVS（CooperativeVehicleSystem）解决实时安全问题，车辆感知其自身状态，如位置，速度等，进行综合安全评估，并通过DSRC(DedicateShortRangeCommunication)广播通知周围车辆，接收到广播信息的车辆则对周围车辆构造实时位置图，用于进一步控制处理信息，早期的车间协同关系模型（CooperativeVehicleRelationshipModel，CVRM）是一个位置图，通过周期性感知发送信息获得车间距离，这种方法的性能表现并不好，特别当对象区域车量过多时，定位与跟踪精度会大大下降；近年来，研究者们从多个层面探索解决方法，研究重点集中在两个方面，即针对底层传输的网络通信方式改进，和采用预处理的远端估计方法。

综合以上两方面的研究成果，2012年，Fallah与Sengupta设计了一种基于V-CPS的协同车辆安全***，其CVS设计综合了邻居估计及网络优化，在发送端加入远端估计模块，通过测试网络信道质量，利用统计模型获取车辆状态信息，建立车间作用模型以获得认知通信质量评估矩阵。

问题在于，V2V传输的信息是否真的需要传输呢？特别是在高车辆密度条件下，比如当堵车发生，区域车辆大多已经完成相关驾驶行为，此时弥漫在信道中的信息有效性将大大降低，车间的位置关系对于事故发生的影响度也会下降，如果仅仅从网络信道的角度来考虑，会进一步陷入信息风暴；我们认为，选择有安全信息交互需求的车辆进行通信，能从源头上控制待传输信息量，从而缓解信息风暴，并提升传输质量，交互需求不再单纯取决于车辆的个体属性，还需要引入社会属性；2013年4月，Intel公司的研究科学家JenniferHealey在一次演讲中提出，如果车辆之间可以互相对话（TEO,TalktoEachOther），就不会发生车祸，TEO的概念将社会属性引入了车间通信，通过收集车辆个体的各种参数，进行评级判断，发现车辆间的关系，及时发现危险并采取适当措施引导易受影响的车辆避险。我们认为，CVRM的构造价值在于，能通过分析车辆个体状态，研究车辆的社会关系，并依据这种关系展开车间安全信息交互，因此，其构造方法应从车辆自身特性入手，综合位置信息，发现车辆间的内在作用关系。

综上，传统的V2V信息传输机制在高车辆密度条件下，信道中的信息有效性将大大降低，如果仅仅从网络信道的角度来考虑，会进一步陷入信息风暴。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：提供一种提高车辆间的安全信息传输的有效性、准确性的基于车辆健康状态的簇内车辆间安全信息传输方法。

为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案是：提供一种基于车辆健康状态的簇内车辆间安全信息传输方法，包括：

S101、簇内的亚健康车辆向簇头发出通信需求信息包，所述通信需求包内有车辆的ID、位置信息、通信需求值以及影响范围值信息，其中，通信需求值与亚健康车辆的亚健康状态值成正比，所述影响范围值与所述通信需求值成正比；

S102、簇头按照通信需求信息包内的通信需求值的高低进行优先级排序，据此由高至低的为具有通信需求的亚健康车辆分配信道资源，并将信道资源信息广播至簇内的车辆成员；

S103、被分配了信道资源的亚健康车辆通过各自的信道进行安全警告信息的传输，其中，每一信道的接收车辆根据该信道的亚健康车辆的影响范围值而确定。

进一步的，亚健康车辆的安全警告信息至少包括本车实时状态信息。

进一步的，在S102步骤中，所述簇头在接收到亚健康车辆发送的通信需求包进行信道资源分配时，若发现有簇成员的通信需求与自身的通信需求值之差超过预设的阈值时，则会向该成员发送簇头转移信息包申请簇头转移以进行簇头的转移。

进一步的，在S102步骤中，所述簇头在接收到簇内的亚健康车辆发送的通信需求信息包之后，根据收到的通信需求信息包分析得到有通信需求的车辆节点数，按照有通信需求的车辆节点数和可用信道数分配信道；

若有通信需求的车辆节点数为n，可用信道数为s，n和s均为正整数，如果，则视为有通信需求的车辆节点数小于或等于可用信道数，那么仅需依次为有通信需求的车辆节点数分配信道，即可满足车辆之间的通信；如果，则视为有通信需求的车辆节点数大于可用信道数，则需要将信道分为多个时间片，先为需求高的车辆节点分配信道，在下个时间片再为剩余的其它车辆节点分配信道，通过时分复用与频分复用共同工作的方式完成车辆之间的通信。

进一步的，所述车辆间安全信息传递基于IEEE1609.4标准；

在S101步骤中，簇内的亚健康车辆通过控制时隙向簇头发送通信需求信息包；

在S102步骤中，所述簇头通过控制时隙向簇内成员广播信道资源信息，所述簇头为具有通信需求的车辆分配信道资源是指为其分配业务时隙；

在S103步骤中，被分配了信道资源的亚健康车辆通过各自的业务时隙传输安全警告信息。

进一步的，在S101步骤之前，还包括：

S100、在对象区域内的多个车辆内选择亚健康状态值最高的一个车辆作为簇头，并以该簇头为中心生成簇，并进入S101步骤，其中，所述车辆的亚健康状态值根据车辆的固有属性和实时特征评估而得到。

进一步的，所述亚健康状态值包括永久性亚健康状态值和暂时性亚健康状态值，所述永久性亚健康状态值根据车辆的固有属性而评估得到，所述固有属性包括车辆的车型、车辆的累计行驶公里数、驾驶员累积驾驶参数其中至少一种；所述暂时性亚健康状态值根据车辆的实时特征而评估得到，所述实时特征包括车辆实时车况、驾驶员身体状况、实时驾驶状态参数其中至少一种。

进一步的，所述永久型亚健康状态值通过以下公式获得：

PH=[V _type ，k _VT ，ACE _driver ]·[W_Pi]^T,i=1,2,3；所述PH表示永久性亚健康状态值，V _type 表示车辆的车型，k _VT 表示车辆的累计行驶公里数，ACE _driver 表示驾驶员累积参数，W_Pi表示特征权重。

所述暂时性亚健康状态值由以下公式获得：

TH=[H _driver ，V _condition ，RS _driving ]·[W_Ii]^T,i=1,2,3；所述TH表示暂时性亚健康状态值，H _driver 表示驾驶员的身体状况，V _condition 表示车辆的实时车况，RS _driving 表示实时驾驶状态 _， W_Ii表示特征权重。

进一步的，在S100步骤中，具体包括：

S1001、亚健康车辆嗅探周围亚健康车辆的健康状态信息；

S1002、该亚健康车辆判断自身属于永久性亚健康车辆或是属于暂时性亚健康车辆；若该亚健康车辆属于永久性亚健康车辆，则进入S1003步骤，否则转入S1006；

S1003、将自身的PH值与嗅探到的亚健康车辆的PH值进行对比，若自身PH值高，则进入S1004步骤，否则转入S1005步骤；

S1004、广播自身的健康状态信息，并开始构造簇；

S1005、继续嗅探周围的亚健康车辆的健康状态信息，选出PH值最高的永久性亚健康车辆为簇头，加入该簇头形成簇；

S1006、若该亚健康车辆为暂时性亚健康车辆，则将自身的TH与嗅探到的亚健康车辆的PH值和TH值进行对比，以判断周围是否有永久性亚健康车辆，若有则转入步骤S1005步骤；否则进入S1007步骤；

S1007、将自身的TH值与嗅探到的暂时性亚健康车辆的TH值进行对比，若自身的TH值最高，则转入S1004步骤，否则进入S1008步骤；

S1008、继续嗅探周围的亚健康车辆的健康状态信息，选出TH值最高的暂时性亚健康车辆作为簇头，加入该簇头形成簇。

本发明的基于车辆健康状态的簇内车辆间安全信息传输方法，安全信息交互需求的车辆进行通信，并根据通信需求的高低进行分簇，再由簇头给其他成员分配信道资源，实现多信道信息传输，能从源头上控制待传输信息量，从而缓解信息风暴，并提升传输质量，本发明中，具有通信需求的车辆（即亚健康车辆）才向簇头请求信道资源，而无通信需求的车辆（即健康车辆）则不需要向簇头请求信道资源，从而从根本上提高了信道传输的有效性，缓解信息风暴，簇头根据每一具有通信需求的车辆的位置、健康值等估计影响范围，据此评估该车辆能够影响到簇内的哪些车辆节点，将被影响范围覆盖的车辆作为接收车辆（包括亚健康车辆和健康车辆），如此，增加信息传输的准确性、精确性、提高传输信息的质量，大大减轻了网络堵塞等情况。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明基于车辆健康状态的簇内车辆间安全信息传输方法的流程图。

图2是基于车辆健康的分簇机制的流程图。

图3为本发明SYNC时隙图。

图4为新簇的产生示意图。

图5为无簇头转移时下一个SYNC期间信息包传输流程的示意图。

图6为有簇头转移时下一个SYNC期间信息包传输流程示意图。

图7为簇的形成过程以及安全信息的传输过程的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

见表1，本实施例中的传输的信息包及其信息包的构成如下表所示：

信息包名称	信息内容
		BM（Broadcast Message），通知/广播信息	车辆id、位置、通信需求值、影响范围
RM（Request Message），请求信息	车辆id、位置、通信需求值、影响范围
		AM（Answer Message），应答/广播信息	通信需求数、时分数、信道分配表（信源id、信宿id、信道）
SWM（Safety Warning Message），安全警告信息	簇id、信源id、信宿id、本车信息（位置、速度、加速度、方向）、健康值、影响范围
		CHreq	请求信息、车辆id、位置、簇内成员参数表
CHres	确认信息

表1

在表1中，所述通信需求值与本发明的亚健康车辆的亚健康状态值成正比，亚健康状态值越高的车辆，它的通信需求值越大，同样的，影响范围值与亚健康状态值成正比。影响范围值是指根据当前亚健康车辆的亚健康状态值评估它的前、后、左、右的影响距离，即是指影响的方向以及影响的距离。

所述车辆的ID可以是指车辆的唯一标识号，例如车架号、设备ID，亦或者专为其编制的唯一符号。所述位置信息可以通过车辆自带的GPS导航设备而确定。

AM信息是簇头需要广播的信息，其中，通信需求数是指根据亚健康车辆发送的RM通信需求信息而统计的数量、时分数是指根据通信需求数和可用信道数量确定的发送SWM信息的时间片数量，信道分配表是指为有通信需求的车辆分配的能够传输安全警告信息的信道表格，若基于IEEE1609.4标准，信道即是指它的业务信道（SCH），在不同的标准中，采用与其相适应的信道的分配。

安全警告信息，包括了簇ID，本车信息，包括但不限于它的位置信息、速度信息、加速度信息、方向信息、健康状态值、影响范围的其中一种或者多种。

CHreq请求信息，当有簇头转移时，簇头向比自身的需求值高一定阈值的簇头请求簇头转移，该信息包括但不限于原簇头车辆ID、位置信息、簇内成员参数表。

CHres应答信息，当原簇头发出CHreq请求信息，目标簇头进行确认和应答。

本实施方式中，请参见图1，一种基于车辆健康状态的簇内车辆间安全信息传输方法，包括：

S101、簇内的亚健康车辆向簇头发出通信需求信息包，所述通信需求包内有车辆的ID、位置信息、通信需求值以及影响范围值信息，其中，通信需求值与亚健康车辆的亚健康状态值成正比，所述影响范围值与所述通信需求值成正比；

本步骤中，若基于IEEE1609.4标准；将100ms的同步时隙（SYNC）分为控制时隙（CCHI）和业务时隙（SCHI），并动态调整CCHI和SCHI长度。在控制时隙中实现簇头的选择，信道分配等。在业务时隙中按照分配的信道传输安全信息。那么，本步骤则通过控制时隙发出通信需求包。

在本步骤之前，需要先生成簇，簇的产生步骤在本S101步骤之前，即S100、在对象区域内的多个车辆内选择亚健康状态值最高的一个车辆作为簇头，并以该簇头为中心生成簇，然后进入S101步骤，根据分簇结果进行车辆之间的信息传输，其中，所述车辆的亚健康状态值根据车辆的固有属性和实时特征评估而得到。

本实施例中，所述亚健康状态值包括永久性亚健康状态值和暂时性亚健康状态值，所述永久性亚健康状态值根据车辆的固有属性而评估得到，所述固有属性包括车辆的车型、车辆的累计行驶公里数、驾驶员累积驾驶参数其中至少一种；所述暂时性亚健康状态值根据车辆的实时特征而评估得到，所述实时特征包括车辆实时车况、驾驶员身体状况、实时驾驶状态参数其中至少一种。具体通过上述的PH门限值Ｐ _Hth 来判别对象区域内的车辆是否属于永久性亚健康车辆，即判断车辆个体的PH值是否大于Ｐ _Hth ，若是，则该车辆为永久性亚健康车辆；通过上述的TH值的门限值T _Hth 来判别对象区域内的车辆是否属于暂时性亚健康车辆：即判断车辆的PH值是否小于Ｐ _Hth 且TH值大于T _Hth ，若是，则该车辆为TSHV；当某车辆的PH值小于Ｐ _Hth 且TH值小于T _Hth 时，该车辆为健康车辆。

本具体实施例中，通过上述固有属性：车辆的车型、车辆的累计行驶公里数以及驾驶员累积驾驶参数利用上述公式来计算车辆的永久性亚健康状态值，所述永久型亚健康状态值通过以下公式获得：

PH=[V _type ，k _VT ，ACE _driver ]·[W_Pi]^T,i=1,2,3；所述PH表示永久性亚健康状态值，V _type 表示车辆的车型，k _VT 表示车辆的累计行驶公里数，ACE _driver 表示驾驶员累积参数，W_Pi表示特征权重，i=1，2及3分别指前面三个特征变量，W_P1表示V _type 的权重值，W_P2表示V _type 的权重值，W_P3表示ACE _driver 的权重值。

具体结合实例：车辆的固有属性特征向量中的V _type ,k _VT 可直接通过行车电脑获得。车型参数V _type 取值为1～5间的整数，分别指代：1为小型、微型载客汽车；2为低速载货汽车（和城市公共汽车）；3为中型载客汽车和中型载货汽车和城市公共汽车；4为重型载货汽车和大型载客汽车；5为重型载货汽车及重型、中型全挂、半挂汽车列车。车辆的累计行驶公里数参数k _VT 取值为0～5间的整数，分别指代：累计行驶公里数为0～3万公里时该参数为0；3万～7万公里时该参数为1；7万～14万公里时该参数为2；14万～20万公里时该参数为3；20万～30万公里时该参数为4；累计行驶公里数超过30万公里时该参数为5。ACE _driver 参数由驾驶员基础经验因子ACE _driver1 和累计驾驶习惯分析因子ACE _driver2 相加求得。ACE _driver1 取值为1～4间的整数，1代表驾龄5年及以上，2代表驾龄3～5年；3代表驾龄1～3年；4代表驾龄1年以内。ACE _driver2 计算公式为，其取值范围为0～1，如该驾驶员第一次驾驶该车辆，则累计驾驶习惯分析因子取值为1，如驾驶员多次驾驶该车辆，则累计驾驶习惯分析因子下降。随着驾驶次数的增加，累计驾驶习惯分析因子将趋于0结合特征权重W_Pi，可计算出车辆的永久性亚健康状态值。

例如，一辆行驶了10万公里的重型载货汽车，驾龄为4年的驾驶员首次接触该车辆，若特征权重W_Pi＝［0.80.10.1］。则该PV的PH值为：。一辆行驶了21万公里的小型载客汽车，驾龄为10年的驾驶员第100次接触该车辆，则该PV的PH值为。

通过上述实时特征：车辆实时车况、驾驶员身体状况、实时驾驶状态参数来计算车辆的暂时性亚健康状态值，所述暂时性亚健康状态值由以下公式获得：

TH=[H _driver ，V _condition ，RS _driving ]·[W_Ii]^T,i=1,2,3；所述TH表示暂时性亚健康状态值，H _driver 表示驾驶员的身体状况，V _condition 表示车辆的实时车况，RS _driving 表示实时驾驶状态，W_Ii表示特征权重。

具体结合实例：车辆的实时特征是在行驶过程中通过车内各种传感器信息采集后，建模综合分析获得。驾驶员的身体状况H _driver 参数值为0～2间的整数，分别代表驾驶员身体状态正常，差，和极差。车辆的实时车况V _condition 参数值为0～2间的整数，分别代表车辆实时车况正常，差，和极差。实时驾驶状态RS _driving 参数值为0～2间的整数，分别代表实时驾驶状态正常，差，和极差。结合特征权重W_Ti，可计算出车辆的暂时性亚健康状态值。

例如，驾驶员身体状态良好，实时驾驶状态良好，但车辆实时车况差时，若特征权重W_Ti＝［0.30.40.3］。则该PV的TH值为：。若驾驶员身体状态良好，车辆实时车况良好，但实时驾驶状态极差，则该PV的TH值为。

具体请参见图2，所述簇的生成步骤如下：

S1001、亚健康车辆嗅探周围亚健康车辆的健康状态信息(因为仅仅SHV发送健康信息，即PH、TH超过门限值的车辆发送，HV不需发送)；

本步骤中，亚健康车辆每隔一预定时间段嗅探周围亚健康车辆的健康状态信息；

S1002、该亚健康车辆判断自身属于永久性亚健康车辆或是属于暂时性亚健康车辆；若该亚健康车辆属于永久性亚健康车辆，则进入S1003步骤，否则转入S1006；

S1003、将自身的PH值与嗅探到的亚健康车辆的PH值进行对比，若自身PH值高，则进入S1004步骤，否则转入S1005步骤；

S1004、广播自身的健康状态信息，并开始构造簇；

S1005、继续嗅探周围的亚健康车辆的健康状态信息，选出PH值最高的永久性亚健康车辆为簇头，加入该簇头形成簇；

S1006、若该亚健康车辆为暂时性亚健康车辆，则将自身的TH与嗅探到的亚健康车辆的PH值和TH值进行对比，以判断周围是否有永久性亚健康车辆，若有则转入步骤S1005步骤；否则进入S1007步骤；

S1007、将自身的TH值与嗅探到的暂时性亚健康车辆的TH值进行对比，若自身的TH值最高，则转入S1004步骤，否则进入S1008步骤；

S1008、继续嗅探周围的亚健康车辆的健康状态信息，选出TH值最高的暂时性亚健康车辆作为簇头，加入该簇头形成簇。

S102、簇头按照通信需求信息包内的通信需求值的高低进行优先级排序，据此由高至低的为具有通信需求的亚健康车辆分配信道资源，并将信道资源信息广播至簇内的车辆成员；

若基于IEEE1609.4标准；本步骤则在CCH信道中进行信道资源的分配以及发出AM广播信息至簇内车辆。

在本步骤中，所述簇头在接收到亚健康车辆发送的通信需求包进行信道资源分配时，若发现有簇成员的通信需求与自身的通信需求之差超过预设的阈值时，则会向该成员发送簇头转移信息包申请簇头转移以进行簇头的转移。

所述簇头在接收到簇内的亚健康车辆发送的通信需求信息包之后，根据收到的通信需求信息包分析得到有通信需求的车辆节点数，按照有通信需求的车辆节点数和可用信道数分配信道；若有通信需求的车辆节点数为n，可用信道数为s，n和s均为正整数，如果，则表明有通信需求的车辆节点数小于或等于可用信道数，那么只需依次为有通信需求的车辆节点数分配信道，就能满足车辆之间的通信；如果，则视为有通信需求的车辆节点数大于可用信道数，则需要将信道分为多个时间片，先为需求高的车辆节点分配信道，在下个时间片再为剩余的其它车辆节点分配信道，通过时分复用与频分复用共同工作的方式完成车辆之间的通信。

S103、被分配了信道资源的亚健康车辆通过各自的信道进行安全警告信息的传输，其中，每一信道的接收车辆根据该信道的亚健康车辆的影响范围值而确定。

本步骤中，被分配了信道资源的亚健康车辆通过各自的业务信道SCH传输安全警告信息。

本步骤中，亚健康车辆的安全警告信息至少包括本车实时状态信息，本具体实施方式中，除了包括上述实时状态信息外，还包括本车的健康状态值以及影响范围值。实时状态信息可以包括但不限于上述的位置信息、速度信息、加速度信息、方向信息的其中一种或多种。

上述实施方式中，以一个时间周期（例如100ms）为准，以此循环。当本周期的安全警告信息传输完成，那么则进入下一时间周期，在进入下一时间周期时，需要先进行控制事务的处理，再进行业务事务的处理，即需要先确认原簇头内是否有簇头转移，若有，则先进行簇头转移等控制事务处理，若无簇头转移，则进行安全警告信息传输等业务事务的处理。

具体结合实例，本实施例中，基于IEEE1609.4标准，请参见图3，本发明将100ms的同步时隙（SYNC）分为控制时隙（CCHI）和业务时隙（SCHI），并动态调整CCHI和SCHI长度。在控制时隙中实现簇头的选择，信道分配等。在业务时隙中按照分配的信道传输安全信息。

1.CCHI

CCHI中，所有车辆将转换到控制信道（CCH，信道178）。CCHI的信息交互分为三种情况。

新簇产生：新簇产生过程的信息包传输图见图4。在图4中，簇内车辆数为n，有通信需求车辆数为m≤n。

簇的产生分为三个时间段，具体解释如下：

时间段1:CCHI内，簇内有通信需求的车辆（指亚健康车辆，亚健康状态值越高的车辆，其通信需求越高，它们成正比）节点在CCH信道发出嗅探信息包BM；车辆通过分析自身和其他车辆的BM信息包，确定通信需求最高的车辆为该区域的簇头，图中确定V2为簇头；

时间段2:簇成员向簇头发送RM请求信息包，告知簇头其状态，请求分配通信频率；

时间段3:簇头根据接收到的RM信息，按照簇成员的通信需求和信道分配算法分配信道资源，并通过AM确认消息通知簇成员。

请参见图5，在CCH信道中，当无簇头转移时，图5中，下一个SYNC期间通信需求发生变化的节点数为k<n。

请参见图6，有簇头转移时，下一个SYNC期间簇内信息包传输流程分为四个时间段，具体解释如下：

时间段1：上一SYNC期间通信需求发生变化的簇成员将向簇头发送RM，告知簇头其状态的改变；

时间段2:有簇成员符合新簇头的条件，原簇头将向该簇成员发送簇头转换请求CHreq；

时间段3:新簇头员收到CHreq请求之后回复CHres信息包，确认簇头转移；

时间段4:新簇头向其他簇成员发送AM信息包分配信道资源，同时通知簇成员簇头已经更换。

2.SCHI

CCHI结束之后，进入SCHI，簇内所有车辆按照簇头分配的信道转换到相应的业务信道（SCH），进行安全信息SWM的传输。安全信息传输完毕，如SCHI尚有剩余，则可用于非安全信息的传输。

请参见图7，图7为簇的形成过程以及安全信息的传输过程的示意图。从图7中可看出，在CCHI，有通信需求的车辆均在CCHI信道广播自己的BM信息包，车辆通过分析自己和其他车辆的通信需求确定通信需求最高的车辆为该区域的簇头；其他簇成员将向簇头发送请求信息包RM，告知簇头自身状态；簇头收到RM信息包之后，通过AM信息包将分配的频率资源或者时间资源发送给簇成员；随之进入SCHI，簇成员将在各自的信道里面进行SWM信息的传输，之后可进行非安全信息的传输，直至该SYNC结束。

新的CCHI开始后，在上一SYNC期间通信需求发生变化的簇成员将向簇头发送RM，告知簇头其状态的改变。簇头根据收到的RM信息和分簇算法，确定是否有簇头转移。如果无簇头转移，则继续通过AM为簇成员分配信道资源。簇成员在SCHI内按照分配的信道和时间片发送SWM信息。如确定有簇成员符合新簇头的条件，则启动簇头转移流程：原簇头将向该簇成员发送簇头转换请求CHreq，该簇成员收到请求之后回复CHres信息包，确认簇头转移。新簇头随后向其他簇成员发送AM信息包分配信道资源，同时通知簇成员簇头已经转移。随后进入SCHI，簇成员将按照分配的信道进行SWM信息的传输。

基于通信需求的信道分配算法

基于分簇的车间安全信息传输机制需要簇头向簇成员分配信道，实现多信道传输。

簇成员向簇头发送RM信息包请求分配信道资源，簇头在经历一段时间t之后，根据收到的RM信息包分析得到有通信需求的车辆节点数，按照有通信需求的车辆节点数和可用信道数分配信道。

设有通信需求的车辆节点数为n，可用信道数为s，如果，则表明有通信需求的车辆节点数小于或等于可用信道数，那么只需依次为有通信需求的车辆节点数分配信道，就能满足车辆之间的通信。如果，则表明有通信需求的车辆节点数大于可用信道数，这时就需要将SCHI分为多个时间片，先为需求高的节点分配信道，在下个时间片再为其它节点分配信道，通过时分复用与频分复用共同工作的方式完成车辆之间的通信。

本发明实施方式，安全信息交互需求的车辆进行通信，并根据通信需求的高低进行分簇，再由簇头给其他成员分配信道资源，实现多信道信息传输，能从源头上控制待传输信息量，从而缓解信息风暴，并提升传输质量，本发明中，具有通信需求的车辆（即亚健康车辆）才向簇头请求信道资源，而无通信需求的车辆（即健康车辆）则不需要向簇头请求信道资源，从而从根本上提高了信道传输的有效性，缓解信息风暴，簇头根据每一具有通信需求的车辆的位置、健康值等估计影响范围，据此评估该车辆能够影响到簇内的哪些车辆节点，将被影响范围覆盖的车辆作为接收车辆（包括亚健康车辆和健康车辆），如此，增加信息传输的准确性、精确性、提高传输信息的质量，大大减轻了网络堵塞等情况。

以上仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种基于车辆健康状态的簇内车辆间安全信息传输方法，其特征在于，包括：

S101、簇内的亚健康车辆向簇头发出通信需求信息包，所述通信需求包内有车辆的ID、位置信息、通信需求值以及影响范围值信息，其中，通信需求值与亚健康车辆的亚健康状态值成正比，所述影响范围值与所述通信需求值成正比；

S102、簇头按照通信需求信息包内的通信需求值的高低进行优先级排序，据此由高至低的为具有通信需求的亚健康车辆分配信道资源，并将信道资源信息广播至簇内的车辆成员；

S103、被分配了信道资源的亚健康车辆通过各自的信道进行安全警告信息的传输，其中，每一信道的接收车辆根据该信道的亚健康车辆的影响范围值而确定。

2.如权利要求1所述的基于车辆健康状态的簇内车辆间安全信息传输方法，其特征在于：亚健康车辆的安全警告信息至少包括本车实时状态信息。

3.如权利要求1所述的基于车辆健康状态的簇内车辆间安全信息传输方法，其特征在于：在S102步骤中，所述簇头在接收到亚健康车辆发送的通信需求包进行信道资源分配时，若发现有簇成员的通信需求与自身的通信需求值之差超过预设的阈值时，则会向该成员发送簇头转移信息包申请簇头转移以进行簇头的转移。

4.如权利要求1所述的基于车辆健康状态的簇内车辆间安全信息传输方法，其特征在于：在S102步骤中，所述簇头在接收到簇内的亚健康车辆发送的通信需求信息包之后，根据收到的通信需求信息包分析得到有通信需求的车辆节点数，按照有通信需求的车辆节点数和可用信道数分配信道；

若有通信需求的车辆节点数为n，可用信道数为s，n和s均为正整数，如果，则视为有通信需求的车辆节点数小于或等于可用信道数，那么仅需依次为有通信需求的车辆节点数分配信道，即可满足车辆之间的通信；如果，则视为有通信需求的车辆节点数大于可用信道数，则需要将信道分为多个时间片，先为需求高的车辆节点分配信道，在下个时间片再为剩余的其它车辆节点分配信道，通过时分复用与频分复用共同工作的方式完成车辆之间的通信。

5.如权利要求1所述的基于车辆健康状态的簇内车辆间安全信息传输方法，其特征在于：所述车辆间安全信息传递基于IEEE1609.4标准；

在S101步骤中，簇内的亚健康车辆通过控制时隙向簇头发送通信需求信息包；

在S102步骤中，所述簇头通过控制时隙向簇内成员广播信道资源信息，所述簇头为具有通信需求的车辆分配信道资源是指为其分配业务时隙；

在S103步骤中，被分配了信道资源的亚健康车辆通过各自的业务时隙传输安全警告信息。

6.如权利要求1所述的基于车辆健康状态的簇内车辆间安全信息传输方法，其特征在于，在S101步骤之前，还包括：

S100、在对象区域内的多个车辆内选择亚健康状态值最高的一个车辆作为簇头，并以该簇头为中心生成簇，并进入S101步骤，其中，所述车辆的亚健康状态值根据车辆的固有属性和实时特征评估而得到。

7.如权利要求6所述的基于车辆健康状态的簇内车辆间安全信息传输方法，其特征在于：所述亚健康状态值包括永久性亚健康状态值和暂时性亚健康状态值，所述永久性亚健康状态值根据车辆的固有属性而评估得到，所述固有属性包括车辆的车型、车辆的累计行驶公里数、驾驶员累积驾驶参数其中至少一种；所述暂时性亚健康状态值根据车辆的实时特征而评估得到，所述实时特征包括车辆实时车况、驾驶员身体状况、实时驾驶状态参数其中至少一种。

8.如权利要求7所述的基于车辆健康状态的簇内车辆间安全信息传输方法，其特征在于：所述永久型亚健康状态值通过以下公式获得：

PH=[V _type ，k _VT ，ACE _driver ]·[W_Pi]^T,i=1,2,3；所述PH表示永久性亚健康状态值，V _type 表示车辆的车型，k _VT 表示车辆的累计行驶公里数，ACE _driver 表示驾驶员累积参数，W_Pi表示特征权重。

所述暂时性亚健康状态值由以下公式获得：

TH=[H _driver ，V _condition ，RS _driving ]·[W_Ii]^T,i=1,2,3；所述TH表示暂时性亚健康状态值，H _driver 表示驾驶员的身体状况，V _condition 表示车辆的实时车况，RS _driving 表示实时驾驶状态 _， W_Ii表示特征权重。

9.如权利要求8所述的基于车辆健康状态的簇内车辆间安全信息传输方法，其特征在于：在S100步骤中，具体包括：

S1001、亚健康车辆嗅探周围亚健康车辆的健康状态信息；

S1002、该亚健康车辆判断自身属于永久性亚健康车辆或是属于暂时性亚健康车辆；若该亚健康车辆属于永久性亚健康车辆，则进入S1003步骤，否则转入S1006；

S1003、将自身的PH值与嗅探到的亚健康车辆的PH值进行对比，若自身PH值高，则进入S1004步骤，否则转入S1005步骤；

S1004、广播自身的健康状态信息，并开始构造簇；

S1005、继续嗅探周围的亚健康车辆的健康状态信息，选出PH值最高的永久性亚健康车辆为簇头，加入该簇头形成簇；

S1006、若该亚健康车辆为暂时性亚健康车辆，则将自身的TH与嗅探到的亚健康车辆的PH值和TH值进行对比，以判断周围是否有永久性亚健康车辆，若有则转入步骤S1005步骤；否则进入S1007步骤；

S1007、将自身的TH值与嗅探到的暂时性亚健康车辆的TH值进行对比，若自身的TH值最高，则转入S1004步骤，否则进入S1008步骤；

S1008、继续嗅探周围的亚健康车辆的健康状态信息，选出TH值最高的暂时性亚健康车辆作为簇头，加入该簇头形成簇。