CN108966183A - 一种车联网中基于d2d通信的紧急消息传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车联网中基于D2D通信的紧急消息传输方法，首先对某车辆安全范围以内车辆集建立优先级指数，按照优先级指数由小到大的顺序依次与其建立D2D连接对传输消息，然后对安全范围以外的车辆集进行距离预测，根据预测距离建立优先级指数，按照优先级指数由小到大的顺序依次与其建立D2D连接对传输消息；如果出现相同的优先级指数，优先选择相同车道的车辆，本发明基于D2D通信实现安全预警信息的及时传输，进行安全预警，解决安全信息无法及时传播的技术问题，改善了交通消息传输性能，具有高可靠性和实时性。

Description

一种车联网中基于D2D通信的紧急消息传输方法

技术领域

本发明属于车联网信息传输技术领域，具体涉及一种车联网中基于D2D通信的紧急消息传输方法。

背景技术

传统车联网采用短程通信技术(Dedicated Short Range Communications，DSRC)来实现车与车、车与路边基础设施的通信，但是由于DSRC传输范围有限且缺乏配套的基础设施，无法保障相互间通信的有效性以及可靠性。当交通事故发生时，交通状态会在短时间、短距离范围内重复广播，车辆之间不断交互的信息可能会超过基站负载，造成网络拥塞，使得安全信息得不到及时的传播。D2D(Device‐to‐Device)是5G技术的关键技术之一，D2D通信可在蜂窝***的控制下，允许终端用户共享小区资源，在一定范围内进行直接通信，该通信方式的数据流量不经过基站和核心网，进而减少了通信时延，减轻了基站压力。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种车联网中基于D2D通信的紧急消息传输方法，实现安全预警信息的及时传输，进行安全预警，解决安全信息无法及时传播的技术问题。

本发明采用如下技术方案，一种车联网中基于D2D通信的紧急消息传输方法，对某车辆安全范围以内和安全范围以外的车辆集分别建立不同的优先级指数，按照优先级指数由小到大的顺序依次与其建立D2D连接对，传送消息；如果出现相同的优先级指数，优先选择相同车道的车辆，具体步骤如下：

1)车辆i在行驶过程中周期性收集周围车辆j的信息，包括车辆j位置(x_j,y_j)、车辆j速度v_j、车辆j的车道R₁或者R₂，其中x_j表示沿着行驶方向的坐标，沿着行驶方向为x轴正方向，y_j表示沿着垂直行驶方向的坐标，R₁表示车道一，R₂表示车道二；

2)计算车辆i与后方车辆j的距离D_ij，后方车辆j即满足x_j＜x_i，x_i表示车辆i沿着行驶方向的坐标；

3)将车辆i与后方车辆j的距离D_ij与车辆i的通信范围R进行比较，若D_ij＜R，则车辆j是车辆i的消息传送对象，记为车辆k，满足条件的车辆总数为T_{N_k}，k＝1,2,3...,T_{N_k}，建立集合S，车辆k位于集合S中；

4)将车辆i与步骤3)中得到的车辆k的距离D_ik与车辆之间的安全距离为D_s进行比较，若D_ik＜D_s，即车辆k在车辆i的安全距离以内，定义优先级指数λ_ik，D_ik值越小则优先级指数越小，按照优先级指数由小到大的顺序进行消息传输；

5)将步骤4)中已经进行消息传输的车辆从步骤3)得到的集合S中删除，建立一个新的集合S₂，该集合中的车辆k位于车辆i的安全距离D_s以外，通信范围R以内，且位于该车辆i的跟车方向，即x_k＜x_i，x_k表示车辆k沿着行驶方向的坐标；

6)设定预测处理时间间隔，根据车辆速度对集合S₂中车辆k与车辆i的距离D_i'_k进行预测；

7)对集合S₂中车辆建立优先级指数λ′_ik，车辆i按照优先级指数λ′_ik由小到大的顺序依次与车辆k建立D2D连接对，进行消息传输。

优选地，所述步骤2)中计算计算车辆i与后方车辆j的距离D_ij具体为：其中(x_i,y_i)为车辆i位置，x_j＜x_i，限制车辆j为车辆i跟车方向的车辆。

优选地，所述步骤4)中车辆i与车辆k的距离D_ik具体为

其中(x_i,y_i)为车辆i位置，(x_k,y_k)为车辆k位置。

优选地，所述步骤4)中优先级指数具体为

优选地，所述步骤4)具体顺序为：

41)选出最小优先级指数所对应的车辆k，车辆i优先与最小优先级指数所对应的车辆k建立D2D连接对，进行消息传输；

42)消息传输完毕后选择次小的优先级指数所对应的车辆，车辆i与次小的优先级指数所对应的车辆建立D2D连接对，进行消息传输；

43)重复步骤42)，车辆i按照优先级指数由小到大的顺序依次与安全距离以内的车辆建立D2D连接对，进行消息传输。

优选地，所述步骤6)中设定预测处理时间间隔T为100ms，预测距离记D′_ik为

其中(x_i,y_i)为车辆i位置，(x_k,y_k)为车辆k位置，v_i为车辆i速度，v_k车辆k速度。

优选地，所述步骤7)中优先级指数具体为

优选地，所述步骤4)或步骤7)中如果出现相同的优先级指数，优先选择同车道的车辆建立D2D连接对，进行消息传输。

发明所达到的有益效果：本发明是一种车联网中基于D2D通信的紧急消息传输方法，实现安全预警信息的及时传输，进行安全预警，解决安全信息无法及时传播的技术问题。本发明基于D2D通信进行消息传输，代替车联网中传统的DSRC短程通信技术，D2D通信方式的数据流量不经过基站和核心网，优化运营商了网络负载，在紧急消息传输场景中可靠性更高；对车辆进行了不同的群集划分，将紧急消息先传送给车辆安全距离以内的车辆，这些车辆可以及时接收到安全预警消息，避免因为消息传送不及时而产生不必要的事故，提高了车联网***的安全性能；针对不同的车辆群集提出不同的优先级指数，对车辆i跟车方向安全距离以外且传输范围以内的车辆进行距离预测，通过预测距离求解相应的优先指数，按照优先指数由小到大的顺序依次建立D2D连接对，利用车辆速度进行车辆之间的距离预测使得优先级指数更具有实时性和有效性，提高了紧急消息的传输效率。

附图说明

图1是本发明实施例中紧急消息传输方法的流程图。

具体实施方式

下面根据附图并结合实施例对本发明的技术方案作进一步阐述。

图1是本发明的紧急消息传输方法的流程图。一种车联网中基于D2D通信的紧急消息传输方法，当车辆i有紧急消息需要传送时向基站申请正交的频谱资源，进行D2D连接传输消息，具体包括以下步骤：

1)车辆i在行驶过程中周期性收集周围车辆j的信息，包括车辆位置(x_j,y_j)，车辆速度v_j，车辆的车道R₁或者R₂，其中x_j表示沿着行驶方向的坐标，沿着行驶方向为x轴正方向，y_j表示沿着垂直行驶方向的坐标，R₁表示车道一，R₂表示车道二；

2)计算车辆i与周围车辆j的距离D_ij，定义其中x_j＜x_i，用于限制车辆j为车辆i跟车方向的车辆；

3)将车辆i与周围车辆j的距离D_ij与车辆i的通信范围R进行比较，若D_ij＜R，则车辆j是车辆i的消息传送对象，记为车辆k，满足条件的车辆总数为T_{N_k}，k＝1,2,3...,T_{N_k}，建立集合S，车辆k位于集合S中；

4)车辆之间的安全距离为D_s，车辆i与步骤3)中得到的车辆k的距离为D_ik，定义若D_ik＜D_s，说明车辆k在车辆i的安全距离以内，定义优先级指数λ_ik，即拥有优先级指数λ_ik的车辆k需要满足D_ik＜D_s，根据优先级指数由小到大的顺序进行消息传输，具体顺序如下：

41)选出最小优先级指数所对应的车辆k，车辆i优先与最小优先级指数所对应的车辆k建立D2D连接对，进行消息传输；

42)消息传输完毕后选择次小的优先级指数所对应的车辆，车辆i与次小的优先级指数所对应的车辆建立D2D连接对，进行消息传输；

43)重复步骤42)，车辆i按照优先级指数由小到大的顺序依次与安全距离以内的车辆建立D2D连接对，进行消息传输。

作为一种较佳的实施例，如果在选择过程中出现相同的优先级指数，优先选择同车道的车辆。

5)将步骤4)中已经进行消息传输的车辆从步骤3)得到的集合S中删除，建立一个新的集合S₂，该集合中的车辆k位于车辆i安全距离D_s以外，通信范围R以内，且位于该车辆i的跟车方向；

6)对集合S₂中车辆k与车辆i的距离进行预测，设定预测处理时间间隔，如设定为100ms，记T＝100ms，预测距离记为D′_ik，

7)建立优先级指数λ′_ik，定义车辆i按照优先级指数λ′_ik由小到大的顺序依次与车辆k建立D2D连接对，进行消息传输。

作为一种较佳的实施例，如果在选择过程中出现相同的优先级指数，优先选择同车道的车辆。

Claims (8)

1.一种车联网中基于D2D通信的紧急消息传输方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)车辆i在行驶过程中收集周围车辆j的信息，包括车辆j位置(x_j,y_j)、车辆j速度v_j、车辆j的车道R₁或者R₂，其中x_j表示车辆j沿着行驶方向的坐标，沿着行驶方向为x轴正方向，y_j表示车辆j沿着垂直行驶方向的坐标，R₁表示车道一，R₂表示车道二；

2)计算车辆i与后方车辆j的距离D_ij，后方车辆j即满足x_j＜x_i，x_i表示车辆i沿着行驶方向的坐标；

3)将车辆i与后方车辆j的距离D_ij与车辆i的通信范围R进行比较，若D_ij＜R，则车辆j是车辆i的消息传送对象，记为车辆k，满足条件的车辆总数为T_{N_k}，k＝1,2,3...,T_{N_k}，建立集合S，车辆k位于集合S中；

4)将车辆i与步骤3)中得到的车辆k的距离D_ik与车辆之间的安全距离为D_s进行比较，若D_ik＜D_s，即车辆k在车辆i的安全距离以内，定义优先级指数λ_ik，D_ik值越小则优先级指数越小，车辆i按照优先级指数由小到大的顺序依次与车辆k建立D2D连接对，进行消息传输；

5)将步骤4)中已经进行消息传输的车辆从步骤3)得到的集合S中删除，建立一个新的集合S₂，该集合中的车辆k位于车辆i的安全距离D_s以外，通信范围R以内，且位于该车辆i的跟车方向，即x_k＜x_i，x_k表示车辆k沿着行驶方向的坐标；

6)设定预测处理时间间隔，根据车辆速度对集合S₂中车辆k与车辆i的距离D′_ik进行预测；

7)对集合S₂中车辆建立优先级指数λ′_ik，车辆i按照优先级指数λ′_ik由小到大的顺序依次与车辆k建立D2D连接对，进行消息传输。

2.根据权利要求1所述的一种车联网中基于D2D通信的紧急消息传输方法，其特征在于，所述步骤2)中计算计算车辆i与后方车辆j的距离D_ij具体为：其中(x_i,y_i)为车辆i位置，x_j＜x_i，限制车辆j为车辆i跟车方向的车辆。

3.根据权利要求1所述的一种车联网中基于D2D通信的紧急消息传输方法，其特征在于，所述步骤4)中车辆i与车辆k的距离D_ik具体为

其中(x_i,y_i)为车辆i位置，(x_k,y_k)为车辆k位置。

4.根据权利要求1所述的一种车联网中基于D2D通信的紧急消息传输方法，其特征在于，所述步骤4)中优先级指数具体为

5.根据权利要求1所述的一种车联网中基于D2D通信的紧急消息传输方法，其特征在于，所述步骤4)具体顺序为：

41)选出最小优先级指数所对应的车辆k，车辆i优先与最小优先级指数所对应的车辆k建立D2D连接对，进行消息传输；

42)消息传输完毕后选择次小的优先级指数所对应的车辆，车辆i与次小的优先级指数所对应的车辆建立D2D连接对，进行消息传输；

43)重复步骤42)，车辆i按照优先级指数由小到大的顺序依次与安全距离以内的车辆建立D2D连接对，进行消息传输。

6.根据权利要求1所述的一种车联网中基于D2D通信的紧急消息传输方法，其特征在于，所述步骤6)中设定预测处理时间间隔T为100ms，预测距离记D′_ik为

其中(x_i,y_i)为车辆i位置，(x_k,y_k)为车辆k位置，v_i为车辆i速度，v_k车辆k速度。

7.根据权利要求1所述的一种车联网中基于D2D通信的紧急消息传输方法，其特征在于，所述步骤7)中优先级指数具体为

8.根据权利要求1所述的一种车联网中基于D2D通信的紧急消息传输方法，其特征在于，所述步骤4)或步骤7)中如果出现相同的优先级指数，优先选择同车道的车辆建立D2D连接对，进行消息传输。