一种基于车车通信的中继节点告警消息转发方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于物联网技术在安全驾驶和智能交通领域的应用领域，具体地设及一种 基于车车通信的中继节点告警消息转发方法。
【背景技术】
[0002] 物联网（InternetofThings,缩写I0T)是一个基于互联网、传统电信网等信息 承载体，让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络。随着物联网技术 的迅速发展，其产业化推进速度也在不断加快，物联网在安全驾驶和智能交通领域发挥出 越来越大的作用。在安全驾驶方面，物联网又被称为车联网（VANET，VehicularAd-hoc Network)。车联网主要W车辆与路侧单元通信、车车之间通信W及车辆与网络通信为基础， 通过交换实时可靠的安全相关消息实现安全驾乘。利用车联网技术，结合GPS、CAN总线技 术，安全相关应用可W提前通知驾驶员可能发生的危险情况，降低事故发生率。
[0003] 面向安全驾乘的车车通信技术是实现安全驾驶的重要支撑技术，也是实现智能交 通的核屯、环节。车车通信主要W无线通信技术为基础，车辆间相互交换位置速度等状态信 息W及告警消息，为驾驶决策提供辅助。目前，车车通信的相关研究主要集中在国外，如欧 美国的￥11、11116111〇1'1￥65]\1、(：1〔45、(：￥齡5、〔31'化化等项目，日本的51113的胖37、4服等项 目，该些项目侧重点不同，但是都设及到车车通信技术的研发与产业化工作。
[0004] 消息广播炬roadcast)技术是目前车车通信采用的主要通信方式。一方面，车辆 会W屯、跳消息的形式向广播自身状态信息，如速度、位置等；另一方面，发生紧急事件后，车 辆会广播告警消息，通知周边车辆。目前实现广播的方式主要有两种；（1)使用简单的洪泛 (Flooding)方式；（2)引入IE邸802. 11协议中的RTS/CTS、ACK控制包，配合复杂的控制逻 辑实现广播控制，如UMB、PCBB等。
[0005] W上两种方式中前者易于实现，后者可W保障消息实时性与可靠性，但两种方式 都存在不足，对于洪泛法；（1)由于网络中大量车辆共享无线通信信道，发生紧急事件后 告，告警消息很可能会由于消息过多导致竞争信道失败，出现丢包，导致告警消息可靠性降 低；（2)由于所有车辆节点转发告警消息的优先级相同，当车辆密度较大时，告警消息会在 距离告警源的一定区域内重复传播，导致告警消息实时性降低，难W覆盖足够的区域。对于 第二种方式；其控制逻辑复杂，在计算能力有限的车载模块中实现，很难取得良好的效果。
【发明内容】
[0006] 鉴于上述技术的不足，本发明目的是；提供一种基于车车通信的中继节点告警消 息转发方法，在保证告警消息W最快的速度在尽可能大的范围传输的同时，减少了网络中 冗余告警消息数量，有效提升了驾驶的安全性，简单高效。
[0007] 本发明的技术方案是：
[0008] -种基于车车通信的中继节点告警消息转发方法，包括W下步骤：
[0009] SOI;车载终端接收到告警消息之后，判断告警消息是否过期，丢弃过期消息，对于 未过期消息执行步骤S02 ;
[0010]S02 ;根据车辆在5t时间内的GPS坐标变化，计算出车辆在5t时间内的位移向 量iil.，根据车辆与告警消息源的GI^S坐标，计算出位置向量如，计算ii! * 良据wt* 的值判断车辆是接近还是远离告警消息源，丢弃正在远离的消息，对于正在接近的消息执 行步骤S03 ;
[0011]S03 ;计算车辆与消息源之间的距离；根据车辆与消息源之间的距离设置转发优 先级W及转发延迟。
[0012] 优选的，步骤SOI中告警消息是否过期的判断方法为：
[0013] 当告警消息源发出一条告警消息时，在告警消息中附上告警消息源的系统时间 send_time，当车辆收到消息时，将车辆的系统时间receive_time与send_time+t比较，其 中t是消息生存周期，其中，receive_time^send_time+t，表示告警消息未过期；receive_ time>send_time+t，表示告警消息未过期。
[0014] 优选的，步骤S02中判断车辆与告警消息源相对位置关系的方法为： ii! *方< 0,表示车辆远离告警消息源，而*it>化表示车辆靠近告警消息源。
[001引优选的，步骤S03中计算车辆与消息源之间的距离的公式为： 成"S = 2?巧本arcsinysin-() +cosa]*cotya-y? 主了A)
[0016]其中，a1和a2分别表示两车的经度（单位为弧度），其中p1和p2分别表示两 车的绅度（单位为弧度），R表示地球的平均半径，其值为6371. 4km。
[0017] 优选的，所述根据车辆与消息源之间的距离设置转发优先级W及转发延迟包括：
[0018] 若dis< 200m，设该车辆的转发优先级为10 ;
[0019] 若200m<dis< 400m，设该车辆的转发优先级为9;
[0020] 若dis> 400m，设该车辆的转发优先级为7 ;
[002。 当车辆的转发优先级为7时，如果消息转发遇到信道阻塞，则将等待时间取0~ 27(ms)之间的随机值；
[002引当车辆的转发优先级为9时，如果消息转发遇到信道阻塞，则将等待时间取27~ 29(ms)之间的随机值；
[002引当车辆的转发优先级为10时，如果消息转发遇到信道阻塞，则将等待时间取29~ 21° (ms)之间的随机值。
[0024] 本发明的一种基于车车通信的中继节点告警消息转发方法，为实现该应用，车辆 的车载终端接收到告警消息W后，首先判断该告警消息是否过期。过期消息将被直接丢弃。 对于未过期的消息，根据消息内消息源的GI^S坐标和车辆自身GI^S信息，判断车辆与消息源 的相对位置关系，如果是正在接近，我们将进一步计算两者距离，并根据距离值设置车辆转 发优先级。该方法提出了一种全新的告警消息转发机制，一方面，车辆只在消息未过期W及 车辆正在接近消息源时处理消息，减少了紧急事件发生后网络中的冗余告警消息；另一方 面，通过设置消息转发优先级，保证了告警消息W更快的速度在更大的范围传输，提高了消 息的实时性和可靠性。
[002引本发明的优点是：
[0026] 1.实用性：本方法利用GI^S数据信息进行计算，根据车辆与告警源的相对位置关 系及距离确定车辆转发消息的优先级，计算简便，无需特殊设备；
[0027] 2.可靠性：本方法利用车车通信技术W及CAN总线来获取相关信息，能够获取最 新信息作为判断依据，使得误差较小；
[0028] 3.高效性：本方法将消息是否过期W及车辆与告警源的相对位置关系作为转发 告警消息的筛选条件，减少了紧急事件发生后网络中冗余告警消息的数量，提高了带宽利 用率，增加了消息的可靠性。
[0029] 4.灵活性：本方法的适用范围较大，在阴雨天等恶劣天气在都能可靠使用。
【附图说明】
[0030] 下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
[0031] 图1为本发明基于车车通信的中继节点告警消息转发方法的GI^S坐标转化为S维 坐标的示意图；
[0032]图2为本发明基于车车通信的中继节点告警消息转发方法的根据GI^S信息计算球 面距离的示意图；
[0033]图3为本发明基于车车通信的中继节点告警消息转发方法的流程图。
【具体实施方式】
[0034]W下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，该些实施例是用于说明 本发明而不限于限制本发明的范围。实施例中采用的实施条件可W根据具体厂家的条件做 进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。
[00对 实施例：
[0036] 本实施例基于中继节点告警信息转发方法，其中车辆是指当前接收到告警消息的 车辆。告警消息源是指所有告警消息的源头，即发生故障的车辆。告警消息数据包中包含该 消息被发送时消息源的系统时间，告警消息源的GI^S信息（经度、绅度W及海拔高度）等。
[0037] 该方法包括W下步骤：
[0038] (1)车辆的车载终端接收到告警消息W后，首先判断该告警消息是否过期。如果消 息未过期，进入（2)，否则，丢弃；
[0039] (2)根据车辆在5t时间内的GPS坐标变化，计算出车辆在5t时间内的位移向量 根据车辆的GPS坐标W及消息源的GPS坐标，计算出位置向量计算向量而.与向量 ijf的点乘值it*it.
[0040] (3)判断车辆是接近还是远离消息源，如果车辆是接近消息源