[发明专利]基于电子眼的车联网数据传输路径选择优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种车联网数据传输方法，尤其是涉及一种基于电子眼的车联网数据传输路径选择优化方法。

背景技术

车联网作为新兴的车辆通信技术，为在路上的移动用户提供无缝的连接服务，可以实现车辆与车辆之间，车辆与路边基础设施之间的多跳无线通信，以提供多种车辆安全应用与非安全应用。相对于传统的移动自组织网络，车联网有自身独有的特点：(1)高动态拓扑结构。因为车辆间的高速移动，车联网的拓扑结构经常改变。(2)经常的网络中断。同样的原因，车联网的链接会经常变化。特别是在车辆密度不高的时候，网络中断的可能性会更高。一种可行的解决办法是预先沿路安放一些中继节点或接入点来保持道路的连通性。(3)足够的能量和存储空间。车联网中的通信节点是汽车而不是小的手持设备，它们有足够大的能量和功率(包括存储空间和数据处理)。(4)移动模型可预测。车辆节点虽然高速运动，但是它们的移动经常受限于已经建好的高速公路和城市街道，所以只要提供了速度和街道地图，车辆的未来状态就可以被预测。(5)严格的时延限制。在一些车联网应用中，网络不需要高数据速率但需要严格的时延限制。正是由于以上这些特点使得车联网的路由方法存在很多新问题和新挑战，传统的数据传输路径选择方法在车联网中很难获得理想的性能。

目前的车联网路由协议总体来说分为传统的路由协议、广播路由协议、基于地理位置的和基于十字路口的路由协议。上面说到，传统的路由协议很难适用于车联网环境，基于广播路由协议一般用于车辆beacon消息的广播、路边单元(Road-sideUnit)对道路交通信息的广播；而在车车通信中，通常运用较少，主要原因是因为广播路由在车辆密集场景下很容易导致广播风暴，产生很大时延，并极大浪费网络带宽。基于地理位置的路由协议以GPSR为代表，但这类路由协议每次选取下一跳转发节点的方式都是以距离目的节点最近为原则，这样一来很容易发生局部最大问题而导致路由失败，且该类协议在直路上运用良好，但一旦到了复杂的城市场景，很容易导致数据包转发到错误的路径。随着位置路由的进一步研究，人们发现单纯的依靠GPS获取的位置信息并不能很好的考虑到城市车辆的通信环境情况。随着电子地图的广泛应用，路由设计的目光开始投向城市道路拓扑对车辆移动带来的限制以及城市障碍物对通信的遮挡情况，因此一些基于十字路口的数据转发思想为学者重视。基于十字路口的路由协议大部分是在十字路口和道路上标定锚点，并让数据沿着各个锚点进行转发，如CAR路由协议。但这类路由协议的锚点设置可能会是移动的，如此一来，锚点的移动会对整个路由的性能带来负影响效果，且标定锚点的判断准则还欠准确，其中假设都显得过于理想化。在实际应用中，不同道路的交通状况不一样，单一的数据转发方法并不能产生好的效果。因此，设计一种高效可靠的数据传输路径选择方法是十分有必要的。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而设计的一种可提供可靠的通信服务、提高数据传输及时性的基于电子眼的车联网数据传输路径选择优化方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于电子眼的车联网数据传输路径选择优化方法，该方法通过电子眼、图像处理模块、路边单元和位于后台指挥中心的云计算平台所组成的系统实现，所述的电子眼位于道路十字路口处，并连接图像处理模块，所述的路边单元位于相邻两个十字路口之间，所述的云计算平台分别连接图像处理模块和路边单元，该方法包括以下步骤：

1)电子眼实时采集道路交通视频图像，发送至视频处理模块；

2)视频处理模块根据道路交通视频图像提取交通参数，并发送至后台指挥中心的云计算平台；

3)云计算平台根据交通参数，结合国家道路服务等级水平表，确定交通流状态信息，并发送至对应的路边单元；

4)路边单元向车辆节点广播交通流状态信息，每个车辆节点接收到交通流状态信息后，自适应调整车辆节点发送beacon消息的广播周期；

5)需要发送数据的车辆源节点根据电子地图确定与接收数据的车辆目的节点之间数据传输路径上可能需要经过的十字路口；

6)车辆源节点根据数据传输路径上可能需要经过的十字路口之间的交通流状态信息，选择最优路径进行数据发送。

所述的交通参数包括道路密度、车辆速度、道路占有率。

所述的国家道路服务等级水平表包括四个服务水平等级，其中，服务水平等级一对应的交通流状态为自由流，服务水平等级二对应的交通流状态为高速同步流，服务水平等级三对应的交通流状态为低速同步流，服务水平等级四对应的交通流状态为拥堵流。