[发明专利]车辆自组织网络中基于人工蛛网的地理位置路由方法

说明书

技术领域

本发明属于通信技术领域，更进一步涉及一种车辆自组织网络VANETs中基于人工蛛网的地理位置路由ASGR方法，可用于城市场景的路由决策。

背景技术

车辆自组织网络是移动自组织网络一个极具应用价值的研究方向，并且为智能交通系统的发展提供了一个有效的解决方案。车辆自组织网络以行驶的车辆和道路基础设施为节点，实现车与车之间以及车与道路设施之间的信息交换，从而形成了由车辆与道路基础设施组成的实时通信网络，不仅提高了道路交通的安全性与管理效率，而且增加了驾驶舒适性。在城市环境中，由于车辆节点运动的特殊性，如节点运动受限于道路、节点的高速运动以及城市环境中建筑物等障碍物的存在，仅仅依靠节点的位置来选择路由是不够的。因此，如何结合城市环境下车辆自组织网络的特点设计出稳定、高效的路由协议是车辆自组织网络研究的一个重点。

河海大学拥有的专利技术“一种基于位置和拓扑特性的车辆自组网数据传输方法”(授权公告号CN102883402A，申请号201010334040.0)公开了一种基于位置和拓扑特性的车辆自组网数据传输方法。该方法将车辆自组网内不同的岔路口标记为J0,J1,···JN，岔路口Ji与岔路口Jj连接的道路用Rij表示，获得车辆自组网内各条道路的物理长度L_Rij和各条道路的车辆密度Den_Rij；选择发送数据的道路：定义道路Rij的权值weightij为：取weightij最小的道路Rij作为发送数据的道路将发送数据的道路中位于岔路口的节点作为数据发送的目的节点，数据在岔路口之间传输给距离下一个岔路口节点最近的相邻节点。该专利的不足之处是，一是城市环境中车辆节点运动的特殊性，如节点运动受限于道路、节点的高速运动以及城市环境中建筑物等障碍物的存在，仅仅依靠节点的位置来选择路由是不够准确的；二是数据在岔路口之间传递给距离下一个岔路口最近的相邻节点，没有考虑邻居节点位置与目的交叉路口结点的关系，导致将数据包转发至无用的路口结点，增加了路由跳数和网络时延；三是没有考虑道路的连通性，有可能将数据包发到不连通的路段上，造成很大的延迟。

Lochert等人在《Geographic Routing in City Scenarios》(ACM SIGMOBILE Mobile Computing and Communications Review)中提出了一种基于交叉口的路由协议GPCR(Greedy Perimeter Coordinator Routing)。该协议在每个交叉口设置协调节点，在交叉口之间的路段上采用贪婪转发，在交叉口将数据包转发给协调节点，由协调节点决定数据包的转发方向。该协议虽然解决了信号传输受障碍物阻碍的问题，但是过度依赖交叉口节点，将数据包转发给经过的每个交叉口的协调节点，增加了跳数和延迟，降低了数据包的转发效率，此外交叉口节点的判断算法增加了通信开销。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提出一种车辆自组织网络中基于人工蛛网的地理位置路由方法，以减小路由跳数和延迟，提高数据包的转发效率。

本发明的技术方案是：在前行蜘蛛确定各级交叉路口结点时选择距离目的交叉路口结点位置近的交叉路口结点作为搜索区域进行搜索，以减小路由跳数；采用实时的路段信息采集方法获取路段的连通性、延时和跳数并使用这些信息进行辅助的路由选择，减小数据包的延迟，其实现步骤包括如下：

(1)确定可行路径：

(1a)源节点利用车载的电子地图和GPS导航系统，获得节点的位置信息以及源节点附近各个交叉路口的位置信息；

(1b)根据源节点和目的节点的位置确定源交叉路口结点和目的交叉路口结点；

(1c)源节点搜索电子地图产生前行蜘蛛，确定两个距离目的交叉路口结点位置近的两个一级交叉路口结点，并将源交叉路口结点与这两个一级交叉路口结点确定的区域作为搜索域，继续搜索下一级交叉路口结点；

(1d)前行蜘蛛搜索到所有的目的交叉路口结点后产生后行蜘蛛，后行蜘蛛沿着各自搜索路径返回，源交叉路口结点根据返回的信息建立蛛网；

(1e)以目的交叉路口结点为根结点，以源交叉路口结点为叶子结点，构建路径树；

(1f)遍历路径树的叶子结点到根结点，得到从源交叉路口结点到目的交叉路口结点的所有路径，组成可行路径集；

(2)选择最优路径：

(2a)源节点根据提取的自身合作感知信息CAM中的连通域值Ca，判断路径的连通性，并根据连通性求解路段的延迟；