[发明专利]一种基于协议跨层优化的车辆定位方法

摘要

本发明公开了一种基于协议跨层优化的车辆定位方法，包括下述步骤：S1、确定信道与帧结构，V2V通信使用遵循于IEEE802.11p WAVE标准的专用短程通信DSRC技术，实现车‑路与车‑车的双向通信，实时传输语音和数据信息，将车辆和道路、车辆间有机连接；S2、利用退避算法TRB记录退避时间；S3、通过使用专用的通信信道来降低网络碰撞的概率，统计数据重发所引起的延时，利用增强的OSS‑TWR定位通信协议，车辆周期性的广播定位请求数据帧“Req”，请求附近RSU提供位置参考，通过测量与RSU之间的距离完成自定位。本发明弥补了卫星定位系统的缺陷，车辆可以通过地面基站(RSU)估算自己的位置，特别是在GPS定位失效区域，这对车辆自动驾驶与车辆主动安全应用具有重要的意义。

主权项

1.基于协议跨层优化的车辆定位方法，其特征在于，包括下述步骤：S1、确定信道与帧结构，V2V通信使用遵循于IEEE802.11p WAVE标准的专用短程通信DSRC技术，在高速运动情况下，实现车‑路与车‑车的双向通信，实时传输语音和数据信息，将车辆和道路、车辆间有机连接；S2、利用退避算法TRB记录退避时间，其具体方法为：S2.1、确定基本退避时隙2τ，也就是一个争用期时间；S2.2、定义1个参数C，为重传次数，K＝min(C,10)，其中K用于计算退避时间，所述退避时间为基本退避时隙的指数，可见K≤10；S2.3、定义2个参数，单次退避时间tbackoff和累计退避时间tcoll，初始值为0；S2.4、如果重传次数C小于设定阈值N，从离散型整数集合[0，1，2，……，2k‑1]中，随机取出一个数记做R，那么重传所需要的退避时间tbackoff等于R倍的基准退避时间：记为：tbackoff＝R×2τ；S2.5、统计总的退避时间tcoll，tcoll＝tcoll+tbackoff，同时从“Sync”数据帧中读取“Sync Delay Time”域的值，计算FCS；然后把tcoll和FCS写入数据帧的“Collision Delay Time”域和“FCS域”，重发数据帧,其中，FCS为帧校验序列；S2.6、如果重发成功，退出退避算法；否则，重传次数加1，C＝C+1，如果重传次数大于N次，则退出并向上层协议汇报，否则进入第S2.4步，再次重发；S3、通过使用专用的通信信道来降低网络碰撞的概率，再使用可记录时间的退避算法去统计数据重发所引起的延时，利用增强的OSS‑TWR定位通信协议，车辆周期性的广播定位请求数据帧“Req”，请求附近RSU提供位置参考，通过测量与RSU之间的距离完成自定位；步骤S3中，所述增强的OSS‑TWR定位通信协议的工作方法如下：S31、车辆准备发送“Req”，检查无线信道的状态，使用RTS/CTS进行协商，等待信道空闲，一旦信道空闲，发送“Req”同时启动计时器troundA，发送后，检查是否有碰撞发生，如果发生，广播一个“Jamming signal”数据帧，延迟随机时间，启动troundA计时器重新开始计时，并重新发送“Req”；S32、RSU接收到“Req”数据帧，并测量数据帧处理时间，使用计时器记录本次处理的总时间；S33、车辆接收到“Ack”数据帧，立即停止计时器troundA，那么无线信号完成了从车辆到RSU，RSU到车辆的一次往返，同时启动计时器t'watiA，并进入阻塞，等待“Sync”数据包；S34、RSU在发送完“Ack”数据帧和启动tdelayB计时器后，唤醒计时器，把tdelayB的时间值写入“Sync”数据帧的“Sync Delay Time”域，发送“Sync”数据帧；S35、车辆接收到“Sync”同步帧之后，停止计时器t'watiA，解析数据包，得到tdelayB和tcol3，计算出实际的同步时间twaitA；步骤S34具体为：a)RSU在发送完“Ack”数据帧和启动tdelayB计时器后，进入阻塞状态，直到计时器tdelayB的计时等于t'replyB时被唤醒，设置计时器的最大阀值为t'replyB的时间值，一旦tdelayB的计时等于t'replyB，系统将会产生中断；b)RSU初始化“Sync”数据帧，把tdelayB的时间值写入“Sync”数据帧的“Sync Delay Time”域，发送“Sync”数据帧；c)如果成功，结束本次通信；如果发生网络碰撞，调用TRB算法重新发送与统计退避延时。