一种基于智能车载传感网的数据通信实现方法技术

本发明专利技术提供了一种基于智能车载传感网的数据通信实现方法，所述传感网包括接入路由器、接入节点和车辆节点；接入路由器与互联网的路由骨干网相连；接入节点配置一个有线接口设备和一个无线接口设备，有线接口设备用于与接入路由器进行通信，无线接口设备用于与车辆节点进行通信；车辆节点配置一个无线接口设备，用于与车辆节点或者接入节点进行通信。车辆节点通过本发明专利技术所提供的智能车载传感网的数据通信实现方法能够以单播方式获取服务数据，缩短了获取数据的延迟和代价，提高了服务质量，本发明专利技术可应用于道路路况监测、车辆管理等领域，具有广泛的应用前景。

A method of data communication based on intelligent vehicle sensor network

The present invention provides a method for realizing data communication based on intelligent vehicle sensor network, the sensor network including access router, access node and vehicle routing node; backbone router and Internet access; access node configuration of a cable interface device and a wireless interface device for communication with the access router interface cable equipment for communication with the vehicle node of the wireless interface equipment; vehicle node configuration of a wireless interface device for communication with the vehicle node and access node. Data communication of intelligent vehicle sensor network node through the vehicle provided by the invention realizes the method can obtain service data with unicast, shorten the access delay and cost data, improve the quality of service, the invention can be applied in road traffic monitoring, vehicle management and other fields, and has wide application prospect.

【技术实现步骤摘要】
一种基于智能车载传感网的数据通信实现方法
本专利技术涉及一种数据通信实现方法，尤其涉及的是一种基于智能车载传感网的数据通信实现方法。
技术介绍
车载传感网继承了车载网和无线传感网的有点，能有效提高道路安全。近年来，很多研究工作致力于智能车载传感网的数据通信，以便使车辆驾驶人能够快速获取网络服务从而达到安全行驶的目的。随着智能车载传感网技术的发展，智能车载传感网会成为未来提供服务的一种模式。目前，智能车载传感网的数据通信的实现模式是通过广播来实现，因此延迟和代价都比较大，降低了网络服务性能。因此，如何降低智能车载传感网的数据通信延迟和代价成为近年来研究的热点问题。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供了一种基于智能车载传感网的数据通信实现方法。本专利技术通过单播取代广播的方式来实现智能车载传感网的数据通信，从而降低了智能车载传感网的数据通信延迟和代价，从而有效提高网络服务性能。技术方案：本专利技术公开了一种基于智能车载传感网的数据通信实现方法，所述传感网包括接入路由器、接入节点和车辆节点；接入路由器与互联网的路由骨干网相连；接入节点配置一个有线接口设备和一个无线接口设备，有线接口设备用于与接入路由器进行通信，无线接口设备用于与车辆节点进行通信；车辆节点配置一个无线接口设备，用于与车辆节点或者接入节点进行通信；接入节点或者车辆节点的无线接口设备具有处理和保存数据的能力，车辆节点包含两个以上的传感设备和执行设备，传感设备用于采集数据，执行设备用于执行操作；在一个接入节点或者车辆节点中，无线接口设备、传感设备和执行设备构建成一个簇，簇首节点为无线接口设备；车辆节点与接入节点之间单跳或者多跳可达，一个接入节点与距离该接入节点距离最近的车辆节点构成一个超级簇，超级簇的簇首节点为该接入节点；一个超级簇中，车辆节点通过超级簇的簇首节点与互联网或者其他超级簇进行通信；一个接入路由器、与该接入路由器相连的接入节点、以及该接入节点所在超级簇的所有车辆节点构建成一个子网；一个车辆节点或者接入节点中，无线接口设备、传感设备以及执行设备由设备ID唯一标识；车辆节点中，无线接口设备的设备ID为该车辆节点的车牌号；接入节点中，无线接口设备的设备ID为该接入节点的地理坐标；一个车辆节点或者一个簇由该车辆节点的无线接口设备的设备ID唯一标识，一个接入节点或者一个超级簇由该接入节点的无线接口设备的设备ID唯一标识；一个簇由簇ID唯一标识，簇ID的值为该簇簇首节点的设备ID；一个超级簇由超级簇ID唯一标识，超级簇ID的值为该超级簇簇首节点的设备ID；一种数据由一个数据ID唯一标识，一个传感设备能采集一种以上的数据，其设备ID为它能采集的数据的数据ID；一种操作由一个命令ID唯一标识，一个执行设备能执行一种以上的操作，其设备ID为它能执行的操作的命令ID；一个接入路由器、无线接口设备、传感设备和执行设备配置一个全局地址；一个全局地址由网络前缀、超级簇ID、簇ID、设备ID以及数据类型构成，其中数据类型值为0；一个子网的网络前缀等于该子网内接入路由器的网络前缀，其值预先设置；一个接入路由器的全局地址的超级簇ID和簇ID为0，设备ID值为1；无线接口设备、传感设备和执行设备的全局地址的网络前缀为所在子网的网络前缀，超级簇ID为所在超级簇的超级簇ID，簇ID为所在簇的簇ID，设备ID为自己的设备ID；一个无线接口设备、传感设备和执行设备配置一个本地地址；一个本地地址由地理坐标、超级簇ID、簇ID、设备ID以及数据类型构成，其中数据类型值为1；一个接入节点的全局地址为该接入节点的无线接口设备的全局地址，一个接入节点的本地地址为该接入节点的无线接口设备的本地地址；一个车辆节点的全局地址为该车辆节点的无线接口设备的全局地址，一个车辆节点的本地地址为该车辆节点的无线接口设备的本地地址；一个接入路由器定期在一跳范围内发送一个信标消息，信标消息的源地址为该接入路由器的全局地址，与该接入路由器相连的接入节点收到信标消息后，保存该接入路由器的全局地址的网络前缀；当一个车辆节点从一个系统获取车牌号后，该系统可以是官方机构的计算机系统，该系统分配给该车辆节点一个家乡全局地址，该家乡全局地址中，网络前缀和超级簇ID等于距离该车辆节点距离最近的接入节点的网络前缀和超级簇ID，该接入节点称为该车辆节点的家乡接入节点；当车辆节点进入一个新的超级簇后，如果该超级簇的超级簇簇首节点的网络前缀与超级簇ID与车辆节点自己的家乡全局地址的网络前缀和超级簇ID不同，则该超级簇的簇首节点称为该车辆节点的外部接入节点；一个接入节点维护一个车辆表，每个车辆表项包含家乡地址域、外部接入节点域以及切换标识；如果切换标识为1，则说明该表项标识的车辆节点无需进行切换操作；如果切换标识为0，则说明该表项标识的车辆节点需要进行切换操作；一个接入节点和车辆节点维护一个邻居表，每个邻居表项包含家乡地址域、地理坐标域和时间戳；车辆节点启动后，创建一个邻居表项，该邻居表项的家乡地址域为自己的家乡地址域，地理坐标域为自己当前的地理坐标域，时间戳为当前时间；一个车辆节点定期发送一个信标消息，该信标消息的源地址为车辆节点的本地地址，信标消息负载为邻居表；如果车辆节点的位置发生变化，则更新家乡地址域值为自己的家乡地址的表项，即将该邻居表项的地理坐标设置为自己当前的地理坐标，时间戳设置为当前的时间。本专利技术所述方法中，当位于超级簇SC1的接入节点或者车辆节点收到邻居车辆节点的信标消息后，或者位于超级簇SC1的车辆节点收到邻居接入节点的信标消息后，进行如下操作：步骤101：开始；步骤102：判断该邻居车辆节点或者接入节点是否在超级簇SC1内，如果是，进行步骤104，否则执行步骤103；步骤103：收到邻居车辆节点或者接入节点的信标消息的车辆节点或者接入节点丢弃该信标消息，执行步骤105；步骤104：收到邻居车辆节点或者接入节点的信标消息的车辆节点或者接入节点针对该信标消息中的每个邻居表项E1进行如下操作：如果接收到信标消息的接入节点或者车辆节点的邻居表中的任何表项的家乡地址域值都不等于邻居表项E1中的家乡地址域值，该接入节点或者车辆节点将邻居表项E1加入到自己的邻居表中；如果接收到信标消息的接入节点或者车辆节点的邻居表中存在一项家乡地址域值等于邻居表项E1中的家乡地址域值的邻居表项E2且邻居表项E1的时间戳大于邻居表项E2的时间戳，该接入节点或者车辆节点则将邻居表项E2中的地理坐标域值和时间戳域值设置为邻居表项E1的地理坐标域值和时间戳域值；步骤105：结束；如果一个邻居表项在规定时间范围内(例如30mins)没有更新地理坐标，则将该邻居表项从邻居表中删除。本专利技术所述方法中，在接入节点AP1发送前一个信标消息和下一个信标消息的时间间隔内，对于接收到的每一个信标消息执行下述操作：步骤201：开始；步骤202：对于该信标消息中每个邻居表项E3，如果接入节点AP1的车辆表中不存在家乡地址等于邻居表项E3的表项，接入节点AP1则创建一个车辆表项，该车辆表项的家乡地址为邻居表项E3的家乡地址，切换标识为0，外部接入节点地址域值为自己的全局地址；步骤203：接入节点AP1发送下一个信标消息的时候，同时进本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于智能车载传感网的数据通信实现方法，其特征在于，所述传感网包括接入路由器、接入节点和车辆节点；接入路由器与互联网的路由骨干网相连；接入节点配置一个有线接口设备和一个无线接口设备，有线接口设备用于与接入路由器进行通信，无线接口设备用于与车辆节点进行通信；车辆节点配置一个无线接口设备，用于与车辆节点或者接入节点进行通信；接入节点或者车辆节点的无线接口设备具有处理和保存数据的能力，车辆节点包含两个以上的传感设备和执行设备，传感设备用于采集数据，执行设备用于执行操作；在一个接入节点或者车辆节点中，无线接口设备、传感设备和执行设备构建成一个簇，簇首节点为无线接口设备；车辆节点与接入节点之间单跳或者多跳可达，一个接入节点与距离该接入节点距离最近的车辆节点构成一个超级簇，超级簇的簇首节点为该接入节点；一个超级簇中，车辆节点通过超级簇的簇首节点与互联网或者其他超级簇进行通信；一个接入路由器、与该接入路由器相连的接入节点、以及该接入节点所在超级簇的所有车辆节点构建成一个子网；一个车辆节点或者接入节点中，无线接口设备、传感设备以及执行设备由设备ID唯一标识；车辆节点中，无线接口设备的设备ID为该车辆节点的车牌号；接入节点中，无线接口设备的设备ID为该接入节点的地理坐标；一个车辆节点或者一个簇由该车辆节点的无线接口设备的设备ID唯一标识，一个接入节点或者一个超级簇由该接入节点的无线接口设备的设备ID唯一标识；一个簇由簇ID唯一标识，簇ID的值为该簇簇首节点的设备ID；一个超级簇由超级簇ID唯一标识，超级簇ID的值为该超级簇簇首节点的设备ID；一种数据由一个数据ID唯一标识，一个传感设备能采集一种以上的数据，其设备ID为它能采集的数据的数据ID；一种操作由一个命令ID唯一标识，一个执行设备能执行一种以上的操作，其设备ID为它能执行的操作的命令ID；一个接入路由器、无线接口设备、传感设备和执行设备配置一个全局地址；一个全局地址由网络前缀、超级簇ID、簇ID、设备ID以及数据类型构成，其中数据类型值为0；一个子网的网络前缀等于该子网内接入路由器的网络前缀，其值预先设置；一个接入路由器的全局地址的超级簇ID和簇ID为0，设备ID值为1；无线接口设备、传感设备和执行设备的全局地址的网络前缀为所在子网的网络前缀，超级簇ID为所在超级簇的超级簇ID，簇ID为所在簇的簇ID，设备ID为自己的设备ID；一个无线接口设备、传感设备和执行设备配置一个本地地址；一个本地地址由地理坐标、超级簇ID、簇ID、设备ID以及数据类型构成，其中数据类型值为1；一个接入节点的全局地址为该接入节点的无线接口设备的全局地址，一个接入节点的本地地址为该接入节点的无线接口设备的本地地址；一个车辆节点的全局地址为该车辆节点的无线接口设备的全局地址，一个车辆节点的本地地址为该车辆节点的无线接口设备的本地地址；一个接入路由器定期在一跳范围内发送一个信标消息，信标消息的源地址为该接入路由器的全局地址，与该接入路由器相连的接入节点收到信标消息后，保存该接入路由器的全局地址的网络前缀；当一个车辆节点从一个系统获取车牌号后，该系统分配给该车辆节点一个家乡全局地址，该家乡全局地址中，网络前缀和超级簇ID等于距离该车辆节点距离最近的接入节点的网络前缀和超级簇ID，该接入节点称为该车辆节点的家乡接入节点；当车辆节点进入一个新的超级簇后，如果该超级簇的超级簇簇首节点的网络前缀与超级簇ID与车辆节点自己的家乡全局地址的网络前缀和超级簇ID不同，则该超级簇的簇首节点称为该车辆节点的外部接入节点；一个接入节点维护一个车辆表，每个车辆表项包含家乡地址域、外部接入节点域以及切换标识；如果切换标识为1，则说明该表项标识的车辆节点无需进行切换操作；如果切换标识为0，则说明该表项标识的车辆节点需要进行切换操作；一个接入节点和车辆节点维护一个邻居表，每个邻居表项包含家乡地址域、地理坐标域和时间戳；车辆节点启动后，创建一个邻居表项，该邻居表项的家乡地址域为自己的家乡地址域，地理坐标域为自己当前的地理坐标域，时间戳为当前时间；一个车辆节点定期发送一个信标消息，该信标消息的源地址为车辆节点的本地地址，信标消息负载为邻居表；如果车辆节点的位置发生变化，则更新家乡地址域值为自己的家乡地址的表项，即将该邻居表项的地理坐标设置为自己当前的地理坐标，时间戳设置为当前的时间。...

【技术特征摘要】
1.一种基于智能车载传感网的数据通信实现方法，其特征在于，所述传感网包括接入路由器、接入节点和车辆节点；接入路由器与互联网的路由骨干网相连；接入节点配置一个有线接口设备和一个无线接口设备，有线接口设备用于与接入路由器进行通信，无线接口设备用于与车辆节点进行通信；车辆节点配置一个无线接口设备，用于与车辆节点或者接入节点进行通信；接入节点或者车辆节点的无线接口设备具有处理和保存数据的能力，车辆节点包含两个以上的传感设备和执行设备，传感设备用于采集数据，执行设备用于执行操作；在一个接入节点或者车辆节点中，无线接口设备、传感设备和执行设备构建成一个簇，簇首节点为无线接口设备；车辆节点与接入节点之间单跳或者多跳可达，一个接入节点与距离该接入节点距离最近的车辆节点构成一个超级簇，超级簇的簇首节点为该接入节点；一个超级簇中，车辆节点通过超级簇的簇首节点与互联网或者其他超级簇进行通信；一个接入路由器、与该接入路由器相连的接入节点、以及该接入节点所在超级簇的所有车辆节点构建成一个子网；一个车辆节点或者接入节点中，无线接口设备、传感设备以及执行设备由设备ID唯一标识；车辆节点中，无线接口设备的设备ID为该车辆节点的车牌号；接入节点中，无线接口设备的设备ID为该接入节点的地理坐标；一个车辆节点或者一个簇由该车辆节点的无线接口设备的设备ID唯一标识，一个接入节点或者一个超级簇由该接入节点的无线接口设备的设备ID唯一标识；一个簇由簇ID唯一标识，簇ID的值为该簇簇首节点的设备ID；一个超级簇由超级簇ID唯一标识，超级簇ID的值为该超级簇簇首节点的设备ID；一种数据由一个数据ID唯一标识，一个传感设备能采集一种以上的数据，其设备ID为它能采集的数据的数据ID；一种操作由一个命令ID唯一标识，一个执行设备能执行一种以上的操作，其设备ID为它能执行的操作的命令ID；一个接入路由器、无线接口设备、传感设备和执行设备配置一个全局地址；一个全局地址由网络前缀、超级簇ID、簇ID、设备ID以及数据类型构成，其中数据类型值为0；一个子网的网络前缀等于该子网内接入路由器的网络前缀，其值预先设置；一个接入路由器的全局地址的超级簇ID和簇ID为0，设备ID值为1；无线接口设备、传感设备和执行设备的全局地址的网络前缀为所在子网的网络前缀，超级簇ID为所在超级簇的超级簇ID，簇ID为所在簇的簇ID，设备ID为自己的设备ID；一个无线接口设备、传感设备和执行设备配置一个本地地址；一个本地地址由地理坐标、超级簇ID、簇ID、设备ID以及数据类型构成，其中数据类型值为1；一个接入节点的全局地址为该接入节点的无线接口设备的全局地址，一个接入节点的本地地址为该接入节点的无线接口设备的本地地址；一个车辆节点的全局地址为该车辆节点的无线接口设备的全局地址，一个车辆节点的本地地址为该车辆节点的无线接口设备的本地地址；一个接入路由器定期在一跳范围内发送一个信标消息，信标消息的源地址为该接入路由器的全局地址，与该接入路由器相连的接入节点收到信标消息后，保存该接入路由器的全局地址的网络前缀；当一个车辆节点从一个系统获取车牌号后，该系统分配给该车辆节点一个家乡全局地址，该家乡全局地址中，网络前缀和超级簇ID等于距离该车辆节点距离最近的接入节点的网络前缀和超级簇ID，该接入节点称为该车辆节点的家乡接入节点；当车辆节点进入一个新的超级簇后，如果该超级簇的超级簇簇首节点的网络前缀与超级簇ID与车辆节点自己的家乡全局地址的网络前缀和超级簇ID不同，则该超级簇的簇首节点称为该车辆节点的外部接入节点；一个接入节点维护一个车辆表，每个车辆表项包含家乡地址域、外部接入节点域以及切换标识；如果切换标识为1，则说明该表项标识的车辆节点无需进行切换操作；如果切换标识为0，则说明该表项标识的车辆节点需要进行切换操作；一个接入节点和车辆节点维护一个邻居表，每个邻居表项包含家乡地址域、地理坐标域和时间戳；车辆节点启动后，创建一个邻居表项，该邻居表项的家乡地址域为自己的家乡地址域，地理坐标域为自己当前的地理坐标域，时间戳为当前时间；一个车辆节点定期发送一个信标消息，该信标消息的源地址为车辆节点的本地地址，信标消息负载为邻居表；如果车辆节点的位置发生变化，则更新家乡地址域值为自己的家乡地址的表项，即将该邻居表项的地理坐标设置为自己当前的地理坐标，时间戳设置为当前的时间。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当位于超级簇SC1的接入节点或者车辆节点收到邻居车辆节点的信标消息后，或者位于超级簇SC1的车辆节点收到邻居接入节点的信标消息后，进行如下操作：步骤101：开始；步骤102：判断该邻居车辆节点或者接入节点是否在超级簇SC1内，如果是，进行步骤104，否则执行步骤103；步骤103：收到邻居车辆节点或者接入节点的信标消息的车辆节点或者接入节点丢弃该信标消息，执行步骤105；步骤104：收到邻居车辆节点或者接入节点的信标消息的车辆节点或者接入节点针对该信标消息中的每个邻居表项E1进行如下操作：如果接收到信标消息的接入节点或者车辆节点的邻居表中的任何表项的家乡地址域值都不等于邻居表项E1中的家乡地址域值，该接入节点或者车辆节点将邻居表项E1加入到自己的邻居表中；如果接收到信标消息的接入节点或者车辆节点的邻居表中存在一项家乡地址域值等于邻居表项E1中的家乡地址域值的邻居表项E2且邻居表项E1的时间戳大于邻居表项E2的时间戳，该接入节点或者车辆节点则将邻居表项E2中的地理坐标域值和时间戳域值设置为邻居表项E1的地理坐标域值和时间戳域值；步骤105：结束；如果一个邻居表项在规定时间范围内没有更新地理坐标，则将该邻居表项从邻居表中删除。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在接入节点AP1发送前一个信标消息和下一个信标消息的时间间隔内，对于接收到的每一个信标消息执行下述操作：步骤201：开始；步骤202：对于该信标消息中每个邻居表项E3，如果接入节点AP1的车辆表中不存在家乡地址等于邻居表项E3中家乡地址的表项，接入节点AP1则创建一个车辆表项，该车辆表项的家乡地址为邻居表项E3的家乡地址，切换标识为0，外部接入节点地址域值为自己的全局地址；步骤203：接入节点AP1发送下一个信标消息的时候，同时进行下述操作：接入节点AP1将车辆表中的所有车辆表项划分为两个以上的分组，每个分组满足条件1；判断每个分组是否满足条件2，如果是，执行步骤204，否则执行步骤205；条件1：每个分组中的所有车辆表项的家乡地址的网络前缀和超级簇ID均相同；条件2：分组中的所有车辆表项的家乡地址的网络前缀和超级簇ID等于接入节点AP1的全局地址的网络前缀和超级簇ID；步骤204：对于满足条件2的分组执行下述操作：对于该分组中的每个车辆表项，接入节点AP1将该车辆表项的外部接入节点域值更新为自己的全局地址，将该车辆表项的切换标识设置为1，执行步骤207；步骤205：对于不满足条件2的每一个分组执行下述操作：接入节点AP1构建一个全局地址，该全局地址的网络前缀和超级簇ID为该分组所有表项的家乡地址的网络前缀和超级簇ID，簇ID和设备ID为该分组所有表项的家乡地址的超级簇ID，地址类型为0，接入节点AP1发送切换消息，该切换消息的源地址为自己的全局地址，目的地址为构建的全局地址，负载为该分组中所有车辆表项的家乡地址集合，接入节点AP1将该分组中所有车辆表项的切换标识设置为1；步骤206：目的接入节点接收到切换消息后，对于该切换消息负载中的每个地址进行如下操作：目的接入节点查找家乡地址域值等于该地址的车辆表项，然后将该车辆表项的外部接入节点域值设置为切换消息的源地址，切换标识设置为1；步骤207：结束。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在车辆节点V1位于超级簇SC1内，超级簇SC1的接入节点为AP1，车辆节点V2的家乡地址为A2的情况下，如果车辆节点V1准备与车辆节点V2进行通信，则执行下述过程获取车辆节点V2的外部接入节点信息：步骤301：开始；步骤302：车辆节点V1发送地址请求消息，该地址请求消息的源地址为自己的全局地址，该全局地址的网络前缀为0，目的地址为A2；步骤303：接入节点AP1收到该地址请求消息后，如果该地址请求消息的目的地址的网络前缀和超级簇ID与自己全局...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓喃，
申请(专利权)人：常熟理工学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32