一种V2X车联网OBU消息过滤方法与透传系统技术方案

本发明专利技术涉及一种V2X车联网OBU消息过滤方法与透传机制，属于车联网领域，包括V2X消息过滤子系统和V2X消息转发子系统；V2X消息过滤处理子系统维护消息列表并过滤掉不需要继续转发消息，解决OBU端消息处理量与效率问题；V2X消息转发子系统主要是对输入的过滤后消息转发候选车辆列表中车辆计算转发权重，选择转发最优节点，解决V2X消息透传节点选择问题，提高覆盖范围。本发明专利技术能利用ITS中车辆的感知设备和V2X通信方式提高车辆感知范围并通过减少转发消息数量提高消息吞吐量和消息传输效率。本发明专利技术提高了OBU消息处理效率，提高车联网系统中的V2X消息的吞吐量和覆盖范围。中的V2X消息的吞吐量和覆盖范围。中的V2X消息的吞吐量和覆盖范围。

【技术实现步骤摘要】
一种V2X车联网OBU消息过滤方法与透传系统


[0001]本专利技术属于车联网领域，涉及一种V2X车联网OBU消息过滤方法与透传系统。

技术介绍

[0002]在V2X车联网领域，广播是分发时延
‑
苛刻消息的最简单、快速的机制。但是无限制的消息广播机制会导致网络中消息副本过多，容易形成风暴，导致网络拥塞，降低了网络吞吐量及消息传输成功率。因此需要制定广播协议，在保证消息覆盖范围的同时，降低网络中消息副本数量。对事故消息等时延
‑
苛刻的消息，为保证紧急消息实时传输，需要消息扩散速度快，因此设置其优先级高于普通车辆状态消息。
[0003]目前提出的车联网消息转发协议大都基于Ad hoc网络中点对点的通信模式，即源节点在消息产生时就拥有明确的目标节点，在之后的转发过程中，也是以是否能可靠高效的将消息转发给目标节点作为其转发依据。在实际的由V2X等无线通信方式构成的车联网络中，网络中的节点无法获知整个网络所有节点的信息，即在安全消息产生之初，无法在源节点获得明确的目标节点信息。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种V2X车联网OBU消息过滤方法与透传系统。
[0005]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种V2X车联网OBU消息过滤方法与透传系统，包括V2X消息过滤子系统、本车处理子系统和V2X消息转发子系统；
[0007]所述V2X消息过滤子系统包括消息管理模块和预处理模块，其中：
[0008]所述消息管理模块用于对OBU消息进行管理，对来自不同消息来源的同一交通对象的消息，OBU通过本车的消息列表判断为新的交通事件才进行转发；
[0009]所述预处理模块用于去除车联网的广播中无效消息和规定消息的传播范围，使用消息的时空有效性和消息关联道路信息过滤无关的候选转发车辆；
[0010]所述V2X消息转发子系统包括转发优先权重计算模块、转发节点选择模块、基本消息交互模块；
[0011]所述转发权重计算模块用于选择车辆通信范围内的最远车辆节点，计算出转发权重后，优先选择权重最大的车辆节点转发消息；
[0012]所述转发节点选择模块：车辆周围非最高权重车辆使用转发计时器监听最高权重车辆的下一步转发；在计时器结束之前没有接收到下一跳消息则该车辆也作为转发节点，否则不进行转发；
[0013]所述基本消息交互模块用于使车辆间进行基本信息交互，所述基本消息为用于维护和更新车辆周围在通信距离之内的车辆信息，包括发送本车基本消息和接收其他车辆消息，车辆接收其他车辆的消息时，将其他车辆的信息写入候选车辆列表。
[0014]进一步，所述消息管理模块使用消息列表存储消息对应的交通事件；通过消息头
标识交通事件保证车辆能识别同一交通对象对应的交通事件；对于需要转发的消息，通过复合对象类型、对象ID、对象位置和消息类型共同标识一种事件，将其作为消息头，构成唯一的对象ID；其中复合对象类型第一级分为静止对象与运动对象，第二级分为包括车辆、行人、危险道路的具体对象类型；车辆首先对消息类型和消息对象进行判断，每个事件绑定转发消息对应的对象，对消息列表中已有的对象消息实现更新消息有效性部分。
[0015]进一步，所述消息存储列表提供消息优先级处理；将安全类消息分类为基本安全转发消息和危险状况消息，其中危险状况消息优先级高于基本安全转发消息；运动对象优先级高于静止对象；与当前车辆距离小的消息对象优先级高；高优先级消息对应的交通事件存储在低优先级消息对应的交通事件之前，优先处理高优先级消息。
[0016]进一步，所述预处理模块通过消息的时空有效性部分内容限制消息是否转发以及在车辆的消息列表中是否继续存在；其中针对消息转发时的源车辆和转发车辆转发决策步骤如下：
[0017]源车辆：接收来自某一对象的消息，OBU根据对象的基本信息将消息组装为一个消息帧；基于周围候选车辆列表和消息自身的时空有效性限制，计算转发权重并选择转发节点；
[0018]转发车辆：车辆接收到需要转发的消息后，将消息头部与消息列表匹配；根据消息时间属性和时间有效值，判断消息是否过期，过期则删除消息事件并返回；否则进行消息空间有效性判断，包括有效距离、消息流向、消息关联路段进行判断，删除不符合转发要求的车辆节点后进行选择转发节点进行转发。
[0019]进一步，所述转发权重计算模块选择基于距离的转发概率进行转发，距离概率计算公式为：
[0020]P
i
＝(L
ij
/R)
n
[0021]D
i
表示节点i位置，P
i
表示节点i转发概率；L
ij
表示从接收节点i到上一跳的发送节点j之间的距离；R表示节点的平均传输距离；n表示幂参数；
[0022]对于相同道路车辆，消息流向与车辆航向角同向，λ＝1；逆向，λ＝0.5；对于不在此道路车辆，由车辆j位置D
j
与D
i
判断车辆是否靠近消息对象；假设t1时刻两者距离为s1，t2时刻两者距离为s2，计算出该车辆j靠近车辆i的速度对应的λ值为：
[0023][0024]最后的概率计算公式为P
i
＝λ(L
ij
/R)
n
。
[0025]进一步，所述转发节点选择模块使用转发权重和转发计时器设定进行转发节点选择；计算出所有候选节点的转发权重后设置计时器，权重高的节点优先转发，在计时器结束之前未收到其他候选车辆节点的转发消息，将该消息进行转发，否则只进行存储更新不进行转发；转发计时器设定方法为：
[0026][0027]其中D是一跳的传输范围，d是发送者和接收者之间的距离，MaxDelay是最大的转发延迟，P
i
为候选车辆i的转发权重。
[0028]进一步，消息转发过程中源车辆的转发决策步骤如下：
[0029]A1：接收来自某一对象的消息，根据对象的类型、经纬度位置信息判断消息是否已经在消息列表中存在，存在则不进行消息处理，否则进入步骤A2；
[0030]A2：车辆根据对象的信息将消息组装为一个消息帧，由对象运动状态、对象类型信息计算出消息优先级，按照优先级大小降序的方式将消息存入消息列表；
[0031]A3：基于消息自身的时空有效性限制，判断消息是否转发；
[0032]A4：消息转发子系统维护周围候选转发车辆，收到需转发的消息之后，计算当前时刻候选转发车辆节点的转发权重；
[0033]A5：将需转发消息和计算出的转发权重广播给下一跳车辆并指定转发权重最大的车辆转发，同时其他候选车辆设定转发计时器；
[0034]A6：在候选车辆转发计时器结束之后，未收到第二跳广播消息，该候选车辆立即进行转发。
[0035]进一步，消息转发过程中转发车辆的转发决策步骤如下：
[0036]B本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种V2X车联网OBU消息过滤方法与透传系统，其特征在于：包括V2X消息过滤子系统、本车处理子系统和V2X消息转发子系统；所述V2X消息过滤子系统包括消息管理模块和预处理模块，其中：所述消息管理模块用于对OBU消息进行管理，对来自不同消息来源的同一交通对象的消息，OBU通过本车的消息列表判断为新的交通事件才进行转发；所述预处理模块用于去除车联网的广播中无效消息和规定消息的传播范围，使用消息的时空有效性和消息关联道路信息过滤无关的候选转发车辆；所述V2X消息转发子系统包括转发优先权重计算模块、转发节点选择模块、基本消息交互模块；所述转发权重计算模块用于选择车辆通信范围内的最远车辆节点，计算出转发权重后，优先选择权重最大的车辆节点转发消息；所述转发节点选择模块：车辆周围非最高权重车辆使用转发计时器监听最高权重车辆的下一步转发；在计时器结束之前没有接收到下一跳消息则该车辆也作为转发节点，否则不进行转发；所述基本消息交互模块用于使车辆间进行基本信息交互，所述基本消息为用于维护和更新车辆周围在通信距离之内的车辆信息，包括发送本车基本消息和接收其他车辆消息，车辆接收其他车辆的消息时，将其他车辆的信息写入候选车辆列表。2.根据权利要求1所述的V2X车联网OBU消息过滤方法与透传系统，其特征在于：所述消息管理模块使用消息列表存储消息对应的交通事件；通过消息头标识交通事件保证车辆能识别同一交通对象对应的交通事件；对于需要转发的消息，通过复合对象类型、对象ID、对象位置和消息类型共同标识一种事件，将其作为消息头，构成唯一的对象ID；其中复合对象类型第一级分为静止对象与运动对象，第二级分为包括车辆、行人、危险道路的具体对象类型；车辆首先对消息类型和消息对象进行判断，每个事件绑定转发消息对应的对象，对消息列表中已有的对象消息实现更新消息有效性部分。3.根据权利要求1所述的V2X车联网OBU消息过滤方法与透传系统，其特征在于：所述消息存储列表提供消息优先级处理；将安全类消息分类为基本安全转发消息和危险状况消息，其中危险状况消息优先级高于基本安全转发消息；运动对象优先级高于静止对象；与当前车辆距离小的消息对象优先级高；高优先级消息对应的交通事件存储在低优先级消息对应的交通事件之前，优先处理高优先级消息。4.根据权利要求1所述的V2X车联网OBU消息过滤方法与透传系统，其特征在于：所述预处理模块通过消息的时空有效性部分内容限制消息是否转发以及在车辆的消息列表中是否继续存在；其中针对消息转发时的源车辆和转发车辆转发决策步骤如下：源车辆：接收来自某一对象的消息，OBU根据对象的基本信息将消息组装为一个消息帧；基于周围候选车辆列表和消息自身的时空有效性限制，计算转发权重并选择转发节点；转发车辆：车辆接收到需要转发的消息后，将消息头部与消息列表匹配；根据消息时间属性和时间有效值，判断消息是否过期，过期则删除消息事件并返回；否则进行消息空间有效性判断，包括有效距离、消息流向、消息关联路段进行判断，删除不符合转发要求的车辆节点后进行选择转发节点进行转发。5.根据权利要求1所述的V2X车联网OBU消息过滤方法与透传系统，其特征在于：所述转
发权重计算模块选择基于距离的转发概率进行转...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋建春，何浩，曾素华，余浩，黄鑫元，林峰，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：