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专利号: 2020103634324
申请人: 北京白龙马云行科技有限公司
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2024-02-26
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于TDMA技术的分布式车联网MAC层合并碰撞预测及避免方法,其特征是,包括:

车辆使用TDMA通信技术用于实现车联网通信,车辆实时收集并更新自己和一跳邻居的行驶状态和时隙使用信息并将该信息嵌入到信标帧中,周期性地发送给一跳邻居车辆用于完成信息交换;

车辆信号收发设备根据收到的信息执行潜在碰撞检测,判断是否处于危险距离,若是,则执行潜在碰撞预测,判断是否满足碰撞条件,如是,则执行潜在碰撞排除;

潜在碰撞检测时,首先进行潜在碰撞车辆ID提取;

潜在碰撞检测:分别遍历一跳邻居表和两跳邻居表,通过车辆ID找到与之相对应的行驶状态信息,然后,根据车辆位置,计算车辆间的距离Dist,车辆间的距离Dist与时隙,选择执行碰撞恢复算法或执行潜在碰撞预测算法或不执行操作;

具体地,潜在碰撞车辆ID提取:遍历时隙数组,查找重复时隙字段为1的元素,并在对应的车辆ID字段提取出车辆ID;

潜在碰撞检测;首先,分别遍历一跳邻居表和两跳邻居表,通过车辆ID找到与之相对应的行驶状态信息;然后,根据车辆位置,计算车辆间的距离Dist;如果 ,则执行碰撞恢复算法;如果 ,不进行任何操作;如果 ,则执行潜在碰撞预测算法;

潜在碰撞预测算法:根据前车速度、后车速度及前后车的时隙占用比,对车辆的潜在碰撞进行预测及是否执行潜在碰撞排除算法判断;

具体地,如果 , 为前车速度, 为后车速度,则不进行任何操作;如果 且,其中, 为车辆A和车辆B的时隙占用比的平均值, 为时隙占用比阈值,执行潜在碰撞排除算法;如果 且 ,首先,使用公式 ,求得时间 ;如果 ,执行潜在碰撞排除算法;如果 ,不执行任何操作;其中, 和分别为前车和后车的加速度, 为选定的时间阈值,为常数, ;如果 ,不进行任何操作;其中, 为阈值,表示道路上的车辆处于饱和状态,彼此距离相对保持不变;

潜在碰撞排除算法:比较两车的差速度,选择对应的车辆为更换时隙的车辆;需要更换时隙的车辆为“更换车辆”,不需要更换时隙的车辆为“保持车辆”; 所述差速度是车辆行驶方向上两跳范围内所有车辆的平均速度与本车辆速度差的绝对值;

具体地,比较两车的差速度,如果 且 ,参数Th为车辆速度比

的阈值,则选择车辆B为更换时隙的车辆;如果 且 ,当  

时,选择车辆A为更换时隙的车辆,当 时,选择车辆B为更换时隙的车辆,其中, 为车辆A的时隙占用比, 为车辆B的时隙占用比;如果 且 ,则选择车辆A为更换时隙的车辆;如果 且 ,当 时,选择车辆A为更

换时隙的车辆,当 时,选择车辆B为更换时隙的车辆;需要更换时隙的车辆为“更换车辆”,不需要更换时隙的车辆为“保持车辆”;不管其他邻居车辆是否发送了有关车辆A和车辆B更换时隙的消息,本车辆都会在自己的下一个时隙中发送有关车辆A和车辆B更换时隙的消息;更换时隙的消息包括:车辆A和车辆B的ID以及指定哪辆车需要更换时隙,此消息的跳数设置为2,即接收到此消息的车辆需要广播此消息一次;对于侦听到此消息的其他车辆,如果他们已经在自己的时隙广播了此消息,则忽略这个消息;否则,他们会在自己的下一个时隙广播此消息;接收到更换时隙消息后,“更换车辆”需要执行时隙重新接入算法以更换时隙;而“保持车辆”则继续使用原时隙;

时隙重新接入算法:基于车辆之前交换的信标帧信息,“更换车辆”已经知道时隙的占用情况; “更换车辆”使用自己的原时隙发送信标帧,向邻居车辆广播时隙获得消息,表明它将使用索引号最大的空闲时隙作为自己接下来使用的时隙;

收到此消息的邻居车辆更新自己的邻居表和时隙数组;如果在此过程中“更换车辆”发送的信标帧在原时隙发生了碰撞即“更换车辆发送的信息不能被邻居正确接收”,“更换车辆”将执行时隙接入算法竞争索引号最大的空闲时隙;

如果在此过程中“更换车辆”声明要使用的时隙与其他“更换车辆”声明要使用的时隙冲突,则时隙时间戳大的车辆获得该时隙,时隙时间戳小的车辆获得索引号次大的空闲时隙;

碰撞恢复算法:如果两个或多个车辆发生了时隙碰撞,时隙碰撞车辆之间的邻居车辆感知到该碰撞,邻居车辆比较碰撞车辆的时隙时间戳,让时隙时间戳最大的车辆继续使用原时隙,其余车辆获得新时隙;

所述时隙时间戳是车辆获得此时隙时的时间。

2.如权利要求1所述的基于TDMA技术的分布式车联网MAC层合并碰撞预测及避免方法,其特征是,使用TDMA通信技术用于实现车联网通信时,将时间分为多个重复的帧,然后再把帧分为多个等长时隙;

每辆车需要广播自己和一跳邻居节点的时隙信息,针对车辆两跳范围内可用时隙,车辆首先竞争时隙,如果成功,它则一直使用此时隙发送无线信号,直到发生碰撞或自己放弃。

3.如权利要求2所述的基于TDMA技术的分布式车联网MAC层合并碰撞预测及避免方法,其特征是,把车辆的行驶方向映射成协议的方向;使用时隙分配方法给相向行驶的车辆分配不同区域的时隙,避免了相向行驶车辆的时隙碰撞。

4.如权利要求2所述的基于TDMA技术的分布式车联网MAC层合并碰撞预测及避免方法,其特征是,建立一个时隙数组,其中,数组索引就是时隙索引;每个元素的一个字段表示该时隙是否被至少两辆车占用;其它字段记录占用该时隙的车辆ID,通过遍历数组,找到潜在碰撞车辆。

5.如权利要求1所述的基于TDMA技术的分布式车联网MAC层合并碰撞预测及避免方法,其特征是,定义两个集合,一跳邻居集合和两跳邻居集合;一跳邻居集合是指在车辆通信范围内所有车辆的集合;两跳邻居集合是指车辆通过中间一跳节点中继可以通信的所有车辆的集合,一跳和两跳邻居集合内的车辆不能使用同一个时隙;

当收到邻居的信标帧时,车辆信号收发设备进行更新邻居表及更新时隙数组。

6.如权利要求2所述的基于TDMA技术的分布式车联网MAC层合并碰撞预测及避免方法,其特征是,如果两个或多个车辆发生了时隙碰撞,基于车辆信息,邻居车辆比较碰撞车辆的时隙时间戳,时隙时间戳最大的车辆继续使用原时隙,其余车辆使用时隙接入算法获得新时隙。

7.基于TDMA技术的分布式车联网MAC层合并碰撞预测及避免系统,利用如权利要求1所述的基于TDMA技术的分布式车联网MAC层合并碰撞预测及避免方法实现,其特征是,包括安装在车辆上信号收发设备,车辆使用TDMA通信技术用于实现车联网通信,车辆实时收集并更新自己和一跳邻居的行驶状态和时隙使用信息并把他们嵌入到信标帧中,周期性地发送给一跳邻居车辆用于完成信息交换;

车辆信号收发设备根据收到的信息执行潜在碰撞检测,判断是否处于危险距离,若是,则执行潜在碰撞预测,判断是否满足碰撞条件,如是,则执行潜在碰撞排除。