一種網絡覆蓋受限場景下的車輛間通信方法與流程
本發明涉及無線通信領域，更具體地，涉及一種網絡覆蓋受限場景下的車輛間通信方法。
背景技術：
v2v(vehicletovehiclecommunication，車輛間通信)技術研究的是如何利用無線通信技術實現車輛與車輛之間的通信。利用v2v技術提供道路安全服務，使得車輛與車輛之間可以及時有效地交互道路安全相關的信息，這些道路安全相關信息在一定程度上可以為汽車駕駛員預留出充足的安全反應時間，以降低交通事故發生的可能性。
然而v2v技術在實際應用時可能會遇到下述情況：在蜂窩網絡覆蓋受限時，源車輛無法確保在基站覆蓋范圍內一定可以找到轉發車輛將道路安全相關信息發送出去，基站可能無法快速地通過中繼車輛獲取安全信息，這為后續的信息上報、處理分析以及下發過程造成了不利的影響；道路上的車輛密度(輛/平方米)無法保證車輛之間可以通過多個車輛結點的網狀廣播機制進行通信，這也使得道路安全相關信息在車輛之間快速、準確、高效地傳播成為了一個難題。
道路安全信息與經過該區域道路上所有的車輛息息相關，在網絡覆蓋受限并且達不到交通樞紐車輛密集程度的場景下，如何保證道路安全相關信息準確、快速且有效地在車輛之間傳播顯得尤為重要。
技術實現要素：
本發明提供一種網絡覆蓋受限場景下的車輛間通信方法，能夠克服或者至少部分地解決現有技術中存在的在網絡覆蓋受限并且達不到交通樞紐車輛密集程度的場景下，道路安全信息無法準確、快速且有效地在車輛間傳播的問題。
根據本發明的一個方面，提供一種網絡覆蓋受限場景下的車輛間通信方法，包括：
步驟1，將獲取的道路安全信息存入車輛本地的安全信息隊列，觸發道路安全信息廣播，并生成道路安全廣播請求消息；
步驟2，向車輛所經過的第一個基站發送所述道路安全廣播請求消息，接收所述第一個基站下發的調度反饋消息，基于所述調度反饋消息，遞增所述道路安全廣播請求消息的確認次數；
步驟3，重復步驟2，直至所述確認次數達到預設的最大確認次數或者在預設的最大重復上傳時間之內獲取到新的道路安全信息，停止向所述第一個基站上傳所述道路安全廣播請求消息；
步驟4，更新所述安全信息隊列，以供所述第一個基站向進入該基站覆蓋區域內的其他車輛發送道路安全提示消息。
其中，所述道路安全信息包括：道路災難多發預警信息或道路災難突發緊急信息。
其中，步驟1中所述將所述道路安全信息存入車輛本地的安全信息隊列進一步包括：
若所述道路安全信息為道路災難多發預警信息，則所述安全信息隊列包括新生代和緩沖代，將所述道路災難多發預警信息存入所述新生代中，并引入預設的第一最大確認次數，用于限制新生代所占資源，引入預設的最大重復上傳時間，用于動態平衡新生代和緩沖代分別所占資源的多少；或者，
若所述道路安全信息為道路災難突發緊急信息，則所述安全信息隊列包括緩沖區，將所述道路災難突發緊急信息存入所述緩沖區中，并引入預設的第二最大確認次數，用于約束緩沖區被占用的比例和時間。
其中，步驟1中：
若所述道路安全信息為道路災難多發預警信息，則所述道路安全廣播請求消息包括：道路信息類型、車輛速度信息和道路信息內容；或者，
若所述道路安全信息為道路災難突發緊急信息，則所述道路安全廣播請求消息包括：道路信息類型和車輛速度信息。
其中，所述調度反饋消息為在所述道路安全廣播請求消息的基礎上增加基站小區id和基站位置信息；所述道路安全提示消息為在所述道路安全廣播請求消息的基礎上增加基站位置信息。
其中，步驟4中所述更新所述安全信息隊列進一步包括：
若所述道路安全信息為道路災難多發預警信息，則當所述確認次數等于預設的第一最大確認次數時，將所述道路災難多發預警信息從新生代轉移到緩沖代；若在預設的最大重復上傳時間內，沒有新的道路災難多發預警信息被存入新生代中，則清空緩沖代；或者，
若所述道路安全信息為道路災難突發緊急信息，則當所述確認次數等于預設的第二最大確認次數時，將所述道路安全信息移出緩沖區。
其中，在步驟4之后還包括：
若所述道路安全信息為道路災難多發預警信息，則判斷所述安全信息隊列是否為空，若為空，則周期性地向鄰居車輛廣播所述道路災難多發預警信息；或者，
若所述道路安全信息為道路災難突發緊急信息，則在開始向基站上傳道路安全廣播請求消息的同時，周期性地向鄰居車輛廣播所述道路災難突發緊急信息。
根據本發明的另一個方面，提供一種網絡覆蓋受限場景下的車輛間通信方法，包括：
接收源廣播車輛上傳的道路安全廣播請求消息；
基于所述請求消息，將基站小區id和基站位置信息封裝進所述請求消息、生成調度反饋消息，并向所述源廣播車輛下發所述調度反饋消息，以供所述源廣播車輛確認所述請求消息已成功上傳；
基于所述請求消息，將基站位置信息封裝進所述請求消息、生成道路安全提示消息，并向進入基站覆蓋范圍內的其他車輛轉發所述道路安全提示消息，以供所述其他車輛對所述道路安全提示消息進行廣播。
根據本發明的又一個方面，提供一種網絡覆蓋受限場景下的車輛間通信方法，包括：
接收基站下發的道路安全提示消息，基于第一判決算法，判斷車輛的行駛方向與所述道路安全提示消息中的車輛速度信息所包含的源廣播車輛的行駛方向是否一致；
若車輛的行駛方向與所述源廣播車輛的行駛方向一致，則向鄰居車輛廣播所述道路安全提示消息。
其中，在接收基站下發的道路安全提示消息之后，還包括：
根據當前接收到的道路安全提示消息和上一次接收到的道路安全提示消息，判斷在預設的最大時間間隔內源廣播車輛的行駛方向是否有變化，并基于第二判決算法，判斷車輛的行駛方向與當前道路安全提示消息中的車輛速度信息所包含的源廣播車輛的行駛方向是否一致；
相應地，所述若車輛的行駛方向與所述源廣播車輛的行駛方向一致，則向鄰居車輛廣播所述道路安全提示消息的步驟包括：
若源廣播車輛的行駛方向沒有變化，且車輛的行駛方向與所述源廣播車輛的行駛方向一致，則分析所接收到的道路安全提示消息中的基站位置信息，并向鄰居車輛廣播所述道路安全提示消息；
若源廣播車輛的行駛方向有變化，且車輛的行駛方向與所述源廣播車輛的行駛方向一致，則將安全等級信息設置為0，向鄰居車輛廣播所述道路安全提示消息，并向基站上報輔助廣播信息；或者，
若源廣播車輛的行駛方向有變化，且車輛的行駛方向與所述源廣播車輛的行駛方向不一致，則將安全等級信息設置為1，調整車輛的行駛方向為所述源廣播車輛的行駛方向，并向基站上報輔助廣播信息；
其中，所述輔助廣播信息包括：基站位置信息和源廣播車輛的速度信息，以及本車輛的速度信息和所述安全等級信息。
本發明提出的一種網絡覆蓋受限場景下的車輛間通信方法，通過源廣播車輛將道路安全信息發送給道路基礎設施，道路基礎設施再將道路安全信息廣播，接收車輛繼續廣播，使得在網絡覆蓋受限場景下，道路安全信息能夠快速、準確且高效地在車輛之間傳播，能夠有效地降低交通事故發生的可能性。
附圖說明
圖1為本發明一實施例提供的一種網絡覆蓋受限場景下的車輛間通信方法的流程示意圖；
圖2為本發明另一實施例提供的道路災難多發預警信息的安全信息隊列的結構示意圖；
圖3為本發明另一實施例提供的道路災難突發緊急信息的安全信息隊列的結構示意圖；
圖4為本發明另一實施例提供的車輛行駛速度基于方向的矢量分解示意圖；
圖5為本發明另一實施例提供的車輛速度信息的信令格式示意圖；
圖6為本發明另一實施例提供的一種網絡覆蓋受限場景下的車輛間通信方法的流程示意圖；
圖7為本發明另一實施例提供的一種網絡覆蓋受限場景下的車輛間通信方法的流程示意圖；
圖8為本發明另一實施例提供的一種網絡覆蓋受限場景下的車輛間通信方法的信令交互圖；
圖9為本發明又一實施例提供的一種網絡覆蓋受限場景下的車輛間通信方法的信令交互圖。
具體實施方式
下面結合附圖和實施例，對本發明的具體實施方式作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發明，但不用來限制本發明的范圍。
如圖1所示，為本發明一實施例提供的一種網絡覆蓋受限場景下的車輛間通信方法的流程示意圖，包括：
步驟1，將獲取的道路安全信息存入車輛本地的安全信息隊列，觸發道路安全信息廣播，并生成道路安全廣播請求消息；
步驟2，向車輛所經過的第一個基站發送所述道路安全廣播請求消息，接收所述第一個基站下發的調度反饋消息，基于所述調度反饋消息，遞增所述道路安全廣播請求消息的確認次數；
步驟3，重復步驟2，直至所述確認次數達到預設的最大確認次數或者在預設的最大重復上傳時間之內獲取到新的道路安全信息，停止向所述第一個基站上傳所述道路安全廣播請求消息；
步驟4，更新所述安全信息隊列，以供所述基站向進入該基站覆蓋區域內的其他車輛發送道路安全提示消息。
具體地，步驟1中道路安全信息是指車輛在道路上行駛的過程中所遇到的與道路安全相關的信息，如車輛通過前面設置的路牌獲取到前方正在施工、車輛通過環境感知獲取到前方某路段發生了交通事故或者前方某路段發生了泥石流等與安全相關的道路信息。安全信息隊列是指在車輛本地存在的用于存儲車輛所獲取到的道路安全信息的位置，車輛在行駛過程中上會不斷地收集新的道路安全信息，這就需要不斷的對信息資源進行更新，因此安全信息隊列是可動態調整的。獲取到道路安全信息后的車輛成為源廣播車輛(sourcebroadcastvehicle，sbv)，觸發對所獲取到的道路安全信息的廣播。生成道路安全廣播請求消息是指，基于所述道路安全信息和車輛本身的速度信息生成道路安全廣播請求消息，加上車輛本身的速度信息能夠為接收車輛提供參考。
步驟2中為了較快地將道路安全信息傳播出去，車輛在行駛過程中需要向其途徑的第一個基站(passedboradcastinfrastructure，pbi)發送步驟1中所生成的道路安全廣播請求消息，以使得基站接收到所述道路安全廣播請求消息后進行道路安全信息的轉發。發送成功后，車輛會接收到基站發送的調度反饋消息，用于分配受限發現信號廣播時頻資源以及道路安全信息廣播時頻資源，每接收到一次所述調度反饋消息，則使所述道路安全廣播請求消息的確認次數加1，從而實現遞增所述道路安全廣播請求消息的確認次數。
步驟3中源廣播車輛需要不斷地重復上傳所述道路安全廣播請求消息，以確保基站接收到所述道路安全信息；源廣播車輛通過基站下發的基站小區id來判斷所上傳的道路安全廣播請求消息的確認次數有沒有達到門限值；若所述道路安全廣播請求消息的確認次數達到預設的最大確認次數，則說明該道路安全廣播請求消息已成功上傳給基站，則停止向基站繼續發送當前道路安全廣播請求消息；若在預設的最大重復上傳時間之內，源廣播車輛獲取到新的道路安全信息，則優先處理新的道路安全信息的上傳和廣播，停止向基站繼續發送當前的道路安全廣播請求消息。
步驟4中所述更新安全信息隊列是指若當前道路安全廣播請求消息已確認成功上傳給基站，則將當前道路安全信息從安全信息隊列中移除；或者，在預設的最大重復上傳時間之內，源廣播車輛獲取到新的道路安全信息，則將所述新的道路安全信息存入安全信息隊列，從步驟1開始順序執行步驟2和步驟3，即開始新的道路安全信息的廣播過程。
源廣播車輛獲取到道路安全信息后，將所述道路安全信息存入車輛本地的安全信息隊列，觸發道路安全信息廣播，并生成道路安全廣播請求消息；源廣播車輛向其所經過的第一個基站上傳所述道路安全廣播請求消息，接收到所述基站下發的調度反饋消息后，基于所述調度反饋消息，使所述道路安全廣播請求消息的確認次數加1；源廣播車輛不斷地向所述基站上傳所述道路安全廣播請求消息，直至確認次數達到預設的最大確認次數或者在預設的最大重復上傳時間之內獲取到新的道路安全信息，停止向所述基站上傳所述道路安全廣播請求消息；源廣播車輛更新其本地的安全信息隊列，以供所述基站向進入基站覆蓋區域內的其他車輛發送道路安全提示消息。
本發明實施例提供的一種網絡覆蓋受限場景下的車輛間通信方法，通過源廣播車輛將道路安全信息發送給基站，使得在網絡覆蓋受限場景下，道路安全信息能夠快速、準確且高效地在車輛之間傳播，能夠有效地降低交通事故發生的可能性。
本發明另一實施例，在上述實施例的基礎上，所述道路安全信息包括：道路災難多發預警信息或道路災難突發緊急信息。
具體地，根據道路安全信息的緊急程度，將道路安全信息分為道路災難多發預警信息和道路災難突發緊急信息。
盡管某些地區車流量較少，網絡覆蓋受限，但災難預警信息事關重大。這里主要指，在網絡可能無法全面通知過往車輛的情況下，源廣播車輛從以下途徑，獲悉了“前方某路段為災難多發路段”這樣的道路災難多發預警消息：從路旁的告示牌，獲悉前方的災難多發預警信息；從當地居民或者施工設施，獲悉前方的災難多發預警信息；或者，其他可以獲悉“前方某路段為災難多發路段”的方法。
在行車過程中若車輛恰好遇上了突發災難，這足以將廣播該消息的優先級推到最高的位置，源廣播車輛可以從以下途徑獲悉了“某路段發生了自然災害”這樣的道路災難突發緊急信息：
行車過程中，從視距內遇到了前方某路段突然發生了自然災害或者交通事故；行車過程中，通過熱度升高、地面震動、局部天色的變化來獲悉前方某路段發生了較嚴重的足以引起高度重視和廣播的自然災害消息；或者，通過交通堵塞、交通管制等途徑獲悉前方發生重大交通事故；或者，其他可以獲悉“某路段發生了自然災害”方法。
道路災難多發預警信息，對廣播信息的準確性和信息卸載的成功率要求比較高；而道路災難突發緊急信息，相對于準確性來說，時效性顯得更為重要。由于不同類型信息各自的特點，將采用不同的幀結構進行廣播以實現不同的響應時間長度、廣播功率等重要信息。
本發明實施例提供的一種網絡覆蓋受限場景下的車輛間通信方法，通過將道路安全信息進行分類，并按照信息的特點進行廣播，使得在網絡覆蓋受限場景下，道路安全信息能夠快速、準確且高效地在車輛之間傳播。
本發明另一實施例，在上述實施例的基礎上，步驟1中所述將所述道路安全信息存入車輛本地的安全信息隊列進一步包括：
若所述道路安全信息為道路災難多發預警信息，則所述安全信息隊列包括新生代和緩沖代，將所述道路災難多發預警信息存入所述新生代中，并引入預設的第一最大確認次數，用于限制新生代所占資源，引入預設的最大重復上傳時間，用于動態平衡新生代和緩沖代分別所占資源的多少；或者，
若所述道路安全信息為道路災難突發緊急信息，則所述安全信息隊列包括緩沖區，將所述道路災難突發緊急信息存入所述緩沖區中，并引入預設的第二最大確認次數，用于約束緩沖區被占用的比例和時間。
具體地，如圖2所示，為本實施例提供的道路災難多發預警信息的安全信息隊列的結構示意圖，所述安全信息隊列包括新生代和緩沖代。源廣播車輛sbv會在一路上不斷的收集新的道路災難多發預警信息，這就需要不斷的對信息資源進行更新，當一些舊的安全信息已經確保上傳到sbv經過的道路基礎設施上的時候，則無需再占用寶貴的時間資源去繼續不斷地上傳舊消息。
這里為新舊資源引入兩個符號：最大重復上傳時間trepeat與第一最大確認次數trecognize，值得說明的是，上下文中使用的“第一”、“第二”等術語僅僅是為了區別不同的描述對象，而并非有意限制任何時間或者空間上的順序。
當sbv獲取了新的道路災難多發預警信息時，則將所述道路災難多發預警信息作為msg_push保存到新生代當中。新生代中的道路災難多發預警信息經過加工后變成道路安全廣播請求消息，上傳至pbi，并得到pbi反饋時，則該道路安全廣播請求消息的確認次數加1，當該道路安全廣播請求消息的確認次數達到預設的第一最大確認次數trecognize時，則將該道路災難多發預警信息從新生代轉移到緩沖代中，以限制新生代所占資源。所述動態平衡新生代和緩沖帶分別所占資源的多少是指，對于緩沖代中的消息，若在預定的最大重復上傳時間trepeat之內沒有新的道路災難多發預警信息被保存到新生代中，則清空緩沖代中所有信息。若在預定的trepeat時間之內有新的道路災難多發預警信息被推入(push)進來，則優先處理新的道路災難多發預警信息的廣播過程。
如圖3所示，為本實施例提供的道路災難突發緊急信息的安全信息隊列的結構示意圖，所述安全信息隊列包括緩沖區，sbv會在一路上不斷的收集新的道路災難突發緊急信息，這就需要不斷的對信息資源進行更新；但是與之前不同的是，這里的新舊在時間上差別更加微小，甚至同屬于一個細微的時間段，如果仍按之前的算法，一個信息在新生代停留非常短暫的時間，就要過渡到緩沖代，然后又迅速的被移出隊列，因此，這里只保留第二最大確認次數trecognize，第二最大確認次數應比第一最大確認次數大，以防止過于頻繁的信息進出隊列而帶來的低效率。
當sbv獲取了新的道路災難突發緊急信息時，則作為msg_push保存到緩沖區當中。緩沖區中的道路災難突發緊急信息經過加工后變成道路安全廣播請求消息，上傳至pbi，并得到pbi反饋時，則該道路安全廣播請求消息的確認次數加1，當該道路安全廣播請求消息的確認次數達到預設的第二最大確認次數trecognize時，則該道路災難突發緊急信息直接作為msg_pop移出緩沖區，以便預留更多的資源可以更加靈敏的處理新的道路安全突發緊急信息的廣播事件。
本發明實施例提供的一種網絡覆蓋受限場景下的車輛間通信方法，通過建立安全信息隊列的動態調整模型，使得在網絡覆蓋受限場景下，能夠合理利用資源對道路安全信息進行廣播。
本發明另一實施例，在上述實施例的基礎上，步驟1中：
若所述道路安全信息為道路災難多發預警信息，則所述道路安全廣播請求消息包括：道路信息類型、車輛速度信息和道路信息內容；或者，
若所述道路安全信息為道路災難突發緊急信息，則所述道路安全廣播請求消息包括：道路信息類型和車輛速度信息。
具體地，這里約定，當所述道路安全信息為道路災難多發預警信息時，道路信息類型的值為0；當所述道路安全信息為道路災難突發緊急信息時，道路信息類型的值為1。車輛速度信息為通過gps獲取到的當前車速，車速是矢量，能夠反應當前車輛的速度大小和行駛方向，由于在網絡覆蓋受限場景下的道路安全信息一般只涉及雙向車道中某一側的車輛，那么與源廣播車輛的行駛方向相反的車輛接收該道路安全信息的廣播是沒有多大意義的，因此所述道路安全廣播請求消息需要用到車輛速度信息。道路信息內容即指車輛通過各種途徑獲取到的道路安全信息的具體內容，如“前方某路段為災難多發路段”或“某路段發生了某種自然災害”。
當所述道路安全信息的類型為道路災難多發預警信息時，則基于所述道路安全信息的類型、通過gps獲取到的車輛本身的速度信息和所述道路安全信息的具體內容，生成道路安全廣播請求消息，即源廣播車輛sbv向其經過的第一個基站pbi發送道路安全廣播請求消息，包括：道路信息類型、車輛速度信息和道路信息內容。
當所述道路安全信息的類型為道路災難突發緊急信息時，需要修改信息廣播的側重點。與“預警信息”的側重點不同，災難突發緊急信息是直接接觸到了災難或交通事故，相對于信息的準確程度，其傳播速度和廣度就顯得更為重要，為確保消息能在最快的時間內傳達，源廣播車輛向基站上傳的道路安全廣播請求消息中只包括：道路信息類型和車輛速度信息。
具體地，所述車輛的行駛速度信息是將通過gps獲取到的車輛速度進行矢量分解后、得到兩個分量分別用可動態調整位數的比特信息所表示而成的。與sbv行駛速度相關的信息并不是傳統的標量值，而是經過矢量分解后的兩個坐標值。假設車輛行駛速率為vsbv，其行駛方向已知，如圖4所示，為本發明實施例提供的車輛行駛速度基于方向的矢量分解示意圖，則其廣播的行駛速度信息是基于如圖4所示的矢量分解后的沿著east和north兩個方向的分量值ve和vn。
由于在網絡覆蓋受限場景下的道路安全信息一般只涉及雙向車道中某一側的車輛，那么與源廣播車輛的行駛方向相反的車輛接收該道路安全信息的廣播是沒有多大意義的，因此需要用到車輛速度信息來進行行駛方向的判決。這里可以將速度沿著north和east兩個方向的值用連續的比特信息來表示，其中由于vsbv進行分解之后的值按坐標軸來說存在正負的區別，在廣播信息進行傳輸時通過1個比特位的符號信令來表示其方向的正負，并且隨著速度的增大來自適應地擴充比特位。
舉例來說，假設速度為50m/s(180km/h)，在得到gps測量的行駛方向的情況下，θ是可知的，假設θ＝40°，則ve＝+38m/s，vn＝+32m/s(四舍五入為整數)，符號位為0則為正數，符號位為1則為負數。如圖5所示，為本發明實施例提供的車輛速度信息的信令格式的示意圖，即車輛速度信息可以用如圖5所示的方式來表示，比特信息的位數是可以動態擴充的。
本發明實施例提供的一種網絡覆蓋受限場景下的車輛間通信方法，按照不同類型的道路安全信息的特點相應地調整道路安全廣播請求消息的信令格式，使得在網絡覆蓋受限場景下，道路安全信息能夠快速、準確且高效地在車輛之間傳播。
本發明另一實施例，在上述實施例的基礎上，所述調度反饋消息為在所述道路安全廣播請求消息的基礎上增加基站小區id和基站位置信息；所述道路安全提示消息為在所述道路安全廣播請求消息的基礎上增加基站位置信息。
具體地，基站pbi接收到源廣播車輛sbv的道路安全廣播請求消息后，基于所述道路安全廣播請求消息，向源廣播車輛sbv發送調度反饋消息，以分配受限發現信號廣播時頻資源以及道路安全信息廣播時頻資源。
調度反饋消息是在所述道路安全廣播請求消息的基礎上增加基站小區id和基站位置信息而生成的，其中，源廣播車輛根據基站小區id進行所述調度反饋消息的確認，基站位置信息用于指示道路安全信息發生的范圍。
若道路安全信息為道路災難多發預警信息，則基站pbi向源廣播車輛sbv發送的調度反饋消息應包括如下重要信息：道路信息類型、車輛速度信息、道路信息內容、基站小區id和基站位置信息。
若道路安全信息為道路災難突發緊急信息，則基站pbi向源廣播車輛sbv發送的調度反饋消息，在所述道路安全廣播請求消息的基礎上增加基站小區id和基站位置信息，即應包括如下重要信息：道路信息類型、車輛速度信息、基站小區id和基站位置信息。
具體地，若道路安全信息為道路災難多發預警信息，保存了源廣播車輛sbv上報的道路安全廣播請求消息的基站pbi進入監聽狀態，并向經過其覆蓋范圍內的車輛下發道路安全提示消息，其中所述道路安全提示消息應包括如下重要信息：道路信息類型、車輛速度信息、道路信息內容和基站位置信息。
基站向途徑車輛下發的道路安全提示消息省略了基站的小區id號，因為接收道路安全提示消息的車輛，不涉及安全信息隊列的更新，知道是哪個小區基站發送的安全信息意義不大。
若道路安全信息為道路災難突發緊急信息，保存了sbv上報的道路安全廣播請求消息的pbi進入監聽狀態，若有經過其覆蓋范圍內的車輛，則持續不斷地下發道路安全提示消息，其中，所述道路安全提示消息應包括如下重要信息：道路信息類型、車輛速度信息和基站位置信息。
這里同樣省去了小區的id號，因為在這種相對緊急的狀況下，與其知道是哪個小區基站發送的安全提示消息，不如以更短的時間將道路安全信息廣播出去。這里也沒有包括道路安全信息的具體內容，因為傳輸內容需要大量的字節，這可能會對時延起到一個質變的影響。
本發明實施例提供的一種網絡覆蓋受限場景下的車輛間通信方法，基站向源廣播車輛發送調度反饋消息，并按照不同類型的道路安全信息的特點相應地調整基站向進入其覆蓋范圍的車輛下發的道路安全提示消息的信令格式，使得源廣播車輛與基站之間的通信更加可靠，使得在網絡覆蓋受限場景下，道路安全信息能夠快速、準確且高效地在車輛之間傳播。
本發明另一實施例，在上述實施例的基礎上，步驟4中所述更新所述安全信息隊列進一步包括：
若所述道路安全信息為道路災難多發預警信息，則當所述確認次數等于預設的第一最大確認次數時，將所述道路災難多發預警信息從新生代轉移到緩沖代；若在預設的最大重復上傳時間內，沒有新的道路災難多發預警信息被存入新生代中，則清空緩沖代；或者，
若所述道路安全信息為道路災難突發緊急信息，則當所述確認次數等于預設的第二最大確認次數時，將所述道路安全信息移出緩沖區。
具體地，若所述道路安全信息為道路災難多發預警信息，則當道路安全廣播請求消息的確認次數達到預設的第一最大確認次數trecognize時，則說明所述道路安全廣播請求消息已成功上傳至源廣播車輛途徑的第一個基站，則將該道路災難多發預警信息從新生代轉移到緩沖代中。若在預定的最大重復上傳時間trepeat之內沒有新的道路災難多發預警信息被保存到新生代中，則清空緩沖代中所有信息。
若所述道路安全信息為道路災難突發緊急信息，那么當該道路安全廣播請求消息的確認次數達到預設的第二最大確認次數trecognize時，則將該道路災難突發緊急信息直接作為msg_pop移出緩沖區，以便預留更多的資源可以更加靈敏的處理新的道路安全突發緊急信息的廣播事件。
本發明實施例提供的一種網絡覆蓋受限場景下的車輛間通信方法，通過不斷更新安全信息隊列，使廣播資源能夠得到高效利用，能夠實現道路安全信息快速、準確且高效地在車輛之間傳播。
本發明另一實施例，在上述實施例的基礎上，在步驟4之后還包括：
若所述道路安全信息為道路災難多發預警信息，則判斷所述安全信息隊列是否為空，若為空，則周期性地向鄰居車輛廣播所述道路災難多發預警信息；或者
若所述道路安全信息為道路災難突發緊急信息，則在開始向基站上傳道路安全廣播請求消息的同時，周期性地向鄰居車輛廣播所述道路災難突發緊急信息。
具體地，若所述道路安全信息為道路災難多發預警信息，則在對安全信息隊列進行更新后，所述安全信息隊列要么為空，要么為新的道路災難多發預警信息，因為若在預設的trepeat內有新的道路災難多發預警信息被推入(push)進安全信息隊列，安全信息隊列不為空，則優先處理新的道路災難多發預警信息的廣播過程，從步驟1開始順序執行步驟2和步驟3。而若在預設的trepeat內，沒有新的道路災難多發預警信息被存入新生代中，則清空緩沖代，即所述安全信息隊列為空，則開始周期性地向鄰居車輛廣播所述道路災難多發預警信息。
具體地，源廣播車輛sbv從獲得某道路災難突發緊急信息開始，直到該道路災難突發緊急信息按照安全信息隊列的緩沖機制成為msg_pop而被移出安全信息隊列為止，源廣播車輛sbv都要以更短的周期，不停的向周圍廣播該條道路災難突發緊急信息，在此過程中，向基站上報道路安全廣播請求消息的動作也在執行。
本發明實施例提供的一種網絡覆蓋受限場景下的車輛間通信方法，源廣播車輛周期性地向周圍廣播道路安全相關信息，提供了道路安全信息在車輛之間傳播的雙重保障。
本發明實施例提供的一種網絡覆蓋受限場景下的車輛間通信方法，將車輛速度進行矢量分解，便于其他車輛進行行駛方向的判決，使得道路災難突發緊急信息能夠更快地被廣播出去。
如圖6所示，為本發明另一實施例提供的一種網絡覆蓋受限場景下的車輛間通信方法的流程示意圖，包括：
步驟61，接收源廣播車輛上傳的道路安全廣播請求消息；
步驟62，基于所述請求消息，將基站小區id和基站位置信息封裝進所述請求消息、生成調度反饋消息，并向所述源廣播車輛下發所述調度反饋消息，以供所述源廣播車輛確認所述請求消息已成功上傳；
步驟63，基于所述請求消息，將基站位置信息封裝進所述請求消息、生成道路安全提示消息，并向進入基站覆蓋范圍內的其他車輛下發所述道路安全提示消息，以供所述其他車輛對所述道路安全提示消息進行廣播。
具體地，基站pbi接收源廣播車輛上傳的道路安全廣播請求消息，其中，若所述道路安全信息為道路災難多發預警信息，則所述道路安全廣播請求消息包括：道路信息類型、車輛速度信息和道路信息內容；若所述道路安全信息為道路災難突發緊急信息，則所述道路安全廣播請求消息包括：道路信息類型和車輛速度信息。
基于所述道路安全廣播請求消息，基站pbi將基站小區id和基站位置信息封裝進所述道路安全廣播請求消息，從而生成調度反饋消息，并向所述源廣播車輛下發所述調度反饋消息，以供所述源廣播車輛確認所述請求消息已成功上傳。基站pbi基于所述道路安全廣播請求消息，將基站位置信息封裝進所述道路安全廣播請求消息，從而生成道路安全提示消息，并向進入基站覆蓋范圍內的其他車輛下發所述道路安全提示消息，以供所述其他車輛對所述道路安全提示消息進行廣播。
本發明實施例提出的一種網絡覆蓋受限場景下的車輛間通信方法，通過基站將道路安全信息廣播給進入其覆蓋范圍內的其他車輛，使得在網絡覆蓋受限場景下，道路安全信息能夠快速、準確且高效地在車輛之間傳播，能夠有效地降低交通事故發生的可能性。
如圖7所示，為本發明另一實施例提供的一種網絡覆蓋受限場景下的車輛間通信方法，包括：
步驟71，接收基站下發的道路安全提示消息，基于第一判決算法，判斷車輛的行駛方向與所述道路安全提示消息中的車輛速度信息所包含的源廣播車輛的行駛方向是否一致；
步驟72，若車輛的行駛方向與所述源廣播車輛的行駛方向一致，則向鄰居車輛廣播所述道路安全提示消息。
具體地，進入基站覆蓋范圍內的其他非源廣播車輛(non-sourcebroadcastvehicle，nsbv)會接收到基站下發的道路安全提示消息，由于公路系統一般都是雙向車道，而道路安全信息的傳播一般只涉及單向車道，因此，與源廣播車輛sbv行駛方向相反車道的車輛并不需要參與到信息的接收與解讀過程中。在非源廣播車輛nsbv接收到道路安全提示消息之后，nsbv首先需要根據預設的第一判決算法，判斷其行駛車道方向與sbv的行駛方向是否相同，若相同，則執行步驟72，若不同，則終止后續流程。具體判決過程如下：
非源廣播車輛nsbv接收到道路安全提示消息之后，nsbv會將其行駛速度v結合行駛方向如圖4所示的方法進行矢量分解為ve與vn，用矢量表示法則為v＝(ve，vn)。記道路安全提示消息中所包含的sbv的車輛速度信息為v0。
考慮到實際行駛過程中，gps定位兩個同向車輛的方向可能有一些微小的偏差，并且在道路安全信息為道路災難多發預警信息的情形下，廣播信息的準確性是更加被看重的，所以可根據一種計算復雜度較高但魯棒性更高的方式進行判決，即第一判決算法的公式為：
其中，
其中，公式(1)中的γ為gps定位可接受的同向車輛方向誤差(可以在不同場景中人為指定的)，以角度表示，如γ＝15°。
若判斷的結果為nsbv的行駛方向與sbv方向的車輛行駛方向一致時，nsbv應立刻向鄰居車輛進行一次廣播。此時剛剛進入pbi監測范圍的nsbv`會收到兩次道路安全信息，這就可以在很大程度上增大車輛行駛方向、信息內容等重要信息接收的正確性，以保證這種非緊急的重在準確的災難多發預警消息的“廣而告之”的高成功率。
當源廣播車輛sbv獲取到災難預警消息后，為保證消息能夠送達后面的所有車輛，需向途經的全部基站上報該消息，那么當某車輛進入了這些基站的監測范圍后，收到了該預警信息，需立刻向周圍車輛廣播一次，然后在按照一定周期向周圍發送廣播消息。相當于一個移動狀態下的消息卸載和傳遞模型，側重廣播消息送達準確率。
本發明實施例提出的一種網絡覆蓋受限場景下的車輛間通信方法，道路安全信息通過非源廣播車輛的繼續廣播，使得在網絡覆蓋受限場景下，道路安全信息能夠快速、準確且高效地在車輛之間傳播，能夠有效地降低交通事故發生的可能性。
本發明又一實施例，在上述實施例的基礎上，在接收基站下發的道路安全提示消息之后，還包括：
根據當前接收到的道路安全提示消息和上一次接收到的道路安全提示消息，判斷在預設的最大時間間隔內源廣播車輛的行駛方向是否有變化，并基于第二判決算法，判斷車輛的行駛方向與當前道路安全提示消息中的車輛速度信息所包含的源廣播車輛的行駛方向是否一致；
相應地，所述若車輛的行駛方向與所述源廣播車輛的行駛方向一致，則向鄰居車輛廣播所述道路安全提示消息的步驟包括：
若源廣播車輛的行駛方向沒有變化，且車輛的行駛方向與所述源廣播車輛的行駛方向一致，則分析所接收到的道路安全提示消息中的基站位置信息，并向鄰居車輛廣播所述道路安全提示消息；
若源廣播車輛的行駛方向有變化，且車輛的行駛方向與所述源廣播車輛的行駛方向一致，則將安全等級信息設置為0，向鄰居車輛廣播所述道路安全提示消息，并向基站上報輔助廣播信息；或者，
若源廣播車輛的行駛方向有變化，且車輛的行駛方向與所述源廣播車輛的行駛方向不一致，則將安全等級信息設置為1，調整車輛的行駛方向為所述源廣播車輛的行駛方向，并向基站上報輔助廣播信息；
其中，所述輔助廣播信息包括：基站位置信息和源廣播車輛的速度信息，以及本車輛的速度信息和所述安全等級信息。
具體地，當道路安全信息為道路災難突發緊急信息時，無論非源廣播車輛nsbv的行駛方向與sbv的行駛方向是否相同，都需要參與到信息的接收與解讀過程中。
假設當前接收到的道路安全提示消息中的sbv速度信息為vi，按照圖4所示的方法進行矢量分解為vei與vni，用矢量表示法則為vi＝(vei，vni)，其符號位分別為sei和sni。設上一次接收到的道路安全提示消息的sbv速度消息為vp，矢量分解為vep與vnp，其符號位分別表示為sep和snp，這里用符號位0表示正方向，用符號位1表示負方向，根據公式(2)判斷在預設的最大時間間隔內源廣播車輛的行駛方向是否有變化：
其中，公式(2)中
接下來，nsbv再以自己的速度信息與當前接收到的sbv廣播信息中的速度信息進行判決，考慮到道路災難突發緊急信息的時效性是更加被看重的，所以可根據一種計算復雜度較低的方式進行判決，此時將nsbv的速度設為v0，其符號位設為s0_e和s0_n，而當前接收到的sbv車速信息為vi，即第二判決算法的公式為:
其中，公式(3)中
這里可以設置一個最大間隔時間t_max，在t_max時間之內，得到的2bit的信息作為安全信息，安全信息詳情如下：
安全信息為00，說明sbv選擇了前向繞行，即sbv的行駛方式沒有變化，并且nsbv與sbv方向一致，這時nsbv就要著重分析處理所接收到的基站位置信息，因為這個信息不僅可以起到緊急事件廣播的作用，更可以為當前nsbv提供較為安全的行車方向建議，并向鄰居車輛廣播所述道路安全提示消息；
安全信息為01，說明sbv選擇了前向繞行，即sbv的行駛方式沒有變化，而nsbv的方向相反，這說明道路安全信息對于當前nsbv的意義是不大的；
安全信息為10，說明sbv選擇了原路返回，即sbv的行駛方向有變化，且nsbv與sbv方向一致，這對于nsbv車輛本身較為安全，因此將安全等級信息設置為0，但也應該起到向那些周圍的安全信息為11的車輛進行緊急突發信息的廣播，即向鄰居車輛廣播所述道路安全提示消息，并向基站上報輔助廣播信息，其中，所述輔助廣播信息包括：基站位置信息和源廣播車輛的速度信息，以及本車輛的速度信息和所述安全等級信息。
安全信息為11，說明sbv選擇了原路返回，即sbv的行駛方向有變化，并且nsbv與sbv方向相反，則nsbv應立刻調整自己的行駛方向為當前sbv的行駛方向，將安全等級信息設置為1，并向基站上報輔助廣播信息，其中，所述輔助廣播信息包括：基站位置信息和源廣播車輛的速度信息，以及本車輛的速度信息和所述安全等級信息。
此時，剛剛進入pbi監測范圍的其他車輛會收到多次道路安全信息，來源可能是pbi或sbv或者與sbv當前方向相同的nsbv。
本發明實施例提供的一種網絡覆蓋受限場景下的車輛間通信方法，通過非源廣播車輛的不斷繼續廣播，可以在很大程度上提高災難或事故突發緊急信息的響應速度和靈敏度，從而更好地保證行車安全。
如圖8所示，為本發明另一實施例提供的一種網絡覆蓋受限場景下的車輛間通信方法的信令交互圖，包括：
步驟1a，sbv向pbi1上報道路災難多發預警信息；
sbv將獲取到的道路災難多發預警信息，結合sbv自身的車輛速度信息，生成道路安全廣播請求消息，并向pbi1上報所生成的道路安全廣播請求消息；
步驟2a，sbv接收到pbi1發送的廣播信息反饋；
sbv接收到pbi1下發的調度反饋消息后，基于所述調度反饋消息，使所述道路安全廣播請求消息的確認次數加1；
步驟3a，若sbv在最大上傳時間t內沒有檢測到新的預警信息，則停止向基站上報；
步驟4a，若sbv在最大上傳時間t內檢測到新的預警信息，則繼續向途徑基站上報；
步驟5a，pbi1保持監聽狀態，向檢測到的車輛廣播預警信息；
pbi1向進入其覆蓋范圍內的nsbv發送道路安全提示消息；
步驟6a，nsbv進行方向判決，滿足條件后向周圍繼續廣播；
nsbv判斷其行駛方向與所接收到的道路安全提示消息中的車輛速度信息所包含的sbv的行駛方向是否一致，若一致則向周圍繼續廣播。
如圖9所示，為本發明又一實施例提供的一種網絡覆蓋受限場景下的車輛間通信方法的信令交互圖，包括：
步驟1b，sbv向pbi1上報道路災難突發緊急信息；
步驟2b，sbv同時向nsbv廣播道路災難突發緊急信息；
步驟3b，pbi1向sbv發送經過pbi1處理過的道路災難突發緊急信息；
所述處理過的道路災難突發緊急信息即為調度反饋消息；
步驟4b，pbi1向nsbv廣播經過pbi1處理過的道路災難突發緊急信息；
所述經過pbi1處理過的道路災難突發緊急信息為道路安全提示消息
步驟5b，sbv向途徑的基站pbi2發送道路災難突發緊急信息；
步驟6b，sbv向網絡覆蓋范圍內的nsbv發送道路災難突發緊急信息；
步驟7b，pbi2向進入其覆蓋范圍內的nsbv廣播道路災難突發緊急信息；
步驟8b，nsbv若判斷與當前sbv的行駛方向一致，則向pbi上報輔助廣播信息。
最后，本申請的方法僅為較佳的實施方案，并非用于限定本發明的保護范圍。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
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