[发明专利]一种基于道路拓扑结构的车辆信息无线采集方法

权利要求书

1.一种基于道路拓扑结构的车辆信息无线采集方法，其特征在于：

设定，在路网中，以三叉路口和十字路口为结点，称为连接结点；以连接结点为起点或者终点，形成路段；每条路段只有一个起点和一个终点；起点是指车辆可以进入该路段的位置，即入口；而终点是指车辆可以离开改路段的位置，即出口；

一个连接结点或者一个路段的内向邻居路段是指，车辆按照交通规定可以来到该连接结点或者路段的路段，并且在该路段或者连接结点与所述内向邻居路段之间没有其他的路段，即直接相邻；车辆按照交通规定可以从该连接结点或者路段的路段来到该外向路段，并且在该路段或者连接结点与所述外向邻居路段之间没有其他的路段，即直接相邻；

一个连接区域是以一个连接结点为核心，及其内向邻接路段组成的区域；该区域只包含路段和连接结点，并不包含道路以外的其他区域；

将数据收集的时间轴按照等长的时间段T进行划分，每一个时间段作为数据收集的一个时间单位；每个时间段结束的时候就是数据收集的时间点；

按照是否配置GPS定位设备将车辆分为可定位和不可定位的车辆；按照是否配置有无线通讯车辆将车辆分为发送和接收信息的车辆和不可以进行发送和接收信息的车辆；既具有定位能力又配置有无线通讯设备的车辆将自己在当前所在时间段T内自己在n个位置的经度、纬度、速度等信息形成数据包发送出去，并且该车辆接收其他车辆发送的该形式的数据包；

对于一个特定的连接区域J，在一个特定的T内，当该T即将结束时，在J内仅有一个发起者作为数据的收集者S；J内的其他的车辆将作为信息的提供者；S本身也可以将自己的数据作为最终数据的一部分进行上传；

每辆车可以发送两种类型的数据包，或者称两种不同的消息，

第一种是发起消息：发起消息用于通知其他车辆，该消息的发送者正要发起一次数据收集过程；发起信息的格式为{时间戳，发起车辆的ID，连接区域的ID}，

第二种是应答信息：应答消息用于应答别的车辆传来的发起信息；应答信息的格式为{时间戳，应答车辆的ID，历史时间戳，历史位置，历史速度值}；

在此定义连接区域J的中心点为P_J，从以下两个方面考虑，以给竞争发起者的车辆赋予优先级：

方面1：如果两个车r₁和r₂同时距离P_J相同的距离，但是r₁的行驶方向是靠近P_J，而r₂的行驶方向是远离P_J，那么r₁将具有比r₂更高的优先级；

方面2：如果r₁和r₂都在驶向P_J，并且都离P_J很近，但是r₁更近一些，优先级待定；

将J包含的路段集合记为R_J，并将现在正在J内行驶的车辆的集合记为V_J，将位置P处的车辆v的优先级记为pri(P,v)，在此，方程pri(P,v)应该满足上面两个要求，pri(P,v)的一种合适的形式可以是：

其中，dist(P,_J)表示位置P和P_J之间的距离，length_i是J中第i条路段的长度；当v正行驶在J的内向路段时，方程Dire(v)的值为1，否则其值为-1；

式中γ的是值可以调整的偏移量；

假设当前时刻的时间戳是T_now，上一次数据收集行为的时间戳是T_last，下一次将要进行数据收集的时间戳是T_next；将T_do定义为车辆开始应答下一次数据收集行为的发起消息的起始时刻；由于发起消息的散发和应答消息的接收都需要时间，我们将T_w定义为T_next前的准备时间；

从任意的车辆v的视角出发，发起者选择方式可以描述如下标准和步骤：

(1)v将首先估计其在T_do时刻的位置，我们将该位置记为该估计是基于v当前的位置、速度和行驶方向进行的；然后v将计算其在位置的优先级，记为然后，v将广播其包含该优先级的发起消息；

(2)v将会从其他车辆收到不同的应答消息；v将在这些应答消息中解析出优先级，并在这些优先级和自己的优先级中选择最大值及其对应的车辆ID；

(3)当时间到达T_do的时候，v将发送一条应答消息给具有最大优先级的车辆；发送该消息的时机是在T_do和T_next之间的随机时刻；自然地，如果具有最大优先级的车辆就是v本身，那么它不用发送应答消息；

(4)如果在v广播其优先级之前，它收到了一条含有比自己优先级高的优先级的发起消息，那么它将放弃发送；

(5)如果v是新进入J的车辆，它将立即计算其自身的优先级；但是如果它刚刚参与了J的上一次的数据收集，那么它将在T_now和T_do之间随机选择一个时刻计算其优先级；这种设计是为了避免在广播发起消息时候的冲突；

(6)如果v是发起者，它将在T_do和T_next之间的时间段开放接收来自其他车辆的数据；在停止接收数据之后，发起者立即开始处理收到的消息；

发起者将收集到的数据合并到一个数据包；

然后，发起者将该数据包上传给最近的RSU，再由RSU将数据传给服务器。