[发明专利]一种基于Android的容断交通信息传播原型系统

摘要

一种基于Android的容断交通信息传播原型系统，分为三层(1)硬件接口层负责车辆与车辆之间的点对点通信，以及交通信息和地理信息的采集。本发明利用Wifi‑Direct技术实现V2V通信，并由此建立自组织网络；(2)网络层负责交通消息的转发和缓存，以及消息的解析和再封装。本发明通过引入DTN技术，利用“存储‑携带‑转发”的路由策略实现交通信息在车辆网络中的传播，有效的解决了车辆间链路拓扑结构动态变化带来的通信中断问题。(3)应用层功能是完成交通消息的封装、解析和展示。本发明基于消息内容的订阅发布机制，通过更加合理的选择消息投递目的地，减轻了由消息复制带来的网络负荷，并通过消息过滤优化用户体验。

主权项

一种基于Android的容断交通信息传播原型系统，其特征在于：所述系统分为硬件接口层、网络层、应用层，其中：硬件接口层负责车辆与车辆之间的点对点通信，以及交通信息和地理信息的采集，它由信息采集模块和通信模块组成；网络层负责交通消息的存储、携带、转发，以及消息的解析和再封装，上述功能，即交通消息的存储、携带、转发，以及消息的解析和再封装均由路由模块完成，路由模块包括四个子模块，分别是网络层消息解析/封装模块、路由决策模块、消息缓存模块、网络层消息投递/接收模块；应用层完成交通消息的封装、解析和展示，它由消息生成模块、订阅发布模块和消息展示模块组成；信息采集模块包括交通信息采集模块和地理信息采集模块两个子模块；交通信息采集模块通过监测车辆的运动状态，产生相应的交通消息；利用Android手机的内置陀螺仪来监测车辆的运动状态，根据陀螺仪感知到的三个坐标方向的加速度变化，来判断是否出现紧急刹车，交通事故，以及路面颠簸路况信息，进而产生一条交通消息，并将交通消息送至信息分类模块；地理信息采集模块通过Android手机自带的卫星定位模块，可以获取手机的实时GPS信息，并将GPS信息送到路由决策模块；所述GPS信息包括速度、加速度、方向、经纬度和海拔信息，从而反映了车辆当前的地理信息；所述地理信息采集模块提供接口，为网络层的路由模块提供地理信息，帮助网络层做出正确的路由决策；通信模块负责完成车与车之间的链路建立和数据传输；采用Wifi‑Direct技术作为底层通信技术，通过此技术网络中的设备无需通过无线路由器即可相互连接，使得移动终端形成自组网络成为可能；通信模块包括设备搜索模块，链路建立模块和数据传输模块；设备搜索模块通过手机的Wifi信号搜索附近设备，用于发现可能进行组网的车辆；链路建立模块负责建立车与车之间的通信链路，使得一片区域内的相邻车辆形成自组网络；数据传输模块在上述两个模块完成之后，实现车辆与车辆之间的数据传输；网络层消息解析/封装模块，是连接网络层和应用层的模块，其作用是完成网络层与应用层消息的交换；应用层交通消息和网络层交通消息的消息格式是不同的，网络层在做路由决策的时候需要用到硬件接口层采集到的GPS地理信息，因此网络层消息解析/封装模块的一个重要功能就是，将收到的应用层消息解析并封装成网络层消息，或者将网络层消息解析并封装成应用层消息；路由决策模块功能是根据路由策略判定，应该将消息转发给其他车辆还是由本车辆继续携带消息；如果需要将消息转发给其他车辆，将消息传递给网络层消息投递/接收模块；如果需要当前车辆继续携带消息，则将消息传递给消息缓存模块；消息缓存模块，用于缓存网络层的消息，所有需要本车辆携带的交通消息都缓存在此模块中；当网络层接收到需要携带的消息时，由路由决策模块将此消息传递到本模块中进行缓存；当某条缓存的消息需要转发给其他车辆时，将该消息传递给网络层消息投递/接收模块；网络层消息投递/接收模块，连接网络层和硬件接口层，通过调用硬件接口层提供的接口，完成网络层消息的投递和接收；消息生成模块，完成一条交通消息的产生，由信息分类模块和消息封装模块两个子模块组成；信息分类模块和硬件接口层的交通信息采集模块通信，底层监测到的交通信息会上传到信息分类模块，信息分类模块根据收到的信息内容对此信息进行分类，完成分类之后，将采集到的信息和分类结果一同交给消息封装模块，消息封装模块整合所有信息，将它们封装成一条应用层格式的交通消息；订阅发布模块完成消息发布和消息订阅，由消息发布模块和消息订阅模块两个子模块组成；消息发布模块完成消息投递目标的选择；消息生成模块将封装好的交通消息递交给消息发布模块，由于不同的交通消息在道路上影响范围也有所不同，消息发布模块的功能就是根据交通消息的分类信息决定消息投递方向；消息订阅模块的功能是根据用户兴趣，订阅相关消息；消息展示模块，完成消息的展示呈现，由消息解析模块和界面交互模块组成；消息解析模块根据应用层消息格式进行解析，获取消息内容；界面交互模块为用户提供可视化操作界面，将交通消息解析后的内容展示给用户，并允许用户进行一些包括消息移动、消息删除在内的简单操作；所述路由模块还引入了容迟/容断网络DTN技术，利用“存储‑携带‑转发”的路由策略完成交通消息在网络中的传播；容迟/容断网络DTN技术由路由模块中的路由决策模块和消息缓存模块协同完成，具体方式为：当消息所在节点与其他节点不存在网络连接时，消息无法被转发，于是路由决策模块会把消息放到消息缓存模块中暂不转发，此时消息随着车辆节点的移动而移动，即为“携带”过程；当节点再次遇到其他车辆，网络连接恢复时，路由决策模块认为可以转发消息并给出控制信号，消息缓存模块再将缓存的消息转发出去，从而完成了“存储‑携带‑转发”的过程；所述消息缓存模块还具有消息管理功能，当某些消息过期时，删除掉该消息，并且在网络负荷过大或者缓存空间不足时，有选择性的丢弃掉一些紧急度不高的消息，将他们移出缓存队列。