基于車(chē)輛健康狀態(tài)的車(chē)輛分簇信息傳輸方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及智能交通中車(chē)輛行駛道路上區(qū)域內(nèi)車(chē)輛簇的形成及簇頭的競(jìng)爭(zhēng)領(lǐng)域， 特別涉及一種基于車(chē)輛健康狀態(tài)的車(chē)輛分簇信息傳輸方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，我國(guó)交通行業(yè)蓬勃發(fā)展，居民汽車(chē)擁有量大幅上升，隨之而來(lái)的道路 交通問(wèn)題頻繁發(fā)生，諸如車(chē)輛的追尾碰撞、側(cè)翻等交通事故日益引起政府和社會(huì)的普 遍重視，車(chē)輛行駛安全成為交通科技領(lǐng)域關(guān)注的焦點(diǎn)。設(shè)想如果安全預(yù)警信息（SWM， safetyWarningMessage)可以提前告知車(chē)輛自身及周邊車(chē)輛其健康狀況，區(qū)域內(nèi)車(chē)輛可以 提前知道周邊車(chē)輛的健康狀況，則可以一定程度上避免交通事故的發(fā)生，減少交通事故帶 來(lái)的損失。
[0003] 2007年，Sengupta等人提出采用CVS解決實(shí)時(shí)安全問(wèn)題，車(chē)輛感知其自身狀態(tài)， 如位置，速度等，進(jìn)行綜合安全評(píng)估，并通過(guò)DSRC (Dedicate Short Range Communication) 廣播通知周?chē)?chē)輛，接收到廣播信息的車(chē)輛則對(duì)周?chē)?chē)輛構(gòu)造實(shí)時(shí)位置圖，用于進(jìn)一步控 制處理，車(chē)間協(xié)同關(guān)系模型（Cooperative Vehicle Relationship Model，CVRM)維形初 現(xiàn)；早期的CVRM是一個(gè)位置圖，通過(guò)周期性感知發(fā)送信息獲得車(chē)間距離，這種方法的性能 表現(xiàn)并不好，特別當(dāng)對(duì)象區(qū)域車(chē)量過(guò)多時(shí)，定位與跟蹤精度會(huì)大大下降；2012年，F(xiàn)allah與 Sengupta設(shè)計(jì)了一個(gè)V-CPS的協(xié)同車(chē)輛安全系統(tǒng)，其CVS設(shè)計(jì)綜合了鄰居估計(jì)及網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化， 在發(fā)送端加入遠(yuǎn)端估計(jì)模塊，通過(guò)測(cè)試網(wǎng)絡(luò)信道質(zhì)量，利用統(tǒng)計(jì)模型獲取車(chē)輛狀態(tài)信息，建 立車(chē)間作用模型以獲得認(rèn)知通信質(zhì)量評(píng)估矩陣。但問(wèn)題在于，在高車(chē)輛密度條件下，比如當(dāng) 堵車(chē)發(fā)生，區(qū)域車(chē)輛大多已經(jīng)完成相關(guān)駕駛行為，此時(shí)彌漫在信道中的信息有效性將大大 降低，車(chē)間的位置關(guān)系對(duì)于事故發(fā)生的影響度也會(huì)下降，如果僅僅從網(wǎng)絡(luò)信道的角度來(lái)考 慮，會(huì)進(jìn)一步陷入信息風(fēng)暴；
[0004] 我們認(rèn)為，選擇有安全信息交互需求的車(chē)輛進(jìn)行通信，能從源頭上控制待傳輸信 息量，從而緩解信息風(fēng)暴，并提升傳輸質(zhì)量，交互需求不再單純?nèi)Q于車(chē)輛的個(gè)體屬性，還 需要引入社會(huì)屬性；2013年4月，Intel公司的研究科學(xué)家Jennifer Healey在一次演講中 提出，如果車(chē)輛之間可以互相對(duì)話（ΤΕ0, Talk to Each Other)，就不會(huì)發(fā)生車(chē)禍，TEO的概 念將社會(huì)屬性引入了車(chē)間通信，通過(guò)收集車(chē)輛個(gè)體的各種參數(shù)，進(jìn)行評(píng)級(jí)判斷，發(fā)現(xiàn)車(chē)輛間 的關(guān)系，及時(shí)發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)并采取適當(dāng)措施引導(dǎo)易受影響的車(chē)輛避險(xiǎn)。
[0005] 我們將道路車(chē)輛定義為"車(chē)輛個(gè)體（Private Vehicle，PV) "。PV之間的信息交互 具有個(gè)體傾向性和社會(huì)選擇性。PV的個(gè)體傾向性即PV的健康狀態(tài)直接影響周邊車(chē)輛，但其 影響范圍也十分有限，目前的研究熱點(diǎn)--車(chē)隊(duì)控制（Platoon Control)即對(duì)車(chē)輛的影響 范圍進(jìn)行了界定，將道路車(chē)輛分成一個(gè)一個(gè)的車(chē)隊(duì)，在車(chē)隊(duì)控制中，道路車(chē)輛根據(jù)其所處空 間位置組成車(chē)隊(duì)，車(chē)隊(duì)內(nèi)部車(chē)輛間距小，相互之間影響作用大，車(chē)隊(duì)內(nèi)部的信息交互能夠很 大程度提升信息分發(fā)和共享的有效性；研究者們致力于研究車(chē)隊(duì)控制策略，通過(guò)信道評(píng)價(jià) 結(jié)果構(gòu)造路由矩陣，2011年，Yin等人在車(chē)隊(duì)控制中根據(jù)信道條件引入權(quán)重和代價(jià)矩陣，用 以提升車(chē)隊(duì)控制的協(xié)同能力；2013年，Jia等人研究了車(chē)隊(duì)內(nèi)部的連通性，在綜合考慮系統(tǒng) 參數(shù)，如車(chē)流量、速度、車(chē)隊(duì)規(guī)模和傳輸距離等，估計(jì)了車(chē)隊(duì)內(nèi)部的安全信息傳輸性能，給出 了更加詳細(xì)的控制代價(jià)矩陣構(gòu)造方法。
[0006] 問(wèn)題在于，目前的車(chē)隊(duì)控制大多按照單列生產(chǎn)車(chē)隊(duì)，研究從隊(duì)末到隊(duì)首的傳輸方 法，但是實(shí)際當(dāng)中，道路車(chē)輛并非以單列行進(jìn)，多車(chē)道的并存可能導(dǎo)致多列之間的干擾，文 獻(xiàn)[22]將分簇引入車(chē)隊(duì)控制，簇內(nèi)允許多車(chē)道車(chē)輛參與，根據(jù)簇內(nèi)車(chē)輛ID排序選擇簇頭； 文獻(xiàn)[23]則建立了車(chē)輛簇的位置關(guān)系圖，并將其應(yīng)用于V2V信標(biāo)分發(fā)；我們認(rèn)為，將車(chē)輛 按區(qū)域分簇，結(jié)合PV健康特征，研究車(chē)間作用關(guān)系，構(gòu)造基于健康狀態(tài)評(píng)價(jià)的CVRM-一 HCVRM (CVRM based on Health Evaluation)，既能體現(xiàn)簇內(nèi)車(chē)輛的位置關(guān)系，也能充分表現(xiàn) PV的健康狀況影響力，將其用于通信策略設(shè)計(jì)，能為車(chē)輛間信息交換提供新思路，具有重要 的研究意義。
[0007] 目前最常見(jiàn)的道路車(chē)輛分簇方法是基于周?chē)?chē)輛數(shù)選擇簇頭，即選擇周?chē)?chē)輛最 多的車(chē)輛節(jié)點(diǎn)為簇頭，該類(lèi)方法雖然能保證簇覆蓋車(chē)輛數(shù)，但可能導(dǎo)致局部信息有效度下 降，難以保證高危信息的及時(shí)分發(fā)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是：提供了一種能夠提高 車(chē)輛之間的信息傳輸有有效性的基于車(chē)輛健康狀態(tài)的車(chē)輛分簇信息傳輸方法。
[0009] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的一個(gè)技術(shù)方案是：提供一種基于車(chē)輛健康狀 態(tài)的車(chē)輛分簇信息傳輸方法，在對(duì)象區(qū)域內(nèi)的多個(gè)車(chē)輛內(nèi)選擇亞健康狀態(tài)值最高的一個(gè)車(chē) 輛作為簇頭，并以該簇頭為中心生成簇，根據(jù)分簇結(jié)果進(jìn)行車(chē)輛之間的信息傳輸，其中，所 述車(chē)輛的亞健康狀態(tài)值根據(jù)車(chē)輛的固有屬性和實(shí)時(shí)特征評(píng)估而得到。
[0010] 進(jìn)一步的，所述亞健康狀態(tài)值包括永久性亞健康狀態(tài)值和暫時(shí)性亞健康狀態(tài)值， 所述永久性亞健康狀態(tài)值根據(jù)車(chē)輛的固有屬性而評(píng)估得到，所述固有屬性包括車(chē)輛的車(chē) 型、車(chē)輛的累計(jì)行駛公里數(shù)、駕駛員累積駕駛參數(shù)其中至少一種；所述暫時(shí)性亞健康狀態(tài)值 根據(jù)車(chē)輛的實(shí)時(shí)特征而評(píng)估得到，所述實(shí)時(shí)特征包括車(chē)輛實(shí)時(shí)車(chē)況、駕駛員身體狀況、實(shí)時(shí) 駕駛狀態(tài)參數(shù)其中至少一種。
[0011] 進(jìn)一步的，所述永久型亞健康狀態(tài)值通過(guò)以下公式獲得：
[0012] PH = [Vtype，kVT，ACEdriveJ · [WPi]T, i = 1，2, 3 ;所述 PH 表示永久性亞健康狀態(tài)值， Vtylre表示車(chē)輛的車(chē)型，k ντ表示車(chē)輛的累計(jì)行駛公里數(shù)，ACE &_表示駕駛員累積參數(shù)，W Pl表 示特征權(quán)重。
[0013] 進(jìn)一步的，所述暫時(shí)性亞健康狀態(tài)值由以下公式獲得：
[0014] TH = [Hdriver，Vrandltlcin, RSdriving] · [W11]T, i = 1，2, 3 ;所述 TH 表示暫時(shí)性亞健康狀 態(tài)值，Hd"VCT表示駕駛員的身體狀況，V。。__表示車(chē)輛的實(shí)時(shí)車(chē)況，RS d"vin^示實(shí)時(shí)駕駛狀 態(tài),評(píng)"表示特征權(quán)重。
[0015] 進(jìn)一步的，簇的生成步驟如下：
[0016] SlOl、亞健康車(chē)輛嗅探周?chē)鷣喗】弟?chē)輛的健康狀態(tài)信息；
[0017] S102、該亞健康車(chē)輛判斷自身屬于永久性亞健康車(chē)輛或是屬于暫時(shí)性亞健康車(chē) 輛；若該亞健康車(chē)輛屬于永久性亞健康車(chē)輛，則進(jìn)入S103步驟，否則轉(zhuǎn)入S106 ;
[0018] S103、將自身的PH值與嗅探到的亞健康車(chē)輛的PH值進(jìn)行對(duì)比，若自身PH值高，則 進(jìn)入S104步驟，否則轉(zhuǎn)入S105步驟；
[0019] S104、廣播自身的健康狀態(tài)信息，并開(kāi)始構(gòu)造簇；
[0020] S105、繼續(xù)嗅探周?chē)膩喗】弟?chē)輛的健康狀態(tài)信息，選出PH值最高的永久性亞健 康車(chē)輛為簇頭，加入該簇頭形成簇；
[0021] S106、若該亞健康車(chē)輛為暫時(shí)性亞健康車(chē)輛，則將自身的TH與嗅探到的亞健康車(chē) 輛的PH值和TH值進(jìn)行對(duì)比，以判斷周?chē)欠裼杏谰眯詠喗】弟?chē)輛，若有則轉(zhuǎn)入步驟S105 步驟；否則進(jìn)入S107步驟；
[0022] S107、將自身的TH值與嗅探到的暫時(shí)性亞健康車(chē)輛的TH值進(jìn)行對(duì)比，若自身的TH 值最高，則轉(zhuǎn)入S104步驟，否則進(jìn)入S108步驟；
[0023] S108、繼續(xù)嗅探周?chē)膩喗】弟?chē)輛的健康狀態(tài)信息，選出TH值最高的暫時(shí)性亞健 康車(chē)輛作為簇頭，加入該簇頭形成簇。
[0024] 進(jìn)一步的，在以暫時(shí)性亞健康車(chē)輛為簇頭的簇內(nèi)若出現(xiàn)永久性亞健康車(chē)輛時(shí)，則 直接切換簇頭。
[0025] 進(jìn)一步的，在以永久性亞健康車(chē)輛為簇頭的簇內(nèi)若出現(xiàn)永久性亞健康狀態(tài)值高于 簇頭的永久性亞健康車(chē)輛時(shí)，則計(jì)算兩者永久性亞健康狀態(tài)值的差值，如差值高于原簇頭 永久性亞健康狀態(tài)值的一閾值，則轉(zhuǎn)移簇頭，否則維持原簇頭不變。
[0026] 進(jìn)一步的，當(dāng)簇頭發(fā)生變化而帶來(lái)的簇移動(dòng)，若使得原簇內(nèi)的車(chē)輛失去歸屬，則發(fā) 生簇分離，分離的簇按照上述方法重新選取簇頭；當(dāng)兩個(gè)簇相近且車(chē)輛相對(duì)集中時(shí)，發(fā)生簇 合并；相鄰簇可擁有重疊區(qū)域，簇間依靠重疊區(qū)域內(nèi)的車(chē)輛實(shí)現(xiàn)信息轉(zhuǎn)發(fā)。
[0027] 進(jìn)一步的，當(dāng)簇頭發(fā)生變化而帶來(lái)的簇移動(dòng)，若使得原簇內(nèi)的車(chē)輛失去歸屬，則發(fā) 生簇分離，分離的簇按照上述方法重新選取簇頭；當(dāng)兩個(gè)簇相近且車(chē)輛相對(duì)集中時(shí)，發(fā)生簇 合并；相鄰簇可擁有重疊區(qū)域，簇間依靠重疊區(qū)域內(nèi)的車(chē)輛實(shí)現(xiàn)信息轉(zhuǎn)發(fā)。
[0028] 本發(fā)明的車(chē)輛分簇信息傳輸方法以提高有效信息傳輸質(zhì)量為出發(fā)點(diǎn)，根據(jù)車(chē)輛健 康狀態(tài)評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行道路車(chē)輛