一種基于定位信息的車聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種車聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)方法，尤其涉及的是一種基于定位信息的車聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn) 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 車聯(lián)網(wǎng)作為一種新型車輛通信網(wǎng)絡(luò)，能夠?qū)崿F(xiàn)車輛與車輛之間、車輛與路邊基礎(chǔ) 設(shè)施之間的多跳無線通信。隨著車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展以及各種新應(yīng)用的不斷涌現(xiàn)，迫切 需要車聯(lián)網(wǎng)能夠接入互聯(lián)網(wǎng)以滿足用戶急劇增長(zhǎng)的應(yīng)用需求。
[0003] 車聯(lián)網(wǎng)作為一種特殊類型的移動(dòng)自組網(wǎng)，具有移動(dòng)速度快、節(jié)點(diǎn)數(shù)量多、覆蓋面積 大等特點(diǎn)?；贗Pv6的互聯(lián)網(wǎng)（以下簡(jiǎn)稱IPv6網(wǎng)絡(luò)）具有移動(dòng)性支持、地址資源豐富以 及擴(kuò)展性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。因此，車聯(lián)網(wǎng)接入IPv6網(wǎng)絡(luò)成為滿足用戶應(yīng)用需求的理想解決方案。 [0004]目前的研究人員提出了車聯(lián)網(wǎng)通過接入基于IPv6的互聯(lián)網(wǎng)獲取網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的模式 并定義了相應(yīng)的協(xié)議棧，但是由于車聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)與IPv6網(wǎng)絡(luò)不通，現(xiàn)有的接入方法具 有一些局限性。因此需要提出一種車聯(lián)網(wǎng)的通信實(shí)現(xiàn)方法，從而降低數(shù)據(jù)丟失率，提高服務(wù) 質(zhì)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 發(fā)明目的：本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于定 位信息的車聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)方法。
[0006] 技術(shù)方案：本發(fā)明公開了一種基于定位信息的車聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)方法，所述車聯(lián)網(wǎng)由接 入路由器、接入節(jié)點(diǎn)和車輛節(jié)點(diǎn)構(gòu)成，所述車聯(lián)網(wǎng)根據(jù)地理坐標(biāo)劃分為一個(gè)以上子網(wǎng)，每個(gè) 子網(wǎng)的面積為長(zhǎng)方形，子網(wǎng)面積的兩條對(duì)角線的交點(diǎn)稱為該子網(wǎng)的中心點(diǎn)，其地理坐標(biāo)為 (X，y)，每個(gè)子網(wǎng)由橫坐標(biāo)區(qū)間[x-w, x+w]，和縱坐標(biāo)區(qū)間來標(biāo)識(shí)[y-1, y+1]，w為子網(wǎng)的寬， 1為子網(wǎng)的長(zhǎng)度；w的取值范圍為lkm-10km，1的取值范圍為lkm-10km ;
[0007] 每個(gè)子網(wǎng)包含一個(gè)接入路由器和一個(gè)以上接入節(jié)點(diǎn)，一個(gè)子網(wǎng)內(nèi)的所有接入節(jié)點(diǎn) 與相同子網(wǎng)內(nèi)的接入路由器相連，每個(gè)接入節(jié)點(diǎn)位于子網(wǎng)的不同位置，其地理坐標(biāo)具有唯 一性；車輛節(jié)點(diǎn)具有路由和轉(zhuǎn)發(fā)功能；
[0008] 每個(gè)接入節(jié)點(diǎn)或者接入路由器由一個(gè)全局IPv6地址標(biāo)識(shí)，標(biāo)識(shí)一個(gè)接入路由器 或者接入節(jié)點(diǎn)的全局IPv6地址由四部分構(gòu)成，第一部分和第二部分為32比特的子網(wǎng)橫坐 標(biāo)和32比特的子網(wǎng)縱坐標(biāo)，其值等于子網(wǎng)中心節(jié)點(diǎn)的地理橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)；第三部分和第 四部分為32比特的接入節(jié)點(diǎn)橫坐標(biāo)和32比特的接入節(jié)點(diǎn)縱坐標(biāo)，其值等于接入路由器或 者接入節(jié)點(diǎn)的地理橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)；
[0009] 每個(gè)車輛節(jié)點(diǎn)具有一個(gè)全局IPv6地址和一個(gè)局部IPv6地址，其中全局IPv6地址 用于子網(wǎng)之間的路由，局部IPv6地址用于子網(wǎng)內(nèi)的路由；車輛節(jié)點(diǎn)的全局IPv6地址由四部 分構(gòu)成，第一部分和第二部分為32比特的接入節(jié)點(diǎn)橫坐標(biāo)和32比特的接入節(jié)點(diǎn)縱坐標(biāo)，其 值等于接入節(jié)點(diǎn)的地理橫坐標(biāo)和地理縱坐標(biāo)；第三部分為i比特的擴(kuò)展域，其值為〇 ;第四 部分為（64-i)比特的車輛ID，該車輛ID具有全球唯一性；i的取值范圍為[1，60];
[0010] 車輛節(jié)點(diǎn)的局部IPv6地址由四部分構(gòu)成，第一部分和第二部分為32比特的車輛 節(jié)點(diǎn)橫坐標(biāo)和32比特的車輛節(jié)點(diǎn)縱坐標(biāo)，其值等于車輛節(jié)點(diǎn)的地理橫坐標(biāo)和地理縱坐標(biāo)； 第三部分為i比特的擴(kuò)展域，其值為〇 ;第四部分為（64-i)比特的車輛ID，該車輛ID具有 全球唯一性；i的取值范圍為[1，60];
[0011] 車輛ID的設(shè)置空間為[1，264 1-1];當(dāng)車聯(lián)網(wǎng)劃分為K子網(wǎng)時(shí)，那么第k子網(wǎng)中的 車輛ID設(shè)置空間Pk如公式（1)所示，1彡k彡K :
[0012]
[0013] 當(dāng)車輛節(jié)點(diǎn)啟動(dòng)后，向所在子網(wǎng)的接入路由器發(fā)送地址請(qǐng)求消息；接入路由器收 到地址請(qǐng)求消息后，向車輛節(jié)點(diǎn)返回一個(gè)地址響應(yīng)消息，該地址響應(yīng)消息負(fù)載為最小未分 配的車輛ID，然后接入路由器分配給車輛節(jié)點(diǎn)的車輛ID標(biāo)記為已分配狀態(tài)；車輛節(jié)點(diǎn)收到 地址響應(yīng)消息后，保存該車輛ID ;
[0014] -個(gè)數(shù)據(jù)ID定義一種數(shù)據(jù)類型；例如數(shù)據(jù)ID值為1的數(shù)據(jù)類型為車流量信息，數(shù) 據(jù)ID為2的數(shù)據(jù)類型為空氣污染度信息等；
[0015] 車輛節(jié)點(diǎn)通過數(shù)據(jù)地址來獲取某個(gè)地理坐標(biāo)的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)地址由三部分構(gòu)成，第 一部分和第二部分為32比特的接入節(jié)點(diǎn)橫坐標(biāo)和32比特的接入節(jié)點(diǎn)縱坐標(biāo)，其值等于接 入節(jié)點(diǎn)的地理橫坐標(biāo)和地理縱坐標(biāo)；第三部分為數(shù)據(jù)信息域，數(shù)據(jù)信息域由數(shù)據(jù)橫坐標(biāo)、數(shù) 據(jù)縱坐標(biāo)和數(shù)據(jù)ID集合構(gòu)成，其中，數(shù)據(jù)橫坐標(biāo)和數(shù)據(jù)縱坐標(biāo)標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)產(chǎn)生的地理位置， 數(shù)據(jù)ID集合為與該地理位置相關(guān)的各種數(shù)據(jù)類型的數(shù)據(jù)ID集合；例如，由（x，y)坐標(biāo)標(biāo)識(shí) 的地理位置的車流量和空氣污染度等。
[0016] 通過上述網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)和地址結(jié)構(gòu)，車輛節(jié)點(diǎn)可以從距離最近的接入節(jié)點(diǎn)獲取數(shù) 據(jù)，因此降低了數(shù)據(jù)獲取延遲和代價(jià)。如果本地網(wǎng)絡(luò)沒有數(shù)據(jù)，那么移動(dòng)節(jié)點(diǎn)可以從其他遠(yuǎn) 程網(wǎng)絡(luò)獲取數(shù)據(jù)，因此提高了數(shù)據(jù)獲取的成功率。
[0017] 本發(fā)明所述方法中，其特征在于，每個(gè)接入節(jié)點(diǎn)和車輛節(jié)點(diǎn)維護(hù)一個(gè)數(shù)據(jù)表，該數(shù) 據(jù)表的表項(xiàng)包含四個(gè)域：數(shù)據(jù)ID域，地理坐標(biāo)域，數(shù)據(jù)域和生存時(shí)間域。
[0018] 本發(fā)明所述方法中，一個(gè)車輛節(jié)點(diǎn)啟動(dòng)后，首先獲取所在車聯(lián)網(wǎng)中的接入節(jié)點(diǎn)的 地理坐標(biāo)以及所在子網(wǎng)的地理橫坐標(biāo)區(qū)間和地理縱坐標(biāo)區(qū)間，例如通過下載google地圖 的方式。
[0019] 本發(fā)明所述方法中，在車輛節(jié)點(diǎn)V位于子網(wǎng)S1，位于子網(wǎng)S1的所有接入節(jié)點(diǎn)中接 入節(jié)點(diǎn)API與車輛節(jié)點(diǎn)V的當(dāng)前位置距離最近的情況下；當(dāng)車輛節(jié)點(diǎn)V產(chǎn)生了與它當(dāng)前地 理位置（x v，yv)相關(guān)的數(shù)據(jù)時(shí)，執(zhí)行以下步驟：
[0020] 步驟101 :開始；
[0021] 步驟102 :車輛節(jié)點(diǎn)V創(chuàng)建接入節(jié)點(diǎn)API的全局IPv6地址以及自己的局部IPv6地 址，在全局IPv6地址中，子網(wǎng)橫坐標(biāo)和子網(wǎng)縱坐標(biāo)設(shè)置為子網(wǎng)S1的中心節(jié)點(diǎn)的地理橫坐標(biāo) 和地理縱坐標(biāo)，接入節(jié)點(diǎn)橫坐標(biāo)和接入節(jié)點(diǎn)縱坐標(biāo)設(shè)置為接入節(jié)點(diǎn)API的地理橫坐標(biāo)和地 理縱坐標(biāo)，在局部IPv6地址中，車輛節(jié)點(diǎn)橫坐標(biāo)和車輛節(jié)點(diǎn)縱坐標(biāo)設(shè)置為（x v，yv)，車輛ID 設(shè)置為車輛節(jié)點(diǎn)V的車輛ID;
[0022] 步驟103 :車輛節(jié)點(diǎn)V發(fā)送數(shù)據(jù)分享消息，該數(shù)據(jù)分享消息的源地址為自己的局部 IPv6地址，目的地址為接入節(jié)點(diǎn)API的全局IPv6地址，負(fù)載為產(chǎn)生的與地理位置（x v，yv)相 關(guān)的數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)ID以及生命周期；
[0023] 步驟104:根據(jù)目的地址中接入節(jié)點(diǎn)API的地理坐標(biāo)，數(shù)據(jù)分享消息路由到接入節(jié) 點(diǎn)AP1，數(shù)據(jù)分享消息所經(jīng)過的路由路徑中的中間車輛節(jié)點(diǎn)收到數(shù)據(jù)分享消息后，在數(shù)據(jù)表 中創(chuàng)建一個(gè)表項(xiàng)，該表項(xiàng)的數(shù)據(jù)ID，數(shù)據(jù)值和生命周期分別設(shè)置為數(shù)據(jù)分享消息中的數(shù)據(jù) ID、數(shù)據(jù)值以及生命周期，該表項(xiàng)的地理坐標(biāo)值設(shè)置為數(shù)據(jù)分享消息中目的地址中的車輛 節(jié)點(diǎn)橫坐標(biāo)和車輛節(jié)點(diǎn)縱坐標(biāo)值，即車輛節(jié)點(diǎn)V的地理坐標(biāo)；
[0024] 步驟105 :結(jié)束。
[0025] 通過上述過程，車輛節(jié)點(diǎn)可以產(chǎn)生并共享數(shù)據(jù)。這樣車輛節(jié)點(diǎn)可以從距離最近的 移動(dòng)節(jié)點(diǎn)或者接入節(jié)點(diǎn)獲取數(shù)據(jù)，因此降低了數(shù)據(jù)獲取延遲和代價(jià)。如果本地網(wǎng)絡(luò)沒有數(shù) 據(jù)，那么移動(dòng)節(jié)點(diǎn)可以從其他遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)獲取數(shù)據(jù)，因此提高了數(shù)據(jù)獲取的成功率。
[0026] 本發(fā)明所述方法中，在車輛節(jié)點(diǎn)V位于子網(wǎng)S1中，子網(wǎng)S1的接入路由器為AR1，車 輛節(jié)點(diǎn)V請(qǐng)求地理位置（x p，yp)的數(shù)據(jù)的情況下；
[0027] 如果地理位置（xp，yp)位于子網(wǎng)S1內(nèi)，且子網(wǎng)S1中所有接入節(jié)點(diǎn)中接入節(jié)點(diǎn)API 距離地理位置（x p，yp)最近，那么車輛節(jié)點(diǎn)V執(zhí)行下述步驟獲取地理位置（xp，yp)的數(shù)據(jù)：
[0028] 步驟201:開始；
[0029] 步驟202:車輛節(jié)點(diǎn)V構(gòu)建一個(gè)數(shù)據(jù)地址和一個(gè)局部IPv6地址，其中，數(shù)據(jù)地址中 的接入節(jié)點(diǎn)橫坐標(biāo)和接入節(jié)點(diǎn)縱坐標(biāo)設(shè)置為接入節(jié)點(diǎn)API的地理橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)，數(shù)據(jù)橫 坐標(biāo)和數(shù)據(jù)縱坐標(biāo)設(shè)置為（x p，yp)，數(shù)據(jù)ID集合設(shè)置為車輛節(jié)點(diǎn)V所要獲取的各種數(shù)據(jù)的 數(shù)據(jù)ID集合，在局部IPv6地址中，車輛橫坐標(biāo)和車輛縱坐標(biāo)設(shè)置為車輛節(jié)點(diǎn)V當(dāng)前所在位 置的地理橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)，車輛ID為車輛節(jié)點(diǎn)V的車輛ID ;
[0030] 步驟203:車輛節(jié)點(diǎn)V發(fā)送數(shù)據(jù)請(qǐng)求消息，該數(shù)據(jù)請(qǐng)求消息的目的地址為構(gòu)建的數(shù) 據(jù)地址，源地址為構(gòu)建的局部IPv6地址；
[0031] 步驟204 :根據(jù)目的地址中的接入節(jié)點(diǎn)橫坐標(biāo)和接入節(jié)點(diǎn)縱坐標(biāo)，將數(shù)據(jù)請(qǐng)求消 息轉(zhuǎn)發(fā)到下一跳節(jié)點(diǎn)；
[0032] 步驟205:下一跳節(jié)點(diǎn)接收到數(shù)據(jù)請(qǐng)求消息后，查看自己是否保存了車輛節(jié)點(diǎn)V請(qǐng) 求的數(shù)據(jù)，如果是進(jìn)行步驟206,否則進(jìn)行步驟207;
[0033] 步驟206 :下一跳節(jié)點(diǎn)向車輛節(jié)點(diǎn)V返回一個(gè)數(shù)據(jù)響應(yīng)消息，數(shù)據(jù)響應(yīng)消息的源地 址為下一跳節(jié)點(diǎn)接收到的數(shù)據(jù)請(qǐng)求消息的目的地址，目的地址為下一跳節(jié)點(diǎn)接收到的數(shù)據(jù) 請(qǐng)求消息的源地址，負(fù)載為車輛節(jié)點(diǎn)V請(qǐng)求的數(shù)據(jù)和生命周期，進(jìn)行步驟210 ;
[0034] 步驟207 :下一跳節(jié)點(diǎn)判斷自己是否為接入節(jié)點(diǎn)AP1，如果不是則進(jìn)行步驟208,否 則進(jìn)行步驟209:;
[0035] 步驟208:下一跳節(jié)點(diǎn)將接收到數(shù)據(jù)請(qǐng)求消息繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)到下一跳節(jié)點(diǎn)，執(zhí)行步驟 205 ；
[0036] 步驟209:接入節(jié)點(diǎn)API獲取車輛節(jié)點(diǎn)V請(qǐng)求的數(shù)據(jù)并向車輛節(jié)點(diǎn)V返回一個(gè)數(shù) 據(jù)響應(yīng)消息，數(shù)據(jù)響應(yīng)消息的源地址為接入節(jié)點(diǎn)API接收到的數(shù)據(jù)請(qǐng)求消息的目的地址， 目的地址為接收到的數(shù)據(jù)請(qǐng)求消息的源地址，負(fù)載為車輛節(jié)點(diǎn)V請(qǐng)求的數(shù)據(jù)和生命周期；
[0037]步驟210:根據(jù)數(shù)據(jù)響應(yīng)求消息的目的地址，最終數(shù)據(jù)響應(yīng)消息到達(dá)車輛節(jié)點(diǎn)V， 數(shù)據(jù)響應(yīng)消息所經(jīng)過的路由路徑中的中間車輛節(jié)點(diǎn)以及車輛節(jié)點(diǎn)V收到數(shù)據(jù)響應(yīng)消息后， 保存數(shù)據(jù)響應(yīng)消息中的數(shù)據(jù)，即針對(duì)數(shù)據(jù)響應(yīng)消息中源地址中的數(shù)據(jù)ID集合中的每一個(gè) 數(shù)據(jù)ID在數(shù)據(jù)表中增加一個(gè)表項(xiàng)，地理坐標(biāo)為數(shù)據(jù)響應(yīng)消息中源地址中的數(shù)據(jù)橫坐標(biāo)和 數(shù)據(jù)縱坐標(biāo)，數(shù)據(jù)值和生命周期分別數(shù)據(jù)響應(yīng)消息負(fù)載中的數(shù)據(jù)值以及生命周期；
[0038] 步驟211:結(jié)束。
[0039] 通過上述過程，車輛節(jié)點(diǎn)可以從距離最近的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)或者接入節(jié)點(diǎn)獲取數(shù)據(jù)，因 此降低了數(shù)據(jù)獲取延遲和代價(jià)。
[0040] 本發(fā)明所述方法中，在車輛節(jié)點(diǎn)V位于子網(wǎng)S1中，子網(wǎng)S1的接入路由器為AR1，車 輛節(jié)點(diǎn)V請(qǐng)求地理位置（x p，yp)的數(shù)據(jù)的情況下；
[0041] 如果地理位置（xp，yp)位于子網(wǎng)S1內(nèi)，且子網(wǎng)S1中所有接入節(jié)點(diǎn)中接入節(jié)點(diǎn)API 距離地理位置（x p，yp)最近，在步驟209中，接入節(jié)點(diǎn)API根據(jù)下述過程獲取車輛節(jié)點(diǎn)V請(qǐng) 求的數(shù)據(jù)：
[0042] 步驟301:開始；
[0043] 步驟302:接入節(jié)點(diǎn)API創(chuàng)建自己的全局IPv6地址，在全局IPv6地址中，子網(wǎng)橫 坐標(biāo)和子網(wǎng)縱坐標(biāo)設(shè)置為子網(wǎng)S1的中心節(jié)點(diǎn)的地理橫坐標(biāo)和地理縱坐標(biāo)，接入節(jié)點(diǎn)橫坐 標(biāo)和接入節(jié)點(diǎn)縱坐標(biāo)設(shè)置為接入節(jié)點(diǎn)API的地理橫坐標(biāo)和地理縱坐標(biāo)；
[0044] 步驟303 :接入節(jié)點(diǎn)API將接收到的數(shù)據(jù)請(qǐng)求消息中的源地址更新為自己的全局 IPv6地址，并發(fā)送該數(shù)據(jù)請(qǐng)求消息；
[0045]步驟304:根據(jù)目的地址中數(shù)據(jù)橫坐標(biāo)和數(shù)據(jù)縱坐標(biāo)（xp，yp)，將數(shù)據(jù)請(qǐng)求消息轉(zhuǎn) 發(fā)到下一跳節(jié)點(diǎn)；
[0046] 步驟305:下一跳節(jié)點(diǎn)接收到數(shù)據(jù)請(qǐng)求消息后，查看自己是否保存了車輛節(jié)點(diǎn)V請(qǐng) 求的數(shù)據(jù)，如果是進(jìn)行步驟306,否則進(jìn)行步驟307 ;
[0047] 步驟306 :下一跳節(jié)點(diǎn)向接入節(jié)點(diǎn)API返回一個(gè)數(shù)據(jù)響應(yīng)消息，數(shù)據(jù)響應(yīng)消息的源 地址為下一跳節(jié)點(diǎn)接收到的數(shù)據(jù)請(qǐng)求消息的目的地址，目的地址為下一跳節(jié)點(diǎn)接收到的數(shù) 據(jù)請(qǐng)求消息的源地址，負(fù)載為車輛節(jié)點(diǎn)V請(qǐng)求的數(shù)據(jù)和生命周期，進(jìn)行步驟310 ;
[0048] 步驟307:下一跳節(jié)點(diǎn)判斷自己的地理位置坐標(biāo)是否為（xp，yp)，如果不是則進(jìn)行 步驟308,否則進(jìn)行步驟309;
[0049] 步驟308 :下一跳節(jié)點(diǎn)將接收到數(shù)據(jù)請(qǐng)求消息繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)到下一跳節(jié)點(diǎn)，執(zhí)行步驟 305 ；
[0050] 步驟309:地理位置坐標(biāo)為（xp，yp)的車輛節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生車輛節(jié)點(diǎn)V請(qǐng)求的數(shù)據(jù)，同時(shí) 返回一個(gè)數(shù)據(jù)響應(yīng)消息，數(shù)據(jù)響應(yīng)消息的源地址為接收到的數(shù)據(jù)請(qǐng)求消