DE102009039734A1

DE102009039734A1 - Zuverlässiges Paketlieferungsprotokoll für Geocast-Protokoll in getrenntem Fahrzeug-ad-hoc-Netz

Info

Publication number: DE102009039734A1
Application number: DE102009039734A
Authority: DE
Inventors: Fran Troy Bai; Upali Priyantha Troy Mudalige
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2008-09-05
Filing date: 2009-09-02
Publication date: 2010-05-12
Also published as: CN101668349A; US20100060480A1; US8059012B2; CN101668349B

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Liefern von Datennachrichten in einem Ad-hoc-Netz zwischen Fahrzeugen geschaffen. Das Ad-hoc-Netz zwischen Fahrzeugen nutzt ein Mehrsprung-Routing-Protokoll zum Speichern, Überbringen und Verteilen einer Datennachricht an verschiedene Fahrzeuge, die sich entlang der Straße bewegen. Das Verfahren enthält das Bestimmen eines ersten Clusters, der aus einer Gruppe von Fahrzeugen in der Nähe zueinander besteht, die sich in einer ersten Richtung entlang einer Straße bewegen. Es wird eine Bestimmung vorgenommen, welche Fahrzeuge innerhalb des ersten Clusters hintere Fahrzeuge sind, um Nachrichten auf der Grundlage der Fahrzeugposition innerhalb des ersten Clusters erneut zu senden. Durch eines der Fahrzeuge in dem ersten Cluster wird ein Ereignis in einem Fahrweg des ersten Clusters detektiert. Das Ereignis wird an andere Fahrzeuge in dem Cluster berichtet. Es wird wenigstens ein Fahrzeug in einem zweiten Cluster detektiert, das sich in einer entgegengesetzten Richtung zu dem ersten Cluster bewegt. Die Datennachricht wird von den bestimmten hinteren Fahrzeugen an den zweiten Cluster rundgesendet.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Eine Ausführungsform bezieht sich allgemein auf die zuverlässige Datennachrichtenlieferung für ein Ad-hoc-Fahrzeugnetz.
Fahrzeug-Fahrzeug-Übermittlungen werden üblicherweise verwendet, um andere Fahrzeuge über auftretende Ereignisse zu benachrichtigen, die Fahrzeuge, die sich entlang einer Straße bewegen, direkt oder indirekt beeinflussen können. Fahrzeuge verteilen Nachrichten, die Informationen enthalten, an andere Fahrzeuge innerhalb eines Rundsendebereichs zur Benachrichtigung über die verschiedenen Fahrbedingungen. Im Fall von Fahrzeugsicherheitsanwendungen ist das Ziel der Nachrichtenverteilung das Verringern von Unfällen durch Vorwarnen der Fahrzeugführer vor solchen Bedingungen. Wenn ein Fahrzeug eine Meldungsnachricht empfängt, versucht das empfangende Fahrzeug die Nachricht an andere Fahrzeuge innerhalb seines Rundsendebereichs erneut rundzusenden, um andere Fahrzeuge über die vorliegende Bedingung zu warnen.
Der Nachteil des oben beschriebenen Systems ist die Überschwemmung mit Nachrichten (z. B. Rundsendeansturm) innerhalb des Netzes. Wenn die Mehrzahl der Fahrzeuge innerhalb eines Rundsendebereichs Nachrichten erneut rundzusenden versucht, wird der drahtlose Kanal überlastet, was zur Paketkollision führt. Das Ergebnis einer solchen Überlastung ist eine Leistungsverschlechterung, die sich auf die Zuverlässigkeit der Kommunikation auswirkt. Darüber hinaus erhalten Fahrzeuge, die hinter je nen Fahrzeugen fahren, die die Informationen rundsenden, die außerhalb des Rundsendebereichs sind, solche Warnungen nicht.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Ein Vorteil einer Ausführungsform der Erfindung ist die zuverlässige und robuste Paketlieferung von Datennachrichten durch Optimierung der Anzahl der Fahrzeuge, die die Nachricht erneut rundsenden, sodass in den Szenarien, in denen die Fahrzeuge in derselben Richtung nicht direkt verbunden sind, eine wahlweise Anzahl zusätzlicher redundanter Pakete als Abwägung gesendet werden, um die Zuverlässigkeit der Nachrichtenübertragung zu verbessern. Die Informationen werden gespeichert, überbracht und ununterbrochen an ankommende Fahrzeuge einer Straße gesendet, sodass für eine Zeitdauer eine andauernde Nachrichtenverteilung über das betreffende Gebiet aufrechterhalten wird.
Eine Ausführungsform betrachtet ein Verfahren zum Liefern von Datennachrichten in einem Ad-hoc-Netz zwischen Fahrzeugen. Das Ad-hoc-Netz zwischen Fahrzeugen nutzt für die Verteilung einer Datennachricht an verschiedene Fahrzeuge, die sich entlang der Straße bewegen, ein Mehrsprung-Routing-Protokoll. Das Verfahren enthält das Bestimmen eines ersten Clusters, der aus einer Gruppe zueinander benachbarter Fahrzeuge besteht, die sich entlang einer Straße in einer ersten Richtung bewegen. Auf der Grundlage der Fahrzeugposition innerhalb des ersten Clusters wird eine Bestimmung vorgenommen, welche Fahrzeuge innerhalb des ersten Clusters hintere Fahrzeuge für das erneute Rundsenden von Nachrichten sind. Durch eines der Fahrzeuge in dem ersten Cluster wird ein Ereignis auf einem Fahrweg des ersten Clusters detektiert. Das Ereignis wird an andere Fahrzeuge in dem Cluster berichtet. Es wird wenigstens ein Fahrzeug in einem zweiten Cluster detektiert, der sich in einer entge gengesetzten Richtung zu dem ersten Cluster bewegt. Die Datennachricht wird von den bestimmten hinteren Fahrzeugen an den zweiten Cluster rundgesendet.
Eine Ausführungsform betrachtet ein Fahrzeug-Mehrsprung-Nachrichtenverteilungssystem zur Schaffung einer redundanten Nachrichtenpaketlieferung in einem Ad-hoc-Netz zwischen Fahrzeugen. Ein erstes Fahrzeug mit einer Bordrundsendeeinheit enthält einen Sender und einen Empfänger für die Kommunikation mit anderen Fahrzeugen innerhalb des Ad-hoc-Netzes zwischen Fahrzeugen. Ein globales Positionsbestimmungssystem bestimmt die Position des ersten Fahrzeugs. Das Fahrzeugkommunikationssystem tauscht Fahrzeugpositionsdaten mit anderen, benachbarten Fahrzeugen aus, um zu bestimmen, ob das Fahrzeug Teil eines ersten Clusters ist. Ferner identifiziert das globale Positionsbestimmungssystem, ob das erste Fahrzeug ein hinteres Fahrzeug innerhalb des ersten Clusters ist. Ein Puffer speichert eine empfangene Datennachricht. Eine jeweilige Datennachricht wird an die hinteren Fahrzeuge in dem ersten Cluster übermittelt. Die jeweilige Datennachricht wird von einem Satz von hinteren Fahrzeugen innerhalb des ersten Clusters wenigstens an ein vorderes Fahrzeug in einem zweiten Cluster, der sich entlang der Straße in einer entgegengesetzten Richtung des ersten Clusters bewegt, rundgesendet.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Blockschaltplan des Fahrzeugkommunikationssystems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
2 ist ein Blockschaltplan des Fahrzeug-Rundsendenachrichten-Verteilungssystems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
3 ist eine Veranschaulichung von Fahrzeugclustern, die sich entlang einer Fahrzeugstraße bewegen, gemäß einer Ausführungsform.
4 ist eine Veranschaulichung der Nachrichtenreplikation innerhalb eines Fahrzeugclusters, der sich entlang einer Straße bewegt, gemäß einer Ausführungsform.
5 ist eine Veranschaulichung der Nachrichtenrundsendung an einen ankommenden Fahrzeugcluster gemäß einer Ausführungsform.
6 ist eine Veranschaulichung der Nachrichtenreplikation an vordere Fahrzeuge innerhalb eines ankommenden Fahrzeugclusters gemäß einer Ausführungsform.
7 ist eine Veranschaulichung der Nachrichtenrundsendung an eine nächste ankommende Fahrzeugclustergruppe gemäß einer Ausführungsform.
8 ist eine Veranschaulichung der Nachrichtenreplikation an vordere Fahrzeuge innerhalb des Clusters gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
9 ist ein Ablaufplan eines Verfahrens für die Nachrichtenverteilung innerhalb eines Ad-hoc-Fahrzeugkommunikationsnetzes.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Ein Mehrsprung-Geocast-Protokoll ist ein bekanntes Verfahren für die Lieferung von Informationen an eine Gruppe von Zielen in einem drahtlosen Ad-hoc-Netz. Da jeder Knoten die Nachrichten streng auf der Grundlage der Netzkonnektivität weiterleitet, ist die Verteilung von Nachrichtenpaketen innerhalb eines Ad-hoc-Netzes zwischen Fahrzeugen üblicherweise dynamisch und redundant. Das hier beschriebene Mehrsprung-Nachrichtenliefersystem schafft selbst dann eine zuverlässige und robuste Paketlieferung, wenn ein Nachrichten-Host-Fahrzeug austritt oder seine drahtlose Kommunikation nicht zuverlässig ist. Darüber hinaus optimiert das Mehrsprung-Nachrichtenliefersystem die Anzahl der Fahrzeuge, die die Nachricht erneut rundsenden, sodass nur eine kleine Anzahl zusätzlicher redundanter Pakete (wie tolerierbar) als Abwägung gesendet werden, um die Zuverlässigkeit der Nachrichtenübertragung wesentlich zu verbessern.
1 veranschaulicht einen Blockschaltplan eines Fahrzeugkommunikationssystems zum Empfangen rundgesendeter Nachrichtenpakete, zum Verarbeiten der Nachrichtenpakete und zum erneuten Rundsenden der Nachrichtenpakete. Ein Fahrzeugkommunikationssystem 10 weist Kommunikationsvorrichtungen wie etwa eine Bordeinheit (OBU) zum Rundsenden von Nachrichtenpaketen zwischen Fahrzeugen auf. Es ist eine Host-Fahrzeug-OBU 12 gezeigt, die mit der OBU 14 eines fernen Fahrzeugs kommuniziert. Jede jeweilige OBU enthält ein Rundsendenachrichten-Verteilungsprotokoll 16 für die drahtlose Verteilung der Nachrichten.
Die Nachrichtenpakete werden zwischen der Host-Fahrzeug-OBU 12 und der OBU 14 des fernen Fahrzeugs über ihre jeweiligen Antennen rundgesendet. Nachrichtenpakete werden zwischen Fahrzeugen innerhalb eines Clusters oder zwischen Fahrzeugen zweier jeweiliger Cluster, die innerhalb des Rundsendebereichs voneinander sind, empfangen. Das System kann ein dediziertes kurzreichweitiges Kommunikationsprotokoll (DSRC), WiFi oder ein ähnliches System als das Kommunikationsprotokoll verwenden. Der Vorteil der Verwendung des DRSC-Protokolls ist, dass es für öffentliche Sicherheitsanwendungen ausgelegt und lizenziert ist. Ein typisches Nachrichtenpaket kann den genauen Ort des Fahrzeugs enthalten, das die Nachricht rundsendet, und somit für das Fahrzeug, das die Nachricht empfängt, ein Mittel bereitstellen, damit es seinen genauen relativen Ort in Bezug auf das (die) rundsendende(n) Fahrzeug(e) kennt.
In 2 ist ein Rundsendenachrichten-Verteilungssystem 17 ausführlicher gezeigt. Ankommende Datenpakete werden über eine jeweilige Antenne empfangen und durch die jeweiligen Hardware- und Fahrervorrichtungen des Funkempfängers verarbeitet und an den Empfangsstapel übermittelt, an dem die ankommenden Datenpakete bei 18 empfangen werden.
Das Nachrichtendatenpaket wird für einen Controller 22 bereitgestellt. Der Controller 22 bestimmt, ob das Fahrzeug ein Kandidatenfahrzeug für das erneute Rundsenden der Datennachricht gemäß dem Rundsendeverteilungsprotokoll ist.
Es ist ein Empfangs- und Sendepuffer 24 für das Speichern ankommender Nachrichten vor dem erneuten Rundsenden vorgesehen. Die in dem Puffer 24 gespeicherten Nachrichtenpakete werden in dem Puffer 24 gehalten, bis eine jeweilige Nachricht entweder durch den Sender 26 erneut rundgesendet wird oder auf Grund dessen, dass der Controller 22 bestimmt, ob das Fahrzeug ein Kandidatenfahrzeug (d. h. ein hinteres oder vorderes Fahrzeug in einem Cluster) ist, gelöscht wird.
3–8 veranschaulichen die Rundsendeverteilung der Datennachricht zwischen jeweiligen Fahrzeugclustern. In 3 sind die Fahrzeugcluster durch Gruppen von Fahrzeugen gebildet, die entlang einer Fahrzeugstraße in nächster Nähe zueinander in einer selben Richtung fahren. Die Cluster werden auf der Grundlage der globalen Position der Fahrzeuge relativ zueinander bestimmt. Die globale Position jedes Fahrzeugs wird durch ein globales Positionsbestimmungssystem bestimmt. Jedes Fahrzeug sendet periodisch an benachbarte Fahrzeuge eine Funkfeuernachricht, die seine globale Position enthält. Auf der Grundlage der in jeder Funkfeuernachricht enthaltenen Positionsdaten kann jedes Fahrzeug bestimmen, ein Mitglied welches Fahrzeugcluster es ist, und seine globale Position innerhalb des Fahrzeugclusters relativ zu den benachbarten Fahrzeugen bestimmen.
3 veranschaulicht einen ersten Cluster 30, einen zweiten Cluster 31 und einen dritten Cluster 32, die durch Fahrzeuge gebildet sind, die sich entlang einer Straße bewegen. Ein jeweiliger Cluster ist durch eines oder mehrere Fahrzeuge gebildet, wobei jeder Cluster wenigstens durch einen vorgegebenen Abstand von einem anderen, der in einer selben Richtung entlang der Straße fährt, beabstandet ist.
Wenigstens ein Fahrzeug im Cluster 30 enthält eine Datennachricht, die ein an einem Ort vor dem Cluster 30 auftretendes Ereignis betrifft. Die Datennachricht können Warnungen sein, die eine Verkehrsstauung, Unfälle, langsame/angehaltene Fahrzeuge voraus, eine Meldungswarnung nach einem Zusammenstoß, eine Baustellenwarnung und Sichtbarkeitsverbesserungsdaten für Fußgänger/Fahrradfahrer enthalten, darauf aber nicht beschränkt sind.
Die Datennachricht ist ein Ereignis, das von einem der jeweiligen Fahrzeuge innerhalb des Clusters 30 erfasst wird, oder kann eine Nachricht sein, die von einer Entität außerhalb des Clusters 30 empfangen wird. Wenn ein jeweiliges Fahrzeug ein Ereignis erfasst oder eine Datennachricht hinsichtlich des Ereignisses empfängt, repliziert das jeweilige Fahrzeug die Datennachricht zu jedem der Fahrzeuge innerhalb des Clusters 30, da jedes Fahrzeug innerhalb des Clusters 30 direkt oder indirekt von dem Ereignis betroffen sein kann.
Jedes der Fahrzeuge im Cluster 30 führt ein Rundsendeverteilungsprotokoll aus, das im Zusammenwirken mit dem globalen Positionsbestimmungssystem bestimmt, ob ein jeweiliges Fahrzeug eines der hinteren Fahrzeuge innerhalb des Clusters 30 ist. Jedes Fahrzeug in einem jeweiligen Fahrzeugcluster rundsendet periodisch (z. B. 2 s) über eine Funkfeuernachricht seine globale Position. Das Rundsendeverteilungsprotokoll stellt die Anzahl von Fahrzeugen bereit, die als hintere Fahrzeuge benannt werden, die innerhalb des Clusters 30 rundsenden. Dies kann dadurch gelöst werden, dass die folgende Formel erfüllt wird: Ps = (1 – (1 – p)M)2 wobei M die Anzahl der hinteren Fahrzeuge in dem Cluster ist, die mit der zum erneuten Rundsenden der Datennachricht bereiten Datennachricht kontaminiert sind, p die Wahrscheinlichkeit ist, dass ein jeweiliges Fahrzeug in dem Cluster, das sich entlang der Straße in der ersten Richtung bewegt, eine Datennachricht zuverlässig an ein jeweiliges Fahrzeug in einem ankommenden Cluster weiterleiten kann, und P_s die Wahrscheinlichkeit einer erfolgreichen Sendung ist, die von einer Anzahl M von Fahrzeugen an die jeweiligen Fahrzeuge des ankommenden Clusters rundgesendet wird.
Um wenigstens eine vorgegebene Erfolgswahrscheinlichkeit (z. B. P_s = 0,95) zu erhalten, wird eine Anzahl M ausgewählt, die die vorgegebene Erfolgswahrscheinlichkeit erzielt. Es wird angemerkt, dass die Erfolgswahrscheinlichkeit P_s = 0,95 beispielhaft ist und andere Werte enthalten kann, die höher oder niedriger als P_s = 0,95 sind. Angesichts der Tatsache, dass das Rundsendeverteilungsprotokoll für jedes Fahrzeug gleich funktioniert, stellen die durch das Rundsendeverteilungsprotokoll jedes Fahrzeugs erzeugten Ergebnisse gleiche Ergebnisse (d. h. die Kenntnis der Anzahl der Fahrzeuge in einem Cluster und der Anzahl der Fahrzeuge, die innerhalb des Clusters als hintere Fahrzeuge benannt werden) bereit. Im Ergebnis kann das Rundsendeverteilungsprotokoll unabhängig von anderen Fahrzeugen arbeiten, während es nur die globale Position anderer Fahrzeuge in dem Fahrzeugcluster erfordert. In Ansprechen auf die Bestimmung, wie viele Fahrzeuge innerhalb des Fahrzeugclusters 30 als hintere Fahrzeuge benannt sind, bestimmt jedes Fahrzeug seine Position relativ zu anderen Fahrzeugen. Die Anzahl der Fahrzeuge am hinteren Ende des Clusters 30, wie sie durch M_T dargelegt ist, wird als die hinteren Fahrzeuge benannt. Somit bestimmt jedes Fahrzeug, ob es eines von wenigstens M_T Fahrzeugen innerhalb des Clusters 30 ist. Die hinteren Fahrzeuge werden zu Host-Fahrzeugen und behalten die Datennachricht für das künftige erneute Rundsenden. Die nicht hinteren Fahrzeuge innerhalb des Clusters 30 können diese Informationen behalten und dementsprechend nutzen, um auf der Grundlage des Ereignisses auf die Verkehrsbedingungen zu reagieren; allerdings brauchen diese Fahrzeuge die Datennachricht nicht erneut an andere jeweilige Cluster zu senden.
4 veranschaulicht die benannten Fahrzeuge zum Rundsenden der Datennachricht vom Fahrzeugcluster 30. Für ein Szenarium mit M_T = 3 werden die letzten drei Fahrzeuge im Cluster 30, genauer die Fahrzeuge 33, 34 und 35, als hintere Fahrzeuge benannt. Diese jeweiligen Fahrzeuge wirken als Host-Fahrzeuge, um die Datennachricht in ihrem jeweiligen Puffer zu halten, bis ein ankommender Cluster festgestellt wird und das erneute Rundsenden der Datennachricht gefordert wird. Während sich der Cluster 30 entlang der Straße in einer ersten Richtung bewegt, wird durch die Fahrzeuge des Clusters 30 der Cluster 31 detektiert, der sich in einer entgegengesetzten Richtung zum Cluster 30 entlang der Straße bewegt, wobei die hinteren Fahrzeuge 33, 34 und 35 in Ansprechen auf das Detektieren des Clusters 31 die Datennachricht an den Cluster 31 rundsenden.
Ähnlich dem wie für den Cluster 30 beschriebenen Protokollverteilungsprozess bestimmt das Rundsendeverteilungsprotokoll jedes der Fahrzeuge im Cluster 31 eine jeweilige Anzahl vorderer Fahrzeuge (M_L), die erforderlich sind, um die Datennachricht erneut rundzusenden, um eine jeweilige Erfolgswahrscheinlichkeit für die Datennachrichtrundsendung zu erzielen. Jedes der Fahrzeuge im Cluster 31 bestimmt in Ansprechen auf Funkfeuernachrichten, die von jedem der Fahrzeuge innerhalb des Fahrzeugclusters 31 gesendet werden, seine jeweilige globale Position in dem Cluster. Das von jedem Fahrzeug innerhalb des Fahrzeugclusters 31 ausgeführte Rundsendeverteilungsprotokoll bestimmt, wie viele Fahrzeuge als vordere Fahrzeuge M_L benannt werden. Ein vorderes Fahrzeug ist ein Fahrzeug, das innerhalb einer Anzahl M_L von Fahrzeugen am vorderen Ende des Clusters 31 positioniert ist. Ein jeweiliges Fahrzeug benennt sich selbst auf der Grundlage der globalen Positionsbestimmung jedes jeweiligen Fahrzeugs als ein vorderes Fahrzeug, wenn es innerhalb eines der Anzahl M_L der Fahrzeuge innerhalb des vorderen Endes des Clusters 31 ist. 5 veranschaulicht die Übertragung der Datennachricht von den hinteren Fahrzeugen 33, 34, 35 des Clusters 30 an die Fahrzeuge des ankommen den Clusters 31. Jedes Fahrzeug des Clusters 31 innerhalb des Rundsendebereichs der hinteren Fahrzeuge des Clusters 30 empfängt die Datennachricht.
6 veranschaulicht die Aufbewahrung der Datennachricht durch die vorderen Fahrzeuge des Clusters 31, genauer 37, 38 und 39. Die hinteren Fahrzeuge des Clusters 31 ignorieren die Datennachricht, da diese Fahrzeuge weder für das erneute Rundsenden der Datennachricht benannt worden sind, noch die Benachrichtigung über das Ereignis diese Fahrzeuge angeht, da sie von dem Ereignis entfernt fahren.
7 veranschaulicht die Rundsendung der Datennachricht von den vorderen Fahrzeugen des Clusters 31 an die Fahrzeuge des Clusters 32. Die vorderen Fahrzeuge 37, 38 und 39 rundsenden die Datennachricht an den Fahrzeugcluster 32, der in einer entgegengesetzten Richtung zum Fahrzeugcluster 31 fährt. Irgendeines der Fahrzeuge des Clusters 32 innerhalb eines Rundsendebereichs der vorderen Fahrzeuge 37, 38 und 39 empfängt die Datennachricht. Nachdem die Datennachricht durch Fahrzeuge innerhalb des Clusters 32 (z. B. die Fahrzeuge 40, 41) empfangen worden ist, wird die Datennachricht zu allen Fahrzeugen innerhalb des Clusters 32 repliziert. Da jedes der Fahrzeuge die innerhalb der Datennachricht enthaltenen Ereignisinformationen verarbeitet, da sie jedes jeweilige Fahrzeug betreffen können, da das Ereignis auf der Straße in der Richtung aufgetreten ist, in der der Cluster 32 fährt, ist die Datennachricht für alle Fahrzeuge innerhalb des Clusters 32 relevant. Wie zuvor diskutiert wurde, wird das Rundsendeverteilungsprotokoll durch jedes Fahrzeug ausgeführt, um die hinteren Fahrzeuge (z. B. 41, 42 und 43) innerhalb des Clusters 32 festzusetzen, sodass die Datennachricht an einen nächsten ankommenden Cluster 43 weitergeleitet werden kann, der die Nachricht schließlich an einen nächsten Cluster überträgt, der hinter dem und in einer sel ben Richtung wie der Cluster 31 (wie in 8 gezeigt) fährt. Der Prozess des erneuten Rundsendens der Nachricht wird ununterbrochen gesendet, bis das Ereignis nicht mehr relevant ist.
Das wahlweise Rundsenden der Datennachricht von vorderen Fahrzeugen und hinteren Fahrzeugen stellt eine redundante und zuverlässige Sendung zwischen den Clustern bereit, während es die Anzahl der Rundsendungen so optimiert, dass der Rundsendekanal (die Rundsendekanäle) nicht übermäßig mit redundanten Sendungen der Datennachricht gestört wird (werden).
8 veranschaulicht einen Ablaufplan für ein Verfahren zum Verteilen einer Datennachricht, die ein Ereignis betrifft, an verschiedene Fahrzeugcluster, die sich entlang einer Straße bewegen. In Schritt 50 bestimmt die globale Positionsbestimmung jedes Fahrzeugs in einem Ad-hoc-Netz zwischen Fahrzeugen seine globale Positionierung. In Schritt 51 rundsendet jedes Fahrzeug eine Funkfeuernachricht, die Informationen hinsichtlich seiner globalen Positionierung enthält, an andere, benachbarte Fahrzeuge.
In Schritt 52 werden auf der Grundlage der globalen Positionsbestimmung der benachbarten Fahrzeuge Fahrzeugcluster gebildet. Es wird ununterbrochen eine Funkfeuernachricht gesendet, um andere, benachbarte Fahrzeuge über seine Anwesenheit zu informieren und darüber zu informieren, ob ein Fahrzeug im Ergebnis einer Geschwindigkeitsänderung oder im Ergebnis dessen, dass es von einer Straße abfährt, seine globale Position geändert hat.
In Schritt 53 wird durch eines der Fahrzeuge in dem Cluster, das das Ereignis detektiert oder eine das Ereignis betreffende Datennachricht empfängt, ein Ereignis detektiert.
In Schritt 54 wird die Datennachricht, die Informationen über das Ereignis enthält, zu allen Fahrzeugen innerhalb des Clusters repliziert. Da jedes Fahrzeug das Ereignis feststellen kann oder indirekt von dem Ereignis betroffen sein kann, geht das Ereignis jedes der Fahrzeuge in dem Cluster an.
In Schritt 55 wird eine Bestimmung vorgenommen, welches Fahrzeug ein hinteres Fahrzeug ist (welche Fahrzeuge hintere Fahrzeuge sind). Ein jeweiliges hinteres Fahrzeug ist ein Host-Fahrzeug, das die Datennachricht behält, um sie an andere Fahrzeugcluster erneut rundzusenden. In Schritt 56 wird die Datennachricht von jedem der hinteren Fahrzeuge des Fahrzeugclusters, das in Richtung des Ereignisses fährt, zu einem ankommenden Fahrzeugcluster, der in der entgegengesetzten Richtung fährt, rundgesendet.
In Schritt 57 wird die Datennachricht von den Fahrzeugen des ankommenden Clusters empfangen. In Schritt 58 wird auf der Grundlage der zuvor beschriebenen Erfolgswahrscheinlichkeitsformel eine Bestimmung vorgenommen, wie viele vordere Fahrzeuge des ankommenden Clusters die Nachricht erneut rundsenden müssen. In Schritt 59 bestimmt jedes Fahrzeug auf der Grundlage seiner Positionierung innerhalb des zweiten Clusters relativ zu den anderen, benachbarten Fahrzeugen, ob es ein vorderes Fahrzeug ist.
In Schritt 60 rundsenden die vorderen Fahrzeuge des ankommenden Clusters die Nachricht erneut an einen nächsten Fahrzeugcluster, der in derselben Richtung wie der erste Fahrzeugcluster fährt. Es erfolgt ein Rücksprung zu Schritt 54, um die Datennachricht zu allen Fahrzeugen des nächsten Clusters zu replizieren, um die Verteilungsroutine des erneuten Rundsendens fortzusetzen.
Obgleich bestimmte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausführlich beschrieben worden sind, erkennt der Fachmann auf dem Gebiet, auf das sich diese Erfindung bezieht, verschiedene alternative Entwürfe und Ausführungsformen, um die wie durch die folgenden Ansprüche definierte Erfindung zu verwirklichen.

Claims

Verfahren zum Liefern von Datennachrichten in einem Ad-hoc-Netz zwischen Fahrzeugen, wobei das Ad-hoc-Netz zwischen Fahrzeugen ein Mehrsprung-Routing-Protokoll nutzt, um eine Datennachricht an verschiedene Fahrzeuge zu verteilen, die entlang der Straße fahren, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Bestimmen eines ersten Clusters, der aus einer Gruppe von Fahrzeugen in der Nähe zueinander besteht, die sich entlang einer Straße in einer ersten Richtung bewegen; Bestimmen, welche Fahrzeuge innerhalb des ersten Clusters hintere Fahrzeuge zum erneuten Rundsenden der Nachrichten sind, auf der Grundlage der Fahrzeugposition innerhalb des ersten Clusters; Detektieren eines Ereignisses auf einem Fahrweg des ersten Clusters durch eines der Fahrzeuge in dem ersten Cluster; Berichten des Ereignisses an andere Fahrzeuge in dem Cluster; Detektieren wenigstens eines Fahrzeugs in einem zweiten Cluster, das sich in einer entgegengesetzten Richtung zu dem ersten Cluster bewegt; und Rundsenden der Datennachricht von wenigstens einem bestimmten hinteren Fahrzeug an den zweiten Cluster.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner die Schritte umfasst: Empfangen der Datennachricht in dem zweiten Cluster; Bestimmen, welche Fahrzeuge in dem zweiten Cluster vordere Fahrzeuge sind; erneutes Rundsenden der Datennachricht von den bestimmten vorderen Fahrzeugen des zweiten Clusters an einen dritten Cluster von Fahrzeugen, die sich in der Richtung des ersten Clusters bewegen.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die hinteren Fahrzeuge Host-Fahrzeuge für die Aufbewahrung der Datennachricht in einem Puffer für das künftige Rundsenden sind.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem jedes jeweilige Fahrzeug innerhalb eines jeweiligen Clusters periodisch eine Funkfeuernachricht an benachbarte Fahrzeuge sendet, um seine globale Position zu identifizieren.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem innerhalb der jeweiligen Funkfeuernachricht ebenfalls Fahrzeugkinematikinformationen rundgesendet werden.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Anzahl der Fahrzeuge in dem ersten Cluster, die als die hinteren Fahrzeuge identifiziert werden, ein optimaler Sollwert sind, der aus analytischer Modellierung abgeleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 6, bei dem eine Wahrscheinlichkeit des erfolgreichen Rundsendens der Datennachricht an den zweiten Cluster durch die folgende Formel dargestellt ist: Ps = (1 – (1 – p)M)2 wobei M die Anzahl hinterer Fahrzeuge in dem Cluster ist, die mit der Datennachricht kontaminiert sind und die Datennachricht er neut rundsenden, p die Wahrscheinlichkeit ist, dass ein jeweiliges Fahrzeug in dem ersten Cluster, das entlang der Straße in der ersten Richtung fährt, eine Datennachricht zuverlässig an ein jeweiliges Fahrzeug in dem zweiten Cluster weiterleiten kann, und P_S die Wahrscheinlichkeit einer erfolgreichen Sendung ist, die von einer Anzahl M von Fahrzeugen an das jeweilige Fahrzeug eines ankommenden Clusters rundgesendet wird.
Verfahren nach Anspruch 7, bei dem eine Wahrscheinlichkeit von wenigstens 90% als eine erfolgreiche Wahrscheinlichkeit für das Rundsenden der Datennachricht in Ansprechen auf die Anzahl der für das Rundsenden der Datennachricht ausgewählten hinteren Fahrzeuge identifiziert wird.
Verfahren nach Anspruch 8, bei dem eine Wahrscheinlichkeit von wenigstens 95% als eine erfolgreiche Wahrscheinlichkeit für das Rundsenden der Datennachricht in Ansprechen auf die Anzahl der für das Rundsenden der Datennachricht ausgewählten hinteren Fahrzeuge identifiziert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Datennachricht eine Warnungsnachricht über ein langsames Fahrzeug voraus ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Datennachricht eine Meldungswarnungsnachricht nach einem Zusammenstoß ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Datennachricht eine Verkehrsstauungsnachricht ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Datennachricht eine Unfallnachricht ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Datennachricht eine Baustellen-Warnungsnachricht ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Datennachricht eine Sichtbarkeitsverbesserungs-Datennachricht für Fußgänger/Fahrradfahrer ist.
Fahrzeug-Mehrsprung-Nachrichtenverteilungssystem in einem Fahrzeug zum Bereitstellen einer redundanten Nachrichtenpaketlieferung in einem Ad-hoc-Netz zwischen Fahrzeugen, wobei das System umfasst: eine Bordrundsendeeinheit, die einen Sender und einen Empfänger enthält, um mit anderen Fahrzeugen innerhalb des Ad-hoc-Netzes zwischen Fahrzeugen zu kommunizieren; ein globales Positionsbestimmungssystem zum Bestimmen der Position des Fahrzeugs, wobei das Fahrzeugkommunikationssystem Fahrzeugpositionsdaten mit anderen, benachbarten Fahrzeugen austauschen kann, um zu bestimmen, ob das Fahrzeug Teil eines ersten Clusters ist; und einen Puffer zum Speichern einer empfangenen Datennachricht; wobei die Bordrundsendeeinheit ferner einen Controller enthält, um zu bestimmen, ob sich das Fahrzeug als ein hinteres Fahrzeug innerhalb des ersten Clusters eignet, wobei dann, wenn der Controller bestimmt, dass das Fahrzeug ein hinteres Fahrzeug ist, und wenn eine jeweilige Datennachricht empfangen wird, die jeweilige Datennachricht durch die Bordrundsendeeinheit wenigstens an ein vorderes Fahrzeug in einem zweiten Cluster, das sich in einer entgegengesetzten Richtung zu dem ersten Fahrzeugcluster entlang der Straße bewegt, rundgesendet wird.
Fahrzeug-Mehrsprung-Nachrichtenverteilungssystem nach Anspruch 16, bei dem die Bordrundsendeeinheit ferner einen Controller umfasst, der ein Rundsendeverteilungsprotokoll verwendet, um das Rundsenden der Datennachricht vom hinteren Fahrzeug zu steuern.
Fahrzeug-Mehrsprung-Nachrichtenverteilungssystem nach Anspruch 17, bei dem die Bestimmung, ob ein jeweiliges Fahrzeug innerhalb des ersten Clusters ein jeweiliges hinteres Fahrzeug ist, auf der Position des Fahrzeugs innerhalb des ersten Clusters und auf einer jeweiligen Anzahl von Fahrzeugen, die, wie durch den Controller bestimmt wird, als hintere Fahrzeuge benannt werden, beruht.
Fahrzeug-Mehrsprung-Nachrichtenverteilungssystem nach Anspruch 18, bei dem eine optimale Anzahl von hinteren Fahrzeugen, die zum erfolgreichen Rundsenden der Fahrzeugnachricht verwendet werden, auf der folgenden Formel beruht, die einen vorgegebenen Wahrscheinlichkeitsschwellenwert erfüllt:
wobei M die Anzahl hinterer Fahrzeuge in dem Cluster ist, die mit der Datennachricht kontaminiert sind und die Datennachricht erneut rundsenden, p die Wahrscheinlichkeit ist, dass ein jeweiliges Fahrzeug in dem ersten Cluster, das sich entlang der Straße in der ersten Richtung bewegt, eine Datennachricht an ein jeweiliges Fahr zeug in dem zweiten Cluster zuverlässig weiterleiten kann, und PS die Wahrscheinlichkeit einer erfolgreichen Sendung ist, die von einer Anzahl M_T von Fahrzeugen an das jeweilige Fahrzeug eines ankommenden Clusters rundgesendet wird.
Fahrzeug-Mehrsprung-Nachrichtenverteilungssystem nach Anspruch 19, bei dem eine Wahrscheinlichkeit von wenigstens 90% als eine erfolgreiche Wahrscheinlichkeit zum Rundsenden der Datennachricht in Ansprechen auf die Anzahl hinterer Fahrzeuge, die zum Rundsenden der Datennachricht ausgewählt werden, identifiziert wird.
Fahrzeug-Mehrsprung-Nachrichtenverteilungssystem nach Anspruch 20, bei dem eine Wahrscheinlichkeit von wenigstens 95% als eine erfolgreiche Wahrscheinlichkeit zum Rundsenden der Datennachricht in Ansprechen auf die Anzahl hinterer Fahrzeuge, die zum Rundsenden der Datennachricht ausgewählt werden, identifiziert wird.
Fahrzeug-Mehrsprung-Nachrichtenverteilungssystem nach Anspruch 16, bei dem das wenigstens eine vordere Fahrzeug in einem zweiten Cluster, das sich in der entgegengesetzten Richtung entlang der Straße bewegt, ferner umfasst: eine Bordrundsendeinheit, die einen Sender und einen Empfänger enthält, um mit anderen Fahrzeugen innerhalb des Ad-hoc-Netzes zwischen Fahrzeugen zu kommunizieren; und ein globales Positionsbestimmungssystem zum Bestimmen der globalen Fahrzeugposition, wobei die Bordrundsendeinheit ferner einen Controller enthält, um Fahrzeugpositionsdaten mit anderen, benachbarten Fahrzeugen innerhalb des zweiten Clusters auszutauschen, um zu bestimmen, ob das Fahrzeug Teil eines zweiten Fahrzeugclusters ist, wobei der Controller ferner identifiziert, ob das erste Fahrzeug ein vorderes Fahrzeug innerhalb des zweiten Fahrzeugclusters ist, um die Datennachricht an einen dritten Cluster, der sich entlang der Straße in einer selben Richtung wie der erste Cluster bewegt, erneut rundzusenden.
Fahrzeug-Mehrsprung-Nachrichtenverteilungssystem nach Anspruch 22, bei dem eine optimale Anzahl vorderer Fahrzeuge, die zum erfolgreichen Rundsenden der Fahrzeugnachricht verwendet werden, auf der folgenden Formel beruht, die einen vorgegebenen Wahrscheinlichkeitsschwellenwert erfüllt:
wobei M_L die Anzahl vorderer Fahrzeuge in dem zweiten Cluster ist, die mit der Datennachricht kontaminiert sind und die Datennachricht erneut rundsenden, p die Wahrscheinlichkeit ist, dass ein jeweiliges Fahrzeug in dem zweiten Cluster, das sich entlang der Straße in der zweiten Richtung bewegt, eine Datennachricht zuverlässig an ein jeweiliges Fahrzeug in einem dritten Cluster weiterleiten kann und wobei P_s die Wahrscheinlichkeit einer erfolgreichen Sendung ist, die von einer Anzahl M_L von Fahrzeugen an das jeweilige Fahrzeug eines ankommenden Clusters rundgesendet wird.
Fahrzeug-Mehrsprung-Nachrichtenverteilungssystem nach Anspruch 23, bei dem eine Wahrscheinlichkeit von wenigstens 90% als eine erfolgreiche Wahrscheinlichkeit zum Rundsenden der Da tennachricht in Ansprechen auf die Anzahl vorderer Fahrzeuge, die zum Rundsenden der Datennachricht ausgewählt werden, identifiziert wird.