【精品】車輛碰撞預警協(xié)議的設計

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1、一種協(xié)作碰撞警告的車對車通信協(xié)議XueYangUniversityofIllinoisatUrbana-Champaignxueyang@uiuc.eduJieLiuMicrosoftResearchliuj@microsoft.comFengZhaoMicrosoftResearchzhao@microsoft.comNitinH.VaidyaUniversityofIllinoisatUrbana-Champaignnhv@uiuc.edu摘要21.引言22.應用挑戰(zhàn)32.1挑戰(zhàn)1:緊急情況片的嚴格的延遲要求3

2、2.2挑戰(zhàn)2：長時間多個AVs并存情況的支持42.3挑戰(zhàn)3：緊急事件的分化和贅余EWMs的消除43.相關(guān)研究54.車輛碰撞警報通信協(xié)議54.1假設64.2EWMs的速率降低算法64.3AVs的狀態(tài)轉(zhuǎn)換95.績效評佔115」EWM傳送延遲115.2兀余EWMs的消除136.結(jié)論14參考文獻14澗發(fā)：本文提出了一種協(xié)作碰捕警報的車對車通信協(xié)議。像專用短程通信(DSRC)這樣的車對車(V2V)和車對路(V2R)新興的無線技術(shù)，通過提供早期預警對大量減少致命道路事故的數(shù)量很有效。在各種路況下實現(xiàn)緊急警告的低延時傳送是本文解

3、決的一個重要技術(shù)難題。基于對應用要求的仔細分析，我們設計一個有效的I辦議，包括擁塞控制方針、服務分化機制和緊急警報傳播方法。仿真結(jié)果證明，本文提出的協(xié)議實現(xiàn)了緊急警報的低延時傳送和在道路情況緊張時帶寬的有效利用。1?引言交通事故每年奪取了成千上萬人的性命,超過任何致命的疾病或自然災害。研究表明，如果車倆駕駛者在事故發(fā)生前0.5秒以上得到警報，60%的路而事故都可以避免。駕駛?cè)藛T在路面發(fā)生緊急情況時都會受到反應時間影響，導致緊急警報的發(fā)出有很大延遲，就像下面的簡單例子所說明的一-樣。在圖1屮，A、B、C三輛車行駛在同

4、一車道屮。當A突然緊急剎車，B和C兩輛車都面臨危險，并且由于下面的兩個原因，C與A離得更遠并沒有使得C比B更安全：剎車燈的視線局限性：一般的，司機只能看見直接前面車輛的剎車燈，所以司機C很有可能要等到司機B剎車亮燈時才知道A發(fā)生了事故。嚴重的緊急事件處理延遲：司機反應時間，也就是從司機B看到A的剎車燈到踩下剎車的時間,通常在0.7秒到1.5秒的范圍，這將導致緊急警報傳播的嚴重延誤。三KHS)bFigure1.V2Vhelpstoimproveroadsafety新興的無線通信技術(shù)對顯著降低緊急警報的延遲很有效，專用

5、短程通訊(DSCR)財團正在定義支持車對車(V2V)通信環(huán)境的短屮程通信服務。在我們前面的例子屮，使用V2V通信，一旦發(fā)生緊急情況車輛A可以立即發(fā)出警報信號。如果車輛B和C能夠兒乎沒有延遲地收到這些信號，司機們會立即受到提醒。在這種情況下，C有很大的機會通過及時反映避免事故，而B在可見度很低或者司機對周圍的環(huán)境沒有引起足夠的注意的時候?qū)芤嬗诰瘓笮盘?。因此，車對車通信實現(xiàn)了車倆A、B、C之間的協(xié)作碰撞警報。本文討論了一種車輛碰撞警告通信(VCWC)協(xié)議，這篇論文的主要貢獻包扌：車輛協(xié)作碰撞警報的識別應用要求。實現(xiàn)

6、了對基于應用要求的緊急警報信息的阻塞控制。本文的其余部分安排如卜，第2節(jié)討論應用挑戰(zhàn)，第3節(jié)介紹了相關(guān)研究，第4節(jié)描述了提出的車載碰撞警報通信(VCWC)協(xié)議，第5節(jié)展示了使用ns-2仿真器的績效評佔，最后在第6節(jié)得出結(jié)論。2?應用挑戰(zhàn)當車輛在道路上界常行駛，比如超過一定減速閾值，行駛方向劇烈變化，重大機械故障等，它就成了一部異常車輛(AV)O異常車輛使用V2V通信主動生成緊急警報消息(EWMs),其中包括地理位置，速度，加速度和異常車輛的移動方向，以警告其他周圍車輛。然后警報信號的接收者可以根據(jù)口身和異常車輛的相

7、對運動來確定和該緊急情況的相關(guān)程度。2.1挑戰(zhàn)1:緊急情況后的嚴格的延遲要求在緊急情況發(fā)生后的短時間內(nèi)，警報越早傳送到瀕危車輛，就越有可能避免事故發(fā)生。我們把從一個異常車輛到另一車輛的EWM傳送延遲定義為，從A發(fā)生緊急情況到V接收到第一個相應的EWM所持續(xù)的時間。因為一輛以80英里/時形式的車在30ms內(nèi)能夠移動一米以上，每個受影響的車輛的EWM傳送延遲應該在毫秒數(shù)量級。然而，由于多徑衰減、屏蔽以及因車輛的高移動性引起的多普勒頻移，V2V通信的連接質(zhì)量可能會非常糟糕。在｛15｝屮，對不同車輛交通和流動情況下的無線局

8、域網(wǎng)的性能作了評估，結(jié)果表明信號質(zhì)量惡化程度隨著使用802.11b的車輛的相對平均速度增加。除了不可靠的無線連接，有MAC層數(shù)引起的數(shù)據(jù)包沖突也會增加EWMs的損失。此外，在非正常情況下，所有靠近AV的車輛都會受到潛在的威脅，所以他們也應該收到緊急情況警報。但是出于車輛的高流動性，面臨危險的車輛群組很快會改變。例如，在圖2中，當車輛A發(fā)生緊急情況時，附近的車