一种基于路云协同的露天矿多模通信系统智能选择方法

技术领域

本发明属于无人驾驶网络通讯领域，特别涉及一种基于路云协同的露天矿多模通信系统智能选择方法。

背景技术

随着无线网络技术的发展，由当初的2G，逐渐发展到3G、4G甚至现在还没有普及的5G，网络的应用越来越方便，网速也越来越快，应用也越来越广泛，能满足人们的多数的需求。但在无人驾驶技术上，无线网络技术的可靠性还有待提高。特别是在路云协同的露天矿通信系统，环境比较复杂，干扰强，对无线网络的可靠性要求更高，因此需要一种多模通信系统，在一种模式通信出现问题后，立即智能的去选择其他模式通信系统来恢复通信。

在车云协同的露天矿通信系统中，车端需要实时与云端进行交互，如果与云端通信异常，车端的实时状态无法监控，车端获取不到地图文件、任务文件等等，车端轻则限停，重则车毁人亡。可见无线网络在无人驾驶技术的重要性。然而无线网络的特性决定无线网络的可靠性是如法保证的。因此设计一种基于路云协同的露天矿多模通信系统智能选择策略尤为重要。

目前在自动驾驶方面针对一种基于路云协同的露天矿多模通信系统智能选择策略研究的专利和文献比较少，中国专利CN1556625A公开一种多网卡的网络设备的数据传输方法和装置，但其公开的多网卡是针对有线设备，在无线设备中并不适用；其次网卡切换需要一定的时间；最后因网络信号覆盖问题，即使是多网卡也解决不了无信号问题。

发明内容

针对上述问题，本发明设计了一种基于路云协同的露天矿多模通信系统智能选择方法。本发明当网络出现问题时可以在多模下智能选择，能够零延时继续与云端进行通信，使得在无网络信号覆盖范围内也可以与云端继续保持通信。本发明有效解决了车端在高速移动中的通信不佳、网络信号不好的情景下也能保持与云端正常通信。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于路云协同的露天矿多模通信系统智能选择方法，所述多模通信系统包括车端、路侧设备和云端，所述车端与所述云端通过V2N通信，所述车端与所述路侧设备通过C-V2X通信，所述路侧设备与所述云端通过V2N通信；所述方法包括如下步骤：

S1：所述车端通过向所述云端发送车端数据，实时检测所述车端与所述云端的通信是否正常；所述云端通过向所述车端发送云端数据，实时检测所述云端与所述车端的通信是否正常;

S2: 所述车端检测到其与所述云端的通信异常时，立即切换与所述车端的最近路侧设备通信，通过所述最近路侧设备与所述云端进行通信；所述云端检测到其与所述车端的通信异常时，断开与所述车端的通信；

S3: 当车辆持续移动导致其与所述最近路侧设备之间的距离超出通信范围时，车辆直接切换与下一个路侧设备通信，通过该下一个路测设备与所述云端通信；

S4: 当所述车端检测到其与所述云端的通信恢复正常时，所述车端立即切回与所述云端通信，直接把车端数据发送到所述云端；同时当所述云端检测到其与所述车端的通信恢复正常时，直接将云端数据发送到所述车端。

进一步，所述车端和所述路侧设备均具有3G/4G/5G和C-V2X多模功能。

进一步，步骤S2中，所述车端通过所述最近路侧设备与所述云端进行通信，具体过程为：

所述车端通过C-V2X将车端数据发送给所述最近路侧设备；所述最近路侧设备接收到车端数据后，立即通过V2N发送给所述云端；所述云端收到所述最近路侧设备转发的车端数据并对其进行处理，得到云端数据并发送至所述最近路侧设备；所述最近路侧设备将接收到的云端数据通过C-V2X发给所述车端进行处理。

本发明的有益效果：

1）本发明在检测到网络状态异常时，可以更加智能选择使用哪个模式，毫无延时的切换到与路侧设备进行通信，当检测到网络恢复时，又可以毫无延时的切回正常的网络通信，比传统的切换双网卡时效更高；

2）本发明通过C-V2X通信技术，不依赖于网络，而路侧设备又是固定设备，可以保证网络的可靠性，因此本发明可以在没有网络信号覆盖范围内继续与云端进行通信，这是传统网络无法解决的。

附图说明

图1是本发明的车端通信流程图；

图2是本发明的路侧设备通信流程图；

图3是本发明的云端通信流程图；

图4是本发明实施例的基于路云协同的露天矿多模通信系统通信示意图。

具体实施方式

本发明中，多模指的是3G/4G/5G和C-V2X，3G的四种标准和频段：CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA、WiMAX，1880MHz-1900MHz和2010MHz-2025MHz。4G的频率和频段是：1880-1900MHz、2320-2370MHz、2575-2635MHz。5G的频率和频段频段：3300-3400MHz（原则上限室内使用）、3400-3600MHz和4800-5000MHz，C-V2X频率和频段：5905-5925MHz，路指的就是路侧设备，云指的就是云端。

V2X（vehicle-to-everything）是将车辆与一切事物相连接的新一代信息通信技术，其中，V代表车辆，X代表任何与车交互信息的对象，当前X主要包含车、人、交通路侧基础设施和网络。

C-V2X（Dedicated-Short-Range-Communications），即专用短程通信技术。

V2V（Vehicle-To-Vehicle），即车-车，可以用做车辆间信息交互和提醒，最典型的应用是用于车辆间防碰撞安全系统。

V2I（Vehicle-To-Infrastructure），即车-基础设施，车辆可以与道路甚至其他基础设施，例如交通灯、路障等通信，获取交通灯信号时序等道路管理信息。

V2N（Vehicle-To-Network），即车-互联网，是目前应用最广泛的车联网形式，其主要功能是使车辆通过移动网络，连接到云服务器，使用云服务器提供的导航、任务文件、道路信息等应用功能。

V2P（Vehicle-To-Pedestrian），即车-行人，是用做给道路上行人或非机动车安全警告。

RSU（Road-Side-Unit），即路侧单元，有V2X通信功能，是用于收集广播范围内车辆的信息，并有广播RTK、GPS，预警等信息的功能。

OBU（On-Board-Unit），即车载单元，有V2X通信、联网功能，用于广播车辆信息，预警等信息。

下面分别将车端、路侧设备和云端作为主体，对本发明的基于路云协同的露天矿多模通信系统智能选择方法进行说明。

如图1所示，车端通信流程具体过程如下：

1）车端与云端通过V2N建立连接进行正常通信；车端切换到C-V2X模式，与路侧设备通过C-V2X进行通信；

2）车端实时检测与云端的通信网络状态是否正常，若是，则车端与云端正常通信，否则，车辆立即切换到与路侧设备通信，直接把待发送给云端的车端数据发送给路侧设备；之后接收到路侧设备发送的云端数据。

如图2所示，路侧设备通信流程具体过程如下：

1）路侧设备与云端通过无线网络建立连接进行通信；路侧设备与车端通过C-V2X进行通信；

2）路侧设备收到车端数据直接将转发给云端；

3）云端对路侧设备转发的车端数据进行处理，生成云端数据并发送到路侧设备；

4）路侧设备将接收到的云端数据发送给车端。

如图3所示，云端通信流程具体过程如下：

1）云端与车端和路侧设备同时通过V2N建立连接进行实时通信；

2）云端检测到与车端通信异常，断开与车端的连接；

3）云端收到路侧设备转发的车端数据并对其进行处理，生成云端数据并发送给路侧设备。

下面结合图4和实施例进一步描述本发明，应该理解，以下所述实施例旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。

具体地，如图4所示，本实施例的基于路云协同的露天矿多模通信系统智能选择方法，包括以下步骤：

S1：在矿区道路或者城市道路部署RSU(路侧设备)，确保RSU没有盲区，无论车辆在任何地方都可以与车辆进行通信；例如部署RSU-1,RSU-2,RSU-3等；

S2：使RSU具有3G/4G/5G和C-V2X多模功能，与云端通过V2N进行通信；

S3：道路上的车辆如OBU-1,OBU-2,OBU-3,OBU-4等，也具有3G/4G/5G和C-V2X多模功能，并与云端进行正常的V2N通信；

S4：每辆车都可以实时监测其与云端的连接状态；

S5：当车端例如OBU-2检测与云端连接状态异常时，立即智能的选择最近的RSU通信，如与RSU-2进行通信，通过C-V2X技术将车端数据发送给RSU-2；

S6：RSU-2接收到车端OBU-2发送的车端数据，与云端建立通信并立即将车端数据转发送给云端；

S7：云端收到RSU-2转发的车端OBU-2的车端数据，立即处理数据，并将要发送给车端OBU-2的云端数据发送给RSU-2；

S8：RSU-2接收到云端数据立即通过C-V2X技术发给车端OBU-2；

S9：车端OBU-2收到云端数据并处理数据；

S10：车端OBU-2继续通过RSU-2与云端进行通信；

S11：车端OBU-2继续移动，超出与RSU-2的通信范围后，则直接切换到下一个最近的路侧设备继续通信；

S12：当车端OBU-2检测到云端通信恢复正常，车端OBU-2切回正常的V2N通信模式，直接把车端数据发送到云端。

对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以对本发明的实施例做出若干变型和改进，这些都属于本发明的保护范围。