本發(fā)明涉及自動(dòng)駕駛，尤其涉及一種多模通信敏捷適配方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著車(chē)聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)的發(fā)展，道路安全、行車(chē)能效等方面取得了相應(yīng)的進(jìn)展，車(chē)聯(lián)網(wǎng)通信應(yīng)用中，通信模式的選擇直接影響數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾?、時(shí)延、可靠性，進(jìn)而影響車(chē)聯(lián)網(wǎng)整體通信單元的通信效率。車(chē)輛高速移動(dòng)引起的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涓叨葎?dòng)態(tài)性與時(shí)空復(fù)雜性、無(wú)線傳播環(huán)境復(fù)雜快時(shí)變、節(jié)點(diǎn)高密度和高通信頻度下低時(shí)延和高可靠通信的新科學(xué)問(wèn)題，受制于駕駛場(chǎng)景、駕駛意圖和業(yè)務(wù)需求等多種因素，不同的通信模式具有各自的優(yōu)勢(shì)和局限性。因此，車(chē)載單元需要根據(jù)駕駛場(chǎng)景、駕駛意圖、也無(wú)需求，快速、自適應(yīng)地選出相應(yīng)的通信模式或者通信模式組合方式。

2、目前，現(xiàn)有的多模通信敏捷適配方法，無(wú)法根據(jù)駕駛場(chǎng)景、駕駛意圖以及業(yè)務(wù)需求三大要素，深入分析通信數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需要傳輸?shù)耐ㄐ沤K端及數(shù)據(jù)質(zhì)量需求，且難以結(jié)合通信發(fā)起方具有的各種通信模式及相應(yīng)的通信能力，構(gòu)建面向車(chē)聯(lián)網(wǎng)的多模通信敏捷適配機(jī)制?？梢?jiàn)，現(xiàn)有的多模通信適配方法存在通信效率低、通信時(shí)延較高的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種多模通信敏捷適配方法及系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有的多模通信適配方法存在通信效率低、通信時(shí)延較高的問(wèn)題。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明通過(guò)如下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

3、第一方面，本發(fā)明提供一種多模通信敏捷適配方法，所述方法包括：

4、確定駕駛環(huán)境中的多模通信節(jié)點(diǎn)，其中，多模通信節(jié)點(diǎn)包括：多模通信車(chē)輛節(jié)點(diǎn)和多模通信非車(chē)輛節(jié)點(diǎn)；

5、通過(guò)多模通信節(jié)點(diǎn)獲取駕駛場(chǎng)景信息，并基于所述駕駛場(chǎng)景信息生成多模通信網(wǎng)絡(luò)要素信息；

6、通過(guò)多模通信車(chē)輛節(jié)點(diǎn)獲取出行信息，并基于所述多模通信網(wǎng)絡(luò)要素信息和所述出行信息生成通信交換內(nèi)容信息；

7、多模通信車(chē)輛節(jié)點(diǎn)基于所述通信交換內(nèi)容信息確定多模通信終端節(jié)點(diǎn)集合，并根據(jù)所述多模通信終端節(jié)點(diǎn)集合確定服務(wù)質(zhì)量參數(shù)集合；

8、基于所述服務(wù)質(zhì)量參數(shù)集合和所述通信交換內(nèi)容信息生成通信模式?jīng)Q策變量，并對(duì)所述通信模式?jīng)Q策變量進(jìn)行優(yōu)化得到最優(yōu)服務(wù)質(zhì)量參數(shù)；

9、通過(guò)最優(yōu)服務(wù)質(zhì)量參數(shù)實(shí)現(xiàn)多模通信節(jié)點(diǎn)之間的通信。

10、可選的，所述確定駕駛環(huán)境中的多模通信節(jié)點(diǎn)，包括：

11、確定駕駛環(huán)境中多模通信節(jié)點(diǎn)，然后多模通信節(jié)點(diǎn)確定與車(chē)輛行駛相關(guān)的全部其他多模通信節(jié)點(diǎn)；

12、多模通信節(jié)點(diǎn)分為多模通信車(chē)輛節(jié)點(diǎn)和多模通信非車(chē)輛節(jié)點(diǎn)，通過(guò)獲取與駕駛環(huán)境的相關(guān)位置信息，確定多模通信節(jié)點(diǎn)之間的相對(duì)位置信息。

13、可選的，所述通過(guò)多模通信節(jié)點(diǎn)獲取駕駛場(chǎng)景信息，包括：

14、通過(guò)通信設(shè)備、感知設(shè)備或信息融合中心收集當(dāng)前時(shí)刻駕駛環(huán)境中的交通狀況、車(chē)輛狀態(tài)以及網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，并將所述交通狀況、車(chē)輛狀態(tài)以及網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)整合為駕駛場(chǎng)景信息；

15、基于所述駕駛場(chǎng)景信息生成多模通信網(wǎng)絡(luò)要素信息，包括：

16、多模通信節(jié)點(diǎn)確定與多模通信終端節(jié)點(diǎn)集合所適配的所有通信模式，將多模通信節(jié)點(diǎn)所適配的所有通信模式構(gòu)建通信模式集合，并將通信模式集合作為多模通信網(wǎng)絡(luò)要素信息。

17、可選的，所述通過(guò)多模通信車(chē)輛節(jié)點(diǎn)獲取出行信息，包括：

18、多模通信車(chē)輛節(jié)點(diǎn)根據(jù)車(chē)載通信設(shè)備、車(chē)載感知設(shè)備以及信息融合中心收集當(dāng)前時(shí)刻的車(chē)輛行駛信息，并將所述車(chē)輛行駛信息作為出行信息。

19、可選的，所述多模通信車(chē)輛節(jié)點(diǎn)基于所述通信交換內(nèi)容信息確定多模通信終端節(jié)點(diǎn)集合，包括：

20、多模通信車(chē)輛節(jié)點(diǎn)根據(jù)所述通信交換內(nèi)容信息、多模通信網(wǎng)絡(luò)要素信息以及駕駛場(chǎng)景信息確定需要與該多模通信車(chē)輛節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信的多模通信終端節(jié)點(diǎn)集合，該多模通信終端節(jié)點(diǎn)集合包括當(dāng)前駕駛環(huán)境中需要與多模通信車(chē)輛節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信的全部多模通信節(jié)點(diǎn)。

21、可選的，所述根據(jù)所述多模通信終端節(jié)點(diǎn)集合確定服務(wù)質(zhì)量參數(shù)集合，包括：

22、基于通信交換內(nèi)容信息確定多模通信車(chē)輛節(jié)點(diǎn)與多模通信終端節(jié)點(diǎn)集合進(jìn)行通信時(shí)的時(shí)延要求與可靠性要求，并將時(shí)延要求與可靠性要求整合為服務(wù)質(zhì)量參數(shù)集合。

23、可選的，所述基于所述服務(wù)質(zhì)量參數(shù)集合和所述通信交換內(nèi)容信息生成通信模式?jīng)Q策變量，包括：

24、根據(jù)多模通信網(wǎng)絡(luò)要素信息、服務(wù)質(zhì)量參數(shù)集合以及通信交換內(nèi)容信息生成通信模式?jīng)Q策變量。

25、可選的，所述對(duì)所述通信模式?jīng)Q策變量進(jìn)行優(yōu)化得到最優(yōu)服務(wù)質(zhì)量參數(shù)，包括：

26、通過(guò)對(duì)應(yīng)的優(yōu)化準(zhǔn)則對(duì)通信模式?jīng)Q策變量進(jìn)行優(yōu)化，其優(yōu)化準(zhǔn)則滿足如下學(xué)習(xí)模型：

27、

28、其中，性能準(zhǔn)則函數(shù)f(d(i,j),r(i,j),s(i,j,c),f(i,j,c),b(i,j,c),a(i,j,c))表示因需求設(shè)計(jì)的具體性能準(zhǔn)則，如滿足所有多模通信節(jié)點(diǎn)的傳輸時(shí)延。

29、可選的，學(xué)習(xí)模型的構(gòu)建流程如下所示：

30、構(gòu)建面向車(chē)聯(lián)網(wǎng)的多模通信敏捷適配方法中的馬克可夫決策模型，包括狀態(tài)state，動(dòng)作action，獎(jiǎng)勵(lì)reward三個(gè)關(guān)鍵要素，定義如下：

31、state：馬爾可夫決策模型中的狀態(tài)反映當(dāng)前時(shí)段作為智能體的多模通信節(jié)點(diǎn)i與其他多模通信節(jié)點(diǎn)的可支持通信網(wǎng)絡(luò)要素集，當(dāng)前時(shí)刻多模通信節(jié)點(diǎn)i的狀態(tài)集合表示為si：

32、si＝{(s(i,j,c),f(i,j,c),b(i,j,c))|i,j∈v,c∈c}；

33、action：在構(gòu)建的馬爾可夫決策模型中，多模通信節(jié)點(diǎn)i當(dāng)前時(shí)刻決定采用某種通信模式進(jìn)行通信或不采用某種通信模式進(jìn)行通信。通信節(jié)點(diǎn)集合的一次通信模式策略為一次動(dòng)作，動(dòng)作空間表示為：

34、ai(s)＝{a(i,j,c)i,j∈v,c∈c,a(i,j,c)∈{0,1},a(i,j,c)＝0}；

35、其中，s表示當(dāng)前時(shí)刻多模通信車(chē)輛節(jié)點(diǎn)i的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，ai(s)表示當(dāng)前時(shí)刻多模通信車(chē)輛節(jié)點(diǎn)i在網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)s的動(dòng)作空間；

36、reward：基于當(dāng)前時(shí)刻的state和action，強(qiáng)化學(xué)習(xí)算法通過(guò)評(píng)估獲得獎(jiǎng)勵(lì)ri(s,a)，ri(s,a)表示當(dāng)前時(shí)刻多模通信節(jié)點(diǎn)i的獎(jiǎng)勵(lì)值，a表示當(dāng)前時(shí)刻多模通信節(jié)點(diǎn)i的決策動(dòng)作，即決策變量a(i,j,c)：

37、ri(s,a)＝f(d(i,j),r(i,j),s(i,j,c),f(i,j,c),b(i,j,c),a(i,j,c)),i∈v；

38、表示采用當(dāng)前決策動(dòng)作a(i,j,c)后，多模通信節(jié)點(diǎn)i根據(jù)相應(yīng)的qos制定獲得的獎(jiǎng)勵(lì)情況，性能準(zhǔn)則函數(shù)f(d(i,j),r(i,j),s(i,j,c),f(i,j,c),b(i,j,c),a(i,j,c))用于量化通信網(wǎng)絡(luò)中特定決策動(dòng)作的性能；

39、多模通信節(jié)點(diǎn)i的狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率pi(s′|s,a)，其具體定義表述為：

40、pi(s′|s,a)＝p((s′(i,j,c),f′(i,j,c),b′(i,j,c)|s(i,j,c),f(i,j,c),b(i,j,c)),a(i,j,c))；

41、狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率pi(s′|s,a)表示當(dāng)前時(shí)刻多模通信節(jié)點(diǎn)i決定采用某種通信模式后，下一時(shí)刻的狀態(tài)集合s的概率分布，s′(i,j,c)，f′(i,j,c)，b′(i,j,c)分別表示下一時(shí)刻多模通信節(jié)點(diǎn)i與多模通信節(jié)點(diǎn)j可用通信模式c的支持狀態(tài)，下一時(shí)刻多模通信節(jié)點(diǎn)i與多模通信節(jié)點(diǎn)j在通信模式c下緩沖區(qū)中待發(fā)送數(shù)據(jù)大小，下一時(shí)刻多模通信節(jié)點(diǎn)i與多模通信節(jié)點(diǎn)j可用通信模式的帶寬大?。?/p>

42、多模通信節(jié)點(diǎn)i的策略函數(shù)πi(a|s)，其具體定義表述為：

43、πi(a|s)＝pπ(a(i,j,c)|s(i,j,c),f(i,j,c),b(i,j,c))；

44、表示環(huán)境狀態(tài)為s時(shí)，多模通信節(jié)點(diǎn)i選擇動(dòng)作a的映射，pπ表示選擇動(dòng)作的概率。用于根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻的狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率確定多模通信節(jié)點(diǎn)i與多模通信節(jié)點(diǎn)j的通信模式c下一步的決策方式；

45、多模通信節(jié)點(diǎn)i的通信服務(wù)質(zhì)量qos約束下的狀態(tài)價(jià)值函數(shù)vi(s)，其具體定義表述為：

46、

47、表示多模通信節(jié)點(diǎn)i在狀態(tài)s′下的期望回報(bào)，用于衡量環(huán)境狀態(tài)為s時(shí)進(jìn)行敏捷適配策略πi(a|s)的評(píng)估。γ∈[0,1]表示獎(jiǎng)勵(lì)衰減系數(shù)，vi(s)表示環(huán)境狀態(tài)為s′時(shí)的期望獎(jiǎng)勵(lì)；

48、狀態(tài)-動(dòng)作價(jià)值函數(shù)q(s,a)，其具體定義表述為：

49、

50、q(s,a)預(yù)估了處于狀態(tài)s采取動(dòng)作a后獲得的期望回報(bào)，其訓(xùn)練目標(biāo)是在滿足服務(wù)質(zhì)量qos約束下完成交換內(nèi)容di的傳輸，并盡可能提升累積獎(jiǎng)勵(lì)。a′表示下一時(shí)刻多模通信節(jié)點(diǎn)i的決策動(dòng)作。

51、第二方面，本技術(shù)實(shí)施例提供一種車(chē)輛多模通信敏捷適配系統(tǒng)，包括處理器、存儲(chǔ)器；

52、存儲(chǔ)器，用于存放計(jì)算機(jī)程序；

53、處理器，用于執(zhí)行存儲(chǔ)器上所存放的程序時(shí)，實(shí)現(xiàn)第一方面中任一所述的方法步驟。

54、有益效果：

55、本發(fā)明提供的多模通信敏捷適配方法，通過(guò)多模通信節(jié)點(diǎn)獲取駕駛場(chǎng)景信息，并基于駕駛場(chǎng)景信息生成多模通信網(wǎng)絡(luò)要素信息；通過(guò)多模通信車(chē)輛節(jié)點(diǎn)獲取出行信息，并基于多模通信網(wǎng)絡(luò)要素信息和出行信息生成通信交換內(nèi)容信息；多模通信車(chē)輛節(jié)點(diǎn)基于通信交換內(nèi)容信息確定多模通信終端節(jié)點(diǎn)集合，并根據(jù)多模通信終端節(jié)點(diǎn)集合確定服務(wù)質(zhì)量參數(shù)集合；基于服務(wù)質(zhì)量參數(shù)集合和通信交換內(nèi)容信息生成通信模式?jīng)Q策變量，并對(duì)通信模式?jīng)Q策變量進(jìn)行優(yōu)化得到最優(yōu)服務(wù)質(zhì)量參數(shù)；通過(guò)最優(yōu)服務(wù)質(zhì)量參數(shù)實(shí)現(xiàn)多模通信節(jié)點(diǎn)之間的通信；從而基于駕駛場(chǎng)景-駕駛意圖-業(yè)務(wù)需求要素針對(duì)性地構(gòu)建車(chē)聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下多模通信設(shè)備的敏捷適配機(jī)制，通過(guò)對(duì)通信交換內(nèi)容信息的匹配，無(wú)需過(guò)度依賴實(shí)時(shí)采集分析具體多模通信節(jié)點(diǎn)的場(chǎng)景要素信息，有利于快速生成服務(wù)質(zhì)量參數(shù)與相應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)，使得可以滿足針對(duì)外界頻繁變化的場(chǎng)景信息進(jìn)行場(chǎng)景要素信息的合理更新；

56、更值得說(shuō)明的是，該方法適用于基于車(chē)輛業(yè)務(wù)需求要素作為輸入變量的車(chē)聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景，有效提供了傳統(tǒng)算法之外基于未來(lái)短時(shí)間內(nèi)決策的通信模式的預(yù)測(cè)能力，同時(shí)避免深度學(xué)習(xí)算法在不穩(wěn)定業(yè)務(wù)需求要素上長(zhǎng)時(shí)間的求解問(wèn)題。通過(guò)駕駛場(chǎng)景-駕駛意圖-業(yè)務(wù)需求進(jìn)行敏捷分析，提高了車(chē)載多模網(wǎng)關(guān)通信過(guò)程的靈活性和實(shí)時(shí)性，使其更好地滿足不斷變化的車(chē)聯(lián)網(wǎng)需求。