一種基于網(wǎng)絡(luò)連通的車載通信建模方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及基于網(wǎng)絡(luò)連通的車載通信建模方法，屬于通信技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 當(dāng)今社會(huì)，汽車是必不可少的交通工具。隨著全世界各國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，汽車 持有量不斷增長(zhǎng)，雖然大大地便利了人們的日常出行和生活，卻也帶來(lái)了兩大最受關(guān)注的 問(wèn)題：交通安全和運(yùn)輸效率。交通事故的頻繁發(fā)生，使得大眾的人身安全遭受嚴(yán)重的威脅。 而全球大部分城市所遭受的擁堵，給社會(huì)和經(jīng)濟(jì)帶來(lái)了負(fù)擔(dān)，這些問(wèn)題都急需解決。智能交 通系統(tǒng)（intelligentinformationsystem,ITS)就是在這一背景下應(yīng)運(yùn)而生的。隨著Ad hoc網(wǎng)絡(luò)和ITS的發(fā)展，車載自組織網(wǎng)絡(luò)（VehicularAdHocNetwork,VANET)也隨之應(yīng)運(yùn) 而生。VANET是專門(mén)為車輛間通信而設(shè)計(jì)的自組織網(wǎng)絡(luò)，作為一種新的Adhoc網(wǎng)絡(luò)，車載網(wǎng) 絡(luò)具有廣闊的應(yīng)用前景。
[0003] 作為一種特殊的移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)（MobileAdHocNetwork:MANET)，VANET具有 MANET的一般特性，即自組織、自管理、傳輸距離短、拓?fù)鋭?dòng)態(tài)變化等。此外，由于將行駛的 車輛作為信息傳播載體，VANET又具有區(qū)別于其他MANET的特殊性：（1)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓臁?相比其他MANET，車輛節(jié)點(diǎn)具有非常高的運(yùn)動(dòng)速度，從而導(dǎo)致了網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的快速變化； (2)節(jié)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)受限。節(jié)點(diǎn)的分布和移動(dòng)受道路布局的限制，節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)具有一定的規(guī)律性 和可預(yù)測(cè)性?；诖颂卣?，利用GPS系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)車輛定位和道路選擇；（3)網(wǎng)絡(luò)間斷連通 性。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞目焖僮兓?，以及較小的節(jié)點(diǎn)通信半徑使得節(jié)點(diǎn)間存在時(shí)斷時(shí)續(xù)的連通性；
[4] 充足的電池能量和較強(qiáng)的計(jì)算能力。近20年來(lái)，國(guó)內(nèi)外對(duì)自組織網(wǎng)絡(luò)連通性的研究主 要集中在一維或二維MANET連通性建模與分析等方面，相關(guān)研究工作的主要目標(biāo)就是建立 一種以網(wǎng)絡(luò)連通概率來(lái)度量系統(tǒng)服務(wù)等級(jí)（gradeifservice,簡(jiǎn)稱GoS)的計(jì)算方法。但 是，上述VANET的這些特殊性使得MANET的網(wǎng)絡(luò)連通性研究不能直接應(yīng)用于VANET。
[0004]目前，基于通信距離的網(wǎng)絡(luò)連通性研究，假設(shè)單車道上的部分車輛裝有通信設(shè)備， 這樣，沒(méi)有裝有通信設(shè)備的車輛，在任何情況下都不能和其他車輛進(jìn)行通信，而裝有通信設(shè) 備的車輛之間的距離小于通信距離時(shí)能夠進(jìn)行通信。在單車道上，假設(shè)裝有通信設(shè)備的車 輛在道路上是均勻分布的，并假設(shè)車輛以恒定的速度進(jìn)入道路，裝有通信設(shè)備的兩車之間 的距離服從指數(shù)分布，根據(jù)通信的條件（即裝有通信設(shè)備的兩車之間的距離小于通信距 離）可以獲得網(wǎng)絡(luò)的連通性。隨著社會(huì)的發(fā)展，道路上的車輛都裝有通信設(shè)備成為可能，而 假設(shè)車輛以恒定的速度進(jìn)入道路是基于通信距離的網(wǎng)絡(luò)連通性研究的最大弊端。而本發(fā)明 能夠很好地解決上面的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明目的在于解決了上述現(xiàn)有的技術(shù)問(wèn)題，提出了一種基于網(wǎng)絡(luò)連通的車載通 信建模方法，該方法從車間時(shí)距出發(fā)，假設(shè)車間時(shí)距服從愛(ài)爾朗分布，速度服從正態(tài)分布， 在此基礎(chǔ)上得到的網(wǎng)絡(luò)連通性能夠更加準(zhǔn)確地反應(yīng)單位時(shí)間內(nèi)車輛到達(dá)數(shù)與平均車輛密 度的關(guān)系。
[0006] 本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案是：一種基于網(wǎng)絡(luò)連通的車載通信建模 方法，該方法包括如下步驟：
[0007] 步驟1 :根據(jù)交通流理論，選擇合適的道路環(huán)境；
[0008] 步驟2 :假設(shè)車輛速度為Vi車輛進(jìn)入車道服從參數(shù)為λ滿泊松分布；
[0009] 步驟3:計(jì)算速度為Vl的兩車之間的距離Xi，并找出車輛之間的距離&與車間時(shí) 距A之間的關(guān)系；
[0010] 步驟4 :求出服從愛(ài)爾朗分布的Δ的概率分布函數(shù)；
[0011] 步驟5 :根據(jù)X#ΔTi之間的關(guān)系，求得Xi的概率分布函數(shù)；
[0012] 步驟6 :根據(jù)任意兩車之間的車間距離X=min^A，…，XM)，求出X的概率分布 函數(shù)；
[0013] 步驟7:求出平均車輛密度Pavg和平均車輛數(shù)Navg;
[0014] 步驟8:根據(jù)兩車的車間距離小于或等于車輛通信距離R時(shí)，兩車確認(rèn)連通，求得 Navg輛車車輛連通概率。
[0015] 有益效果：
[0016] 1、本發(fā)明合理選擇道路環(huán)境，從車間時(shí)距出發(fā)，假設(shè)車間時(shí)距服從愛(ài)爾朗分布，速 度服從正態(tài)分布，在此基礎(chǔ)上得到的網(wǎng)絡(luò)連通性能夠更加準(zhǔn)確地反應(yīng)單位時(shí)間內(nèi)車輛到達(dá) 數(shù)與平均車輛密度的關(guān)系。
[0017] 2、本發(fā)明為后續(xù)研究車輛與車輛之間的數(shù)據(jù)傳輸提供了一個(gè)良好的網(wǎng)絡(luò)連通模 型。
【附圖說(shuō)明】
[0018] 圖1為本發(fā)明的方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 下面結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖對(duì)本發(fā)明創(chuàng)造作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0020] 如圖1所示，本發(fā)明提供了一種基于網(wǎng)絡(luò)連通的車載通信建模方法，該方法包括 如下步驟：
[0021] 步驟1 :根據(jù)交通流理論，選擇合適的道路環(huán)境；
[0022] 步驟2 :假設(shè)車輛速度為Vi車輛進(jìn)入車道服從參數(shù)為λi的泊松分布；
[0023] 步驟3:計(jì)算速度為Vl的兩車之間的距離Xi，并找出車輛之間的距離&與車間時(shí) 距A之間的關(guān)系；
[0024] 步驟4:求出服從愛(ài)爾朗分布的Δ的概率分布函數(shù)；
[0025] 步驟5:根據(jù)X#ΔTi之間的關(guān)系，求得Xi的概率分布函數(shù)；
[0026] 步驟6:根據(jù)任意兩車之間的車間距離X=min^A，…，XM)，求出X的概率分布 函數(shù)；
[0027] 步驟7:求出平均車輛密度Pavg和平均車輛數(shù)Navg;
[0028] 步驟8:根據(jù)兩車的車間距離小于或等于車輛通信距離R時(shí)，兩車確認(rèn)連通，求得 Navg輛車車輛連通概率。
[0029] 本發(fā)明VANET的應(yīng)用主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面，即：安全應(yīng)用和娛樂(lè)應(yīng)用。與安全相關(guān) 的應(yīng)用，例如碰撞避免，輔助駕駛，交通流量?jī)?yōu)化等，這類應(yīng)用共同的特征是都牽涉到與生 命安全相關(guān)的場(chǎng)景，VANET能否正常的服務(wù)將直接影響到事故的發(fā)生。與娛樂(lè)相關(guān)的應(yīng)用， 例如支付服務(wù)（如自動(dòng)計(jì)費(fèi)系統(tǒng)）、基于位置的服務(wù)（如導(dǎo)航信息）、信息服務(wù)（如Internet 訪問(wèn)，這類應(yīng)用主要是提供附加增值服務(wù)以及提高交通系統(tǒng)的效率，使之更加方便。網(wǎng)絡(luò)的 連通性是對(duì)這些應(yīng)用的基本要求。道路上車輛的連通表明車輛之間能夠直接或間接地進(jìn)行 通信。在VANET的實(shí)際應(yīng)用中，車輛的快速移動(dòng)和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞目焖僮兓紝⒂绊戃囕v的連 通性。因此，為了獲得VANET應(yīng)用，VANET中車輛的連通性是一個(gè)關(guān)鍵的研究點(diǎn)。VANET最重 要的特點(diǎn)，便是網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的自組織性質(zhì)。網(wǎng)絡(luò)中的點(diǎn)之間通過(guò)收發(fā)信息來(lái)形成一個(gè)系統(tǒng)， 在這個(gè)系統(tǒng)中，節(jié)點(diǎn)之間的連通性如若出現(xiàn)問(wèn)題，必將影響這個(gè)網(wǎng)絡(luò)的性能，甚至?xí)Q定這 樣的網(wǎng)絡(luò)是否存在。而這也讓很多研究者將目光放在了自組織網(wǎng)絡(luò)連通性的研究之上。
[0030] 車輛自組織網(wǎng)絡(luò)中的連通性研究可以分為兩類：一類是研究連通連接或者路徑的 生存時(shí)間屬性，一類則是通過(guò)車間時(shí)距研究分析連通性。本發(fā)明屬于第二類，針對(duì)現(xiàn)有連通 性研究分析中存在的缺陷，在單車道、自由流通狀態(tài)的前提下，建立了一種