一種基于網絡連通的車載通信建模方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及基于網絡連通的車載通信建模方法，屬于通信技術領域。
【背景技術】
[0002] 當今社會，汽車是必不可少的交通工具。隨著全世界各國經濟的快速發展，汽車 持有量不斷增長，雖然大大地便利了人們的日常出行和生活，卻也帶來了兩大最受關注的 問題：交通安全和運輸效率。交通事故的頻繁發生，使得大眾的人身安全遭受嚴重的威脅。 而全球大部分城市所遭受的擁堵，給社會和經濟帶來了負擔，這些問題都急需解決。智能交 通系統（intelligentinformationsystem,ITS)就是在這一背景下應運而生的。隨著Ad hoc網絡和ITS的發展，車載自組織網絡（VehicularAdHocNetwork,VANET)也隨之應運 而生。VANET是專門為車輛間通信而設計的自組織網絡，作為一種新的Adhoc網絡，車載網 絡具有廣闊的應用前景。
[0003] 作為一種特殊的移動自組織網絡（MobileAdHocNetwork:MANET)，VANET具有 MANET的一般特性，即自組織、自管理、傳輸距離短、拓撲動態變化等。此外，由于將行駛的 車輛作為信息傳播載體，VANET又具有區別于其他MANET的特殊性：（1)網絡拓撲變化快。 相比其他MANET，車輛節點具有非常高的運動速度，從而導致了網絡拓撲結構的快速變化； (2)節點運動受限。節點的分布和移動受道路布局的限制，節點的移動具有一定的規律性 和可預測性。基于此特征，利用GPS系統可以實現車輛定位和道路選擇；（3)網絡間斷連通 性。網絡拓撲的快速變化，以及較小的節點通信半徑使得節點間存在時斷時續的連通性；
[4] 充足的電池能量和較強的計算能力。近20年來，國內外對自組織網絡連通性的研究主 要集中在一維或二維MANET連通性建模與分析等方面，相關研究工作的主要目標就是建立 一種以網絡連通概率來度量系統服務等級（gradeifservice,簡稱GoS)的計算方法。但 是，上述VANET的這些特殊性使得MANET的網絡連通性研究不能直接應用于VANET。
[0004]目前，基于通信距離的網絡連通性研究，假設單車道上的部分車輛裝有通信設備， 這樣，沒有裝有通信設備的車輛，在任何情況下都不能和其他車輛進行通信，而裝有通信設 備的車輛之間的距離小于通信距離時能夠進行通信。在單車道上，假設裝有通信設備的車 輛在道路上是均勻分布的，并假設車輛以恒定的速度進入道路，裝有通信設備的兩車之間 的距離服從指數分布，根據通信的條件（即裝有通信設備的兩車之間的距離小于通信距 離）可以獲得網絡的連通性。隨著社會的發展，道路上的車輛都裝有通信設備成為可能，而 假設車輛以恒定的速度進入道路是基于通信距離的網絡連通性研究的最大弊端。而本發明 能夠很好地解決上面的問題。

【發明內容】

[0005] 本發明目的在于解決了上述現有的技術問題，提出了一種基于網絡連通的車載通 信建模方法，該方法從車間時距出發，假設車間時距服從愛爾朗分布，速度服從正態分布， 在此基礎上得到的網絡連通性能夠更加準確地反應單位時間內車輛到達數與平均車輛密 度的關系。
[0006] 本發明解決其技術問題所采取的技術方案是：一種基于網絡連通的車載通信建模 方法，該方法包括如下步驟：
[0007] 步驟1 :根據交通流理論，選擇合適的道路環境；
[0008] 步驟2 :假設車輛速度為Vi車輛進入車道服從參數為λ滿泊松分布；
[0009] 步驟3:計算速度為Vl的兩車之間的距離Xi，并找出車輛之間的距離&與車間時 距A之間的關系；
[0010] 步驟4 :求出服從愛爾朗分布的Δ的概率分布函數；
[0011] 步驟5 :根據X#ΔTi之間的關系，求得Xi的概率分布函數；
[0012] 步驟6 :根據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；
[0013] 步驟7:求出平均車輛密度Pavg和平均車輛數Navg;
[0014] 步驟8:根據兩車的車間距離小于或等于車輛通信距離R時，兩車確認連通，求得 Navg輛車車輛連通概率。
[0015] 有益效果：
[0016] 1、本發明合理選擇道路環境，從車間時距出發，假設車間時距服從愛爾朗分布，速 度服從正態分布，在此基礎上得到的網絡連通性能夠更加準確地反應單位時間內車輛到達 數與平均車輛密度的關系。
[0017] 2、本發明為后續研究車輛與車輛之間的數據傳輸提供了一個良好的網絡連通模 型。
【附圖說明】
[0018] 圖1為本發明的方法流程圖。
【具體實施方式】
[0019] 下面結合說明書附圖對本發明創造作進一步的詳細說明。
[0020] 如圖1所示，本發明提供了一種基于網絡連通的車載通信建模方法，該方法包括 如下步驟：
[0021] 步驟1 :根據交通流理論，選擇合適的道路環境；
[0022] 步驟2 :假設車輛速度為Vi車輛進入車道服從參數為λi的泊松分布；
[0023] 步驟3:計算速度為Vl的兩車之間的距離Xi，并找出車輛之間的距離&與車間時 距A之間的關系；
[0024] 步驟4:求出服從愛爾朗分布的Δ的概率分布函數；
[0025] 步驟5:根據X#ΔTi之間的關系，求得Xi的概率分布函數；
[0026] 步驟6:根據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；
[0027] 步驟7:求出平均車輛密度Pavg和平均車輛數Navg;
[0028] 步驟8:根據兩車的車間距離小于或等于車輛通信距離R時，兩車確認連通，求得 Navg輛車車輛連通概率。
[0029] 本發明VANET的應用主要表現在兩個方面，即：安全應用和娛樂應用。與安全相關 的應用，例如碰撞避免，輔助駕駛，交通流量優化等，這類應用共同的特征是都牽涉到與生 命安全相關的場景，VANET能否正常的服務將直接影響到事故的發生。與娛樂相關的應用， 例如支付服務（如自動計費系統）、基于位置的服務（如導航信息）、信息服務（如Internet 訪問，這類應用主要是提供附加增值服務以及提高交通系統的效率，使之更加方便。網絡的 連通性是對這些應用的基本要求。道路上車輛的連通表明車輛之間能夠直接或間接地進行 通信。在VANET的實際應用中，車輛的快速移動和網絡拓撲的快速變化都將影響車輛的連 通性。因此，為了獲得VANET應用，VANET中車輛的連通性是一個關鍵的研究點。VANET最重 要的特點，便是網絡中節點的自組織性質。網絡中的點之間通過收發信息來形成一個系統， 在這個系統中，節點之間的連通性如若出現問題，必將影響這個網絡的性能，甚至會決定這 樣的網絡是否存在。而這也讓很多研究者將目光放在了自組織網絡連通性的研究之上。
[0030] 車輛自組織網絡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 生存時間屬性，一類則是通過車間時距研究分析連通性。本發明屬于第二類，針對現有連通 性研究分析中存在的缺陷，在單車道、自由流通狀態的前提下，建立了一種