仿生物群集行為演化的VANETs動態性研究

《仿生物群集行為演化的VANETs動態性研究》是依託電子科技大學,由李龍江擔任醒目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：仿生物群集行為演化的VANETs動態性研究
• 依託單位：電子科技大學
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：李龍江

項目摘要

智慧型交通系統(ITS)，建立在網路化的信息通信技術基礎之上，被認為是改善世界性交通擁堵等難題的希望所在。但現有車用通信技術（VANETs）的相關研究，大都借鑑自傳統網際網路及無線自組織網路等相關成果，這些技術以提供通信為目標，而不是以改善交通為目的，因而無法滿足未來智慧型交通發展的需要。本項目首次從智慧型交通與生物群集行為的相似性出發提出了VANETs動態演化模型，它能描述車輛群體移動行為與通信之間的動態互動過程。通過分析車輛的微觀行駛行為與巨觀交通狀態的關係，提出了基於車輛自由度干預的交通誘導思路，能協助交通監管部門實現誘導交通，減少擁堵，提高交通效率。由於VANETs動態演化模型從機制上融合了交通行駛模型、通信模型及群集演化模型，反映了智慧型交通的核心特徵，因而本項目相關結果有望為智慧型交通相關研究,如交通誘導、通信最佳化、仿真建模等提供全新的理論視角和技術研究手段。

結題摘要

從車輛交通行駛與生物群集行為相似性角度，我們設計了VANETs群集演化模型，通過對車輛網路的動力學、道路狀況、交通規則及無線信道約束等因素進行建模，能夠用於對車輛行駛行為與通信拓撲間互動關係的理論和仿真分析；針對典型的高速公路場景，細化了高速公路VANETs演化模型，仿真和分析得到了VANETs演化一致性、可控性等方面的規律和關鍵參數；針對典型城市交通場景，提出了基於交通燈配置的路網流量均衡策略和路網流量最佳化分配策略，能在局部範圍內有效地均衡路網的交通流量，提高路網的通行能力；利用交通誘導信息通常具有區域性的特點，提出了基於加權分簇算法的交通誘導信息實時發布機制，結果表明基於分簇結構進行誘導信息的單播和廣播都能顯著降低通信開銷，提高實時性；通過考慮各個車輛下載內容的一致性以及相互協作，提出了基於聯盟博弈理論的多跳VANETs合作下載機制，能顯著降低多個車輛從RSU下載相同數據時的網路開銷，並證明了算法疊代過程的收斂性；面向5G異構網路提出了多設備計算分流架構，能夠將計算分流問題建模為確保計算任務延遲限制下的能量指標最小化問題，並得到一個多項式複雜度的次優方案，結果表明設備個數與傳輸開銷的關係並不是線性的，而且當通信傳輸能力有限時，持續改進MEC服務的性能所帶來的邊際收益是遞減的，因而整個系統性能的提升需要綜合考慮MEC伺服器能力、通信能力及相互干擾等多種因素的折中處理；另外，針對車用網路普遍的隱私安全需求，提出了一種基於隱私編址概念的車用網路源匿名通信方法,能夠阻止車輛的地址在通信過程中被跟蹤，作為一種端到端的解決方案，能夠套用於許多典型的路由協定，如AODV，以增加源匿名安全支持，仿真結果表明該方法相比現有方案具有更好的協定性能，包括報文遞交延遲、協定開銷等方面。總的來說，課題從仿生物群集的角度為VANETs的相關研究提供了新的理論模型，並套用於VANETs相關問題，如交通誘導、通信最佳化、仿真建模等，獲得了一些有益的結果，為相關領域的進一步深入研究提供了創新思路和算法工具。