車路協同的城市車載網路數據傳輸機制研究

《車路協同的城市車載網路數據傳輸機制研究》是依託首都師範大學，由唐曉嵐擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：車路協同的城市車載網路數據傳輸機制研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：唐曉嵐
• 依託單位：首都師範大學

項目摘要

城市車載網路的數據傳輸對智慧交通系統的服務質量有重要影響，例如：安全預警、擁塞避免等。然而，現有的傳輸機制基於車車通信實現，車輛運動使得網路拓撲高度動態，傳輸效率受限。本課題圍繞車路協同的城市車載網路數據傳輸機制展開研究，擬通過車輛與路邊單元協同工作，提升聯網數據傳輸和安全訊息分發的服務性能。主要工作包括：1）研究基於二部圖最大匹配的路邊單元存儲方案，以最大化回響率為目標，在多項式時間內求得近似最優解；2）利用穩定匹配求解存儲問題，實現回響率和回響時延指標的聯合最佳化；3）以分散式存儲為基礎，研究車輛協同的數據下載機制，利用車車通信和車路通信，提升回響效率；4）研究雙方向車路協同的安全訊息分發策略，利用同向、反向車輛和路邊單元的協同分發，擴大預警範圍，縮短預警時延；5）集成上述研究成果，構建城市車載網路仿真實驗平台。本課題旨在為安全順暢的城市交通提供技術支持，具有重要的理論意義和套用價值。

結題摘要

隨著智慧交通和無人駕駛等技術發展，車輛逐漸成為智慧型主體，車輛之間的信息傳遞需求越來越強。在城市車載網路中，如何利用車車通信和車路通信提高數據傳輸效率是近年來的研究熱點。本課題研究車路協同的城市車載網路數據傳輸機制，主要研究內容和取得的成果如下： 1）基於二部圖的數據分散式存儲方案。針對數據在路邊單元中的分散式存儲問題，以車輛的數據請求和路邊單元的存儲單元為左右頂點，依據車輛與路邊單元的相遇關係連邊，構建二部圖，通過求解二部圖最大匹配，實現數據回響率的最大化；綜合數據回響率和平均回響時延指標，以數據和路邊單元為左右頂點，依據數據在路邊單元中的分配將回響的請求個數以及回響時延，為左右頂點分別設定偏好序列，求解穩定匹配，實現對兩項指標的綜合最佳化。 2）基於網路編碼的數據分發機制。在套用網路編碼的車載網路中，依據車輛的速度變化率、速度最佳化度和信道質量，採用模糊邏輯計算車載節點的傳輸能力值，選擇傳輸能力值大的節點為骨幹節點，構建骨幹網路，實現數據高效傳輸；在傳輸調度中，傳送方依據待選數據塊的鄰居解碼率，優先傳輸鄰居解碼率高的數據塊，從而提升網路中的數據包解碼效率。 3）車輛協同的高效數據下載機制。採用方向約束、行駛範圍約束和時序約束選擇合適的合作者，利用車車通信提高大檔案下載速度，通過調節數據塊副本個數實現對數據傳輸優先權的控制；設計基於節點相關性的能量有效分簇算法以及基於感知重合度的數據聚合機制，降低數據在網路中傳輸的能量開銷。 4）車路協同的安全訊息多跳傳播。設計事故車道車輛、反向車道車輛以及交叉路口處的路邊單元協同的安全訊息分發，提高訊息擴散速度；針對節點通信半徑不同的異構車載網路，設計基於非冗餘通信半徑的安全訊息擴散方法，提升傳輸有效性。 5）車路協同的城市車載網路數據傳輸仿真實驗平台。為車載節點和路邊單元設計通用的實體數據結構，並針對典型功能設定接口，在機會網路模擬器基礎上，搭建車路協同的城市車載網路數據傳輸仿真實現平台，實現分散式存儲、數據傳輸和訊息分發等套用，驗證並集成本課題各項研究成果。