車路通信環境下協同感知網路建模分析與數據獲取方法

《車路通信環境下協同感知網路建模分析與數據獲取方法》是依託北京交通大學，由張和生擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：車路通信環境下協同感知網路建模分析與數據獲取方法
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：張和生
• 依託單位：北京交通大學

項目摘要

本項目旨在利用車路通信環境，將VANET、WSN和固定檢測方式構成大範圍、全時空交通信息協同感知網路（Cooperative sensing network CSN）。以城市道路交通信息採集為背景，以車路通信環境下構建CSN所要解決的基礎性科學問題為切入點，以車路通信多維度多層次建模、車路通信性能分析與綜合評價方法、車路通信環境下協同感知網路組網方法、海量異構非同步數據處理方法為研究主線，以獲取交通流狀態信息、安全信息、環境信息、基礎設施狀態信息為落腳點，研究並建立車路通信環境下協同感知所需的理論和方法。研究成果不僅對城市交通信息採集系統的完善具有重要的現實意義和工程套用價值；更將在多維度多層次車路通信模型構建方法、通信性能分析與評價方法、動態組網方法、海量異構非同步數據處理方法等方面進一步豐富ITS的基本理論和研究方法，具有重要的學術價值。

結題摘要

項目以城市道路交通信息採集為背景，將移動車輛作為交通感知源，研究利用車車和車路通信技術，將VANET、WSN和既有固定檢測方式構成大範圍、全時空的交通信息協同感知網路需要解決的科學問題；以車路通信多維度多層次建模、車路通信性能分析與綜合評價方法、車路通信環境下協同感知網路組網方法、海量異構非同步數據處理方法為研究內容。項目在執行中取得了以下結果： （1）提出一種車路通信環境下道路交通信息採集的協同感知網路組成結構、獲取信息類型和採用的通信方式；車車車路通信是構建協同感知網路的關鍵問題。 （2）提出一種採用ON/OFF Pareto的網路流量分析模型和分層隨機著色petri網MAC層模型；結合複合Poisson過程和Nakagami-m信道模型，對車路協同的車輛駛入狀態、網路流量、信道、IEEE802.11p MAC層進行建模。 （3）車路通信常用單播和廣播模式傳輸數據，採用二維Markov鏈的綜合模型分析單播模式MAC層通信性能，雙Markov鏈的模型分析廣播模式的通信性能；提出一種層次分析法和熵權相結合的組合賦權法確定各性能指標權重，套用灰色關聯對分析對象進行排序，以獲得IEEE 802.11p最優網路性能實現最佳的訊息傳輸。 （4）針對車路通信的拓撲快速變化，提出一種採用指數隨機幾何圖，結合交通流特點的車輛運動條件下的網路拓撲模型，推導了網路平均連通機率、連通度分布等參數表達式，利用一階指數自回歸過程來描述車頭間距的演化過程得出連通性的一階轉移機率矩陣。 （5）針對絡數據採集過程的任務調度問題，提出一種改進型二進制粒子群最佳化算法（MBPSO）解決原算法收斂不穩定和容易陷入局部最小的缺陷；對於數據傳輸過程處理問題，提出一種快速聚集匯播方法，採用密集區域優先的方法進行時間片分配，滿足數據獲取低時延的需求。採用改進ARIMA模型對交通流參數進行時間分段分析和預測。 （6）項目驗證採用理論分析，仿真驗證和近似實物驗證。採用IEEE 802.11a的硬體，後期通過軟體調節搭建出近似IEEE 802.11p的測試平台能夠近似對IEEE 802.11p的性能進行測試。 項目研究成果對完善現有道路交通信息採集系統具有現實意義和工程套用價值；更在車聯網、車車車路通信建模分析評價、隨機動態網路拓撲分析與控制、最佳化算法等方面有學術價值。