[发明专利]一种城市道路场景下车联网连通性指标的获取方法

说明书

现有技术凭借车辆密度等指标仅能评估当时的网络连通率，无法评估链路的稳定性和有效时长，缺乏对车辆动态变化和网络稳定性的考量。本发明给出了一种城市道路场景下车联网连通性指标的获取方法，分别从城市道路场景下车联网静态和动态连通特性，给出链路生存时长作为车联网连通性的新的衡量指标，从而为衡量城市道路中车联网整体连通及其稳定以及路由协议的设计提供帮助。

技术领域

本发明涉及车联网领域。

背景技术

车联网连通性主要研究车联网中网络的连通概率、链路的稳定性、数据包的传输延迟等问题，而连通性度量是车联网路由机制设计的重要衡量方法，因为连通性的度量直接影响到路由协议中路径的选择。部分研究简单地以车辆密度作为道路连通性的指标，然而道路密度高可能仅是局部分布密集，出现车辆分簇的情况，形成若干互不连通性的分支。更准确的研究综合考虑连通率和时延的影响，其连通率和时延通过发送位置数据包来统计网络传输的成功率和延迟，然而这样需要频繁发送大量附加数据包，需要非常大的网络开销。为更好的评估连通性需要更精细的计算，研究者假设车辆均匀分布，利用给定的路段车辆密度估算该路段的连通度，但是该种假设并不符合车辆的实际分布，尤其在交通灯的影响下，车辆的分布很可能集中在路口位置，分布不均匀。有研究使用随机分布模型来度量连通性，应用了车辆密度、交通灯等信息，考虑了多车道的问题，但其并没有充分利用实时的车辆分布信息，且只也针对路口至路口的短距离路段，而路口情况缺乏保障，当路口没有车辆节点或车辆节点驶离的情况下将出现路口转发节点空洞问题。研究者使用模糊理论建立了车辆密度、安全距离(根据位置和速度计算得到)和车辆正方行驶方向比例相关的连通性模型，但该研究也仅是从宏观上通过衡量道路的车辆密度和方向等宏观因素来计算连通性，仍然不能很好地避免车辆分簇和路口转发节点空洞等问题。因此，目前的连通性机制研究缺乏一个结合车辆分布、道路信息、交通灯信息准确计算连通性的微观连通性机制。

现有车联网连通性研究主要使用路口至路口的路段车辆密度和路段长度等宏观指标推导路段的网络连通性，然后通过搜索技术如最小路径算法得到整体的最优路径。由于城市道路交通灯等的影响路段中的车辆并不是均匀分布，很可能出现两级分布的情况，形成多个互不连通的分簇，因此车辆密度并不能很好地表征路段的连通性。路口作为路段的连接点，是转弯路段间的数据转发重要中间节点，如果出现路口转发节点空洞问题，则最优路径将失效。凭借车辆密度等指标仅能评估当时的网络连通率，无法评估链路的稳定性和有效时长，缺乏对车辆动态变化和网络稳定性的考量。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术的不足，针对现有车联网连通性衡量指标对车辆分布不均、路口转发节点空洞以及对车辆动态变化和网络稳定性缺乏考量等问题，提出“链路生存时长”这种新概念，将之作为指标应用于城市道路场景下车联网网络连通性的分析和评估。

本发明给出的技术方案表征为：

一种城市道路场景下车联网连通性指标的获取方法，其特征在于，具体方法包括如下步骤：

一、城市道路场景下车联网静态连通性分析

给出车辆静态分布模型，用于分析出车辆无线通信距离，车辆密度对车联网连通性的影响关系：

定义连通计量公式(1)，表示在车辆数为n即车辆节点个数为n，无线网络通信范围为r的情况下，车辆间互相可达的对数

其中，

q表示:n个车辆中第q个车辆，作为序号使用；

定义城市道路场景下车联网链路生存时长的连通概率如下：

同时，

二、城市道路场景下车联网动态连通性分析