[发明专利]一种车联网中基于车辆行驶态势场模型的信息发送频率优化方法

摘要

一种车联网中基于车辆行驶态势场模型的信息发送频率优化方法，属于网络通信技术领域。该方法根据道路车辆实时的运行状态建立行驶态势场模型来描述车辆的风险程度，利用该风险程度可以动态调整安全信息的发送频率，通过实时的安全信息发送频率调整非安全信息的发送频率，以达到提高链路利用率的目的。该方法建立了运动车辆的行驶态势场模型，利用车辆在行驶态势场中具有的风险强度来描述当前车辆的行车风险，同时考虑到了不同的应用场景，具有一般性。并且改进的网络资源优化方法可以有效的提高异构网络的通信效率，通过风险强度的大小来动态调整安全信息发送频率，进而提高链路的利用率。

主权项

1.一种车联网中基于车辆行驶态势场模型的信息发送频率优化方法，其特征在于，根据道路车辆实时的运行状态建立行驶态势场模型来描述车辆的风险程度，利用该风险程度可以动态调整安全信息的发送频率，通过实时的安全信息发送频率调整非安全信息的发送频率；该方法包括以下步骤：/n(1)通过车联网获取实时道路信息，包括车辆速度V，车辆距离r，道路宽度d，车辆类型m；/n(2)以目标车i为参考系，建立车辆行驶态势场模型：根据多普勒效应和行驶态势场模型来描述车辆的风险程度，如公式(1)所示；/n /n其中K，G为常数；K的取值为道路允许的最大速度，K＝150km/h，G＝1，M_i为目标车辆i的相对质量，与车辆类型和车辆速度有关；V₀为观测车0速度，V_i为目标车i速度，θ为目标车i和观测车0连线方向和目标车i运动方向的夹角，其计算公式如(2)所示；/n /nm为车辆的种类；归一化后得到公式(3)；/n /nF₀为观测车0在行驶态势场E内的风险程度；/n定义F_MAX为观测车的最大风险程度：/n /n其中s为车辆行驶的最小安全车距，与车辆的当前速度有关；/n(3)计算安全信息发送频率：根据计算获得的车辆风险程度，计算得出WSM的实时发送频率：/n /n其中F₀为观测车0的风险强度，F_MAX为最大风险强度；当F₀≤F_MAX时，车辆处于稳态，WSM发送频率随二者比值而自动调整，当F₀＞F_MAX时，车辆处于风险态，此时WSM发送频率为最大；/n(4)计算非安全信息的最大发送频率/n在一个WSM周期内IEEE 802.11p链路所能发送的非WSM数量c的计算公式为/n其中：T为当前链路的最大吞吐量，f为WSM发送频率；以MAC层发送缓冲区的剩余空间是否比c大为判断条件，可得IEEE 802.11p链路的非安全消息最大分发频率f_{u max}为：/n /n其中，L_MAX为链路的最大负载值，L(t)为链路当前的负载值；/n当IEEE 802.11p链路的非WSM分发频率达到f_{u max}时，WSM和非WSM达到帕累托最优，双方获得最大的传输效益；/n(5)选择链路：链路的集合为N{0,1,2...i}，其中0表示链路802.11p，1～i表示其他链路；获取数据报文类型，若为安全信息WSM，直接放入802.11p链路发送，若为非安全信息，则进行发送链路的选择；根据延迟响应时间RTT和链路负载L(T)来进行链路选择，判断是在802.11p链路发送还是在非802.11p链路发送，如公式(7)所示；/n /n其中W_LS-0表示链路802.11p的选择权重，W_LS-i表示第i个链路的选择权重，RTT_max为该链路最大容忍的延迟响应时间，L_max为该链路的最大负载；L_safe表示预估的安全信息通信量，i∈N，其表达式为(8)；/nL_safe(t)＝f_WSM·P·R (8)/n其中f_WSM为步骤3得到的安全信息的发送频率；P为当前网络中安全应用的数量，R为当前网络汇总车辆间的平均通信距离，这些参数可以通过车辆和网络间通信得到；/n当存在链路i使得W_LS-i≤W_LS-0时，非安全信息报文选择链路i进行发送，若对任意链路i，都有W_LS-i＞W_LS-0，则非安全信息报文选择802.11p链路进行发送；/n当确定在802.11p链路进行发送该非安全信息报文时，将进入进行步骤6；如果是在非802.11p链路进行发送，则依据该链路底层的发送机制进行发送；/n(6)计算非安全数据报文分发频率：/n若数据报文p被分配到IEEE 802.11p链路，此时需要利用公式(6)计算IEEE 802.11p链路的非WSM最大分发频率f_{u max}，再利用最新到达IEEE 802.11p链路的两个非安全消息，计算此时非安全信息在IEEE 802.11p链路的瞬时分发频率f_u；/n /n其中t₁,t₂为两个相邻的非安全信息报文到达该链路的时间，当f_u≤f_{u max}时，非安全消息在802.11p链路中发送，当f_u＞f_{u max}时，丢弃非安全消息报文以保证安全消息的正常发送。/n