[发明专利]城市道路中基于车辆状态预测的连通性模型的构造方法

说明书

现有城市道路中车联网连通性研究均从路口至路口之间路段的密度等宏观角度衡量道路的连通性，而城市道路中车辆往往存在分布不均、路口转发节点空洞等问题，因此使用密度衡量连通性存在缺限。为此，本发明给出一种城市道路中基于车辆状态预测的连通性模型的构造方法。首先结合车辆的具体分布和动态变化，利用已有的车辆状态预测技术，计算车辆间链路生存时间，以此评估道路是否连通以及连通的稳定性，得到路口和路段连通性方法，然后推导城市道路整体连通性模型，并给出连通性最优的路径选择方法。本发明从根本上提升了城市道路网络路径连通的可靠性和稳定性，为车联网数据和信息提供最优传输路径，有助于推动车联网可靠有效的信息共享渠道的建设。

技术领域

本发明涉及车联网领域，具体涉及城市道路中基于车辆状态预测的连通性模型的构造方法。

背景技术

车联网连通性研究是连通性量化度量并应用于车联网路由机制设计。量化度量方法研究主要集中在基于连通性的路由协议，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，Lei等人假设车辆均匀分布，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。Yang等人的研究则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。Lin等的研究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。

相较于高速公路，城市道路客观存在道路纵横交错，交通灯和路口广泛分布和车辆运动状态频繁变化等特性，成为阻碍车辆之间相互连通的主要因素。现有关于城市道路中车联网连通性的研究通常以车辆密度来衡量路口至路口路段的连通性，存在如下问题：首先，没有考虑车辆分布在交通灯的影响下形成两极分化、分布疏密不均，导致车辆形成若干互不连通的分簇；其次，当路口缺乏车辆节点或者路口车辆驶离时，会造成路口车辆转发节点空洞问题；此外，基于车辆密度的连通性方法缺乏对车辆动态变化和网络稳定性的考量。

公开日为2015-08-26(公开号104867329A)的中国专利申请《一种车联网车辆状态预测方法》(申请号：201510197749.4申请日：2015-04-23)，该车联网车辆状态预测方法，包括：1)获取目标车辆所处的车辆环境信息以及目标车辆前方的交通灯信息；2)根据车辆环境信息，以及目标车辆的历史状态信息预测目标车辆的车辆行为；3)根据车辆环境信息、目标车辆前方的交通灯信息和预测得到的车辆行为，结合目标车辆的历史状态信息预测车辆的状态。该发明基于车辆环境信息、以及车辆历史状态对车辆的车辆行为进行预测，再通过车辆行为对车辆的未来状态进行预测，基于车辆行为的预测准确，并且具有良好地扩展性，简单高效，适用大规模网络情况。本发明技术方案用到此在先技术，即，本发明技术方案是该在先中国专利申请《一种车联网车辆状态预测方法》(申请号：201510197749.4)的基础上进一步研发深入。

发明内容

本发明目的在于公开一种城市道路中基于车辆状态预测的连通性模型的构造方法，对城市道路中客观存在道路纵横交错，交通灯和路口广泛分布和车辆运动状态频繁变化等特性进行深入系统的研究，从而有效提高城市道路网络路径连通的可靠性和稳定性。

为此，本发明给出以下技术方案实现：