基于阿波罗尼斯圆的车联网簇关联边界和簇间切换方法技术

本发明专利技术公开一种基于阿波罗尼斯圆的车联网簇关联边界和簇间切换方法，其步骤为：1)车辆信息采集系统实时采集相关车辆、相邻簇头车辆的行驶状态和车流分簇信息；2)依据所采集到的最新行驶状态信息，采用阿波罗尼斯圆进行簇间切换和簇关联边界的建模；3)依据车辆当前的行驶状态信息，利用通过基于阿波罗尼斯圆的车联网簇间切换和簇关联边界方法，推导出的簇关联边界建模函数，实时判断是否应为该车辆执行切换。若簇关联边界函数关系式成立，则将该车辆切换至其前方簇头中。若簇关联边界函数关系式不成立，则不为该车辆执行切换。本发明专利技术具有原理新颖、适用范围广、和可靠性好等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术主要涉及车联网通信领域，尤其涉及一种基于阿波罗尼斯圆的车联网簇关联边界和簇间切换方法。
技术介绍
最近这几十年，智能交通系统ITS(Intelligent Transport System)非常火热，可以说，它是未来交通系统的发展方向，而利用多源数据、数据融合等算法达到系统的最佳性能，这是目前ITS应用研究的一个趋势。在城市道路中，车辆与车辆之间形成车联网(IoV)，是智能交通中非常重要的一部分。而车间通信的持续性可以通过车联网簇间切换完成。由于车辆高速行驶且车间通信范围有限，容易造成车联网拓扑连接中断。同时，车联网簇间切换是个十分复杂的过程，如何方便直观的刻画切换模型及设计简单高效、实用性强的切换方法是个问题。基于此，构建便于分析的车联网簇间切换模型并研究出快速高效、稳定性和实用性好的车联网簇间切换方法是很有必要的。
技术实现思路
本专利技术基于阿波罗尼斯圆的车联网簇关联边界和簇间切换方法，利用车载单元OBU(On board Unit)和车载通信模块以及距离传感器等，在对路面车辆进行分簇管理(Clustering)的基础上，通过周期性的采集当前车辆、簇头车辆(Cluster Head,CH)和相邻车辆分簇的行驶状态信息，基于阿波罗尼斯圆的算法进行数据融合和建模，最终获得准确的切换判决信息。为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：一种基于阿波罗尼斯圆的车联网簇关联边界和簇间切换方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：车辆信息采集系统实时采集相关车辆的行驶状态和车辆分簇(Clustering)信息；S2：依据车辆行驶状态信息，采用阿波罗尼斯圆构建车联网簇间切换和簇关联边界模型，进行数据融合和建模，推导出车辆簇间切换的距离门限公式；S3：基于上述所推导的车辆簇间切换距离门限公式并利用实时数据，计算出车辆与其关联簇头之间的切换距离门限数值。如果车辆信息采集系统实时采集到的车辆与其关联簇头的当前间距大于该切换距离门限数值，则系统为该车辆执行切换；否则，系统不为该车辆执行 切换。进一步的，所述车辆信息采集系统为车载单元OBU、通信模块及其相关距离传感器。进一步的，所述步骤S1中采集车辆的行驶状态和车辆分簇信息，包括簇头车辆(CH)的选定，相邻CH的信号传输功率，车辆与相邻CH的距离，车辆的行驶速度、相邻CH之间的距离及系统后台所配置的切换迟滞和切换时间。进一步的，所述步骤S2为利用滑动数据窗口，依据最新行驶状态信息，采用阿波罗尼斯圆算法进行数据融合和建模，包括建立切换迟滞、切换时间及路径损耗模型，推导出当前车辆V1与关联簇头车辆CH1的切换距离门限公式。参考说明书附录中的图2，具体包括以下步骤：S21：定义当前车辆V1收到相邻车辆分簇的簇头CH1和CH2的信号接收功率分别为： P r , H 1 = P H 1 · χ H 1 · d V , H 1 - α - - - ( 1 ) ]]> P r , H 2 = P H 2 · χ H 2 · d V , H 2 - β - - - ( 2 ) ]]>其中，PH1和PH2分别表示相邻车辆分簇的簇头CH1和CH2的信号发射功率，XH1和XH2分别表示CH1和CH2的阴影衰落因子，dV,H1和dV,H2分别是车辆V1和CH1与CH2的实时间距，α和β分别是相邻分簇CH1和CH2的路径损耗指数。当前时刻V1仍属于CH1所在的分簇，需要对切换条件进行判断。S22：根据簇间切换条件(dB形式)：RSRPr，CH2≥RSRPr，CH1+H (3)其中，RSRPr,CH1是车辆对当前簇头CH1的参考信号接收功率，RSRPr,CH2是车辆对CH2的参考信号接收功率，H是切换迟滞。将上述公式(3)转换为功率(W形式)： P r , H 2 P r , H 1 · H ≥ 1 - - - ( 4 ) ]]>根据S21中关于接收功率的表达式，可将S22公式推导得出： P H 2 χ H 2 d V , H 2 - β P H 2 χ H 1 d V 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于阿波罗尼斯圆的车联网簇关联边界和簇间切换方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：车辆信息采集系统实时采集相关车辆的行驶状态和车辆分簇信息；S2：依据车辆行驶状态信息采用阿波罗尼斯圆构建车联网簇间切换和簇关联边界模型，进行数据融合和建模，推导出车辆与当前关联簇头的切换距离门限公式；S3：基于上述所推导的车辆与当前关联簇头的切换距离门限公式，并利用实时数据计算出车辆与其关联簇头的切换距离门限数值；如果车辆信息采集系统实时采集到的车辆与关联簇头的实时间距大于该切换距离门限数值，则系统为该车辆执行切换；否则，系统不为该车辆执行切换。

【技术特征摘要】
1.一种基于阿波罗尼斯圆的车联网簇关联边界和簇间切换方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：车辆信息采集系统实时采集相关车辆的行驶状态和车辆分簇信息；S2：依据车辆行驶状态信息采用阿波罗尼斯圆构建车联网簇间切换和簇关联边界模型，进行数据融合和建模，推导出车辆与当前关联簇头的切换距离门限公式；S3：基于上述所推导的车辆与当前关联簇头的切换距离门限公式，并利用实时数据计算出车辆与其关联簇头的切换距离门限数值；如果车辆信息采集系统实时采集到的车辆与关联簇头的实时间距大于该切换距离门限数值，则系统为该车辆执行切换；否则，系统不为该车辆执行切换。2.根据权利要求1所述的一种基于阿波罗尼斯圆的车联网簇关联边界和簇间切换方法，其特征在于，所述车辆信息采集系统包括车载单元OBU、通信模块及距离传感器等设备。3.根据权利要求1所述的一种基于阿波罗尼斯圆的车联网簇关联边界和簇间切换方法，其特征在于，所述步骤S1中采集车辆的行驶状态和车辆分簇信息，包括簇头车辆的选定，相邻车辆的信号传输功率，车辆与相邻簇头的距离，车辆的行驶速度、相邻车辆之间的距离及系统后台所配置的切换迟滞和切换时间。4.根据权利要求1所述的一种基于阿波罗尼斯圆的车联网簇关联边界和簇间切换方法，其特征在于，所述步骤S2为利用滑动数据窗口，依据所采集的最新行驶状态信息，采用阿波罗尼斯圆算法进行数据融合和建模，包括建立切换迟滞、切换时间及路径损耗模型，推导出当前车辆与关联簇头车辆的切换距离门限公式，其具体包括以下步骤：S21：定义当前车辆V1收到相邻车辆分簇的簇头CH1和CH2的信号接收功率分别为：其中，PH1和PH2分别表示...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈文婕，肖竹，
申请(专利权)人：中南林业科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43