一种车联网专用短程通信系统路侧通信单元布局优化方法技术方案

本发明专利技术公开一种车联网专用短程通信系统路侧通信单元布局优化方法，包括步骤一：提取实际应用场景下的车联网路侧单元网络，抽象为复杂网络；步骤二：构建目标函数以及效率和成本的函数；步骤三：引入初始的扰动，模拟网络的级联实效过程，并且调整目标函数的参数；步骤四：确定CRO算法中的参数，并且执行迭代过程以获得全局最优解；步骤五：记录总体迭代过程中对应的四个理论指标值的变化趋势，并且存入信息库中，为类似的网络优化提供定性和定量的评价以及参考。本发明专利技术对于通讯网络中常见的级联失效问题，利用复杂网络的相关理论，实现车联网路侧单元网络结构的优化，可以为车辆自组织网络的正常运行提供可靠性保证。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及车辆自组织网络和复杂网络理论交叉领域中的车联网路侧单元网络优化方法，特别是涉及一种车联网专用短程通信系统路侧通信单元布局优化方法。
技术介绍
复杂网络理论的研究方法主要是将复杂系统，如互联网络、自然网络、社会网络，表示为网络中点与边的集合，点代表基本单元，边代表基本单元之间的相互关系，定义权的概念来说明点和边所包含的固有的性质。这种表示方式比较合理的说明复杂系统的基本的结构和性质，有利于对于复杂系统的基本的结构和性质的研究。基于复杂网络理论对于复杂系统的相关研究主要集中于网络动力学的研究领域。对于复杂网络理论的研究将促进相关领域的理论和应用的迅速发展。级联失效问题可以定义为对于复杂系统(复杂网络)进行蓄意的或者随机的攻击，导致一个或者若干个节点的损坏或者缺失，一个或者若干个节点的损坏或者缺失又进一步的蔓延，进一步的导致复杂系统在一定范围内甚至在全局范围内的崩溃。因此，如何有效的处理级联失效问题是现如今亟需研究的一个应用方面的问题。相关的研究主要集中于级联失效模型的构建，提出一系列提高网络鲁棒性的方案，以及级联失效问题与人工智能算法的结合。车联网路侧单元网络是智能交通系统中移动自组织网络的重要组成部分之一，车联网路侧单元网络的构建对于提高移动自组织网络的安全性和可靠性，保证人、车、路之间互联互通有十分重要的意义。因此，在车联网路侧单元网络的实际应用场景下，一个关键的问题是如何构建车联网路侧单元网络，以实现在消耗资源最小化的前提之下提高可靠性的最大化。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决上述问题，提出一种车联网专用短程通信系统路侧通信单元布局优化方法。一种车联网专用短程通信系统路侧通信单元布局优化方法，包括以下几个步骤：步骤一：提取实际应用场景下的车联网路侧单元网络，将其抽象为复杂网络；步骤二：基于所建立的复杂网络的邻接矩阵，设定边的权重，构建目标函数以及效率和成本的函数；步骤三：引入初始的扰动，根据级联实效模型，模拟网络的级联实效过程，并且调整目标函数中的两个参数；步骤四：采用CRO算法，确定CRO算法中的参数，生成初始的可行解，并且以CRO算法的流程，对初始的可行解进行迭代优化，直到局部最优解趋于全局最优解；步骤五：记录总体迭代过程中对应的四个理论指标值的变化趋势，并且存入信息库中，为类似的网络优化提供定性和定量的评价以及参考。本专利技术的优点在于：(1)本专利技术车联网专用短程通信系统路侧通信单元布局优化方法，采取复杂网络的研究方法，将实际情况下的车联网路侧单元网络抽象为理论情况下的车联网路侧单元网络，基于此，从复杂网络的角度定义网络失效过程、网络演化过程、网络分析过程的基本流程，着眼于实际应用场景下车联网路侧单元网络的级联失效问题，实现车联网路侧单元网络结构的优化。充分的考虑到影响车联网路侧单元网络性能的各方面因素，以保证其具有良好的综合性能，与此同时，参考复杂网络的一系列性质，建立一系列指标，以便于对网络的性质进行定性和定量的评价，为了之后的优化过程提供经验；(2)本专利技术车联网专用短程通信系统路侧通信单元布局优化方法，将人工智能算法应用于级联失效问题的研究之中，利用一个启发式的人工智能算法，CRO算法，替换传统的进化算法，模拟车联网路侧单元网络结构的演化过程，与此同时，充分考虑到车联网路侧单元网络中级联失效问题的理论上和实际上的限制，进行了一定程度上的改进。与传统的算法对比，对于多目标优化问题，CRO算法有良好的运算效率和效果，其中，选择在算法的起始位置和终止位置，以及每一次迭代循环过程的起始位置，增加一个可行解的限制条件检验机制，可以在一定程度上提高运算效率和效果。附图说明图1为本专利技术车联网专用短程通信系统路侧通信单元布局优化方法流程图；图2为级联失效仿真过程流程图；具体实施方式下面将结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。本专利技术是一种车联网专用短程通信系统路侧通信单元布局优化方法，流程如图1所示，包括以下几个步骤：步骤一，提取实际应用场景下的车联网路侧单元网络，将其抽象为复杂网络，定义为R网络，其中，点定义为车联网路侧单元设备，点和点之间的边定义为设备之间建立通讯，并且生成其邻接矩阵G，G为一个N*N矩阵，N为点的个数，矩阵G中的元素表示两个点之间是否有边相连，元素为1则有边相连，元素为0则没有边相连。步骤二，设kij表示矩阵中边的权重，i和j表示网络中任意两个点，则初始的时候，若i和j之间有边连接，则kij＝1，若i和j之间没有边连接，则kij＝0，此时，将目标函数定义为：Val＝aA(G)-bB(G) (1)其中，A(G)表示网络的总体效率，B(G)表示网络的总体成本，a、b为参数，表示目标函数Val中，总体效率A(G)和总体成本B(G)所分别占有的比重，取值范围为[0.5,1.5]，取值跨度为0.1，因此，要分别确定A(G)和B(G)， A ( G ) = 1 N ( N - 1 ) Σ i ≠ j ∈ G λ i j - - - ( 2 ) ]]> B ( G ) = 1 Σ i = 1 N 1 μ i - - - ( 3 ) ]]>其中，N为网络中点的个数，表示所确定的A(G)和B(G)是一个平均值，λij为点i和点j之间的传输效率，也就是车联网路侧单元网络两个设备间的通讯效率，μi为点i之中所需要的传输容量，也就是车联网路侧单元网络单个设备中的通讯成本，对于λij的计算，根据网络的定义，寻找任意两个点i和点j之间的最短路径，例如，点i和点j之间的最短路径为(x1,x2，……xk)，(x1，x2，……xk)为两个点之间的点，对于任意的点i和点j，计算为两点之间的最短路径，f1为x1和x2之间的边的权重，f2为x2和x3之间的边的权重，……等，以此类推,r表示最短路径的编号。对于μi的计算，对于任意一点i，计算μi＝d·Hi(0)，Hi(0)表示初始状态下，点i的负载，定义为时间步长为t＝0时刻经过点i的最短路径本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种车联网专用短程通信系统路侧通信单元布局优化方法，包括以下几个步骤：步骤一：提取实际应用场景下的车联网路侧单元网络，将其抽象为复杂网络；步骤二：基于所建立的复杂网络的邻接矩阵，设定边的权重，构建目标函数以及效率和成本的函数；步骤三：引入初始的扰动，根据级联实效模型，模拟网络的级联实效过程，并且调整目标函数中的两个参数；步骤四：采用CRO算法，确定CRO算法中的参数，生成初始的可行解，并且以CRO算法的流程，对初始的可行解进行迭代优化，直到局部最优解趋于全局最优解；步骤五：记录总体迭代过程中对应的四个理论指标值的变化趋势，并且存入信息库中，为类似的网络优化提供定性和定量的评价以及参考。

【技术特征摘要】
1.一种车联网专用短程通信系统路侧通信单元布局优化方法，包括以下几个步骤：步骤一：提取实际应用场景下的车联网路侧单元网络，将其抽象为复杂网络；步骤二：基于所建立的复杂网络的邻接矩阵，设定边的权重，构建目标函数以及效率和成本的函数；步骤三：引入初始的扰动，根据级联实效模型，模拟网络的级联实效过程，并且调整目标函数中的两个参数；步骤四：采用CRO算法，确定CRO算法中的参数，生成初始的可行解，并且以CRO算法的流程，对初始的可行解进行迭代优化，直到局部最优解趋于全局最优解；步骤五：记录总体迭代过程中对应的四个理论指标值的变化趋势，并且存入信息库中，为类似的网络优化提供定性和定量的评价以及参考。2.根据权利要求1所述的一种车联网专用短程通信系统路侧通信单元布局优化方法，所述的步骤一具体为：设复杂网络为R网络，点表示车联网路侧单元设备，点和点之间的边表示设备之间建立通讯，并且生成其邻接矩阵G，G中的元素表示两个点之间是否有边相连，元素为1则有边相连，元素为0则没有边相连，G为N*N矩阵，N为点的个数。3.根据权利要求1所述的一种车联网专用短程通信系统路侧通信单元布局优化方法，所述的步骤二具体为：设kij表示矩阵中边的权重，i和j表示网络中任意两个点，则初始的时候，若i和j之间有边连接，则kij＝1，若i和j之间没有边连接，则kij＝0，设目标函数为：Val＝aA(G)-bB(G) (1)其中，A(G)表示网络的总体效率，B(G)表示网络的总体成本，a、b分别表示A(G)和B(G)所分别占有的比重，取值范围为[0.5,1.5]，取值跨度为0.1，A(G)和B(G)为： A ( G ) = 1 N ( N - 1 ) Σ i ≠ j ∈ G λ ...

【专利技术属性】
技术研发人员：田大新，单雄宇，王云鹏，唐文忠，杨越，胡俊杰，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11