一种基于链路可靠性和稳定性的车辆分簇方法技术

本发明专利技术公开了车联网信息传输技术领域的一种基于链路可靠性和稳定性的车辆分簇方法，旨在解决现有技术中车联网采用DSRC技术进行信息交互，数据量小，但交互频率高，会在一定程度上造成网络拥塞，进而对车联网的连通性和信息的实时性造成不利影响的技术问题。所述方法包括如下步骤：基于所获取的车辆动态信息进行车辆分簇；基于所获取的车辆动态信息计算簇内车辆的链路可靠性和链路稳定性；基于所述链路可靠性和链路稳定性，建立簇头选择优先指数；提取簇头选择优先指数最大的簇内车辆作为簇头。

A vehicle clustering method based on link reliability and stability

【技术实现步骤摘要】
一种基于链路可靠性和稳定性的车辆分簇方法
本专利技术涉及一种基于链路可靠性和稳定性的车辆分簇方法，属于车联网信息传输

技术介绍
目前，在车联网中，通常采用专用短程通信(DedicatedShortRangeCommunication，DSRC)技术进行信息交互，车辆需要周期性地把自己的行驶信息报告给基站，数据量小，但交互频率高，会在一定程度上造成网络拥塞，进而对车联网的连通性和信息的实时性造成不利影响。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种基于链路可靠性和稳定性的车辆分簇方法，以解决现有技术中车联网采用DSRC技术进行信息交互，数据量小，但交互频率高，会在一定程度上造成网络拥塞，进而对车联网的连通性和信息的实时性造成不利影响的技术问题。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种基于链路可靠性和稳定性的车辆分簇方法，包括如下步骤：基于所获取的车辆动态信息进行车辆分簇；基于所获取的车辆动态信息计算簇内车辆的链路可靠性和链路稳定性；基于所述链路可靠性和链路稳定性，建立簇头选择优先指数；提取簇头选择优先指数最大的簇内车辆作为簇头。进一步地，所述车辆动态信息，包括车辆位置、车辆速度。进一步地，基于所获取的车辆动态信息进行车辆分簇，包括：基于所获取的车辆位置进行初始分簇，获取初始簇；基于所获取的车辆速度求取初始簇内车辆的入簇因子；剔除初始簇内所述入簇因子大于预设阈值的车辆。<br>进一步地，所述预设阈值为0.5，所述入簇因子的计算公式如下：式中，为车辆ui的入簇因子，μi为车辆ui的车辆速度的平均值，vavg_m为初始簇的平均速度。进一步地，簇内车辆的链路可靠性的计算公式如下：其中，ci＝count{Di,j≤R}，μi,j＝|μi-μj|；式中，ri为车辆ui的链路可靠性，ci为车辆ui的邻居车辆数，Di,j为车辆ui与uj之间的物理距离，R为车辆之间D2D的通信距离，(xi,yi)为车辆ui的车辆位置，(xj,yj)为车辆uj的车辆位置，xi为车辆ui沿其行驶方向的坐标，yi为车辆ui垂直于其行驶方向的坐标，xj为车辆uj沿其行驶方向的坐标，yj为车辆uj垂直于其行驶方向的坐标，ri,j为车辆ui相对于uj的链路可靠性，Ti,j为车辆ui与uj之间的连通时间，f(t)为车辆ui与uj连通时间的概率密度函数，t为时间，vi为车辆ui的车辆速度，vj为车辆uj的车辆速度，为车辆ui相对于uj的相对速度的方差，为车辆ui的车辆速度的方差，为车辆uj的车辆速度的方差，μi,j为车辆ui相对于uj的相对速度的平均值，μi为车辆ui的车辆速度的平均值，μj为车辆uj的车辆速度的平均值。进一步地，簇内车辆的链路稳定性的计算公式如下：其中，ci＝count{Di,j≤R}，式中，si为车辆ui的链路稳定性，var_i为车辆ui在簇内的相对速度，ci为车辆ui的邻居车辆数，km为车辆的总数，vi为车辆ui的车辆速度，vj为车辆uj的车辆速度，Di,j为车辆ui与uj之间的物理距离，R为车辆之间D2D的通信距离，(xi,yi)为车辆ui的车辆位置，(xj,yj)为车辆uj的车辆位置，xi为车辆ui沿其行驶方向的坐标，yi为车辆ui垂直于其行驶方向的坐标，xj为车辆uj沿其行驶方向的坐标，yj为车辆uj垂直于其行驶方向的坐标。进一步地，簇头选择优先指数的计算公式如下：λi＝αri+βsi；式中，λi为车辆μi的簇头选择优先指数，α和β为加权系数，ri为车辆μi的链路可靠性，si为车辆μi的链路稳定性。进一步地，还包括：提取簇头选择优先指数次大的簇内车辆作为备用簇头。进一步地，还包括：簇头接收基站发送的交通安全信息，并向簇内其余车辆广播；簇头接收簇内其余车辆发送的车辆行驶信息，并向基站发送。进一步地，所述交通安全信息包括前方路况信息、前方安全信息、突发紧急情况中的至少任一项，所述车辆行驶信息包括当前速度、运动轨迹、当前位置中的至少任一项。与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果：(1)本专利技术方法按位置对一定距离内的车辆进行分簇，为增加分簇的稳定性，在进行分簇时，定义了入簇因子，把平均相对速度比较大的车辆节点从簇内删除，避免由于该车辆与簇内其余车辆运动不一致而造成整体不稳定，因而提高了分簇通信链路的稳定性；(2)本专利技术方法在选择簇头时，考虑了簇头与簇内其余车辆的通信时间、簇头的邻居车辆数、簇头与簇内其余车辆的链路稳定性以及簇头与簇内其余车辆的相对速度，不仅保证了簇头的稳定性，还保证了簇头的可靠性；(3)本专利技术方法考虑到所选择的簇头可能会出现故障，因而还选取了一个备用簇头，一旦簇头出现故障，备用簇头可以立即投入使用，保证了车联网对于实时性的高要求；(4)本专利技术方法在车联网中基于D2D技术的簇内消息传输，代替车联网中传统的DSRC技术，由于D2D通信方式的数据流量不经过基站和核心网，因而可以很好地优化运营商蜂窝网络负载，更具有可靠性和高性能的优势。附图说明图1是本专利技术方法实施例的流程图；图2是应用本专利技术方法的车联网架构示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。如图1所示，是本专利技术方法实施例的流程图。一种基于链路可靠性和稳定性的车辆分簇方法，包括如下步骤：步骤1，车辆ui在行驶过程中周期性地获取自己的动态信息，包括车辆位置(xi,yi)、车辆速度vi、行驶车道(R1、R2……)，其中xi为车辆ui沿其行驶方向的坐标，yi为车辆ui垂直于其行驶方向的坐标。根据车辆位置，对行驶车辆进行初始分簇，获取初始簇。假设共存在N辆车，分别为ui,i＝1,2,......,N，该N辆车共分为M个初始簇。步骤2，假设车辆速度符合高斯分布，即车辆ui服从式中，μi为车辆ui的车辆速度的平均值，为车辆ui的车辆速度的方差。计算初始簇的平均速度vavg_m，其中m＝1,2,......,M。步骤3，定义入簇因子如下：式中，为车辆ui的入簇因子。如果将该车辆ui从初始簇内剔除，否则将该车辆ui继续保留在其所属簇内。步骤4，计算簇内车辆的链路可靠性，具体顺序如下：(1)假设车辆之间设备到设备(Device-to-Device，D2D)的通信距离为R，簇内另一车辆uj，服从于其沿道路方向的位置、垂直于道路方向的位置、车辆速度以及平均速度分别为xj、yj、vj和μj，为车辆uj的车辆速度的方差；(2)计算车辆ui与uj之间的物理距离Di,j，定义如下：(3)计算车辆ui与uj之间的连通时本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于链路可靠性和稳定性的车辆分簇方法，其特征是，包括如下步骤：/n基于所获取的车辆动态信息进行车辆分簇；/n基于所获取的车辆动态信息计算簇内车辆的链路可靠性和链路稳定性；/n基于所述链路可靠性和链路稳定性，建立簇头选择优先指数；/n提取簇头选择优先指数最大的簇内车辆作为簇头。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于链路可靠性和稳定性的车辆分簇方法，其特征是，包括如下步骤：
基于所获取的车辆动态信息进行车辆分簇；
基于所获取的车辆动态信息计算簇内车辆的链路可靠性和链路稳定性；
基于所述链路可靠性和链路稳定性，建立簇头选择优先指数；
提取簇头选择优先指数最大的簇内车辆作为簇头。


2.根据权利要求1所述的基于链路可靠性和稳定性的车辆分簇方法，其特征是，所述车辆动态信息，包括车辆位置、车辆速度。


3.根据权利要求2所述的基于链路可靠性和稳定性的车辆分簇方法，其特征是，基于所获取的车辆动态信息进行车辆分簇，包括：
基于所获取的车辆位置进行初始分簇，获取初始簇；
基于所获取的车辆速度求取初始簇内车辆的入簇因子；
剔除初始簇内所述入簇因子大于预设阈值的车辆。


4.根据权利要求3所述的基于链路可靠性和稳定性的车辆分簇方法，其特征是，所述预设阈值为0.5，所述入簇因子的计算公式如下：



式中，为车辆ui的入簇因子，μi为车辆ui的车辆速度的平均值，vavg_m为初始簇的平均速度。


5.根据权利要求2所述的基于链路可靠性和稳定性的车辆分簇方法，其特征是，簇内车辆的链路可靠性的计算公式如下：

其中，
ci＝count{Di,j≤R}，















μi,j＝|μi-μj|；
式中，ri为车辆ui的链路可靠性，ci为车辆ui的邻居车辆数，Di,j为车辆ui与uj之间的物理距离，R为车辆之间D2D的通信距离，(xi,yi)为车辆ui的车辆位置，(xj,yj)为车辆uj的车辆位置，xi为车辆ui沿其行驶方向的坐标，yi为车辆ui垂直于其行驶方向的坐标，xj为车辆uj沿其行驶方向的坐标，yj为车辆uj垂直于其行驶方向的坐标，ri,j为车辆ui相对于uj的链路可靠性，Ti,j为车辆ui与uj之间的连通时间，f(t)为车辆ui与uj连通时间的概率密度函数，t为时间，vi为车辆ui的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张登银，张敏，丁飞，李永军，张念启，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32