一种基于信息传递时延模型的车联网路侧基站部署方法技术

本发明专利技术涉及一种基于信息传递时延模型的车联网路侧基站部署方法，包括以下步骤：1)获取待部署路段的分段及路侧基站备选点；2)将位于各匝道出入口和路端两侧端点的路侧基站备选点选定为一期部署备选点；构建二期路侧基站部署模型，通过模拟退火算法求解二期路侧基站部署模型，获取二期部署备选点；在一期部署备选点和二期部署备选点上部署路侧基站。与现有技术相比，本发明专利技术兼顾提高网络连通率和降低工程成本，提高了车载自组织网络的信息传输水平和服务能力。和服务能力。和服务能力。

【技术实现步骤摘要】
一种基于信息传递时延模型的车联网路侧基站部署方法


[0001]本专利技术涉及车路协同和交通管理领域，尤其是涉及一种基于信息传递时延模型的车联网路侧基站部署方法。

技术介绍

[0002]自上世纪中叶以来，交通拥堵问题已经成为世界各国普遍面临的城市问题。其不仅严重降低了人民群众的幸福感，同时也带来了严重的经济损失。虽然几十年来，基础设施越来越先进，但基础设施的建设永远赶不上车辆的增长，交通拥堵已然成为城市管理中最棘手的问题之一。
[0003]车路协同技术是缓解交通拥堵、提高交通安全性的重要措施。经过十几年的发展，车路协同、万物互联逐渐成为下一代交通系统建设的主流共识。其将车、路、人三大系统统一到有机协作的体系框架下，实现细粒度精准感知、多维度信息交互和全时空主动协作。作为车路协同系统的重要组成部分，车载自组织网络是移动自主组织网络的特殊形式，主要由安装有车载设备的车辆和安装于路侧的路侧单元组成。二者都装载有无线通信模块，能实现无线状态下信息的发送和接收。其结合多个无线自组网技术，通过车辆与车辆、车辆与路侧单元等方法直接通信或多跳通信，构建一个自组织的、动态的分布式信息网络，从而实现更智能、更安全的驾驶，达到车、人、环境和谐统一的局面。
[0004]现有的高速公路路侧单元布设主要基于多目标的优化理论，但是目前的技术和方法存在以下明显缺陷：
[0005](1)现有的路侧单元布设方法中，关于信息传递时延的研究大部分聚焦于信息的上行连通过程(由车辆到路侧)或车辆到车辆的连通过程，对下行连通过程(由路侧到车辆)的研究较少。且多将单个车辆节点作为研究通信过程的最小单位，没有考虑车辆分簇机制或仅考虑了信息在车辆簇之间的对向传播，没有考虑同向传播的情况；
[0006](2)现有的路侧单元布设方法中，最简单的方法是均匀布设和热点布设。其中，均匀布设是指依据道路的几何形状，均匀地、等间隔地布设路侧基站设备，而热点部署是指依据交通流历史运行情况，将路侧基站布设于车辆密度较大、重要性较高的区域。然而，这些布设方法显然难以达到最佳的部署效果。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于信息传递时延模型的车联网路侧基站部署方法，兼顾提高网络连通率和降低工程成本，提高了车载自组织网络的信息传输水平和服务能力。
[0008]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0009]一种基于信息传递时延模型的车联网路侧基站部署方法，包括以下步骤：
[0010]1)获取待部署路段的分段及路侧基站备选点；
[0011]2)将位于各匝道出入口和路端两侧端点的路侧基站备选点选定为一期部署备选
点；
[0012]构建二期路侧基站部署模型，通过模拟退火算法求解二期路侧基站部署模型，获取二期部署备选点；
[0013]在一期部署备选点和二期部署备选点上部署路侧基站；
[0014]其中，所述的二期路侧基站部署模型的目标函数为：
[0015]T＝Min(Max(T
s
))，s＝1，2，...，n+1
[0016]其中，T为信息传递总时延，T
s
为被部署的路侧基站分隔的第s个区域的下行信息传递时延，n为路侧基站部署总数；
[0017]约束条件为：
[0018][0019]其中，将路侧基站备选点是否部署基站记为O
j
，O
j
＝1表示第j个备选点部署了路侧基站，O
j
＝0表示第j个备选点没有部署路侧基站，z
k
为第k个一期部署备选点。
[0020]进一步地，所述的区域的下行信息传递时延的计算公式为：
[0021][0022]其中，T为区域的下行信息传递时延，T1和p
1.0
分别为区域内没有车辆时的信息传递时延和概率，T
2.1
和P
2.1
分别为区域内仅单向有车辆存在时的信息传递时延和概率，t
2.2.1.a
和p
2.2.1.a
分别为并非所有车辆均可直接与路侧单元实现通信、当前基站通信范围内有车、初始状态单向无车且通过下一基站直连方式通信的信息传递时延和概率，t
2.2.1.b
和p
2.2.1.b
分别为并非所有车辆均可直接与路侧单元实现通信、当前基站通信范围内有车、初始状态单向无车且通过对向车辆簇转接方式通信的信息传递时延和概率，t
2.2.2.a
和p
2.2.2.a
分别为并非所有车辆均可直接与路侧单元实现通信、当前基站通信范围内无车、初始状态单向无车且通过下一基站直连方式通信的信息传递时延和概率，t
2.2.2.b
和p
2.2.2.b
分别为并非所有车辆均可直接与路侧单元实现通信、当前基站通信范围内无车、初始状态单向无车且通过对向车辆簇转接方式通信的信息传递时延和概率，t
3.1
和p
3.1
分别为区域内双向均有车辆存在，且区域内所有车辆均可直接与路侧基站实现通信的信息传递时延和概率，t
3.2.1.1
和分别为双向均有车辆存在、单向车辆可实现直连、下一基站通信范围内无车辆存在的信息传递时延和概率，t
3.2.1.2
和分别为双向均有车辆存在、单向车辆可实现直连、下一基站通信范围内有车辆存在的信息传递时延和概率，t
3.2.2.1
和p
3.2.2.1
分别为双向均有车辆存在、任何一个方向车辆都不可以实现直连、当前基站通信范围内有车、下一基站通信范围内无车辆存在的信息传递时延和概率，t
3.2.2.2
和p
3.2.2.2
分别为双向均有车辆存在、任何一个方向车辆都不可以实现直连、当前基站与下一基站通信范围内均无车辆存在的信息传递时延和概率，t
3.2.2.3
和p
3.2.2.3
分别为双向均有车辆存在、任何一个方向车辆都不可以实现直连、当前基站与下一基站通信范围内均有车辆存在的信息传递时延和概率。
[0023]进一步地，T1＝0，p
1.0
的表达式为：
[0024][0025]其中，s
e
和s
w
分别为向东行驶和向西行驶车辆的空间间隔，d为两个路侧单元之间的距离。
[0026]进一步地，t
2.1
＝0，所述的P
2.1
、t
2.2.1.a
、p
2.2.1.a
、t
2.2.1.b
、p
2.2.1.b
、t
2.2.2.a
、p
2.2.2.a
、t
2.2.2.b
以及p
2.2.2.b
的表达式为：
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于信息传递时延模型的车联网路侧基站部署方法，其特征在于，包括以下步骤：1)获取待部署路段的分段及路侧基站备选点；2)将位于各匝道出入口和路端两侧端点的路侧基站备选点选定为一期部署备选点；构建二期路侧基站部署模型，通过模拟退火算法求解二期路侧基站部署模型，获取二期部署备选点；在一期部署备选点和二期部署备选点上部署路侧基站；其中，所述的二期路侧基站部署模型的目标函数为：T＝Min(Max(T
s
)),s＝1,2,
…
,n+1其中，T为信息传递总时延，T
s
为被部署的路侧基站分隔的第s个区域的下行信息传递时延，n为路侧基站部署总数；约束条件为：其中，将路侧基站备选点是否部署基站记为O
j
，O
j
＝1表示第j个备选点部署了路侧基站，O
j
＝0表示第j个备选点没有部署路侧基站，z
k
为第k个一期部署备选点。2.根据权利要求1所述的一种基于信息传递时延模型的车联网路侧基站部署方法，其特征在于，所述的区域的下行信息传递时延的计算公式为：其中，T为区域的下行信息传递时延，T1和p
1.0
分别为区域内没有车辆时的信息传递时延和概率，T
2.1
和P
2.1
分别为区域内仅单向有车辆存在时的信息传递时延和概率，t
2.2.1.a
和p
2.2.1.a
分别为并非所有车辆均可直接与路侧单元实现通信、当前基站通信范围内有车、初始状态单向无车且通过下一基站直连方式通信的信息传递时延和概率，t
2.2.1.b
和p
2.2.1.b
分别为并非所有车辆均可直接与路侧单元实现通信、当前基站通信范围内有车、初始状态单向无车且通过对向车辆簇转接方式通信的信息传递时延和概率，t
2.2.2.a
和p
2.2.2.a
分别为并非所有车辆均可直接与路侧单元实现通信、当前基站通信范围内无车、初始状态单向无车且通过下一基站直连方式通信的信息传递时延和概率，t
2.2.2.b
和p
2.2.2.b
分别为并非所有车辆均可直接与路侧单元实现通信、当前基站通信范围内无车、初始状态单向无车且通过对向车辆簇转接方式通信的信息传递时延和概率，t
3.1
和p
3.1
分别为区域内双向均有车辆存在，且区域内所有车辆均可直接与路侧基站实现通信的信息传递时延和概率，t
3.2.1.1
和分别为双向均有车辆存在、单向车辆可实现直连、下一基站通信范围内无车辆存在的信息传递时延和概率，t
3.2.1.2
和分别为双向均有车辆存在、单向车辆可实现直连、下一基站通信范围内有车辆存在的信息传递时延和概率，t
3.2.2.1
和p
3.2.2.1
分别为双向均有车辆存在、任何一个方向车辆都不可以实现直连、当前基站通信范围内有车、下一基站通信
范围内无车辆存在的信息传递时延和概率，t
3.2.2.2
和p
3.2.2.2
分别为双向均有车辆存在、任何一个方向车辆都不可以实现直连、当前基站与下一基站通信范围内均无车辆存在的信息传递时延和概率，t
3.2.2.3
和p
3.2.2.3
分别为双向均有车辆存在、任何一个方向车辆都不可以实现直连、当前基站与下一基站通信范围内均有车辆存在的信息传递时延和概率。3.根据权利要求2所述的一种基于信息传递时延模型的车联网路侧基站部署方法，其特征在于，T1＝0，p
1.0
的表达式为：其中，s
e
和s
w
分别为向东行驶和向西行驶车辆的空间间隔，d为两个路侧单元之间的距离。4.根据权利要求3所述的一种基于信息传递时延模型的车联网路侧基站部署方法，其特征在于，t
2.1
＝0，所述的P
2.1
、t
2.2.1a
、p
2.2.1.a
、t
2.2.1b
、p
2.2.1.b
、t
2.2.2a
、p
2.2.2.a
、t
2.2.2b
以及p
2.2.2.b
的表达式为：的表达式为：的表达式为：的表达式为：的表达式为：的表达式为：的表达式为：其中，z2＝max(d
‑
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l
e
,0)，z3＝d，x
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【专利技术属性】
技术研发人员：胡笳，张一鸣，吴志周，张羽，滕琳，张睿，李俊琦，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：