车联网环境下基于冲突图和聚类的数据调度方法技术

本发明专利技术涉及数字信息传输技术领域，具体是车联网环境下基于冲突图和聚类的数据调度方法，包括以下操作步骤：S1、获取实验区域内传输的数字信息数据；S2、在RSU覆盖范围内通过集中式调度建立关联RSU节点和车辆节点的冲突图，并根据冲突图中的数据传输方式进行数字信息数据传输；S3、在RSU盲区内通过与集中式调度同步进行的自组织调度建立关联各个车辆节点的簇，并通过簇中的车辆节点为相向行驶的簇中的车辆节点发送数据；本发明专利技术能够根据车辆间实时的物理拓扑和数据请求，在避免传输冲突的情况下使车辆间能够进行高效的数据共享，并同时能够使RSU区内的车辆通过携带数据到RSU盲区进行转发的方式，增强RSU盲区内的车辆获取数据的机会。的机会。的机会。

【技术实现步骤摘要】
车联网环境下基于冲突图和聚类的数据调度方法


[0001]本专利技术涉及数字信息传输
，具体是车联网环境下基于冲突图和聚类的数据调度方法。

技术介绍

[0002]自动驾驶通过车辆之间大量的信息交互能够在一定程度上减少交通碰撞和劳动力成本，并且同时提高交通管理的效率。其中常用的信息交互技术有VANET，VANET是一个多种接入技术与多协议共存的无线网络，它可以通过V2C、V2I和V2V通信实现车辆间的信息交互。通过信息的交互，中央服务器可以有效地监管道路上行驶车辆的各种状态，从而实现安全、智能、个性化的驾驶和出行过程。
[0003]有效的数据传输对于自动驾驶服务至关重要，目前有很多研究集中在提高V2I和V2V通信的可靠性和质量方面；还有许多研究集中在V2I和V2V协作，以及多跳V2V的数据调度方面；此外，还有一些研究集中在边缘辅助的调度算法研究方面。虽然上述现有研究在车辆网络的信息传输方面已经投入了大量的精力，但车联网固有的特性为高效地数据共享带来了巨大的挑战。首先，由于车辆的高速移动，车辆间的物理拓扑以及信道质量不断变化，导致数据传输稳定的时间缩短；同时，车辆的数据请求也会随着车辆状态的变化而改变，导致车辆无法接收到所需求的数据，导致数据传输的精度降低。其次，由于OBU的半双工传输和并发传输干扰等通信约束，充分利用无线带宽变得困难。另外，虽然RSU拥有通信范围广、资源丰富的特点，但因为其较高的成本往往稀疏部署，当车辆离开RSU覆盖范围后就无法从RSU获取数据，导致车辆无法及时的根据实时的交通状况选择最优的行驶状态。

技术实现思路

[0004]为了避免和克服现有技术中存在的技术问题，本专利技术提供了车联网环境下基于冲突图和聚类的数据调度方法。本专利技术能够使车辆间进行精准高效的数据共享，并同时使RSU盲区内的车辆也能进行数据传输。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：车联网环境下基于冲突图和聚类的数据调度方法，包括以下操作步骤：S1、获取实验区域内的数字信息数据；S2、在RSU覆盖范围内通过集中式调度建立关联RSU节点和车辆节点的冲突图，并根据冲突图中的数据传输方式进行数字信息数据传输；S3、在RSU盲区内通过与集中式调度同步进行的自组织调度建立关联各个车辆节点的簇，并通过簇中的车辆节点为相向行驶的簇中的车辆节点发送数据。
[0006]作为本专利技术再进一步的方案：步骤S1的具体步骤如下：S11、选择设定长度的道路作为实验区域；S12、在实验区域内安装基站，基站通过V2C通信实时收集和处理数字信息数据，并将数字信息数据存储在数据库中；
S13、沿道路依次部署RSU，作为RSU节点，并通过有线链路与基站连接，以从基站获得实时的数字信息数据；将该数字信息数据作为数据源，通过V2I通信服务该RSU节点覆盖范围内的车辆节点；S14、确定实验区域内RSU节点的数量，并将各RSU节点存放在RSU节点集合R中，R={R1,
…
,R
i
,
…
,R
n
}，R1表示实验区域内的第1个RSU节点，R
i
表示实验区域内的第i个RSU节点，R
n
表示实验区域内的第n个RSU节点；S15、确定实验区域内车辆节点的数量，并将各车辆节点存放在车辆节点集合V中，V={V1,
…
,V
i
,
…
,V
m
}，V1表示实验区域内的第1个车辆节点，V
i
表示实验区域内的第i个车辆节点，V
m
表示实验区域内的第m个车辆节点；S16、将试验区域内的RSU节点和车辆节点依次存放在总节点集合N中，N={N1,
…
,N
i
,
…
,N
j
,
…
,N
m+n
}，N=R∪V，N1表示实验区域内的第1个节点，N
i
表示实验区域内的第i个节点，N
j
表示实验区域内的第j个节点，N
m+n
表示实验区域内的第m+n个节点；S17、将数据库中的数字信息数据等分成|D|项，每份大小为d
size
，并依次存储在数据集D中，D={d1,
…
,d
i
,
…
,d
|D|
}，d1表示数据集D中的第1项数据，d
i
表示数据集D中的第i项数据，d
|D|
表示数据集D中的第|D|项数据；节点N
i
缓存的数字信息数据构成的缓存数据项集合为α(N
i
)，节点N
i
请求的数字信息数据构成的请求数据项集合为β(N
i
)，与节点N
i
相邻的节点构成的邻居集合为Ω(N
i
)={N
j
|d
i,j
≤d
v2v
,N
j
∈N}，其中，d
i,j
表示节点N
i
和节点N
j
之间的通信距离，d
v2v
表示V2V通信距离。
[0007]作为本专利技术再进一步的方案：车辆节点在进入RSU节点的覆盖范围内时，可以与RSU节点进行V2I通信或与邻居车辆节点进行V2V通信，以获得所需数字信息数据；这种通过V2I或V2V通信传输数据的过程称为PT，PT表示如下：
[0008]其中，表示节点N
i
的PT；表示节点N
i
发送的数字信息数据构成的发送数据项集合；为的三元组；表示接收节点N
i
发送的数字信息数据的车辆节点所接收到的数字信息数据构成的接收数据项集合；RSU节点R
i
覆盖范围内所有PT构成的候选调度集为，，表示RSU节点R
i
覆盖范围内的第1个PT，表示RSU节点R
i
覆盖范围内的第ω个PT，表示RSU节点R
i
覆盖范围内的第个PT；在满足通信约束的条件下，通过集中式调度选取RSU节点R
i
候选调度集为中互不干扰的PT构成集中式调度集，表示如下：
[0009]其中，表示RSU节点R
i
覆盖范围内的一次PT中，所有接收节点能够接收到的有效的数据项总数，I(
·
)表示在该次PT中传输的数据项，对RSU盲区内数据调度的影响。
[0010]作为本专利技术再进一步的方案：RSU覆盖范围内的集中式调度的具体过程如下：S2A1、基站获得各个节点的上下文信息，上下文信息包括节点的信噪比；使用信噪比求得节点间的信道质量容量，信道质量容量的计算公式如下：
[0011]其中，C
i,j
表示节点N
i
和节点N
j
之间的信道质量容量，SIN本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.车联网环境下基于冲突图和聚类的数据调度方法，其特征在于，包括以下操作步骤：S1、获取实验区域内的数字信息数据；S2、在RSU覆盖范围内通过集中式调度建立关联RSU节点和车辆节点的冲突图，并根据冲突图中的数据传输方式进行数字信息数据传输；S3、在RSU盲区内通过与集中式调度同步进行的自组织调度建立关联各个车辆节点的簇，并通过簇中的车辆节点为相向行驶的簇中的车辆节点发送数据。2.根据权利要求1所述的车联网环境下基于冲突图和聚类的数据调度方法，其特征在于，步骤S1的具体步骤如下：S11、选择设定长度的道路作为实验区域；S12、在实验区域内安装基站，基站通过V2C通信实时收集和处理数字信息数据，并将数字信息数据存储在数据库中；S13、沿道路依次部署RSU，作为RSU节点，并通过有线链路与基站连接，以从基站获得实时的数字信息数据；将该数字信息数据作为数据源，通过V2I通信服务该RSU节点覆盖范围内的车辆节点；S14、确定实验区域内RSU节点的数量，并将各RSU节点存放在RSU节点集合R中，R={R1,
…
,R
i
,
…
,R
n
}，R1表示实验区域内的第1个RSU节点，R
i
表示实验区域内的第i个RSU节点，R
n
表示实验区域内的第n个RSU节点；S15、确定实验区域内车辆节点的数量，并将各车辆节点存放在车辆节点集合V中，V={V1,
…
,V
i
,
…
,V
m
}，V1表示实验区域内的第1个车辆节点，V
i
表示实验区域内的第i个车辆节点，V
m
表示实验区域内的第m个车辆节点；S16、将试验区域内的RSU节点和车辆节点依次存放在总节点集合N中，N={N1,
…
,N
i
,
…
,N
j
,
…
,N
m+n
}，N=R∪V，N1表示实验区域内的第1个节点，N
i
表示实验区域内的第i个节点，N
j
表示实验区域内的第j个节点，N
m+n
表示实验区域内的第m+n个节点；S17、将数据库中的数字信息数据等分成|D|项，每份大小为d
size
，并依次存储在数据集D中，D={d1,
…
,d
i
,
…
,d
|D|
}，d1表示数据集D中的第1项数据，d
i
表示数据集D中的第i项数据，d
|D|
表示数据集D中的第|D|项数据；节点N
i
缓存的数字信息数据构成的缓存数据项集合为α(N
i
)；节点N
i
请求的数字信息数据构成的请求数据项集合为β(N
i
)；与节点N
i
相邻的节点构成的邻居集合为Ω(N
i
)={N
j
|d
i,j
≤d
v2v
,N
j
∈N}，其中，d
i,j
表示节点N
i
和节点N
j
之间的通信距离，d
v2v
表示V2V通信距离。3.根据权利要求2所述的车联网环境下基于冲突图和聚类的数据调度方法，其特征在于，车辆节点在进入RSU节点的覆盖范围内时，可以与RSU节点进行V2I通信或与邻居车辆节点进行V2V通信，以获得所需数字信息数据；这种通过V2I或V2V通信传输数据的过程称为PT，PT表示如下：其中，表示节点N
i
的PT；表示节点N
i
发送的数字信息数据构成的发送数据项集合；为的三元组；表示接收节点N
i
发送的数字信息数据的车辆节点所接收到的数字信息数据构成的接收数据项集合；
RSU节点R
i
覆盖范围内所有PT构成的候选调度集为，，表示RSU节点R
i
覆盖范围内的第1个PT，表示RSU节点R
i
覆盖范围内的第ω个PT，表示RSU节点R
i
覆盖范围内的第个PT；在满足通信约束的条件下，通过集中式调度选取RSU节点R
i
候选调度集为中互不干扰的PT构成集中式调度集，表示如下：其中，表示RSU节点R
i
覆盖范围内的一次PT中，所有接收节点能够接收到的有效的数据项总数，I(
·
)表示在该次PT中传输的数据项，对RSU盲区内数据调度的影响。4.根据权利要求3所述的车联网环境下基于冲突图和聚类的数据调度方法，其特征在于，RSU覆盖范围内的集中式调度的具体过程如下：S2A1、基站获得各个节点的上下文信息，上下文信息包括节点的信噪比；使用信噪比求得节点间的信道质量容量，信道质量容量的计算公式如下：其中，C
i,j
表示节点N
i
和节点N
j
之间的信道质量容量，SINR
i,j
表示节点N
i
和节点N
j
之间的信噪比；S2A2、接着计算实验区域内在调度周期T中任意两个节点之间可以传输的最大数据项个数，计算公式如下：其中，η
i,j
表示节点N
i
和节点N
j
之间在调度周期T中可以传输的最大数据项个数；S2A3、根据基站获得的各个节点的上下文信息构造无向图UG(N,E
UG
)，无向图UG(N,E
UG
)中相邻的两个节点通过传输链路彼此连接；S2A4、根据判断准则判断传输链路是否有效，并计算有效传输链路中两个节点之间实际可传输的最大数据项个数，计算公式如下：其中，Λ
i,j
表示节点N
i
到节点N
j
的传输链路实际可传输的最大数据项个数，|α(N
i
)|表示节点N
i
缓存的数据项个数；判断准则：若传输链路中的发送数字信息数据的发送方节点拥有的数据项个数小于该传输链路两个节点之间可以传输的最大数据项个数，或两个节点之间无法传输数字信息数据，则该传输链路无效，反之有效；S2A5、根据无向图UG(N,E
UG
)中的有效传输链路以及有效传输链路的传输方向，将无向图UG(N,E
UG
)转化成有向图DG(N,E
DG
)；S2A6、在满足通信约束的前提下，将有向图DG(N,E
DG
)转化为冲突图G
I
，并计算接收方节
点实际接收到的有效数据，将该有效数据存放在有效数据集中，有效数据集的计算公式如下：其中，表示节点N
i
发送给节点N
j
时，节点N
j
实际接收到的有效数据构成的集合；S2A7、接着计算PT的权重，PT的权重包括数量权重和对RSU盲区的影响权重，数量权重的计算公式如下：影响权重的计算公式如下： PT的权重计算如下：其中，表示与车辆节点V
j
相向行驶的车辆节点构成的集合；V
S
为中第S个车辆节点；表示车辆节点V...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁煦，郑祥，徐鹏飞，张碧珣，刘庆华，
申请(专利权)人：中科星图瑞云科技有限公司，
类型：发明
国别省市：