一种基于网络连通的车载通信建模方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及基于网络连通的车载通信建模方法，属于通信技术领域。
【背景技术】
[0002] 当今社会，汽车是必不可少的交通工具。随着全世界各国经济的快速发展，汽车 持有量不断增长，虽然大大地便利了人们的日常出行和生活，却也带来了两大最受关注的 问题：交通安全和运输效率。交通事故的频繁发生，使得大众的人身安全遭受严重的威胁。 而全球大部分城市所遭受的拥堵，给社会和经济带来了负担，这些问题都急需解决。智能交 通系统（intelligentinformationsystem,ITS)就是在这一背景下应运而生的。随着Ad hoc网络和ITS的发展，车载自组织网络（VehicularAdHocNetwork,VANET)也随之应运 而生。VANET是专门为车辆间通信而设计的自组织网络，作为一种新的Adhoc网络，车载网 络具有广阔的应用前景。
[0003] 作为一种特殊的移动自组织网络（MobileAdHocNetwork:MANET)，VANET具有 MANET的一般特性，即自组织、自管理、传输距离短、拓扑动态变化等。此外，由于将行驶的 车辆作为信息传播载体，VANET又具有区别于其他MANET的特殊性：（1)网络拓扑变化快。 相比其他MANET，车辆节点具有非常高的运动速度，从而导致了网络拓扑结构的快速变化； (2)节点运动受限。节点的分布和移动受道路布局的限制，节点的移动具有一定的规律性 和可预测性。基于此特征，利用GPS系统可以实现车辆定位和道路选择；（3)网络间断连通 性。网络拓扑的快速变化，以及较小的节点通信半径使得节点间存在时断时续的连通性；
[4] 充足的电池能量和较强的计算能力。近20年来，国内外对自组织网络连通性的研究主 要集中在一维或二维MANET连通性建模与分析等方面，相关研究工作的主要目标就是建立 一种以网络连通概率来度量系统服务等级（gradeifservice,简称GoS)的计算方法。但 是，上述VANET的这些特殊性使得MANET的网络连通性研究不能直接应用于VANET。
[0004]目前，基于通信距离的网络连通性研究，假设单车道上的部分车辆装有通信设备， 这样，没有装有通信设备的车辆，在任何情况下都不能和其他车辆进行通信，而装有通信设 备的车辆之间的距离小于通信距离时能够进行通信。在单车道上，假设装有通信设备的车 辆在道路上是均匀分布的，并假设车辆以恒定的速度进入道路，装有通信设备的两车之间 的距离服从指数分布，根据通信的条件（即装有通信设备的两车之间的距离小于通信距 离）可以获得网络的连通性。随着社会的发展，道路上的车辆都装有通信设备成为可能，而 假设车辆以恒定的速度进入道路是基于通信距离的网络连通性研究的最大弊端。而本发明 能够很好地解决上面的问题。
【发明内容】
[0005] 本发明目的在于解决了上述现有的技术问题，提出了一种基于网络连通的车载通 信建模方法，该方法从车间时距出发，假设车间时距服从爱尔朗分布，速度服从正态分布， 在此基础上得到的网络连通性能够更加准确地反应单位时间内车辆到达数与平均车辆密 度的关系。
[0006] 本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种基于网络连通的车载通信建模 方法，该方法包括如下步骤：
[0007] 步骤1 :根据交通流理论，选择合适的道路环境；
[0008] 步骤2 :假设车辆速度为Vi车辆进入车道服从参数为λ满泊松分布；
[0009] 步骤3:计算速度为Vl的两车之间的距离Xi，并找出车辆之间的距离&与车间时 距A之间的关系；
[0010] 步骤4 :求出服从爱尔朗分布的Δ的概率分布函数；
[0011] 步骤5 :根据X#ΔTi之间的关系，求得Xi的概率分布函数；
[0012] 步骤6 :根据任意两车之间的车间距离X=min^A，…，XM)，求出X的概率分布 函数；
[0013] 步骤7:求出平均车辆密度Pavg和平均车辆数Navg;
[0014] 步骤8:根据两车的车间距离小于或等于车辆通信距离R时，两车确认连通，求得 Navg辆车车辆连通概率。
[0015] 有益效果：
[0016] 1、本发明合理选择道路环境，从车间时距出发，假设车间时距服从爱尔朗分布，速 度服从正态分布，在此基础上得到的网络连通性能够更加准确地反应单位时间内车辆到达 数与平均车辆密度的关系。
[0017] 2、本发明为后续研究车辆与车辆之间的数据传输提供了一个良好的网络连通模 型。
【附图说明】
[0018] 图1为本发明的方法流程图。
【具体实施方式】
[0019] 下面结合说明书附图对本发明创造作进一步的详细说明。
[0020] 如图1所示，本发明提供了一种基于网络连通的车载通信建模方法，该方法包括 如下步骤：
[0021] 步骤1 :根据交通流理论，选择合适的道路环境；
[0022] 步骤2 :假设车辆速度为Vi车辆进入车道服从参数为λi的泊松分布；
[0023] 步骤3:计算速度为Vl的两车之间的距离Xi，并找出车辆之间的距离&与车间时 距A之间的关系；
[0024] 步骤4:求出服从爱尔朗分布的Δ的概率分布函数；
[0025] 步骤5:根据X#ΔTi之间的关系，求得Xi的概率分布函数；
[0026] 步骤6:根据任意两车之间的车间距离X=min^A，…，XM)，求出X的概率分布 函数；
[0027] 步骤7:求出平均车辆密度Pavg和平均车辆数Navg;
[0028] 步骤8:根据两车的车间距离小于或等于车辆通信距离R时，两车确认连通，求得 Navg辆车车辆连通概率。
[0029] 本发明VANET的应用主要表现在两个方面，即：安全应用和娱乐应用。与安全相关 的应用，例如碰撞避免，辅助驾驶，交通流量优化等，这类应用共同的特征是都牵涉到与生 命安全相关的场景，VANET能否正常的服务将直接影响到事故的发生。与娱乐相关的应用， 例如支付服务（如自动计费系统）、基于位置的服务（如导航信息）、信息服务（如Internet 访问，这类应用主要是提供附加增值服务以及提高交通系统的效率，使之更加方便。网络的 连通性是对这些应用的基本要求。道路上车辆的连通表明车辆之间能够直接或间接地进行 通信。在VANET的实际应用中，车辆的快速移动和网络拓扑的快速变化都将影响车辆的连 通性。因此，为了获得VANET应用，VANET中车辆的连通性是一个关键的研究点。VANET最重 要的特点，便是网络中节点的自组织性质。网络中的点之间通过收发信息来形成一个系统， 在这个系统中，节点之间的连通性如若出现问题，必将影响这个网络的性能，甚至会决定这 样的网络是否存在。而这也让很多研究者将目光放在了自组织网络连通性的研究之上。
[0030] 车辆自组织网络中的连通性研究可以分为两类：一类是研究连通连接或者路径的 生存时间属性，一类则是通过车间时距研究分析连通性。本发明属于第二类，针对现有连通 性研究分析中存在的缺陷，在单车道、自由流通状态的前提下，建立了一种