本发明涉及数据传输领域，具体涉及一种基于模糊逻辑和网络编码的数据传输方法。
背景技术：
：：车载网络是由大量装载在快速移动车辆上的具备感知、存储、数据处理和无线通信能力的传感器节点构成的移动自组织网络，在数据通信量大、服务质量要求高并且没有路边基础设施道路上，构建骨干网传输机制，可以有效地提升数据传输效率。目前一些研究者对于车载网络中骨干网络辅助信息传输进行了研究。相关技术采用单一骨干节点模式，该节点的失效会导致网络断开，严重影响传输质量。此外，相关技术在选择骨干车辆时仅考虑了单一影响因素，这就可能导致选择的骨干车辆速度频繁变化，容易脱离所在区域，使骨干网络稳定性不高，从而信息无法快速稳定地传输，造成时间和能量的浪费。技术实现要素：本发明旨在至少解决上述技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种车载数据传输稳定、变更骨干车辆时间和能量成本低的基于模糊逻辑和网络编码的数据传输方法。为了实现上述目的，本发明的实施例公开了一种基于模糊逻辑和网络编码的数据传输方法，包括以下步骤：S1：将指定路段划分为多个子路段；S2：在每个子路段选择骨干车辆，所述骨干车辆广播信息以告知其它车辆，其中，对于任一子路段选择所述骨干车辆的步骤包括：S201：获取所述子路段内所有车辆的速度变化率、信道能力和速率优化度，其中，所述速度优化度为车辆的当前车速与所述车辆在所述子路段的路段最佳车速的比值，所述路段最佳车速根据所述子路段内的车辆密度和车道数量确定；S202：对所述子路段内所有车辆的速度变化率、信道能力和速率优化度分别进行模糊处理得到所述所有车辆的模糊化速度变化率、模糊化信道能力和模糊化速度优化度；S203：根据所述所有车辆的所述模糊化速度变化率、所述模糊化信道能力和所述模糊化速度优化度按照预设规则进行映射得到所述所有车辆的能力等级；S204：计算所述所有车辆能力等级所对应的具体函数值，并将所述所有车辆的能力等级通过计算中心的方法进行去模糊化，得到所述所有车辆的能力值；S205：对所述所有车辆的能力值进行倒序排序，选取预设数量的车辆作为所述骨干车辆；S3：根据每个子路段的骨干车辆组成所述指定路段的车载网络；S4：根据所述指定路段的车载网络进行数据传输。根据本发明实施例的基于模糊逻辑和网络编码的数据传输方法，在选择骨干车辆时，运用模糊逻辑的思想，将车辆的速度稳定性因素、与最佳速度的比值以及车辆的信道状况进行模糊化处理，再使用指定的规则去模糊化，得到此车作为骨干网车辆的能力值，通过比较车辆的能力值，在每个区域内选择两个骨干车辆，建立骨干网络辅助信息传递；在传递信息时进行网络编码，减少传输次数，增加网络吞吐量，节省带宽的目的。另外，根据本发明上述实施例的基于模糊逻辑和网络编码的数据传输方法，还可以具有如下附加的技术特征：进一步地，在步骤S201中，所述速度变化率通过以下公式得到：vc=|v·vlvs2-1|]]>其中，vc表示所述速度变化率，v表示当前车速，vs表示在最近ts时间内的平均速度，vl表示在最近tl时间内的平均速度，ts和tl均为设定值且tl>ts；所述信道能力通过以下公式得到：ca=sn·m]]>其中，ca表示信道能力，m表示目标车辆所在路段内除所述目标车辆外的车辆数量，s为n·t时间内收到的报文数量，t报文发送的时间间隔，n为设定值；所述速度优化度通过以下公式得到：vd=|vlV-1|]]>其中，vd表示所述速度优化度，vl表示l时段内的平均速度，V表示最佳速度，且V＝αd+βz，d表示道路密度，z表示车道数，α和β均为确定的参数。进一步地，在步骤S205中，所述预设数量为二个。进一步地，步骤S4进一步包括：发送方检测数据包的目的地址是否在所述发送方所在的路段内，如果所述目的地址位于所述发送方所在的路段内，则进一步检测所述数据包是否被编码，如果所述数据包已经被编码，则所述发送方根据接收信息包的维数确定需要互不相关的信息包数量，通过高斯消元法将数据解码得到所述数据包的信息，再从节点自身维护的系数空间中选择系数，将所述数据包的信息再次编码并发送，同时发送系数矩阵，如果所述数据包没有被编码，则广播所述数据包；如果所述目的地址位于所述发送方所在的路段之外，则进一步检测所述数据包是否为缓存中第一个到达的数据包，如果是所述缓存中的第一个数据包，则将所述数据包加入缓存中等待预设时间，如果有第二个并且来自不同方向数据包到达，则将两个数据包编码发送，否则在预设时间后直接发送所述第一个数据包；如果不是所述缓存中的第一个数据包，则与先前到达并且来自不同方向的数据包编码后发送；接收方接收所述数据包并检测所述数据包是否被编码，如果所述数据包已经被编码并且是第一个到达的数据包，则将此数据包存入缓存，等待下一个数据包，直至所述缓存内存储有预设个数的数据包时，根据所述预设个数的数据包和所述系数矩阵通过高斯消元法进行解码，如果所述数据包未被编码，则直接读取所述数据包。本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。附图说明本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1是本发明一个实施例的基于模糊逻辑和网络编码的数据传输方法的流程图；图2是本发明一个实施例的速度变化率隶属度函数图；图3是本发明一个实施例的信道能力隶属度函数图；图4是本发明一个实施例的速度优化度隶属度函数图；图5是本发明一个实施例的能力等级函数图；图6是本发明一个实施例的计算模糊化能力值的计算过程的示意图；图7是本发明一个实施例的计算模糊化能力值的结果示意图。具体实施方式下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。参照下面的描述和附图，将清楚本发明的实施例的这些和其他方面。在这些描述和附图中，具体公开了本发明的实施例中的一些特定实施方式，来表示实施本发明的实施例的原理的一些方式，但是应当理解，本发明的实施例的范围不受此限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。以下结合附图描述根据本发明实施例的基于模糊逻辑和网络编码的数据传输方法。图1是本发明一个实施例的基于模糊逻辑和网络编码的数据传输方法的流程图。如图1所示，一种基于模糊逻辑和网络编码的数据传输方法，包括以下步骤：S1：将指定道路划分为多个子路段。具体地，假设指定路段上的所有车辆的通信半径为R，将指定路段分为长度为R/2的多个子路段。S2：在每个子路段选择骨干车辆，被选中的骨干车辆广播信息以告知其它车辆。其中，对于任一子路段选择骨干车辆的步骤包括：S201：获取子路段内所有车辆的速度变化率、信道能力和速率优化度，其中，速度优化度为车辆的当前车速与车辆在子路段的路段最佳车速的比值。其中，路段最佳车速根据路段内的车辆密度和车道数量确定。在本发明的一个实施例中，步骤S201进一步包括：速度变化率反映了车辆速度的抖动情况，若车辆速度抖动超过阈值threshold，则不适合作为骨干车辆。速率变化率记为vc=|v·vlvs2-1|]]>其中，vc表示速度变化率，v表示车辆的当前车速，vs表示车辆在最近ts时间内的平均速度，vl表示在最近tl时间内的平均速度，ts和tl均为设定值且tl>ts。在本发明的一个示例中，ts设置为3分钟，tl设置为10分钟。信道能力反映了车辆的传输可靠性，车辆的信道能力越大，则传输能力越强。假设每个车辆每隔单位时间t都会发送Hellomessage和其他车辆交互，规定：如果区域内有除自身外还有m辆车，在n·t时间内本车收共到了s个报文，则此时的信道能力的计算式为：ca=sn·m]]>其中，ca表示信道能力，m表示目标车辆所在路段内除所述目标车辆外的车辆数量，s为n·t时间内收到的报文数量，t报文发送的时间间隔，n为设定值。在本发明的一个示例中，t设置为1秒，n设置为30。速率优化度反映了当前车辆的速度与路段最佳速度的比值，路段最佳速度由车辆密度和车道数量等因素决定，旨在尽量选择与路段中大多数车辆的速度相近的车辆为骨干车辆。速度优化度通过以下公式得到：vd=|vlV-1|]]>其中，vd表示速度优化度，V表示根据道路密度和车道数的最佳速度，且V＝αd+βz，d表示道路密度，z表示车道数，α和β均为确定的参数。S202：对子路段内所有车辆的速度变化率、信道能力和速率优化度分别进行模糊处理得到所有车辆的模糊化速度变化率、模糊化信道能力和模糊化速度优化度。具体地，对与路段内的任一车辆，车辆的速度变化率通过图2所示的速度变化率隶属度函数图进行模糊化处理得到模糊化速度变化率。在本发明的一个示例中，当速度变化率为0.65时，在图1中与Bad和Medium的交点分别为(0.65,0.75)和(0.65,0.25)，则速度变化率为0.65时的模糊化速度变化率为{Bad：0.75，Medium：0.25，Good：0}。对与路段内的任一车辆，车辆的信道能力通过图3所示的信道能力隶属度函数图进行模糊化得到模糊化信道能力。对与路段内的任一车辆，车辆的速率优化度通过图4所示的速度优化度隶属度函数图进行模糊化得到模糊化速度优化度。S203：根据所有车辆的模糊化速度变化率、模糊化信道能力和模糊化速度优化度按照预设规则进行映射得到所有车辆的能力等级。具体地，针对路段内的任一车辆，在模糊化速度变化率，模糊化速度优化度和模糊化信道能力确定后，通过表1所示的规则进行映射得到车辆的能力等级。表1S204：计算所有车辆能力等级所对应的具体函数值，并将所有车辆的能力等级通过计算中心的方法进行去模糊化，得到所有车辆的能力值。具体地，对速度变化率、信道能力和速度优化度依据规则映射表进行能力等级评判时选取三个因素中的最小值进行赋值；如果依据映射表出现多个相同的能力等级，在这些相同的能力等级中选取其中的最大值所在的那一条映射。依据图5所示的能力等级函数图求出所覆盖图形的中心所对应的横坐标值Val，即车辆能否加入骨干网的模糊化通信能力。计算公式如下:val=∫μ(x)xdx∫μ(x)dx]]>S205：对所有车辆的能力值进行倒序排序，选取预设数量的车辆作为骨干车辆。在本实施例中，在每个路段，选取两个骨干车辆。在本发明的一个示例中，计算车载模糊化通信能力的过程如图6所示，最终得到Bad：0.5[＝max(0.5,0.5,0.25)],Acceptable＝0.25，因此得到图7所示的阴影部分。通过图7所示的函数计算车辆能力值。val=∫00.15x·xdx+∫0.10.30.5xdx+∫0.30.4(-5x+2)xdx+∫0.40.45(5x-2)xdx+∫0.450.750.25xdx+∫0.750.8(-5x+4)xdx∫00.15xdx+∫0.10.30.5dx+∫0.30.4(-5x+2)dx+∫0.40.45(5x-2)dx+∫0.450.750.25dx+∫0.750.8(-5x+4)dx]]>计算结果为Val＝0.6632。S3：根据每个子路段的骨干车辆组成指定路段的车载网络。S4：根据指定路段的车载网络进行数据传输。在本发明的一个实施例中，步骤S4进一步包括：S401：发送方检测数据包的目的地址是否在发送方所在的路段内或在其它路段内。S401-1：如果是在本区域内，再检测这个包是否已经被编码过。S401-1-1：如果这个数据包已经被编码，发送方首先依据接收信息包的维数w，确定需要互不相关的信息包数量，通过高斯消元法将数据解码得到其中信息，再从节点自身维护的系数空间中选择系数，将信息再次编码并发送，同时发送系数矩阵。例如：收到两个信息a和b，就需要将其编码为a+b和a+2b广播给本区域内的其他节点，系数矩阵为P1=1112]]>发送节点等待t1时间，观察是否有数据包丢失，若出现数据包丢失的情况，则将数据编码为2a+3b并广播给区域内的其他节点，系数矩阵为P2＝[23]。S401-1-2：如果数据包没有被编码，就直接广播给本区域内的成员。S401-2：目的地址若为其他区域，则检测此数据包是否为缓存中第一个到达的数据包，如果是，将其加入缓存中等待t2时间，此时如果有来自不同方向的数据包到达，就将其编码为a+b后发送；否则，直接发送数据包。如果为缓存中到达的第二个数据包并且与先前到达的数据包来自不同方向，就直接将其与先前到达的数据包共同编码为a+b并发送。S402：接收方接收数据包并检测数据包是否被编码。S402-1：如果数据包已经被编码，并且是第一个到达的数据包，那么就将此数据包存入缓存，等待下一个数据包到来。若已经收到的已编码数据包由k个原始数据编码得到，则当有k个编码数据包到达时，依据编码数据包和系数矩阵，通过高斯消元法解码得到原始数据。S402-2：如果数据包没有被编码，就直接读取其中信息。另外，本发明实施例的基于模糊逻辑和网络编码的数据传输方法的其它构成以及作用对于本领域的技术人员而言都是已知的，为了减少冗余，不做赘述。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同限定。当前第1页1 2 3 当前第1页1 2 3