一种认知车联网中的网络拓扑控制方法与流程

文档序号:24186694发布日期:2021-03-09 13:53阅读:来源:国知局

技术特征:
1.一种认知车联网中的车辆网络拓扑控制方法,包括如下步骤:步骤1、车辆节点v随机采用前向或者后向传输方式,发送车辆节点v的第一时隙数据包pkt

1;步骤2、定义车辆节点v的一跳邻居车辆集合为空集,车辆节点v接收其他车辆节点u发出的第一时隙数据包pkt

1,并提取数据包中信息,若车辆节点u是车辆节点v在同一道路上的一跳邻居车辆节点,则标记车辆节点u为车辆节点v的一跳邻居车辆节点,即将车辆节点u的id序列号加入集合中,此时,然后执行步骤3;否则,跳过步骤3,直接执行步骤4;步骤3、若车辆节点u处于车辆节点v的前方且车辆节点u移动方向与车辆节点v接近,则车辆节点v前向传播车辆节点u的第一时隙数据包pkt

1;若车辆节点u处于车辆节点v的前方且车辆节点u移动方向与车辆节点v远离,则车辆节点v后向传播车辆节点u的第一时隙数据包pkt

1;若车辆节点u处于车辆节点v的后方且车辆节点u移动方向与车辆节点v远离,则车辆节点v前向传播车辆节点u的第一时隙数据包pkt

1;若车辆节点u处于车辆节点v的后方且车辆节点u移动方向与车辆节点v接近,则车辆节点v后向传播车辆节点u的第一时隙数据包pkt

1;步骤4、根据一跳邻居车辆集合,车辆节点v构建一跳子图,其中,顶点集合,边集合;步骤5、车辆节点v随机采用前向或者后向传输方式,发送车辆节点v的第二时隙数据包pkt

2;步骤6、定义车辆节点v的二跳邻居车辆集合为空集,车辆节点v接收其他车辆节点w的第二时隙数据包pkt

2,并提取数据包中信息,若车辆节点w是车辆节点v在同一道路上的二跳邻居车辆节点,则标记车辆节点w为车辆节点v的二跳邻居车辆节点,即将车辆节点w的id序列号加入集合中,此时;步骤7、根据二跳邻居车辆集合,车辆节点v构建二跳拓扑图,其中,边集合,顶点集合;步骤8、计算中任意两个有连接关系的车辆节点x、y之间的链路(x,y)的权重w(x,y);
步骤9、根据二跳拓扑图进行拓扑优化,车辆节点v构建局部生成子图,初始化节点集合为二跳拓扑图中的所有节点,边集合为空集,即、;基于局部二跳拓扑图,车辆节点v根据链路权重w(x,y)构建的最短路径树,并根据第一次更新局部生成子图;基于的最短路径树,车辆节点v找到与自身冲突的节点集合,构建冲突子图,并根据的最小生成子树第二次更新局部生成子图;车辆节点v产生第三时隙数据包pkt

3,将第三时隙数据包pkt

3发送给中的所有节点,并完成局部生成子图的最后一次更新;车辆节点v遍历更新后中的所有一跳邻居车辆节点,并从中找到距离自身最远的车辆节点z,并将自身的发射功率调整为,完成对拓扑结构的优化;其中,β为车辆接收机灵敏度,α为路径损耗因子,为车辆节点v与车辆节点z之间的欧氏距离;步骤10、车辆节点v使用贪婪染色算法对可用信道进行使用请求。2.根据权利要求1所述的认知车联网中的车辆网络拓扑控制方法,其特征在于,第一时隙数据包pkt

1中包括车辆节点的id序列号、当前时刻、当前时刻位置信息、上一时刻、上一时刻位置信息。3.根据权利要求2所述的认知车联网中的车辆网络拓扑控制方法,其特征在于,第二时隙数据包pkt

2中包括车辆节点的id序列号、一跳邻居车辆集合。4.根据权利要求3所述的认知车联网中的车辆网络拓扑控制方法,其特征在于,第三时隙数据包pkt

3包含车辆节点的id序列号、局部生成子图的顶点集合和边集合。5.根据权利要求1~4任一权利要求所述的认知车联网中的车辆网络拓扑控制方法,其特征在于,若车辆节点与另一车辆节点之间的欧氏距离不大于该车辆节点的最大传输距离,则认为另一车辆节点是该车辆节点的一跳邻居车辆节点。6.根据权利要求1~4任一权利要求所述的认知车联网中的车辆网络拓扑控制方法,其特征在于,若车辆节点与另一车辆节点之间的方位角θ满足

θ0≤θ≤θ0或180
°‑
θ0≤θ≤180
°
+θ0,其中θ0为道路偏移角,θ0取值范围为5
°
~10
°
,则认为该车辆节点与另一车辆节点在同一道路上。7.根据权利要求1~4任一权利要求所述的认知车联网中的车辆网络拓扑控制方法,其特征在于,若车辆节点与另一车辆节点在当前时刻的与上一时刻的距离差<0,则认为该车辆节点移动方向与另一车辆节点接近;若车辆节点与另一车辆节点在当前时刻的与上一时
刻的距离差≥0,则认为该车辆节点移动方向与另一车辆节点远离。8.根据权利要求1~4任一权利要求所述的认知车联网中的车辆网络拓扑控制方法,其特征在于,中任意两个有连接关系的车辆节点x、y之间的链路(x,y)的权重w(x,y)的计算公式为:,其中,,为车辆节点x基于车辆节点x与车辆节点y之间的欧氏距离和距离差得到的发送功率;β为车辆接收机灵敏度,α为路径损耗因子,为车辆节点x与车辆节点y之间的欧氏距离;δd
x,y
表示车辆节点x和车辆节点y在当前时刻与上一时刻的距离差;r
max
为车辆节点x的最大传输距离。9.根据权利要求1~4任一权利要求所述的认知车联网中的车辆网络拓扑控制方法,其特征在于,第一次更新局部生成子图的具体步骤为:基于局部二跳拓扑图,车辆节点v根据链路权重w(x,y),构建以v为根,以中除v之外的所有节点为遍历节点,利用prim算法给构建的最短路径树,其中顶点集合,边集合;车辆节点v更新局部生成子图中的边,。10.根据权利要求1~4任一权利要求所述的认知车联网中的车辆网络拓扑控制方法,其特征在于,第二次更新局部生成子图的具体步骤为:车辆节点v根据最短路径树找到与二跳可达的所有节点,并构成冲突节点集合,构建冲突子图,其中,顶点集合,边集合;车辆节点v根据链路权重w(x,y),以中所有节点为遍历节点,利用dijkstra算法构建的最小生成子树;车辆节点v根据更新局部生成子图,即,,车辆节点v将节点标记中除自身v之外的所有车辆节点标记为逻辑冲突邻居集合,。11.根据权利要求1~4任一权利要求所述的认知车联网中的车辆网络拓扑控制方法,其特征在于,车辆节点v使用贪婪染色算法对可用信道进行使用请求包括如下步骤:车辆节点v用最大发送功率p
max
在公共控制信道上按步骤2至步骤3的传播方式发送请
求分配信道包pkt

cq,请求分配信道包pkt

cq中包含车辆节点v的id序列号和请求的信道序列号;车辆节点v接收其他车辆的请求分配信道包pkt

cq,查看自身已分配信道情况:若已分配,则回馈信道分配包pkt

ca,其中信道分配包pkt

ca中包含车辆节点v的id序列号和车辆节点v分配到的信道序列号;若还未分配信道,则将回馈信道分配包pkt

ca记为空包;车辆节点v收集中所有车辆节点回馈的回馈信道分配包pkt

ca,从还未被占用的信道中选择主用户占用概率最小的信道,作为自身的可用信道。
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