車載自組網路由協議及路徑決策模型研究.pdf

1、近年來，我國汽車產業(yè)以驚人速度發(fā)展，加之“十二五”期間物聯網產業(yè)的大力推進，車聯網成為我國未來智能交通發(fā)展的重要支柱和發(fā)展方向。車聯網核心技術突破與應用，將有效緩解汽車產業(yè)發(fā)展面臨嚴峻的資源、環(huán)境制約，提高資源使用效率。車載自組網（VANET）作為車聯網的基礎，移動模型、路由協議，以及路徑決策與推薦模型成為其核心技術。
　　首先，VANET具有節(jié)點移動速度快、移動受道路約束等特點，車輛移動模型是車聯網的核心與基礎。本文提出一種基于

2、動態(tài)路徑規(guī)劃的混合移動模型，該模型將時間依賴、空間依賴與地理限制緊密組合：1）地圖模型以路段和交叉口為基礎，較好地模擬交通環(huán)境；2）利用車載自組網車間通信，實現車輛的運動控制，通過與鄰居節(jié)點車輛通信，獲取路況和地圖信息，使路徑決策更為準確；3）設計基于Dijkstra的動態(tài)路徑規(guī)劃算法，實現路徑推薦。本文在通暢、擁擠、堵塞等多種交通場景下，從微觀特性和宏觀特性兩方面對提出的移動模型進行量化研究，實驗表明：與車流交通移動模型 FTM和基于

3、圖的移動模型GBMM以及基于智能駕駛員模型的IDM_IM和IDM_LC相比，該移動模型在連接保持時間、鏈路穩(wěn)定性，以及協議性能等方面均有所提升；與隨機轉彎和最短路徑模型相比，該模型使車輛節(jié)點更加快速、高效地抵達目的地。
　　其次，作為未來智能交通基礎設施的VANET，通過車與車、車與路邊節(jié)點通信構成統一無線通信網絡，傳遞輔助駕駛、事故避免等實時性業(yè)務，這對于安全駕駛至關重要。路由協議是影響 VANET車聯網實時性的關鍵。首先，對A

4、ODV、DSDV和DSR三種經典路由協議在車聯網環(huán)境下的性能進行量化研究，分析發(fā)現：分組傳輸率低、高歸一化路由負載，以及高平均端到端延遲是影響VANET路由協議實時性的重要因素。有鑒于此，以容遲網絡的存儲-攜帶-轉發(fā)機制為基礎，提出基于容遲網絡的按需路由協議DT-AODV，并將VANET建模為有向多圖模型來模擬連接時變性。實驗表明，與基于容遲網絡的PRAODV和PRAODV-M協議相比，提出的DT-AODV路由協議其分組傳輸率和平均端到

5、端延遲等指標性能更佳，更適合于VANET。
　　再次，通過對 VANET海量數據的挖掘實現路徑決策與優(yōu)化，成為近年國際競相研究的熱點與發(fā)展趨勢，其中行程時間短時預測模型（Short-Term Forecasting Model）成為未來VANET的一項重要服務。與長時預測模型不同，實時性、可靠性與高精度構成短時預測模型的基本要素。首先，以真實海量出租車GPS歷史數據為背景，按照地理區(qū)域和密度進行聚類，獲得更加準確的區(qū)域內相應時間段

6、的車輛運行速度；其次，提出基于人工神經網的短時車輛行程時間預測模型，該模型將車輛速度倒數作為路徑權值來衡量路段的擁擠狀況，并設計改進的A-Dijkstra算法實現路徑推薦。實驗表明，短時預測模型成功實現當前時間當前地點交通狀況的預測，與歷史平均時間和SVR支持向量的回歸模型相比，該模型相對誤差更小，預測更加準確。
　　最后，針對出租車打車難問題，提出基于VANET的乘客打車概率與打車等候時間短時預測模型。通過對出租車GPS歷史軌跡