[發明專利]一種車聯網環境下公交車動態調度的通信連通性分析方法

有效

• 申請號: 201210205242.5
• 申請日: 2012-06-20
• 公開（公告）號: CN102737503A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發明（設計）人: 張健;冉斌;王衛;丁鈺玲;金璟;李文權
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G08G1/00
• 分類號: G08G1/00;H04W84/18
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

1.一種車聯網環境下公交車動態調度的通信連通性分析方法，其特征在于，包括以下步驟：

1．）首先，需要明確在車聯網環境下參與公交車動態調度的元素及各元素的功能定位；

2．）其次，確定調度過程中移動公交車輛之間、移動公交車輛與道路交通設施之間、移動公交車輛以及道路交通設施與公交信息中心之間的通訊手段；

3．）接下來，需要明確在車聯網環境下公交車輛動態調度過程中的通信系統結構及其對應功能，以便分析調度過程中通信連通的基本結構特征；

4．）最后，在相關假設條件的限定下，通過分析單車道公交車輛車頭間距的分布函數，推導一定區域范圍內公交車動態調度的無線通信連通概率，得到該區域內無線通信的連通性。

2.根據權利要求1所述的一種車聯網環境下公交車動態調度的通信連通性分析方法，其特征在于：所述步驟1．）中參與公交車動態調度過程的元素及其功能定位具體為：

1．）在公交車輛動態調度系統總體方案的確定過程中，首先需要明確參與調度過程的元素，即：公交車輛、公交信息中心、道路交通設施；

2．）明確參與調度過程中公交車輛的功能定位，系統以公交車輛自身協調調整為主進行智能化的調度管理，公交車輛之間在一定的區域范圍內保持著信息交換傳輸的連通性，不斷進行信息的交流，主動預防同一線路上公交車輛串車現象的發生；

3．）明確參與調度過程中道路交通設施的功能定位，移動公交車輛與道路交通設施之間保持著周期或觸發感應式的信息交換，道路交通設施先將信息反饋到公交信息中心，信息中心根據所獲取的綜合信息做出有關車輛調度指令的決策；

4．）明確參與調度過程中公交信息中心的功能定位，基于的的公交車動態調度技術中，公交信息中心只是作為一種輔助手段，增加一種公交車輛的信息獲取源和調度信息發布方式，無需時刻對所有獲取信息的公交車輛進行調度，主要負責系統的對外接口。

3.根據權利要求1所述的一種車聯網環境下公交車動態調度的通信連通性分析方法，其特征在于：所述步驟2．）中公交車動態調度的各元素間采取的通訊手段具體為：?

1．）車聯網環境下公交車動態調度系統中，公交運營車輛之間、車輛與交通設施之間的通信相當于人體內的神經，是公交車輛智能調度系統的核心，采用無線方式；

2．）本系統采用移動通訊系統作為移動公交車輛與公交信息中心之間的直接通訊手段；

3．）本系統采用車載自組網來構建公交車輛與公交車輛之間、公交車輛與道路交通設施之間的直接通信；

4．）本系統綜合采用光纖通信、衛星通信和無線移動通信等方式作為道路交通設施與公交信息中心之間的通信手段。

4.根據權利要求1所述的一種車聯網環境下公交車動態調度的通信連通性分析方法，其特征在于：所述步驟3．）中通信系統結構及其對應功能具體為：

1．）將車輛與車輛間的無線通信系統劃分為兩種結構：路-車通信系統和車-車通信系統；

2．）路-車系統中，車輛之間通過路邊道路交通設施傳遞信息，信息的傳遞須經過設施轉發，車輛之間不能直接傳遞信息；

3．）車-車系統中，通信范圍內的車輛可以直接傳遞信息，無需其它設施支持，本系統以移動Ad?Hoc網絡為基礎，需要傳遞信息的車輛自動檢測通信范圍內的車輛并將信息逐步傳遞給下一輛車，用多跳通信的方式將信息發送出去。

5.根據權利要求1所述的一種車聯網環境下公交車動態調度的通信連通性分析方法，其特征在于：所述步驟4．）中將連通概率作為車間無線通信系統性能評價的重要指標之一，用來分析無線通信的連通性，具體為：

1.）為了方便分析無線通信的連通性問題，做出以下假設：假設道路交通流中有且僅有公交車輛裝備無線通信模塊；假設相對于車輛的運動來說，無線信息的傳播是瞬時的；假設二維空間快照上的研究場景在連通性上同樣適用于三維空間下的研究；假設所有無線通信模塊的信號范圍半徑相同，

2.）計算車輛之間的車頭間距分布：

在單車道情況下，考慮車輛之間的車頭間距分布服從：h(x,ρ)，其中，x代表位置，ρ代表交通流密度，其分布的具體形式和參數與道路交通流情況相關，同時其對應的累積分布函數為：?

3．）計算公交車輛之間的車頭間距分布：

假設公交車輛占總車輛數的比率為p，且車輛間的間距記為：d₁,d₂,...,d_n，...，得到公交車輛之間的車頭間距分布情況的概率密度函數記為：?其中，f_n(x)為在x處，恰好有n輛車的概率，其計算公式為：?利用概率論中的特征函數進行推導：?由特征函數的定義可知，任何隨機變量的特征函數完全決定了其概率分布，所以對于連續型隨機變量，通過連續傅里葉逆變換，有概率密度函數：?對應的，其累積分布函數記為：H_bus(x)，

4．）通過計算公交車輛間無線通信系統的連通概率來分析無線通信的連通性：

根據假設，將連通性研究降到航拍快照的二維空間上進行研究。道路交通中運行的公交車輛視為點，其無線通信范圍半徑為r_i，由假設可記為r，設R為車輛間的有效通信范圍，這里不妨設R=2r，通過相關公式推導得到單車道上公交車輛的期望數設單車道上的車輛總數為N_Total，則定義該系統內無線通信的連通性為：?若E(n)<N_Total，則?若E(n)≥N_Total，則Connect=1。?