[發明專利]一種車聯網廣播中繼選擇方法及系統

在審

• 申請號: 201710377698.2
• 申請日: 2017-05-25
• 公開（公告）號: CN107172677A
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發明（設計）人: 宋偉楠
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: H04W40/20
• 分類號: H04W40/20;H04W40/22;H04W4/06;H04W84/18;H04L29/08
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司11002
• 代理人: 王瑩

技術領域

本發明涉及廣播通訊技術領域，更具體地，涉及一種車聯網廣播中繼選擇方法及系統。

背景技術

對于車聯網廣播，目前主要有兩種類型的廣播應用。第一種為安全相關的應用廣播，如集體避讓，即當緊急狀況如車禍發生時，會盡快地將報警信息發送給其它車輛。第二種為交通數據傳播，這種傳播方式需要將數據盡量高效地在大范圍內進行傳播，傳播的數據如全球定位系統提供的位置和速度信息。

隨著無線通信、云計算和人工智能的快速發展，智能交通系統(Intelligent Traffic System,ITS)越來越普及。ITS的車載網絡是5G通信系統的重要組成部分，在5G通信系統中，多跳通信是一種具有應用前景的車輛間信息傳遞技術。通過采用多跳通信技術，可以更有效的利用頻譜資源和減輕基站負荷。在車輛自組織網絡(Vehicular Ad-hoc Network,VANET)中，多跳無線廣播一直被認為是支持許多重要服務的重要技術。

現有方法中采用隨機選擇中繼節點的方式進行多跳無線廣播，這種方法選擇的中繼節點通常隨機分布。當廣播僅僅基于車輛的時候，容易導致消息冗余和數據包沖突，造成車聯網廣播中廣播延時高、覆蓋范圍小和算法復雜度高等問題。

發明內容

為了克服上述問題或者至少部分地解決上述問題，本發明提供一種車聯網廣播中繼選擇方法及系統，以通過改進的非監督學習中的硬聚類算法，實現在城市環境中根據車輛在道路上的分布狀態選擇中繼節點，從而在更短的時間內實現更大范圍的廣播覆蓋的目的。

一方面，本發明提供一種車聯網廣播中繼選擇方法，包括：將設定區域內初始聚簇中心以外的剩余節點歸入所述初始聚簇中心所在的聚簇，形成初始聚簇；計算所述初始聚簇的新聚簇中心；當判斷確認所述新聚簇中心滿足設定條件時，將所述新聚簇中心作為廣播中繼節點。

進一步的，在所述計算所述初始聚簇的新聚簇中心之后，還包括：基于迭代算法更新聚簇中心，直至所述聚簇中心滿足所述設定條件。

其中，所述將設定區域內初始聚簇中心以外的剩余節點歸入所述初始聚簇中心所在的聚簇包括：選擇與所述剩余節點距離最近的所述初始聚簇中心，將所述剩余節點歸入所述距離最近的所述初始聚簇中心所在的聚簇。

其中，所述計算所述初始聚簇的新聚簇中心包括：分別對各所述初始聚簇內各節點坐標計算平均值坐標，并選擇與所述平均值坐標距離最近的節點作為所述新聚簇中心。

進一步的，在所述將設定區域內初始聚簇中心以外的節點歸入所述初始聚簇中心所在的聚簇之前，還包括：選擇所述設定區域內給定數量的節點作為所述初始聚簇中心。

其中，所述基于迭代算法更新聚簇中心包括：分別對各第L輪聚簇內各節點坐標計算第L輪平均值坐標，并選擇與所述第L輪平均值坐標距離最近的節點作為第L+1輪聚簇中心。

進一步的，在所述選擇與所述第L輪平均值坐標距離最近的節點作為第L+1輪聚簇中心之后，還包括：當判斷確認所述第L+1輪聚簇中心的數量少于所述設定數量時，從所述第L+1輪聚簇中心以外的節點中隨機選擇一個節點，作為補充第L+1輪聚簇中心。

進一步的，在所述從所述第L+1輪聚簇中心以外的節點中隨機選擇一個節點，作為補充第L+1輪聚簇中心之后，還包括：當判斷確認所述第L+1輪聚簇中心的數量與所述補充第L+1輪聚簇中心的數量之和小于所述設定數量時，隨機選擇其余一個節點作為補充第L+1輪聚簇中心，直至所述第L+1輪聚簇中心的數量與所述補充第L+1輪聚簇中心的數量之和達到所述設定數量。

其中，所述設定條件包括：各第L+1輪聚簇中心均在基站覆蓋范圍內，且所述第L+1輪聚簇中心與第L輪聚簇中心完全重合；或者，所述各第L+1輪聚簇中心均在基站覆蓋范圍內，且所述第L+1輪聚簇中心與所述第L輪聚簇中心位置坐標的變化小于設定閾值。

另一方面，本發明提供一種車聯網廣播中繼選擇系統，包括：剩余節點歸入模塊、聚簇中心更新模塊和中繼節點選擇模塊。其中，所述剩余節點歸入模塊用于將設定區域內初始聚簇中心以外的剩余節點歸入所述初始聚簇中心所在的聚簇，形成初始聚簇；所述聚簇中心更新模塊用于計算所述初始聚簇的新聚簇中心；所述中繼節點選擇模塊用于當判斷確認所述新聚簇中心滿足設定條件時，將所述新聚簇中心作為廣播中繼節點。

本發明提供的一種車聯網廣播中繼選擇方法及系統，通過改進的非監督學習中的硬聚類算法，實現在城市環境中，根據車輛在道路上的分布狀態選擇中繼節點，從而在更短的時間內實現更大范圍的廣播覆蓋。

附圖說明