[發明專利]一種應用于車載自組網絡中安全的動態穩定分簇方法

有效

• 申請號: 201810396225.1
• 申請日: 2018-04-27
• 公開（公告）號: CN108712758B
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發明（設計）人: 周杰英;邱榮發;楊詩珺;劉映淋
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: H04W28/02
• 分類號: H04W28/02;H04W40/20;H04W4/46;H04L9/32
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 林瑞云

1.一種應用于車載自組網絡中安全的動態穩定分簇方法，其特征在于，主要包括以下幾個步驟：

步驟1，簇初始化過程：選擇一個離集群地理位置中心最近的車輛作為簇頭，記為CH_j；定義集群的安全傳輸閾值D_th，簇頭的傳輸范圍半徑TR，集群長度L_C，其中D_th、TR、L_C滿足式(1)：

L_C≤2D_th≤2TR (1)

初始化該集群內每個車輛節點的狀態，狀態為以下三種之一：1，簇頭；2，普通簇成員；3，未入簇節點；令CH、CM、VN分別表示由簇頭、普通簇成員、未入簇節點構成的集合，即CH、CM、VN分別是由簇頭CH_j、普通簇成員CM_i、未入簇節點VN_i構成的集合；每個節點都維護一個相關表Beacon，簇頭還需維護一個Ack表；即該集群內普通簇成員列表CML，列表內數據記錄了在集群j內與其通信的普通簇成員的節點標號，記為CML_j；

步驟2，簇頭選擇過程：在形成一個集群j后，實時環境下，與簇頭CH_j運動方向相同的未入簇節點VN_i周期性地向簇頭CH_j發送請求加入集群ReqJoin信號，收到請求加入集群ReqJoin信號的簇頭CH_j檢查是否滿足下式(2)：

ΔD_ij≤D_th (2)

其中ΔD_ij表示未入簇節點VN_i與簇頭CH_j之間的距離；將滿足(2)式且運動方向與簇頭CH_j相同的未入簇節點VN_i加入到該集群中，并將未入簇節點VN_i的狀態變為普通簇成員CM_i，否則將與簇頭CH_j運動方向相同的未入簇節點VN_i和集群j重新合并為一個新集群并重新選擇簇頭，更新各節點相關表狀態；

步驟3，簇維護過程：包括簇合并與普通簇成員離群兩個過程：實時環境下，當兩個集群a與b在地理位置上有大面積重合時，若集群a與集群b構成的新集群的長度滿足L_merge≤2D_th，則兩個集群合并，重新選擇簇頭并且更新Ack表；

在一定時間內，集群內普通簇成員周期性地廣播Beacon消息，簇頭收到Beacon消息后，檢查其維護的Ack表，核對普通簇成員的狀態，檢查普通簇成員是否離群，并更新相關表；

步驟4，集群形成后，在車輛節點間的通信過程中，每個車輛節點都被其周圍滿足要求的車輛節點實時監測，當車輛節點被發現其作為中繼節點而沒有傳送數據包或是傳送多份數據包的備份時，將車輛節點的檢測狀態位增加一個單位，當檢測狀態位達到閾值時，車輛節點被報告給簇頭，并被證書頒發機構CA修改其不可信任值，最終由簇頭在集群內廣播；

步驟4中，在集群j內車輛節點的通信過程中，CM_k周圍的檢測節點用集合A表示，A中車輛節點的選擇如下：

計算車輛節點k所在集群內所有能與其通信的車輛節點的select值，車輛節點i的select_i值中包括了車輛節點i的負載、車輛節點i的不可信任值、與車輛節點k的相對距離、與車輛節點k的相對速度；w1、w2、w3、w4表示權重，select_i值由這四個值加權得到；select_th表示選擇檢測節點的閾值，選擇select值小于select_th值的車輛節點作為車輛節點k的檢測節點，構成檢測節點集合A；同理集群j內的簇頭CH_j也會被其周圍滿足要求的車輛節點監測，方法類似于上述過程；

步驟4中，集群內的車輛節點相互通信時，當檢測節點檢測到車輛節點k作為中繼節點時，未將接收到的數據包完整地轉發出去，或者制作了數據備份并將其發送給其他車輛節點時，車輛節點k的檢測狀態位增加一個單位，即DST++，并判斷是否達到狀態位的閾值，如下：

DST≥DST_th (11)

DST_th表示檢測狀態位的閾值，當車輛節點k的檢測狀態位達到閾值時，車輛節點k被報告給集群內的簇頭，簇頭將其加入黑名單，并由CA修改車輛節點k的不可信任值，車輛節點k重新變為未入簇節點VN_k，最終簇頭在集群內廣播該消息。