[發明專利]基于協作節點選取和FCM算法的認知車聯網頻譜感知方法

有效

• 申請號: 201810735038.1
• 申請日: 2018-07-06
• 公開（公告）號: CN108900266B
• 公開（公告）日: 2020-06-19
• 發明（設計）人: 齊嘉杰;胡斌杰
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H04B17/382
• 分類號: H04B17/382
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 李斌

本發明公開了一種基于協作節點選取和FCM算法的認知車聯網頻譜感知方法，步驟如下：認知車輛向路側單元發送通信請求；根據所需車流密度及車輛間距離確定參與協作車輛數，路側單元利用車輛位置和車輛間相關性選取認知車輛進行協作頻譜感知；選取的認知車輛運用能量檢測方法進行頻譜感知，利用FCM算法對認知車輛檢測統計量進行聚類，獲取聚類中心和隸屬度矩陣，當檢測統計量隸屬度差異值大于某一閾值時進行本地判決；路側單元基于協作節點位置和相關性進行加權融合判決，判斷主用戶是否存在。本發明基于車輛位置和車輛間相關性動態選取協作車輛，保證頻譜感知準確性并節省開銷；考慮車輛位置的移動，無需信噪比等先驗信息，提高檢測性能。

技術領域

本發明涉及認知無線電和車載自組網領域技術領域，具體涉及一種基于協作節點選取和FCM算法的認知車聯網頻譜感知方法。

背景技術

隨著社會的進步，汽車行業飛速發展，汽車數量的持續上漲，保障交通安全、提高通行效率需要為車輛提供高速率、低延時、高可靠的通信，車載自組織網絡(Vehicular Ad-hoc Networks，VANET)應運而生，主要包括V2V(Vehicle to Vehicle)和V2I(Vehicle toInfrastructure)兩種通信方式。車聯網作為新型智慧城市的一個標志越來越受到人們的關注，是智能交通系統領域中的研究熱點。

然而，隨著車輛的增多，車載娛樂的多樣化，通信需求大幅度增加，分配給VANET的5.9GHz頻段的專用短程通信信道已經不能滿足車載通信的需求，車輛高峰時期，將面臨信道擁塞，頻譜資源短缺的問題。為解決這一問題，提出了通過認知無線電(CR)技術的動態頻譜接入(DSA)。 CR的核心功能之一是通過頻譜感知識別授權頻段的頻譜空洞，允許非授權用戶在不影響授權用戶的通信系統性能的前提下，動態地接入授權用戶的空閑頻段進行通信。要實現認知無線電通信，頻譜感知是首要環節，只有有效地檢測到特定頻段內是否有可用頻譜機會，才能進行下一步工作。

將認知無線電技術應用到車載自組網領域，認知車聯網(CR-VANET) 應運而生。車聯網中具有認知功能的車輛被稱之為認知車輛，認知車輛配備認知無線電通信設備，可以接入DSRC信道，也可以接入其他空閑授權頻段。認知車輛通過對周圍環境中已授權頻譜資源進行感知，快速準確地判斷出授權頻段的占用情況，自適應調整收發設備至空閑授權頻段上通信，提高頻譜利用率。針對實際環境中路徑損耗和陰影效應等諸多因素對感知性能的不利影響，以及車輛位置的不斷變換使接收到的信號能量隨之變化的情況，如何研究出滿足要求的頻譜感知方法，有效使用空閑頻譜進行通信，提高頻譜利用率已經成為專家學者關注的熱點。

發明內容

本發明的目的在于解決現有車載頻段無法滿足車載通信需求的問題，考慮路徑損耗和陰影效應以及車輛移動等因素，提出一種基于協作節點選取和FCM算法的認知車聯網頻譜感知方法，動態選取參與協作感知的車輛節點，保證頻譜感知準確性的同時節省了開銷，利用基于FCM算法的能量檢測技術進行頻譜感知，自適應本地判決，無需信噪比等先驗信息，提高了檢測性能。

本發明的目的可以通過采取如下技術方案達到：

一種基于協作節點選取和FCM算法的認知車聯網頻譜感知方法，包括如下步驟：

S1、路側單元根據感知精度和感知開銷的需求確定參與協作的車流密度，基于車流密度及認知車輛間距離確定參與協作車輛節點數，其中車輛位置信息由自帶的GPS模塊獲取；

S2、路側單元基于車輛位置和車輛間相關性，引入新的參數，動態地選取相關性較小且距離主用戶較近的認知車輛節點進行協作頻譜感知；

S3、參與協作的認知車輛采用能量檢測技術進行頻譜感知，將獲得的檢測統計量存儲到車輛存儲模塊，利用FCM算法進行聚類，獲取聚類中心和隸屬度矩陣，當檢測統計量隸屬度差異值大于某一閾值時進行本地判決；