[發明專利]交通干擾下無人駕駛車隊通信實時性能分析方法

有效

• 申請號: 201911128045.6
• 申請日: 2019-11-18
• 公開（公告）號: CN111031512B
• 公開（公告）日: 2022-09-09
• 發明（設計）人: 吳瓊;葛紅梅;夏思洋;劉漢旭;董曉丹;李正權;武貴路;李寶龍;劉洋
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: H04W4/40
• 分類號: H04W4/40;H04W24/08;H04B17/391
• 代理公司: 無錫盛陽專利商標事務所(普通合伙) 32227
• 代理人: 顧吉云;黃瑩

本發明提供交通干擾下無人駕駛車隊通信實時性能分析方法，其可以分析在典型交通干擾下，802.11p車隊通信的實時性能，且本方案計算復雜度適中，系統模型簡單合理，適于實際應用。本發明的技術方案中，首先實時計算無人駕駛車隊中的每輛車在交通干擾下的動力學狀態；再根據車輛的動力學狀態確定網絡連通模型，表述任意時刻車輛之間的連通狀態；然后定義了AC0、AC1隊列的傳輸隊列模型，用于表示每一輛車的傳輸隊列的動態行為；之后定義了802.11p MAC服務過程模型，利用服務過程模型以及網絡連通模型求解傳輸隊列模型中的服務時間變異系數，最后利用傳輸隊列模型求解交通干擾下，基于802.11p的車隊通信的兩個實時性能參數。

技術領域

本發明涉及車用無線通信技術領域，具體為交通干擾下無人駕駛車隊通信實時性能分析方法。

背景技術

車聯網(Vehicular Ad Hoc Networks：VANETs)是近年來的研究熱點。車隊(Platoon)是道路上行駛方向一致的一組車輛。在車隊中，頭車由司機控制行駛方向和速度，后面跟隨的車輛與頭車保持一致。車輛以車隊的形式行駛可以提高道路的安全性，降低燃油的消耗，同時有效地減少交通堵塞。

802.11p是專門應用于車載網絡的無線通信技術，該協議媒體訪問控制層采用EDCA(Enhanced Distributed Channel Access)機制，以提供信道接入優先級；具體而言，802.11p EDCA機制利用多個不同優先級的傳輸隊列(AC0，AC1,AC2,AC3)，去傳輸不同類型的信息，安全信息對時間要求比較高，所以由高優先級隊列傳輸；緊急的安全信息由最高優先級隊列AC0傳輸，周期性的安全信息由次高優先級隊列AC1傳輸；娛樂等信息對時間要求沒那么高，由低優先級隊列AC2和AC3傳輸。當一個車輛內有兩個隊列同時傳輸數據時，高優先級的隊列繼續進行數據傳輸，而低優先級的隊列則相當于產生一次碰撞，需要重新進行退避。車載網絡中802.11p定義了兩個實時通信性能參數：數據包的時延、數據包的傳遞率；數據包的時延指從數據包到達發送車輛的傳輸隊列時刻起，一直到數據包被接收車輛接收或者被丟棄時刻；數據包的傳遞率指發送車輛通信范圍內的車輛成功接收到的數據量與發送端發送的數據量的比值；這兩個參數被用來判斷車聯網中車輛之間信息傳遞的及時性、可靠性，基于車輛間信息傳遞的性能可以用來判斷整個車聯網運行的安全性。但是，目前針對車載網絡中802.11p的通信性能研究主要是集中在靜態性能研究方向，極少有人研究802.11p實時的動態性能，特別是在交通干擾因素下，802.11p車隊通信的實時性能變化情況的研究目前還沒有人涉及。

發明內容

為了解決交通干擾因素下，車聯網中車隊通信實時性能變化情況缺乏確認方法的問題，本發明提供交通干擾下無人駕駛車隊通信實時性能分析方法，其可以分析在典型交通干擾下，802.11p車隊通信的實時性能，且本方案計算復雜度適中，系統模型簡單合理，適于實際應用。

本發明的技術方案是這樣的：交通干擾下無人駕駛車隊通信實時性能分析方法，其包括以下步驟：

S1：設車隊中任意車輛V_ij的運動運動遵循車輛跟隨模型IDM模型；

其特征在于，其還包括以下步驟：

S2：定義網絡連通模型H(t)反應任意時刻車輛之間的連通狀態，H(t)表示如下：

其中，用來反應車輛V_i,j與車輛V_k,l在時刻t時的連通性，表示t時刻車輛V_k,l在車輛V_i,j的傳輸范圍之內，否則，不在車輛V_i,j的傳輸范圍之內；

所述網絡連通模型H(t)中任意元素的表達式為：