[發明專利]一種三維場景中車載自組織網絡路由選擇方法

有效

• 申請號: 202010139432.6
• 申請日: 2020-03-03
• 公開（公告）號: CN111356199B
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發明（設計）人: 徐川;熊鄭英;韓珍珍;趙國鋒;刑媛
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: H04W40/12
• 分類號: H04W40/12;H04W40/16;H04W40/22;H04W4/48;H04W84/18
• 代理公司: 重慶輝騰律師事務所 50215
• 代理人: 王海軍

1.一種三維場景中車載自組織網絡路由選擇方法，其特征在于，包括以下步驟：

利用卡爾曼濾波算法對車輛的GPS設備獲取的位置信息進行修正，以獲取準確的位置信息，具體包括：

將車輛移動模式分為靜止、勻速運動、勻加速運動和加速度恒定變化的運動，并采用馬爾可夫模型描述車輛移動模式的轉移，建立卡爾曼濾波的狀態轉移矩陣P；

選擇四個卡爾曼濾波器分別表示靜止、勻速運動、勻加速運動和加速度恒定變化的運動四種移動模型，并根據卡爾曼濾波的狀態轉移矩陣P計算每個卡爾曼濾波器的狀態輸入；

根據每個卡爾曼濾波器的狀態輸入計算每個卡爾曼濾波器的卡爾曼增益和誤差協方差；

根據獲取的卡爾曼增益和誤差協方差修正GPS原始數據，并更新每個卡爾曼濾波器的狀態輸出；

采用最大似然法計算各個卡爾曼濾波器模型的狀態輸出與當前車輛移動狀態之間的匹配度，獲得各個卡爾曼濾波器的輸出概率；

根據各個模型的輸出概率和狀態輸出，確定最終修正后的GPS數據；

根據三維VANET網絡特點，基于修正后的GPS數據，分別建立信干燥比SINR、鏈路可用性和緩沖隊列的評估屬性模型，包括：

通過SINR的評估屬性建立的模型表示為：

U(s)＝P{SINR(j,Δt)≥SINR⁰}，

通過鏈路可用性的評估屬性建立的模型表示為：

通過緩沖隊列的評估屬性建立的模型表示為：

其中，U(s)表示通過SINR的評估屬性建立的模型，P{SINR(j,Δt)≥SINR⁰}表示車輛j在Δt時間后接收數據包時的信干燥比SINR(j,Δt)大于信干噪比閾值SINR⁰的概率，P_t表示車輛發射功率，L(ij,Δt)為車輛i與車輛j間數據包傳播損耗，I(j,Δt)為接收數據包的車輛j的干擾；U(l)表示通過鏈路可用性的評估屬性建立的模型，f(T)為持續時間服從高斯分布的概率密度函數，T_p為車輛通信鏈路持續時間；U(q)表示通過緩沖隊列的評估屬性建立的模型，x和y分別為接收車輛在Δt內可能接收的數據包數和發送數據包數，a和b分別為剩余可用緩沖隊列長度和當前時刻緩沖度列長度，f_x和f_y分別為泊松分布函數和二項分布函數；

采用自適應最大化離差算法分別計算每條鏈路的三個評估屬性的權重，具體包括以下步驟：

若當前車輛的鄰居車輛數量為每條無線鏈路l_i的評估屬性為A_j(j＝1,2,3)，且根據每條鏈路的SINR、鏈路可用性和緩沖隊列的評估屬性值可以得到鏈路l_i對應的屬性值u_ij，則建立決策矩陣

每個評估屬性的權重矢量為則鏈路l_i總屬性評估值為且對于屬性A_j，鏈路l_i與其它鏈路l_k的離差為則對于屬性A_j，所有鏈路的總離差為

根據約束和離差最大化目標函數為

構建拉格朗日函數分別求偏導和得出每條鏈路l_i最優的三個權重最優解

根據評估屬性模型以及其對應法人權重建立基于多屬性決策的鏈路可靠性模型，并通過該模型確定三維VANET場景的無線鏈路可靠性值；

當前車輛根據無線鏈路可靠性值選擇最優路由路徑。

2.根據權利要求1所述的一種三維場景中車載自組織網絡路由選擇方法，其特征在于，車輛i與車輛j間數據包傳播損耗L(ij,Δt)表示為：

其中，β_i∈{0,1}表示鄰居車輛屬性，0和1分別為層內和層間鄰居；θ為天線增益；2＜α＜4為路徑損耗指數；d為歐式距離并由修正后的GPS數據進行計算獲得，ρ為陰影衰落因子，Δt表示數據包傳輸的時間。

3.根據權利要求1所述的一種三維場景中車載自組織網絡路由選擇方法，其特征在于，接收數據包的車輛j的干擾I(j,Δt)表示為：

其中，N₀代表高斯噪聲，為Δt后車輛j的鄰居車輛數，Δt表示數據包傳輸的時間。