[發明專利]一種基于無人機輔助的車聯網信息傳輸方法

在審

• 申請號: 202011178451.6
• 申請日: 2020-10-29
• 公開（公告）號: CN112367378A
• 公開（公告）日: 2021-02-12
• 發明（設計）人: 張若南;何亦昕;翟道森;唐曉;蔣毅
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: H04L29/08
• 分類號: H04L29/08;H04W4/40
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明屬于車聯網通信技術領域，公開了一種基于無人機輔助的車聯網信息傳輸方法。本發明針對現有技術存在的問題，將信息傳輸問題形式化為一個與狀態轉移概率和傳輸消耗相關的多目標優化問題，利用“存儲?攜帶?轉發”的機會傳輸方式進行傳輸，并設置狀態轉移概率來對原問題進行簡化，降低算法復雜度，最后，基于Q?learning技術，對所提出的多目標優化問題進行求解。本發明相較于其他信息傳輸方法，可有效提高網絡傳輸成功率、降低路由開銷、傳輸時延以及傳輸跳數，并具有較低的算法復雜度更適合于城市環境，實現智慧交通。

技術領域

本發明屬于車聯網通信技術領域，尤其涉及一種基于無人機輔助的車聯網信息傳輸方法。

背景技術

車聯網是指車與車、車與路、車與人之間進行信息交互，實現車輛與公眾網絡通信的動態移動通信系統。它是物聯網在交通領域重要的應用，也是移動互聯網、物聯網向交通領域發展的必然結果，將實現智能交通管理控制、車輛智能化控制和智能動態信息服務的一體化，可以極大地改善人類生活的方方面面。然而，在大空間尺度下，障礙物、復雜地形、難以接近的地理區域、惡劣天氣等因素都可能導致鏈路質量降低甚至不可用。特別地，在某些極端環境中缺乏基礎設施來輔助車輛通信，單純依靠地基車聯網難以滿足需求。憑借靈活的飛行特性以及良好的信道特征，無人機可作為空中基站/中繼提供通信服務。將無人機引入車聯網，可有效擴展系統容量，提高地面車聯網性能，有望在通信恢復、熱點覆蓋等場景發揮重要作用。

現有技術一提出了一種無人機輔助地面車聯網信息傳輸方法。該方法利用無人機收集地面交通密度和車輛連接狀態信息，并通過Hello報文與車輛進行信息交互。該方法通過車輛與無人機通信，可有效提高車輛之間的整體連通性。現有技術二提出了一種無人機-車輛混合自組織網絡架構，并設計了一種基于空-地混合架構的信息傳輸方法，該方法可有效降低數據包的端到端傳輸時延。

上述技術增強了無人機輔助的車聯網的網絡性能，但仍存在不足之處有待改進。具體來說，現有技術一基于狀態轉移概率來最大化信息傳輸成功率，但該技術忽略了傳輸消耗(能量消耗與時延消耗)的優化，可能造成節點能量耗盡過早退出網絡的情況發生。而現有技術二考慮了傳輸消耗對網絡性能的影響，但該技術的傳輸成功率較低。此外，現有技術一和現有技術二的計算復雜度均較高，難以直接運用在實際應用中。

本發明采用基于無人機輔助的車聯網信息傳輸方法，針對現有技術存在的問題，將信息傳輸問題形式化為一個與狀態轉移概率和傳輸消耗相關的多目標優化問題，利用“存儲-攜帶-轉發”的機會傳輸方式進行傳輸，并設置狀態轉移概率來對原問題進行簡化，降低算法復雜度，最后，基于Q-learning技術，對所提出的多目標優化問題進行求解。本發明相較于其他信息傳輸方法，可有效提高網絡傳輸成功率、降低路由開銷、傳輸時延以及傳輸跳數，并具有較低的算法復雜度更適合于城市環境，實現智慧交通。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供了一種基于無人機輔助的車聯網信息傳輸方法。

本發明是這樣實現的，一種基于無人機輔助的車聯網信息傳輸方法，所述基于無人機輔助的車聯網信息傳輸方法將信息傳輸問題形式化為一個與狀態轉移概率和傳輸消耗相關的多目標優化問題，利用“存儲-攜帶-轉發”的機會傳輸方式進行傳輸，并設置狀態轉移概率來對原問題進行簡化，降低算法復雜度，最后，基于Q-learning技術，對所提出的多目標優化問題進行求解。

進一步，所述基于無人機輔助的車聯網信息傳輸方法包括以下步驟：

第一步，構建基于無人機輔助的車聯網網絡模型和信息傳輸機制；

第二步，基于無人機輔助的車聯網網絡模型和信息傳輸機制，構建源節點到目的節點之間的狀態轉移概率模型；

第三步，基于無人機輔助的車聯網網絡模型和信息傳輸機制，構建源節點到目的節點之間的傳輸消耗模型；