面向自动驾驶的车联传感网布局优化问题研究
发布时间：2022-01-20 19:16
近年来自动驾驶汽车逐渐兴起并且发展势头迅猛,如何提高自动驾驶的行车安全,增强智能车辆通信系统的实时性成为社会关注的热点问题。由于自动驾驶汽车在路上安全行驶需要得到局部以及全局的路况信息,因此增添道路基础设施辅助通信,建立完整的信息传递架构模型十分重要。然而传统车联网缺少对于路况信息的实时监测,并且4G网络的延迟性不足以满足车联网的运行。本文通过将车联网和传感网相融合的方法,将路边单元（Road Side Unit,RSU）和传感器联合部署在道路两侧,RSU可与SG微基站通信再将信息传递到边缘云数据中心,实现对路况的监测并对道路上的车辆进行全覆盖,使得车辆能够通过一跳直接与路边的路基辅助设备通信连入网络,提高道路信息的实时性,减少网络传输的延迟性。本文针对车联传感网（Hybrid VANET-Sensor Network,HVSN）网络架构模型下的网络布局优化问题展开研究,在最小化部署成本的前提下求解出最优的网络布局方案。首先,根据HVSN的网络特性,设计了基于HVSN网络的树形拓扑架构,此树形架构适用于城市环境的道路监测与部署,并且树形架构易于扩展、容错性较强。为了避免在部署时造成资源...
【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１车联网通信示意图??Ｆｉｇ．?２．１?Ｔｈｅ?ｓｃｈｅｍａ?ｏｆ?ＶＡＮＥＴ?ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ??
?面向自动驾驶的车联传感网布局优化问题研宄???（４）安全性：由于ＶＡＮＥＴ提供了对生命至关重要的道路安全应用，因此必须满??足这些消息的安全性。??２．１．２车联网体系架构??车联网是物联网在智能交通领域的主要应用，它的体系结构类似于物联网，由感知??层、转送层、应用层组成［２９］，如图２．２所示：??车联网体系架构??Ｘ?丄?＇?１??感知层?传输层?应用层??Ｉ?１?１??＿ｉｉｉｉ＿＿＿ｘ＿?＿＿３Ｔ—．?？士??电?分??兰?信安交?ｖ??°?摄?传：ｚ?互?，＿?？?式?此??读像?感接?ｉ?鹊?ｆｊ?秧?信?费??写、ｙ?器收星?０?驶序?ｎ?管??器?机１?；电篇Ｓ堂理■??等?网理理??等?４＾??图２．?２车联网体系结构示意图??Ｆｉｇ．?２．２?Ｔｈｅ?ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ＶＡＮＥＴ?ｓｙｓｔｅｍ??车联网感知层：承担着道路交通信息和车辆信息采集的作用，通过传感器、摄像头、??ＲＦＩＤ读写器等设备对信息进行采集，实现车辆导航定位系统、车－车、车－路边基础相设??施、车－人之间的信息交互、路况感知、车速测量等，为车联网的应用提供更加全面的??信息服务。??车联网传输层：定义专用的网络和特定的协议来对感知层采集的信息进行传速，为??应用程序提供透明的信息传输服务，通过对云计算以及其他虚拟技术的综合应用，对应??用层提供更加强大的支撑。??车联网应用层：应用层是指对各个终端提供不同类型的交通领域相关服务，其中包??括分布式交通信息获娶安全驾驶服务、交通秩序管理、计费服务等，车联网的应用要??适应网络的未来发展，
?大连海事大学专业学位硕士学位论文???３车联传感网（ＨＶＳＮ）网络模型??３．１?ＨＶＳＮ网络组成和基本架构??为降低自动驾驶汽车的出行事故率，提升自动驾驶汽车的道路安全，本文在深入研??究了一系列车联网和传感网的融合思想过后，对ＨＶＳＮ网络架构对基础设施的布局优化??展开研宄。将Ｓｅｎｓｏｒ布设在道路两侧收集道路信息，通过ｓｅｎｓｏｒ之间的多跳形成自组织??网络将道路信息上行发送至边缘云数据中心，信息下行发送给周围车辆。采用车联网和??传感网相融合的方式，实现道路信息的实时监测，构成车辆终端与信息管理云数据中心??的一体化通信系统，减少信息传输时延，使车辆终端能够更快的接收到信息并扩大信息??传输的范围使得较远范围内的车辆也能接收到信息。??如图３．１所示为ＨＶＳＮ网络架构图，该架构由五个部分组成：一是车辆测试点，用??来测试网络的覆盖率、连通性；二是传感器，传感器分布在低洼路段和易结冰路段两侧，??收集道路信息并转发给路边单元和路过车辆；三是路边单元ＲＳＵｓ，ＲＳＵ汇聚传感器感??知到的道路信息并传递给微基站，当车辆路过其通信范围内也会及时的将道路信息转发??给车辆；四是５Ｇ微基站，微基站收集ＲＳＵ的道路信息并转发给边缘云数据卸载消息；??五是边缘云数据中心，将交通数据传输到边缘云能够减少传输时延、加快数据存储和处??理、减轻数据中心的计算压力。??（爲：）??雜参ｖ一??图３．１?ＨＶＳＮ网络架构图??Ｆｉｇ．?３．１?Ｔｈｅ?ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ?ｏｆ?Ｈｙｂｒｉｄ?ＶＡＮＥＴ－Ｓｅｎｓｏｒ?Ｎｅｔｗｏｒｋ??－１３?－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]聚焦MEC边缘云,赋能5G行业应用[J]. 吕华章,陈丹,王友祥. 信息通信技术. 2018(05)
[2]5G车联网对自动驾驶技术发展的影响[J]. 许彩霞. 信息通信. 2018(06)
[3]无线传感器网络综述[J]. 吴瑞睿,刘洁琳. 科技创新与应用. 2018(14)
[4]VANET中基于WSN节点感知的高效路由协议设计方案[J]. 张定祥,张跃进. 计算机应用研究. 2018(12)
[5]无线传感器网络应用综述[J]. 任志玲,张广全,林冬,张钟保,赵星. 传感器与微系统. 2018(03)
[6]城市环境车联网中基于近似算法的RSU部署方案[J]. 朱钧宇,黄传河,范茜莹,覃匡宇,付斌. 通信学报. 2018(01)
[7]5G网络架构对车联网发展影响的研究[J]. 徐灿辉. 广东通信技术. 2018(01)
[8]浅谈我国城市道路交通现状及发展策略[J]. 姚真. 现代国企研究. 2017(08)
[9]车载自组织网络中基于连接时长的RSU部署方案[J]. 丁正超,魏振春,冯琳. 电信科学. 2017(04)
[10]车联网在5G网络环境下的发展趋势及应用探究[J]. 高云桐. 电脑知识与技术. 2016(23)
硕士论文
[1]车载自组织网络安全通信协议研究[D]. 刘文山.江苏大学 2016
本文编号：3599372
【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１车联网通信示意图??Ｆｉｇ．?２．１?Ｔｈｅ?ｓｃｈｅｍａ?ｏｆ?ＶＡＮＥＴ?ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ??
?面向自动驾驶的车联传感网布局优化问题研宄???（４）安全性：由于ＶＡＮＥＴ提供了对生命至关重要的道路安全应用，因此必须满??足这些消息的安全性。??２．１．２车联网体系架构??车联网是物联网在智能交通领域的主要应用，它的体系结构类似于物联网，由感知??层、转送层、应用层组成［２９］，如图２．２所示：??车联网体系架构??Ｘ?丄?＇?１??感知层?传输层?应用层??Ｉ?１?１??＿ｉｉｉｉ＿＿＿ｘ＿?＿＿３Ｔ—．?？士??电?分??兰?信安交?ｖ??°?摄?传：ｚ?互?，＿?？?式?此??读像?感接?ｉ?鹊?ｆｊ?秧?信?费??写、ｙ?器收星?０?驶序?ｎ?管??器?机１?；电篇Ｓ堂理■??等?网理理??等?４＾??图２．?２车联网体系结构示意图??Ｆｉｇ．?２．２?Ｔｈｅ?ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ＶＡＮＥＴ?ｓｙｓｔｅｍ??车联网感知层：承担着道路交通信息和车辆信息采集的作用，通过传感器、摄像头、??ＲＦＩＤ读写器等设备对信息进行采集，实现车辆导航定位系统、车－车、车－路边基础相设??施、车－人之间的信息交互、路况感知、车速测量等，为车联网的应用提供更加全面的??信息服务。??车联网传输层：定义专用的网络和特定的协议来对感知层采集的信息进行传速，为??应用程序提供透明的信息传输服务，通过对云计算以及其他虚拟技术的综合应用，对应??用层提供更加强大的支撑。??车联网应用层：应用层是指对各个终端提供不同类型的交通领域相关服务，其中包??括分布式交通信息获娶安全驾驶服务、交通秩序管理、计费服务等，车联网的应用要??适应网络的未来发展，
?大连海事大学专业学位硕士学位论文???３车联传感网（ＨＶＳＮ）网络模型??３．１?ＨＶＳＮ网络组成和基本架构??为降低自动驾驶汽车的出行事故率，提升自动驾驶汽车的道路安全，本文在深入研??究了一系列车联网和传感网的融合思想过后，对ＨＶＳＮ网络架构对基础设施的布局优化??展开研宄。将Ｓｅｎｓｏｒ布设在道路两侧收集道路信息，通过ｓｅｎｓｏｒ之间的多跳形成自组织??网络将道路信息上行发送至边缘云数据中心，信息下行发送给周围车辆。采用车联网和??传感网相融合的方式，实现道路信息的实时监测，构成车辆终端与信息管理云数据中心??的一体化通信系统，减少信息传输时延，使车辆终端能够更快的接收到信息并扩大信息??传输的范围使得较远范围内的车辆也能接收到信息。??如图３．１所示为ＨＶＳＮ网络架构图，该架构由五个部分组成：一是车辆测试点，用??来测试网络的覆盖率、连通性；二是传感器，传感器分布在低洼路段和易结冰路段两侧，??收集道路信息并转发给路边单元和路过车辆；三是路边单元ＲＳＵｓ，ＲＳＵ汇聚传感器感??知到的道路信息并传递给微基站，当车辆路过其通信范围内也会及时的将道路信息转发??给车辆；四是５Ｇ微基站，微基站收集ＲＳＵ的道路信息并转发给边缘云数据卸载消息；??五是边缘云数据中心，将交通数据传输到边缘云能够减少传输时延、加快数据存储和处??理、减轻数据中心的计算压力。??（爲：）??雜参ｖ一??图３．１?ＨＶＳＮ网络架构图??Ｆｉｇ．?３．１?Ｔｈｅ?ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ?ｏｆ?Ｈｙｂｒｉｄ?ＶＡＮＥＴ－Ｓｅｎｓｏｒ?Ｎｅｔｗｏｒｋ??－１３?－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]聚焦MEC边缘云,赋能5G行业应用[J]. 吕华章,陈丹,王友祥. 信息通信技术. 2018(05)
[2]5G车联网对自动驾驶技术发展的影响[J]. 许彩霞. 信息通信. 2018(06)
[3]无线传感器网络综述[J]. 吴瑞睿,刘洁琳. 科技创新与应用. 2018(14)
[4]VANET中基于WSN节点感知的高效路由协议设计方案[J]. 张定祥,张跃进. 计算机应用研究. 2018(12)
[5]无线传感器网络应用综述[J]. 任志玲,张广全,林冬,张钟保,赵星. 传感器与微系统. 2018(03)
[6]城市环境车联网中基于近似算法的RSU部署方案[J]. 朱钧宇,黄传河,范茜莹,覃匡宇,付斌. 通信学报. 2018(01)
[7]5G网络架构对车联网发展影响的研究[J]. 徐灿辉. 广东通信技术. 2018(01)
[8]浅谈我国城市道路交通现状及发展策略[J]. 姚真. 现代国企研究. 2017(08)
[9]车载自组织网络中基于连接时长的RSU部署方案[J]. 丁正超,魏振春,冯琳. 电信科学. 2017(04)
[10]车联网在5G网络环境下的发展趋势及应用探究[J]. 高云桐. 电脑知识与技术. 2016(23)
硕士论文
[1]车载自组织网络安全通信协议研究[D]. 刘文山.江苏大学 2016
本文编号：3599372
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