一种基于动态分组机制的车辆协同防撞和通信方案研究

发布时间：2017-06-15 02:00

  本文关键词：一种基于动态分组机制的车辆协同防撞和通信方案研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在车联网研究中,行车安全和高效通信是两个重要的研究领域,两者相辅相成：高效通信为车辆提供及时的道路信息,保障行车安全,同时满足乘客获取网络信息的需求,而车辆安全又是保证稳定通信的前提。本文的研究以车辆动态分组机制为切入点,对道路上行驶的车辆在车道级别进行分组管理,提供高效的碰撞预警服务,并且利用分组的特点,为车辆间的通信提供分布式的解决方案。本文首先认真研究了一种基于分组的碰撞预警机制,针对其中存在的不足提出了对应的解决方案：为了避免某些路况下车辆短时间内频繁加入和离开一个分组的情况,提出了一种延时答复机制,减少了分组的动态变化,降低了网络开销；对于预警信息可能不能及时发送给刚加入分组的车辆而导致的追尾问题,提出了一种延长预警信息有效时间的方案；对预警信息和更新信息的转发方案一基于位置的退避机制进行了优化,加入了车辆密度的因素,避免在车辆密度过高时由于信息的频繁冲突而引发预警信息转发延时过长的问题；最后对分组的长度加以限制,降低了维护分组的开销,进一步减少了网络中的数据包数量。在此基础上,本文结合优化后的分组机制组内车辆信息共享的优势,提出了一种基于车辆分组的分布式通信方案。车辆首先能够判别通信的目的车辆是否与自身在同一组内。若在同一组内,则认为车距不远,利用V2V多跳路由方式可以进行稳定的组内通信；否则,采用路边基站转发的方式进行组间通信。基站转发模式中我们采用了一种基于SDN的车联网通信技术：SD-VCPS,并利用分组的特点对其路由策略进行了优化设计：每次通信更新数据中心中该分组内的所有车辆信息。此优化方案在通信频繁时可以有效降低时延,提高通信效率。仿真实验结果表明,优化后的预警方案能够有效地降低网络开销,提高预警成功率；基于目的车辆所在分组的分布式通信方案相比于未分组通信方案在网络延迟及丢包率方面有明显改善,而且改进了的组间路由方案降低了车辆切换基站所需的时间开销,从而进一步降低了网络的延迟。
【关键词】：车联网 动态分组 车辆防撞 SDN(软件定义网络) 路由协议
【学位授予单位】：华东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U495;TP391.44;TN929.5
【目录】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-12
• 第1章 绪论12-16
• 1.1 选题背景及意义12-13
• 1.2 国内外研究现状13-14
• 1.3 论文主要研究内容及结构14-16
• 第2章 关键技术及工具16-25
• 2.1. SDN介绍16-23
• 2.1.1 产生背景16-17
• 2.1.2 基本架构17-18
• 2.1.3 结构特点18-19
• 2.1.4 OpenFlow协议19-23
• 2.1.5 相关研究23
• 2.2. NS3介绍23-24
• 2.3. 本章总结24-25
• 第3章 基于动态分组的防撞机制25-42
• 3.1 车道级别动态分组的概念25-26
• 3.2 基于分组的分布式预警协议26-27
• 3.2.1 相互预警机制26-27
• 3.2.2 自预警机制27
• 3.3 基于位置的退避方案27-28
• 3.4 动态分组机制的优化28-34
• 3.4.1 延时答复机制28-30
• 3.4.2 延长M_(warn)预警信息的有效时间30-32
• 3.4.3 基于位置与密度的退避方案32-33
• 3.4.4 控制分组长度33-34
• 3.5 交叉路口防撞分析34-40
• 3.5.1 路口微观模型34-35
• 3.5.2 合流行为分析35-37
• 3.5.3 数据结构及消息类型37-38
• 3.5.4 流程描述38-39
• 3.5.5 合流风险评估39-40
• 3.6 本章总结40-42
• 第4章 基于目的车辆所在分组的通信方案设计42-53
• 4.1 判断目的节点所在分组42-44
• 4.2 组间车辆通信存在的问题44-45
• 4.3 SD-VCPS技术介绍及优化45-52
• 4.3.1 框架设计介绍45-47
• 4.3.2 控制器技术47-48
• 4.3.3 SD-VCPS路由方案介绍48-51
• 4.3.4 路由方案优化设计51-52
• 4.4 本章总结52-53
• 第5章 实验与仿真53-68
• 5.1 确定密度阀值53-55
• 5.2 分组碰撞预警机制实验分析55-58
• 5.2.1 高速公路场景实验55-56
• 5.2.2 城市十字路口场景实验56-58
• 5.3 选择V2V通信的路由协议58-61
• 5.4 基于目的车辆所在分组的通信方案实验分析61-66
• 5.4.1 分组不变化时实验分析61-64
• 5.4.2 分组变化时实验分析64-65
• 5.4.3 两种组间通信方式的对比实验65-66
• 5.5 本章总结66-68
• 第6章 总结与展望68-71
• 6.1 总结68-69
• 6.2 展望69-71
• 致谢71-72
• 参考文献72-75
• 附录75-79
• 攻读硕士期间发表的论文79

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