智能城市车载网络分层分区协作通信模型研究（英文）

城市车载网络能为解决城市交通问题提供有效的方法.大多数已存在的传输模型由于不能解决车辆的高速移动、复杂城市交通环境和多变的交通密度问题,导致传输效率低、可靠性能差.该文紧紧围绕城市环境信号传输衰减、红灯等停、固定和周期的公交运行模式,提出分层分区的通信模型.该模型充分利用公交的固定路线运行和普通车辆与公交之间的簇首节点转发策略进行优化,将车辆之间复杂的不确定的传输协议转换成协作的、稳定的3层模型.设计了有限时延内的单跳转发机制,以保证公交协助转发的可靠性和有效性;设计了簇首触发转发机制以适应不同的车辆密度.仿真实验表明,整体模型具有较高的传输效率和较低的时延,且对于具有高移动性和复杂道路环境的城市车载网络具有较好的适应性.     

VANET中基于动态传输范围的可靠性路由协议

在车载自组织网络(Vehicular Ad Hoc Networks,VANET)中,车辆密度不断变化而传输范围固定不变导致了网络中连通性差,误比特率高的问题.车辆的移动性会降低通信过程中链路的稳定性,影响通信效率.提出一种基于动态传输范围的可靠性路由协议(Reliability Routing Protocol based on Dynamic Transmission Range,RRDR),根据道路上局部车辆密度调节传输范围的大小,保证网络的连通性,降低数据传输延迟.并且提出了适应城市环境的通信链路可靠性模型,可以提高路由过程中的数据投递率.仿真结果表明,RRDR协议在城市环境中表现出良好的性能,提高了网络的连通性和稳定性.     

基于簇首负载均衡的无线传感器网络分层路由协议

针对分层无线传感器网络的簇首选择开销大,靠近汇聚节点(Sink)的簇首容易负载过重,且路由需经多跳才能至Sink而导致时延大等问题,提出充分考虑簇首负载均衡的路由协议;采用多Sink节点来构建网络,运用接收信号强度指示对网络进行梯度分簇,使用移动传感节点在簇首和Sink之间转发数据;仿真实验验证了上述方案能有效地均衡无线传感器网络中的簇首负载,从而降低网络传输时延与能耗,提高网络生存周期;对于解决无线传感器网络单点失效及网络能耗高等问题有重要的价值。     

城市车联网中紧急消息的快速广播路由研究

研究了车载自组织网络(VANET)中紧急安全消息的多跳广播协议,针对城市场景的特点提出了一种基于最小期望剩余时延转发的广播算法(BP-MEDF).该算法综合考虑了信号衰落、排队时延、广播干扰和车辆快速移动等因素,提出基于最小期望剩余时延的中继优选模型,结合城市道路的静态和动态路由属性,协议规定发送端首先指定最佳中继快速转发消息,当指定的中继转发失败时其他接收节点协作转发以确保路由可靠性.通过NS2仿真表明,相比于传统的协议, BP-MEDF在满足一定广播可靠性的前提下,降低了广播时延,具有更高的广播效率.     

基于模糊逻辑的VANET安全消息路由方法

现有车载自组织网络(VANET)安全消息路由方法通常给度量因素设置固定权重,导致在动态车载网络环境中性能不佳,为此本文提出一种基于模糊逻辑的VANET安全消息路由方法.首先,综合考虑当前转发车辆与邻居车辆之间的相对速度、邻居车辆与安全消息目的地的方向偏差以及邻居车辆通信范围内的车辆密度等因素,利用模糊逻辑系统对所有候选...     

基于位置信息的多车协同碰撞预警协议

在车载自组网中,无线信道的通信质量直接影响了EWM(emergence warning message)的多跳广播传输性能.为提高车辆在复杂信道环境下的EWM传输效率、降低延时,综合考虑交通环境下无线网络信号的可靠性、消息传输的实时性及道路交通状况信息,提出一种基于位置信息的多车协同碰撞预警协议(vehicle collision warning protocol,VCWP).该协议在通信范围内选取首选转发车和候选转发车,在进行退避时间的选取时,采取基于邻节点密度的信道竞争机制,以保证EWM在复杂信道环境下的低时延、可靠送达.仿真验证表明VCWP与GPSR(greedy perimeter stateless routing)、IEEE 802.11p协议的BEB(binary exponential back-off)退避策略相比具有良好的性能,提高了EWM传输成功率,降低了时延,为复杂信道通信质量环境下EWM的传输提供了可靠性保证.     

ROGR:基于定向道路的地理位置路由

地理位置路由协议被广泛应用于车载网络VANETs(vehicle Ad Hoc networks),然而在真实的城市场景中,由于复杂的道路拓扑和车辆移动,网络拓扑呈动态变化,给地理位置路由协议提出了挑战。传统的基于定向节点地理位置路由遭受可达性和可扩展性的折衷问题。为此,提出面向VANETs城市场景基于定向道路的地理位置路由ROGR(road-oriented geographic routing)协议。ROGR协议利用道路数字地图信息,并结合了基于源节点转发和基于接收节点转发机制。在每一跳中,利用数字地图信息和周期的beacon包,源节点计算各路段的权值;并选择具有最大权值的路段作为数据包传输路段,再将该路段上的车辆作为下一跳转发节点的候选节点。然后,这些候选节点利用基于退避时延机制竞争转发数据包。仿真结果表明,提出的ROGR协议具有好的可达性和可扩展性。     

一种改进WCA分簇广播路由在高速公路环境的应用研究

针对高速公路上车辆节点运动速度快,拓扑结构变化频繁,传统车载广播算法广播覆盖率低、簇结构不稳定,造成网络负载高等缺点.本文在充分研究高速公路的车载自组网络(vehicle ad hoc networks,VANETs)环境的基础上,提出了一种基于权值的HWCA(Highway Weighted Clustering Algorithm)分簇广播算法.该算法通过增加HRSU(Highway Road Side Unit)节点,有效控制了成簇规模,并通过车辆的行驶模型实时确定簇首节点和首尾网关节点,提高网络广播的可靠性.仿真结果表明,在高速公路环境下,HWCA较现有的车载广播算法有更好的广播覆盖率,更低的簇首变化频率,更稳定的簇结构,并有效地降低了网络负载,减小了系统开销.     

一种基于分簇优化的VNDN数据转发方法

车辆命名数据网络（VNDN）是一种架构于NDN上的车辆自组织网络（VANET）,是基于信息中心网络体系的未来车联网典型代表之一.在VNDN中,车辆的移动性会导致基于耦合路由的NDN数据交互出现通信链路断裂问题.鉴于此,提出了一种基于分簇的车辆移动预测及数据转发方法 .利用卡尔曼滤波预测机制,对具有相似移动特征的车辆进行分簇,同时引入网关节点来合理控制簇的大小并保证相邻簇之间的通信.仿真结果表明：所提方法能够有效降低数据传输时延,提高数据交付成功率.     

城市公交车辆互联自适应模型研究与实现

以城市公交车辆运行为研究对象,分析当前公交车辆的实际运行情况,利用移动自组织网络相关知识,提出一种自适应的公交车辆运行模型,最后利用相关网络仿真软件对系统模型进行仿真.仿真实验表明,利用自适应后的公交车辆仿真系统能够提高公交车辆的运行效率,此对城市公交车辆的实际运行具有重要的参考意义.     

机动车限行提高城市公交路段车辆行驶速度的仿真研究

考虑无公交站台、有非港湾式公交站台和有港湾式公交站台这三种类型的城市公交道路,构建基于安全距离跟车行为的双车道元胞自动机模型。根据南京市区道路上各类车辆的实际比例,仿真分析机动车速度与道路空间占有率之间的关系,并以非出租小汽车限行比例为20%和40%为例,研究机动车限行对公交路段车辆行驶速度的影响。结果表明,当道路空间占有率在0.2以下时,小汽车限行对机动车行驶速度的影响较小;当道路空间占有率高于0.2时,小汽车限行后无公交站台道路和港湾式公交站台道路上的机动车速度提升幅度较大,而非港湾式公交站台道路上车速提升幅度远不如前两者显著,因此城市公交路段应尽量采用港湾式公交站台。     

部分锯齿形公交优行进口道的交通设计与分析

基于智能交通运输系统的背景,研究了部分锯齿形公交优先进口道的交通设计与分析, 包括信号设置、延误和通行能力计算、社会车辆在预先信号停车线处的排队长度计算以及锯齿形公交进口道的尺寸设计等内容,对于进一步推行公交优先,改善城市的公共汽车交通具有一定的理论意义和实用价值。     

基于多因素均衡动态分簇的WSN路由协议算法研究

为了解决无线传感器网络分簇路由协议随机筛选簇头节点的位置分布不均衡及转发节点的数据传输路径不合理会加剧节点能量消耗、缩短网络生存周期的问题,提出一种基于改进社交网络搜索算法(ISNS)优化模糊C均值聚类(FCM)的多因素均衡动态分簇路由协议(MD-LEACH)。首先,引入莱维飞行改进反向精英学习策略,以增强社交网络搜索算法的全局寻优能力;接着,使用ISNS优化模糊C均值聚类算法对网络节点动态均匀分簇,均衡网络负载;此外,在每个簇内,考虑簇内节点的能量因素和位置因素引入模糊推理,设计两种簇头选取模式,动态选举簇首,提高簇首质量。在稳定传输阶段,将单跳改为簇首之间的通信的方式,使用改进的蚁群算法寻找最优数据传输路径,提高能量效率。仿真结果表明,算法能够有效提高能量效率,平衡网络负载,延长网络生存期。     

基于MIV-BP神经网络的公交场站污染物暴露水平测评

为了研究城市居民在公交场站污染物暴露水平下的影响程度, 分析交通、公交场站、气象条件及周边环境对污染物浓度的影响, 本文通过测量早晚高峰以及平峰期间的PM2.5浓度、CO浓度、风速、温度、车流量等10个因素, 采用平均影响值（MIV）与BP（back propagation）神经网络相结合的方法, 确定公交场站污染物暴露水平的主要影响因素, 并在此基础上建立MIV-BP神经网络测评模型。评估结果表明：公交场站PM2.5的暴露浓度与公交停靠站类型、车流量、小车流量、大车流量、风速、湿度、降雨量有关;CO的暴露浓度与瞬时停靠车辆数、公交停靠站类型、湿度、风速、温度、车流量有关;改进后的MIV-BP神经网络模型较BP神经网络具有更高的预测精度和准确度, 可有效对公交场站污染物暴露水平进行测评。     

综合考虑公交相位优先和非公交相位补偿的单点信号优化方法

为降低公交车辆在交叉口的延误,同时兼顾社会车辆的通行效率,提出了一种综合考虑公交相位优先和非公交相位补偿的单点信号优化方法。首先,公交优先算法以交叉口的人均延误模型为目标函数,以遗传算法为求解工具,研究了绿灯延长策略ΔGt和红灯早断策略ΔRt的选取。然后,在实施公交信号优先的后续周期对非公交相位进行补偿,从而降低公交相位优先对社会车辆的影响。最后,以北京市朝阳路与高碑店北路交叉口为例进行验证。结果表明:优化后的交叉口人均延误明显降低,且非公交相位补偿策略使社会车辆的通行效率没有受到太大的损害。     

考虑信号灯状态的经济车速规划

为解决车辆在信号灯控制区域频繁启停造成的通行延误和通行效率低问题,提出了考虑信号灯状态的经济车速规划方法。首先,借助车路协同技术通过车-车、车-路交互获得车辆当前的位置和运动状态数据,以及信号灯相位信息,对近信号控制区车辆通行特征及路口可通过性进行判定,建立车辆通行引导控制模型;其次,对各驾驶行为下车辆时空轨迹进行分析,分别以路口停车次数及车辆延误最小为目标,建立统一优化目标函数,利用多目标粒子群算法求得最优经济车速,以向驾驶员提供车速建议;最后,为验证车速引导模型的有效性,利用PreScan、Vissim和MATLAB/Simulink联合仿真。结果表明,该方法可有效避免红灯停车,车辆行程时间可减少18.7%,停车次数在高车流密度下减少44%以上,车辆延误减少45%。     

基于干线协调的公交信号优先方法研究

以多个交叉口组成的干线路段为研究对象,提出一种基于干线协调的公交信号优先控制方法以实现交叉口所有车辆整体效益的最优。该系统由公交请求生成系统、通信系统、交通信号控制系统组成,通过双层优化的方法,即干线协调处于双层优化方法的上层,公交优先处于双层优化方法的下层,并以干线协调作为公交优先的前提条件,通过红灯早断和绿灯延长策略实现公交信号优先。具体案例分析表明,在不违背干线协调这一前提条件下给予到达交叉口的公交车以优先通行权,可以减少公交车辆在线路各个交叉口的等待时间,同时公交相位社会车辆的延误也得到降低。     

区域公交车辆调度问题的可靠性

为避免交通拥挤等突发事件干扰车辆正常、按时地完成某班次,从而造成公交车辆调度方案失效,需编制一个具较高可靠性的方案以适应环境变化.文中将区域公交车辆调度问题视为”部分班次被某车辆完成”的集合划分问题,假设不确定因素引起车辆延时完成某班次的时间服从正态分布,首次引入公交车辆调度方案的可靠度概念,考虑站场容量等约束因素,研究一类以车辆使用费用最少为第一目标和公交车辆调度方案可靠度最大为第二目标的多目标规划问题;再用约束法将第二目标变为约束条件,使该问题转化为单目标规划问题,设计求解问题的改进遗传算法,根据问题特征定义染色体编码、适应度函数、产生初始种群的启发式算法、交叉和变异操作等;最后,通过一个算例验证了模型和算法的正确性及有效性.     

基于相位优先度规则的单点公交优先控制策略

为了丰富决定信号切换的关键交通事件,并进行合理平衡和协调,达到多目标优化,提出了相位优先度的概念,根据关键交通事件的触发计算相位优先度,在此基础上设计了一种在双环相位结构下基于相位优先度规则的单点公交优先信号控制策略,该规则包括起始相位选择规则、屏障内相位切换规则和屏障间相位切换规则.仿真测试和分析结果表明,相对定时控制、基本感应控制,该控制策略可以有效地减少公交车辆延误,社会车辆也同时受益,达到多目标主体的利益平衡;与基于相位优先度规则的自适应控制相比,该控制策略保证了公交优先的有效性.