[发明专利]一种基于拓扑预测的车用网络路由方法

权利要求书

1.一种基于拓扑预测的车用网络路由方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：上行路由过程，即车辆发送信息到路旁系统的过程：具体步骤分为S11和S12；

S11：首先建立车用网络动态演化模型，然后在车用网络动态演化模型的基础上建立节点可靠度评价模型，初始节点即通信发起节点将请求信息发送到根据节点可靠评价模型决策出的可靠度最优的邻居节点；

S12：可靠度最优的邻居节点转发初始节点的请求信息给路旁系统；路旁系统接收到初始节点发送过来的请求信息，并从Internet网络下载初始节点所需数据信息；

S2:下行路由过程，即路旁系统发送信息给车辆的过程：路旁系统发送初始节点所需数据信息给位置信息变动后的初始节点即目标节点；

S11所述的车用网络动态演化模型定义如下：

在t时刻节点i的邻居节点集，N_i(t)用如下公式表示；

N_i(t)＝{j:(x_i(t)-x_j(t))²+(y_i(t)-y_j(t))²＜R²} j＝1,2,3,...,n

其中x_i(t)、y_i(t)表示t时刻节点i的地理位置坐标，R为节点i的通信半径；

将每个节点i在任意时刻t的行为状态用地理位置坐标x_i(t)、y_i(t)、速度加速度来描述，在t+Δt时刻，节点i的状态变化如下：

根据任意时刻t节点速度、加速度及地理位置坐标预测下一时刻节点的位置信息；上述的公式(1)、公式(2)、公式(3)统称为车用网络动态演化模型；

车用网络动态演化模型中t和t+Δt时刻之间的间隔Δt取一个常量，且Δt≤10s；

S11的具体步骤如下：

S111:初始节点广播Hello报文，Hello报文的内容包括初始节点的地理位置坐标和IP地址；收到Hello报文的节点发送应答报文给初始节点，并且将初始节点的信息添加到邻居表；应答报文包括应答节点的速度、加速度、地理位置坐标、最终目的地、相对目的地及IP地址；

S112：初始节点收到应答报文后，将获取的应答节点的信息添加到邻居表；然后建立当前t时刻车用网络拓扑图，用G(V^t,E^t)表示，其中V^t是在t时刻节点的集合，E^t是边的集合；初始节点提取应答报文的信息，根据车用网络动态演化模型，计算出t+Δt时刻邻居节点的地理位置坐标，以及初始节点在t+Δt时刻的地理位置坐标，预测出t+Δt时刻初始节点一跳范围以内的车用网络拓扑图G(V^t+Δt,E^t+Δt)，从而求出t+Δt时刻车用网络拓扑图的骨干节点、骨干边及骨干可靠度；

其中，所述车用网络拓扑图是双向的，并用两个节点之间的欧几里得定义边集，即：

E^t＝{(i,j)|d(x_i(t),x_j(t))＜M}

在时间演化中，不同拓扑图的公共节点，称为骨干节点；公共边，称为骨干边；

用G(V^t+Δt,E^t+Δt)表示t+Δt时刻车用网络的拓扑图，其中V^t+Δt是在t+Δt时刻节点的集合，E^t+Δt是边的集合；

骨干节点集：BV^t＝V^t∩V^t+Δt

骨干边：BE^t＝E^t∩E^t+Δt

定义每个节点拥有骨干边的个数为该节点的骨干可靠度数，若不是骨干节点，其骨干可靠度数为0；

骨干可靠度数：degree^t(i∈BV^t)＝N({(i,j)|{(i,j)∈BE^t})；

S113：通过链路的可靠度因素和节点距离路旁系统远近因素对节点可靠度进行评价；链路的可靠度又包括以下三个因素：节点的骨干可靠度因素、节点的相对目的地因素和节点的速度因素；最后根据这四个因素组成的节点可靠度评价模型计算邻居节点可靠度，选择可靠度最优的邻居节点作为中继节点与路旁系统建立通信连接。