[发明专利]一种邻居数量检测和Q学习的车联网MAC协议优化方法

权利要求书

1.一种邻居数量检测和Q学习的车联网MAC协议优化方法，其特征在于，包括：

获取当前车辆节点对应的邻居车辆节点的Beacon消息，通过所述Beacon消息构建邻居表，并利用所述邻居表，计算对应的两跳邻居数量；

将当前车辆节点视为智能体，利用Q学习和周期性的Beacon消息训练智能体，构建所述智能体的状态空间和动作空间，其中，所述状态空间为所述智能体对应的所有两跳邻居数量的集合，所述动作空间为所述智能体所有可使用的争用窗口值的集合；

根据当前时刻ACK消息的接收与否和当前时刻使用的争用窗口值，确定奖励值，并根据所述状态空间、所述动作空间和所述奖励值，进行Q值的更新，其中，所述Q值为Q表中的元素，对应于所述状态空间和所述动作空间确定的函数值，Q表是由多个Q值组成的表格，奖励值是智能体在执行过动作后根据反馈获得的值；

利用预设概率在Q表中选择最优争用窗口值，其中，所述最优争用窗口值为当前车辆节点的当前状态下具有最大的Q值的争用窗口值，所述预设概率是预设整数和变量概率之差，且所述变量概率设置为关于时间的变量函数。

2.根据权利要求1所述的邻居数量检测和Q学习的车联网MAC协议优化方法，其特征在于，所述通过所述Beacon消息构建邻居表包括：

获取邻居车辆节点的Beacon消息；

记录所述Beacon消息，并根据所述Beacon消息，确定对应的应答因子和转发因子；

判断所述邻居车辆节点的节点信息是否在当前车辆节点的所述邻居表中；

若是，则根据所述邻居车辆节点的节点信息更新所述邻居表，若否，则将所述邻居车辆节点的节点信息添加至所述邻居表中；

其中，应答因子为应答节点的选择指标，根据邻居的位置、速度、方向和RSSI计算；转发因子为紧急消息多跳转发时的首选转发节点的选择指标。

3.根据权利要求2所述的邻居数量检测和Q学习的车联网MAC协议优化方法，其特征在于，所述通过所述Beacon消息构建邻居表还包括：

判断所述邻居表中邻居车辆节点的Beacon消息的最近接收时间是否超过预设时间；

若超过，则将对应的邻居车辆节点从所述邻居表中剔除。

4.根据权利要求2所述的邻居数量检测和Q学习的车联网MAC协议优化方法，其特征在于，所述Beacon消息包括发送者地址、应答地址、消息ID、GPS位置、行驶速度、行驶方向、前向邻居数量、后向邻居数量，所述邻居表包括邻居车辆节点ID、RSSI信息、GPS位置、行驶方向、速度、最近接收时间、前向邻居数量、后向邻居数量、应答因子、转发因子，所述根据所述Beacon消息，确定对应的应答因子和转发因子包括：

若当前车辆节点与邻居车辆节点之间的相对距离小于当前车辆节点的参照传输半径，则第一距离因子为所述参照传输半径和所述相对距离之差与所述参照传输半径的比值，若所述相对距离大于或等于所述参照传输半径时，则所述第一距离因子为第一预设常数；

根据当前车辆节点的行驶方向和邻居车辆节点的行驶方向，确定方向因子；

根据当前车辆节点的行驶速度和邻居车辆节点的行驶速度，确定移动因子；

根据当前车辆节点接收来自邻居车辆节点发出的Beacon消息的信号强度，确定RSSI因子；

将所述第一距离因子、所述方向因子、所述移动因子和所述RSSI因子加权求和，确定所述应答因子。

5.根据权利要求4所述的邻居数量检测和Q学习的车联网MAC协议优化方法，其特征在于，所述根据所述Beacon消息，确定对应的应答因子和转发因子包括：

若所述相对距离小于所述参照传输半径，则第二距离因子为所述相对距离与所述参照传输半径的比值，若所述相对距离大于或等于所述参照传输半径时，则所述第二距离因子为第二预设常数；

将所述第二距离因子、所述方向因子、所述移动因子和所述RSSI因子加权求和，确定所述转发因子。