面向高速公路安全预警的VANET自适应路由算法研究

摘要

高速公路交通事故时有发生，给人身、财产和社会造成重大损失。车辆在高速公路行驶速度快，一部车由于机械故障等原因发生故障突然停车，有可能导致多部车追尾发生连环碰撞事故。当前主要通过装配安全气囊、安全带等设备被动保护交通事故发生后驾驶员和乘客的安全，不能有效解决交通安全事故问题。VANET是ITS的重要组成部分，可以有效扩大驾驶员感知范围，使驾驶员获取超视距范围内的交通信息，对危险情况及时做出反应，避免交通事故发生。可靠、及时的预警信息发布是交通安全预警的重要因素，路由协议是VANET有效通信的关键技术之一。针对高速公路安全预警问题，本文主要研究路由协议保障预警信息有效传输，具体工作如下：
　　(1) 设计了一种基于距离的延迟转播VANET路由算法。协议假设能够获取车辆精确位置信息，车辆具有无线通信能力。节点接收到预警信息后根据与消息发送者距离延迟转播预警信息，离发送节点距离越远，计算出的延迟转播时间越短。在延迟阶段接收到后方节点的预警消息则不需要转播预警信息，部分减少了预警信息冗余；隐式选择自身节点为转播节点，节省了发送转播节点选择信息开销；降低了预警信息传输延迟。
　　(2) 针对不能获取车辆精确位置信息的场景，设计了一种基于分簇的VANET自适应路由算法。在预警信息包中加入父节点编号，节点隐式侦听消息，收到子节点预警消息后当选为簇头节点，消息发送节点为该簇成员。簇成员不转播预警信息，减少了转播节点数量。簇的建立过程是隐式的，降低了传输时延、减轻了网络负载。基于分簇结构的路由协议可应用于大规模VANET网络，扩展性强。
　　(3) 在 NS-3 中搭建仿真平台并对设计的路由协议进行模拟。在一般车辆密度和密集车流环境下，从传输延迟、网络开销、可靠性三个方面对设计的路由协议与基于方向的广播转发路由协议进行比较。
　　本文创新点：节点收到预警信息后根据与消息发送节点的距离计算延迟转播时间，在该时间段内收到后方预警信息则不需要转播该预警信息，根据该思想设计了基于距离的延迟转播VANET路由算法；在预警信息中加入父节点编号，隐式侦听网络信息，收到父节点编号为自身编号的消息则自我确认当选为簇头节点，由簇头节点负责转播预警信息，根据该思想设计了基于分簇的VANET自适应路由算法。仿真结果表明，设计的路由协议能够满足高速公路安全预警应用需求。

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引言

1 绪论

1.1 选题背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 论文的研究内容

1.4 论文组织结构

2 VANET路由协议介绍

2.1 VANET概述

2.2 VANET路由协议

2.3 本章小结

3 面向高速公路安全预警的VANET路由算法与协议设计

3.1 高速公路车辆协同安全预警

3.2 面向高速公路安全的路由协议研究现状

3.3 一种基于距离的延迟转播VANET路由算法

3.4 一种基于分簇的VANET自适应路由算法

3.5 本章小结

4 路由协议性能仿真与分析

4.1 仿真平台介绍

4.2 安全预警路由协议主要性能指标

4.3 路由协议性能仿真实验及效率分析

4.4 本章小结

5 总结与展望

5.1 论文总结

5.2 论文展望

参考文献

致谢