考虑拥塞的车辆网络多级预警控制系统

摘要

车载自组织网络(Vehicular Ad Hoc Networks,VANETs)是一种用于道路上的汽车之间信息交互且支持动态、随机、多跳拓扑结构的新兴移动Ad Hoc网络，在安全预警、协助驾驶、汽车协调、多媒体资源共享等服务上具有广阔的应用前景。一方面，VANETs中车辆作为节点，车与车（V2V）之间的信息交互采用的是无线广播传播，因为无线传播的路径损耗、远近效应以及多普勒效应，所以可能导致车辆节点之间交互信息的不准确，甚至造成数据转发失败，导致车辆无法获得相关交通信息。再因为车辆之间通信的信道采用的是不需授权的5.8GHz的信道，因此在车辆密集场景下，由于信息的传递率增大，但是信道带宽有限，可能会导致拥塞。另一方面，近几年我国高速公路上交通流量明显增大，追尾和交叉碰撞事故的数目迅猛增长。高速公路的事故类型多数为追尾碰撞事故，因此，分析如何在车辆密集场景下，保证车辆之间信息交互的有效性和准确性，并且在保证车辆信息交互畅通的情况下，驾驶员能够更好的获知行车环境信息，这对防止紧急情况的发生有着重要的意义。在此基础上，进一步研究高速公路行车安全距离及其影响因素，并对其作出车辆的安全状况作出预警，协助驾驶员控制车辆，避免碰撞也是很有意义的。
　　本文针对车载自组织网络VANETs和无线通信的特点，提出一种考虑拥塞的车辆网络多级预警控制系统。该系统由两部分组成，第一部分是拥塞博弈的车辆网络数据分发控制方法；该方法的主要思想将拥塞博弈理论应用到车辆网络的数据分发中，得到最优的数据分发时隙分配矩阵，从而保证每辆车都能得到最大的效用。为了考虑到不同车辆有不同的服务要求，因此将安全质量（QoS）引入到效用函数中。本文中提出的拥塞博弈算法能有效减小网络拥塞，可用于车辆网络密集场景中与安全相关应用数据分发的拥塞控制。第二部分是基于AHP-灰色模糊的车辆主动安全预警控制系统，该方法以第一部分为基础，在保证车对车（V2V）和车对基础设施（V2I）之间信息交互的有效性和准确性的基础上，通过车对车（V2V）的通信以及各种传感器获得自车和周围车辆的速度、加速度、位置信息以及通过与基础设施的通信得到的，例如：GPS，GIS等获得天气、交通流量以及行人等信息。在接收到这些信息后，结合层次分析法和灰色模糊的方法，计算车辆的绝对安全距离和相对安全距离，接着根据两种安全距离对车辆的安全状态进行判断和预警，最后根据车辆的状态辅助驾驶员对车辆进行控制以保证行车的安全。

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第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 研究现状

1.3 论文研究内容以及章节安排

第二章 车辆自组织网络以及数据分发技术研究

2.1 车辆自组织网络关键技术

2.2 拥塞博弈理论

2.3 基于拥塞博弈的数据分发方法

2.4 仿真分析

2.5 本章小结

第三章 车辆主动安全技术的研究

3.1 车辆安全辅助技术

3.2 多级预警模型

3.3 层次分析法

3.4 灰色模糊评价

3.5 安全距离模型

3.6 本章小结

第四章 车辆安全主动控制模型

4.1 车辆控制技术

4.2 车辆控制模型

4.3 车辆的LQG控制模型

4.4 车辆主动安全控制模型

4.5 仿真结果分析

4.6 本章小结

第五章 工作总结与展望

5.1 工作总结

5.2 展望

参考文献

致谢

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