交通信息物理平台的车联网数据收集系统设计及实现与激励机制设计

摘要

本文的研究目的是，设计并实现一个适用于下一代交通信息物理平台的车联网数据收集系统，及设计一个可在车联网数据收集情景下应用的激励机制。本文可划分为两个部分，首先是较为主要的车联网数据收集系统，即车载手机间通过WiFi接口直接进行通信的机制的探讨，这种方式将改善并支持参与式感知应用的数据收集工作。参与感知在物联网应用中起着重要的作用，它通过无处不在的设备和强大的传感器来大规模采集数据。对车联网应用来说，传感数据通常包含车辆的位置、速度和燃料消耗等，而通常在收集和上传到服务器之间有很长的延迟时间。在手机上与其他车载手机进行直接通信，将有助于减少数据传输延迟时间，且此方式成本较低。因此，首先我们设计了一个实用的、最优化的通信机制，通过策略性地使手机在两种WiFi模式下进行切换，实现高效率的数据传输及上传。而第二部分是激励机制，通常来说，用户在上传数据及参与车联网的数据传输过程中，会产生各种各样不特定的成本。若数据的收集方，即应用的提供方（下简称平台）仅仅收集数据，而不提供给用户足够的回报，则由于用户单方面产生成本，会逐渐失去参与的动力。因此，平台需要依靠激励机制来选取特定的用户以支付其回报。本文提出了一种用户的选取和回报分配的新型激励机制，我们考虑到用户的数据质量和历史参与信息，防止用户逐渐失去兴趣，并具有对不同数据质量要求的应用的适应性。且我们的激励机制可应用于车联网的框架。我们对车联网数据收集系统的效率利用真实的出租车数据集通过模拟实验进行了验证，并进行了真实实验，实验表明了我们系统的有效性。激励机制方面采用了模拟实验，结果表明我们的解决方案优于其他的方法，并提高了系统的可持续性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1．车联网研究现状

1．2．2．激励机制研究现状

1．3 本文研究内容

1．4 本文组织结构

第2章 车联网数据收集系统设计

2．1 车联网数据收集系统的设计概况及总览

2．2 车联网数据收集系统的数学建模

2．3 车载手机间通信的各模式持续时间

2．4 车载手机与WiFi AP间通信的各模式持续时间

2．5 其他设计细节

2．5．1．自适应式系统参数更新

2．5．2．传输层协议

2．5．3．传输过程中的数据调度

2．5．4．数据传输优先级

2．5．6．WiFi AP地图

2．6 本章小结

第3章 车联网系统中的激励机制设计

3．1 激励机制的模型及算法

3．1．1．激励机制的数学建模及相关假设

3．1．2．激励机制的公式化及算法

3．2 在车联网数据传输系统中的应用

3．3 本章小结

第4章 实验评估

4．1 车联网部分实验

4．1．2．车联网参数最优化实验结果

4．1．3．车联网系统的数据交换实验结果

4．1．4．车联网系统的数据优先级实验结果

4．1．5．车联网系统效率模拟实验结果

4．2 激励机制相关实验

4．2．2．实验结果

4．3 本章小结

第5章 总结与展望

5．1 本文工作总结

5．2 未来工作展望

参考文献

致谢

在读期间发表的学术论文与取得的研究成果