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基于避让移动模型的车载网络路由算法研究
| 论文题名： | 基于避让移动模型的车载网络路由算法研究 |
| 关键词： | 车载网络;移动模型;路由算法;避让移动模型;分组传输 |
| 摘要： | 车载网是一种以行驶的车辆作为移动节点，在车辆之间、车辆和路边设施之间建立自组织网络的技术。但是车载网络的车辆节点通信范围有限，信息传输的可靠性和稳定性容易受通信环境等因素影响。现实生活中，普通车辆对特殊车辆的避让驾驶所形成的避让场景客观存在，其车辆运行轨迹打破了原有的行驶模式，影响车载网络路由的性能。 本文针对避让环境对行车轨迹产生影响这个问题，构建包含避让行为的车辆移动模型；基于避让环境的特点，从提高数据传输的可靠性着手提出了一种自适应于避让环境的路由算法策略；针对所提出的路由算法，以减少延时为目标，采用FPGA对其函数运算功能进行硬件设计实现。具体工作如下： （1）根据避让场景中车辆的行驶特点，在IDM_LC移动模型的基础上提出新的移动模型IDMA。基于在网络仿真器NS-3中实现的VANET-Highway高速公路场景模块架构进行拓展，构建单向三车道公路场景，嵌入IDM_A移动模型，模拟实现普通车辆对紧急车辆的避让驾驶行为。采用两种移动模型，对不同车流密度场景下的车辆行驶速度进行仿真实践，并分析了车流轨迹的改变对连通性的影响。实验结果表明：IDM_A移动模型能够有效反映避让场景中的车辆行为。 （2）针对城市环境下GPSR路由协议的缺陷，借鉴VHRP路由协议分组传输思想，提出一种通过速度方向分组来约束直线路段间的贪婪转发，利用车流信息帮助车辆在十字路口选择传输方向的改进策略——GPSR_A，可以适用于避让场景。在NS-3中对所构建的避让场景模块进一步拓展，搭建包含多个十字路口的城市道路场景，编写GPSR_A、GPSR、GPCR路由协议相关代码，从数据交付率、传输需要的节点数目以及传输延时三个方面对这三种路由协议性能进行对比分析。实验结果表明：GPSR-A路由协议在数据交付率、传输需要的节点数目方面具有明显优势，在传输延时上也具有相对良好的表现。 （3）针对GPSR_A算法中包含角度计算，其运算耗时远高于其他运算，对下一跳节点选择的延时增加这一问题，以速度提升为目标提出了一个基于CORDIC旋转算法的角度偏移判定改进策略，通过FPGA进行硬件实现。根据运算所需时间对改进算法和CORDIC算法进行对比分析。实验结果表明：所提出的改进算法能够满足GPSR_A路由算法的需求，且在运算时间上远远低于传统的角度算法。 |
| 作者： | 邓媛媛 |
| 专业： | 软件工程 |
| 导师： | 肖晓强 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 国防科学技术大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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