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基于车辆分布的V2I/V2V协作传输策略的研究
| 论文题名： | 基于车辆分布的V2I/V2V协作传输策略的研究 |
| 关键词： | 车联网;协作传输策略;车辆分布;吞吐量;车辆密度;路径损耗 |
| 摘要： | 近年来，车联网技术在保障交通安全顺畅，为车辆用户提供交通信息方面扮演着越来越重要的角色。通过车载设备获得实时交通状况的数字地图和娱乐服务等信息，极大提高了车辆用户的便利性和舒适度。由于高速公路场景中车辆用户分布密集性低的特性，围绕着高速公路密集式的部署基础设施将会造成大量的浪费。车对基础设施通信（Vehicle-to-Infrastructure，V2I）和车对车通信（Vehicle-to-Vehicle，V2V）相互协作促进了数据传输效率。为此，在基础设施被稀疏部署的高速公路场景中，设计一种V2I/V2V协作传输策略，以提高系统网络可实现的吞吐量，是十分重要的。 为了研究车辆基于泊松分布的分布情况，本文通过建立车辆分布模型，研究分析出了在固定路长的情况下车辆之间间隔距离的概率密度函数，并进一步推导出了采用传统理论所能实现的系统网络吞吐量的表达式。为未来交通流方面的研究提供了理论基础。 针对双向车道的高速公路场景，由于数据传输过程中路径损耗的存在，车辆分布对于系统网络可实现的吞吐量的影响却常常被忽视。为了解决这个问题，本文利用反向车道中的车辆作为中继车辆，并根据车辆的分布来划分弹性分区，提出了一种基于弹性分区的V2I/V2V协作传输策略（Elastic-Segment-BasedV2I/V2VCooperativeStrategy，ESCS）。由于车辆之间的距离是随机的，且由车辆密度决定，因此要推导出可实现吞吐量的封闭表达式是非常具有挑战性的。为此，本文开发了一个新的适应一般双向车道的V2I/V2V协作模型，通过车辆密度分析车辆的分布和运动，并推导出系统网络可实现吞吐量的封闭表达式。然后，本文优化V2V最大有效连接范围和车辆密度，以实现系统网络吞吐量的最大化。仿真结果表明，与现有的协作传输策略相比，该策略显著提高了吞吐量，特别是在车辆密度较高的情况下。 针对单向车道的高速公路场景，为了解决V2V链路固定切换导致的系统网络的吞吐量被限制的问题，本文提出了一种基于V2V链路动态切换的V2I/V2V协作传输策略。该策略根据两车之间的分布距离动态的进行V2V链路的切换，并进一步研究了车辆密度对于车辆的分布的影响，推导出来系统网络吞吐量的封闭表达式。为了进一步了解数据交付的情况，本文将V2I过程和V2V过程进行分离讨论，获得了数据交付时延的封闭表达式。仿真结果表明，该策略在基础设被稀疏部署的高速公路场景中能够提高系统网络的吞吐量。 |
| 作者： | 徐志麟 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 刘鑫一 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长安大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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