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面向高能效的路侧单元传输调度与控制优化策略研究
| 论文题名： | 面向高能效的路侧单元传输调度与控制优化策略研究 |
| 关键词： | 车路协同系统;路侧单元;马尔可夫决策过程;任务卸载;能量收集 |
| 摘要： | 车路协同系统是智能交通系统的关键组成部分，其利用车辆与路侧基础设施双向高效的信息交互，实现交通信息、资源调度的一体化协同管理。数字化路侧基础设施通过集成路侧单元、感知设备、大算力计算模块、可再生能源收集模块、全球定位系统等模块形成交通信息接入控制服务点，其通过本地融合计算或卸载到云端处理车辆轨迹、行为等交通数据，最终将交通信息返回至路侧单元，由路侧单元向途经车辆提供交通信息服务。为满足车路协同系统对信息交互实时性与准确性的高要求，路侧单元需要保持活跃，进而产生大量通信能耗。在保障路侧单元服务质量及运行效率的前提下，研究了路侧单元在车辆到达、车速状态、能量到达及车辆位置等随机因素影响下的传输调度与控制优化问题，研究内容分为以下两个方面： (1)研究了路侧单元任务卸载功耗与时延均衡调度问题，通过合理调度路侧单元的通信使其适应随机车辆到达与时变信道，以均衡路侧单元任务卸载功耗与任务完成时延。结合车辆到达与任务到达以反映随机车辆到达对任务到达的影响，并将任务到达后等待处理的过程建模为排队模型。建立传输调度模型，利用马尔可夫链模型分析路侧单元缓存队列的状态转移过程。构建了一个平均功率约束下的任务完成时延最小化问题，对其求解获得路侧单元传输调度最佳策略及调度参数。仿真结果表明，该策略能够均衡路侧单元任务卸载功耗与时延，提高路侧单元任务处理效率，提升交通信息的实时性。 (2)研究了自供电路侧单元为途经车辆提供交通信息服务的传输控制优化问题，通过合理制订传输控制策略使自供电路侧单元适应随机能量到达，以提升其满足的车辆请求数与能量效率。建立车辆位置模型以反映车辆移动性与通信成本的联系，并针对自供电路侧单元覆盖范围内同时出现多辆待服务车辆的服务顺序问题，建立车辆权重模型为待服务车辆进行排序。使用马尔可夫链模型对自供电路侧单元传输控制过程及其能量队列状态转移进行分析，进而在平均能效约束下建立一个自供电路侧单元满足的车辆请求数最大化问题并求解，通过算例揭示了最优传输控制策略与参数。仿真结果表明，相比于贪婪策略与Q-learning方法，该传输控制策略能有效协调不同能量到达率下自供电路侧单元满足的车辆服务请求数与能效的关系，降低自供电路侧单元停电的概率，提高自供电路侧单元的服务可持续性。 |
| 作者： | 张金龙 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 代亮 |
| 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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