[发明专利]一种基于信标消息的车辆密度估算方法

权利要求书

1.一种基于信标消息的车辆密度估算方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：

S1：车辆通过信标消息，收集和处理周围车辆的交通信息，构建车辆邻居节点信息表，根据邻居节点信息表中的信息计算车辆的邻居节点数量；具体包括以下步骤：

S11：邻居节点周期性广播信标消息，信标消息包含车辆位置、速度、行驶方向以及邻居节点数，其中邻居节点数分为位于节点前方和后方的邻居节点数；

S12：车辆根据接收到的信标消息建立邻居节点信息表，基于信息表中的位置信息车辆计算出每一个邻居节点与车辆的相对位置，筛选出在车辆前方和后方距离车辆最远邻居节点；

S13：车辆根据邻居节点信息表中数据，计算出一跳范围内的邻居节点数，根据最远一跳节点的邻居节点数，计算出两跳邻居节点的数量；

S2：根据构建的邻居节点信息表，将车辆邻居节点的分布情况进行分类，结合每个邻居节点的分布类别计算邻居节点在估算车辆通信范围内的留存时间，根据留存时间更新邻居节点信息表；具体包括以下步骤：

S21：根据邻居节点的位置前后、速度大小和行驶方向将邻居节点的分布情况分为六类；

S22：设车辆的速度为V_o，传播范围为R，车辆第k个邻居节点的速度为V_k，与车辆的距离为R_k，结合邻居节点的六类分布情况，计算第k个邻居节点在车辆传播范围内的留存时间t_k，其计算公式为：

其中，P表示存放邻居节点的位置信息，P为1表示位于车辆前方，P为-1表示为车辆后方；D表示存放邻居节点的方向信息，D为1表示与车辆方向相同，D为-1表示与车辆方向相反；Q表示存放邻居节点的速度信息，Q为1表示速度比车辆大，Q为-1表示速度比车辆小；

S23：将邻居节点的留存时间设置为车辆邻居节点信息表中对应节点的生存时间，若在更新间隔内没有对应节点的信标消息到来，认为该节点离开车辆通信范围，删除信息表中的节点信息；

S3：建立车辆的车间距离分布函数，求取对应分布函数的最大似然估计来估算车辆密度；具体包括以下步骤：

S31：设车辆A为估算车辆，x₁表示车辆A一跳范围内的邻居节点数，y₁表示最远的邻居节点B与车辆A相隔的距离，n和r₁为常数，分别表示车辆A一跳范围内实际存在的邻居节点数和节点B与车辆A相隔的实际距离，计算在车辆A传播范围为R，车辆密度为ρ辆/千米的情况，车辆A的邻居节点数x₁＝n，且到一跳最远邻居节点B的距离y₁＝r₁的概率P(y₁＝r₁,x₁＝n)；

S32：设车辆C为节点B的最远一跳邻居节点，x₂表示节点B一跳范围内的邻居节点数，y₂表示车辆A的传播范围边界到车辆C的距离，m和r₂为常数，分别表示节点B一跳范围内实际存在的邻居节点数和车辆A的传播范围边界到车辆C的实际距离，计算车辆A两跳邻居节点数为n+m，且到两跳最远邻居节点C的距离为r₂+R的概率P(y₁＝r₁,x₁＝n,y₂＝r₂,x₂＝m)；

S33：基于最大似然估计，最大化概率P(y₁＝m₁,x₁＝n₁,y₂＝m₂,x₂＝n₂)的车辆密度ρ为最佳估计值，其计算公式为：

其中，K表示估计所采用的样本个数，n_i+m_i表示第i个样本中估算车辆的两跳邻居节点数。