[发明专利]一种交通路口处基于802.11p的实时车队通信性能分析方法

权利要求书

1.一种交通路口处基于802.11p的实时车队通信性能分析方法，其包括以下步骤：

S1：构建网络通信模型；

设网络中共有P个车队，平均每个车队由m_v个车辆组成，网络通信连通矩阵表示为：

其中h_ki,ql(t)表示第k个车队中的第i辆车V_k,i与第q个车队中的第l辆车V_q,l之间在t时刻的连通性；

其特征在于，其还包括以下步骤：

S2：建立在道路交叉口处的实时车队移动模型，实时获得车队中所有车辆的状态信息和位置信息；

基于IDM车辆跟随模型，t时刻车辆V_k,i与前车的理想间距^*S_k,i(t)和加速度a_k,i(t)分别表示为：

式中：T₀表示车头时距，△v_k,i(t)表示车辆V_k,i与前车的速度差，a表示最大加速度，b表示合适的减速度，v₀表示最大速度，s₀表示最小车间距，△S_k,i(t)表示车辆V_k,i与前车的间距；

车辆V_k,i经过时间间隔△t后的速度v_k,i(t+△t)与移动距离S_k,i(t+△t)-S_k,i(t)表示为：

v_k,i(t+△t)＝v_k,i(t)+a_k,i(t)△t

设：车队P_k自西向东行驶，成员车辆根据IDM移动模型跟随头车，

完整车队的安全长度为：

当车队P_k行驶到交叉路口时，根据头车检测到的当前信号灯的颜色、当前的车队的长度以及车队所处的具体位置，由头车判断车队进行相应的行驶操作，进而计算车辆V_k,i的实时位置(x_k,i(t),y_k,i(t))，详细判断方法如下：

当车辆监测到当前车道的信号灯为红色时，车队的头车减速直至停在停止线前，执行停止行驶操作；

当车辆监测到当前车道的信号灯为绿色时，按其所在车道执行不同的操作：

当车队位于左转车道时，其进行左转行驶操作；

当车队位于直行车道时，其进行直行操作；

当车队与位于右转车道时，其进行右转行驶操作；

S3：基于车辆V_k,i的实时位置信息，计算得到目标车辆V_k,i的通信范围内车辆数

其中：

式中，P为同一个通信网络中的车队个数，h_ki,ql(t)表示第k个车队中的第i辆车V_k,i与第q个车队中的第l辆车V_q,l之间在t时刻的连通性；R_cs为车辆的通信范围，网络中任意两辆车之间的距离若小于等于车辆统一的通信范围R_cs，则h(t)＝1，表示这两辆车可互相通信；若距离大于R_cs，则h(t)＝0，表示这两辆车不可互相通信；

S4：建立数据包进入MAC层到完成传输过程的Z域模型，计算车队的平均通信性能参数值；

用代表AC层AC_m的服务时间的概率母函数，具体表示为：

其中：AC_m表示EDCA机制规定的四个接入类型中的第m个接入类型，m＝0,1,2,3；

B_m,j(z)代表AC_m在j阶的退避时间的概率母函数；代表AC_m的内部碰撞概率；

代表最大重传次数，当重传次数超过时，该数据包就会被丢弃；

T_tr(z)代表传输时间的概率母函数，其表达式为

退避时间的概率母函数B_m,j(z)表示为：

其中：H_m(z)表示退避计数器减一的时间的概率母函数，M_m表示最大退避阶数，W_m,j表示AC_m在退避阶数j时的竞争窗口大小；

考虑连续退避冻结对退避的影响，H_m(z)表示为：

其中：表示退避冻结的概率，表示退避冻结时间的概率母函数，AIFS_m表示仲裁帧间间隔；

S5：基于流体流动模型建立EDCA实时性能分析方法；

交通路口处的网络实时性能主要由实时时延PTD_m(t)和数据包的包传递率PDR_m(t)衡量；

采用逐点稳态近似法表示数据包数变化率由于数据包的到达符合泊松分布，则AC_m传输队列模拟为M/G/1排队模型；

基于流体流动模型，实时时延PTD_m(t)表达为：

其中

包传递率PDR_m(t)表达为：

其中：表示车辆V_k,i和V_q,l之间包成功传输的概率；

其中表示由暴露终端导致的碰撞概率，表示由隐藏终端导致的碰撞概率；

S6：基于步骤5所述实时性能分析方法中的实时时延PTD_m(t)和数据包的包传递率PDR_m(t)对目标车队的实时性能进行评价。