[发明专利]一种基于自注意力机制残差复合网络的C-V2X通信辅助系统

说明书

本发明属于车联网领域，特别涉及到了一种基于自注意力机制残差复合网络的C‑V2X通信辅助系统，该系统部署在车载OBU单元，该系统包括有路况采集模块、信道检测模块、拥堵预测模块、拥堵判定模块、数据分流模块；路况采集模块获取车况数据；信道检测模块获取前方的信道信息数据；车况信息、信道信息数据输入拥堵预测模块中，拥堵预测模块内部的神经网络计算并输出计算后的参数至拥堵判定模块，拥堵判定模块根据参数判定结果，选择是否对数据进行分流。该系统的设置，实现对所属车道前方路段的通信质量进行预测，并根据预测结果选择是否对通信数据进行分流，达到对通信质量提前预测、实时辅助的功能。

技术领域

本发明属于车联网领域，特别涉及到了C-v2X通信辅助系统。

背景技术

在当前C-v2X技术尚未大规模部署于车端与路端时，信道拥堵的情况常出现在大规模测试场景中，以仿真实验的方式模拟车况拥堵等原因导致的信道拥堵场景。当信道容量达到事先设定的拥塞窗口阈值时，通过拥塞控制算法在一定程度上缓解拥堵。常用的拥塞控制算法包括四个过程：慢启动、拥塞避免、拥塞发生(快重传)、快恢复。此类方法着重于在发生拥堵后采取相应措施缓解拥堵。

针对上述内容，现有技术的缺陷如下：

1、当前解决信道拥堵情况的措施在于当信道繁忙率达到设定阈值时启用不同的拥塞控制算法降低信道繁忙率，但该类方法通常作用在信道已达到某种程度上的繁忙。对于交叉路口等车辆密集的拥堵场景，发生一定程度的拥堵后再切换C-v2X通信网络可能存在无法有效改善通信质量的问题。

2、当前大多数C-v2X通信是基于蜂窝基站，在车况拥堵时，通信消息数可能超出车载单元OBU或路侧单元RSU的信道容量，造成丢包等现象，可能危及车辆使用者的人身安全。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种基于自注意力机制残差复合网络的C-V2X通信辅助系统，该系统通过对所属车道前方路段的通信质量进行预测，并根据预测结果选择是否对通信数据进行分流，达到对通信质量提前预测、实时辅助的功能。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下。

一种基于自注意力机制残差复合网络的C-V2X通信辅助系统，该系统部署在车载OBU单元，其特征在于，该系统包括有路况采集模块、信道检测模块、拥堵预测模块、拥堵判定模块、数据分流模块；

路况采集模块获取车况数据；信道检测模块获取前方的信道信息数据；车况信息、信道信息数据输入拥堵预测模块中，拥堵预测模块内部的神经网络计算并输出计算后的参数至拥堵判定模块，拥堵判定模块根据参数判定结果，选择是否对数据进行分流；

拥堵预测模块中的预测功能由LSTM长短期循环神经网络与基于自注意力机制的编解码器组成的残差复合网络实现。

该系统的设置，可通过在车载OBU单元部署，以实现对所属车道前方路段的通信质量进行预测，并根据预测结果选择是否对通信数据进行分流，达到对通信质量提前预测、实时辅助的功能。

进一步的，该系统还包括有终端显示模块，终端显示模块显示拥堵判定模块的判定结果。

进一步的，路况采集模块获取车况数据为路段均速v。

进一步的，路段均速v获取具体步骤为：路况采集模块根据车机导航系统读取行车路线，向该行车路线前方的路侧单元RSU请求对应路段的车况信息，包括车辆数目m，单车均速vi；并通过m和vi计算出对应的路段均速v，计算方法如下：

其中，m为所属路段的车辆数目。

进一步的，信道检测模块获取前方的信道信息数据包括有信道繁忙率c、丢包率p，空口时延l；并检测基站之间、基站与卫星信号之间的网络质量，将检测结果按数值递减顺序排序，构建成相应的C-V2X网络质量有序表。