[发明专利]一种用于公交车容迟网络的预测路由方法

摘要

本发明公开了一种用于公交车容迟网络的预测路由方法，其具体过程包括：(1)针对公交车网络节点运动模式的半确定特性，提出了一种基于区间代数的抽象网络拓扑表示方法；(2)利用节点历史接触信息，采用贝叶斯估计对未来接触发生的可能性进行量化计算，得到未来接触的发生概率及其密度函数；(3)根据得到的未来接触发生信息，对未来的连通路径采用迭代递归算法计算出最优决策序列。在公交车网络场景下，本发明的投递率高于其他大多数DTN路由，同时也具有较好的开销比和平均时延，能够满足公交车容迟网络的需求。

主权项

1.一种用于公交车容迟网络的预测路由方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)、基于区间代数对公交车到站时刻的不确定性进行描述：一个时间区间IT是一个区间数，是由两个实数构成的闭区间，两个实数分别为时间区间的上下极限，上极限对应着不确定时刻的最晚时间；下极限对应着不确定时刻的最早时间；公交车到站时刻是一个连续型随机变量，用X表示公交车到站这一事件；设其概率密度函数为f(x)，若事件X发生的时间区间为(0，+∞)，对其发生的区间进行截取，进而得到有穷时间区间，定义：为事件X在时间区间[t^-，t⁺]内发生的概率，用字母P表示，即：P(t-≤x≤t+)=∫t-t+f(x)dx;]]>(2)、对公交车容迟网络抽象建模：根据接触描述定义，给出公交车网络的定义：G::＝(V，E)，站点集合V由公交车站组成，用车站的序号表示，序号用一个自然数表示；E为接触的集合，当两个车站之间存在一条公交线路时，两个车站之间存在一个接触e，用一个五元组表示，即e＝(id_s，id_d，bus，IT_s，f(x))；其中，id_s表示源公交车站，id_d表示目的公交车站，id_s，id_d∈V，bus表示公交车号，IT_s是一个不确定时刻，表示车辆bus到达id_d的不确定时刻，f(x)表示该车辆的到站时刻概率密度函数；N表示自然数集合，模型的形式化定义如下：(3)、基于贝叶斯估计，对未来时间的接触进行估计：由贝叶斯公式：h(μ|x′)∝π(μ)p(x′|μ)，接触间隔时间μ的后验密度是：其中，σ12=(1σ02+nσ2)-1=σ2σ02nσ02+σ2,]]>μ1=(μ0σ02+nx‾σ02)σ12;]]>在得到接触发生的后验分布密度后，定义：设x₁，x₂，…，x_n是来自总体X的样本，X＝(x₁，x₂，…，x_n)，t是未知参数，t₁＝t₁(x)，t₂＝t₂(x)是两个统计量，对于给定的α∈(0，1)，如果有P(t₁≤t≤t₂)≥1-α，就称[t^-，t⁺]为参数t的置信水平为(1-α)的置信区间；则间隔时间期望μ₁的置信水平为(1-α)的置信区间是：[xn‾-zα/2σn,xn‾+zα/2σn];]]>(4)、根据预测出的接触信息，对链路Metric值进行量化计算并进行路由决策：路径的优劣由一个Metric值来衡量，Metric越小，路径越优；路径l的Metric值计算公式如下：Metricl=μ1-Δt1+dis1+Σi=2n(Mdelay+Mwait);]]>假设对于第i条边，当前时刻与上次到站时刻之差为Δt_i，处理后的区间数为IT_i，则对于节点i，若IT_i＞IT_i-1，则表示数据到达节点i后能够直接交给下一节点，此时它的延迟为M_delay＝P(IT_i＞IT_i-1)×(μ_i-Δt_i+dis_i)；反之，则需要等待下一辆车的到来，因此，它的等待时间为M_wait＝(1-P(IT_i＞IT_i-1))×(2μ_i-Δt_i+dis_i)。