智能交通車載通信的性能與仿真研究

潘敏捷

摘 要 本文簡(jiǎn)要分析了智能交通系統(tǒng)的發(fā)展與應(yīng)用現(xiàn)狀，并以智能交通車為研究對(duì)象，開展其性能仿真分析，以信道切換為實(shí)驗(yàn)視角，應(yīng)用Bus-Net車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，改善原有車輛通信的傳播形式。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果：智能交通車載的通信傳播效果良好。

關(guān)鍵詞 車聯(lián)網(wǎng);控制信道;仿真實(shí)驗(yàn)

引言

智能交通系統(tǒng)，作為各類先進(jìn)技術(shù)的整合技術(shù)，包括傳感器、無線通信等，在諸多技術(shù)相互配合發(fā)展同時(shí)，有助于提升車輛的行駛安全，為人們提供出行路線，科學(xué)控制行車速度，有效避免交通擁堵事件發(fā)生，為人們提供綠色安全的駕車體驗(yàn)。

1智能交通系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1 物聯(lián)網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，為人們帶來了全新的信息技術(shù)應(yīng)用層次，比如智能交通、智慧校園等。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的含義為：將物品采取RFID（射頻識(shí)別）、傳感器、GPS等信息傳感技術(shù)，將物品與信息技術(shù)相互連接，開展信息通信活動(dòng)，實(shí)時(shí)開展智能化定位、監(jiān)管等。物聯(lián)網(wǎng)具有諸多應(yīng)用優(yōu)勢(shì)：

全面的感應(yīng)性，能夠以全方位視角獲取物體的相關(guān)信息，為信息發(fā)送與處理提供便利;

傳送能力較強(qiáng)，數(shù)據(jù)傳輸借助的媒介包括互聯(lián)網(wǎng)、蜂窩網(wǎng)、3G網(wǎng)等，以此提升信息傳送的完整性與穩(wěn)定性，便于信息獲取、開展自動(dòng)化管理等;

云計(jì)算、數(shù)據(jù)挖掘等技術(shù)，應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)具有較高的處理能力。

1.2 車聯(lián)網(wǎng)

車聯(lián)網(wǎng)，是站在物聯(lián)網(wǎng)角度，建立車輛之間的通信連接技術(shù)。車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了多重通信需求，包括：車-路（V2I），車-車（V2V），人-車（P2V），將信息有效采集，借助無線通信技術(shù)，將信息有效整合在一起，形成車輛通信架構(gòu)。車載背景下，引入的無線接入技術(shù)，成為當(dāng)前應(yīng)用較為廣泛的無線通信方式。

2車載通信性能與仿真分析

2.1 數(shù)學(xué)模型

在Bus-Net系統(tǒng)背景下，良好解決了信息傳送存在的安全問題，提升了信息接收能力，增強(qiáng)了車輛的信息獲取能力。信道切換機(jī)制，采取技術(shù)間隔切換方式，包括CCH、SCH等，實(shí)現(xiàn)了在100ms周期內(nèi)，完成同步更新作業(yè)，其中CCH、SCH信道各占據(jù)50ms。此時(shí)車輛密度作為不確定數(shù)值，在人們上下班時(shí)期，基于競(jìng)爭(zhēng)退避理念，全部安全信息難以在限定的50ms周期內(nèi)完成傳送任務(wù)。如若車輛安全信息，難以由其他車輛準(zhǔn)確獲取，極易造成較為嚴(yán)重的安全事故。為此，以車輛密度作為分析條件，在多種密度環(huán)境下，完成數(shù)據(jù)傳送所需消耗時(shí)長(zhǎng)，此數(shù)值與50ms切換開展對(duì)比分析，當(dāng)車輛數(shù)=40，臺(tái)，信息傳送時(shí)長(zhǎng)不大于50ms。依據(jù)50ms的機(jī)制更換原則，當(dāng)信息傳送完成時(shí)，尚未開展信道切換，信道閑置現(xiàn)象，在一定程度上，造成了資源浪費(fèi)[1]。

2.2 動(dòng)態(tài)信息的智能化機(jī)制

在全部車輛出現(xiàn)在首位同步時(shí)隙時(shí)，均在CCH信道運(yùn)行，并處于持續(xù)性切換信道狀態(tài)。在時(shí)隙運(yùn)行初期，每輛車所配備的車載設(shè)備，均會(huì)將車輛信息系統(tǒng)化收集，包括車輛所在位置、車輛行駛時(shí)速、車輛駕駛方向、已行駛的路線、ID等，并將實(shí)際收集的車輛信息，采取有效打包與整合，將其整合成Beacon數(shù)據(jù)包，再將數(shù)據(jù)包完整傳送。其他車輛在獲取數(shù)據(jù)包時(shí)，依據(jù)車載等系統(tǒng)，科學(xué)分析與計(jì)算相關(guān)信息，為行車安全提供服務(wù)。

在計(jì)算期間，車輛密度的計(jì)算方式為：①Density=N/（df+db）·L;其中N表示數(shù)據(jù)包傳送數(shù)量總和，L表示車道總數(shù)，df、db表示行車在監(jiān)控范圍內(nèi)，df表示車輛前方產(chǎn)生的最大行車距，db表示車輛后方產(chǎn)生的最大形車距。在計(jì)算密度基礎(chǔ)上，依據(jù)密度數(shù)值結(jié)果，將其歸類于相應(yīng)的交通擁堵等級(jí)中，擁堵等級(jí)分為三類：A級(jí)表示暢通、B級(jí)表示一般擁堵、C級(jí)表示嚴(yán)重堵塞。

依據(jù)公式開展計(jì)算，當(dāng)公路長(zhǎng)度為1000米，競(jìng)爭(zhēng)窗口取值范圍為[15，511]，車輛數(shù)不足50時(shí)，完成車輛信息傳輸不足40ms，為此將[0，50]車數(shù)在1000米道路行駛時(shí)，所擁有的行車密度設(shè)為A級(jí)，A級(jí)交通狀態(tài)采取的是40ms為信道切換周期。當(dāng)車輛數(shù)大于50而小于100時(shí)，完成車輛信息傳輸需50ms，為此將[50，100]車數(shù)在1000米道路行駛時(shí)，所擁有的行車密度設(shè)為B級(jí)，B級(jí)交通狀態(tài)采取的是50ms為信道切換周期。當(dāng)車輛數(shù)大于100時(shí)，完成車輛信息傳輸大于50ms，此時(shí)將大于100的車數(shù)在1000米道路行駛時(shí)，所擁有的行車密度設(shè)為C級(jí)，C級(jí)交通狀態(tài)，較為擁堵，已然無法適用SCH信道，開展信息安全傳送，應(yīng)采取的有效措施為：延長(zhǎng)CCH消耗時(shí)長(zhǎng)，以此滿足C級(jí)交通狀態(tài)的信息傳送需求，保障行車安全[2]。

2.3 仿真分析

仿真分析軟件為NS-3、SUMO，仿真實(shí)驗(yàn)參數(shù)，如表1所示。

機(jī)制中相應(yīng)的道路交通狀態(tài)等級(jí)，應(yīng)采取相適應(yīng)的切換方式。由表1數(shù)據(jù)開展仿真分析，結(jié)合模糊邏輯理論，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果：當(dāng)車輛小于50時(shí)，將CCH信道的空閑能力，應(yīng)用于SCH信道，提升SCH信道的傳輸效率，增加車載通信系統(tǒng)的吞吐信息能力;充分發(fā)揮CCH、SCH的信息傳輸能力，為交通信息傳輸提供多種便利，為此，靈活調(diào)整信道的應(yīng)用方式，提升車載系統(tǒng)的通信性能，便于其服務(wù)于交通道路，為人們提供交通信息服務(wù)。

3結(jié)束語

綜上所述，數(shù)學(xué)分析與仿真實(shí)驗(yàn)雙重方式，獲得車輛密度與數(shù)據(jù)信息完整發(fā)送所消耗時(shí)長(zhǎng)兩者之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，結(jié)合相關(guān)數(shù)據(jù)分析措施與公式推導(dǎo)計(jì)算，獲取動(dòng)態(tài)化信道切換的時(shí)間方案，并在仿真實(shí)驗(yàn)中，總結(jié)出車載通信系統(tǒng)的靈活應(yīng)用方式，以此減少信道資源浪費(fèi)，保障通信信息安全。

參考文獻(xiàn)

[1] 白效松.基于車聯(lián)網(wǎng)的車載智能終端系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].長(zhǎng)春：吉林大學(xué)，2018.

[2] 王峰，鎮(zhèn)雷.淺談物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能交通中的應(yīng)用[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2018（14）：164.