本发明涉及车载自组织网络技术领域，具体的来说是涉及一种车载自组织网络的模糊分簇算法。
背景技术
随着无线通信技术、车载嵌入式计算以及各类车载传感器等关键技术的迅速发展，车载自组织网络(vehicularadhocnetwork，vanet)被认为是当前实用程度较高的特大规模移动自组织网络。车载自组织网络是由车与车、车与路边单元(roadsideunits，rsus)相互通信构成的安全、快速、有效、结构开放的车辆间通信的智能交通系统，能够实现事故告警、辅助驾驶等应用。例如在事故告警应用中，司机能够依靠车载通信在超视距的范围内获得其他车辆的车况(如车速、方向、位置、刹车板压力等)和实时路况信息，从而有效避免交通事故和拥塞，使车辆交通更加安全迅捷。vanet由于广阔的应用前景及其巨大的社会经济效益，而受到了各国政府，学术界以及产业界等的高度重视。
中国专利授权公开号：cn101720059a，授权公开日2010年6月2日，公开了一种车载移动自组织网络路由的实现方法，包括以下步骤：每个交叉路口设置节点，源节点在转发数据包时，可以向自己所在路段一端距离目的节点较近的节点转发；节点在转发数据包时，首先判断邻居表中是否有距目的节点更近的节点，若有，则直接将数据包转发给对应的节点；否则按照路段选择算法选择相邻的不是刚刚接收数据包的路段，并且路段方向靠近目的节点的路段，然后指定所选路段上另一端节点为路段接收端节点；路由节点从不同路段接收到相同源节点发送来的同一个数据包时，选择一条接收数据包成功率较高，且延迟时间较短的最优路径，同时禁用那些非最优接收路径。由于车均是私人财产，因此在组网事很多时候均应通过车主的授权，特别是作为簇头车辆，簇头车辆一般需要耗能较大，需要传输的信息较大等，从而使得耗能也是非常大等，因此由于一些车主不想把自己的车成为簇头车辆，只是想在整个的组网过程中作为节点。同时现有的车载自组织网络有车辆速度比较快，从而使得组网非常不稳定。因此需要设计出一种更加人性化的自组织网络方法，同时使得组网非常稳定。
技术实现要素：
本发明提供一种车载自组织网络的模糊分簇算法，解决现有车载组网不稳定和组网耗能没能根据车主来决定等技术问题，。
本发明通过以下技术方案解决上述问题：
一种车载自组织网络的模糊分簇算法，包括如下步骤：
步骤1：车主设置自己车的车载自由组网的最大能耗数据，并存储在车载设备内；
步骤2：基站或者中继站初次确定组网区域范围内的族头车辆；
步骤3：族头车辆广播与组网区域范围内的节点通信组网，实现通信；
步骤4：族头车辆统计节点数并预算族头车辆通信的能耗并进行组网通信，判断族头车是否进入换届区域，如果是，进入下一步骤，如果没有返回步骤4；
步骤5：族头车辆进入换届区域后寻找下一族头，根据区域距离和能耗选定好下一个族头车辆；
步骤6：族头车辆把区域节点联网信息和与基站或者中继站联系信息传给选定好的下一个族头车辆；
步骤7：选定好的下一个族头车辆广播与各节点和基站或者中继站建立连接，并把建立来接结构传给族头车辆；
步骤8：原族头车辆断开与各个节点与基站或者中继站的连接，选定好的下一个族头车辆成为族头车辆，原族头车辆成为节点，返回步骤4。
所述步骤1中最大能耗数据为族头车辆向各个广播一次的能耗、接收各个节点一次反馈信息的耗能和把各个节点反馈的信息传给基站或者中继站耗能的总和。
所述步骤2中初次确定族头车辆的具体过程为：基站或者中继站广播给组网区域范围内车辆，车辆接收广播后返回应答信息，基站或者中继站接收车辆的应答信息，根据应答信息的信号强度选定初次族头车辆；预先组网区域范围内的中心点使用测试车辆进行与基站或者中继站通信，测出组网区域范围内的中心点车辆与基站或者中继站的测试通信信号强度，然后在广播时选择应答信息的信号强与测试通信信号强度最接近的车辆作为初次族头车辆。
所述步骤4中预算族头车辆通信的能耗的具体过程为：
先计算族头车辆接收每个节点传回的l比特数据所需要的能量etx，
etx(l,d)＝l*(eele+εf*d2)
其中，eele为接收每比特数据的耗能，εf为自由空间模型下功率放大所需的耗能系数，为已知量，d为族头车辆与节点车辆的距离，为已经量；
设族头车辆接收n个簇成员节点发送的数据，经融合后发送给距离dtobs的基站或者中继站，则族头车辆发送给基站的数据帧数的计算公式如下：
其中，t表示稳定数据传输阶段每簇传输数据的总用，t表示每个簇成员发送数据给簇首的用时，t'表示族头车辆融合的数据发送给基站的用时；
从而得到族头车辆在数据传输阶段的预测能耗ech可表示为：
ech＝n*(etx(l,d'))
其中，d'为族头车辆与基站或者中继站的距离；
其中，族头车辆广播一次的耗能可以直接在族头车辆中科统计出为ea，从而可以预算总能耗为：
e总＝ech+ea+etx(l,d1)+etx(l,d2)+...+etx(l,dn)
其中，dn为第n个簇成员节点与族头车辆的距离。
所述步骤5中族头车辆进入换届区域后，向新簇选取区域的簇成员节点车辆发送换届请求，选取区域的节点接收到请求后返回步骤1中的最大能耗数据，族头车辆把最大能耗数据大于预算总能耗帅选出来，然后选择离族头车辆距离最远的簇成员节点车辆作为下一个族头车辆。
本发明的优点与效果是：
本发明通过设置车主用户自己设置车辆的最大耗能，从而使得组网耗能能根据车主自身设定来进行组网，使得更加任性话，减少了一些车主对于自身车辆成为族头车辆后耗能过高，给用户代理不满等；同时使用的是族头车辆进入换届区域后自动寻找新簇选取区域的簇成员节点车辆选举下一个族头车辆使得族头车辆在被选定后最长时间为组网服务，从而使得整个组网网络更加的稳定。
附图说明
图1为本发明的方法流程图。
图2为本发明的组网固件结构示意图。
图中标号：1组网区域范围、2新簇选取区域、3换届区域、4道路。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步说明。
一种车载自组织网络的模糊分簇算法，如图1所示，包括如下步骤：
步骤1：车主设置自己车的车载自由组网的最大能耗数据，并存储在车载设备内。最大能耗数据为族头车辆向各个广播一次的能耗、接收各个节点一次反馈信息的耗能和把各个节点反馈的信息传给基站或者中继站耗能的总和。即为车主根据自己的需要进行设定的，设定的值最低不能低于成为节点的通信所需要的耗能。
步骤2：基站或者中继站初次确定组网区域范围内的族头车辆。初次确定族头车辆的具体过程为：基站或者中继站广播给组网区域范围内车辆，车辆接收广播后返回应答信息，基站或者中继站接收车辆的应答信息，根据应答信息的信号强度选定初次族头车辆；预先组网区域范围内的中心点使用测试车辆进行与基站或者中继站通信，测出组网区域范围内的中心点车辆与基站或者中继站的测试通信信号强度，然后在广播时选择应答信息的信号强与测试通信信号强度最接近的车辆作为初次族头车辆。初次确定族头车辆主要为选着组网区域范围内中心点的车辆作为族头车辆。
步骤3：族头车辆广播与组网区域范围内的节点通信组网，实现通信。族头车辆广播后，接收到各个节点的反馈信息，完成组织网。相互实现通信。
步骤4：族头车辆统计节点数并预算族头车辆通信的能耗并进行组网通信，判断族头车是否进入换届区域，如果是，进入下一步骤，如果没有返回步骤4。预算族头车辆通信的能耗的具体过程为：
先计算族头车辆接收每个节点传回的l比特数据所需要的能量etx，
etx(l,d)＝l*(eele+εf*d2)
其中，eele为接收每比特数据的耗能，εf为自由空间模型下功率放大所需的耗能系数，为已知量，d为族头车辆与节点车辆的距离，为已经量。
设族头车辆接收n个簇成员节点发送的数据，经融合后发送给距离dtobs的基站或者中继站。则族头车辆发送给基站的数据帧数的计算公式如下：
其中，t表示稳定数据传输阶段每簇传输数据的总用，t表示每个簇成员发送数据给簇首的用时，t'表示族头车辆融合的数据发送给基站的用时。
从而得到族头车辆在数据传输阶段的预测能耗ech可表示为：
ech＝n*(etx(l,d'))
其中，d'为族头车辆与基站或者中继站的距离；
其中，族头车辆广播一次的耗能可以直接在族头车辆中科统计出为ea，从而可以预算总能耗为：
e总＝ech+ea+etx(l,d1)+etx(l,d2)+...+etx(l,dn)
其中，dn为第n个簇成员节点与族头车辆的距离。
步骤5：族头车辆进入换届区域后寻找下一族头，根据区域距离和能耗选定好下一个族头车辆。族头车辆进入换届区域后，向新簇选取区域的簇成员节点车辆发送换届请求，选取区域的节点接收到请求后返回步骤1中的最大能耗数据，族头车辆把最大能耗数据大于预算总能耗帅选出来，然后选择离族头车辆距离最远的簇成员节点车辆作为下一个族头车辆。
步骤6：族头车辆把区域节点联网信息和与基站或者中继站联系信息传给选定好的下一个族头车辆。区域节点联网信息主要为族头车辆与各个节点通信的建立连接关系的信息头信息。别的车辆使用该信息进行广播够就可以和各个节点进行连接通信。与基站或者中继站联系信息的原理相同。
步骤7：选定好的下一个族头车辆广播与各节点和基站或者中继站建立连接，并把建立来接结构传给族头车辆。新的族头车辆出现后，实现与前面一个族头车辆相同的功能，为真个组网服务。
步骤8：原族头车辆断开与各个节点与基站或者中继站的连接，选定好的下一个族头车辆成为族头车辆，原族头车辆成为节点，返回步骤4。一次的原族头车辆环节完成，下来进行反复的多次换届，使得在换届(换届指的是族头的更换或者更新)，实现组网的稳定性。
如图2所示，组网区域范围1是为接近圆形，但是道路4是长方形的，本发明组网是只对同一个行驶方向的车辆进行组网的。族头车辆进入到换届区域3内时，就会寻找新簇选取区域2内的车辆作为下一个新簇头车辆，如果新簇选取区域2内有车辆适合时，会往前根据距离进行选择，选着新簇头车辆一般是其它条件符合后，选取距离大的车辆。其中簇头车辆与各个节点车辆的距离可以根据北斗系统进行或者通过信号强度换算出来。
以上已对本发明创造的较佳实施例进行了具体说明，但本发明并不限于实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明创造精神的前提下还可以作出种种的等同的变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请的范围内。