一种基于车辆移动信息分簇的实现方法
【技术领域】
[0001]本发明属于车载无线通信领域，尤其是涉及一种基于车辆移动信息分簇的实现方法。
【背景技术】
[0002]车载网络是移动自组织网络在道路交通领域的一种特殊应用，是智能交通系统中最核心技术之一。由于全球汽车行业与自组织网络技术的快速发展，车载网络已经成为一个研究的热点。分簇结构是车载网络中的关键技术，它的优劣对无线自组织网络的性能有着直接的影响。
[0003]现有技术中公开了GerlaM1Tsai J T C的文献 “Mul ticIuster，mobi Ie，multimedia rad1 network(多簇，移动，多媒体广播网络)”，讲述了分簇网络的设计观念、主要思想、网络结构以及分簇网络的优势，并给出了具体的分簇算法。但是，该算法中的簇头可能在较长时间下处在簇头的状态下，使得簇头的更换率比较低，缺乏公平性。
[0004]现有技术中公开了ChiangC C , Wu H K ,Liu ff, et al 的文献 “Routing inclustered multihop ,mobile wireless networks with fading channel (具有衰落信道的多跳无线网络中的路由)”是在Gerla M1Tsai J T C基础上，提出一种最小簇变化的分簇算法，通过结合网络中节点的序号与节点度来选择簇头，增加簇头存活的时间，提高了簇的稳定性。
[0005]现有技术中公开了SivavakeesarS,Pavlou G的文献中 “A predict1n-basedclustering algorithm to achieve quality of service in multihop ad hocnetwork"在自组织网络中一种获得服务质量的基于位置预测的分簇算法)”中将网络分为虚拟簇，通过计算节点离开虚拟簇的概率来选取簇头。由于被选为簇头的相对移动性最小，因此该算法能够有效的降低簇头的更改率，使簇保持良好的稳定性。但是，该算法没有考虑到节点移动性的问题，如果网络中节点的快速逸动也会使簇结构发生变化，降低簇的稳定性。
[0006]现有技术中公开了AlmalagM S1Weigle M C的文献中 “Using traffic flow forcluster format1n in vehicular ad-hoc networks(在车载网络中基于车道的分族算法)”，该算法利用车辆节点配备的导航获取车道信息，通过计算每个车道占全部车道的比例，簇头节点从最高比例的车道中选取的概率大。该算法在一定程度上增加了簇头的存活时间，保持了簇的稳定性。但是，如果在车道比例小的车道中的车辆节点更多的时候，反而增大改变簇头的概率变大，造成簇的不稳定性，而且，该算法没有对影响算法的参数做出归一标准化处理，降低了簇头选择的准确性。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于针对现有技术中存在的上述不足，提供一种基于车辆移动信息分簇的实现方法。
[0008]本发明包括如下步骤:
[0009]第一步、车辆节点的初始化
[0010]1.1)车载网络中的车辆节点在初始阶段的状态均为未定状态；
[0011]1.2)网络中的全部车辆节点在初始时都有一个唯一的ID、与实时的速度信息和车辆的移动信息；
[0012]在步骤1.2)中，所述车辆的移动信息包括直行、左拐和右拐等。
[0013]第二步、簇头的初始化选择
[0014]2.1)网络中的所有车辆节点周期性向周边一跳邻居车辆节点广播“HELLO”消息；
[0015]2.2)在收集了邻居车辆节点的消息后，统计车辆节点在下一个路口各个转向的车辆的数目并计算所在转向的周围一跳邻居节点的平均速度；
[0016]2.3)在车辆最多数量的那个转向中选择速度最接近平均速度的车辆节点作为初始族头;
[0017]2.4)如果存在不同的车辆节点的方向与速度一样，那么选取ID较小的节点作为簇头;
[0018]2.5)分簇网络形成之后，由于车辆节点高度移动，导致车辆节点不断发送更新信息，并计算所在转向的周围一跳邻居节点的平均速度，在车辆最多数量的那个转向中选择速度最接近平均速度的车辆节点选为最优簇头;如果存在不同的车辆节点的方向与速度一样，那么选取ID较小的节点作为簇头；
[0019]第三步、车辆节点的加入
[0020]3.1)当一个处于未定状态的车辆节点移动到某个簇的通信范围内，接收到簇头广播的消息后，发送“HELLO”消息申请加入该簇；
[0021 ] 3.2)簇头接收到该节点的“HELLO”消息之后，将该节点加入在所在簇的簇成员的列表里；
[0022]3.3)在下一次选择最优簇头时，新加入的节点才可以按照根据算法判定是否能够被选为簇头；
[0023]第四步、簇成员的离开
[0024]4.1)当簇成员离开簇时，它的状态会转变为伪簇成员状态；
[0025]4.2)如果在规定的时间阀值内重新回到簇头的范围，那么它的状态又变回簇成员状态，否则，簇头将它从簇成员列表中删除，它的状态转变为未定状态；
[0026]第五步、簇分裂
[0027]5.1)当簇移动到某个路口时，很可能产生簇的分裂，也就是将会出现簇头或者部分簇成员离开簇;在簇这种情况发生之前，通过计算所在转向节点中的平均速度后，速度最接近平均速度并且节点ID较小的车辆节点作为所在方向的准簇头；
[0028]5.2)当簇分裂之后，准簇头能够马上成为簇头，对产生新的簇进行管理，这样不仅可以增长簇头的存活时间，还可以减小新的簇形成的时间和计算，减少簇头变化率，提升了簇结构的稳定性。
[0029]本发明通过车辆节点安装的导航系统与无线通信设备连接，使得车辆节点的在每个路口的方向已知的前提下，车辆节点根据广播在下一个路口的转向信息与速度信息，在下一个路口最多转向中选择速度最接近该转向中周围一跳邻居节点的平均速度的车辆节点作为簇头节点，这样不仅可以减小簇头和簇成员的变化频率，而且能够有效地保持簇的稳定性。
【附图说明】
[0030]图1为本发明中初始化的通信场景。
[0031]图2为本发明中车辆节点加入簇的通信场景。
[0032]图3为本发明中簇成员离开的通信场景。
[0033]图4为本发明中簇分裂的通信场景