军事科学院系统工程研究院系统总体研究所任保全获国家专利权
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龙图腾网获悉军事科学院系统工程研究院系统总体研究所申请的专利一种面向车载自组织网络的低时延路由优化方法及系统获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116887214B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-06-27发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202310989705.X,技术领域涉及:H04W4/40;该发明授权一种面向车载自组织网络的低时延路由优化方法及系统是由任保全;崔畅;尹浩;李洪钧;巩向武;王莹设计研发完成,并于2023-08-08向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种面向车载自组织网络的低时延路由优化方法及系统在说明书摘要公布了:本发明公开了一种面向车载自组织网络的低时延路由优化方法及系统。该方法为:构建车载自组织网络时延计算模型,描述时延优化的问题,最小化所有车辆用户的平均时延;根据所构建模型,设计基于用户跳转次数和簇群大小同步优化的分簇路由算法,通过构建簇群体制,引入跳跃惩罚权重和信道衰落系数两个参数,建立选路优先级评估计算的簇群衍生体制以及簇群预处理体制,实现车载自组织网络的低时延路由优化。该系统用于实现面向车载自组织网络的低时延路由优化方法,包括车载自组织网络时延计算单元、分簇路由算法单元,分簇路由算法单元包括选路优先级评估计算、簇群衍生体制以及簇群预处理体制三个模块。本发明能够高效、可靠地实现时延路由优化。
本发明授权一种面向车载自组织网络的低时延路由优化方法及系统在权利要求书中公布了:1.一种面向车载自组织网络的低时延路由优化方法,其特征在于,包括以下步骤: 首先,构建车载自组织网络时延计算模型,描述时延优化的问题,即最小化所有车辆用户的平均时延; 其次,基于车载自组织网络时延计算模型,设计基于用户跳转次数和簇群大小同步优化的分簇路由算法,该算法通过构建簇群体制,引入跳跃惩罚权重和信道衰落系数两个参数,建立选路优先级评估计算的簇群衍生体制以及簇群预处理体制,实现车载自组织网络的低时延路由优化; 所述构建车载自组织网络时延计算模型,具体如下: 定义在车载自组织网络中的用户接收时延,包括数据传输时延和用户排队时延;定义在交通场景中的车辆总数,路测单元RSU总数为;定义车辆用户节点n为簇头CH节点的簇集合分布;定义路测单元节点m为簇头CH节点的簇集合分布;所述簇头CH节点为每跳传输的源节点; 给出上述定义后,将低时延优化问题转化成最小化所有车辆用户的平均时延问题: (1) (2) (3) (4) 其中,式(2)和式(3)代表簇群的最大容量限制是簇群集合所能容纳子成员的最大数目;代表车辆用户节点t的接收时延,由、、三个部分组成;代表点t的簇头节点接收时延;代表以节点为簇头的簇群,发生簇内传输将数据传递给节点t时,造成的队列时延;代表以节点为簇头的簇群子成员数量;代表节点与节点t之间的传输时延; 所述选路优先级评估计算模块,综合考虑车辆用户时延的性能因素,定义选路优先级评估计算函数,计算公式为: (5) (6) 其中,为场景中的车辆用户总数,表示车辆用户节点之间的通信信噪比,表示节点m的无线发射功率;表示节点m和n之间无线链路的信道衰落系数,表示在传输过程中经过的衰减和失真程度;表示噪声功率,表示当前的跳数;表示跳跃惩罚权重,并且; 贪心算法的簇群衍生体制流程包括以下步骤: 步骤1.1、在设定场景中,获取车辆用户节点以及路测单元节点的信息,将所有的路测单元加入发送队列集合的初始化成员,将所有的车辆用户节点作为接收队列集合的初始化成员,根据式(5)计算所有的路测单元与所有车辆用户节点的链路优先级评估分数,填充评估结果表; 步骤1.2、每次贪心选择时,选择当前现有的优先级评估最高的链路,并且将此链路的发送节点S作为接收节点R的簇头CH节点; 步骤1.3、定义代表簇群所能容纳的最大规模阈值,并且对子成员的数量规模是否超出阈值进行判断: (7) 其中指的是以发送节点s为CH的簇群成员集合; 步骤1.4、判断S的子成员是否达到最大簇群规模,如果已经达到了,表示节点S的中继能力达到最大,则将发送队列集里的S节点移除,更新评估结果表; 步骤1.5、此时接收节点R能够获取广播数据,成为中继转发节点,进行下一跳传输,将接收节点R从接收队列集转移到发送队列集; 步骤1.6、重复步骤1.2~步骤1.5,直到判断接收队列集为空集和,代表所有节点都配置完毕,簇群也分配完毕; 所述簇群预处理体制模块中,簇群预处理体制步骤如下: 步骤2.1、定义备用簇群子成员集合,初始化与接收队列集相同; 步骤2.2、当贪心算法进行每一次选择时,找到目前优先级最高的链路后,将接收节点R看成发送节点S的备用簇群子成员,并不是真正的簇群子成员,此时接收队列集合中还存储着接收节点R,而备用簇群子成员集合中移除接收节点R; 步骤2.3、根据式(7)判断发送节点S的备用簇群子成员数目,是否达到簇群所能容纳的最大规模阈值,若已经达到最大规模,将发送节点从发送队列移除,并更新评估结果表; 步骤2.4、发送节点S的备用簇子群成员转变为真正的簇群子成员,发送节点S成为簇头CH节点; 步骤2.5、将发送节点S的真正簇群子成员纳入发送队列集合中,并及时更新; 步骤2.6、判断备用簇群子成员集合是否为空集:若仍有子成员在内,则返回到步骤2.2,若已经成为空集,转到贪心算法的簇群衍生体制流程步骤。
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