城市道路环境下的车载自组网分簇路由机制

车载自组网(VANET)是一种将高速移动车辆作为通信节点的Ad hoc网络,其网络拓扑结构变化迅速导致传统的Ad hoc路由技术并不适用。针对车辆节点在城市道路环境下的移动特点及分层结构给无线网络带来的易管理、易扩展等特性,提出了以公交车辆为簇头的VANET路由机制。该机制以公交车辆为簇头建立簇,其它车辆根据行驶速度和方向加入最优簇,在分簇的基础上运行路由协议。仿真实验结果表明:该机制在分组投递率和网络稳定性上均有改进。     

车载自组网网络拓扑稳定性

在车载自组网中寻找相对稳定的区域有助于开发更加稳定的路由协议。通过建立理论模型分析车载自组网的网络拓扑稳定性,通过仿真实验验证理论分析的正确性。结果表明,同向行驶的车辆更容易保持网络拓扑的稳定性,路径有效时间随车辆运动方向的夹角、车辆运动速度和时间的增加而降低。     

自主式IVTIS模型及路网拥堵信息扩散效果评价

针对集中式交通信息系统存在的基础设施投资过大、信息处理过于集中,以及自主式交通信息系统较多侧重安全信息,而较少涉及路网拥堵信息的采集与发布等相关问题和不足,提出了一种基于车载自组网(VANET)、面向城市路网的自主式智能车载交通信息系统(IVTIS)及相应模型。为验证和评价IVTIS的合理性及有效性,基于交通仿真二次开发平台及相关评价指标,分别对路网拥堵信息的采集融合及动态传播效果进行了仿真评价,进而对路网车流量、信息传播丢包率对整体传播效果的影响进行了综合分析。仿真结果表明:IVTIS模型较为合理,其在面向城市路网的拥堵信息实时采集与动态传播方面表现出良好的自主性及扩散传播效果。     

基于改进度的城市路网元素连接特性

结合城市路网车道属性(数量、宽度与方向等) 扩展了复杂网络中度的定义, 分别研究了原始法和对偶法下城市路网中交叉口和道路元素的连接特性; 考虑实际路网与居民出行认知特性, 将交叉口定义为节点, 基于赋名道路法与类Stroke分析从居民认知角度界定道路元素, 重点结合机动车道数改进原始度的概念; 在新的路网元素界定下, 使用基于改进测度的平均最近邻度方法分析了交叉口与道路的连接特性, 并考虑现有方法的不足, 提出了连接系数的概念, 更好地明确其连接关系; 以厦门市主城区为例对分析方法进行验证, 分析了主城区路网连接特性。研究结果表明: 该城市交叉口元素网络和道路元素网络皆为无标度网络, 其幂指数分别为1.69、2.70;路网元素的连接皆以某一节点为临界呈现分段特性, 其中, 基于改进度的连接系数邻界点取值分别为3.40、8.33;道路元素的等级测度临界点取值为5, 基于等级测度的连接系数临界点取值为3, 从这一角度来看, 城市路网并非简单的同配或异配网络; 提出的路网元素连接特性分析方法对城市路网拓扑特性的认识及路网演化模型的构建具有重要意义。      

基于出行选择的无标度网络演化模型

为深入探讨无标度网络产生的机理,在分析城市居民出行网络特性的基础上,建立了基于出行选择的无标度网络演化模型,并指出了该模型存在的3种特殊情形．模拟了城市居民出行网络的演化过程,运用平均场理论对该模型进行了分析,得到了网络的度分布指数,并与模拟结果进行了比较,两者吻合良好．研究表明,城市居民出行网络具有无标度网络特性,是一个典型的无标度网络．     

基于网络编码的无线多跳自组网连接性增强

为了向无线多跳自组网的规划与设计提供依据,分析了物理层网络编码和网络编码分集对无线多跳自组网连接性的影响.通过对网络可供维持的路由跳数的理论推导和数值分析发现,与物理层网络编码协作发射相比,网络编码分集协作发射能极大地提高系统可供维持的路由跳数,其增益达3以上,极大地增强了网络连接性,从而提高了网络的吞吐量.     

城市道路网拓扑结构的复杂网络特性研究

以城市道路网中的连续道路中心线作为网络拓扑结构的基本分析单元,作者采用对偶法对我国12个不同规模和形态的城市道路网的拓扑结构进行了抽象,在此基础上分析了我国城市道路网拓扑结构具有的普遍复杂网络特性。研究指出,我国城市道路网的拓扑结构一方面具有较小的特征路径长度和较大的聚类系数,是典型的小世界网络;另一方面其度分布函数为幂律形式,又具有典型的无标度特性。     

中国铁路网的拓扑特性

从铁路的基础设施、停靠站点及系统换乘3个方面构建了物理网、运输网和换乘网3种网络模型,运用统计分析的方法分析了它们的拓扑特性.统计结果显示：铁路物理网的平均聚集系数近似为零,多数节点的度数为3,遭受突发事件,很容易造成不连通.铁路运输网大部分节点度数为2,平均经过12.49个车站到达目的地,铁路换乘网具有较大的平均聚集系数和较小的平均最短距离,该网络是具有无标度性质的小世界网络.文中给出了重要节点的标定方法,并运用此方法标定了中国铁路网的重要节点.在此基础上,分析了在不同攻击情况下的网络弹性,结果显示铁路换乘网对于随机攻击具有很好的容错性.     

北京市地铁网络拓扑结构复杂性研究

针对北京市地铁实际网络及运营关系，分别构建了SpaceL和SpaceP拓扑结构模型．基于复杂网络理论，应用现有和新的特征统计指标对两种不同的拓扑结构模型复杂性进行了分析．对SpaceL模型的研究显示，其节点度符合指数为4．1的幂律分布，满足无标度特性；其网络平均距离为15．26，连通度为0．36，代表容错性的补图效率为96．7％，说明其具备小世界网络短距离、高容错性的特点，但不同节点的补图效率显示，少量hub节点的故障会对网络造成较大损失，需重点防护．对SpaceP模型的研究显示，其网络度分布同样具有“幂律结尾”的无标度特性，幂指数为4．2；其平均距离为2．68，小于网络规模的对数（5．2），聚类系数达到0．94，具有明显的小世界特征．研究表明无论是实际网络还是运营层面上，地铁线网都具有复杂网络特征，这对进一步研究地铁线网的结构特性具有启示作用．     

集装箱航运网络拓扑特性研究

从复杂网络理论角度出发,验证了集装箱航运网络具备无标度和小世界特性,由集装箱航运网络节点度分布、度相关性以及度与介数相关性分析得到了度较大的节点对集装箱航运网络影响程度较大的结论.选择度较大节点作为优先攻击目标,随机生成节点序列作为出错目标,进而比较出错和攻击对集装箱航运网络聚集系数、平均距离和网络效率等重要网络特性的影响.通过分析发现集装箱航运网络具有较好的鲁棒性,同时也具有较大的脆弱性.     

基于车路协同的车辆定位算法研究

为解决道路交叉口车辆由于定位信号缺失或者延迟引起的车辆定位偏差较大的问题,提出了基于车路协同的协同地图匹配算法（cooperative map-matching,CMM）. 首先利用扩展Kalman滤波（extended Kalman filter,EKF）融合GPS与车载航位推算系统（vehicular dead reckoning,DR）信息作为协同地图匹配的预先定位;然后基于短程通讯技术实现车辆信息的交换与共享,在电子地图的基础上,利用道路约束实现车辆进一步定位. 为了验证算法的有效性,搭建了模拟真实场景的仿真环境进行实验. 研究结果表明:采用EKF融合GPS/DR数据的交叉口车辆定位平均偏差为9.09 m,相比GPS 的14.31 m,定位偏差减小30.87%;采用CMM算法的交叉口车辆,当参与CMM车辆数为7时,平均位置偏差为4.5 m,参与CMM车辆数为10辆时,平均位置偏差为2.75 m,相比EKF定位偏差减小69.74%.      

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以复杂网络理论为基础,分析海运网络的拓扑结构具有无标度网络特性,可运用BA无标度网络模型构建演化海运网络.连接概率是BA模型中节点优先连接的重要依据,据此,针对海运网络港口节点进行研究,通过加权量化和MATLAB编程将影响节点间连接的因素组成节点吸引度,引入连接概率公式,改进了BA模型.分别选取2010年全球15个和25个主要集装箱港口的相关数据,运用上述改进BA模型分别得到不同规模的海运网络演化情况,演化结果验证了海运复杂网络具有无标度网络特征,呈现的特性与网络规模没有必然联系,规模大的网络平均路径更长、集聚性更强,度值相差更悬殊.进一步运用全球班轮航线实际网络进行验证,得到两者结构特性基本相同.     

空中交通流非线性分形特征

为了给空中交通流建模与预测提供科学依据,建立4种时间尺度的时间序列,采用替代数据法进行了非线性检验,确定5 min尺度的时间序列作为后续研究对象;应用小波分解方法研究了时间序列的自相似性特征,通过R/S方法计算了全局和局部Hurst指数,研究了时间序列的长相关性特征;应用关联积分的二阶差分法计算了时间序列的无标度性区间;采用多重分形谱方法研究了时间序列的多重分形特征,应用Grassbeger-Procaccia （GP）算法计算了时间序列的关联维数. 研究结果表明:5 min时间尺度的时间序列具有非线性因素的概率为99.2%,其他3种时间序列的非线性尚不明确;从小波分解图可定性观察出时间序列具有较强的自相似性;全局Hurst指数为0.756 5,局部Hurst指数均大于0.5,表明时间序列具有长相关性;关联积分二阶差分法能够有效识别出无标度区间,说明时间序列具有无标度性,不同嵌入维数对应的无标度区间是不同的;多重分形谱图呈现钟型,说明具有多重分形特征;关联维数为6.89,表明至少需要7个变量才能清晰描述本时间序列对应的空中交通流.      

移动自组网QoS路由协议研究

移动自组网是建立军事和民用快速通信系统的理想技术．如何在移动自组网中提供不同的服务质量(QoS)是其面临的一个重要问题，而QoS路由技术则是其中的核心技术和热点问题．文中对不同研究者提出的几种QoS路由算法进行了分析和研究，并从单向链路的支持、多播功能以及QoS参数选择几个方面进行了比较和分析，指出了移动自组网的QoS路由存在的问题，并针对问题提出了解决思路．     

基于 k-壳分解的集装箱海运网络度分布研究

运用复杂网络理论,研究集装箱海运网络度分布情况。以往研究中多认为海运网络节点度分布具有无标度特性,文中基于k-壳分解法获得不同层次的东亚区域集装箱海运拓扑网络,并计算出不同层次网络的节点度分布;通过分析不同层次网络的节点度分布情况,发现东亚区域集装箱海运网络存在明显的度值分层,并在双对数坐标下不存在显著负相关性。鉴于幂律分布是惟一满足无标度特性的分布形式,且实证网络中不同层次节点度分布图均明显存在不符合幂律分布的迹象,可见东亚区域集装箱海运网络分布不具备无标度特性,并提出造成这种状况的原因。     

网联环境下信号交叉口车速控制策略及优化

为实现车辆在信号交叉口区域的节能减排及提高道路通行效率,本文构建基于目标车速关联的油耗排放模型,建立生态驾驶诱导车速控制策略。在加减速通过场景下以油耗、排放和通行时间为优化目标,以道路限速和不停车通过车速为约束,利用多目标遗传算法优化生态驾驶目标车速;基于MATLAB与交通仿真软件VISSIM进行不同算法渗透率及道路饱和度场景下的联合仿真,将仿真结果导入微观排放模型MOVES测算能耗排放。仿真结果表明：控制策略与无控制时相比,在高算法渗透率、低道路饱和度场景下,车辆平均速度提高13.8%,怠速工况比例下降 33%,中速巡航工况比例上升18%,能耗及N2O、NOX、HC、CH4排放分别减少6.6%及12.2%、4.0%、 6.3%、2.9%,CO排放增加2.5%。最后,依据仿真得到不同控制策略下的速度轨迹在底盘测功机上完成实车实验,实验结果表明,基于交通流优化的控制策略与无控制场景相比,能耗及 CO、 CO2、PN排放分别减少53.1%及47.6%、50.4%、39.8%,NOX排放增加13.6%。     

无线自组网络传输路径优化的算法研究

无线自组网络通信是一种比较常用的通信方式,无线自组网扩大传输距离是通过网络节点之间接力传输方式来实现.为了降低传输的冗余度,提高传输效率,数据在无线线自组网传输的过程中需要对传输路径进行优化.论文采用改进的遗传算法和蚁群算法对传输路径进行优化,通过仿真验证和对比分析,改进的遗传算法在传输路径优化中有更高的效率.论文研究...     

车载信息对驾驶人眨眼特性及负荷的影响规律

为研究车载信息对驾驶人负荷的影响,进行了实车道路实验.实验中,将车载设备安装在3处不同位置,采集驾驶人眨眼时间与频率数据,采用图像路径信息发布或图像、声音路径信息同时发布方式,研究驾驶人的眨眼特性,并对比驾驶人是否使用车载导航状态下眨眼时间与频率分布规律差异.实验数据显示,将眨眼持续时间为0~200 ms的眨眼数据以10 ms为间距展开时,驾驶人眨眼次数分布曲线出现了明显的双峰特征;未使用车载导航时,眨眼持续时间在50~60 ms的峰值低于10~20 ms的峰值,使用车载导航时反之;不同导航安装位置条件下,中、长眨眼差异不显著,而短眨眼具有显著差异;无语音提示下的眨眼次数双峰均大于有语音提示时,短眨眼明显增大,中眨眼也相对较大,长眨眼几乎不变.上述结果表明:使用车载导航情况下驾驶人的工作负荷更大,导航安装在置物台上时,驾驶人工作负荷最小;使用车载导航语音提示,可减小驾驶人的工作负荷.      

城市多模式公交拓扑网络的构建及特征分析

以哈尔滨市轨道交通网络和常规公交网络为研究对象,构建基于相邻站点的多模式公交拓扑网络模型,对节点度、节点强度、平均路径长度、加权聚类系数、介数等多个结构特征指标值进行分析;以网络效率和最大连通子图作为网络连通性的评价指标。研究表明:哈尔滨市多模式公交网络在L空间下具有小世界和无标度特性;在相邻站点间设置多条公交线路可以有效延缓整个网络由于线路运营时间而崩溃的速度;在全部线路停运前,网络效率反而随着网络规模和站点间平均距离减小而逐渐提高。     

基于改进BA模型的海运复杂网络演化研究

以复杂网络理论为基础,分析海运网络的拓扑结构具有无标度特性.据此,针对港口节点进行研究,分析节点连接概率的影响因素,通过加权量化和MATLAB编程得到节点吸引度,进而改进了BA网络模型中的节点连接概率.选取2007和2010年全球15个主要港口的相关数据,运用上述改进模型分别得到2 a的海运网络演化情况,验证了海运网络具有小世界和无标度网络特征,并得出2010年海运演化网络平均路径更短、集聚性更强,度值相差更悬殊,网络连接更加频繁与高效.