基于復雜網絡理論的車載自組織網絡研究.pdf

1、隨著城市化進程的加快，道路交通狀況越來越復雜，車載自組織網絡作為智能交通系統(tǒng)的基礎應用將是緩解交通擁堵、快速處理交通事故、提高交通安全、優(yōu)化城市汽車流量及實現(xiàn)無人駕駛的重要方式。車載自組織網絡的通訊方式借助于比較成熟的通信網絡，屬于多跳無線通信移動自組織網絡范疇，網絡部署靈活，具有較好的發(fā)展前景。傳統(tǒng)研究專注于通信協(xié)議及其拓撲，未從宏觀角度揭示其網絡本質。本文基于復雜網絡理論提出車載自組織網絡模型，以新視角研究車載自組織網絡的拓撲結構、

2、網絡本質和控制方式，較好地克服了從單一角度進行特性研究的不足。
　　本文首先介紹了車載自組織網絡體系架構和模型算法，借用復雜網絡理論思想建立了V2V子網模型、V2I子網模型及整體車載自組織網絡模型，采用平均場理論進行瞬時度分布和穩(wěn)態(tài)度分布分析；根據車載自組織網絡節(jié)點特性及假設條件，考慮到實際的車載自組織網絡并不是無限增長的，研究了具有壽命周期的網絡模型和模塊模型構造。其次討論了模型的特殊情況，判定度分布指數(shù)范圍，以度分布滿足冪律分

3、布規(guī)律驗證車載自組織網絡的無標度特征，以基尼系數(shù)驗證網絡的異質性；從微觀角度研究了車載自組織網絡信息流量分布特性和考慮容量限制的信息流量分布特性。最后以網絡狀態(tài)方程為基礎，從改善已有網絡性能和提高網絡效率、穩(wěn)定性的角度出發(fā)，導出被牽制控制到平衡點的網絡狀態(tài)方程，計算矩陣最大特征值和網絡特征值，提出車載自組織網絡牽制控制策略，探討了網絡的拓撲結構參數(shù)對網絡同步動力學的影響。闡述了網絡能控性的基本概念，從度相關性角度對能控性的影響進行了分析

4、，通過數(shù)學實驗和仿真實驗分析了特定牽制控制、隨機牽制控制和混合牽制控制策略的能控性。
　　研究結果表明車載自組織網絡符合冪律分布規(guī)律，滿足無標度網絡特征，度分布指數(shù)2＜γ≤3，度值大的節(jié)點對網絡影響較大，傳播信息更快，信息流量與度值之間滿足冪律分布規(guī)律；在考慮節(jié)點壽命周期的情況下，網絡度分布不符合冪律分布規(guī)律。度分布指數(shù)越小，同步越難實現(xiàn)；擇優(yōu)連接網絡比重連網絡的同步更強，動態(tài)網絡對隨機攻擊表現(xiàn)出更強的魯棒性。對比不同的控制策略，