沈阳航空航天大学林娜获国家专利权
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龙图腾网获悉沈阳航空航天大学申请的专利一种自适应的软件定义车辆网络的链路监测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:CN115243226B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-07-04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:202210866494.6,技术领域涉及:H04W4/48;该发明授权一种自适应的软件定义车辆网络的链路监测系统是由林娜;赵德伟;赵亮;石峻岭;关云冲设计研发完成,并于2022-07-22向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种自适应的软件定义车辆网络的链路监测系统在说明书摘要公布了:本发明公开了一种自适应的软件定义车辆网络的链路监测系统,包括:控制器、路由计算模块、链路评估模块、自适应阈值模块、链路检测模块;路由计算模块用于根据其内置的路由算法计算路由;链路评估模块用于评估路由路径上的所有链路,利用模糊逻辑方法得到链路质量的评价值;自适应阈值模块采用Q‑learning方法根据链路的状态来确定检测阈值;链路检测模块用于检测链路上的包丢失,并将检测报告发送给控制器;本发明提供的链路监测系统,结合了链路可用性、链路稳定性和链路负载因素,得到了链路质量的评价值。可以根据链路的检测结果自适应地调整检测阈值。利用SDVN的全局信息进行选择性检测,并通过调整检测范围,降低了检测开销。
本发明授权一种自适应的软件定义车辆网络的链路监测系统在权利要求书中公布了:1.一种自适应的软件定义车辆网络的链路监测系统,其特征在于,包括:控制器、路由计算模块、链路评估模块、自适应阈值模块、链路检测模块; 所述路由计算模块在收到路由请求后,用于根据其内置的路由算法计算路由;所述链路评估模块用于评估路由路径上的所有链路,利用模糊逻辑方法得到链路质量的评价值;所述自适应阈值模块采用Q-learning方法根据链路的状态来确定检测阈值,并通过将检测阈值与链路评价值进行比较,确定了链路检测的范围;所述链路检测模块用于检测链路上的包丢失,并将检测报告发送给控制器;所述控制器用于通过选择性地检测路由上的链路来及时获得链路状态; 所述链路评估模块中采用的模糊逻辑方法为:通过考虑车辆的位置、方向、速度和链路负载得到链路的质量评价; 所述链路评估模块利用模糊逻辑方法得到链路质量的评价值具体包括如下: 1计算链路失效因素,包括链路可用性时间、链路稳定因子、链路负载; 链路可用性时间:假设车辆的方向和速度是恒定的,故计算链路寿命为: 式1中,vi、vj为车辆i、j的速度,θi、θj为车辆i、j的移动方向;xi,yi和xj,yj分别为车辆i和j的坐标;r代表车辆的传输范围;由于在传输数据包的过程中会有延迟,故还需要考虑路由表中的链路的顺序,链路可用时间LAT表示数据包到达时链路的剩余生命周期;LAT可以用如下表示: LATi,j=LETi,j-delayi,j2 其中,延迟包括数据包处理延迟、处理延迟、竞争延迟、排队延迟; 所述链路稳定因子:链路稳定是根据链路距离的变化来确定;如果链路的距离在给定的时间段内变化较小,链路就更稳定,因此,链路的稳定性因子可以用: 其中,为t0时刻车辆i、j的距离,为t1时车辆i、j的距离,r是车辆的传输范围; 所述链路负载系数:根据节点的MAC层接口队列长度计算;设每辆车都通过信标消息定期向控制器发送接口队列长度,以车辆A为例,qi是表示当前时刻队列长度的第i个样本值,N是整个过程中收集的队列长度样本总数,因此车辆A的平均交通负荷可以表示为: 2模糊化、映射与组合IF-THEN规则:所述模糊化是通过隶属度函数将值转化为模糊值的过程,将链路可用时间、链路稳定因子、链路负载三个因素定义为{low,middle,high}三个级别;计算链路可用时间、链路稳定因子、链路负载的模糊值后,控制器使用预定义的IF-THEN规则组合将模糊值映射到模糊输出中,表示链路的权值;权重的语言变量定义为{Perfect,Good,Acceptable,Unprefect,Bad,Verybad}; 3去模糊化:采用输出隶属度函数,将模糊值转换为数值,转换的过程称为去模糊化;采用重心法COG进行模糊化处理; 所述自适应阈值模块中设置一个检测阈值确定哪些链接需要检测;如果链路的模糊评价值小于该阈值,则检测该链路;使用Q-learning学习来动态调整检测阈值,RL模型被定义为S,A,R,由一组状态空间S、一个动作空间A,和奖赏函数R; 所述状态空间:使用链接周围的环境作为强化学习的状态;将链路传输范围内的不同平均车速v和车辆密度p划分为不同的状态,在链路监测系统上,车速和密度是连续的值,所以在RL模型中分离了状态; 所述动作空间:由于模糊逻辑评估,链路质量映射在0到1之间,检测阈值可以是0到1之间的值,为了加快学习过程,将动作空间定义为一个离散空间; 所述奖赏函数:使用链接检测结果来定义奖赏函数;从链路检测中得到的反馈信息可分为以下四种类型:其中C1表示链路模糊评价值小于检测阈值,数据包丢失;C2表示该链路的模糊评价值大于检测阈值,即没有检测到该链路;C3表示链路模糊评估值小于检测阈值,报文不丢失;C4表示模糊评价值大于检测阈值,报文没有丢失;对于不同的反馈情况,设置了不同的奖励功能; 链路检测模块具体实现方法为:设置χ作为检测值,选择性地检测链路,当检测值χ为1时,表示检测该链路,当χ为0时,表示不检测到该链路; 如果需要检测到链路,链路源节点将在向下一跳发送数据包时启动计时器,为计时器设置了一个超时值丢包的证据是链路源节点是否在超时值内接收到来自下一个节点的ACK消息,将的值设置如下: 其中ttrans是传输延迟,tprop是处理延迟,tq是排队延迟,Δt是确保延迟上限的时间,Δt=0.01;通过设置一个阈值cmis来确定链路状态,如果链路上的数据包丢失数在给定时间内超过cmis,确定链路失败。
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