基于云计算的车辆自组网大数据分析

车辆自组网（VANET）是为智能交通系统（ITS）开发的，也是未来道路交通系统的发展方向。云计算和大数据技术的结合为VANET提供了实时解决方案，并在全球范围内引起了广泛的研究兴趣。 本书将探讨如何将云计算、大数据、车载云计算和物联网与传统的车辆自组网进行整合,涵盖了与VANET相关的多个问题，涉及路由、安全性以及云计算、物联网等最新技术的应用。同时，本书还介绍了机器学习技术的应用。 本书的目标读者非常广泛，包括学者、研究人员、本科生和研究生，以及行业内人士等。本书能够为研究人员提供更宽广的视角，助力进一步探索VANET及其相关网络的各个方面。

本书涵盖了车联网领域的多个研究方向， 如智能交通环境、地域群播路由协议、基于拓扑结构路由协议、VANET和物联网应用、垂直切换的两阶段非合作博弈模型、网络安全风险管理、软件定义的车辆自组网、车辆传感器网络、车载延迟容忍网络，以及无线传感器节点的能量收集的技术等，并深入探讨了相关技术的原理、优缺点、应用场景及研究进展。同时，本书也重点关注了基于云计算的大数据分析在车联网中的应用，详细介绍了其原理、技术、工具和方法，并结合实际案例展示了它在交通管理、车辆监控、安全保障等方面的应用。

前言 第1章利用机器学习算法构建智能交通环境方法探索1 1.1简介1 1.2研究成果4 1.3研究目标5 1.4技术路径9 1.5实施细节和结果13 1.6结论和未来工作16 参考文献17 第2章Ad-Hoc网络的地域群播路由协议：比较分析和现存问题20 2.1简介20 2.2Ad-Hoc网络中的地域群播（Geocasting）21 2.3Geocast路由协议比较33 2.4新协议设计的未来方向35 2.5结论36 参考文献37 第3章基于拓扑结构路由协议评估印度城市车辆交通场景中紧急信息的 传播40 3.1简介40 3.2背景信息和相关研究41 3.3VANET体系结构42 3.4VANET的通信模型42 3.5VANET无线接入标准43 3.6VANET应用45 3.7VANET的路由协议46 3.8交通代理CBR50 3.9使用的研究方法50 3.10结论58 参考文献58 基于云计算的车辆自组网大数据分析 目录 第4章VANET与物联网的多种应用综述 64 4.1简介64 4.2相关工作65 4.3物联网66 4.4VANET模型概述68 4.5结论73 参考文献73 第5章异构无线网络中垂直切换的两阶段非合作博弈模型76 5.1简介76 5.2相关研究78 5.3垂直切换79 5.4博弈论81 5.5垂直切换的两阶段非合作博弈模型83 5.6模拟和结果分析88 5.7结论92 参考文献92 第6章网络安全风险管理的模糊多准则决策方法95 6.1简介95 6.2相关研究96 6.3网络安全97 6.4网络通信中的安全风险99 6.5研究方法105 6.6网络安全风险因素评估107 6.7结论109 参考文献110 第7章软件定义的车辆自组网：一种理论方法116 7.1简介116 7.2软件定义网络119 7.3VANET中的软件定义网络（SD-VANET）122 7.4SD-VANET路由125 7.5SD-VANET中的安全问题127 7.6SD-VANET新兴技术128 7.7SD-VANET的挑战130 7.8结论131 参考文献131 第8章利用车辆传感器网络进行车辆监控和监测136 8.1简介136 8.2车辆监测中的无线传感器网络：文献综述 137 8.3车辆无线技术的数据聚合和融合 138 8.4智能无线传感器网络在车载传感器网络中的应用 140 8.5无线传感器网络在车辆监控方面的局限性 147 8.6总结 147 8.7后续研究方向 147 参考文献150 第9章车载延迟容忍网络中的路由比较分析158 9.1简介158 9.2VDTN概述159 9.3仿真与结果163 9.4未来研究方向166 9.5结论167 参考文献167 第10章使用整流天线进行无线传感器节点的能量收集170 10.1简介170 10.2相关研究171 10.3方法和概念172 10.4HFSS模拟181 10.5ADS模拟186 10.6结论189 参考文献190 第11章云计算技术191 11.1云计算191 11.2云实体191 11.3云部署模型192 11.4云服务交付模型193 11.5云计算对实体的好处194 11.6云计算特点194 11.7云计算挑战195 11.8云计算属性197 11.9云安全198 11.10云攻击200 11.11什么是电子商务202 11.12电子商务面临的问题203 11.13面向电子商务的云计算203 参考文献206 1.2.2人机交互4 1.2.3一种用于V2X通信的安全证书管理系统4 1.2.4V2V车辆安全通信5 1.2.5车辆与基础设施通信6 1.2.6车辆与行人的安全系统6 1.2.75.9GHz频段共享6 1.2.8高效高保真的DSRC仿真7 1.2.9车联网在自动驾驶中的应用7 第2章定位8 2.1简介8 2.1.1动机8 2.1.2智能交通系统定位的要求8 2.2GNSS原则9 2.2.1什么是GPS9 2.2.2三边测量和三角测量的定义9 2.2.3GPS定位的基本操作10 2.2.4GPS的体系结构11 2.2.5其他GNSS14 2.2.6定位系统的性能15 2.2.7更多资源15 2.3应用于车辆的基本GNSS定位15 2.3.1汽车结构中的定位装置16 2.3.2通信协议的定位规定16 2.3.3在车联网中定位数据流17 2.4GNSS性能和高精度方法20 2.4.1概念20 2.4.2误差31 2.4.3通过高精度方法进行误差校正33 2.4.4更多资源35 2.5多传感器融合的稳定和精确定位35 2.5.1概念35 2.5.2传感器36 2.5.3算法38 2.6结论45 2.7参考文献45 智能交通系统中的网联车辆 目录 第3章人机交互47 3.1简介47 3.2什么是HMI？为什么它很重要？47 3.3高级驾驶辅助系统的人机交互49 3.4与HMI相关的生理和认知因素51 3.4.1人类感官51 3.4.2人类本能和后天反应54 3.4.3认知工作54 3.4.4多模态HMI和空间匹配55 3.5网联车辆和HMI56 3.5.1安全应用例证:交叉口移动辅助56 3.5.2减少警告数量59 3.5.3验证警告的有效性60 3.6结论62 3.7参考文献63 第4章V2X通信的安全证书管理系统67 4.1介绍67 4.2V2X通信安全系统的要求67 4.3安全证书管理系统的概念68 4.3.1概述69 4.3.2组件70 4.3.3组织分离72 4.3.4SCMS用例73 4.4关于SCMS概念替代方案的讨论83 4.4.1对称密钥管理83 4.4.2PKI解决方案83 4.4.3组签名84 4.4.4基于车辆的安全系统86 4.5结论90 4.6致谢90 4.7参考文献90 第5章V2V安全通信92 5.1V2V概述92 5.2NHTSA的V2V NPRM93 5.2.1传输要求93 5.2.2V2V基本安全信息94 5.2.3V2V通信中的安全和隐私96 5.3DSRC协议栈和底层标准97 5.4系统架构98 5.5V2V安全应用的程序流程和所需组件99 5.5.1路径记录100 5.5.2宿主车辆路径预测（HVPP）101 5.5.3目标分类（TC）102 5.6V2V安全应用111 5.6.1前方碰撞警告（FCW）111 5.6.2电子紧急制动灯（EEBL）112 5.6.3交叉口移动辅助（IMA）113 5.6.4禁止通行警告（DNPW）116 5.6.5盲点警告（BSW）/变道警告（LCW）118 5.6.6左转辅助（LTA）121 5.6.7控制损失警告（CLW）123 5.7参考文献125 第6章V2I安全通信126 6.1V2I概述126 6.2V2I消息127 6.2.1地图数据（MAP）127 6.2.2信号相位和时间（SPaT）128 6.2.3旅行者信息消息（TIM）130 6.2.4基本信息/基础设施信息（BIM）132 6.3用例和应用程序概念133 6.3.1红灯预警（RLVW）133 6.3.2弯道速度预警（CSW）134 6.3.3限速施工区域预警（RSZW）135 6.3.4停止标志差距辅助（SSGA）136 6.3.5信号交叉路口的行人（PCW）136 6.3.6现场天气影响警告（SWIW）136 6.3.7超大型车辆警告（OVW）137 6.3.8铁路道口违规警告（RCVW）137 6.4美国的V2I部署活动137 6.4.1安全试点模型部署（SPMD）137 6.4.2网联车辆试点计划138 6.5参考文献142 第7章V2P安全通信144 7.1V2P概述144 7.2动机144 7.3DSRC和基于视觉的V2P的比较146 7.4V2P系统架构147 7.4.1车辆系统设计148 7.4.2智能手机系统设计149 7.4.3V2P消息传递150 7.4.4车辆中的V2P算法151 7.4.5车辆警告策略152 7.5测试设施153 7.5.1通信性能154 7.5.2应用程序性能157 7.6未来工作158 7.6.1提高定位精度158 7.6.2虚警抑制158 7.6.3频段和信道拥堵：潜在的碰撞警告选项159 7.7结论160 7.8参考文献160 第8章5.9GHz频段共享162 8.1概述162 8.2用于无线局域网(WLAN)的抗干扰技术163 8.2.1无干扰信道评估164 8.2.2动态频率选择164 8.35.9GHz频段共享方案164 8.4干扰类型166 8.4.1同频干扰166 8.4.2交叉频道干扰166 8.5为ITS频段设计的抗干扰方法167 8.5.1检测和避免（DAA）168 8.5.2重新频道化169 8.6结论172 8.7参考文献172 第9章高效高保真的DSRC仿真174 9.1概述174 9.1.1无线信道175 9.1.2节点模型176 9.1.3流动性和环境模型177 9.2节点模型177 9.2.1帧结构178 9.2.2接收器帧处理模型179 9.2.3 帧捕获特征183 9.3频道模型187 9.3.1大规模路径损耗模型188 9.3.2衰落模型189 9.3.3频道模型链190 9.4接收器帧过程模型验证190 9.4.1帧捕获实现的验证190 9.4.2总体接收器模型验证192 9.5结论194 9.6参考文献195 第10章车联网在自动驾驶中的应用197 10.1系统模型197 10.1.1传感器设置197 10.1.2状态向量表示方法199 10.1.3向量表示法201 10.1.4坐标系202 10.2协同定位和映射融合算法203 10.2.1协同定位子系统203 10.2.2协同映射子系统207 10.3试验设置209 10.3.1测试车辆、设备和数据收集209 10.3.2测试路线和参考道路几何结构210 10.3.3道路真值估算210 10.4性能评价和结果212 10.4.1性能指数和参数212 10.4.2结论213 10.5参考文献218