1.一种自适应关键车辆节点选择的消息传播方法,其特征在于,包括以下步骤:S0、数据输入:输入消息覆盖率阈值以及系统平均信息年龄阈值;
S1、构建概率图:根据链路参数以及车辆之间的距离,计算车辆间消息成功发送的概率,并构建概率图;
S2、计算达到消息覆盖率阈值的概率:基于构建的概率图,根据误差容限与消息覆盖率阈值,计算未达到消息覆盖率阈值的概率,得到达到消息覆盖率阈值的概率;
S3、确定反向可达集合的最大个数与初始个数:根据达到消息覆盖率阈值的概率,确定满足消息覆盖率要求的反向可达集合最大个数以及初始反向可达集个数;
S4、确定反向可达集合元素:根据当前概率图中节点的个数和当前概率残图需要达到的消息覆盖率阈值,确定每个反向可达集中的元素个数N;
S5、构建多根反向可达集合:根据反向可达集合构建多根反向可达集合,其中,所述多根反向可达集合包含初始的反向可达集个数,每个反向可达集中元素个数为N;
S6、确定关键节点:遍历当前概率图中的每个车辆节点,确定每个车辆节点在多根反向可达集中出现的反向可达集的个数Cj,并选择Cj值最大对应的车辆节点j作为候选关键节点;若存在多个相等Cj值的车辆节点,则选择该多个车辆节点中理论平均信息年龄值最小的车辆节点作为候选关键节点;若存在多个理论平均信息年龄值相等的车辆节点,则任意选择其中一个车辆节点作为候选关键节点;
S7、更新关键节点集合、当前消息覆盖率:将候选关键节点加入至关键节点集合中,并对消息传播进行模拟,得到当前消息覆盖率;
S8、判定当前消息覆盖率是否达到消息覆盖率阈值,若是,则进入步骤S10,否则,进行步骤S9;
S9、生成概率残图:根据关键节点集合以及模拟消息传播收到消息的节点集合,生成概率残图,并返回步骤S2;
S10、时效性判定:判断关键节点集合进行消息传播的时效性是否小于等于系统平均信息年龄的理论值,若是,进入步骤S11;否则,返回步骤S2;
S11、输出关键节点集合。
2.根据权利要求1所述的自适应关键车辆节点选择的消息传播方法,其特征在于,所述系统平均信息年龄的确定过程具体为:A1、输入参数,包括功率增益系数、路径损耗系数以及节点之间的连接边集合和节点发送数据包的速率;
A2、对所有车辆节点进行遍历,根据输入参数计算节点间成功接收数据包的概率,并根据节点间成功接收数据包的概率计算车辆节点之间消息传播所产生的系统平均信息年龄,即每个车辆节点向其邻居节点进行消息传播时的系统平均信息年龄。
3.根据权利要求2所述的自适应关键车辆节点选择的消息传播方法,其特征在于,所述系统平均信息年龄的计算过程如下:其中, 表示通过自适应关键车辆节点选择的消息传播方法选择的关键节点集合与其邻居节点构成的系统的平均信息年龄,M表示关键节点总个数,Δi表示关键节点i与其邻居节点进行消息传播所产生的平均信息年龄的理论值。
4.根据权利要求3所述的自适应关键车辆节点选择的消息传播方法,其特征在于,所述关键节点i进行消息传播所产生的平均信息年龄的理论值Δi分为两种情况:第一种情况:
若遍历的当前车辆与其多个邻居节点之间链路不存在干扰,选择该车辆进行消息传播,关键节点i进行消息传播所产生的平均信息年龄的理论值的表达式如下:其中,Δij表示关键节点i与邻居节点j进行消息传播时的平均信息年龄,N(i)表示关键节点i能够向其进行消息传播的邻居节点集合,|N(i)|表示节点i的邻居节点数量,qij表示为邻居节点j成功接收到关键节点i传播的消息的概率,pij表示关键节点i向邻居节点j进行消息传播的概率,e表示自然对数函数的底数,β表示功率增益系数,α表示信道的路径损耗系数,σ表示加性高斯白噪声功率,VT表示信噪比阈值,Ps表示车辆发送数据包的功率,dij表示关键节点i与邻居节点j间的距离;
第二种情况:
若遍历的当前车辆与其多个邻居节点之间链路存在干扰,选择该车辆进行消息传播,关键节点i进行消息传播所产生的平均信息年龄的理论值的表达式如下:其中,ψi表示能与关键节点i进行消息传播的邻居节点个数,α表示信道的路径损耗系数。
5.根据权利要求4所述的自适应关键车辆节点选择的消息传播方法,其特征在于,所述关键节点集合的确定过程如下:B1、针对第t次选择关键节点时,获取满足截断消息传播最大且消息传播所产生的理论平均信息年龄值最小的车辆节点s;
B2、将车辆节点s添加至关键节点集合S中,并利用车辆节点s进行消息传播,将被影响的车辆节点加入截断消息传播集合中;
B3、从当前概率图中移除车辆节点s以及被车辆节点s传播所影响车辆节点,剩余的节点集合记为Vt+1;
B4、基于节点集合Vt+1,在Et的基础上生成Et+1,得到图Gt+1,并更新图Gt+1的每个车辆节点与其邻居车辆节点之间理论平均信息年龄集合At+1,其中,Et表示t‑1次选择关键节点后的边集,Et+1表示t次选择关键节点后的边集,Gt+1表示t次选择关键节点过程后的概率残图,At+1是图Gt+1的每个车辆节点与其邻居车辆节点之间理论平均信息年龄集合;
B5、在图Gt+1的基础上,重复步骤SB1‑步骤SB4,直至截断消息传播集合中节点的数量不小于消息覆盖率阈值对应节点数量η*n,得到关键节点集合S,其中,η表示消息覆盖数量阈值,n表示节点总数。
6.根据权利要求5所述的自适应关键车辆节点选择的消息传播方法,其特征在于,所述关键节点集合的表达式如下:其中, 表示在实现图上策略π选择的关键节点集合, 表示策略π选择的关键节点个数,Δi表示关键节点i进行消息传播所产生的平均信息年龄的理论值,ψ代表信息年龄阈值。
7.根据权利要求6所述的自适应关键车辆节点选择的消息传播方法,其特征在于,所述信息年龄阈值ψ的表达式如下:当车辆与其多个邻居节点之间链路不存在干扰时:
当车辆与其多个邻居节点之间链路存在干扰时:
其中, 表示使用实现图中所有节点的平均峰值信息年龄,表示实现图中所有节点, 表示实现图中的节点数量,aij是为简化计算式设置的参数。
8.一种执行权利要求1‑7任一所述的自适应关键车辆节点选择的消息传播方法的消息传播装置,其特征在于,包括:概率图生成模块,用于根据链路参数以及车辆之间的距离,计算车辆间消息成功发送的概率,并构建概率图;
关键节点覆盖能力评估模块,用于根据截断消息传播模块输出的关键节点模拟消息传播,并根据消息覆盖结果更新消息覆盖率以及消息覆盖率阈值,并为截断消息传播模块生成新的概率图,以得到最终的关键车辆节点集合;
截断消息传播模块,用于对关键节点覆盖能力评估模块所提供的输入概率图确定一个关键节点并继续返回至关键节点覆盖能力评估模块。