有效
一种基于模糊控制的路侧MEC启停控制方法及系统
张健、刘子懿、丁雪琳、王博、钱品政、张海燕
东南大学
摘要
本发明公开了一种基于模糊控制的路侧MEC启停控制方法及系统,步骤依次为:获取路侧车流量及车速等数据,选取隶属度函数将数据模糊化,制定模糊规则建立模糊控制模型,通过建立好的模糊控制模型得到最少能源时耗的MEC布设密度,根据现有布设点位确定合适的需要启用的设备布局作为最终布局方案,并采用NS2通信仿真验证布设方案的合理性。本发明可计算所需MEC布局密度,并合理平衡所有设备的运行情况,在保证通信的前提下减少能源消耗,便于维护保养。
1.一种基于模糊控制的路侧MEC启停控制方法,其特征在于:针对目标高速公路,执行以下步骤,获得目标高速公路内各路侧MEC在目标时间段内的启停方案:步骤A:针对目标高速公路,获得在目标时间段汇入目标高速公路的车流量、以及汇入车辆的最高车速;步骤B:基于目标时间段汇入目标高速公路的车流量、以及汇入车辆的最高车速,结合目标高速公路路侧MEC的通信范围,利用以目标时间段汇入目标高速公路的车流量、汇入车辆的最高车速、以及目标高速公路路侧MEC的通信范围为输入,以目标高速公路内路侧MEC在目标时间段内的启用密度为输出的密度控制模型,获得目标高速公路内路侧MEC在目标时间段内的启用密度;所述步骤B具体如下:步骤1:针对密度控制模型的输入数据:目标时间段汇入目标高速公路的车流量、汇入车辆的最高车速、以及目标高速公路路侧MEC的通信范围,结合模糊控制模型,获得三个目标高速公路的路侧MEC在目标时间段内的启用密度;模糊控制模型的预设模糊规则为:基于预设模糊集合的划分,针对目标时间段汇入目标高速公路的车流量、汇入车辆的最高车速、以及目标高速公路路侧MEC的通信范围,其中以不重复的两个数据对应的模糊集合为输入,对应一个启用密度对应的模糊集合为输出为一类规则;步骤2:基于三个目标高速公路的路侧MEC在目标时间段内的启用密度,选择其中密度值最大的启用密度作为目标高速公路内路侧MEC在目标时间段内的启用密度;步骤C:基于目标高速公路的路侧MEC在目标时间段内的启用密度,结合目标高速公路上各路侧MEC的点位与使用情况,获得目标高速公路的各路侧MEC在目标时间段内的启停方案;步骤D:针对步骤C获得目标高速公路的各路侧MEC在目标时间段内的启停方案,基于该启停方案的通信时延,验证该启停方案是否合理,若通信时延满足预设通信时延,则该启停方案合理,该启停方案为最终启停方案;若通信时延不满足预设通信时延,则返回步骤B对模糊控制模型中输出的模糊集合顺序进行修改,然后继续执行B-D,直到启停方案通信时延满足预设通信时延,获得最终启停方案;所述对模糊控制模型中输出的模糊集合基于模糊集合顺序进行修改,具体如下:基于模糊控制模型当前的模糊规则,分别针对各类规则,修改各类规则下的输出模糊集合;修改规则为:基于模糊集合从小到大的顺序,一次修改一个输出模糊集合,将该输出模糊集合基于模糊集合从小到大的顺序改为后一个模糊集合。
2.根据权利要求1所述一种基于模糊控制的路侧MEC启停控制方法,其特征在于:所述步骤C中,具体通过以下步骤,获得目标高速公路的各路侧MEC在目标时间段内的启停方案:步骤C1:基于目标高速公路内路侧MEC在目标时间段内的启用密度,结合目标高速公路上各路侧MEC的点位,获得目标高速公路内各路侧MEC在该启用密度下对应的各初步启停方案;步骤C2:基于启用密度对应的各初步启停方案,结合目标高速公路内各路侧MEC的在目标时间段上一时刻的使用情况,从各初步启停方案中筛选获得目标高速公路内各路侧MEC在目标时间段内的启停方案。
3.根据权利要求2所述一种基于模糊控制的路侧MEC启停控制方法,其特征在于:所述步骤C2中,所述从各初步启停方案中筛选获得目标高速公路内各路侧MEC在目标时间段内的启停方案,该筛选基于以下所示的目标函数,目标函数最大对应的初步启停方案,作为目标高速公路内各路侧MEC在目标时间段内的启停方案:其中,y i 表示第i种初步启停方案;k为启停方案中启用路侧MEC的总数量;s ij 为第i种初步启停方案中第j个路侧MEC在目标时间段上一时刻的工作状态,启用为1,停用为0。
4.根据权利要求1所述一种基于模糊控制的路侧MEC启停控制方法,其特征在于:基于目标时间段所属的时间段类型,通过预设历史时间内各相同时间段类型分别对应的汇入目标高速公路的车流量、以及汇入车辆的最高车速数据,将其最大值作为目标时间段汇入目标高速公路的车流量、以及汇入车辆的最高车速。
5.根据权利要求1所述一种基于模糊控制的路侧MEC启停控制方法,其特征在于:在目标时间段内,执行以下步骤:步骤S1:在目标时间段内,基于预设时间间隔,实时采集各时间间隔内目标高速公路的车流量;步骤S2:分别针对各时间间隔,执行以下步骤,更新目标高速公路内路侧MEC在下一时间间隔内的启用密度:步骤S2.1:基于该时间间隔内的车流量,和目标时间段内已经发生的各时间间隔的车流量预测目标时间段内的车流量;步骤S2.2:基于预测的目标时间段内的车流量和步骤A中获得的在目标时间段汇入目标高速公路的车流量的比例关系,结合步骤B获得的目标高速公路内路侧MEC在目标时间段内的启用密度,更新目标高速公路内路侧MEC在下一时间间隔内的启用密度;步骤S2.3:基于目标高速公路内路侧MEC在下一时间间隔内的启用密度,结合目标高速公路上各路侧MEC的点位与在该时间间隔的使用情况,获得目标高速公路的各路侧MEC在下一时间间隔内的启停方案。
6.一种基于模糊控制的路侧MEC启停控制系统,应用于权利要求1-5任意一项所述一种基于模糊控制的路侧MEC启停控制方法,其特征在于:包括数据采集模块,密度控制模块,方案输出模块,数据采集模块用于采集在目标时间段汇入目标高速公路的车流量、以及汇入车辆的最高车速;密度控制模块基于在目标时间段汇入目标高速公路的车流量、汇入车辆的最高车速,结合目标高速公路路侧MEC的通信范围,获得目标高速公路内路侧MEC在目标时间段内的启用密度;方案输出模块基于目标高速公路的路侧MEC在目标时间段内的启用密度,结合目标高速公路上各路侧MEC的点位与使用情况,获得目标高速公路的各路侧MEC在目标时间段内的启停方案。
7.根据权利要求6所述一种基于模糊控制的路侧MEC启停控制系统,其特征在于:还包括方案验证模块,方案验证模块用于对方案输出模块输出目标高速公路内各路侧MEC在目标时间段内的启停方案进行合理性验证,若方案合理,该启停方案为目标高速公路的各路侧MEC在目标时间段内的启停方案;若方案不合理,则返回密度控制模块对模糊规则进行修改,直到方案合理,获得目标高速公路的各路侧MEC在目标时间段内的启停方案。



