王旭東 陳海花 李國(guó)棟 王衛(wèi)東

摘 要：簡(jiǎn)述車聯(lián)網(wǎng)行業(yè)技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)，介紹了車聯(lián)網(wǎng)仿真測(cè)試的方法和內(nèi)容，對(duì)車聯(lián)網(wǎng)仿真工具和仿真建模進(jìn)行了詳細(xì)研究，并通過(guò)仿真案例說(shuō)明測(cè)試的意義。

關(guān)鍵詞：車聯(lián)網(wǎng)；車輛間通信；SUMO；VEINS

中圖分類號(hào)：U463.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2019）15-0017-06

0 引言

車聯(lián)網(wǎng)是汽車、電子、信息通信、道路交通運(yùn)輸?shù)刃袠I(yè)的深度融合的新業(yè)態(tài)形式。2017年9月工信部發(fā)布的《車聯(lián)網(wǎng)白皮書（2017）》對(duì)車聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)路線、關(guān)鍵技術(shù)、系統(tǒng)架構(gòu)等方面都提供規(guī)劃。2018年4月工信部、公安部和交通運(yùn)輸部三部委聯(lián)合發(fā)布了《智能網(wǎng)聯(lián)汽車道路測(cè)試管理規(guī)范》，該規(guī)范對(duì)智能網(wǎng)聯(lián)測(cè)試的主體、車輛、測(cè)試管理等多個(gè)方面進(jìn)行了詳細(xì)規(guī)定。車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)越來(lái)越受到行業(yè)關(guān)注和深入研究。

車聯(lián)網(wǎng)測(cè)試技術(shù)是車聯(lián)網(wǎng)整個(gè)技術(shù)中驗(yàn)證、測(cè)試和性能評(píng)估的重要環(huán)節(jié)，測(cè)試車聯(lián)網(wǎng)在各種實(shí)際場(chǎng)景中都可以安全、可靠和高效的工作。車聯(lián)網(wǎng)測(cè)試的主要目標(biāo)是評(píng)估車聯(lián)網(wǎng)協(xié)議和應(yīng)用性能，常用的測(cè)試方法現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行試驗(yàn)（Field Operational Test，簡(jiǎn)稱FOT）和仿真試驗(yàn)兩大類?，F(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行試驗(yàn)是最直觀和有效的測(cè)試方法，但由于測(cè)試受成本因素、環(huán)境因素、可重復(fù)性、安全性和法律許可等多方面因素的制約，使得仿真技術(shù)在車聯(lián)網(wǎng)測(cè)試評(píng)估中得到長(zhǎng)足發(fā)展。本文將對(duì)車聯(lián)網(wǎng)仿真測(cè)試的概念和內(nèi)容進(jìn)行介紹，對(duì)車聯(lián)網(wǎng)仿真測(cè)試仿真工具和仿真建模標(biāo)進(jìn)行詳細(xì)研究和分析，并列舉測(cè)試案例。

1 仿真測(cè)試內(nèi)容與方法

1.1 概念和策略

1.1.1 仿真測(cè)試介紹

仿真測(cè)試是選用一種編程語(yǔ)言，通過(guò)編程方式實(shí)現(xiàn)測(cè)試模型、定制運(yùn)動(dòng)環(huán)境和測(cè)試指標(biāo)三個(gè)部分。

通常選型的編程語(yǔ)言或平臺(tái)被稱之為仿真工具。仿真工具是仿真測(cè)試基礎(chǔ)，對(duì)測(cè)試的時(shí)間效率、數(shù)據(jù)精確度和模型建立的容易程度影響最大。車聯(lián)網(wǎng)仿真平臺(tái)主要由網(wǎng)絡(luò)仿真工具和道路交通仿真工具組成。

車聯(lián)網(wǎng)仿真模型車輛運(yùn)動(dòng)仿真相對(duì)于人類移動(dòng)模型更復(fù)雜和難以重現(xiàn)，車輛移動(dòng)仿真需要體現(xiàn)車輛跟隨狀態(tài)，變車道超車狀態(tài)，復(fù)雜交匯路口等狀態(tài)。需要建立和反映人類行為的模型，如駕駛員對(duì)交通信號(hào)燈的反應(yīng)及反應(yīng)時(shí)間；車輛之間通信受到大型建筑物及周邊車輛的干擾和限制。

仿真測(cè)試指標(biāo)的合理性、可比性和可重復(fù)性也是仿真測(cè)試中一個(gè)重要問(wèn)題。車聯(lián)網(wǎng)的多業(yè)態(tài)融合性使其復(fù)雜度和冗余度大大升高，使得仿真試驗(yàn)的可比性和重復(fù)性變的非常難以實(shí)現(xiàn)。

1.1.2 仿真測(cè)試的影響因素

仿真測(cè)試是對(duì)客觀自然世界的抽象化和模型化，其測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確收到諸多因素的影響，其中主要的幾個(gè)影響因素包括：車輛移動(dòng)模型、通信信道模型和車輛間通信（Inter-Vehicle Communication，簡(jiǎn)稱IVC）的模型。

1.2 仿真軟件

車聯(lián)網(wǎng)仿真主要由網(wǎng)絡(luò)仿真工具和道路交通仿真工具兩類組成。

1.2.1 網(wǎng)絡(luò)仿真

網(wǎng)絡(luò)仿真工具采用離散時(shí)間仿真方式（Discrete-event Simulation，簡(jiǎn)稱DES），仿真器提供有序的預(yù)定時(shí)間序列，每個(gè)時(shí)間被安排在特定的仿真時(shí)間進(jìn)行觸發(fā)，觸發(fā)通常改變仿真的狀態(tài)和觸發(fā)相應(yīng)規(guī)劃的新事件。事件可以代表設(shè)置的任何事件，例如：車輛正在接受交通燈控制器的信息，或電信號(hào)從0V到5V的電壓水平。

網(wǎng)絡(luò)仿真中的三種主流仿真器分別是ns-3、OMNeT + +和JiST。表1網(wǎng)絡(luò)仿真器一覽表對(duì)網(wǎng)絡(luò)仿真器的程序語(yǔ)言、默認(rèn)模型庫(kù)和編程語(yǔ)言等進(jìn)行行了介紹。

ns-3是歷史最悠久的仿真器，ns-3沒有是沒有集成開發(fā)環(huán)境和圖形處理環(huán)境，仿真器數(shù)據(jù)記錄到存儲(chǔ)器后，利用網(wǎng)絡(luò)動(dòng)畫工具和Wireshark對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行可視化模擬再現(xiàn)。ns-3典型特征是可以無(wú)縫被測(cè)試平臺(tái)或者整合測(cè)試平臺(tái)。

OMNeT + +的開發(fā)始于1992年，是一款開源付費(fèi)軟件。OMNeT + +是搭載可選的集成開發(fā)環(huán)境的完整仿真環(huán)境，支持手動(dòng)編寫模型代碼、批處理模式和圖形界面的運(yùn)行方式等，OMNeT + +最新版本發(fā)展到目前是V4.6，典型的OMNeT + +模型庫(kù)的例子有用于精確多信道多技術(shù)物理層建模的MiXiM，融合網(wǎng)絡(luò)仿真的Over-Sim及車載網(wǎng)絡(luò)仿真的Veins工具。

JiST是三個(gè)網(wǎng)絡(luò)仿真測(cè)試工具中發(fā)展最晚的，JiST是Java in Simulation Time的簡(jiǎn)稱，開發(fā)用來(lái)作為SWANS無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)仿真器的基礎(chǔ)。

1.2.2 道路交通仿真

道路交通仿真的軟件根據(jù)測(cè)試所需要的顆粒度，提供相應(yīng)的模型，包括構(gòu)造運(yùn)動(dòng)模型約束，交通模型等。道路交通仿真工具主要按照時(shí)序步進(jìn)的方法，以固定的時(shí)間增量推進(jìn)仿真測(cè)試的進(jìn)程，車輛的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、交通信號(hào)燈控制器狀態(tài)和道路狀態(tài)都會(huì)隨時(shí)序不斷計(jì)算更新。

目前存在的較成熟的道路交通仿真器有SUMO、Vissim、PARAMICS、TransModeler、TRANSIM等。最常用的兩款軟件是SUMO和Vissim。

SUMO（Simulation of Urban Mobility的簡(jiǎn)稱）是車聯(lián)網(wǎng)研究中最熱門的道路交通仿真工具包。SUMO誕生于2000年，其界面如圖1所示，軟件采用EPL（Eclipse Public License）公共許可協(xié)議的開源軟件，目前SUMO逐漸發(fā)展成為一個(gè)多模式仿真工具包，包含了交通仿真引擎、綜合網(wǎng)絡(luò)生成工具。SUMO最吸引測(cè)試用戶的基于GUI圖形界面下的微觀交通仿真器，研究人員可以對(duì)仿真測(cè)試運(yùn)行中的道路數(shù)據(jù)交互修改。該軟件還支持IDM（Intelligent Driver Model的簡(jiǎn)稱）、Kerner三相模型和Wiedemann模型等不同汽車運(yùn)動(dòng)模型的選擇。

Vissim是一款運(yùn)行在Windows平臺(tái)上的交通仿真工具，其開發(fā)仿真界面如圖2所示，Vissim的微觀交通仿真器是基于Wiedemann的汽車運(yùn)動(dòng)模型，并對(duì)其進(jìn)行完善和擴(kuò)展后的多模式仿真工具。同時(shí)，Vissim可以模擬車輛可視度和人類感知與單個(gè)行人的運(yùn)動(dòng)仿真。Vissim支持圖形化編輯、需求建模、網(wǎng)絡(luò)和模型的導(dǎo)入、2D/3D仿真視頻渲染等功能。

2 IVC仿真平臺(tái)

IVC網(wǎng)絡(luò)仿真平臺(tái)都是基于網(wǎng)絡(luò)仿真工具和道路交通仿真工具建立起來(lái)的，不同的平臺(tái)對(duì)兩種仿真工具的深度耦合采用不同的解決方案，目前一般根據(jù)耦合結(jié)構(gòu)將網(wǎng)絡(luò)仿真平臺(tái)分為分離式、嵌入式、雙耦合式和集成式四類。

下面我們介紹雙耦合式IVC仿真框架中最為成功的三個(gè)平臺(tái)：Veins、iTetris和VSimRTI。

2.1 Veins

Veins（Vehicle In Network Simulation的簡(jiǎn)稱）仿真框架的結(jié)構(gòu)如圖3所示。

Veins基與1.2.1的網(wǎng)絡(luò)仿真工具OMNeT + +和1.2.2道路交通仿真工具SUMO。OMNeT + +調(diào)度仿真執(zhí)行控制、數(shù)據(jù)信息采集和測(cè)試事件，其基于MiXiM的模型庫(kù)提供電磁波的DES抽象，提供多通道多方式傳播的干擾影響。Veins支持IEEE IVC棧協(xié)議模型、模擬ETSI ITS-G5協(xié)議棧信道模型、IEEE 802.11p、IEEE 1609.4DSRC/WAVE、集成蜂窩網(wǎng)絡(luò)模型庫(kù)。Veins允許網(wǎng)絡(luò)交通和道路交通雙向耦合，通過(guò)SUMO提供多種車輛移動(dòng)模型，SUMO的TraCL服務(wù)器運(yùn)行測(cè)試實(shí)例與Veins進(jìn)行實(shí)時(shí)交互，保證移動(dòng)仿真移動(dòng)模型的實(shí)現(xiàn)。

2.2 iTetris

iTetris是在歐盟FP7研究項(xiàng)目（Integrated Wireless and Traffic Platform for Real-Time Road Traffic Management Solutions）的背景下開發(fā)的仿真平臺(tái)。軟件采用免費(fèi)開源的方式發(fā)布。iTetris是由四個(gè)耦合的功能模塊共同組成的IVC測(cè)試平臺(tái)，它們分別是：中心控制系統(tǒng)iCS、網(wǎng)絡(luò)仿真工具ns-3、道路交通仿真工具SUMO和應(yīng)用管理程序iAPP。iTetris框架結(jié)構(gòu)如圖4所示。

iCS實(shí)現(xiàn)應(yīng)用層iAPP與ETSI ITS設(shè)備層、仿真組件的數(shù)據(jù)采集、緩存和轉(zhuǎn)發(fā)。iTetris仿真器擴(kuò)展了IVC特定信道的模型、ETSI ITS層的定制模型、車輛的排放模型、ADAS模型，支持IEEE 802.11P、WiMAX等多種無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議。

2.3 VSimRTI

VSimRTI（V2X Simulation Runtime Infrastructure的簡(jiǎn)稱）提供了一種更新穎的解耦組件仿真框架。如圖5所示，VSimRTI仿真框架圍繞一個(gè)輕量級(jí)核心結(jié)構(gòu)構(gòu)建，管理所連接的仿真器同步、生命周期、數(shù)據(jù)交互等。VSimRTI開發(fā)的目標(biāo)是提供一種耦合領(lǐng)域特有仿真器的通用框架，為更多仿真工具提供接口組件，如Vissim、SUMO、OMNeT + +、ns-3和JiST/SWANS的接口組件?？梢詫?duì)道路車輛運(yùn)動(dòng)、蜂窩網(wǎng)絡(luò)LTE、V2X仿真做到很好的支持。

3 仿真建模

3.1 車輛移動(dòng)建模

車聯(lián)網(wǎng)仿真很難建立一種數(shù)學(xué)模型來(lái)準(zhǔn)確描述道路網(wǎng)絡(luò)中車輛的移動(dòng)方式。經(jīng)過(guò)多年的研究發(fā)現(xiàn)道路交通科學(xué)有很好的車量移動(dòng)模型，在車聯(lián)網(wǎng)仿真中我們主要聚焦與道路交通的微觀模型，即準(zhǔn)確描述事件中每一輛車的移動(dòng)行為。本文主要研究車載自組織網(wǎng)絡(luò)VANET（Vehicular Ad-hoc Network的簡(jiǎn)稱）的移動(dòng)模型，VENET移動(dòng)建模的發(fā)展時(shí)間從世紀(jì)90年代到目前主要經(jīng)歷了四個(gè)階段：隨機(jī)節(jié)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)、真實(shí)車輛軌跡、道路交通微觀仿真和雙向耦合仿真。

典型VENET的移動(dòng)建模架構(gòu)圖如圖6所示，圖中包括所有上述四種移動(dòng)模式。

3.1.1 隨機(jī)節(jié)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)

為了簡(jiǎn)化運(yùn)動(dòng)模型，研究初期假定運(yùn)動(dòng)節(jié)點(diǎn)是一個(gè)完全隨機(jī)的方式無(wú)約束運(yùn)動(dòng)，隨機(jī)節(jié)點(diǎn)移動(dòng)模型大量應(yīng)用在MANET（Mobile Ad-hoc Networks的簡(jiǎn)稱）仿真中?，F(xiàn)在測(cè)試證明，隨機(jī)節(jié)點(diǎn)移動(dòng)模型大量應(yīng)用在MANET（Mobile Ad-hoc Networks的簡(jiǎn)稱）仿真中。現(xiàn)在測(cè)試證明，隨機(jī)節(jié)點(diǎn)移動(dòng)模型與更先進(jìn)的車輛運(yùn)動(dòng)模型仿真結(jié)果相差非常大，甚至在有些測(cè)試中無(wú)法達(dá)到測(cè)試穩(wěn)態(tài)，現(xiàn)在精確的仿真很少采用隨機(jī)節(jié)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)模型。

3.1.2 實(shí)際移動(dòng)軌跡

實(shí)際移動(dòng)采用的是實(shí)際運(yùn)動(dòng)真實(shí)車輛的運(yùn)動(dòng)軌跡應(yīng)用到仿真中，車輛運(yùn)動(dòng)軌跡的數(shù)據(jù)主要來(lái)自城市公共交通、大型貨車車隊(duì)、出租車應(yīng)用中心、GPS導(dǎo)航系統(tǒng)的服務(wù)商等，他們將多年記錄的車輛運(yùn)行軌跡進(jìn)行處理后，公布給研究機(jī)構(gòu)作為真實(shí)的仿真測(cè)試數(shù)據(jù)。

實(shí)際移動(dòng)軌跡在仿真中按照設(shè)定時(shí)間，將軌跡數(shù)據(jù)更新到仿真場(chǎng)景中，這種數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)仿真中產(chǎn)生與現(xiàn)實(shí)運(yùn)動(dòng)最為相符的車輛移動(dòng)數(shù)據(jù)。但是由于可被利用的軌跡都屬于相對(duì)特殊的車輛，數(shù)量有限，不能真實(shí)反映路上所有車輛的軌跡，所以應(yīng)用也受到很大的限制。

3.1.3 微觀移動(dòng)仿真

微觀移動(dòng)模型主要是以單個(gè)車輛為單位，采用車輛運(yùn)動(dòng)仿真工具進(jìn)行仿真，其移動(dòng)仿真的真實(shí)性主要由所選用的仿真器的復(fù)雜度和精確度所決定。如：簡(jiǎn)單的無(wú)碰撞節(jié)點(diǎn)移動(dòng)模型和基于功能齊全的多智能體移動(dòng)仿真工具。

微觀移動(dòng)仿真的優(yōu)點(diǎn)是能夠模擬非常真是的運(yùn)動(dòng)軌跡，移動(dòng)參數(shù)可以根據(jù)測(cè)試目的自由調(diào)整。但在很多自組織網(wǎng)絡(luò)VANET框架仿真中微觀移動(dòng)仿真也是難以實(shí)現(xiàn)測(cè)試。例如：節(jié)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)影響網(wǎng)絡(luò)的連接，進(jìn)而影響網(wǎng)絡(luò)中的交通，反過(guò)來(lái)網(wǎng)絡(luò)交通也會(huì)對(duì)節(jié)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生影響，一旦反向影響產(chǎn)生，立刻使已經(jīng)完成的計(jì)算和軌跡失效。

3.1.4 雙向耦合仿真

在前面三種模型不能滿足的條件下，需要建立道路交通仿真和網(wǎng)絡(luò)交通仿真雙向交流的耦合仿真工具。這就是上文所述的雙向耦合仿真平臺(tái)。雙向耦合仿真不僅對(duì)網(wǎng)絡(luò)交通的影響及網(wǎng)絡(luò)交通的反饋?zhàn)饔糜懈?xì)的仿真測(cè)試，而且不受仿真運(yùn)行時(shí)間的制約和影響。

VANET雙向耦合仿真時(shí)，網(wǎng)絡(luò)仿真工具和道路交通仿真工具同時(shí)運(yùn)行，不斷的雙向傳遞數(shù)據(jù)和參數(shù)，進(jìn)程相互依存，主要有兩個(gè)相互交替的階段構(gòu)成。一種是網(wǎng)絡(luò)仿真器運(yùn)行時(shí)，它實(shí)時(shí)將參數(shù)變化傳送到道路交通仿真器，改變駕駛?cè)笋{駛行為或道路特征，從而改變車輛的運(yùn)動(dòng)決策路徑。另一種是道路交通仿真利用網(wǎng)絡(luò)仿真器傳遞的新參數(shù)進(jìn)行交通運(yùn)動(dòng)計(jì)算，并將車輛運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)更新到網(wǎng)絡(luò)仿真器。

3.2 信道模型

3.2.1 自由空間模型

自由空間傳播模型是假定無(wú)線電波在沒有阻擋、沒有衰減、單一途徑的理想狀態(tài)下傳播，自由傳播空間傳播模型中無(wú)線電波的損耗只和傳播距離d和電波頻率λ有關(guān)系，由此得到自由空間模型的路徑損耗模型如公式為

Lfreespace[dB]=20log10（4π） （1）

式中Lfreespace為自由空間路徑損耗；d為傳播距離；λ為電波波長(zhǎng)；

自由空間模型的經(jīng)驗(yàn)校正引入一個(gè)額外依賴于環(huán)境的路徑損耗指數(shù)α來(lái)考慮非理想的信道條件。這就是著名的Friis模型如公式為：

Lemp-freespace[dB]=10log10（16π2） （2）

式中Lemp-freespace為校正自由空間路徑損耗；d為傳播距離；λ為電波波長(zhǎng)。

3.2.2 雙射線干涉模型

雙射線干涉模型是一種更接近實(shí)際的無(wú)線電傳播模型，它考慮了無(wú)線信號(hào)至少存在地面反射信號(hào)的干涉。一束地面反射后的無(wú)線電波束如圖7所示，直接視線傳播路徑長(zhǎng)度dlos和地面反射的間接的視線路徑長(zhǎng)度dref如公式為：

dlos=d2+（hs-hr）2 （3）

dref=d2+（hs+hr）2 （4）

式中：dlos直接的視線傳播路徑長(zhǎng)度；dref為經(jīng)過(guò)地面反射的間接非視線的間接路徑長(zhǎng)度；d為發(fā)射器和接收器之間的距離；hs為發(fā)射器的天線高度；he為接收器的天線高度；

根據(jù)dlos和dref差異計(jì)算得出干擾射線的相位差φ公式為：

φ=2π （5）

式中：φ為干涉相位差；λ為電波波長(zhǎng)。

反射偏振電磁波的衰減系數(shù)Г，反射系數(shù)依賴于一個(gè)固定的εr，而且還主要依賴于入射角度θi。再根據(jù)發(fā)射器和接收器的高度、距離，計(jì)算入射角度的正余弦值，得出衰減系數(shù)Г的公式為：

Г= （6）

最后，我們得出由于相長(zhǎng)干涉和相消干涉引起的信號(hào)強(qiáng)度相對(duì)變化可以通過(guò)對(duì)公式（1）修正得到，雙射線干涉路徑損耗模型公式為：

Ltri[dB]=20log10（4π|1+Гei?|-1） （7）

式中Ltri為雙干涉路徑損耗；

雙射線干涉模型在仿真項(xiàng)目初期的車聯(lián)網(wǎng)仿真中可以簡(jiǎn)化模型，同時(shí)還要將精度保持在盡可能的容忍范圍內(nèi)。在理想的偏振和反射假設(shè)下，大距離d時(shí)的視線和反射信號(hào)之間的相互干涉的計(jì)算簡(jiǎn)化公式為：

Ltri[dB]=20log10（） （8）

3.2.3 建筑物和車輛遮蔽模型

實(shí)際道路仿真中我們需要考慮建筑物和其它車輛引起的無(wú)線信號(hào)遮蔽的影響。這種情況下的模型就是無(wú)線信號(hào)遮蔽仿真模型。初期遮蔽模型采用隨機(jī)模型，典型是使用對(duì)數(shù)正態(tài)分布的遮蔽模型，隨機(jī)遮蔽模型的仿真精度及測(cè)試的重復(fù)性不可控制，遮蔽模型目前采用了更為精確的構(gòu)造幾何形狀遮蔽模型，典型的是采用導(dǎo)入顯示世界的地圖，例如導(dǎo)入OpenStreetMap的建筑物外墻數(shù)目及建筑物尺寸數(shù)據(jù)，在IVC仿真中為建筑物及相應(yīng)的無(wú)線信號(hào)遮蔽建模。

2011年來(lái)自美國(guó)卡耐基梅隆大學(xué)Mate Boban等人最先評(píng)估了其它車輛引起的無(wú)線電信號(hào)遮蔽的影響。研究證明了車輛阻擋無(wú)線電通訊影響是不可忽略的，并建議為IVC制定一個(gè)考慮車輛影響的通訊協(xié)議。經(jīng)過(guò)近幾年的研究最先進(jìn)的車輛遮蔽采用相似技術(shù)，對(duì)于一對(duì)車輛οs和οr之間的每一次信號(hào)傳遞，需要確定與它們直接視線相交叉的車輛，將這些所有交叉車輛點(diǎn)存儲(chǔ)為{ο1，ο2，…}，并將其相似于尋找阻礙建筑的問(wèn)題，問(wèn)題被轉(zhuǎn)換為紅藍(lán)交叉的問(wèn)題，從而大大簡(jiǎn)化減低了仿真計(jì)算的復(fù)雜度問(wèn)題。

4 仿真案例

仿真工具的成熟和多種優(yōu)點(diǎn)，使得車聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營(yíng)者、車輛制造商、道路規(guī)劃者、交通管理者等在項(xiàng)目研究者越來(lái)越多的使用仿真工具進(jìn)行項(xiàng)目驗(yàn)證和試驗(yàn)，下面我們介紹兩個(gè)仿真工具的應(yīng)用案例。

4.1 Veins動(dòng)態(tài)路徑規(guī)劃

道路規(guī)劃的研究者為了評(píng)測(cè)VANET在城市智能交通動(dòng)態(tài)路徑的效果，采用仿真工具Venis對(duì)西安交通地圖建模，在場(chǎng)景中完成車輛間通訊仿真，實(shí)現(xiàn)VAENT的動(dòng)態(tài)路徑規(guī)劃仿真設(shè)計(jì)。

試驗(yàn)中選用OMNet++提供網(wǎng)絡(luò)通訊仿真工具，SUMO提供微觀的道路交通仿真，仿真中設(shè)定人的反應(yīng)參數(shù)以體現(xiàn)真實(shí)城市交通狀態(tài)仿真。仿真中設(shè)定“事故節(jié)點(diǎn)”測(cè)試事故發(fā)生后指定路徑上的車輛節(jié)點(diǎn)的動(dòng)態(tài)規(guī)劃路徑效果。

測(cè)試結(jié)果驗(yàn)證了交通安全服務(wù)協(xié)議在VANET中的有效性，并有效提高平均車輛行駛速度和緩解擁堵。

4.2 Veins車路通信仿真

試驗(yàn)場(chǎng)景由兩條限速為80km/h的平行車道支持單車單主干路，該主干路限速100km/h，所有道路均以階梯形式連接。仿真中在主干路設(shè)定一起事故。IVC系統(tǒng)下，車輛間互相通知有關(guān)事故發(fā)生后道路的擁堵狀況，擁堵信息成功傳送到一輛跟隨車輛中，車輛可能會(huì)利用平行道路重新規(guī)劃路線行駛。試驗(yàn)中，為了評(píng)估兩個(gè)指標(biāo)重新規(guī)劃路徑的合理性，對(duì)車輛的制動(dòng)距離和繞行距離進(jìn)行了合理修正。

試驗(yàn)結(jié)果顯示，IVC的啟用，在擁堵停車距離超過(guò)臨界點(diǎn)后具有明顯的減少行車時(shí)間和降低CO2排放的效果，但是這種優(yōu)化效果是對(duì)整個(gè)系統(tǒng)而言的，對(duì)于單個(gè)微觀車輛卻不一定是最優(yōu)的效果。

5 結(jié)語(yǔ)

車聯(lián)網(wǎng)作為國(guó)家發(fā)展和學(xué)科重點(diǎn)，是構(gòu)建智城市、智能道路、智能車輛的重要保證。仿真測(cè)試的方便性、安全性、可重復(fù)和低成本等優(yōu)點(diǎn)使其成為車聯(lián)網(wǎng)測(cè)試的一種常規(guī)手段，在幾十年車聯(lián)網(wǎng)研究發(fā)展中起到舉足輕重大的作用。本文對(duì)車聯(lián)網(wǎng)仿真測(cè)試研究的內(nèi)容、仿真工具、仿真模型和簡(jiǎn)單的仿真案例進(jìn)行了研究。得出結(jié)論：雙耦合式的仿真平臺(tái)在車聯(lián)網(wǎng)仿真測(cè)試中效果最優(yōu)，微觀的車輛移動(dòng)模型、基于建筑物和車輛遮蔽的信道模型是科學(xué)性、客觀性和精準(zhǔn)性是最優(yōu)的。

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