本发明涉及车联网mac层资源分配，尤其是指一种基于c-v2x mode4的车联网资源调度方法及计算机可读存储介质。
背景技术：
1、为了快速推进智能城市的建设，自动驾驶技术近年来发展迅速。现代的自动驾驶技术主要实现的方法是通过车身传感器(例如摄像头、雷达等)进行车身周围信息捕获，然后综合高精度地图的信息，进行车辆行驶路径的规划和控制。但是，这种方案下的车辆间缺少合作的能力，从而限制了自动驾驶性能的上线。要想实现进一步的智能化交通，就需要从目前的“单车智能”向“多车智能”这种合作式的自动驾驶转换。而多车的合作驾驶依赖于无线车辆的无线通信能力，即车联网(internet of vehicle,iov)技术。而且，考虑到车辆高速移动的特性，iov需要提供的无线通信功能要尽可能的提高信息时效性和数据传输的可靠性，否则将造成严重的安全隐患。
2、3gpp在release14中提出了c-v2x这一车联网技术标准。该标准允许车辆在不经过基站的情况下直接进行通信，大大减小了通信时延。c-v2x共有4中模式，即mode 1到mode4。其中前两种的目标是提高用户的续航，所以通信性能较低，目前使用场景很少。而mode 3与mode 4的差别是资源分配的方式。在mode 3中，车辆必须位于基站的覆盖范围内，基站通过uu接口向车辆发送grant，即向车辆授权传输资源。这种方案的好处是基站可以应用各种算法进行中心式的资源分配，从而实现更优的性能。然而要求车辆始终处于基站覆盖难以实现，而且在车辆在两个基站覆盖的边缘进行切换时，通信性能将会急剧下降。而mode 4采取非中心式的资源调度方案，即不需要基站，车辆自组织的通过基于感知的半持久调度(sensing-based semi-persistent schedule，sb-sps)的方法进行资源选择。但是，由于c-v2x物理层采用半双工(half-duplex，hd)的通信方式，sb-sps的调度方案可能造成两个用户持续一段时间无法通信。具体来说，假如c-v2x中两个用户都设定发送频率为10包/秒，即每隔100ms发送一次。那么如果两个用户在同一时刻进行了发送，则在未来的一段时间内二者始终在同一时刻发送数据直到其中一方触发了新一轮的资源选择。在发送频率为10的条件下，依照协议规定，最差情况可能造成1.5秒的通信中断。
3、综上所述，由于3gpp c-v2x物理层采用半双工通信方式，并且mac层采用基于感知的半持久调度方案预留资源，这将导致网络中某两个节点长时间无法通信，这将严重影响基于车联网实现的无人驾驶安全性；且在原始协议中，信道控制信息sci(sidelinkcontrol information)不足以让用户完整的判断其他用户对后续资源的占用情况，这将导致车辆选择了可能已经被其他用户选择的资源，最终会导致传输碰撞并降低可靠性。
技术实现思路
1、为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中原始协议存在信息传输时效性低、安全性差、可靠性低的问题。
2、为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于c-v2x mode4的车联网资源调度方法，包括：
3、基于预设城镇模型与车辆模型，构建车联网场景模型；
4、为模型中每个用户分配初始ssr集合与用于表征所述初始ssr集合中剩余ssr个数的计数器，将计数器值存入用户携带的sci格式信息中；
5、用户每次传输占用其对应的初始ssr集合中的一个ssr，计数器数值减1，直至计数器数值为0后，重置计数器为初始值，用户随机选取概率值，与预设概率值比较：
6、若随机选取概率值不大于预设概率值，则以最后一次传输所使用的ssr为标准ssr；
7、若随机选取概率值大于预设概率值，则分别获取选择窗口与感知窗口中所有的ssr，构成选择子帧资源集合与感知子帧资源集合，根据感知子帧资源集合中ssr的参考信号接收功率和预设映射函数，将被占用的ssr从所述选择子帧资源集合中删除，获取可选资源集合，并从中选取标准ssr；
8、以重置后的计数器值为映射次数，利用预设映射函数在不同映射次数下的不同映射偏移值，将标准ssr映射为多个映射ssr，获取更新ssr集合，并从所述更新ssr集合中选取对应位置处的ssr进行下一次传输。
9、在本发明的一个实施例中，所述初始ssr集合中包括多个单个子帧资源ssr；ssr在频域上位于第z个子通道，时域上位于第x个帧内的第y个子帧；所述初始ssr集合中的一个元素表示一个ssr，表达式为：
10、ssrall＝{(x,y,z):x∈[0,1023],y∈[0,9],z∈[0,sc-1]}；
11、其中，(x,y,z)表示ssr的位置，x表示第x个帧，y表示第y个子帧，z表示第z个子通道，sc表示子通道总个数。
12、在本发明的一个实施例中，所述以重置后的计数器值为映射次数，利用预设映射函数在不同映射次数下的不同映射偏移值，将标准ssr映射为多个映射ssr，获取更新ssr集合，包括：
13、选取标准ssr，将其位置(a,b,c)，带入预设映射函数中，表示为：
14、
15、其中，rt为预设配置值，表示传输频率；i∈[0,rc-1]，rc表示用户携带的sci格式信息中存储的当前计数器值；通过rc次的映射，基于标准ssr，获取一个包含rc个映射ssr的更新ssr集合。
16、在本发明的一个实施例中，所述若随机选取概率值大于预设概率值，则分别获取选择窗口与感知窗口中所有的ssr，构成选择子帧资源集合与感知子帧资源集合，根据感知子帧资源集合中ssr的参考信号接收功率和预设映射函数，将被占用的ssr从所述选择子帧资源集合中删除，获取可选资源集合，并从中选取标准ssr，包括：
17、获取选择窗口内所有的ssr，构成选择子帧资源集合sa；
18、获取所述选择子帧资源集合sa中的任一ssr为当前第一ssr，利用预设映射函数，获取rc1个选择映射资源，构成选择映射资源集合cv；
19、获取感知窗口中所有的ssr，构成感知子帧资源集合csen；
20、获取所述感知子帧资源集合csen中任一ssr为当前第二ssr，基于其携带的sci格式信息与预设映射函数，获取rc2个感知映射资源，构成感知映射资源集合c’；
21、若所述选择映射资源集合与所述感知映射资源集合相交不为空集，则计算当前第二ssr的参考信号接收功率，与预设功率阈值比较：
22、若所述当前第二ssr的参考信号接收功率不大于所述预设功率阈值，则从所述感知子帧资源集合csen中删除当前第二ssr，重复获取当前感知子帧资源集合中任一ssr为新的第二ssr，若选择映射资源集合与新的第二ssr的感知映射资源集合相交不为空集，进行参考信号接收功率比较，直至所述感知子帧资源集合为空，将当前第一ssr加入可选资源集合；重复获取所述选择子帧资源集合sa中的任一ssr为新的第一ssr，基于所述感知子帧资源集合csen，进行参考信号接收功率比较，直至所述选择子帧资源集合为空；
23、若所述当前第二ssr的参考信号接收功率大于所述预设功率阈值，则将当前第一ssr从选择子帧资源集合中删除，重复获取选择子帧资源集合sa中的任一ssr为新的第一ssr，获取感知子帧资源集合csen中任一ssr为当前第二ssr，进行参考信号接收功率比较，直至所述选择子帧资源集合为空；
24、获取所述选择子帧资源集合为空后的可选资源集合，从中选取标准ssr。
25、在本发明的一个实施例中，若所述选择映射资源集合与所述感知映射资源集合相交为空集，则获取所述选择映射资源集合为更新ssr集合。
26、在本发明的一个实施例中，所述获取所述选择子帧资源集合为空后的可选资源集合，从中选取标准ssr，包括：
27、计算可选资源集合中所有ssr的平均接收信号强度指示a-rssi，并按照a-rssi由小到大的顺序获取预设元素个数的ssr，并从中随机选取一个ssr，作为标准ssr。
28、在本发明的一个实施例中，所述平均接收信号强度指示a-rssi，表示为：
29、
30、其中，r(a,b,c)表示位于(a,b,c)处的ssr；
31、线性平均值crssi(r(a,b,c))表示为：
32、crssi(r(a,b,c)):＝{(x,y,z)∈wsen:coi[(x,y,z)]＝(a,b,c),i∈n}；
33、其中，wsen表示感知窗口。
34、在本发明的一个实施例中，所述获取所述选择子帧资源集合为空后的可选资源集合，还包括比较所述可选资源集合中的ssr总个数与预设个数，包括：
35、若所述可选资源集合中的ssr总个数，小于预设个数，则增大所述预设功率阈值，重新进行参考信号接收功率比较，直至可选资源集合中的ssr总个数不小于预设个数，构成新的可选资源集合。
36、在本发明的一个实施例中，所述sci格式信息，包括：发送频率、频率资源位置、调制及编码方式、传输格式、计数器值rc与预留信息。
37、本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现如上述所述的基于c-v2x mode4的车联网资源调度方法中的步骤。
38、本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
39、本发明所述的车联网资源调度方法，在用户初始ssr集合为空时，随机选取概率值与预设概率值比较，根据比较结果选择更新ssr集合的获取方式；当随机选取概率值不大于预设概率值时，以最后一次传输所使用的ssr为标准ssr，利用预设映射函数进行资源映射，获取更新ssr集合；当随机选取概率值大于预设概率值，则将利用改进的资源选择方法选取标准ssr，根据标准ssr利用预设映射函数进行资源预留，获取更新ssr集合；通过在运行时根据不同的需求和条件动态地随机选取概率值，确保所选的ssr与系统的预期目标相符合，从而实现更加灵活和高效的通信服务。本发明利用预设映射函数，基于一个标准ssr，利用不同的资源偏移值，来获取多个映射资源，令属于不同子信道的两个用户采用不同的资源偏移值，防止出现连续无法通信的情况，消除了物理层半双工对mac层的影响，提高了信息时效性。本发明将计数器值rc存入sci格式信息中，进而能够通过计数器值rc更精确的排除已经被占用的资源，提高通信的可靠性，保证不会出现用户排除掉未被占用的ssr或者保留了已被占用的ssr，从而提高感知的准确性，增加传输成功概率，提高车联网可靠性。
1.一种基于c-v2x mode4的车联网资源调度方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于c-v2x mode4的车联网资源调度方法，其特征在于，所述初始ssr集合中包括多个单个子帧资源ssr；ssr在频域上位于第z个子通道，时域上位于第x个帧内的第y个子帧；所述初始ssr集合中的一个元素表示一个ssr，表达式为：
3.根据权利要求2所述的基于c-v2x mode4的车联网资源调度方法，其特征在于，所述以重置后的计数器值为映射次数，利用预设映射函数在不同映射次数下的不同映射偏移值，将标准ssr映射为多个映射ssr，获取更新ssr集合，包括：
4.根据权利要求3所述的基于c-v2x mode4的车联网资源调度方法，其特征在于，所述若随机选取概率值大于预设概率值，则分别获取选择窗口与感知窗口中所有的ssr，构成选择子帧资源集合与感知子帧资源集合，根据感知子帧资源集合中ssr的参考信号接收功率和预设映射函数，将被占用的ssr从所述选择子帧资源集合中删除，获取可选资源集合，并从中选取标准ssr，包括：
5.根据权利要求4所述的基于c-v2x mode4的车联网资源调度方法，其特征在于，若所述选择映射资源集合与所述感知映射资源集合相交为空集，则获取所述选择映射资源集合为更新ssr集合。
6.根据权利要求4所述的基于c-v2x mode4的车联网资源调度方法，其特征在于，所述获取所述选择子帧资源集合为空后的可选资源集合，从中选取标准ssr，包括：
7.根据权利要求6所述的基于c-v2x mode4的车联网资源调度方法，其特征在于，所述平均接收信号强度指示a-rssi，表示为：
8.根据权利要求4所述的基于c-v2x mode4的车联网资源调度方法，其特征在于，所述获取所述选择子帧资源集合为空后的可选资源集合，还包括比较所述可选资源集合中的ssr总个数与预设个数，包括：
9.根据权利要求1所述的基于c-v2x mode4的车联网资源调度方法，其特征在于，所述sci格式信息，包括：发送频率、频率资源位置、调制及编码方式、传输格式、计数器值rc与预留信息。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1至9任一项所述的基于c-v2x mode4的车联网资源调度方法中的步骤。
