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1. 前言
随着我国综合国力的提高，国内的汽车市场发展地越来越庞大，汽车也成为了人们偏爱的一种交通出行选择。但是随着汽车数量的增多，给交通带来的压力也越来越大。我国的道路交通事故所造成的损失远大于世界发达国家[1]，对于道路交通安全问题的研究也成为了科研人员关注的焦点。
智能交通系统的出现对缓解交通安全问题起到了至关重要的作用。智能交通系统（Intelligent Transportation System, ITS）是利用先进计算机技术同信息技术、数据通讯技术以及汽车电子技术结合起来，对实时的交通信息进行采集、分析、处理[2,3]，对各种交通因素进行协调，提出一个最优的交通管理方案，提高交通运输效率，使交通管理系统更加智能化和安全化。
车载网络是智能交通系统的重要内容之一。车载自组织网络不仅有利于保障智能交通系统的安全性，还有利于提高交通系统的效率，而且还可以应用在驾驶员学习娱乐方面。然而在错综复杂的交通道路上，大量干扰因素影响车辆之间的通信链路，导致车与车之间不能实现完全可靠通讯。比如道路中的绿化植被、车身、建筑物等遮掩物的遮挡以及无线电的干扰，就会影响车辆之间无线通信链路的质量，出现了CAM广播中频繁的数据丢包，CAM中包含着车辆的行驶状态信息，在出现丢包的情况下，车辆不能得到完整的信息，极易造成致命的碰撞和伤害。接下来本小节将从以下两个角度分析本课题的研究意义：
- 从驾驶员角度：道路交通的安全和驾驶员的人身财产安全戚戚相关，驾驶员作为汽车驾驶主体，对实时的路况和周围行车环境的判断决定了驾驶的安全性[4]。然而考虑到错综复杂的道路情况，比如视线遮挡、周围汽车出现故障等因素会干扰驾驶员的判断，利用车载自组织网络去感知行车周围的环境，有利于帮助驾驶员分担行车压力，减少威胁。
- 从政府管理部门角度：全球每年因交通事故造成的经济损失高达5180亿美元[5]。政府每年都花费大量的财力物力用于事故现场的道路维修、与之相关的医疗费用等。将车载自组织网络应用于交通系统之上，对交通事故的发生有着显著的减少，可以为政府部门缓解大量压力。
构建车载自组织网络，利用车辆之间合作广播以恢复数据丢包，使CAM消息包含的车辆及路况信息能够准确传达至需要的车辆，为驾驶员提供超视野的道路信息，帮助驾驶员规避潜在的危险，降低道路安全问题带来的危害。
2. 车载自组织网络概述
车载自组织网络是一种无线分布式结构，强调的是多跳、自组织、无中心的概念[6,7]。因此可以把车载自组织网络（Vehicle Ad-hoc Network, VANET）定义为一种快速移动户外通信网络。车联网旨在通过建立车辆与车辆之间、车辆与路侧设备之间的通信网络，使得所有在网络中的交通参与者都能够实现信息共享，从而达到提高交通效率，减少交通事故的目的。车载自组织网络由车载节点、路边通信基础设施和后台服务器组成的自组织、异构的无线多跳网络，能够为驾驶员提供超视距的道路交通信息，实现碰撞避免、事故告警、路况感知等应用[8]。车载自组网络的基本思路是行驶车辆与周身一定范围内的车辆进行各自车速、位置信息、行驶状态及车载传感器所感知的数据的相互交换，且自动连接起来的一个移动网络，如图2.1所示。
图 2.1 某十字路口汽车通行图
当前车载自组织网络在智能交通系统中的应用主要分为以下几类：安全驾驶辅助、交通管理控制、娱乐等[9-11]。安全驾驶辅助包括对驾驶员提出的防撞预警和超视野感知，驾驶员可通过车载自组织网络实现与一定范围内车辆的沟通，避免交通事故的发生；交通管理控制包括十字路口的控制以及路径的导航等，在提前感知周围路况的情况下，规划最佳的行驶方案，有利于减小交通堵塞，平衡交通网络各路段的负载；娱乐功能包括Internet接入、内容分享等[12,13]。车载自组织网络以单个车辆作为自组织网络中的节点，不仅具有一般自组织网络的特点，还有其独特的特征，比如网络拓扑结构受限、消息的传播方向受到限制以及节点的移动动作具有预测性等。
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