随着现代化城市的迅速发展，“城市交通拥堵”问题已日益成为现代城市管理急需解决的难题。因此，应用5G、物联网、数字孪生、人工智能等通用技术开展智能交通系统的研究和应用，已成为世界各国解决交通拥堵问题并实现智慧城市建设的重要着力点和必经之路。本书重点从交通系统微观仿真角度，进行基于5G、物联网的智能交通系统中车辆自组织网络建模与仿真研究，对于实现基于多尺度场景数据融合的数字孪生、有效缓解交通拥塞、改善交通状况和提升乘客的舒适度等方面具有重要意义。本书适合交通信息工程领域研究生学习使用，还可作为相关领域科研人员的参考书。

随着现代化城市的迅速发展，“城市交通拥堵”问题已成为现代城市管理所面临的难题。智能交通系统正逐步成为世界各国解决交通拥堵问题的研究方向。车辆自组织网络是物联网在智能交通领域的应用。根据交通的实际运行环境，车辆自组织网络的通信功能主要划分为车辆基础设施通信和车辆车辆通信。目前的车辆自组织网络研究大部分都基于仿真，车辆自组织网络的通信数据通过普通实验方法较难获取，实地测试代价昂贵，交通仿真是可以采取的有效方法之一。本书从交通系统微观仿真角度，进行基于物联网的智能交通系统中车辆自组织网络建模与仿真研究。（1）确定基于物联网的智能交通系统中车辆自组织网络的分层协议模型；（2）构建基于物联网的智能交通系统中车辆自组织网络的车辆移动模型；（3）进行基于物联网的智能交通系统中车辆自组织网络MAC层的研究；（4）进行移动自组网的先进路由算法与路由协议研究；（5）进行基于物联网的智能交通系统中车辆自组织网络的安全应用研究。对车辆自组织网络的研究，在有效缓解交通拥塞、改善交通状况和提升乘客的舒适度等方面具有重要意义。本书出版得到甘肃省自然基金（项目编号20JR5RA408）的资助。在此深表感谢。由于作者水平有限，书中难免存在疏漏和不妥之处，殷切希望专家、读者批评指正。著者2022年5月

绪论1
01研究的背景与意义1
02研究现状2
021研究阶段3
022研究热点6
03 研究方法与创新点7
031研究方法7
032创新点8
04 研究结构和技术路线图9
第1章基于物联网的智能交通系统中车辆自组织网络分层协议模型11
11物联网11
12车辆自组织网络概述12
121车辆自组织网络的基本概念12
122车辆自组织网络的系统应用13
13车辆自组织网络的分层协议模型14
14网络通信仿真软件16
141OPNET软件16
142NS2软件20
小结22
第2章基于物联网的智能交通系统中车辆自组织网络的车辆移动建模23
21交通仿真及其发展23
22车辆移动建模方法分类24
23网络仿真软件和移动模型的融合25
231车辆移动模型25
232实际车辆移动模型的设计26
233车辆移动建模未来发展方向28
24车流模型28
241微观车流模型29
242宏观车流模型30
243介观车流模型31
25构建车辆移动模型31
251车辆模块的Node模型31
252车辆模块的输入接口界面32
253车辆模块的输出接口界面33
254车辆模块MAC层的主要源码34
255车辆模块TCP层的主要源码34
256车辆模块TCP层的有限状态机结构图35
257车辆模块IP层的有限状态机结构图35
小结36
第3章基于物联网的智能交通系统中车辆自组织网络MAC层的研究37
31基于物联网的智能交通系统中车辆自组织网络MAC层的技术标准37
32基于物联网的智能交通系统中车辆自组织网络MAC层的研究方法38
321时分多址法38
322空分多址法39
323码分多址法39
33基于IEEE 80211p的通信39
331IEEE 80211标准40
332IEEE 80211p41
34车辆自组织网络V2I单车道单向运行场景建模与仿真43
341仿真环境构建44
342车辆自组织网络V2I单车道单向运行场景建模45
343收集统计量和运行参数45
344仿真结果分析46
345思考与总结48
35车辆自组织网络V2I双车道双向运行场景建模与仿真48
351车辆自组织网络V2I双车道双向运行场景建模49
352仿真结果分析49
353思考与总结52
小结52
第4章移动自组网先进路由算法与路由协议的研究54
41Ad Hoc网络简介54
411Ad Hoc网络的基本特点54
412Ad Hoc网络的技术特点54
413Ad Hoc网络的结构54
42移动自组网的路由技术55
421路由协议的划分55
422多路径路由协议的模型58
43移动自组网的分簇算法59
431最小标识符优先算法60
432最大连接度算法61
433改进的最小ID算法61
434基于模糊规则的分簇算法61
435移动自组网的分簇结构62
44基于簇的多路径路由算法63
441簇生成算法64
442路由策略及流量分配65
443模拟与性能评估65
45车辆自组织网络分层结构设计66
451相关研究的新进展66
452相关研究的学术史梳理及研究动态67
453研究内容68
454城市车辆自组织网络分层结构69
46车辆自组织网络V2V运动场景的建模与仿真74
461基于物联网的智能交通系统中车辆自组织网络的路由技术75
462基于物联网的智能交通系统中车辆自组织网络的拓扑结构75
463性能评价标准76
464基于物联网的智能交通系统中车辆自组织网络路由协议仿真分析比较76
465思考与总结79
小结79
第5章基于物联网的智能交通系统中车辆自组织网络的安全应用研究80
51基于物联网的智能交通系统中车辆自组织网络的安全应用80
511车辆的安全系统应用80
512协作式安全系统架构81
513车辆自组织网络可支持的主动安全应用82
514车辆自组织网络的高效应用83
52基于物联网的智能交通系统中车辆自组织网络的安全技术84
521车辆自组织网络安全的技术发展84
522车辆自组织网络数据安全面临的问题85
523车辆自组织网络安全基础设施86
524我国车辆自组织网络网络安全防护87
53双模动态冗余系统87
531冗余资源88
532双模动态冗余系统的逻辑结构图88
533双模动态冗余系统的分类88
534理论基础89
54车辆自组织网络V2I具有冗余系统的场景建模与仿真90
541车辆自组织网络V2I具有冗余系统的建模90
542仿真参数及场景91
543统计量的收集93
544不同网络配置参数下的场景及仿真结果93
545思考与总结98
小结99
第6章基于物联网的智能交通系统中车辆自组织网络应用实例100
61基于物联网的智能交通系统的应用领域与关键技术100
611基于物联网的智能交通系统的应用领域100
612车辆数据采集技术101
613云计算技术103
62城市公共交通管理信息服务系统104
621涉车、涉驾的运行系统104
622涉车、涉驾的运营系统108
623思考与总结111
小结112
第7章数字孪生在智能交通系统中的应用研究113
71数字孪生的定义与发展113
711数字孪生的定义113
712数字孪生的发展历史114
713数字孪生技术体系114
714数字孪生国内外研究115
72数字孪生技术与智能交通系统相结合的关键技术研究118
721静态高精度地图技术118
722动态交通态势感知技术119
723其他技术120
73数字孪生与仿真的关系121
731建模仿真的发展历程121
732建模仿真的应用及重要性122
733数字孪生与仿真的关系122
74交通场景下的数字孪生124
741交通场景数字孪生系统模型124
742人与车辆行为的建模仿真125
743路与环境的建模仿真125
744虚拟现实与运行仿真125
75数字孪生技术促进智能交通系统的发展126
751数字孪生与智能交通系统的融合126
752数字孪生在智能交通系统中的应用126
小结128
第8章结论129
81主要研究结论129
82研究展望132
参考文献133

      魏赟，女，1970年3月，兰州交通大学铁道技术学院副教授，硕士生导师，工学博士。研究方向：交通信息工程及控制。2014年加州大学圣地亚哥分校访问学者；2016年同济大学交通运输工程学院杨晓光课题组，国内访问学者。1992年7月毕业于北京交通大学，物理师资专业，获工学学士学位；2003年6月毕业于西北师范大学，物理学科教育专业，获教育硕士学位；2017年12月毕业兰州交通大学，交通信息工程及控制专业，获工学博士学位。近五年来主讲《单片机基础》《计算机通信技术》《物联网技术概论》《大学计算机基础》《程序设计基础（C语言）》等课程。

本书适合交通信息工程领域研究生学习使用，还可作为相关领域科研人员的参考书。