随着交通祸害的日益严重、交通治理观念的转变、政府交通政策的改变以及运用智能交通(ITS: Intelligent Transportation Systems)改善道路运输状况的成效等诸多方面的因素,使得研究与发展ITS已经成为当前科技竞争的前沿热点领域之一。车用自组织网络(VANET:Vehicular Ad hoc NETworks)作为其中的一个重要组成部分,近年来也备受交通发达国家的广泛关注,它是移动自组织网络(MANET:Mobile Ad hoc NETworks)与无线传感器网络(WSN:Wireless Sensor NETworks)在ITS中的具体应用,借助车辆与车辆(V2V:Vehicle-to-Vehicle)、车辆与路旁基础设施(V2I:Vehicle-to-Infrastructure)以及车辆与行人(V2P:Vehicle-to-Pedestrian)之间的直接或多跳通信,从而在现有道路网上动态、快速构建一个自组织、分布式控制的专用短距离通信网络,有着非常广阔的应用前景。通过运用新兴的车-X通信技术,可以实现车辆协同安全驾驶、交叉路口决策支持、区域交通智能调度、实时交通信息发布、无限增值信息服务(例如天气预报、加油站或停车场位置服务等)以及诸如点对点(P2P:Peer-to-Peer)文件共享、视频传输、在线游戏等交互式流媒体通信方面的应用。目前,VANET研究人员在车用媒介访问控制(MAC:Media Access Control)、数据分发、通信安全以及运动建模等方面取得了较好的研究进展,但对于车辆网络能够提供可靠服务的先决条件,即VANET拓扑连通等方面的研究还相对较少。车辆网络的拓扑结构有赖于节点的时空分布、车辆的运动特征以及无线信号的空间传播等,网络的拓扑结构对其服务性能的影响也很大。良好的拓扑机制不仅能够提高MAC协议和路由算法的效率,还能够为数据融合、时间同步以及目标定位等应用提供支撑,而且也有利于延长网络的生命周期。然而,车辆网络固有的线性拓扑结构给车辆节点间冗余链路的存在也带来了不利,为此,本文重点研究车辆网络的关键拓扑属性,即节点度、聚类系数、路径长度和连通性等,主要的研究工作包括：(1)阐述了车用自组织网络的基本概念,指出了VANET与MANET、WSN等系统之间的异同,分析了VANET的体系结构及其协议栈层次,并对车辆网络的典型应用进行了分类,介绍了与VANET相关的研究机构、主要技术标准以及美国、欧洲和日本在该领域的最新研究计划和研究项目,同时还综述了无线接入、信道共享、数据分发等支撑技术。(2)详细介绍了VANET系统中所需的三类模型,即车辆运动模型、无线传播模型以及网络拓扑模型,并在分析各类具体模型的基础上,说明了本文所采用的建模方法。(3)基于交通流理论关于自由流条件下的车头时距分布,推导得出了在无线传输范围内至少存在k个邻居的概率,并分阶段讨论了不同节点通信距离下无线覆盖范围与高速公路带状行车区域的交集情况,从而说明了VANET具有准一维的特性。此外,基于渗流理论与场景分割技术,建立了车辆网络的节点平均度与宏观交通参数(例如车流密度)之间的联系,并推导得出了车辆网络中节点平均度的快速计算方法。(4)讨论了刻画车辆网络统计特征的其它两个重要参数,即聚类系数和路径长度(主要包括车辆网络的直径、半径及平均路径长度),并通过模拟实验得出了它们的经验数学期望以及经验概率分布。(5)深入研究了高速公路场景中车用自组织网络的物理拓扑连通性,并根据不同的应用需求对网络连通性进行了概率描述,推导得出了网络k-连通的必要非充分条件,即网络最小节点度为k的概率计算方法,同时也分析得出了保证网络连通的充分且必要条件,即网络极大连通分量的规模。通过大量模拟实验验证了本文所有的理论分析结果,它将为今后车用自组织网络的规划与设计打下坚实的技术基础。