随着车联网的发展,网联车辆上越来越多的传感器数据与新兴的车载娱乐业务数据都对网络的传输速率有了更高的要求。毫米波技术由于其丰富的频谱可以提供极高的通信速率,因此使用毫米波技术满足车联网传输速率需求的毫米波车联网应运而生。毫米波车联网中普遍采用天线阵列,并通过波束赋形策略使天线阵列协同形成波束,这种基于窄波束的通信方式导致网联车辆在不同基站间切换时需要消耗较长时间以完成波束对准,网联车辆的高移动性也使切换更为频发。更长的切换时长和更高的切换频率与车联网低切换时延的需求相互矛盾,因此对毫米波车联网中切换过程的优化十分必要。本文首先针对毫米波车联网的切换场景,对信道及码本进行建模,并将切换中耗时最长的波束搜索阶段建模成一个最优波束选择问题。随后本文通过分析切换发起时的过期波束连接,创造性地从中提取切换的方向并将其作为相关信息,该相关信息的获得方法相比其他方式的位置数据来源更稳定、时延更小。本文进而提出快速波束切换(Fast Beam Handover,FBH)算法,根据所提取的相关信息,对切换可能发生的位置进行预测,大幅简化待搜索的波束子集,减少波束搜索的时间。仿真结果证明所提方法能够大幅降低波束对准过程的复杂度。其次,本文针对毫米波车联网下的多基站立体切换场景,首次建立了毫米波车联网下完整切换过程的时间模型和三维空间波束选择模型。根据所提波束选择模型,本文随后建立三维码本和三维信道模型,提出了缩减波束空间搜索(Reduced Beam Space Searching,RBSS)算法,通过对过期波束进行分析,提取了波束中具有的角度信息,根据几何关系分析可能的切换区域,简化了待搜索波束空间集合的大小。仿真结果证明,所提算法在多目标基站的切换场景下,无论在切换时长上和所需波束通信能力上,均优于多种现有算法。