[发明专利]一种面向无人系统的自组织邻域信息交互方法

说明书

本发明公开了一种面向无人系统的自组织邻域信息交互方法。方法为：将一帧划分为若干个时隙，每个节点选择一个时隙广播自己的信息；将各时隙划分为三个子时隙，第二个子时隙划分为若干小时隙；选择时隙广播的节点，在第一个子时隙进行广播；所有广播的节点随机选择第二个子时隙的若干小时隙发信号；第一个子时隙中接收失败的节点在第二个子时隙的所有小时隙发信号，第一个子时隙中接收成功的节点在第三个子时隙发信号；全体节点在每帧的最后一个时隙，根据获取的信息同时执行学习算法，更新选择广播的时隙。本发明采用基于能量检测的反馈获取方法，更加节能实用，同时采用分布式的同步学习算法，收敛速度快。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，特别是一种面向无人系统的自组织邻域信息交互方法。

背景技术

在无人系统中，为了实现避免碰撞等目的，相邻节点之间的信息交互是至关重要的(参考文献1：L.Gupta,R.Jain and G.Vaszkun,“Survey of Important Issues in UAVCommunication Networks,”IEEE Communications SurveysTutorials,vol.18,no.2,pp.1123-1152,2016)。广播是一种能够有效实现邻域信息交互的方式，但需要对介质访问控制(medium access control，MAC)进行设计，以确保所有节点均能够成功获取临近节点的广播消息。基于载波侦听多址接入(Carrier Sense Multiple Access，CSMA)和ALOHA的方法能够使得消息以较短时延广播，但是消息碰撞难以避免，尤其当无人网络负载很大的时候。相比之下，基于分布式动态时隙多址接入(Time Division Multiple Access，TDMA)的方法使得各节点有专属的时隙广播，能够有效避免消息碰撞。然而，由于节点的动态和自组织特性，节点需要以一种快速的方法自主完成时隙接入。因此，出现了一种基于TDMA的自组织邻域信息交互方法。

现有关于无线广播网络中的时隙接入研究偏向基于反馈信息的协议和机制设计，没有涉及如何获取反馈信息(参考文献2：J.Lee,H.Noh and J.Lim,“A Cooperative TDMAMAC Protocol using Dynamic Slot Assignment Scheme,”in Proc.IEEE ICOIN,pp.216-220,2013；Y.Li,X.Zhang,T.Qiu,et al.,“A Distributed TDMA Scheduling AlgorithmBased on Exponential Backoff Rule and Energy-Topology Factor in Internet ofThings,”in IEEE Access,vol.5,pp.20866-20879,2017.)。一些关于ALOHA网络中邻居发现的研究提出了相关方法，然而所获取的反馈信息仅用于判断是否停止广播，且大多需要以邻居数目为先验信息(参考文献3：S.Hong and J.Kim,“A Low-Complexity Algorithmfor Neighbor Discovery in Wireless Networks,”IEEE Communications Letters,vol.18,no.7,pp.1119-1122,2014；G.Sun,F.Wu,X.Gao,et al.,“Time-EfficientProtocols for Neighbor Discovery in Wireless Ad Hoc Networks,”IEEECommunications Letters,vol.62,no.6,pp.2780-2791,2013.)。然而，由于无人系统中节点的动态和能量受限特性，网络环境信息只能实时获取，反馈方式也应当简便节能。因此，需要研究如何在有限条件下实现广播消息的反馈和获取。