[发明专利]无人机自组网中基于航迹关系的中继选择方法、无人机

说明书

本发明属于无人机自组网通信技术领域，公开了一种无人机自组网中基于航迹关系的中继选择方法、无人机，构建一个无人机自组织网络模型，该模型包含一个源节点，G个地面基站节点和N个无人机节点；基于所述无人机自组织网络模型，构建通信节点之间的信息传输方案，并定义航迹信息；基于通信节点之间的信息传输方案以及航迹信息，计算通信节点之间的航迹方向和传递概率；基于通信节点之间的位置关系和传递概率，建立基于航迹关系的中继选择方法；对所述基于航迹关系的中继选择方法和基于相同网络参数的已有机制进行仿真，验证本发明的优越性。本发明在提高信息传输成功率、降低传输时延与路由开销方面与已有机制相比具有更好的性能。

技术领域

本发明属于无人机自组网通信技术领域，尤其涉及一种无人机自组网中基于航迹关系的中继选择方法、无人机。

背景技术

目前，最接近的现有技术：无人机自组网(Flying Ad Hoc Networks，FANETs)一种特殊的自组织网络通常由地面站(Ground Station，GS)和天空中的多个无人机(UnmannedAerial Vehicle，UAV)组成。近年来随着传感器、嵌入式系统和GPS等设备的快速发展使无人机自组网能广泛地被应用于军事和民用领域。

由于无人机在空中分布稀疏且飞行速度较快，因此会产生高度动态的网络拓扑。另外，由于无人机上的电源通常非常有限，应避免远距离传输，因为信号强度随着距离的增加呈指数衰减。在扩展FANET中的通信范围时，更优选多跳中继。在过去的几十年中，许多研究人员对MANET和车载Ad Hoc网络(VANET)的路由协议进行了大量研究。但是，由于高度动态的链路和不稳定的无线信道，专门为MANET或VANET设计的机制不能直接应用于FANET。因此，用于FANET中的消息的可靠和功率/频谱有效中继的路由协议是一个重要且具有挑战性的问题。

现有技术一提出了一种基于拓扑结构的无人机自组网路由算法，该算法通过分组传输实现更高的吞吐量，但由于需在传输前获取网络全局路由，在获取全局路由的过程中需要发送大量的ping包，这将导致网络中冗余的数据包量增加，因此该算法的路由开销比较大。现有技术二提出了一种用于无人机自组网的抗干扰路由协议，该算法在网络中存在恶意干扰的情况下有效提高网络性能，但该算法在实际应用过程中，由于无人机的运行内存与存储内存量有限，因此大量的运算会导致网络时延增大、节点死机等情况的产生，所以该算法很难运用在实际的场景中。

综上所述，现有技术存在的问题是：

(1)现有技术一的基于拓扑结构的无人机自组网路由算法由于需在传输前获取网络全局路由，所以路由开销比较大。

(2)现有技术二的用于无人机自组网的抗干扰路由协议算法较为复杂，在实际应用过程中无人机的运行内存与存储内存量有限，很难运用在实际的场景中。

现有技术很难有效应对无人机自组网这种高机动性、节点稀疏带来的通信困难，将导致高时延、高路由开销和低传输成功率的情况发生，因此本发明基于航迹关系自适应选择中继节点可有效缓解当前无人机自组网通信性能较低的问题。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种无人机自组网中基于航迹关系的中继选择方法、无人机。

本发明是这样实现的，一种无人机自组网中基于航迹关系的中继选择方法，所述无人机自组网中基于航迹关系的中继选择方法包括：

第一步，构建一个无人机自组织网络模型，该模型包含一个无人机或基站，G个地面基站节点和N个无人机节点；

第二步，基于无人机自组织网络模型，构建通信节点之间的信息传输方案，并定义航迹信息；

第三步，基于通信节点之间的信息传输方案以及航迹信息，计算通信节点之间的航迹方向和传递概率；

第四步，基于通信节点之间的位置关系和传递概率，建立基于航迹关系的中继选择方法。