[发明专利]无人机网络通信的路由方法

说明书

本发明涉及一种无人机网络通信的路由方法，步骤如下：1、随机部署无人机网络节点；2、节点之间交互链路信息和节点信息以进行链路感知和邻居发现；3、根据链路信息和节点信息选举出簇首节点；4、非簇首节点向簇首节点发送加入请求，簇首节点接收到加入请求后建立簇内拓扑结构信息；5、各簇首节点将簇内拓扑结构信息通知到簇内的非簇首节点，让簇内的非簇首节点建立簇内拓扑结构；每个簇首节点向其它簇首节点发送表明自己是簇首的信息，簇首节点间建立簇首网络拓扑结构；6、根据链路信息、节点信息和簇内拓扑结构建立路由表。本发明的可拓展性好，网络的稳定性和实时性强，能量消耗少，特别适用于大规模无人机网络通信。

(一)、技术领域：

本发明涉及一种网络通信的路由方法，特别涉及一种无人机网络通信的路由方法。

(二)、背景技术：

无人机具有成本低、机动性高、隐蔽性好以及适应性强等特点，被广泛应用于军事和民用领域中。目前的无人机应用，基本上是单机执行任务，局限性比较大，生存性低并且不利于扩展，在执行任务时就会面临诸多限制，并且随着网络的发展和信息的数字化，人们对信息的处理能力和传输时延提出了更高的要求，因此无人机的应用逐渐从单机向多机协同完成复杂任务的方向发展。要实现无人机的多机协同，必须实现多机之间的稳定通信。

针对无人机的网络通信，比较适合的是Ad Hoc网络路由方法。Ad Hoc网络作为一种自组织网络，可以实现节点间多跳传输、分布式管理以及动态网络拓扑结构而适用于以无人机作为无线网络通信节点的组网环境。现有技术中主要有以下几类路由算法：

一是表驱动式路由算法，其特点是需要时刻维护一种连续的、不断更新的、到网络中其他节点的路由表，根据路由表查找路径以完成节点间的数据传输。因此，无论是否存在通信需求，节点都会掌握到网络中所有节点的路由。这样使得该算法具有传输时延小的优点，当需要向某个节点传输数据时，只要存在去往该节点的路由就可以立即传输数据，非常适合于有实时性要求的应用。但缺点是为了保持路由表更新及时准确反映当前网络拓扑，路由协议开销较大。该类协议的主要代表有OLSR和DSDV等。

二是按需路由算法，其特点是当且仅当节点有实际的通信需求时，源节点才会建立到达目的节点的路由，整个协议从发起通信到结束通信的过程中总共有三个部分，分别是路由发现、路由维护和路由拆除。这种算法的节点仅需要掌握通信所需要的那部分网络拓扑和路由，与表驱动路由相比无需周期性广播控制消息，因此能够有效节省网络带宽资源，降低路由开销，但网络时延会随路由发现过程而增长。典型的反应式路由协议有AODV、DSR和TORA等。

三是分簇路由算法，其特点是按照某种分簇算法将整个通信网络分成几个簇，每个簇由一个簇首节点和多个簇成员节点组成。簇首节点负责管理和维护簇结构，收集其他簇首节点和簇内节点的信息，同时可以控制簇内节点的业务接入请求并合理分配网络资源。而所有簇成员节点只负责信息的采集和发送，并借助簇首实现与网络中其它节点的连接。其优点在于网络规模不受限制，可扩充性好，而且由于分簇，路由开销相对小一些，具有较高的系统吞吐量，但缺点是选择簇首节点会带来一定的网络开销，并且簇首是网络的枢纽，其可靠性和稳定性将决定网络的整体性能。典型的路由协议有ZRP和CBRP等。

上述几类路由算法，虽然各自有其在应用上的优势，但并不适合具有移动速度快、拓扑变化频繁、节点能量有限以及网络通信实时性强等特点的无人机网络。

(三)、发明内容：

本发明要解决的技术问题是：提供一种无人机网络通信的路由方法，该方法的可拓展性好，网络的稳定性和实时性强，能量消耗少，特别适用于大规模无人机网络通信。

本发明的技术方案：

一种无人机网络通信的路由方法，含有以下步骤：

步骤1、随机部署无人机网络节点；

步骤2、无人机网络节点之间交互链路信息和节点信息以进行链路感知和邻居发现；