[发明专利]一种三维FANETs简单高效地理位置路由方法

说明书

本发明涉及一种适用于三维FANETs简单高效地理位置路由方法SELR。SELR利用地理位置信息对三维空间网络场景进行分区，将UAV节点划归到所属区域，为不同区域的UAV节点设置不同的下一跳转发概率，缓解了广播风暴问题，提升了网络的整体性能。采用NS‑2实现了SELR协议并对其进行了仿真验证，NS‑2仿真结果表明：与AODV和AOMDV比，SELR在分组投递率、吞吐量、路由开销和MAC层路由开销四项指标上具有明显优势；在网络生命周期上，多数情况下具有优势；在平均端对端延迟指标上，SELR与AODV相当，不如AOMDV协议。

技术领域

本发明涉及一种三维FANETs路由方法，属于三维无人机集群、编队通信的网络技术、通信技术。

背景技术

飞行自组织网络(FANETs,Flying Ad Hoc Net-works)是以无人机(UAV,UnmannedAerial Vehicles)为节点的一种特殊Ad Hoc网络。FANETs可以不通过固定基站等辅助设施，快速建立网络，实现多UAV的有效通信。FANETs将Ad Hoc网络从地面扩展到空中，从二维扩展到三维。

在FANETs网络中，UAV节点在三维空间高速运动导致网络拓扑在高动态变化，节点之间的通信链路断开频繁，为建立延迟小、吞吐量高、能耗低的路由协议带来了挑战。在三维FANETs路由发现过程中广播路由请求，会面临广播风暴问题，大量的冗余、竞争和冲突浪费了网络带宽，大量消耗了节点的能量，严重影响FANETs的性能。

发明内容

要解决的技术问题

为了解决三维FANETs网络广播风暴问题避免现有技术的不足之处，本发明提出一种适用于三维FANETs简单高效地理位置路由方法SELR。

技术方案

一种三维FANETs简单高效地理位置路由方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：源节点有数据需要发送，但是源节点没有到目的节点的路由，此时开启路由发现过程。源节点获取自己的地理位置信息，根据下式估算下一跳邻居节点的转发概率P_F，并在路由请求分组中添加P_F信息；

其中，P₁和P₂为常数，且0≤P₁P₂≤1；O代表节点，S₁、S₂代表网络场景，其中S₁区域表示为：

S₂区域表示为：

其中，R为节点的通信半径，节点分布在长宽高分别为L、W和H的场景区域，L＞＞R，W＞＞R，H＞＞R，(x,y,z)代表节点的二维坐标；

步骤2：中间节点接收到路由请求分组后，判断是否重复接收，如果重复接收，转步骤7；否则，转步骤3；

步骤3：如果中间节点是目的节点，发送路由回复分组；如果中间节点不是目的节点，但是中间节点有到目的节点的路由，发送路由回复分组；

步骤4：中间节点不是目的节点，且没有到目的节点的路由，获得路由请求分组中的P_F；

步骤5：产生[0,1]之间的随机数m；

步骤6：如果mP_F，中间节点转发分组，根据自己的地理位置信息依据步骤1中的公式估算下一跳邻居节点的转发概率P_F，并将P_F添加到路由请求分组中，转发分组；否则，转步骤7；

步骤7：丢弃分组。