[发明专利]基于流量预测的无人机自组网信道接入控制方法

权利要求书

1.一种基于流量预测的无人机自组网信道接入控制方法，其特征在于，所述控制方法适于以下场景：中心无人机通过单播的方式向其他无人机收集业务分组，其中包含视频、图像或者其他感知数据；每架无人机向相邻的无人机定期广播安全分组，广播内容包含位置、速度和障碍信息在内的安全消息；

所述控制方法包括以下步骤：

S1，根据第时帧竞争阶段冲突时隙的数量和时隙的总数量，得到第时帧网络中无人机节点的数量和第时帧新到达的无人机数量；

S2，根据历史均值，估算在第时帧新到达网络的无人机数量；

S3，根据移动信息，预测在第时帧离开中心无人机通信范围的无人机数量；

S4，根据网络拓扑的变化，调整竞争阶段中空闲时隙的数量以供新的无人机接入网络；

S5，根据移动预测，中心无人机判断得到将在传输过程中触发链路中断的无人机信息，并取消为这些无人机分配信道资源；

S6，根据队列长度，中心无人机预测各架无人机业务分组的到达速率，以制定信道分配方案；

S7，基于步骤S6中的优化算法，计算传输视频分组中无人机所需的最小传输时间，使得在当前信道资源不能满足所有无人机的业务需求时，优先保障视频分组的带宽。

2.根据权利要求1所述的基于流量预测的无人机自组网信道接入控制方法，其特征在于，步骤S7中，当目前的信道资源不能满足所有视频用户的需求时，采用贪心算法舍弃一个或多个影响最小的用户的需求。

3.根据权利要求1所述的基于流量预测的无人机自组网信道接入控制方法，其特征在于，步骤S1中，所述根据第时帧竞争阶段冲突时隙的数量和时隙的总数量，得到第时帧网络中无人机节点的数量和第时帧新到达的无人机数量的过程包括以下步骤：

S11，分别获取第时帧竞争阶段冲突时隙的数量、时隙的总数量和传输阶段中时隙的数量；

S12，解算下述公式，计算得到第时帧网络中无人机节点的数量 和第时帧新到达的无人机数量：

。

4.根据权利要求1所述的基于流量预测的无人机自组网信道接入控制方法，其特征在于，步骤S2中，根据下述公式估算在第时帧新到达网络的无人机数量：

其中，是历史数据的数量。

5.根据权利要求1所述的基于流量预测的无人机自组网信道接入控制方法，其特征在于，步骤S3中，根据下述公式，预测在第时帧离开中心无人机通信范围的无人机数量：

式中，和分别表示现在中心无人机和无人机的位置，和分别表示现在中心无人机和无人机的速度，表示当前时帧SCHI的长度，是全向天线的通信距离；如果等于0，则表示无人机会离开中心无人机全向天线的通信范围。

6.根据权利要求3所述的基于流量预测的无人机自组网信道接入控制方法，其特征在于，步骤S4中，采用下述公式计算得到第帧的时隙数量：

式中，是第时帧CCHI的时隙数目，是第个时帧竞争阶段中竞争成功的时隙数量，即成功接入网络的新无人机数量，是在第时帧离开中心无人机通信范围的无人机数量。

7.根据权利要求6所述的基于流量预测的无人机自组网信道接入控制方法，其特征在于，步骤S4中，如果有无人机被预测离开了网络而实际却没有离开，则该无人机将在下个时帧竞争空闲时隙。

8.根据权利要求1所述的基于流量预测的无人机自组网信道接入控制方法，其特征在于，步骤S5中，采用下述公式对将在传输过程中触发链路中断的无人机进行预测：

式中，和分别表示现在中心无人机和无人机的位置，和分别表示现在中心无人机和无人机的速度，表示当前时帧SCHI的长度，和表示定向天线的覆盖距离和角度；如果等于0，即使天线处于定向模式无人机也不能在将来的SCHI保持和中心无人机的通信。