[发明专利]基于SDN的螺旋线移动性模型构建方法

说明书

本发明提出了一种基于SDN的螺旋线移动性模型构建方法，用于解决现有模型在搜索和救援场景中存在的轨迹不平滑和覆盖不精确的问题。其方案包括：1)构建包含搜救控制中心与现场指挥车在内的应用层，用于指挥搜救队伍进入灾难区；2)构建控制层收集场景中发生的应急事件，对其标定优先级并排序，再根据事件顺序生成目标区域搜索列表；3)按照控制层所提供的区域搜索列表生成无人机移动轨迹数据，建立数据层；4)将应用层、控制层及数据层共同组成基于SDN的螺旋线移动性模型，利用该模型完成对灾难区的覆盖。本发明在保证飞行轨迹平滑性的同时，实现了对目标区域的精确搜索；可用于对灾难场景中受害者的搜救任务，并向其提供临时空中基站。

技术领域

本发明属于移动控制领域，涉及一种空中移动性模型，具体为一种基于软件定义网络SDN(Software Defined Network)的螺旋线移动性模型构建方法，可用于对灾难场景中的受害者进行搜索和救援，并向区域中受害者提供临时的空中基站。

背景技术

空中移动性模型的主要任务是准确的模拟空中节点的移动性特征，对空中节点的实时位置进行控制。对空中移动性模型的评价主要基于两点，一是生成轨迹的平滑性，二是对目标区域的精确覆盖能力。生成轨迹的平滑性主要受空气动力学和机械限制的影响，另外，对目标区域的覆盖能力主要取决于空中节点的实时位置。根据目标节点特征不同，移动性模型可分为随机移动性模型和空中移动性模型。由于空中移动性模型能够对空中节点进行准确模拟，因此空中移动性模型相比于随机移动性模型有更高的精确度。通过将控制层从数据层中解耦，SDN技术能够将空中节点中复杂的计算过程下放到控制层中，从而大大提高整个系统的计算效率。如何更好的将SDN技术与空中移动性模型进行融合成为提升对目标区域精确覆盖的关键。

在2009年发表于《Information Sciences》期刊中，名称为“ANovel MobilityModel Based on Semi-Random Circular Movement in Mobile Ad Hoc Networks”的文献，公开了一种基于半随机循环移动的移动性模型SRCM。该方法实现的具体步骤是，(1)节点选择运行速度和时间间隔；(2)节点按照所选择的运动参数，在随机的圆形轨道上运动；该发明能够在搜救场景中对特定区域进行完全覆盖。其存在的不足之处是，第一，当节点切换运动轨道时，可能会出现垂直角度的变化，第二，由于运动轨道的随机选择，从而无法保证对特定区域的精确搜索。

在2020年发表于《IEEEACCESS》期刊中，名称为“The Novel Mobility ModelsBased on Spiral Line for Aerial Backbone Networks”的文献，公开了一种基于螺旋线的空中移动性模型SLMM，通过选择节点的运行速度和时间间隔，然后令节点按照运动参数在螺旋线轨道上运动；这种基于螺旋线的移动策略能够保证无人机在一定的巡航高度上对灾区中的目标区域进行快速搜索，且轨迹平滑。同年，在该期刊中还发表了名称为“TheAuthentic 3D Mobility Model Based on Spiral Line for Aerial Backbone Network”的一篇文献，公开了一种基于螺旋线的3D空中移动性模型3D-SLMM，通过选择节点的运行速度和时间间隔，然后令节点按照运动参数在三维的螺旋线轨道上运动；也是基于螺旋线的移动策略，能够真实地模拟在无人机节点的起飞和对灾区中目标区域的搜索过程，且整个飞行轨迹平滑。然而，这两种方法均存在以下不足：第一，在超广域灾区场景中，无法保证对在超广域灾区中的多个目标区域进行快速而精确地搜索；第二，无法根据灾区中所发生的突发事件作出快速反馈，不能动态地调整无人机节点的搜救策略。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术的不足，提出一种基于SDN的螺旋线移动性模型SDN-SLMM(the SDN-based mobility model of spiral line)构建方法，用于解决现有技术中存在的轨迹不平滑和覆盖不精确的技术问题。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案包括如下步骤：