[发明专利]一种异构无人机自组织网络的路由优化方法

权利要求书

1.一种异构无人机自组织网络的路由优化方法，其特征在于：包括无人机组和控制器，所述的无人机组由多个可以自由移动的簇头无人机和簇成员无人机组成，每个无人机均设置有用于获取无人机位置数据的全球导航卫星系统，每个无人机通过无人机地址识别邻居无人机，并与邻居无人机进行通信，簇头无人机或控制器能对网络拓扑频繁变化下各无人机请求的传输路由成本进行估计，控制器根据全局网络信息为簇头无人机计算最优路由路径，具体路由优化步骤如下：

步骤1，簇头无人机对簇成员无人机的移动进行估计和预测；

步骤2，基于簇成员无人机的移动数据,簇头无人机对簇成员无人机的各个连接之间的传输率进行评估，得到簇成员无人机的各个连接之间的传输率；

步骤3，基于簇成员无人机的各个连接之间的传输率，簇头无人机对簇成员无人机的各个连接之间的路由成本进行评估；

步骤4，随着簇头无人机和簇成员无人机的移动，簇成员无人机的位置发生改变，簇头无人机构建簇成员无人机的拓扑结构，根据发射区域的约束，确定可以中继的簇成员无人机的集合；

步骤5，根据步骤4中的拓扑结构，簇头无人机对簇成员无人机的各个连接之间的路由成本进行评估，运行方向性粒子群优化算法，得到优化了的路由路径。

2.根据权利要求1所述的一种异构无人机自组织网络的路由优化方法，其特征在于：所述的步骤1中，簇头无人机对簇成员无人机的移动进行估计和预测采用的方法是基于扩展卡尔曼滤波器的方法，将卡尔曼滤波器的状态x_k定义为：

其中和分别代表无人机的位置在x，y，z坐标上的值，和分别代表无人机的速度在x，y，z坐标上的值。

3.根据权利要求2所述的一种异构无人机自组织网络的路由优化方法，其特征在于：所述的步骤2中，基于卡尔曼滤波器的状态x_k,簇头无人机对簇成员无人机之间的各个连接之间的传输率进行评估，表示为：

其中，W_M为簇成员无人机之间通信的分配带宽，M代表簇成员无人机，k代表第k个簇成员无人机，P_M为簇成员无人机的发射功率，N₀代表加性高斯白噪声的功率，δ为对数正态衰减，d_k代表簇成员无人机之间的距离，λ代表路径衰减指数，取值范围为[2,4]，_|h|代表瑞利信道衰减幅度，代表第k个簇成员无人机的瑞利信道衰减幅度的平方，E[|h|²]＝1。

4.根据权利要求3所述的一种异构无人机自组织网络的路由优化方法，其特征在于：所述的步骤3中，基于簇成员无人机之间的各个连接之间的传输率，簇头无人机对簇成员无人机之间的各个连接之间的路由成本进行评估，表示为：

其中，ξ_M和ψ_M和代表系数权衡两项，代表t时刻ij连接之间的传输率，代表t+1时刻ij连接之间的传输率，代表簇成员无人机之间最大的传输速率，代表t时刻ij连接之间的移动速度，代表t时刻ij连接之间的移动速度的二范数，代表t+1时刻ij连接之间的移动速度，代表t+1时刻ij连接之间的移动速度的二范数，代表簇成员无人机最大移动速率值。

5.根据权利要求4所述的一种异构无人机自组织网络的路由优化方法，其特征在于：所述的步骤4中，基于步骤1中的和簇头无人机构建簇成员无人机的拓扑结构，根据发射区域的约束，确定可以中继的簇成员无人机的集合，所述的发射区域的确定由发射空间和接收空间叠加而成，发射空间为发射无人机垂直于发射无人机和接收无人机之间连线的平面，与接收无人机组成的锥形空间区域，同理接收空间。