[发明专利]一种无人机自组网络移动性预测的多径路由协议方法

说明书

本发明属于通信技术领域，具体涉及一种无人机自组网络移动性预测的多径路由协议方法，该方法包括：根据无人机移动路径建立无人机移动节点系统模型；根据构建的无人机移动节点系统模型采用多径路由算法建立主备份路由，其中主备份路由包括主路径和备份路径；获取待预测节点的信息，将节点信息输入到节点移动性预测模型中，得到该节点的移动性预测结果，根据预测结果构建路由列表；根据路由列表节点执行路由切换；本发明提出的无人机自组网移动性预测的多径路由协议方案，不仅考虑了无人机节点的高度动态性、无人机节点的剩余能量、信号强度以及链路失效时间，而且考虑了由于路由频繁断裂造成的路由重构的问题，减少了路由重构的时间。

技术领域

本发明属于通信技术领域，具体涉及一种无人机自组网络移动性预测的多径路由协议方法。

背景技术

随着无线自组网研究和多无人机协同作战的发展，无人机自组网已成为新的研究热点，复杂场景下节点高速移动性和网络拓扑结构高动态性对无人机自组网的通信组网技术提出了新的挑战。无人机作为信息化作战平台在信息采集、情报获取和通信中继等方面扮演着重要的角色，无人机集群能够提供虚拟空中基地、智能智慧平台、电子战等一系列功能，充分发挥信息网络的优势。

无人机自组网(UAV Ad Hoc networks，UANET)是实现协同一体化的关键技术，能够将区域内所有无人机获得信息通过无线信道实现信息共享，提高无人机网络系统对信息的实时处理能力和对特殊情况的相应能力，同时增强无人机在不同环境下的生存能力。保证无人机之间实时和可靠通信时无人机自组网的其他功能的基础，如何实现高效的通信系统是近几年无人机自组网的研究重点。

无人机自组织网络中的拓扑动态变化无人机节点以高速和任意方式在网络中移动，并受到无线信道间的互相干扰、地形和天气等综合因素的影响，无人机之间通过无线信道形成的网络拓扑随时可能发生变化，而且变化的方式和速度都难以预测。完成复杂的任务需要无人机之间组成无人机自组网，即由若干无人机动态形成的、无需借助任何中心站的多条无线移动通信网络。移动Ad Hoc网络(mobile Ad Hoc networks，MANET)是由移动节点自行组成的多跳临时性网络，其无中心和自组织的特性尤其适用于不同环境下的无人机群体协同工作的需求，其中路由技术是核心技术。目前，有很多应用在移动Ad Hoc网络中的路由技术，但并不适合高速移动、拓扑结构快速变化、不断有节点加入或离开的无人机自组网。因此，如何设计适用于无人机自组织网络的高效的路由协议，来实现无线通信链路的实时联通具有重要意义。然而，现有的研究只是考虑了无人机的单一特点情况，并没有解决由于无人机高度动态变化造成的路由频繁断裂的问题；由于单径路由没有充分利用网络的有效信息，增加了不小的路由开销，而且，数据传输无法并行传输，或者在链路断开时无法及时找到一条备份路径，导致网络传输率较低。

发明内容

为解决以上现有技术存在的问题，本发明提出了一种无人机自组网络移动性预测的多径路由协议方法，该方法包括：根据无人机移动路径建立无人机移动节点系统模型；根据构建的无人机移动节点系统模型采用多径路由算法建立主备份路由，其中主备份路由包括主路径和备份路径；获取待预测节点的信息，将节点信息输入到节点移动性预测模型中，得到该节点的移动性预测结果；根据移动性预测结果执行路由切换。

优选的，采用多径路由算法建立主备份路由的过程包括：在原节点和目的节点之间建立多条可用路由，将其中链路质量最好的路由作为主路由；根据节点的剩余能量利用高斯马尔科夫移动模型预测节点下一时刻的位置，当预测出邻居节点超出通信范围或者链路即将失效时，则提前切换到备份路由。

优选的，将节点信息输入到移动性预测模型中的过程包括：节点的信息包括节点的剩余能量、链路失效时间以及节点的信号强度；

将节点的剩余能量对输入到基于剩余能量的节点移动性预测模型中进行移动性预测；若预测邻居节点的稳定性小于零，则对该邻居节点设置警告值，若预测邻居节点的稳定性大于零，则该邻居节点作为切换路由；