[发明专利]一种提高航空自组网拓扑持续时间的多跳分簇方法

说明书

一种提高航空自组网拓扑持续时间的多跳分簇方法。其包括分簇形成阶段和分簇维护阶段。分簇形成阶段包括：预处理飞行轨迹数据；广播数据；生成邻居属性表；计算链路持续时间；统计大于链路持续时间阈值的链路个数；当大于链路持续时间阈值的链路个数超过设定的连接度最小值时，该节点则向邻居节点提出链路建立请求形成网络分簇。分簇维护阶段包括：更新邻居属性表中轨迹信息；根据邻居属性表中邻居节点的轨迹属性计算已有链路的链路持续时间和与新的邻居节点之间的链路持续时间；根据计算的链路持续时间来维护已有连接和创建新的连接来维持分簇等步骤。本发明的优点：以分布式的方式建立分簇；可以有效的提高链路持续时间。

技术领域

本发明属于航空通信技术领域，特别涉及一种提高航空自组网拓扑持续时间的多跳分簇方法。

背景技术

航空通信系统是保障航空运输系统高效运行的核心基础设施，因此需要保障数据传输的稳定性和时效性。航空自组网是航空通信系统的有效方案之一，其依赖飞机节点作为中继，通过多跳的空对空通信链路来传输数据。但是，航空自组网因节点高速移动会导致航空自组网网络拓扑高动态变化，高动态的网络拓扑会导致网络节点路由信息频繁失效，从而引起数据传输效率降低甚至传输失败。

目前，航空自组网路由协议还是在传统的移动自组网路由协议上进行改进，然而，这些方法存在很多问题：1)这些路由协议需要消耗大量的网络资源去频繁地更新路由信息以适应高动态的网络拓扑；2)这些扁平式的路由协议会随着网络规模的不断增大而导致维护路由信息的资源成本以指数级增大。因此，有必要研究一种网络拓扑可持续方法。

航空自组网网络分簇指的是将航空自组网节点根据其位置和移动属性将运动相对稳定的节点放到同一个簇内形成子网。目前，有少数的学者将K-means、DBSCAN和学习向量量化等方法用于航空自组网分簇中以提高航空自组网网络拓扑可持续性，但是，由于这些方法仅仅只是对网络节点的位置属性和移动属性进行简单的加权组合，这导致这些方法对网络拓扑可持续性的提升极为有限。

发明内容

为了解决航空自组网网络拓扑高动态变化导致网络拓扑可持续性低的问题，本发明的目的在于提供一种可以充分利用航空自组网节点的位置属性和移动属性来形成稳定的网络分簇结构的方法，即：一种提高航空自组网拓扑持续时间的多跳分簇方法。其目标是利用链路持续时间为分簇指标，在节点与节点之间建立稳定的空对空链路，以提高航空自组网拓扑持续时间。

为了达到上述目的，本发明提供的提高航空自组网拓扑持续时间的多跳分簇方法包括按顺序进行的下列步骤：

(1)分簇形成阶段

1.1)对航空节点飞行轨迹原始数据进行预处理，得到预处理后的轨迹属性；

1.2)每个节点将预处理后的轨迹属性以广播的方式发送给邻居节点；

1.3)每个节点获取到其所有邻居节点的轨迹属性，生成邻居属性表；

1.4)根据邻居属性表中的轨迹属性计算节点与其邻居节点之间的链路持续时间；

1.5)统计大于链路持续时间阈值的链路个数m；

1.6)当大于链路持续时间阈值的链路个数m超过设定的连接度最小值n时，该节点则向邻居节点提出链路建立请求而形成网络分簇；

(2)分簇维护阶段

2.1)获取邻居节点的轨迹属性，并更新邻居属性表中邻居节点的轨迹信息；

2.2)根据邻居属性表中邻居节点的轨迹属性计算已有链路的链路持续时间和与新的邻居节点之间的链路持续时间；

2.3)根据步骤2.2)中计算的链路持续时间来维护已有连接和创建新的连接来维持分簇；

2.4)重复步骤2.1)到步骤2.3)，实时地根据节点的轨迹信息将动态网络进行网络分簇。