[发明专利]基于无人机-地面站链路预测的无人机网关选择方法

摘要

本发明提出了一种减少传输时延增加吞吐量的无人机自组网网关选择算法，属于无线移动自组网领域，该算法在网关节点选择时加入了权函数计时机制和无人机‑地面站链路预测机制，并且将两个创新机制有效的结合了起来；在进行网关节点选择的过程中，该算法通过建立的马尔科夫位置预测模型和基于无人机运动趋势的位置预测模型对无人机未来一段时间内与地面站相对位置情况进行预测，进而得出无人机与地面站之间链路的状态将继续保持连接的概率；通过权函数计时机制就可以优先将与地面站链路连接持续时间长并且节点稳定性高的节点选作网关节点，从而整体上减小了无人机与地面站之间的通信时延并提高了无人机自组网的吞吐量。

主权项

1.一种基于无人机‑地面控制站链路状态预测的网关选择算法，其特征是：它主要适用于分布式的无人机飞行自组网或者分区的分布式无人机飞行自组网，分区的无人机飞行自组网根据要求划分为了几个区域，每个区域要求要有一个网关，无人机飞行自组网与地面控制站之间的通信需求通过网关节点实现。无人机飞行自组网初始化完成后需要周期性的根据网关选择算法计算稳定性值来进行网关的选择，且只有候选网关节点的稳定性值与当前网关节点的稳定性值的差值超出阈值时才进行下一步的网关选择流程。本发明提出的基于无人机‑地面控制站链路状态预测的网关选择算法(1)“无人机‑地面控制站链路状态预测”新机制；(2)“权函数计时的延迟等待时间”新机制；第一种新机制是在潜在网关节点中进行计算，第二种机制是用在潜在网关到网关节点的选择时延迟等待时间的计算；通过使用上述两种机制，本发明提出的网关选择算法可以选择稳定性好、与地面控制站链路连接时间长的节点作为网关节点，提高网关节点稳定性的同时减少网关节点的切换次数，从而实现降低无人机自组网网络与地面控制站进行数据传输时延，提高吞吐量。