[發明專利]一種飛行器自主編隊支撐網絡的分布式邊界決策協議

有效

• 申請號: 201410008459.6
• 申請日: 2014-01-08
• 公開（公告）號: CN103763723B
• 公開（公告）日: 2017-04-19
• 發明（設計）人: 吳森堂;賈翔;杜陽
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: H04W24/00
• 分類號: H04W24/00;H04W64/00;H04W80/00
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所11121
• 代理人: 姜榮麗

1.一種飛行器自主編隊支撐網絡的分布式邊界決策協議，其特征在于：所述的分布式邊界決策協議包括如下步驟：

第一步，擴展點的確定；

節點ε_i收到來自鄰居節點ε_i-1的擴展消息，為了確定下一個擴展節點，即向誰繼續傳遞該擴展消息，節點ε_i將比較角度θ_j＝∠E_i(i-1)E_ij，j∈{N(ε_i,d_b)-ε_r}，選擇ε_i+1＝arg min{θ_j}，即令角度最小的節點為下一擴展節點，該最小角度Ф＝∠E_i(i-1)E_i(i+1)稱為擴展角；然后節點ε_i向節點ε_i+1發送擴展消息并更新自己的狀態為邊界節點；

其中，E_ij表示節點ε_i與節點ε_j的邊，d_ij表示節點ε_i與節點ε_j的距離，d_b是節點ε_i與節點ε_j的連接認定距離；

第二步，凸邊界決策；

所述的凸邊界決策是指每個節點根據連接認定距離d_b收集周圍節點的信息，分布式地判斷自身是否是凸節點，進而確定出由凸節點組成的凸邊界，具體為：

用N(ε_i,d_b)表示節點ε_i的以d_b為半徑的鄰居節點的集合，即有d_ij≤d_b；首先節點ε_i收集集合N(ε_i,d_b)的角度信息或位置信息；然后任意選擇一條基準邊E_ir，求出以E_ir為始邊、E_ij為終邊的逆時針角度θ_j＝∠E_irE_ij，其中j∈{N(ε_i,d_b)-ε_r}；最后計算決策量：

Δθ_i＝min{θ_j∪2π|π＜θ_j≤2π}-max{θ_j∪0|0≤θ_j≤π} (1)

其中，E_ir表示節點ε_i與節點ε_r形成的邊，ε_r為任意選取的基準邊E_ir的一節點；

如果Δθ_i>π則稱節點ε_i是凸節點；其中在式(1)中當π＜θ_j≤2π時使θ_j∪2π取得最小值的節點ε_j稱為節點ε_i的左鄰居；當0≤θ_j≤π時使θ_j∪0取得最大值的節點ε_j稱為節點ε_i的右鄰居；對于整個網絡，所有的凸節點最終形成網絡的凸邊界；

第三步，凹邊界決策；

所述的凹邊界決策是指分布式地由每一個凸節點開始進行邊界擴展，向擴展節點發送擴展消息，使相鄰的凸節點連接成整個凹邊界，具體如下：

在擴展過程中如果某個節點收到擴展消息，那么它將決策為被擴展的邊界節點，進行邊界擴展；當某節點斷定滿足停止條件時，該條邊界擴展結束。

2.根據權利要求1所述的一種飛行器自主編隊支撐網絡的分布式邊界決策協議，其特征在于：所述的邊界擴展，當某一邊界節點A在計算下一擴展節點B的時候，有多個節點的擴展角同時獲得最小值，稱為擴展共線現象，共線的節點依據角度信息判斷自身是否僅在邊界節點A和另一節點C之間，最終擴展節點B將繼續傳遞擴展消息，節點C則退出擴展；

當兩條擴展經過公共點，稱為擴展共點現象，邊界擴展的停止條件為：

條件1：如果節點ε_i是邊界節點且節點ε_i的擴展角Ф>π，則擴展停止；

條件2：如果節點ε_i的左擴展點是ε_i+1，并且節點ε_i收到了來自ε_i+1的右擴展消息，那么節點ε_i的擴展停止；其中，協議以凸節點為基礎，分別令其向左或向右鄰居分布式地發送左或右擴展消息并依次傳遞，這個過程稱為左或右邊界擴展；

當一條擴展路徑在擴展的過程中與其之前擴展過的路徑相交時所引起的不期望擴展現象稱為擴展交叉現象，若發生交叉則交換擴展點和被擴展點，令交叉得到避免且使擴展繼續進行。