[發(fā)明專(zhuān)利]針對(duì)間歇性連接的無(wú)人機(jī)自組織網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711238204.9
• 申請(qǐng)日: 2017-11-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108024200B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李險(xiǎn)峰;嚴(yán)嬌嬌;李劍峰
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京大學(xué)深圳研究生院
• 主分類(lèi)號(hào): H04W4/029
• 分類(lèi)號(hào): H04W4/029;H04W40/24;H04W84/18
• 代理公司: 深圳市科吉華烽知識(shí)產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(普通合伙) 44248
• 代理人: 溫玉珍

本發(fā)明提供一種針對(duì)間歇性連接的無(wú)人機(jī)自組織網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)方法及系統(tǒng)，所述自適應(yīng)方法包括以下步驟：步驟S1，參數(shù)初始化；步驟S2，動(dòng)態(tài)更新節(jié)點(diǎn)的位置及速度向量；步驟S3，隨機(jī)選擇源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)，獲取目的節(jié)點(diǎn)的位置，開(kāi)始從源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包；以及，步驟S4，根據(jù)移動(dòng)性輔助路由轉(zhuǎn)發(fā)策略選擇轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)，轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，直至所述數(shù)據(jù)包到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)。本發(fā)明通過(guò)位置動(dòng)態(tài)更新策略動(dòng)態(tài)地分別對(duì)鄰居節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)的位置進(jìn)行更新，極大程度減小開(kāi)銷(xiāo)，同時(shí)達(dá)到較好的實(shí)時(shí)性；另一方面，通過(guò)移動(dòng)性輔助路由轉(zhuǎn)發(fā)策略借助節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)性幫助數(shù)據(jù)包傳送給目的節(jié)點(diǎn)，減少因間歇性連接丟棄數(shù)據(jù)包的概率，有效提高了數(shù)據(jù)包發(fā)送率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種無(wú)人機(jī)自組織網(wǎng)絡(luò)，尤其涉及一種針對(duì)間歇性連接的無(wú)人機(jī)自組織網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)方法，并涉及采用了該針對(duì)間歇性連接的無(wú)人機(jī)自組織網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)方法的自適應(yīng)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在實(shí)際的應(yīng)用場(chǎng)景，如地震搜索救援、森林勘察和軍事網(wǎng)絡(luò)等，多臺(tái)無(wú)人機(jī)同時(shí)搜索一片目標(biāo)區(qū)域(目標(biāo)區(qū)域范圍很大)，無(wú)人機(jī)的密度很小，而且具有高速移動(dòng)性，時(shí)常會(huì)出現(xiàn)節(jié)點(diǎn)間通信鏈路斷開(kāi)或者不存在一條源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的完整路徑的情況，我們稱(chēng)這種由一系列不連貫的時(shí)變的節(jié)點(diǎn)集組成的網(wǎng)絡(luò)為間歇性連接的無(wú)人機(jī)自組織網(wǎng)絡(luò)。

現(xiàn)有的無(wú)人機(jī)自組織網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議可分為三類(lèi)：

1、表驅(qū)動(dòng)路由協(xié)議中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)需要維護(hù)一張完整的網(wǎng)絡(luò)路由表；每個(gè)節(jié)點(diǎn)周期性的與鄰節(jié)點(diǎn)交換路由信息來(lái)更新自身的路由表，路由發(fā)現(xiàn)依據(jù)路由表來(lái)進(jìn)行；典型的有目的節(jié)點(diǎn)序列距離矢量協(xié)議和鏈路狀態(tài)協(xié)議等。

2、按需驅(qū)動(dòng)路由協(xié)議僅在需要給目的節(jié)點(diǎn)發(fā)送報(bào)文而又沒(méi)有去往目的節(jié)點(diǎn)路由的時(shí)候才進(jìn)行路由發(fā)現(xiàn)；因此，路由表是按需建立的，它可能僅僅是整個(gè)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)信息的一部分；典型的有按需平面距離向量路由協(xié)議和動(dòng)態(tài)源路由協(xié)議等。

3、基于位置的路由協(xié)議假設(shè)節(jié)點(diǎn)知道自身及目標(biāo)區(qū)域的地理位置信息，以這些位置信息作為路由選擇的依據(jù)，按照一定策略將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到目標(biāo)區(qū)域。由于無(wú)人機(jī)節(jié)點(diǎn)一般都配有GPS模塊，可以提供此類(lèi)支持，因此基于位置的路由協(xié)議被廣泛應(yīng)用于無(wú)人機(jī)自組織網(wǎng)絡(luò)中。典型的有貪婪周邊無(wú)狀態(tài)路由協(xié)議、位置輔助路由協(xié)議等。

當(dāng)然，也有很多針對(duì)間歇性網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議被提出，它們采用了一種新的路由轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制，即“存儲(chǔ)-攜帶-轉(zhuǎn)發(fā)”機(jī)制來(lái)取代傳統(tǒng)的“存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)”機(jī)制，在這種轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制中，節(jié)點(diǎn)在收到消息以后，通常先將消息存儲(chǔ)在當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的緩存中，并攜帶消息一起移動(dòng)，當(dāng)遇到合適的節(jié)點(diǎn)時(shí)再將消息轉(zhuǎn)發(fā)給新的節(jié)點(diǎn)。例如Spray and Wait、Epidemic路由等，但是，表驅(qū)動(dòng)路由協(xié)議和按需驅(qū)動(dòng)路由協(xié)議都是在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)之前確定好一條或多條從源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的完整路徑，這對(duì)于間歇性連接的無(wú)人機(jī)自組織網(wǎng)絡(luò)顯然不適用。

大多數(shù)基于位置的路由協(xié)議不必事先確定完整路徑，但是它也無(wú)法直接應(yīng)用于該網(wǎng)絡(luò)，主要原因如下：

1、路由機(jī)制和位置信息服務(wù)機(jī)制分離。它在向目的節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)包之前首先需要借助其他的位置信息服務(wù)機(jī)制來(lái)獲取目的節(jié)點(diǎn)的位置信息，這不僅會(huì)增加數(shù)據(jù)包發(fā)送的延遲，而且不利于數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)對(duì)目的節(jié)點(diǎn)的位置更新。

2、未考慮目的節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)性。在轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程中始終根據(jù)該位置信息進(jìn)行數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)，并未對(duì)目的節(jié)點(diǎn)位置進(jìn)行更新。而無(wú)人機(jī)自組織網(wǎng)絡(luò)中無(wú)人機(jī)節(jié)點(diǎn)具有高速移動(dòng)性，很有可能在數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程中目的節(jié)點(diǎn)的位置發(fā)生了很大的變化，過(guò)時(shí)的位置信息會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)包無(wú)法成功傳送給目的節(jié)點(diǎn)。

3、當(dāng)持有數(shù)據(jù)包的節(jié)點(diǎn)周?chē)鷽](méi)有鄰居節(jié)點(diǎn)，沒(méi)有辦法進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)，該節(jié)點(diǎn)會(huì)直接丟棄數(shù)據(jù)包。而對(duì)間歇性連接的無(wú)人機(jī)自組織網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，這種情況時(shí)有發(fā)生，因此就會(huì)有大量的數(shù)據(jù)包被丟棄，這顯然就會(huì)大大降低數(shù)據(jù)包的發(fā)送率。

因此，傳統(tǒng)的間歇性網(wǎng)絡(luò)路由算法為了追求較高的消息傳遞成功率和較小的傳輸延遲，通常會(huì)進(jìn)行大量的消息轉(zhuǎn)發(fā)，這樣就會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)中存在較多的冗余消息，使得這些冗余消息的轉(zhuǎn)發(fā)成為加大網(wǎng)絡(luò)負(fù)載以及冗余消息太多的一個(gè)突出問(wèn)題。