[發明專利]無人機網絡通信的路由方法

有效

• 申請號: 202010417042.0
• 申請日: 2020-05-18
• 公開（公告）號: CN111556550B
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發明（設計）人: 曹余健;楊清海;李靜磊
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H04W40/24
• 分類號: H04W40/24;H04W40/32;H04W84/18
• 代理公司: 鄭州芝麻知識產權代理事務所(普通合伙) 41173
• 代理人: 董曉勇

本發明涉及一種無人機網絡通信的路由方法，步驟如下：1、隨機部署無人機網絡節點；2、節點之間交互鏈路信息和節點信息以進行鏈路感知和鄰居發現；3、根據鏈路信息和節點信息選舉出簇首節點；4、非簇首節點向簇首節點發送加入請求，簇首節點接收到加入請求后建立簇內拓撲結構信息；5、各簇首節點將簇內拓撲結構信息通知到簇內的非簇首節點，讓簇內的非簇首節點建立簇內拓撲結構；每個簇首節點向其它簇首節點發送表明自己是簇首的信息，簇首節點間建立簇首網絡拓撲結構；6、根據鏈路信息、節點信息和簇內拓撲結構建立路由表。本發明的可拓展性好，網絡的穩定性和實時性強，能量消耗少，特別適用于大規模無人機網絡通信。

(一)、技術領域：

本發明涉及一種網絡通信的路由方法，特別涉及一種無人機網絡通信的路由方法。

(二)、背景技術：

無人機具有成本低、機動性高、隱蔽性好以及適應性強等特點，被廣泛應用于軍事和民用領域中。目前的無人機應用，基本上是單機執行任務，局限性比較大，生存性低并且不利于擴展，在執行任務時就會面臨諸多限制，并且隨著網絡的發展和信息的數字化，人們對信息的處理能力和傳輸時延提出了更高的要求，因此無人機的應用逐漸從單機向多機協同完成復雜任務的方向發展。要實現無人機的多機協同，必須實現多機之間的穩定通信。

針對無人機的網絡通信，比較適合的是Ad Hoc網絡路由方法。Ad Hoc網絡作為一種自組織網絡，可以實現節點間多跳傳輸、分布式管理以及動態網絡拓撲結構而適用于以無人機作為無線網絡通信節點的組網環境。現有技術中主要有以下幾類路由算法：

一是表驅動式路由算法，其特點是需要時刻維護一種連續的、不斷更新的、到網絡中其他節點的路由表，根據路由表查找路徑以完成節點間的數據傳輸。因此，無論是否存在通信需求，節點都會掌握到網絡中所有節點的路由。這樣使得該算法具有傳輸時延小的優點，當需要向某個節點傳輸數據時，只要存在去往該節點的路由就可以立即傳輸數據，非常適合于有實時性要求的應用。但缺點是為了保持路由表更新及時準確反映當前網絡拓撲，路由協議開銷較大。該類協議的主要代表有OLSR和DSDV等。

二是按需路由算法，其特點是當且僅當節點有實際的通信需求時，源節點才會建立到達目的節點的路由，整個協議從發起通信到結束通信的過程中總共有三個部分，分別是路由發現、路由維護和路由拆除。這種算法的節點僅需要掌握通信所需要的那部分網絡拓撲和路由，與表驅動路由相比無需周期性廣播控制消息，因此能夠有效節省網絡帶寬資源，降低路由開銷，但網絡時延會隨路由發現過程而增長。典型的反應式路由協議有AODV、DSR和TORA等。

三是分簇路由算法，其特點是按照某種分簇算法將整個通信網絡分成幾個簇，每個簇由一個簇首節點和多個簇成員節點組成。簇首節點負責管理和維護簇結構，收集其他簇首節點和簇內節點的信息，同時可以控制簇內節點的業務接入請求并合理分配網絡資源。而所有簇成員節點只負責信息的采集和發送，并借助簇首實現與網絡中其它節點的連接。其優點在于網絡規模不受限制，可擴充性好，而且由于分簇，路由開銷相對小一些，具有較高的系統吞吐量，但缺點是選擇簇首節點會帶來一定的網絡開銷，并且簇首是網絡的樞紐，其可靠性和穩定性將決定網絡的整體性能。典型的路由協議有ZRP和CBRP等。

上述幾類路由算法，雖然各自有其在應用上的優勢，但并不適合具有移動速度快、拓撲變化頻繁、節點能量有限以及網絡通信實時性強等特點的無人機網絡。

(三)、發明內容：

本發明要解決的技術問題是：提供一種無人機網絡通信的路由方法，該方法的可拓展性好，網絡的穩定性和實時性強，能量消耗少，特別適用于大規模無人機網絡通信。

本發明的技術方案：

一種無人機網絡通信的路由方法，含有以下步驟：

步驟1、隨機部署無人機網絡節點；

步驟2、無人機網絡節點之間交互鏈路信息和節點信息以進行鏈路感知和鄰居發現；