[發(fā)明專利]一種改進(jìn)Leach協(xié)議的無人機(jī)集群網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計(jì)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110239136.8
• 申請(qǐng)日: 2021-03-04
• 公開（公告）號(hào): CN112987789A
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張丹萌;甄子洋;唐楨;陸曉安;陳杰;趙陽
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): G05D1/10
• 分類號(hào): G05D1/10
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 姜慧勤

1.一種改進(jìn)Leach協(xié)議的無人機(jī)集群網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計(jì)方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1，將無人機(jī)集群中的每個(gè)無人機(jī)坐標(biāo)視為一個(gè)節(jié)點(diǎn)，對(duì)于通信過程的第t輪，利用譜聚類對(duì)所有節(jié)點(diǎn)進(jìn)行聚類得出聚類結(jié)果；

步驟2，對(duì)于聚類結(jié)果，在每一類中選取能量值最高的節(jié)點(diǎn)作為簇頭；

步驟3，每個(gè)簇頭與該簇頭所屬類中的其他節(jié)點(diǎn)構(gòu)成通信網(wǎng)絡(luò)，第t輪完成；

步驟4，計(jì)算第t輪完成后每個(gè)節(jié)點(diǎn)的能量值并進(jìn)行更新，判斷通信過程是否完成，若未完成，則令t＝t+1，并返回步驟1，否則通信過程結(jié)束。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述改進(jìn)Leach協(xié)議的無人機(jī)集群網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述步驟1的具體過程如下：

1.1，將所有節(jié)點(diǎn)建立數(shù)據(jù)集V，V＝(v₁,v₂,…,v_m)，v₁,v₂,…,v_m分別表示第1,2,…,m個(gè)節(jié)點(diǎn)，根據(jù)數(shù)據(jù)集建立無向權(quán)重圖，根據(jù)無向權(quán)重圖構(gòu)建相似度矩陣W；

1.2，根據(jù)無向權(quán)重圖構(gòu)建度矩陣D；

1.3，計(jì)算拉普拉斯矩陣L＝D-W；

1.4，計(jì)算拉普拉斯矩陣L的所有特征值，并將所有特征值按從小到大的順序進(jìn)行排列，計(jì)算前k個(gè)特征值對(duì)應(yīng)的特征向量；

1.5，將前k個(gè)特征值對(duì)應(yīng)的特征向量組成m*k維的矩陣，對(duì)該矩陣按行進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化得到矩陣H；

1.6，將矩陣H中的每一行作為一個(gè)1*k維樣本，共m個(gè)樣本，用K-means對(duì)m個(gè)樣本進(jìn)行聚類，得出聚類結(jié)果，即所有節(jié)點(diǎn)的聚類結(jié)果。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述改進(jìn)Leach協(xié)議的無人機(jī)集群網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述相似度矩陣W為：

式中，w_ij表示第i個(gè)節(jié)點(diǎn)和第j個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的權(quán)值，w_ij＝w_ji，i＝1,2,…,m，j＝1,2,…,m，m為所有節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)；若第i個(gè)節(jié)點(diǎn)和第j個(gè)節(jié)點(diǎn)之間有連接邊，則w_ij＞0，否則w_ij＝0。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述改進(jìn)Leach協(xié)議的無人機(jī)集群網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述度矩陣D為：

式中，i＝1,2,…,m，m為所有節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)，w_ij表示第i個(gè)節(jié)點(diǎn)和第j個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的權(quán)值。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述改進(jìn)Leach協(xié)議的無人機(jī)集群網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述步驟3的具體過程如下：

當(dāng)節(jié)點(diǎn)被選取為簇頭后，簇頭廣播消息告知網(wǎng)絡(luò)中所有非簇頭節(jié)點(diǎn)，非簇頭節(jié)點(diǎn)根據(jù)接收到的消息，判斷要加入哪個(gè)簇頭，判斷的依據(jù)是接收到的各簇頭所屬類的編號(hào)，非簇頭節(jié)點(diǎn)選擇與自己所屬類的編號(hào)相同的編號(hào)對(duì)應(yīng)的簇頭，向該簇頭發(fā)送請(qǐng)求加入消息；簇頭根據(jù)接收到的請(qǐng)求加入消息，確定自己的成員節(jié)點(diǎn)，建立通信。