[發(fā)明專利]無人機集群自組織通信網(wǎng)絡時隙資源動態(tài)分配方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210140692.4
• 申請日: 2022-02-16
• 公開（公告）號: CN114650603B
• 公開（公告）日: 2022-12-13
• 發(fā)明（設計）人: 陳萍;于世強;林楠;倪志剛;魏思蒙;唐越;謝樹磊;陳華志
• 申請（專利權）人: 中國船舶集團有限公司系統(tǒng)工程研究院
• 主分類號: H04W72/04
• 分類號: H04W72/04;H04W84/18
• 代理公司: 中國船舶專利中心 11026
• 代理人: 魏劍

1.一種無人機集群自組織通信網(wǎng)絡時隙資源動態(tài)分配方法，其特征在于，包括以下步驟：

Step1.網(wǎng)絡成員節(jié)點計算節(jié)點度中心性D(i)、介數(shù)中心性C(i)、剩余電量系數(shù)p(i)和信噪比估計SNR(i)，統(tǒng)計節(jié)點業(yè)務流量；

Step2.結果在其分配的時隙內(nèi)廣播，其中廣播信息還包括鄰居節(jié)點的度中心性、介數(shù)中心性、剩余電量系數(shù)、信噪比估計結果；

Step3.計算網(wǎng)絡中各節(jié)點度中心性D(i)采用以下公式：

其中：網(wǎng)絡中節(jié)點數(shù)量為N，k_i為節(jié)點i的度數(shù)；節(jié)點的度數(shù)是指和該節(jié)點相關聯(lián)的邊的條數(shù)；

計算各節(jié)點介數(shù)中心性C(i)采用以下公式：

其中：n_jk為節(jié)點j與k之間最短路徑數(shù)量，n_jk(i)為節(jié)點j與k之間最短路徑中穿過節(jié)點i的最短路徑數(shù)量；

定義各節(jié)點的信噪比估計為SNR(i)，當信噪比大于節(jié)點通信閾值T_h時正常通信，反之則中斷通信；

定義各節(jié)點剩余電量系數(shù)為p(i)：

其中：P(i)為節(jié)點的剩余電量，P為節(jié)點初始總電量，P為常量；

Step4.網(wǎng)絡中心節(jié)點根據(jù)成員節(jié)點的度中心性、介數(shù)中心性、業(yè)務流量對成員節(jié)點重要性加權系數(shù)進行計算和賦值，進而計算出成員節(jié)點i的加權重要性I(i)：

I(i)＝α₁(i)·D(i)+α₂(i)·C(i)+α₃(i)·R(i)；

其中，α₁(i),α₂(i),α₃(i)分別為節(jié)點i的度中心性D(i)、介數(shù)中心性C(i)、流量重要性R(i)的權重系數(shù)，α₁(i)+α₂(i)+α₃(i)＝1；α₁(i),α₂(i),α₃(i)的取值通過定時分析節(jié)點度中心性、介數(shù)中心性、節(jié)點業(yè)務流量的統(tǒng)計特征值確定，典型方法包括變異系數(shù)法；

Step5.網(wǎng)絡中心節(jié)點根據(jù)成員節(jié)點重要性、剩余電量系數(shù)和信噪比估計結果，計算出成員節(jié)點時隙分配參數(shù)：

Step6.網(wǎng)絡中心節(jié)點計算待分配時隙節(jié)點的時隙分配參數(shù)在全部待分配節(jié)點的時隙分配參數(shù)之和中所占據(jù)的比重M(i)：

其中：為整個網(wǎng)絡中全部待分配時隙節(jié)點的時隙分配參數(shù)之和；

網(wǎng)絡中心節(jié)點計算各節(jié)點應分配的時隙資源N(i)：

N(i)＝M(i)·F，

其中：F為系統(tǒng)待分配的時隙數(shù)量；

Step7.網(wǎng)絡中心節(jié)點將時隙分配結果進行廣播，各成員節(jié)點獲知自身分配的時隙；

Step8.網(wǎng)絡參數(shù)調(diào)整和開通運行；

Step9.判斷網(wǎng)絡參數(shù)定時更新周期是否到，若已到定時，則返回Step1，重新計算網(wǎng)絡時隙分配；若未到定時，則進一步判斷網(wǎng)絡是否繼續(xù)運行；

Step10.若網(wǎng)絡繼續(xù)運行，則保持當前時隙分配策略繼續(xù)通信，否則結束。

2.根據(jù)權利要求1所述的無人機集群自組織通信網(wǎng)絡時隙資源動態(tài)分配方法，其特征在于，無人機集群自組織網(wǎng)由中心節(jié)點和成員節(jié)點組成；中心節(jié)點負責時隙分配，成員節(jié)點按照中心節(jié)點分配的時隙進行通信；

成員節(jié)點加權重要性權重系數(shù)α₁(i),α₂(i),α₃(i)的確定方法包括變異系數(shù)法：

中心節(jié)點先測量一定時間內(nèi)節(jié)點i的度中心性D(i)、介數(shù)中心性C(i)、業(yè)務流量重要性R(i)的數(shù)據(jù)，設分別為{d₁,d₂...d_n}，{c₁,c₂...c_n}，{r₁,r₂...r_n}，設其平均值分別為然后利用下列公式計算平均值和方差：

再然后利用下列公式計算變異系數(shù)：

計算節(jié)點重要性的權重系數(shù)：