[發明專利]一種提高航空自組網拓撲持續時間的多跳分簇方法

在審

• 申請號: 202310012272.2
• 申請日: 2023-01-05
• 公開（公告）號: CN116133082A
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發明（設計）人: 姜來為;陳正
• 申請（專利權）人: 中國民航大學
• 主分類號: H04W40/32
• 分類號: H04W40/32;H04B7/185;H04W84/06
• 代理公司: 天津才智專利商標代理有限公司 12108
• 代理人: 龐學欣

1.一種提高航空自組網拓撲持續時間的多跳分簇方法，其特征在于：所述一種提高航空自組網拓撲持續時間的多跳分簇方法包括按順序進行的下列步驟：

(1)分簇形成階段

1.1)對航空節點飛行軌跡原始數據進行預處理，得到預處理后的軌跡屬性；

1.2)每個節點將預處理后的軌跡屬性以廣播的方式發送給鄰居節點；

1.3)每個節點獲取到其所有鄰居節點的軌跡屬性，生成鄰居屬性表；

1.4)根據鄰居屬性表中的軌跡屬性計算節點與其鄰居節點之間的鏈路持續時間；

1.5)統計大于鏈路持續時間閾值的鏈路個數m；

1.6)當大于鏈路持續時間閾值的鏈路個數m超過設定的連接度最小值n時，該節點則向鄰居節點提出鏈路建立請求而形成網絡分簇；

(2)分簇維護階段

2.1)獲取鄰居節點的軌跡屬性，并更新鄰居屬性表中鄰居節點的軌跡信息；

2.2)根據鄰居屬性表中鄰居節點的軌跡屬性計算已有鏈路的鏈路持續時間和與新的鄰居節點之間的鏈路持續時間；

2.3)根據步驟2.2)中計算的鏈路持續時間來維護已有連接和創建新的連接來維持分簇；

2.4)重復步驟2.1)到步驟2.3)，實時地根據節點的軌跡信息將動態網絡進行網絡分簇。

2.根據權利要求1所述的提高航空自組網拓撲持續時間的多跳分簇方法，其特征在于：在步驟1.1)中，所述對航空節點飛行軌跡原始數據進行預處理，得到預處理后的軌跡屬性的方法是：

將航空節點飛行軌跡原始數據從WGS-84坐標系(World?Geodetic?System-1984Coordinate?System)轉換為地心地固坐標系(Earth-Centered?Earth-Fixed,ECEF)，轉換公式如式(1)所示：

x＝(N_R+H)·osB·osL

y＝(N_R+H)·cosB·sinL

z＝[N_R·1²)+H]·sinB(1)

e²＝(a²-b²)/²

其中，B，L和H分別表示WGS-84坐標系中的緯度、經度和高度；x,y,z分別表示ECEF坐標位置；a表示地球的半長軸，為6,378,137m；b表示地球的半短軸，為6,356,752m；N_R表示主垂直曲率半徑；e表示橢球的第一偏心率。

3.根據權利要求1所述的提高航空自組網拓撲持續時間的多跳分簇方法，其特征在于：在步驟1.2)中，所述的每個節點將預處理后的軌跡屬性以廣播的方式發送給鄰居節點的方法是：

將預處理后的軌跡屬性按照固定的格式放到數據包中，以當前節點為源節點，通過廣播的方式將數據包發送給所有的一跳鄰居節點。

4.根據權利要求1所述的提高航空自組網拓撲持續時間的多跳分簇方法，其特征在于：在步驟1.3)中，所述的每個節點獲取到其所有鄰居節點的軌跡屬性，生成鄰居屬性表的方法是：

節點在廣播自己屬性的同時會收到來自鄰居節點的軌跡屬性數據包，該節點收集所有鄰居節點的軌跡屬性生成鄰居屬性表。

5.根據權利要求1所述的提高航空自組網拓撲持續時間的多跳分簇方法，其特征在于：在步驟1.4)中，所述的根據鄰居節點的軌跡屬性計算節點與其鄰居之間的鏈路持續時間的方法是：

根據節點的位置屬性和節點的移動屬性，計算出節點與節點間的鏈路持續時間；鏈路持續時間是指兩個節點可以互相通信的持續時間，計算公式如式(2)所示：

其中，Stime_ij表示節點i和節點j在其傳輸范圍內的持續時間；D_ij表示節點i和節點j的相對位置；V_ij表示節點i和節點j的相對速度；R表示節點i和節點j的通信半徑。