[发明专利]无人机通信网络联合路由协议的设计方法

摘要

本发明提供了一种无人机通信网络联合路由协议设计方法，属于无人机通信网络路由协议设计技术领域。本发明首先构建一个低维护开销、轻量级且易实现的无人机前回队列模型；然后以此模型为基础，分别提出了队列瞬时功率和传输瞬时功率概念，并通过和式设计为联合路由决策；之后设计新的数据分组包头，将无人机信息添加进数据分组包头中，开启无人机的监听模式，被动式地发现邻居无人机；最后根据最大的路由决策变量选择一个合适的无人机作为下一跳，并向该下一跳无人机传输数据分组。本发明的无人机通信网络联合路由协议具有较小的节点队列维护开销和较低的邻居无人机发现开销，并能为地面短时突发业务提供高效地通信接入服务。

主权项

1.一种无人机通信网络联合路由协议的设计方法，其特征在于，为无人机节点建立前回队列模型FWBQ，根据FWBQ模型计算各链路的两个节点的前向队列和后向虚拟队列的队列拥塞；所述方法包括：(一)设计联合路由决策，具体是：求取链路的回压力：计算该链路上两节点的前向队列与后向虚拟队列中数据分组的个数差值得到；所述的求取链路的回压力具体是：设发射节点为i、接收节点为j的链路l_ij，根据FWBQ模型计算得到发射节点i的前向队列的队列拥塞为q_i,j，接收节点j的后向虚拟队列的队列拥塞为v_i,j，则在t时刻链路l_ij的回压力BP_ij(t)计算如下：BP_ij(t)＝q_i,j(t)‑v_i,j(t)进一步，计算获得链路l_ij的队列瞬时功率如下：其中，u_i,j(t)为链路l_ij上分配的传输速率；计算获得链路l_ij的传输瞬时功率PB_ij(t)如下：PB_ij(t)＝(h_i(t)‑h_j(t))×u_i,j(t)其中，h_i(t)表示节点i到目的基站的最少跳数，h_j(t)表示节点j到目的基站的最少跳数；则链路l_ij的联合路由决策值R_i,j(t)计算如下：R_i,j(t)＝P_lij(t)+PB_ij(t)＝(q_i,j(t)‑v_i,j(t))×u_i,j(t)+(h_i(t)‑h_j(t))×u_i,j(t)；定义并求取链路的队列瞬时功率和传输瞬时功率；其中，链路的队列瞬时功率为该链路的回压力与传输速率的乘积；链路的传输瞬时功率为该链路两端点到目的基站的最少跳数的差值与传输速率的乘积；所设计的联合路由决策是将链路的队列瞬时功率和传输瞬时功率求和；根据最大的联合路由决策值选择下一跳的无人机，并为对应链路的发射节点分配发射功率，向选取的下一跳无人机传输数据分组；(二)添加新的数据分组包头，具体是：在数据分组的包头中添加如下字段：当前无人机的队列拥塞长度、当前无人机到目的基站的最短跳数；(三)采用被动式邻居发现策略，具体是：开启各个无人机的监听模式，通过监听信道的方式获得当前无人机的邻居信息，包括无人机的队列拥塞长度、无人机到目的基站的最短跳数。