一种无人机自组网的路由方法技术

本发明专利技术提供了一种无人机自组网的路由方法。该方法包括：获取网络拓扑图；获取待发送的数据包及其目标节点，结合所述网络拓扑图和所述目标节点，获取所有连通所述目标节点的邻居节点；获取每一个邻居节点到达所述目标节点的最短路径；接收来自各邻居节点的广播信息，广播信息至少包括对应邻居节点的位置信息、缓存队列长度信息和剩余电量信息；综合每一个邻居节点的位置信息、缓存队列长度信息、剩余电量信息和最短路径，选取作为传送中继节点的邻居节点，并向所述中继节点传送数据包。以解决现有技术中存在的无法根据无人机节点的具体情况选择传输路径的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
一种无人机自组网的路由方法
本专利技术涉及驱动
，尤其是涉及一种无人机自组网的路由方法。
技术介绍
无人驾驶飞机简称“无人机”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机，或者由车载计算机完全地或间歇地自主地操作。与有人驾驶飞机相比，无人机往往更适合那些太“愚钝，肮脏或危险”的任务。随着无人机相关技术的不断发展，无人机在通信领域得到了越来越广泛的应用。随着环境和业务复杂度的增加，单独的一架无人机已经难以满足任务要求，而无人机集群能够将每个无人机节点获取的信息进行整合和分析，通过多机协同达到对目标和环境更加全面和确切的了解。因此大规模无人机集群协作是必然趋势。无人机集群协作主要依靠无人机之间的高性能数据链系统，其核心是建立能够良好自适应集群拓扑变化的路由协议，实现数据包在无人机之间的多条转发。目前，无人机自组网大多采用移动自组网网络中的路由技术，主要包括主动式路由技术、被动式路由技术以及混合式路由技术等。但专利技术人发现，现有的路由技术在进行传输路径选择时无法根据网络中各无人机的具体情况进行选择，一旦其中的无人机节点处于低电量或是高负载的情况下，现有的路由技术无法规避这些节点，导致网络拥塞等不良后果的出现。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种无人机自组网的路由方法，以解决现有技术中存在的无法根据无人机节点的具体情况选择传输路径的技术问题。本专利技术实施例提供了一种无人机自组网的路由方法，该方法包括：获取网络拓扑图；获取待发送的数据包及其目标节点，结合所述网络拓扑图和所述目标节点，获取所有连通所述目标节点的邻居节点；获取每一个邻居节点到达所述目标节点的最短路径；接收来自各邻居节点的广播信息，广播信息至少包括对应邻居节点的位置信息、缓存队列长度信息和剩余电量信息；综合每一个邻居节点的位置信息、缓存队列长度信息、剩余电量信息和最短路径，选取作为传送中继节点的邻居节点，并向所述传送中继节点传送数据包。进一步的，接收来自各邻居节点的广播信息之后，该方法还包括：基于广播信息中的位置信息，确定各邻居节点的运动方向。进一步的，该方法还包括：综合各邻居节点的广播信息，确定所述无人机自组网的运行状态。进一步的，综合每一个邻居节点的位置信息、缓存队列长度信息、剩余电量信息和最短路径，选取作为传送中继节点的邻居节点包括：对每一个邻居节点，获取其最短路径、运动方向、缓存队列长度、剩余电量信息，得到依次对应最短路径、运动方向、缓存队列长度、剩余电量信息的第一数值、第二数值、第三数值和第四数值；基于所述无人机自组网的运行状态，自适应调整并分配分别对应第一数值、第二数值、第三数值和第四数值的第一权重、第二权重、第三权重和第四权重；针对每一个邻居节点，将权重和数值一一对应进行结合，得到各邻居节点的选取概率；选取其中选取概率的数值最大的邻居节点，作为传送中继节点。进一步的，所述第一权重、所述第二权重、所述第三权重和所述第四权重之和等于1。进一步的，所述无人机自组网采用时分多址的通信模式。进一步的，广播信息还包括用于标记广播信息的发出时间的时间戳。进一步的，在所述获取网络拓扑图之前，还包括构建网络拓扑图，所述构建网络拓扑图包括：接收当前节点之外的其他节点的位置信息和时间戳；获取时间差阈值，基于所述时间差阈值与各位置信息的时间戳，过滤当前时间与时间戳的时间差大于所述时间差阈值的位置信息；以及基于过滤后的位置信息，判断其他各节点之间的连接关系，并判断其他各节点与当前节点的连接关系，得到所述当前节点对应的连接关系；基于所有节点之间的连接关系，构建网络拓扑图。进一步的，所述接收其他节点的位置信息和时间戳包括：接收来自可直接连接的节点的广播信息，从中获取可直接连接的节点的位置信息和时间戳，以及可直接连接的节点接收到的其他节点的位置信息和时间戳。进一步的，判断其他各节点之间的连接关系，并判断其他各节点与当前节点的连接关系包括：获取预设置的节点最大通信距离，根据各节点的位置信息确定任意两节点之间的距离；若两节点之间的距离小于或等于所述节点最大通信距离，则判断该两节点相连；若两节点之间的距离大于所述节点最大通信距离，则判断该两节点不相连。综上，本专利技术提供了一种无人机自组网的路由方法，该方法综合利用无人机节点的缓存队列长度、剩余电量信息以及位置信息，实现具有较高效率和较高稳定性的路由，保障数据的高质量传播。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。附图说明为了更清楚的说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要的附图做简单的介绍：图1为本专利技术实施例提供的一种无人机自组网的路由方法的流程示意图一；图2为本专利技术实施例提供的无人机节点的位置分布示意图；图3为本专利技术实施例提供的一种无人机自组网的路由方法的流程示意图二。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。目前，无人机自组网大多采用移动自组网网络中的路由技术，主要包括主动式路由技术、被动式路由技术以及混合式路由技术等。主动式路由协议通过网络中各节点周期性地与其附近的节点交换信息，从而更新各节点对整个网络的拓扑信息。每个节点通过收集到的拓扑信息计算到达网络所有节点的最优路径。在拓扑变化较快的网络中，主动式路由网络需频繁更新整个网络的拓扑信息，进一步增大了能量和带宽的消耗以及网络拥塞的可能性。典型的主动式路由协议有优化链路状态路由协议(OptimizedLinkStateRouting，简称OLSR)、目的节点序列距离矢量协议(Destination-SequencedDistance-VectorRouting，简称DSDV)等。被动式路由网络仅在有消息发送时才会通过路由寻找发送路径。在进行路由时，源节点向周围所有节点广播路由请求，收到请求的节点继续向周围所有节点广播源节点的路由请求，直到源节点的路由请求到达目标节点为止。由于该网络仅在有数据传输时维护路由信息，因此减小了网络的开销，但同时增加了数据传输的时延，降低了传输效率。典型的被动式路由协议有无线自组网按需平面距离向量路由协议(AdhocOn-demandDistanceVectorRouting，简称AODV)、动态源路由协议(DynamicSourceRouting，简称DSR)等。混合式路由协议混合式协议结合了主动式路由协议和被动式路由协议的特点。典型的混合式路由协议(ZoneRoutingProtocol，简称ZRP)将网络划分成多个路由区域。区域半径由节点的跳数决定。每个节点在各自的区域内采用主动式路由，在区域外则采用被动式路由。当节点需要发送数据时，首先检查路由表，如果目标节点在该节点的区域内，则从路由表中直接获取路由信本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无人机自组网的路由方法，其特征在于，包括：获取网络拓扑图；获取待发送的数据包及其目标节点，结合所述网络拓扑图和所述目标节点，获取所有连通所述目标节点的邻居节点；获取每一个邻居节点到达所述目标节点的最短路径；接收来自各邻居节点的广播信息，广播信息至少包括对应邻居节点的位置信息、缓存队列长度信息和剩余电量信息；综合每一个邻居节点的位置信息、缓存队列长度信息、剩余电量信息和最短路径，选取作为传送中继节点的邻居节点，并向所述传送中继节点传送数据包。

【技术特征摘要】
1.一种无人机自组网的路由方法，其特征在于，包括：获取网络拓扑图；获取待发送的数据包及其目标节点，结合所述网络拓扑图和所述目标节点，获取所有连通所述目标节点的邻居节点；获取每一个邻居节点到达所述目标节点的最短路径；接收来自各邻居节点的广播信息，广播信息至少包括对应邻居节点的位置信息、缓存队列长度信息和剩余电量信息；综合每一个邻居节点的位置信息、缓存队列长度信息、剩余电量信息和最短路径，选取作为传送中继节点的邻居节点，并向所述传送中继节点传送数据包。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，接收来自各邻居节点的广播信息之后，还包括：基于广播信息中的位置信息，确定各邻居节点的运动方向。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：综合各邻居节点的广播信息，确定所述无人机自组网的运行状态。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，综合每一个邻居节点的位置信息、缓存队列长度信息、剩余电量信息和最短路径，选取作为传送中继节点的邻居节点包括：对每一个邻居节点，获取其最短路径、运动方向、缓存队列长度和剩余电量信息，得到依次对应最短路径、运动方向、缓存队列长度和剩余电量信息的第一数值、第二数值、第三数值和第四数值；基于所述无人机自组网的运行状态，自适应调整并分配分别对应第一数值、第二数值、第三数值和第四数值的第一权重、第二权重、第三权重和第四权重；针对每一个邻居节点，将权重和数值一一对应进行结合，得到各邻居节点的选取概率；选取其中选取概率的数值最大的邻居节点，作为传送中继节点。...

【专利技术属性】
技术研发人员：王剑，石金明，沈渊，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11