一种Ad Hoc网络虚拟骨干节点识别系统技术方案

本发明专利技术涉及一种Ad Hoc网络虚拟骨干节点识别系统，属于通信技术领域，解决了现有技术无法有效对Ad Hoc网络骨干节点进行识别的问题。该系统包括接收单元、信号处理单元、网络物理拓扑推断单元和骨干节点识别单元。通过接收单元，接收Ad Hoc网络的工作频段内信号；通过信号处理单元，获得节点数量、节点位置信息和节点部署区域大小；通过网络物理拓扑推断单元，进行网络物理拓扑推断；通过骨干节点识别单元，根据网络物理拓扑推断结果使用统一连通支配集对虚拟骨干节点进行识别。该方法能够实现对Ad Hoc网络中虚拟骨干节点的自动识别，获得的结果有利于针对骨干节点进行专门保护，通过提升骨干节点的运算能力、信息处理能力，进而提升Ad Hoc网络的整体性能。

【技术实现步骤摘要】
一种AdHoc网络虚拟骨干节点识别系统
本专利技术涉及通信
，尤其涉及一种AdHoc网络虚拟骨干节点识别系统。
技术介绍
Adhoc网络是一种较为特殊的无线网络。与一般的无线网络不同，Adhoc网络具有快速部署、无需架设网络设施、网络中节点可根据需要进行移动等特点，使得其在民用通信和军事通信中应用广泛。目前，Adhoc网络的安全性已经受到越来越多的关注，其中，对Adhoc网络中骨干节点的识别具有重要意义，具体地，有利于有针对性地对网络中的骨干节点进行保护，同时通过对骨干节点进行运算能力、信息处理能力的提升可以在很大程度上提升整个网络的性能。现有技术主要关注于骨干节点的构建，相关针对骨干节点的识别研究主要停留在关键节点的识别。具体地，通常是从网络中选取关键的一个节点，而没有对影响网络连通、网络性能的节点集合进行考虑。
技术实现思路
鉴于上述的分析，本专利技术实施例旨在提供一种AdHoc网络虚拟骨干节点识别系统，用以解决现有技术无法有效对AdHoc网络骨干节点进行识别的问题。一方面，本专利技术实施例提供了一种AdHoc网络虚拟骨干节点识别系统，包括：接收单元，用于接收AdHoc网络的工作频段内信号；信号处理单元，用于对上述AdHoc网络的工作频段内信号进行预处理和检测，识别AdHoc网络中节点，并对AdHoc网络中节点进行定位，获得节点数量、节点位置信息和节点部署区域大小；网络物理拓扑推断单元，用于根据上述节点数量和节点部署区域大小，获得重要通信距离，进而根据所述重要通信距离和节点位置信息，进行网络物理拓扑推断；骨干节点识别单元，用于根据网络物理拓扑推断结果，使用统一连通支配集对虚拟骨干节点进行识别。上述技术方案的有益效果如下：提供的AdHoc网络虚拟骨干节点识别系统可针对AdHoc网络中的骨干节点进行自动识别。具体地，通过网络物理拓扑推断，可找出影响网络连通、网络性能的全部节点，因此获得的骨干节点更具有代表性和重要性，并非现有技术中从网络中获取一个关键节点进行分析可替代。并且，本系统获得的结果有利于有针对性地对网络中的骨干节点进行保护，通过对骨干节点进行运算能力、信息处理能力的提升，可以在很大程度上提升网络的整体性能。基于上述方法的另一个实施例中，所述接收单元包括依次连接的天线、宽带接收机；其中，宽带接收机，用于通过所述天线对AdHoc网络的工作频段内信号进行接收，并将接收到的AdHoc网络的工作频段内信号传输至信号处理单元。上述技术方案的有益效果是：对接收单元的结构进行限定，天线可以提高信号的接收强度，宽带接收机可以实现宽频带信号，因此二者结合获得的接收信号(AdHoc网络的工作频段内信号)具有信号好、宽频带特点，技术方案简单、易实现。进一步，所述信号处理单元包括依次连接的节点信息检测设备、无线电定位设备和节点信息统计设备；其中，节点信息检测设备，用于对AdHoc网络的工作频段内信号进行信号检测，获得节点信息检测结果，并将其发送至无线电定位设备；无线电定位设备，用于通过复合角度定位方法或时间差定位方法，对上述节点信息检测结果中的各节点进行定位；节点信息统计设备，用于根据定位结果，获得节点数量、节点位置信息和节点部署区域大小。上述进一步方案的有益效果是：对信号处理单元的结构进行限定，具体地，通过节点信息检测设备识别AdHoc网络的工作频段内信号中包含的节点信息，通过无线电定位设备，对节点信息进行定位和定向，将定位和定向结果作为节点信息检测结果进行进一步分析，自动获取节点数量、节点位置信息和节点部署区域大小。技术方案简单、易实现，能够有效节省人力和成本。进一步，所述信号处理单元还包括预处理模块；所述预处理模块的输入端与接收单元的输出端连接，其输出端与节点信息检测设备的输入端连接；其中，预处理模块，用于对接收到的AdHoc网络的工作频段内信号进行信号预处理，删除不在预设频率范围内的信号，并将预处理后信号传输至节点信息检测设备。上述进一步方案的有益效果是：通过预处理模块的信号预处理，可以滤除无关信息，更好地对有用节点进行识别，能准确地获得节点数量、节点位置信息和节点部署区域大小，并且，能够有效缩短后续进行信息分析的工作量，快速获得分析结果。进一步，所述预处理模块，采用小波消噪法进行信号预处理，去除工作频段内信号中高频噪声；所述节点信息检测设备，采用分段相关平均法检测TH-PPM-UWB脉冲的到来时刻和方向，将所述到来时刻作为一节点，将其方向作为节点方向。上述进一步方案的有益效果是：对信号预处理模块使用的信号预处理方法和节点信息监测设备使用的节点信息检测方法进行限定，具体地，小波消噪法能够滤除不在需求频率范围内的信号，分段相关平均法更够更精细地检测节点。通过上述技术方案，能够更有效进行信号的筛选，快速获得对于后续分析有用的信号，有效减少后续信息处理的工作量。进一步，所述网络物理拓扑推断单元，包括重要通信距离计算模块、欧式距离计算模块和逻辑判断模块；所述重要通信距离计算模块、欧式距离计算模块的输入端分别与信号处理单元输出端连接，其输出端分别与逻辑判断模块输入端连接；其中，重要通信距离计算模块，用于通过以下模型计算重要通信距离RC式中，k1表示连通系数，l1表示节点部署区域的边长，n1表示节点数量；欧式距离计算模块，用于根据节点位置信息，计算所有节点中任两个节点之间的欧式距离；逻辑判断模块，用于将所有节点中任两个节点之间的欧式距离与重要通信距离进行比较，当两个节点之间的欧式距离小于等于重要通信距离时，判定所述两个节点之间存在一条链路，否则，判定两个节点之间不存在链路；找出所有节点之间的链路集合，完成网络物理拓扑推断。上述进一步方案的有益效果是：对网络物理拓扑推断单元的结构进行限定，可自动进行网络物理拓扑推断，快速获得准确的网络物理拓扑结果。经大量试验证明，该技术方案有效、可靠、准确。进一步，所述骨干节点识别单元包括支配集节点识别模块、非连通集节点识别模块、连通集例外节点识别模块、连通集节点识别模块和骨干节点输出模块；其中，支配集节点识别模块的输入端与网络物理拓扑推断单元的输出端连接，其支配集输出端与骨干节点输出模块支配集输入端连接，其非支配集输出端与非连通集节点识别模块输入端连接；非连通集节点识别模块输出端经连通集例外节点识别模块、连通集节点识别模块与骨干节点输出模块联通集输入端连接；支配集节点识别模块，用于根据支配集节点筛选模型，对物理拓扑推断结果中的节点进行筛选，筛选出与其邻居节点相比具有更高支配因素的节点，作为支配集节点；非连通集节点识别模块，用于根据非连通集节点筛选模型，对物理拓扑推断结果中的非支配集节点进行筛选，删除符合非连通集节点筛选模型的节点，获得可能符合连通集节点筛选模型的节点；连通集例外节点识别模块，用于根据连通集例外节点筛选模型，从上述可能符合连通集节点筛选模型的节点中，删除不必要的节点，获得可能符合连通集节点筛选模型且必要的节点；连通集节点识别模块，用于根据连通集节点筛选模型，从上述可能符合连通集节点筛选模型且必要的节点中，筛选出连通集节点；骨干节点输出模块，用于将筛选出的连通集节点和支配集节点作为AdHoc网络虚拟骨干节点输出至外设显示器和存储器。上述进一步方案的有益效果是：对骨干节点识本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种Ad Hoc网络虚拟骨干节点识别系统，其特征在于，包括：接收单元，用于接收Ad Hoc网络的工作频段内信号；信号处理单元，用于对上述Ad Hoc网络的工作频段内信号进行预处理和检测，识别Ad Hoc网络中节点，并对Ad Hoc网络中节点进行定位，获得节点数量、节点位置信息和节点部署区域大小；网络物理拓扑推断单元，用于根据上述节点数量和节点部署区域大小，获得重要通信距离，进而根据所述重要通信距离和节点位置信息，进行网络物理拓扑推断；骨干节点识别单元，用于根据网络物理拓扑推断结果，使用统一连通支配集对虚拟骨干节点进行识别。

【技术特征摘要】
1.一种AdHoc网络虚拟骨干节点识别系统，其特征在于，包括：接收单元，用于接收AdHoc网络的工作频段内信号；信号处理单元，用于对上述AdHoc网络的工作频段内信号进行预处理和检测，识别AdHoc网络中节点，并对AdHoc网络中节点进行定位，获得节点数量、节点位置信息和节点部署区域大小；网络物理拓扑推断单元，用于根据上述节点数量和节点部署区域大小，获得重要通信距离，进而根据所述重要通信距离和节点位置信息，进行网络物理拓扑推断；骨干节点识别单元，用于根据网络物理拓扑推断结果，使用统一连通支配集对虚拟骨干节点进行识别。2.根据权利要求1所述的AdHoc网络虚拟骨干节点识别系统，其特征在于，所述接收单元包括依次连接的天线、宽带接收机；其中，宽带接收机，用于通过所述天线对AdHoc网络的工作频段内信号进行接收，并将接收到的AdHoc网络的工作频段内信号传输至信号处理单元。3.根据权利要求1或2所述的AdHoc网络虚拟骨干节点识别系统，其特征在于，所述信号处理单元包括依次连接的节点信息检测设备、无线电定位设备和节点信息统计设备；其中，节点信息检测设备，用于对AdHoc网络的工作频段内信号进行信号检测，获得节点信息检测结果，并将其发送至无线电定位设备；无线电定位设备，用于通过复合角度定位方法或时间差定位方法，对上述节点信息检测结果中的各节点进行定位；节点信息统计设备，用于根据定位结果，获得节点数量、节点位置信息和节点部署区域大小。4.根据权利要求3所述的AdHoc网络虚拟骨干节点识别系统，其特征在于，所述信号处理单元还包括预处理模块；所述预处理模块的输入端与接收单元的输出端连接，其输出端与节点信息检测设备的输入端连接；其中，预处理模块，用于对接收到的AdHoc网络的工作频段内信号进行信号预处理，删除不在预设频率范围内的信号，并将预处理后信号传输至节点信息检测设备。5.根据权利要求4所述的AdHoc网络虚拟骨干节点识别系统，其特征在于，所述预处理模块，采用小波消噪法进行信号预处理，去除工作频段内信号中高频噪声；所述节点信息检测设备，采用分段相关平均法检测TH-PPM-UWB脉冲的到来时刻和方向，将所述到来时刻作为一节点，将其方向作为节点方向。6.根据权利要求1-2、4-5之一所述的AdHoc网络虚拟骨干节点识别系统，其特征在于，所述网络物理拓扑推断单元，包括重要通信距离计算模块、欧式距离计算模块和逻辑判断模块；所述重要通信距离计算模块、欧式距离计算模块的输入端分别与信号处理单元输出端连接，其输出端分别与逻辑判断模块输入端连接；其中，重要通信距离计算模块，用于通过以下模型计算重要通信距离RC式中，k1表示连通系数，l1表示节点部署区域的边长，n1表示节点数量；欧式距离计算模块，用于根据节点位置信息，计算所有节点中任两个节点之间的欧式距离；逻辑判断模...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛钊，马涛，束妮娜，黄郡，马春来，常超，王怀习，王晨，单洪，李航，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34