基于区块链的无人艇自组网方法技术

本发明专利技术涉及无人艇通信领域，特别是一种基于区块链的无人艇自组网方法，包括以下步骤：步骤一，去网络中心；步骤二，自组织性；步骤三，动态拓扑快速变化；步骤四，匿名性，采用区块链中ECC数字签名算法确保岸

【技术实现步骤摘要】
基于区块链的无人艇自组网方法


[0001]本专利技术涉及无人艇通信领域，特别是一种基于区块链的无人艇自组网方法。

技术介绍

[0002]无人艇自组网通信系统是一种具有分布式、自组织、多业务、远距离等显著技术特点的动态自治性局部区域无线通信网络。它由无人艇自组网络确定的核心无人艇和多条有通信单元的无人艇网络节点组成，作为无人艇网络节点，每艘无人艇都配备移动自组网络通信模块，既具有路由功能，又具有报文转发功能，可以通过无线连接构成任意的网络拓扑。每艘无人艇在该网络中兼具任务节点和中继节点两种功能：作为任务节点，可在核心无人艇或其他无人机的指令控制下执行任务意图，作为中继节点，可根据网络的路由策略和路由表参与路由维护和分组转发工作，以此实现无死角覆盖多无人艇自组网系统。可以通过多无人艇中继实现无死角覆盖，自组网系统不依赖于单独的个体，支持系统中成员的动态加入和退出，当部分个体离开或加入群系统时，整个群系统仍具有一定的完整性，可继续执行任务等。多无人艇间通过通信交互信息，发挥群体优势，相互协作，完成更多的功能。

技术实现思路

[0003]本专利技术为了有效的解决上述
技术介绍
中的问题，提出了一种基于区块链的无人艇自组网方法。
[0004]具体技术方案如下；
[0005]一种基于区块链的无人艇自组网方法，包括以下步骤：
[0006]步骤一，去网络中心，网络中的节点具有相同的地位，不仅可以作为信息的接收方也可以作为信息的发送方，不需要设置中心控制节点，即点对点网络，节点可以随时加入或离开网络，且网络中某一节点出现故障时，不会影响整个网络的正常运行，具有很强的抗击毁性；
[0007]步骤二，自组织性，节点不依赖于网络的布局和设施，通过分层协议、分布式算法和各自的行为，快速、自动地组成一个独立的网络；
[0008]步骤三，动态拓扑快速变化，采用基于强化学习的路由预测机制以及路由分布式控制策略，无人艇的强化学习基本框架，通过结合GPS提供的位置信息和航行方向，不断学习和感知外部环境，从而预测高动态环境下的路由，提升路由的快速收敛能力，保证拓扑剧烈变化时组网数据传输的稳定性和实时性，提升端到端传输成功率；
[0009]步骤四，匿名性，采用区块链中ECC数字签名算法确保岸
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艇、艇
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艇之间通信消息的完整性及不可欺骗性。
[0010]优选地，步骤一中，采用点对点的网络模式，每个无人艇具有相同的地位，没有中心化的管理机构，每个区块的形成需要满足区块链系统中节点之间的共识机制，否则，数据不能打包成区块。
[0011]优选地，采用区块链中的ECC密码学算法实现节点之间交换数据加密等操作，不需
要公开节点的真实身份就可以实现节点之间交换数据等操作。
[0012]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术可以实现安全高效的无人艇自组网安全认证。最终的研究成果为无人艇集群航行控制、行为决策提供基础安全、准确的信息输入。
附图说明
[0013]图1是本专利技术中无人艇自组网系统；
[0014]图2是本专利技术中基于区块链的无人艇共识机制图；
[0015]图3是本专利技术中多簇之间的动态网络融合与分裂图；
[0016]图4是本专利技术中无人艇的强化学习基本框架图；
[0017]图5是本专利技术中素数有限域上的椭圆加密算法图。
具体实施方式
[0018]为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位旋转90度或处于其他方位，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
[0019]下面结合附图及较佳实施例详细说明本专利技术的具体实施方式。
[0020]无人艇网络层由各节点的无人艇组成，每个无人艇上都安装VDES(VHF Data Exchange System，甚高频数据交换系统)，无人艇通过VDES分层的网络协议、分布式算法等相互协调，不仅可以用于无人艇之间互联互通，而且还可以用于处理无人艇从各种传感器收集来的数据。虽然无人艇网络层通过无人艇之间通信可以提供有效的信息传输，但是无人艇与岸基及无人艇之间信息传输的安全性无法实时保障。基于以上的问题本项目设计基于区块链的无人艇自组网通信
[0021]本专利技术介绍了一种基于区块链的无人艇自组网方法，所谓无人艇自组网是指无人艇节点不依赖于网络的布局和设施，而是通过MESH分层协议、分布式算法和各自的行为等，快速、自动地组成一个新的网络。目的在于利用自组网、自修复、多跳级联、节点自我管理等优点，可以大幅降低网络部署的成本和复杂程度，实现艇
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岸、艇
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艇的互联互通。而基于区块链的无人艇自组网可以实现安全高效的无人艇自组网安全认证。最终的研究成果为无人艇集群航行控制、行为决策提供基础安全、准确的信息输入。
[0022]本专利技术基于区块链的无人艇自组网方法，由去网络中心、动态拓扑快速变化、匿名性三个主要部分组成，具体过程如下：
[0023]步骤一，去网络中心。基于区块链的无人艇自组网采用点对点的网络模式，每个无人艇具有相同的地位，没有中心化的管理机构。基于区块链的无人艇自组网中每个区块的形成需要满足区块链系统中节点之间的共识机制(如图2所示)，否则，数据不能打包成区
块。基于区块链的无人艇自组网中的所有节点共同维护区块链系统的正常运行，当基于区块链的无人艇自组网中某个节点出现故障时，由于区块链系统的共识机制能够容忍部分节点出现故障，因此，基于区块链的无人艇自组网仍然可以正常运行。
[0024]步骤二，动态拓扑快速变化。网络拓扑的变化会导致原有的路由信息变得不可用，数据分组无法被及时传输到目的节点，造成频繁的丢包，而随后还会伴随产生路由修复过程，这个过程会占用网络中原有的可用传输带宽，还会造成路由信息的震荡，增加数据传输的端到端时延。为了不让这些问题影响无人艇集群网络的通信性能，保障其传输数据的实时性、可靠性，本项目采用基于强化学习的路由预测机制以及路由分布式控制策略(如图3多簇之间的动态网络融合与分裂,图4)无人艇的强化学习基本框架，通过结合GPS提供的位置信息和航行方向，不断学习和感知外部环境，从而预测高动态环境下的路由，提升路由的快速收敛能力，保证拓扑剧烈变化时组网数据传输的稳定性和实时性，提升端到端传输本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于区块链的无人艇自组网方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一，去网络中心，网络中的节点具有相同的地位，不仅可以作为信息的接收方也可以作为信息的发送方，不需要设置中心控制节点，即点对点网络，节点可以随时加入或离开网络，且网络中某一节点出现故障时，不会影响整个网络的正常运行，具有很强的抗击毁性；步骤二，自组织性，节点不依赖于网络的布局和设施，通过分层协议、分布式算法和各自的行为，快速、自动地组成一个独立的网络；步骤三，动态拓扑快速变化，采用基于强化学习的路由预测机制以及路由分布式控制策略，无人艇的强化学习基本框架，通过结合GPS提供的位置信息和航行方向，不断学习和感知外部环境，从而预测高动态环境下的路由，提升路由的快速收敛能力，保证拓扑...

【专利技术属性】
技术研发人员：张安民，康振，李雪伟，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：