本发明专利技术公开了一种面向无人机自组网的分簇路由方法及装置，该方法为：结合无人机节点的地理位置和飞行速度两个因素，将所有无人机节点进行子簇的划分；在划分的子簇中，通过综合无人机节点的剩余能量、存储容量和载荷承重三个因素，选出负载能力最大的无人机节点作为簇头；基于所形成的子簇和簇头，依据已有的路由协议进行子簇间和簇内的路由通信。所述装置包括子簇划分模块、簇头确定模块和路由通信模块。本发明专利技术综合多个因素进行分簇和簇头的选举，有效提高了簇头的生存时间，降低了网络计算的开销，提高了路由效率。提高了路由效率。提高了路由效率。
【技术实现步骤摘要】
一种面向无人机自组网的分簇路由方法及装置
[0001]本专利技术属于无人机自组网
，特别是一种面向无人机自组网的分簇路由方法及装置。
技术介绍
[0002]随着无人机技术的发展，无人机自组网成为了当前一个热门的研究领域。当无人机的密度较大时，一般会采用簇的形式对无人机进行组网，其中每个簇分别由簇头和簇内成员节点组成。工作时，簇内成员节点将监测到的数据发送到簇头，然后簇头将监测到的数据和接收到的所有数据进行数据融合后发送给下一跳节点或者基站。这个过程中，如何分簇以及簇头的选举尤为重要。
[0003]现有的一些分簇路由方法，大多是针对无人机的单个因素，比如无人机节点在网络中的中心度或者与其他无人机节点的联通性，进行分簇和簇头的选举，这将导致簇头的生存时间较低。此外，由于无人机自组网中节点的高移动性和拓扑的高动态性，可能会导致频繁地重新配置簇头，从而增加网络计算的开销，影响路由的可靠性，导致路由效率低下。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的在于提供一种面向无人机自组网的分簇路由方法及装置，通过综合多个因素进行分簇和簇头的选举，可有效提高簇头的生存时间，降低网络计算的开销，提高路由效率。
[0005]实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种面向无人机自组网的分簇路由方法，包括以下步骤：
[0006]步骤1、结合无人机节点的地理位置和飞行速度两个因素，将所有无人机节点进行子簇的划分；
[0007]步骤2、在划分的子簇中，通过综合无人机节点的剩余能量、存储容量和载荷承重三个因素，选出负载能力最大的无人机节点作为簇头；
[0008]步骤3、基于所形成的子簇和簇头，依据已有的路由协议进行子簇间和簇内的路由通信。
[0009]一种面向无人机自组网的分簇路由装置，用于实现所述的面向无人机自组网的分簇路由方法，该装置包括子簇划分模块、簇头确定模块和路由通信模块，其中：
[0010]所述子簇划分模块，结合无人机节点的地理位置和飞行速度两个因素，将所有无人机节点进行子簇的划分；
[0011]所述簇头确定模块，在划分的子簇中，通过综合无人机节点的剩余能量、存储容量和载荷承重三个因素，选出负载能力最大的无人机节点作为簇头；
[0012]所述路由通信模块，基于所形成的子簇和簇头，依据已有的路由协议进行子簇间和簇内的路由通信。
[0013]一种移动终端，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计
算机程序，所述处理器执行所述程序时实现所述的面向无人机自组网的分簇路由方法。
[0014]一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现所述的面向无人机自组网的分簇路由方法中的步骤。
[0015]本专利技术与现有技术相比，其显著优点为：
[0016]（1）基于层次k
‑
means聚类的分簇方法，解决了无人机自组网中的分簇路由问题；
[0017]（2）在所采用的层次k
‑
means算法中，综合无人机节点的位置和速度，进行簇的划分，有效提高了聚类的效果；
[0018]（3）综合考虑无人机的剩余能量、存储容量和载荷承重三个因素来选出负载能力大的节点作为簇头，可有效提高簇头节点的生存时间，降低网络计算的开销，提高路由效率。
附图说明
[0019]图1为本专利技术的分簇路由实现流程示意图。
[0020]图2为本专利技术的基于层次k
‑
means聚类实现子簇划分的原理示意图。
[0021]图3为本专利技术的簇头选举流程示意图。
具体实施方式
[0022]容易理解，依据本专利技术的技术方案，在不变更本专利技术的实质精神的情况下，本领域的一般技术人员可以想象出本专利技术的多种实施方式。因此，以下具体实施方式和附图仅是对本专利技术的技术方案的示例性说明，而不应当视为本专利技术的全部或者视为对本专利技术技术方案的限制或限定。
[0023]现在将参照附图来详细描述本专利技术的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本专利技术的范围。
[0024]以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本专利技术及其应用或使用的任何限制。
[0025]对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
[0026]在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
[0027]结合图1，本专利技术一种面向无人机自组网的分簇路由方法，包括以下步骤：
[0028]步骤1、结合无人机节点的地理位置和飞行速度两个因素，将所有无人机节点进行子簇的划分；
[0029]步骤2、在划分的子簇中，通过综合无人机节点的剩余能量、存储容量和载荷承重三个因素，选出负载能力最大的无人机节点作为簇头；
[0030]步骤3、基于所形成的子簇和簇头，依据已有的路由协议进行子簇间和簇内的路由通信。
[0031]作为一种具体示例，步骤1中，结合无人机节点的地理位置和飞行速度两个因素，将所有无人机节点进行子簇的划分，具体如下：
[0032]步骤1.1、对无人机群初始化，设定无人机节点的个数为N，n=1,2,
…
N表示无人机节点的编号，将初始的无人机群看作一个簇C，随机选择多个无人机节点作为初始的聚类中心节点；
[0033]步骤1.2、在簇C中，利用k
‑
means算法，将所有无人机节点划分成指定数量的第一层级的子簇；
[0034]步骤1.3、针对每个子簇，利用k
‑
means算法，将子簇中的无人机节点划分为更小层级的子簇；
[0035]步骤1.4、重复步骤1.3，直到达到预设数量的子簇，最终得到k个子簇，k为小于N的正整数。
[0036]作为一种具体示例，利用k
‑
means算法，将一个簇内的无人机节点划分为子簇的过程，如图2所示，具体如下：
[0037]（1）定义集合A代表聚类中心节点，集合B代表簇内成员节点；p表示聚类中心节点的编号，p=1,2,
…
,P；q表示簇内成员节点的编号；用l表示无人机节点的地理位置，v表示无人机节点的飞行速度；
[0038]（2）计算每一个簇内成员节点与所有聚类中心节点之间的距离，所述距离不是实际上的距离，而是代表簇内成员节点与聚类中心节点的相似度，第q个簇内成员节点与第p个聚类中心节点之间的距离表示为：
[0039][0040]其中，表示第p个聚类中心节点的地理位置，表示第q个簇内成员节点的地理位置，表示第p个聚类中心节点的飞行速度，表示第q个簇内成员节点的飞行速度；
[0041]（3）求得簇内成员节点与所有聚类中心节点之间的距本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种面向无人机自组网的分簇路由方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、结合无人机节点的地理位置和飞行速度两个因素，将所有无人机节点进行子簇的划分；步骤2、在划分的子簇中，通过综合无人机节点的剩余能量、存储容量和载荷承重三个因素，选出负载能力最大的无人机节点作为簇头；步骤3、基于所形成的子簇和簇头，依据已有的路由协议进行子簇间和簇内的路由通信。2.根据权利要求1所述的面向无人机自组网的分簇路由方法，其特征在于，步骤1中，结合无人机节点的地理位置和飞行速度两个因素，将所有无人机节点进行子簇的划分，具体如下：步骤1.1、对无人机群初始化，设定无人机节点的个数为N，n=1,2,
…
N表示无人机节点的编号，将初始的无人机群看作一个簇C，随机选择多个无人机节点作为初始的聚类中心节点；步骤1.2、在簇C中，利用k
‑
means算法，将所有无人机节点划分成指定数量的第一层级的子簇；步骤1.3、针对每个子簇，利用k
‑
means算法，将子簇中的无人机节点划分为更小层级的子簇；步骤1.4、重复步骤1.3，直到达到预设数量的子簇，最终得到k个子簇，k为小于N的正整数。3.根据权利要求2所述的面向无人机自组网的分簇路由方法，其特征在于，利用k
‑
means算法，将一个簇内的无人机节点划分为子簇的过程具体如下：（1）定义集合A代表聚类中心节点，集合B代表簇内成员节点；p表示聚类中心节点的编号，p=1,2,
…
,P；q表示簇内成员节点的编号；用l表示无人机节点的地理位置，v表示无人机节点的飞行速度；（2）计算每一个簇内成员节点与所有聚类中心节点之间的距离，该距离代表簇内成员节点与聚类中心节点的相似度，第q个簇内成员节点与第p个聚类中心节点之间的距离表示为：；其中，表示第p个聚类中心节点的地理位置，表示第q个簇内成员节点的地理位置，表示第p个聚类中心节点的飞行速度，表示第q个簇内成员节点的飞行速度；（3）求得簇内成员节点与所有聚类中心节点之间的距离后，比较这些距离值的大小，然后将簇内成员节点分配到距离最近的聚类中心节点所处的子簇中，此时一个簇变成了P个子簇。4.根据权利要求3所述的面向无人机自组网的分簇路由方法，其特征在于，步骤2中，在划分的子簇中，通...
【专利技术属性】
技术研发人员：任保全，王宇，尹浩，李洪钧，钟旭东，王莹，
申请(专利权)人：军事科学院系统工程研究院系统总体研究所，
类型：发明
国别省市：
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