【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于多無(wú)人機(jī)系統(tǒng)mac協(xié)議的，尤其涉及一種基于位置和流量負(fù)載的多信道切換方法及系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
1、隨著無(wú)人機(jī)技術(shù)的發(fā)展，無(wú)人機(jī)在通信網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用也愈加廣泛。相較于傳統(tǒng)的基站通信模式，無(wú)人機(jī)個(gè)體小，移動(dòng)快，非常適合應(yīng)用于戰(zhàn)術(shù)場(chǎng)景中。
2、戰(zhàn)術(shù)通信系統(tǒng)是支持智能戰(zhàn)爭(zhēng)、促進(jìn)戰(zhàn)場(chǎng)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)之間的通信和協(xié)同作戰(zhàn)的通信基礎(chǔ)設(shè)施。無(wú)人機(jī)作為重要作戰(zhàn)單位，擔(dān)負(fù)著偵察、精確打擊等任務(wù)。為了支持高帶寬戰(zhàn)場(chǎng)通信，建立高吞吐量的無(wú)人機(jī)網(wǎng)絡(luò)勢(shì)在必行。無(wú)人機(jī)集群根據(jù)地理位置和任務(wù)類型分為多個(gè)無(wú)人機(jī)簇。在戰(zhàn)術(shù)場(chǎng)景中，網(wǎng)絡(luò)面臨復(fù)雜的地理環(huán)境和不斷變化的威脅。敵方可能采取各種手段進(jìn)行干擾，包括電子對(duì)抗、信號(hào)干擾等。針對(duì)單一信道的定頻干擾會(huì)導(dǎo)致無(wú)人機(jī)無(wú)法正常接入信道，從而影響到任務(wù)無(wú)人機(jī)的業(yè)務(wù)，使得無(wú)人機(jī)網(wǎng)絡(luò)的吞吐量大幅度下降。因此，研究一種針對(duì)戰(zhàn)術(shù)干擾場(chǎng)景下的能保證無(wú)人機(jī)多簇網(wǎng)絡(luò)吞吐量的多信道切換方案具有重要意義。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)上述現(xiàn)有的不足，提供一種基于位置和流量負(fù)載的多信道切換方法及系統(tǒng)，以支撐無(wú)人機(jī)多簇網(wǎng)絡(luò)在定頻干擾下的性能需求。
2、為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本專利技術(shù)采取的技術(shù)方案為：
3、一種基于位置和流量負(fù)載的多信道切換方法，該方法應(yīng)用于無(wú)人機(jī)多簇網(wǎng)絡(luò)，包括以下步驟：
4、步驟一、簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)通過(guò)監(jiān)控簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)通信鏈路數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)吞吐量的變化檢測(cè)干擾，當(dāng)前時(shí)刻與上一時(shí)刻吞吐量之比定義為γ，當(dāng)γ降至閾值之下時(shí)，表明通信鏈路
5、步驟二、簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)受干擾狀態(tài)和地理位置狀態(tài)信息，向簇內(nèi)簇首無(wú)人機(jī)發(fā)送狀態(tài)報(bào)文；
6、步驟三、簇內(nèi)簇首無(wú)人機(jī)接收狀態(tài)報(bào)文，統(tǒng)計(jì)簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)受干擾節(jié)點(diǎn)數(shù)量，并計(jì)算出簇內(nèi)受干擾節(jié)點(diǎn)比例β，當(dāng)β超出閾值時(shí)，簇內(nèi)簇首無(wú)人機(jī)向其他簇首無(wú)人機(jī)發(fā)送請(qǐng)求報(bào)文，申請(qǐng)更換信道；
7、步驟四、其他簇首無(wú)人機(jī)接收到信道切換請(qǐng)求報(bào)文時(shí)，收集簇內(nèi)的中心位置、流量負(fù)載和信道id狀態(tài)并向申請(qǐng)切換信道的簇首發(fā)送回復(fù)報(bào)文；
8、步驟五、簇內(nèi)簇首無(wú)人機(jī)根據(jù)所有簇的中心位置、流量負(fù)載和信道id選擇可切換信道，并將簇內(nèi)通信鏈路的信道切換至選定的可切換信道。
9、為優(yōu)化上述技術(shù)方案，采取的具體措施還包括：
10、步驟一中，γ的數(shù)值為60％，當(dāng)0＜γ＜60％時(shí)，表明通信鏈路受到干擾影響攻擊，簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)受干擾狀態(tài)設(shè)置為1，當(dāng)γ≥60％時(shí)，簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)受干擾狀態(tài)設(shè)置為0。
11、步驟一中，根據(jù)以下公式計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻與上一時(shí)刻吞吐量之比：
12、
13、其中hcurrent為當(dāng)前時(shí)刻的吞吐量，hlast為上一時(shí)刻的吞吐量。
14、步驟二中，簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)向簇內(nèi)簇首無(wú)人機(jī)發(fā)送的狀態(tài)報(bào)文包含節(jié)點(diǎn)id、節(jié)點(diǎn)位置和節(jié)點(diǎn)受干擾狀態(tài)。
15、步驟三中，β的數(shù)值為20％，當(dāng)β＞20％時(shí)，簇內(nèi)簇首無(wú)人機(jī)向其他簇首無(wú)人機(jī)發(fā)送請(qǐng)求報(bào)文，申請(qǐng)更換信道。
16、步驟三中，簇內(nèi)簇首無(wú)人機(jī)向其他簇首無(wú)人機(jī)發(fā)送請(qǐng)求報(bào)文中包含簇id、信道id和簇狀態(tài)。
17、步驟四中，每個(gè)簇中心位置集合定義為p＝{p1，p2，...，ps}；流量負(fù)載集合定義為l＝{l1，l2，...，ls}；簇占用的信道id集合定義為c＝{c1，c2，...，cs}；無(wú)人機(jī)多簇網(wǎng)絡(luò)有s個(gè)簇，無(wú)人機(jī)多簇網(wǎng)絡(luò)中設(shè)有n個(gè)業(yè)務(wù)信道和一條廣播信道，業(yè)務(wù)信道id為0至n-1。
18、步驟四中，其他簇首無(wú)人機(jī)發(fā)送的回復(fù)報(bào)文中包含簇id、簇中心位置、信道id和簇內(nèi)總流量負(fù)載。
19、步驟五中，簇內(nèi)簇首無(wú)人機(jī)選擇可切換信道的具體方法為：
20、(51)簇內(nèi)簇首無(wú)人機(jī)接收到全部簇的簇中心位置、信道id和簇內(nèi)總流量負(fù)載后，首先判斷是否存在空閑信道，如有空閑信道則選擇空閑信道；
21、(52)如果不存在空閑信道，根據(jù)集合c和l，計(jì)算每個(gè)信道下所有簇的流量負(fù)載trafficload＝{t1，t2，...，tn}；
22、(53)設(shè)可用信道集合avaliablechannel＝{0，1，...，n-1}，根據(jù)集合p計(jì)算其他簇與本簇之間的距離，篩選出處于本簇通信干擾范圍d0內(nèi)的簇，并從avaliablechannel中刪去這些簇的信道id；
23、(54)如果存在處于本簇通信干擾范圍外的信道，即avaliablechannel不為空集，則根據(jù)avaliablechannel中的信道id在trafficload中選擇流量負(fù)載最小的信道；
24、(55)如果不存在處于本簇通信干擾范圍外的信道，即avaliablechannel為空集，則根據(jù)所有信道id，在trafficload中選擇流量負(fù)載最小的信道，并重新分配時(shí)隙；
25、(56)簇內(nèi)簇首無(wú)人機(jī)向簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)發(fā)送的控制報(bào)文包含信道id和切換時(shí)間。
26、一種基于位置和流量負(fù)載的多信道切換系統(tǒng)，包括多個(gè)無(wú)人機(jī)簇，每個(gè)無(wú)人機(jī)簇內(nèi)包括一個(gè)簇首無(wú)人機(jī)和多個(gè)節(jié)點(diǎn)無(wú)人機(jī)，所述的簇首無(wú)人機(jī)包括控制模塊、簇間信道管理模塊和信道選擇模塊，所述的節(jié)點(diǎn)無(wú)人機(jī)包括干擾檢測(cè)模塊和狀態(tài)模塊，所述的干擾檢測(cè)模塊用于通過(guò)監(jiān)控簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)通信鏈路數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)吞吐量的變化檢測(cè)干擾，并將受干擾狀態(tài)信息發(fā)送至狀態(tài)模塊，所述的狀態(tài)模塊用于儲(chǔ)存節(jié)點(diǎn)受干擾狀態(tài)和地理位置狀態(tài)信息，并將狀態(tài)報(bào)文發(fā)送至簇首無(wú)人機(jī)的控制模塊，所述的控制模塊用于統(tǒng)計(jì)簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)受干擾節(jié)點(diǎn)數(shù)量，并計(jì)算出簇內(nèi)受干擾節(jié)點(diǎn)比例β，并根據(jù)β向其他其他簇首無(wú)人機(jī)的簇間信道管理模塊發(fā)送請(qǐng)求報(bào)文或向簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)發(fā)送控制報(bào)文執(zhí)行信道切換操作，所述的簇間信道管理模塊用于收集簇內(nèi)所有節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)并向申請(qǐng)切換信道的簇首無(wú)人機(jī)發(fā)送回復(fù)報(bào)文或?qū)⑺写氐闹行奈恢谩⒘髁控?fù)載和信道id發(fā)送給信道選擇模塊，所述的信道選擇模塊用于根據(jù)所有簇的位置和流量負(fù)載選擇可切換信道，并將信道id發(fā)送給控制模塊。
27、本專利技術(shù)的有益效果是：
28、1、本專利技術(shù)公開(kāi)了一種戰(zhàn)術(shù)干擾場(chǎng)景中，無(wú)人機(jī)多簇網(wǎng)絡(luò)遭受定頻干擾影響，重新根據(jù)簇的位置和流量負(fù)載進(jìn)行信道切換的方案。通過(guò)實(shí)施靈活的多信道切換，能夠更加主動(dòng)地應(yīng)對(duì)定頻干擾帶來(lái)的性能下降。相較于單一的基于位置和基于流量負(fù)載的信道切換方案，本專利技術(shù)綜合考慮了位置和流量負(fù)載因素，能夠避免切換信道產(chǎn)生的信道間干擾和信道負(fù)載大幅度增加的情況，進(jìn)而避免了網(wǎng)絡(luò)吞吐量大幅度下降，提高了無(wú)人機(jī)多簇網(wǎng)絡(luò)的抗干擾性
29、2、本專利技術(shù)的簇首無(wú)人機(jī)通過(guò)計(jì)算簇內(nèi)無(wú)人機(jī)受干擾比例，在必要時(shí)向其他簇首發(fā)出切換信道的請(qǐng)求。這有助于實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)簇間協(xié)同作戰(zhàn)，確保整個(gè)無(wú)人機(jī)網(wǎng)絡(luò)能夠更加智能地應(yīng)對(duì)干擾攻擊。
本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種基于位置和流量負(fù)載的多信道切換方法，其特征是：該方法應(yīng)用于無(wú)人機(jī)多簇網(wǎng)絡(luò)，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于位置和流量負(fù)載的多信道切換方法，其特征是：步驟一中，γ的數(shù)值為60％，當(dāng)0<γ<60％時(shí)，表明通信鏈路受到干擾影響攻擊，簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)受干擾狀態(tài)設(shè)置為1，當(dāng)γ≥60％時(shí)，簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)受干擾狀態(tài)設(shè)置為0。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于位置和流量負(fù)載的多信道切換方法，其特征是：步驟一中，根據(jù)以下公式計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻與上一時(shí)刻吞吐量之比：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于位置和流量負(fù)載的多信道切換方法，其特征是：步驟二中，簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)向簇內(nèi)簇首無(wú)人機(jī)發(fā)送的狀態(tài)報(bào)文包含節(jié)點(diǎn)ID、節(jié)點(diǎn)位置和節(jié)點(diǎn)受干擾狀態(tài)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于位置和流量負(fù)載的多信道切換方法，其特征是：步驟三中，β的數(shù)值為20％，當(dāng)β>20％時(shí)，簇內(nèi)簇首無(wú)人機(jī)向其他簇首無(wú)人機(jī)發(fā)送請(qǐng)求報(bào)文，申請(qǐng)更換信道。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于位置和流量負(fù)載的多信道切換方法，其特征是：步驟三中，簇內(nèi)簇首無(wú)人機(jī)向其他簇首無(wú)人機(jī)發(fā)送
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于位置和流量負(fù)載的多信道切換方法，其特征是：步驟四中，每個(gè)簇中心位置集合定義為P＝{p1,p2,…,ps}；流量負(fù)載集合定義為L(zhǎng)＝{l1,l2,…,ls}；簇占用的信道ID集合定義為C＝{c1,c2,…,cs}；無(wú)人機(jī)多簇網(wǎng)絡(luò)有S個(gè)簇，無(wú)人機(jī)多簇網(wǎng)絡(luò)中設(shè)有n個(gè)業(yè)務(wù)信道和一條廣播信道，業(yè)務(wù)信道ID為0至n-1。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于位置和流量負(fù)載的多信道切換方法，其特征是：步驟四中，其他簇首無(wú)人機(jī)發(fā)送的回復(fù)報(bào)文中包含簇ID、簇中心位置、信道ID和簇內(nèi)總流量負(fù)載。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基于位置和流量負(fù)載的多信道切換方法，其特征是：步驟五中，簇內(nèi)簇首無(wú)人機(jī)選擇可切換信道的具體方法為：
10.一種基于位置和流量負(fù)載的多信道切換系統(tǒng)，其特征是：包括多個(gè)無(wú)人機(jī)簇，每個(gè)無(wú)人機(jī)簇內(nèi)包括一個(gè)簇首無(wú)人機(jī)和多個(gè)節(jié)點(diǎn)無(wú)人機(jī)，所述的簇首無(wú)人機(jī)包括控制模塊、簇間信道管理模塊和信道選擇模塊，所述的節(jié)點(diǎn)無(wú)人機(jī)包括干擾檢測(cè)模塊和狀態(tài)模塊，所述的干擾檢測(cè)模塊用于通過(guò)監(jiān)控簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)通信鏈路數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)吞吐量的變化檢測(cè)干擾，并將受干擾狀態(tài)信息發(fā)送至狀態(tài)模塊，所述的狀態(tài)模塊用于儲(chǔ)存節(jié)點(diǎn)受干擾狀態(tài)和地理位置狀態(tài)信息，并將狀態(tài)報(bào)文發(fā)送至簇首無(wú)人機(jī)的控制模塊，所述的控制模塊用于統(tǒng)計(jì)簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)受干擾節(jié)點(diǎn)數(shù)量，并計(jì)算出簇內(nèi)受干擾節(jié)點(diǎn)比例β，并根據(jù)β向其他其他簇首無(wú)人機(jī)的簇間信道管理模塊發(fā)送請(qǐng)求報(bào)文或向簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)發(fā)送控制報(bào)文執(zhí)行信道切換操作，所述的簇間信道管理模塊用于收集簇內(nèi)所有節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)并向申請(qǐng)切換信道的簇首無(wú)人機(jī)發(fā)送回復(fù)報(bào)文或?qū)⑺写氐闹行奈恢谩⒘髁控?fù)載和信道ID發(fā)送給信道選擇模塊，所述的信道選擇模塊用于根據(jù)所有簇的位置和流量負(fù)載選擇可切換信道，并將信道ID發(fā)送給控制模塊。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于位置和流量負(fù)載的多信道切換方法，其特征是：該方法應(yīng)用于無(wú)人機(jī)多簇網(wǎng)絡(luò)，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于位置和流量負(fù)載的多信道切換方法，其特征是：步驟一中，γ的數(shù)值為60％，當(dāng)0<γ<60％時(shí)，表明通信鏈路受到干擾影響攻擊，簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)受干擾狀態(tài)設(shè)置為1，當(dāng)γ≥60％時(shí)，簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)受干擾狀態(tài)設(shè)置為0。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于位置和流量負(fù)載的多信道切換方法，其特征是：步驟一中，根據(jù)以下公式計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻與上一時(shí)刻吞吐量之比：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于位置和流量負(fù)載的多信道切換方法，其特征是：步驟二中，簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)向簇內(nèi)簇首無(wú)人機(jī)發(fā)送的狀態(tài)報(bào)文包含節(jié)點(diǎn)id、節(jié)點(diǎn)位置和節(jié)點(diǎn)受干擾狀態(tài)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于位置和流量負(fù)載的多信道切換方法，其特征是：步驟三中，β的數(shù)值為20％，當(dāng)β>20％時(shí)，簇內(nèi)簇首無(wú)人機(jī)向其他簇首無(wú)人機(jī)發(fā)送請(qǐng)求報(bào)文，申請(qǐng)更換信道。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于位置和流量負(fù)載的多信道切換方法，其特征是：步驟三中，簇內(nèi)簇首無(wú)人機(jī)向其他簇首無(wú)人機(jī)發(fā)送請(qǐng)求報(bào)文中包含簇id、信道id和簇狀態(tài)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于位置和流量負(fù)載的多信道切換方法，其特征是：步驟四中，每個(gè)簇中心位置集合定義為p＝{p1,p2,…,ps}；流量負(fù)載集合定義為l＝{l1,l2,…,ls}；簇占用的信道id集合定義為c＝{c1,c2,…,cs...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張磊，孫青楠，董超，朱小軍，吳啟暉，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：南京航空航天大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
還沒(méi)有人留言評(píng)論。發(fā)表了對(duì)其他瀏覽者有用的留言會(huì)獲得科技券。