[发明专利]无人机与卫星混合网络通信路由方法及系统

说明书

本发明公开了一种无人机与卫星混合网络通信路由方法及系统，其方法包括：基于随机连接预测模型，构造出含有随机节点和确定节点的概率连接图；设计基于概率连接图的路由算法进行无人机与卫星混合网络通信路由。本发明基于无人机与小卫星的混合网络，提出了一种路由算法解决传统的路由不能应对多种节点的网络路由问题，并提出了随机连接的预测模型得到此路由算法所需的连接信息；此外，将这种路由算法与传统的路由算法进行了对比分析，可以得到本发明所提出的算法能够在混合网络路由选择中得到更少的传输时延以及传输损耗。

技术领域

本发明属于空天合成DTN网络技术领域，尤其涉及一种无人机与卫星混合网络通信路由方法及系统。

背景技术

目前，路由策略包括确定节点DTN网络的路由策略和随机节点DTN网络路由策略，其中：

确定节点DTN网络主要是指卫星网络。卫星节点其轨道方程是确定的，通过其轨道方程可以计算出卫星的运动轨迹。同时,根据卫星的通信半径可以得到与其他卫星以及地面站的连接时间，以及相对距离。确定节点DTN网络的路由策略是基于预知且确定的连接信息进行路由决策即连接图路由算法(CGR)。CGR算法是一个家族算法：首先根据连接信息构造连接图，然后根据连接图启动连接检查过程(CRP)找到邻居节点链接检查过程主要是检查当前连接是否符合bundle转发所需的时间要求以及链路容量要求，最后通过转发程序转发到下一跳，其转发程序考虑bundle的优先级，针对不同优先级的bundle分不同形式转发。从而形成端到端路径。CGR路由采用存储-携带-转发模式保证了数据传输的可靠性。

随机节点DTN路由策略主要代表是传染路由(Epidemic)算法，被应用于解决含有随机节点的DTN网络数据传输问题，在资源不受限制的情况下，它在任何DTN场景下都有最佳的路由性能。EPI的主要思想是“存储-携带-转发”。网络中每个节点为缓存中的数据集合建立名为SV(Summary Vector)的索引，当两个节点进入彼此的通信范围时交换各自的SV，节点通过对比双方的SV来判断是否向对方转发数据信息及转发哪些信息。随着节点运动，数据信息最终被复制到网络中的任何节点。Epedemic路由算法能够在含有随机节点的网络中保证信息最终达到目的节点，且获得较高的交付率。

但是，CGR路由策略只能解决能提前预知的确定网络路由问题，不能应对含有随机节点的网络路由问题。

Epidemic路由策略虽能在含有随机节点网络中保证信息的端到端传输，且有较高的交付率，但是在无人机和卫星的混合网络中，节点数量较多，但这种类似泛洪的机制会造成带宽和缓存空间的巨大浪费

在既含确定节点又包含随机节点的网络中，其节点种类不单一，并且节点数量较多，用传统的路由策略不能解决卫星与无人机混合网络的路由问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种无人机与卫星混合网络通信路由方法及系统，以解决卫星与无人机混合网络的路由问题。

为实现上述目的，本发明提供的一种无人机与卫星混合网络通信路由方法，包括以下步骤：

基于随机连接预测模型，构造出含有随机节点和确定节点的概率连接图；

设计基于概率连接图的路由算法进行无人机与卫星混合网络通信路由。

其中，所述设计基于概率连接图的路由算法的步骤包括：

在所述概率连接图中加入不确定连接的连接概率，并在连接检查过程中加入概率阈值的筛选；

在转发程序中考虑所述连接概率，生成基于所述概率连接图的路由算法。

其中，所述概率连接图中各节点之间的连接信息包括传输节点、接收节点、链路连通开始时间、链路连通结束时间、链路传输速率、连接概率。

其中，所述连接检查过程包括：