[发明专利]一种集群无人机自组网分簇方法

权利要求书

1.一种集群无人机自组网分簇方法，其特征在于，包括：

初始化簇头，簇头向周围节点广播簇头邀请信息；

按照仿鸟群的基于区域的划分方法，簇头对其周围区域进行划分，将无人机节点组成的自组织网络中的簇结构分为：簇头区、节点吸引区和节点排斥区；其中，簇头区内的节点为簇头候选节点；节点吸引区包括：网关区和成员区，网关区中的节点为簇中的网关节点，成员区中的节点是簇中的成员节点；节点排斥区中的节点包括：空闲节点和其他簇中的节点；

当空闲节点在预设的第一时间段内接收到多个簇头广播的邀请信息时，根据接收到的邀请信息的信号强度来标记自身为簇头候选节点、成员节点、网关节点、空闲节点或簇头，实现仿鸟群的基于区域的节点部署；

其中，所述根据接收到的邀请信息的信号强度来标记自身为簇头候选节点、成员节点、网关节点、空闲节点或簇头包括：

空闲节点判断接收到的邀请信息中是否存在信号强度为H的邀请信息，若存在信号强度为H的邀请信息，则标记自身为簇头候选节点，并在发送信号强度为H的邀请信息的簇头中，选择簇头候选节点个数N_CH最小的一个簇头发送确认加入信息，若其中多个簇头的N_CH相同，则随机选择一个簇头发送确认加入信息，其中，H表示高水平；

若不存在信号强度为H的邀请信息但存在一个信号强度为M的邀请信息，则标记自身为成员节点，并向发送信号强度为M的这条邀请信息的簇头发送确认加入信息，其中，M表示中水平；

若不存在信号强度为H的邀请信息但存在多个信号强度为M的邀请信息，则标记自身为网关节点，并在发送信号强度为M的邀请信息的簇头中，选择簇节点总数N_M最小的一个簇头发送确认加入信息，若其中多个簇头的N_M相同，则随机选择一个簇头发送确认加入信息；

若不存在信号强度为H和M的邀请信息，则标记自身为空闲节点，继续等待邀请信息，当超过预设的第一时间段后，该空闲节点仍没有加入任何簇，则标记自身为簇头，向周围节点广播邀请信息。

2.根据权利要求1所述的集群无人机自组网分簇方法，其特征在于，基于鸟类群集的行为知识，无人机节点在进行群体迁移时遵守以下移动控制规则：

簇头不受簇成员节点影响，按照预先设定的速度和方向移动，定期广播自己的位置、速度和方向信息，其中，所述簇成员节点包括：簇头候选节点、成员节点和网关节点；

所有的簇内节点根据本簇簇头广播的信息实时调整自身在飞行过程中的方向和速度，以便和本簇簇头保持一致；

所有节点在移动过程中需和周围邻居节点保持预设的距离；

簇头为各自的簇定义一个簇内节点移动速度范围，当簇内节点自身的速度超出所述移动速度范围时，该簇内节点为该簇的无效节点，成为空闲节点；

簇头，还用于确保自身和节点吸引区各节点之间的连通性，定期检查无效节点。

3.根据权利要求2所述的集群无人机自组网分簇方法，其特征在于，所述所有节点在移动过程中需和周围邻居节点保持预设的距离包括：

当检测到自身节点与周围任何一个节点的距离小于预设的间距阈值下限D_min时，则根据势场函数受到斥力作用，调整自身位置，与该邻居节点拉开间距；

当检测到自身节点与簇内任何一个邻居节点的距离大于预设的间距阈值上限D_max时，则根据势场函数受到引力作用，调整自身位置，向该邻居节点靠拢。

4.根据权利要求1所述的集群无人机自组网分簇方法，其特征在于，已经加入某个簇的节点将根据接收到的邀请信息的信号强度和邻域内是否有其他簇存在，按照预设的状态转移规则，实时更新自身的节点状态信息。