[发明专利]基于圆环形全向天线模型的3D-GPSR路由方法

权利要求书

1.一种基于圆环形全向天线模型的3D-GPSR路由方法，其特征在于，根据无人机的角度和距离信息计算当前时刻发射节点的下一跳节点待选区域，计算当前时刻发射节点的圆环形全向天线增益，利用重传能量消耗值确定当前时刻发射节点的下一跳节点，该方法的步骤包括如下：

(1)获取邻居节点的信息；

(2)利用下式，根据无人机的角度和距离信息计算当前时刻发射节点的下一跳节点待选区域：

其中，Z_i表示当前时刻发射节点i的下一跳节点待选区域，表示当前时刻发射节点i和第j个待选区域内邻居节点之间连线与当前时刻发射节点i和目的节点D之间连线的夹角，∈表示属于符号，π表示圆周率，∪表示并集操作，d_ij表示当前时刻发射节点i和第j个待选区域内邻居节点之间的距离，R表示每个无人机发射功率的半径；

(3)判断下一跳节点待选区域内是否包含邻居节点，若是，执行步骤(4)，否则，执行步骤(5)；

(4)选出当前时刻发射节点的下一跳节点：

(4a)计算当前时刻发射节点的圆环形天线增益：

其中，G_i表示当前时刻发射节点i的圆环形天线增益，w表示当前时刻发射节点i和第j个待选区域内邻居节点之间信道媒质的波阻抗，|·|表示取绝对值操作，I表示当前时刻发射节点i的天线电流，L表示当前时刻发射节点i的天线长度，λ表示当前时刻发射节点i的天线波长，x_i表示当前时刻发射节点i的x轴位置，x_j表示第j个待选区域内邻居节点的x轴位置，y_i表示当前时刻发射节点i的y轴位置，y_j表示第j个待选区域内邻居节点的y轴位置；

(4b)利用下述步骤，计算当前时刻发射节点和每个待选区域内邻居节点之间的包成功接收率：

第一步，按照下式，计算当前时刻发射节点和每个待选区域内邻居节点之间路径损耗：

P_L(d_ij)＝20log₁₀(4πd_ijF)＝32.4+20log₁₀F+20log₁₀d_ij

其中，P_L(d_ij)表示当前时刻发射节点i和第j个待选区域内邻居节点之间路径损耗，log表示取对数操作，F表示当前时刻发射节点i和第j个待选区域内邻居节点之间信道的载波频率；

第二步，按照下式，计算非相干频移键控调制方式下当前时刻发射节点和每个待选区域内邻居节点之间的平均误码率：

其中，表示当前时刻发射节点i和第j个待选区域内邻居节点之间的平均误码率，exp表示以自然常数e为底的指数操作，P_i表示当前时刻发射节点i的发射功率，G_j表示第j个待选区域内邻居节点的天线增益，K表示当前时刻发射节点i和第j个待选区域内邻居节点之间信道噪声系数，k表示玻尔兹曼常数，T₀表示当前时刻发射节点i和第j个待选区域内邻居节点之间信道的周围环境温度，B表示当前时刻发射节点i和第j个邻居节点之间信道的等效带宽，B_N表示当前时刻发射节点i和第j个待选区域内邻居节点之间信道噪声带宽，R_a表示当前时刻发射节点i和第j个待选区域内邻居节点之间信道数据比特率；

第三步，按照下式，计算不归零编码方式下当前时刻发射节点和每个待选区域内邻居节点之间包成功接收率：

其中，P_s^ij表示当前时刻发射节点i和第j个待选区域内邻居节点之间的包成功接收率，f表示当前时刻发射节点i和第j个待选区域内邻居节点之间数据包的帧长度，l表示当前时刻发射节点i和第j个待选区域内邻居节点之间信道中前同步码的长度；

(4c)利用下式，计算当前时刻发射节点和每个待选区域内邻居节点之间的重传能量消耗：

其中，表示当前时刻发射节点i和第j个待选区域内邻居节点之间的重传能量消耗，P_s^ij表示当前时刻发射节点i和第j个待选区域内邻居节点之间的包成功接收率，表示当前时刻发射节点i和第j个待选区域内邻居节点之间的单次能量消耗，L_iD表示当前时刻发射节点i和目的节点D之间的距离；

所述当前时刻发射节点i和第j个待选区域内邻居节点之间的单次能量消耗是由下式得到的：

其中，表示当前时刻发射节点i向第j个待选区域内邻居节点发送信息时的单次能量消耗，E_e表示发射每比特数据消耗的能量，η_a表示单位距离内传输每比特数据消耗的能量；

(4d)利用重传能量消耗值确定当前时刻发射节点的下一跳节点后执行步骤(6)；

(5)选择待选区域外节点M作为当前时刻发射节点的下一跳节点；

(6)判断下一跳节点的邻居节点中是否包含目的节点，若是，执行步骤(7)；否则，执行步骤(2)；

(7)当前时刻发射节点将获得的数据包转发给目的节点，完成数据包的路由选择。