[发明专利]一种无人机网络路由选取方法、装置及无人机节点

权利要求书

1.一种无人机网络路由选取方法，其特征在于，应用于无人机节点，包括：

当需要所述无人机节点建立关于源节点和目的节点之间的路由时，判断所述目的节点是否位于所述无人机节点的通信范围内，若是，将所述目的节点作为所述无人机节点的下一跳节点，路由选取结束；

若否，则将所述源节点和目的节点之间的空间直线作为最佳虚拟路由线路，确定所述最佳虚拟路由线路上的至少一个虚拟中继节点；

按照预定的参考节点选取规则，从所述至少一个虚拟中继节点中选取参考节点；

将所述无人机节点通信范围内的各个邻居节点发送的实际位置和运动状态，代入高斯-马尔科夫模型的概率密度函数，确定当前时间段内该邻居节点的预测位置，该邻居节点的预测位置为使概率密度函数值最大的位置坐标，所述概率密度函数为：

其中，p{((x_n,y_n,z_n)|(x_n-1,y_n-1,z_n-1))}表示在位置坐标为(x_n-1,y_n-1,z_n-1)上的邻居节点到达位置坐标(x_n,y_n,z_n)的概率，(x_n-1,y_n-1,z_n-1)为邻居节点的实际位置，(x_n,y_n,z_n)为邻居节点的预测位置，δ_(k)表示在当前时间段的第k个单位时间步长内关于所述运动状态中加速度的高斯分布的参数，为在当前时间段的第k个单位时间步长内关于所述实际位置中x坐标轴的值和所述运动状态中速度的高斯分布的参数，为在当前时间段的第k个单位时间步长内关于所述实际位置中y坐标轴的值和所述运动状态中速度的高斯分布的参数，为在当前时间段的第k个单位时间步长内关于所述实际位置中x坐标轴的值和所述运动状态中速度的高斯分布的参数，其中，所述当前时间段预先被划分为m个单位时间步长；

利用所述参考节点和所述预测位置，计算所述各个邻居节点对应的评判值，其中，任一邻居节点对应的评判值包括：该邻居节点与目的节点的距离、该邻居节点与所述参考节点的距离和该邻居节点在当前时间段内与所述无人机节点的持续连接时间；

分别将各个邻居节点对应的评判值应用于效用函数，得到各个邻居节点对应效用函数值，将所对应的效用函数值最小的邻居节点，确定为所述无人机节点的下一跳中继节点，并触发所述下一跳中继节点继续为所述目的节点进行路由选取，其中，所述效用函数包括：

式中，为所述效用函数，为当前时间段内的第k个单位时间步长内的距离表征函数，表示邻居节点R_i在当前时间段内与所述无人机节点的持续连接时间，表示所述持续连接时间段内的平均距离表征，MAX为预定的最大距离值；

其中，所述距离表征函数为：

式中，η₁、η₂为信噪比阈值，η₁+η₂＝1，为邻居节点R_i的预测位置与所述目的节点D在当前时间段内的第k个单位时间步长内的距离，为邻居节点R_i的预测位置与所述参考节点V_p在当前时间段内的第k个单位时间步长内的距离，为所述无人机节点定向通信的最大距离；m为当前时间段内时间步长的数量，为所述无人机节点的各个邻居节点。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定所述最佳虚拟路由线路上的至少一个虚拟中继节点，包括：

利用第一公式，计算待确定的虚拟中继节点的目标数量；

按照所述目标数量，将所述最佳虚拟路由线路等分，并将所述最佳虚拟路由线路上的各个等分点均确定为虚拟中继节点；

其中，所述第一公式为：

式中，N_V为所述目标数量，d_SD为所述源节点和目的节点之间的空间直线距离，d_max为无人机节点之间的最大通信距离。