[发明专利]一种大规模无人机网络情绪驱动分布式中继选择方法

权利要求书

1.一种大规模无人机网络情绪驱动分布式中继选择方法，其特征在于，通过如下步骤来实现：步骤一，在一个大规模无人机网络中，信源无人机将收集到的信息通过空闲无人机的中继转发至信宿；步骤二，确定每个时隙中使网络的总速率最大化的候选中继节点集合；步骤三，采用情绪驱动机制，信源节点根据对传输速率的满意度进行中继节点的选择。

2.根据权利要求1所述的大规模无人机网络情绪驱动分布式中继选择方法，其特征在于，所述步骤一通过以下分步骤来实现：

a)将正交信道分配给每个无人机节点，避免相互干扰，进行第i个信源节点s_i与第j个中继节点r_j之间的通信预处理；第i个信源节点s_i与第j个中继节点r_j之间的距离可以表示为：

信源节点s_i到中继节点r_j的接收信噪比可以表示为：

公式(1)和(2)中，s_i是第i个信源节点，r_j是第j个中继节点，是信源节点s_i的发射功率，δ是参考距离1米处的信号功率，α是路径损耗指数，σ²是接收机处的加性高斯白噪声；

b)信源节点s_i选择中继节点r_j；在传输过程中，一个中继节点可以服务于多个信源节点，单个信源节点在单个时隙内只能选择一个中继节点；当一个中继节点被多个信源节点选择，它以循环方式服务于这些信源节点；信源节点s_i选择中继节点r_j的结果可以用下式来表示：

公式(3)中，s_i→r_j代表信源节点s_i选择了中继节点r_j；选择了中继节点r_j的信源节点数目可以表示为：

c)确定中继传输的系统总速率；在时隙n，信源节点s_i经过中继节点r_j到达信宿节点D的传输速率可以表示为：

公式(5)中，W是每个信道的带宽。在时隙n，无人机网络的总速率可以表示为：

3.根据权利要求1所述的大规模无人机网络情绪驱动分布式中继选择方法，其特征在于，所述步骤二通过以下分步骤来实现：

d)确定候选中继节点集合，使网络速率最大化；由于无人机网络的动态特性，不同时隙时，系统总速率是可变的；在每个时隙中，使网络速率最大化的最佳中继选择准则为：

根据公式(7)的准则，确定每个时隙中使网络速率最大化的候选中继节点集合。

4.根据权利要求1所述的大规模无人机网络情绪驱动分布式中继选择方法，其特征在于，所述步骤三通过以下分步骤来实现：

e)建立情绪驱动机制；建立情绪驱动机制，反映信源节点对传输速率的满意度，包括四种情绪：满足(c)、不满(d)、希望(h)和警惕(w)；信源节点s_i的状态构成为：

公式(8)中，m_i(n)是信源节点s_i∈S_n的情绪，是中继选择的基准动作，是传输速率的基准效用；

f)进行中继节点的选择；在时隙n的开始，信源节点s_i根据其当前状态选择中继节点,将其动作表示为a_i(n)；在时隙n的末尾，检测传输速率R_i(n+1)，并更新状态；将信源节点s_i要求的最大传输速率记为将信源节点s_i要求的最小传输速率记为

g)状态更新；在时隙n的开头，信源节点s_i做出判断：如果无论z_i(n)是什么状态，a_i(n)＝a_i(n-1)；如果无论z_i(n)是什么状态，信源节点s_i将随机探索其它中继，即：

a_i(n)＝random{R_n\a_i(n-1)} (9)

如果m_i(n)＝c，则概率为1-ε，其中ε∈(0,1)为探索概率；在时隙n的末尾，状态被更新为：

如果m_i(n)＝h，则在时隙n的末尾，状态更新为：

如果m_i(n)＝w，则时隙n结束时，状态更新为：

如果m_i(n)＝d，则信源节点s_i探索其它中继，即a_i(n)＝random{R_n\a_i(n-1)}；在时隙n的末尾，状态被更新为：

在公式(9)和(13)中，信源节点的探索速度由参数ε∈(0,1)决定，G(ΔR)是关于ΔR的递减线性函数，F{R_i(n+1)}是关于R_i(n+1)的递减线性函数，其中