[发明专利]基于自适应概率转发策略的FANETs路由协议

说明书

技术领域

本发明涉及一种FANETs路由协议，属于无人机集群、编队通信的网络技术、通信技术。

背景技术

UAV(Unmanned Aerial Vehicle)是目前国际上通用的术语，对应的中文为“无人航空器”，泛指机上没有驾驶员或机组人员的航空器，简称“无人机”。UAV本身是一个平台，搭载民用设备可以为国民经济建设服务，装上侦察和武器系统即可为国防和军队建设服务。近年来，随着处理器技术、传感器技术、通信技术和网络技术的发展，UAV的能力显著提升，同时处理、开发和维护UAV的成本正在不断下降。小型化、低能耗的UAV正在迅速发展，使得研究的焦点正在从应用一架大型UAV完成任务，转变为应用多架小型的UAV系统通过协同完成复杂的任务。

相比单架大型UAV，多UAV系统具有成本低、可扩展性好、生存能力强、多视点侦察、雷达截面小、可靠性高和抗毁性强等诸多优点，在民用和军用领域具有广阔的应用前景，受到了世界各国的广泛关注。美国洛马公司、美国陆军、麻省理工学院、土耳其空军学院和我国西北工业大学、中航工业集团等单位，相继开展了多UAV系统的演示验证项目，然而在实际环境中运用多UAV系统面临诸多亟待解决和完善的难点问题，尤其对于大规模小型的多UAV系统。通信问题是限制其效能的瓶颈问题之一，如何设计高效的网络协议，确保多UAV系统通信畅通是具有挑战性的工作。已有学者针对上述问题，开展了研究。土耳其学者Bekmezci在2013年首次提出飞行自组网(Flying Ad Hoc Networks,FANETs)的概念，可以概括为：FANETs是以UAV(Unmanned Aerial Vehicle)为网络节点的自组织网络。其基本的思想是，运用Ad Hoc网络组网灵活、快捷和高效，可以在不需要任何固定设施辅助的前提下，在任何时间、任何地点建立网络等优点，实现多UAV系统的网络层高效通信。需要说明的是：也有学者将UAV之间组网称作UAANETs(Unmanned Aeronautical Ad-hoc Networks)、UAV Ad-Hoc Networks等等(本项目统一使用FANETs)。在FANETs网络中，UAV节点的高速运动，导致FANETs网络拓扑高动态变化，UAV节点之间的通信链路断开频繁，为建立吞吐量高、延迟小、能耗低的端对端的传输链路带来了前所未有的挑战，也为建立效能高、鲁棒性强和可扩展性好的路由协议带来了极大的挑战。

发明内容

本发明的发明目的是提供一种基于自适应概率转发策略的FANETs路由协议，利用自适应概率转发策略有效抑制节点密集情况下FANETs网络中的广播风暴问题，进而改善路由协议的延迟、路由开销、发包率、吞吐量等性能。

本发明的发明目的通过以下技术方案实现：

一种基于自适应概率转发策略的FANETs路由协议，所述自适应概率转发策略为：结合上一跳节点的邻居数量N来确定转发路由请求分组的概率P：

其中，M取值为10^-4，η取值为0.95。

进一步，一种基于自适应概率转发策略的FANETs路由协议包含以下步骤：

步骤1：当前节点接收到路由请求分组后，首先判断是否是自己发出的路由请求分组，如果是，转步骤9；否则，转步骤2；

步骤2：在路由缓存中查询是否已有该路由请求分组，如有转步骤9；否则，步骤3；

步骤3：将路由请求分组插入到路由缓存中；

步骤4：获取上一跳邻居节点的邻居数量N；

步骤5：依据公式(1.1)获取转发路由请求分组的概率P；

步骤6：产生[0，1]之间的随机数RND；

步骤7：判断P与RND的大小关系，如果RND≤P，步骤8；否则转步骤9。

步骤8：将当前节点的邻居数量加入转发路由请求分组，并转发路由请求分组；

步骤9：释放路由请求分组。

优选地，邻居数量通过以下步骤获得：

步骤A、当前节点接收到邻居节点的Hello消息后，查询邻居列表，如果邻居列表中存在该邻居节点，就更新有效时间；如果邻居列表中没有该邻居，就将该邻居节点添加到邻居列表中；

步骤B、更新邻居列表，定期清理失效的邻居节点；

步骤C、当前节点查询邻居列表，即可获取当前节点的邻居数量。

附图说明

图1为基于自适应概率转发策略的FANETs路由协议的流程示意图。

图2为利用NS-2进行网络模拟的流程示意图。