[发明专利]一种基于人工势场进行能量异构星联网路由设计方法

说明书

本发明公开了一种基于人工势场进行能量异构星联网路由设计方法，首先建立能量异构星联网数据传输模型，然后利用邻居节点到汇聚节点的距离，对每个卫星邻居节点进行分组确定集合Ω_B和Ω_C；再根据卫星邻居节点所在组以及其所携带能量，以当前卫星几点为中心构建人工势场，求取当前节点所受到的合力；再根据合力的大小和方向，在当前卫星邻居节点中选择最优节点作为下一跳进行信息的传输；最后将下一跳节点作为当前节点，继续进行数据传输，直到数据传输到汇聚节点为止。本方法运算复杂度低，实时性好，设计简单、应用范围广，能够根据卫星携带能量进行路径选择。

技术领域

本发明属于星联网路由方法技术领域，具体涉及一种基于人工势场进行能量异构星联网路由设计方法。

背景技术

随着航天技术的进展，航天任务不断进行多样化发展，包括气象探测，环境监测，军事侦察，通信服务和大地测量等。每种任务由单个卫星或者多个卫星构成编队共同完成，所有完成各种任务的卫星组成一个网络，称为星联网。

由于每个卫星配备初始能量不同，执行务不同导致每个卫星消耗能量不同，新卫星的加入导致新旧节点能量不同，所有这些导致了没给个卫星携带能量的不同，形成一种能量异构的星联网。

为了实现对不同任务收集的数据进行综合处理，需要星联网中所有卫星能够向汇聚节点进行数据传输，目前并没有具体的针对能量异构星联网的路由方法，现有的无线传感器异构网络中所用到的路由方法大都比较复杂，算法的关注点并没有考虑空间卫星稀缺的能量资源，实时性和高效性都不够完善，或者对整个网络拓扑结构的依赖度非常高。其次现有的传感器网络大部分针对的是二维网络，不适合用在具有三维拓扑结构的能量异构星联网中。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于人工势场进行能量异构星联网路由设计方法，运算复杂度低，实时性好，设计简单、应用范围广，能够根据卫星携带能量进行路径选择。

本发明采用以下技术方案：

一种基于人工势场进行能量异构星联网路由设计方法，首先建立能量异构星联网数据传输模型，然后利用邻居节点到汇聚节点的距离，对每个卫星邻居节点进行分组确定集合Ω_B和Ω_C；再根据卫星邻居节点所在组以及其所携带能量，以当前卫星几点为中心构建人工势场，求取当前节点所受到的合力；再根据合力的大小和方向，在当前卫星邻居节点中选择最优节点作为下一跳进行信息的传输；最后将下一跳节点作为当前节点，继续进行数据传输，直到数据传输到汇聚节点为止。

具体的，建立能量异构星联网数据传输模型具体为：星联网包括执行不同任务的多个航天器网络的互联，包括M个卫星节点，每个节点的通信范围为R_m，M个卫星节点通过多跳数据传输向汇聚节点传输数据，然后在汇聚节点进行集中分析处理。

具体的，利用邻居节点到汇聚节点的距离对每个卫星邻居节点进行分组具体如下：

当前节点的传输范围内的节点为邻居节点，当邻居节点到汇聚节点(Sink)的距离小于当前节点到汇聚节点的距离时，邻居节点属于集合Ω_B，当邻居节点到汇聚节点的距离大于当前节点到汇聚节点的距离时，邻居节点属于集合Ω_C。

进一步的，集合Ω_B和Ω_C计算如下：

其中，A为当前节点，I为集合Ω_B中节点的数量，J为集合Ω_C中节点的数量，d_SA为当前节点到汇聚节点的距离，为节点B_i到汇聚节点的距离，为节点C_j到汇聚节点的距离。

具体的，当前节点所受到的合力具体如下：