[发明专利]一种无人机集群的分布式中心选择和通信方法

权利要求书

1.一种无人机集群的分布式中心选择和通信方法，其特征在于，包括建立中心化的分布式通信网络；其中，所述通信网络中包括一个中心节点和多个普通节点；在通信过程中，中心节点广播中心节点状态信息且与普通节点实时通信，所述通信网络按照下述步骤实时更新中心节点：

步骤一、普通节点若在心跳超时时间内没有接收到中心节点状态信息，则启动候选中心节点选取流程，从而确定候选中心节点；其中，所述心跳超时时间为根据无人机节点间通信延时预设的时间阈值；所述候选中心节点选取流程包括：检查候选中心节点集合中是否有候选中心节点，如果有，则投票给候选中心节点集合中的第一个候选中心节点；如果没有，则该普通节点状态转换为候选中心节点；

步骤二、候选中心节点广播候选中心节点状态信息，若在候选超时时间内接收到中心节点状态信息，则该候选中心节点状态转换为普通节点；若在候选超时时间内没有接收到中心节点状态信息，则启动中心节点选举流程，从而确定该候选中心节点状态转换为待确定中心节点或普通节点；其中，所述待确定中心节点广播中心节点状态信息，所述候选超时时间为根据无人机节点间通信延时预设的时间阈值；所述中心节点选举流程包括：候选中心节点若赢得超过普通节点总数一半以上的选票，则状态转换为待确定中心节点；若在候选超时时间内没有赢得选举，则状态转换为普通节点；

步骤三、当候选中心节点状态转换为待确定中心节点后，将中心节点和所述待确定中心节点的周期数或候选超时时间进行比较，从而确定最终的中心节点；其中，周期数为节点在中心节点选举流程中历经的次数或者轮数；所述确定最终的中心节点的过程包括：首先比较中心节点和所述待确定中心节点的周期数大小，周期数大的节点确定为最终的中心节点；若周期数相等，则比较中心节点和所述待确定中心节点的候选超时时间大小，候选超时时间大的节点确定为最终的中心节点；若候选超时时间相等，则分别对中心节点和所述待确定中心节点的候选超时时间重新抽样直至区分出大小。

2.根据权利要求1所述的一种无人机集群的分布式中心选择和通信方法，其特征在于，所述心跳超时时间和所述候选超时时间均是延时常量T_d的正整数倍，所述延时常量T_d通过下式计算得到：

其中，t_m表示通信延时的平均值；t_s表示通信延时的方差。

3.根据权利要求2所述的一种无人机集群的分布式中心选择和通信方法，其特征在于，中心节点广播中心节点状态信息或候选中心节点广播候选中心节点状态信息的发布频率为：

4.根据权利要求1所述的一种无人机集群的分布式中心选择和通信方法，其特征在于，对于新加入的节点，初始化为普通节点，且其周期数为0。

5.根据权利要求2所述的一种无人机集群的分布式中心选择和通信方法，其特征在于，步骤一中所述心跳超时时间为满足均匀分布且取值在[T_min,T_max]上的随机数，且T_min、T_max满足下述公式：

T_min＝n₂·T_d,n₂∈[2,4]

T_max＝n₃·T_d,n₃∈[4,6]

T_max-T_minT_d。

6.根据权利要求2所述的一种无人机集群的分布式中心选择和通信方法，其特征在于，步骤二中所述候选超时时间Δc满足下述公式：

Δc＝n₄·T_d,n₄∈[2,3]。