发明名称 一种飞行器自主编队支撑网络的分布式边界决策协议
摘要 本发明公开了一种飞行器自主编队支撑网络的分布式边界决策协议,属于网络边界的一种网络特征认知协议技术领域。本发明考虑到编队的可扩展性、实时性和编队网络的Ad hoc特点,本发明中的边界决策协议的设计是分布式的,并且有合理判断凹边界的能力,并未假设较高的网络节点密度和节点均匀性,网络边界的确定取决于连接认定距离。本发明在确定凸边界的基础上,基于扩展消息扩展得到凹边界,充分考虑了实现扩展过程中节点间各式各样的连接的复杂情况:扩展共线现象、扩展交叉现象和扩展共点现象。本发明使每个节点分布式地确定了自己的状态,尤其对大规模Ad hoc网络凹边界的分布式决策具有明显的优势,减弱了协议对节点的要求。
申请公布号 CN103763723B 申请公布日期 2017.04.19
申请号 CN201410008459.6 申请日期 2014.01.08
申请人 北京航空航天大学 发明人 吴森堂;贾翔;杜阳
分类号 H04W24/00(2009.01)I;H04W64/00(2009.01)I;H04W80/00(2009.01)I 主分类号 H04W24/00(2009.01)I
代理机构 北京永创新实专利事务所 11121 代理人 姜荣丽
主权项 一种飞行器自主编队支撑网络的分布式边界决策协议,其特征在于:所述的分布式边界决策协议包括如下步骤:第一步,扩展点的确定;节点ε<sub>i</sub>收到来自邻居节点ε<sub>i‑1</sub>的扩展消息,为了确定下一个扩展节点,即向谁继续传递该扩展消息,节点ε<sub>i</sub>将比较角度θ<sub>j</sub>=∠E<sub>i(i‑1)</sub>E<sub>ij</sub>,j∈{N(ε<sub>i</sub>,d<sub>b</sub>)‑ε<sub>r</sub>},选择ε<sub>i+1</sub>=arg min{θ<sub>j</sub>},即令角度最小的节点为下一扩展节点,该最小角度Ф=∠E<sub>i(i‑1)</sub>E<sub>i(i+1)</sub>称为扩展角;然后节点ε<sub>i</sub>向节点ε<sub>i+1</sub>发送扩展消息并更新自己的状态为边界节点;其中,E<sub>ij</sub>表示节点ε<sub>i</sub>与节点ε<sub>j</sub>的边,d<sub>ij</sub>表示节点ε<sub>i</sub>与节点ε<sub>j</sub>的距离,d<sub>b</sub>是节点ε<sub>i</sub>与节点ε<sub>j</sub>的连接认定距离;第二步,凸边界决策;所述的凸边界决策是指每个节点根据连接认定距离d<sub>b</sub>收集周围节点的信息,分布式地判断自身是否是凸节点,进而确定出由凸节点组成的凸边界,具体为:用N(ε<sub>i</sub>,d<sub>b</sub>)表示节点ε<sub>i</sub>的以d<sub>b</sub>为半径的邻居节点的集合,即<img file="FDA0001126121630000011.GIF" wi="338" he="68" />有d<sub>ij</sub>≤d<sub>b</sub>;首先节点ε<sub>i</sub>收集集合N(ε<sub>i</sub>,d<sub>b</sub>)的角度信息或位置信息;然后任意选择一条基准边E<sub>ir</sub>,求出以E<sub>ir</sub>为始边、E<sub>ij</sub>为终边的逆时针角度θ<sub>j</sub>=∠E<sub>ir</sub>E<sub>ij</sub>,其中j∈{N(ε<sub>i</sub>,d<sub>b</sub>)‑ε<sub>r</sub>};最后计算决策量:Δθ<sub>i</sub>=min{θ<sub>j</sub>∪2π|π<θ<sub>j</sub>≤2π}‑max{θ<sub>j</sub>∪0|0≤θ<sub>j</sub>≤π}     (1)其中,E<sub>ir</sub>表示节点ε<sub>i</sub>与节点ε<sub>r</sub>形成的边,ε<sub>r</sub>为任意选取的基准边E<sub>ir</sub>的一节点;如果Δθ<sub>i</sub>&gt;π则称节点ε<sub>i</sub>是凸节点;其中在式(1)中当π<θ<sub>j</sub>≤2π时使θ<sub>j</sub>∪2π取得最小值的节点ε<sub>j</sub>称为节点ε<sub>i</sub>的左邻居;当0≤θ<sub>j</sub>≤π时使θ<sub>j</sub>∪0取得最大值的节点ε<sub>j</sub>称为节点ε<sub>i</sub>的右邻居;对于整个网络,所有的凸节点最终形成网络的凸边界;第三步,凹边界决策;所述的凹边界决策是指分布式地由每一个凸节点开始进行边界扩展,向扩展节点发送扩展消息,使相邻的凸节点连接成整个凹边界,具体如下:在扩展过程中如果某个节点收到扩展消息,那么它将决策为被扩展的边界节点,进行边界扩展;当某节点断定满足停止条件时,该条边界扩展结束。
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