面向节能的基于博弈论QoS感知无人机群通信路由方法

摘要

本发明公开了一种面向节能的基于博弈论QoS感知无人机群通信路由方法，其特征是，包括如下步骤：1)为无人机群adhoc自组网建立缓存队列排队模型；2)各节点周期性的统计各类型业务到达概率；3)通过泊松模型预测出下周期到达的热业务类型；4)结合信道QoS特征进行节点分类评级，进行路径选择；5)节点根据评级结果有方向性的进行调度申请，减少无效广播；6)下一跳节点根据博弈模型做出利弊评估；7)根据评估结果来决定是否接受通信申请。本发明所达到的有益效果：根据无人机自组网负载情况动态进行路径选择，实现无线链路资源的最优化分配，最大程度地提升在复杂环境中无人机通信工作能力，降低能耗，提高续航时间。

主权项

面向节能的基于博弈论QoS感知无人机群通信路由方法，其特征是，包括如下步骤：1)为无人机群adhoc自组网各节点建立缓存队列排队模型，服务规则为FCFS，特征符合泊松排队模型；2)各节点每隔时间T对队列本时段内不同类型业务的到达概率进行分析，统计这段时间某种类型业务x的到达率r(k)_x，其中，μ是控制参数，Num_x为该段时间某类型业务的到达数量，k表示抽样序号；3)通过泊松预测模型，分析下一周期到达的各类业务情况，得出定量结论$\left\{\begin{array}{c}{P}_{Num\_RTs}=\frac{r{{\left(k\right)}_{RT}}^{Num\_RT}}{Num\_RT!}{e}^{-r{\left(k\right)}_{RT}}\\ P_{Num\_nRTs}=\frac{r{{\left(k\right)}_{nRT}}^{Num\_nRT}}{Num\_nRT!}{e}^{-r{\left(k\right)}_{nRT}}\end{array}\right.,$进行加权平滑处理得到某类型业务第i次采样周期的到达概率P_{Num_RTi}、P_{Num_nRTi}，$\left\{\begin{array}{c}{P}_{Num\_RTi}=\zeta \times P_{Num\_RT(i-1)}+(1-\zeta )\times P_{Num\_RTs}\\ P_{Num\_nRTi}=\zeta \times P_{Num\_nRT(i-1)}+(1-\zeta )\times P_{Num\_nRTs}\end{array}\right.,$其中权值参数ζ依据实际场景设定；对步骤3)得到的数据进行判定：当P_{Num_RTi}≥P_{Num_nRTi}时，定义该节点n_i本周期内为实时业务热点RT_er，该节点在下一周期到达的业务以实时业务为主；当P_{Num_RTi}＜P_{Num_nRTi}时，定义该节点n_i本周期内为非实时业务热点nRT_er，该节点在下一周期到达的业务以非实时业务为主；4)根据定量结论，结合各个节点n_i的通信缓存信道QoS特征(主要是拥塞状态)，进行节点分类评级综合判定，判定结果作为路径选择依据。计算节点空限度SC_i值越大表示节点n_i的越空闲，其中r(k)_i表示节点n_i的业务发送速率，RcvR_i表示节点n_i业务的接收速率；5)节点根据步骤4)的评级结果，有方向性的进行调度申请：当某一节点n_i在选择下一跳中继节点时，首先从邻居节点{n₁,n₂,...,n_j}找出类型为非实时业务热点Identity＝nRT_er的节点{nRT_er1,nRT_er2,..,nRT_erq}，向其中空限度SC_i最大的节点n_x发送MSH‑DCSH调度申请信息以请求建立连接；若节点n_i的邻居节点{n₁,n₂,...,n_j}只有实时业务热点Identity＝RT_er，则向其中热业务到达概率Pw{Pw|Pw＝P_{Num_RT},P_{Num_nRT}}最小的节点n_y发送MSH‑DCSH调度申请信息；6)建立面向协作的重复转发博弈模型，下一跳节点在接收到调度申请后，迅速得出利弊评估结果；根据评估结果，被选节点选择是否接受上一跳节点的通信申请；被选节点根据面向协作的重复转发博弈模型，选择是否接受节点n_i，若选择接受，节点之间进行三次握手操作，完成信息的交互；若不选择接受，则节点n_i在剩下的邻居节点中按照步骤5)重新寻找下一跳中继节点。