[發(fā)明專(zhuān)利]基于位置預(yù)測(cè)的編隊(duì)無(wú)人機(jī)路由協(xié)議在審
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 202110264134.4 | 申請(qǐng)日: | 2021-03-11 |
| 公開(kāi)(公告)號(hào): | CN115087065A | 公開(kāi)(公告)日: | 2022-09-20 |
| 發(fā)明(設(shè)計(jì))人: | 江虹;朱笛;張秋云 | 申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人: | 西南科技大學(xué) |
| 主分類(lèi)號(hào): | H04W40/10 | 分類(lèi)號(hào): | H04W40/10;H04W40/20;H04W40/24;H04W84/18 |
| 代理公司: | 暫無(wú)信息 | 代理人: | 暫無(wú)信息 |
| 地址: | 621010 四川*** | 國(guó)省代碼: | 四川;51 |
| 權(quán)利要求書(shū): | 查看更多 | 說(shuō)明書(shū): | 查看更多 |
| 摘要: | |||
| 搜索關(guān)鍵詞: | 基于 位置 預(yù)測(cè) 編隊(duì) 無(wú)人機(jī) 路由 協(xié)議 | ||
1.一種基于位置預(yù)測(cè)的編隊(duì)無(wú)人機(jī)路由協(xié)議,其特征在于,包括如下步驟:
步驟一:無(wú)人機(jī)按照傳統(tǒng)先應(yīng)式路由協(xié)議建立拓?fù)浣Y(jié)構(gòu);
步驟二:計(jì)算節(jié)點(diǎn)間的最大通信距離dmax;
步驟三:在預(yù)測(cè)間隔內(nèi)將無(wú)人機(jī)加速度看作均值為零方差為恒定值的高斯變量,經(jīng)推導(dǎo)得到無(wú)人機(jī)三維坐標(biāo)的聯(lián)合概率密度函數(shù),由聯(lián)合概率密度求得無(wú)人機(jī)的位置軌跡坐標(biāo)點(diǎn)集合;
步驟四:根據(jù)節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)預(yù)測(cè)結(jié)果計(jì)算節(jié)點(diǎn)間在預(yù)測(cè)間隔內(nèi)的歐氏距離,將此距離和節(jié)點(diǎn)間最大通信距離相比較得到節(jié)點(diǎn)預(yù)測(cè)位置間的通信概率P;
步驟五:結(jié)合Dijkstra算法與A-Star算法計(jì)算出最多3條備選路徑,并在計(jì)算過(guò)程中參考預(yù)測(cè)位置間的通信概率P;
步驟六:計(jì)算預(yù)測(cè)間隔內(nèi)鄰居節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸次數(shù)的期望值,由數(shù)據(jù)傳輸次數(shù)的期望值估算備選路徑中節(jié)點(diǎn)的剩余電量;
步驟七:綜合評(píng)估預(yù)測(cè)間隔內(nèi)的路徑連通率和路徑上節(jié)點(diǎn)剩余電量,選擇剩余電量滿足傳輸需求且連通率較大的路徑作為最優(yōu)路徑,將此路徑作為本發(fā)明涉及路由協(xié)議的數(shù)據(jù)傳輸路徑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于位置預(yù)測(cè)的編隊(duì)無(wú)人機(jī)路由協(xié)議,其特征是,所述步驟三具體為:
本發(fā)明將無(wú)人機(jī)節(jié)點(diǎn)在坐標(biāo)軸上預(yù)測(cè)間隔內(nèi)的加速度看作均值為零方差為恒定值的高斯變量,定義預(yù)測(cè)間隔ΔT=tn-tn-1=mΔt,其中Δt為最小時(shí)間單位,m為正整數(shù);
定義節(jié)點(diǎn)在x軸上第i個(gè)時(shí)間單位后的速度分量為vx(i),得到其表述式為:
其中εx(0)表示x軸上的第i個(gè)高斯加速度分量;
定義x軸上tn時(shí)刻的位置坐標(biāo)為x(n),其表述式為:
本發(fā)明根據(jù)x軸上tn-1時(shí)刻的位置坐標(biāo)為x(n-1)推導(dǎo)得到在x軸上tn時(shí)刻的位置坐標(biāo)均值μx和方差δx2的表述式如下:
,
其中δεx2為加速度在x軸上分量的方差,為了簡(jiǎn)化計(jì)算,假設(shè)εx(i)的所有方差均相等;
在y軸和z軸上的位置坐標(biāo)均值μy、μz和方差δy2、δz2計(jì)算過(guò)程與x軸相似;本發(fā)明假設(shè)三個(gè)坐標(biāo)軸上的加速度相互獨(dú)立,則可根據(jù)三個(gè)坐標(biāo)軸上位置的均值和方差表達(dá)式推導(dǎo)出節(jié)點(diǎn)從坐標(biāo)(x(n-1),y(n-1),z(n-1))到坐標(biāo)(x(n),y(n),z(n))的聯(lián)合概率密度函數(shù)為:
根據(jù)此式,可得到無(wú)人機(jī)節(jié)點(diǎn)在tn時(shí)最大概率的位置坐標(biāo);
定義無(wú)人機(jī)節(jié)點(diǎn)在預(yù)測(cè)間隔ΔT=tn-tn-1=mΔt內(nèi)的坐標(biāo)點(diǎn)軌跡為L(zhǎng)Ri,根據(jù)上述聯(lián)合概率密度函數(shù)可得到LRi的表述式為L(zhǎng)Ri={LRi(1),LRi(2),…,LRi(n),…,LRi(m)},其中LRi(n)= {xRi(n),yRi(n),zRi(n)}表示節(jié)點(diǎn)Ri在第n個(gè)時(shí)間單位nΔt時(shí)的位置坐標(biāo),其中n分布于區(qū)間[1,m]且為整數(shù)。
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