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专利号: 2021100113103
申请人: 中国矿业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种灾后应急通信地下飞行自组网拓扑控制方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)初始阶段,每个无人机周期性交换节点支配能力的相关信息,根据支配能力选择支配节点,直至所有节点都被支配;在时隙t内,执行步骤(2)‑(4);

(2)检测网络拓扑变化,通过自适应支配集维护算法自适应更新支配集Dt,所述支配集的近似比为 其中 表示近似比小于log(N),N为初始时刻无人机的数量;

(3)通过构建带权最小生成树确定需要添加到连通性维护节点集合Ct中的节点,确保连通支配集 的连通性,其中

(4)遍历v∈Ct的所有节点来检测 的连通性,输出时隙t的连通支配集 其中表示在连通支配集 中除去节点v。

2.根据权利要求1所述灾后应急通信地下飞行自组网拓扑控制方法,其特征在于,在步骤(2)中,所述自适应支配集维护算法的过程如下:(2A)算法进程到时隙t,用 表示从时隙t‑1到时隙t的拓扑变化, 分为节点插入、节点删除、边插入和边删除四类拓扑变化;

(2B)如果 从 中随机选择一个元素ρ并执行以下操作直至 为空集:如果ρ为节点vi的插入,则添加支配对(vi,Dom(vi)=vi)到集合S(t)和层级1中,Dom(vi)被节点vi支配的节点集合;对于任意vi∈V(t),V(t)为t时刻网络拓扑的节点集合,如果vi在层级l处于不稳定状态,则执行稳定性维护算法;

如果ρ为节点vi的删除,则移除支配对(vi,Dom(vi))和相对应的边εi(t);对于任意(vi,vj)∈εi(t),如果节点vi支配节点vj,则添加支配对(vj,Dom(vj)=vj)到集合S(t)和层级1中;对于任意vi∈V(t),如果vi在层级l处于不稳定状态,则执行稳定性维护算法;

如果ρ为节点vi与节点vj之间的边插入,如果节点vi或节点vj在层级l处于不稳定状态,则执行稳定性维护算法;

如果ρ为节点vi与节点vj之间的边删除,若节点vi支配节点vj,则从Dom(vi)中移除节点vj,添加支配对(vi,Dom(vi)=vi)到支配集Dt和层级1中,执行稳定性维护算法;若节点vj支配节点vi,则从Dom(vj)中一处节点vi;添加支配对(vj,Dom(vj)=vj)到支配集Dt和层级1中,执行稳定性维护算法。

3.根据权利要求2所述灾后应急通信地下飞行自组网拓扑控制方法,其特征在于,所述稳定性维护算法的过程如下:

(2a)输入节点vi与层级l,将支配对(vi,Vl(t)∩NBi(t))移动到能够放置的最低层级中,l

满足|Vl(t)∩NBi(t)|∈R,Vl(t)为属于层级l的所有节点的集合,NBi(t)为节点vi的邻居节l l‑10 l

点集合,R=[2 ,2]为第l层容量处于的区间;

(2b)从支配对(vj,Dom(vj)=vj)中移除Vl(t)∩NBi(t)中的所有节点,替换为(vj,Dom(vj)\{Dom(vj)∩Vl(t)∩NBi(t)}):如果 则将

移除;

l‑10

如果(vj,Dom(vj)\{Dom(vj)∩Vl(t)∩NBi(t)})|<2 ,则将(vj,Dom(vj)\{Dom(vj)∩Vl(t)∩NBi(t)})移动到能够放置的最高层级里。

4.根据权利要求1所述灾后应急通信地下飞行自组网拓扑控制方法,其特征在于,在步骤(3)中,所述带权最小生成树的特性如下:如果 是连通支配集,使用权重为1的 条边构造一个生成树 使用权重为w的条边生成Gt,V(t)为t时刻网络拓扑的节点集合,Gt为t时刻动态拓扑图,则最小生成树的权重之和为 否则最小生成树的权重之和大于

5.根据权利要求1所述灾后应急通信地下飞行自组网拓扑控制方法,其特征在于,在步骤(3)中,对集合Ct进行更新的类型包括:类型1:对于因拓扑变化或因自适应支配集维护算法中的节点移除所导致的边插入、节点删除或节点插入的情况,需在集合Ct中添加节点来修复连通性;

类型2:对于由拓扑动态变化、自适应支配集维护算法或连通性修复过程引发的边/节点插入的情况,需删除集合Ct中无用的节点以保持连通支配集的最小性。

6.根据权利要求5所述灾后应急通信地下飞行自组网拓扑控制方法,其特征在于,对于类型1,在一个边删除操作完成后, 变为不连通,此时最多涉及带权最小生成树的2个内部节点不在支配集Dt中,将涉及的节点添加到集合Ct中以确保连通性;如果删除节点v导致不连通,那么将节点v被添加到集合Ct中;如果插入节点v导致 不连通,带权最小生成树最多需要添加2个内部节点到集合Ct中以确保连通性。

7.根据权利要求5所述灾后应急通信地下飞行自组网拓扑控制方法,其特征在于,对于类型2,确保集合Ct中的每个节点都为连通支配集 的导出子图的关节节点。