一种改进Leach协议的无人机集群网络拓扑设计方法

文档序号:25541680发布日期:2021-06-18 20:37阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种改进leach协议的无人机集群网络拓扑设计方法,其特征在于,包括如下步骤:

步骤1,将无人机集群中的每个无人机坐标视为一个节点,对于通信过程的第t轮,利用谱聚类对所有节点进行聚类得出聚类结果;

步骤2,对于聚类结果,在每一类中选取能量值最高的节点作为簇头;

步骤3,每个簇头与该簇头所属类中的其他节点构成通信网络,第t轮完成;

步骤4,计算第t轮完成后每个节点的能量值并进行更新,判断通信过程是否完成,若未完成,则令t=t+1,并返回步骤1,否则通信过程结束。

2.根据权利要求1所述改进leach协议的无人机集群网络拓扑设计方法,其特征在于,所述步骤1的具体过程如下:

1.1,将所有节点建立数据集v,v=(v1,v2,…,vm),v1,v2,…,vm分别表示第1,2,…,m个节点,根据数据集建立无向权重图,根据无向权重图构建相似度矩阵w;

1.2,根据无向权重图构建度矩阵d;

1.3,计算拉普拉斯矩阵l=d-w;

1.4,计算拉普拉斯矩阵l的所有特征值,并将所有特征值按从小到大的顺序进行排列,计算前k个特征值对应的特征向量;

1.5,将前k个特征值对应的特征向量组成m*k维的矩阵,对该矩阵按行进行标准化得到矩阵h;

1.6,将矩阵h中的每一行作为一个1*k维样本,共m个样本,用k-means对m个样本进行聚类,得出聚类结果,即所有节点的聚类结果。

3.根据权利要求2所述改进leach协议的无人机集群网络拓扑设计方法,其特征在于,所述相似度矩阵w为:

式中,wij表示第i个节点和第j个节点之间的权值,wij=wji,i=1,2,…,m,j=1,2,…,m,m为所有节点的个数;若第i个节点和第j个节点之间有连接边,则wij>0,否则wij=0。

4.根据权利要求2所述改进leach协议的无人机集群网络拓扑设计方法,其特征在于,所述度矩阵d为:

式中,i=1,2,…,m,m为所有节点的个数,wij表示第i个节点和第j个节点之间的权值。

5.根据权利要求1所述改进leach协议的无人机集群网络拓扑设计方法,其特征在于,所述步骤3的具体过程如下:

当节点被选取为簇头后,簇头广播消息告知网络中所有非簇头节点,非簇头节点根据接收到的消息,判断要加入哪个簇头,判断的依据是接收到的各簇头所属类的编号,非簇头节点选择与自己所属类的编号相同的编号对应的簇头,向该簇头发送请求加入消息;簇头根据接收到的请求加入消息,确定自己的成员节点,建立通信。


技术总结
本发明公开了一种改进Leach协议的无人机集群网络拓扑设计方法,具体为:1)将无人机集群中的每个无人机坐标视为一个节点,对于通信过程的第t轮,利用谱聚类对所有节点进行聚类得出聚类结果;2)对于聚类结果,在每一类中选取能量值最高的节点作为簇头;3)每个簇头与该簇头所属类中的其他节点构成通信网络;4)计算第t轮完成后每个节点的能量值并进行更新,判断通信过程是否完成,若未完成,则令t=t+1,并返回1),否则通信过程结束。本发明针对Leach协议中存在的不足,用谱聚类对Leach协议进行改进,提出改进后的S‑Leach协议,从而达到优化整个网络,降低能量的不必要消耗,使网络的生命周期可以大大的延长的目的。

技术研发人员:张丹萌;甄子洋;唐桢;陆晓安;陈杰;赵阳
受保护的技术使用者:南京航空航天大学
技术研发日:2021.03.04
技术公布日:2021.06.18
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