本发明专利技术公开了一种卫星导航多基准站一致性判决装置及方法，该方法包括：计算OLSR路由算法的路由表和控制消息发送间隔调整，以优化MPR选择机制的同时自适应调整控制消息发送间隔。针对原有MPR选择机制的缺陷，引入运动预测机制，减弱由于拓扑频繁改变带来的路由不稳定问题，同时针对原路由算法中控制消息发送间隔的缺陷，引入控制消息自适应调整机制，有效降低网络的控制开销，提高在飞行自组网中的适应性。有效减少数据包的丢失率，降低数据包传输的端到端时延。的端到端时延。的端到端时延。
【技术实现步骤摘要】
基于运动预测和控制消息自适应化的优化OLSR路由方法
[0001]本专利技术涉及卫星导航领域，具体涉及一种卫星导航多基准站一致性判决装置及方法，应用于航空高精度相对定位领域。
技术介绍
[0002]随着科技发展，无人机也从以前的纯军事领域应用开始向民用领域下沉，使得无人机的应用前景变的无比广阔。相比单无人机，多无人机集群在有着无人机极高机动性的同时，还有更广阔的信息覆盖范围，更稳定的通信链路，更强的信息收集能力。在数字化和信息化不断推广的社会，如何快速，稳定的收集获取一个场景中的各种信息成了一个至关重要的课题。相比于其他组网的信息收集方式，多无人机组成的飞行自组网(Flying Ad Hoc Network，FANET)拥有快速移动的超高灵活性，无需事先布置地面基站的超强机动性以及无视各种复杂恶劣地面环境的极佳适应性。因此，飞行自组网在森林火情预防监控，农业庄稼病虫害巡逻防治，抗震救灾的临时通信中继，战场情报侦察以及复杂环境的目标跟踪和识别等方面都获得了越来越广泛的应用，飞行自组网执行任务场景如图1所示。
[0003]由于飞行自组网的节点，网络结构以及所执行任务的特性，如果想满足自组织网络的时延，丢包率等网络性能的要求，就需要应用一种能适应这种特殊网络的路由协议来对无人机间的通信进行支持和保障。传统的移动自组织网络和车载自组织网络中的路由协议并不能满足无人机自组织网络飞行自组网频繁变化的拓扑结构和路由信息变化，甚至会影响到整个自组织网络的性能。因此设计一种适用于多无人机对地信息采集场景下的飞行自组网路由协议十分必要。
[0004]其中基于拓扑的路由协议中的OLSR协议采用主动路由的方式建立与维护路由表，端到端时延性能较好，在无人机对地面信息采集的场景中具有较好的传输性能。但当OLSR应用于飞行自组网时，其周期性地更新网络拓扑信息，不能很好适用于由于无人机频繁变化的网络拓扑，当网络更新频率慢于网络拓扑变化速率时，就有可能出现因通信链路断开而造成数据包丢失的情况。同时由于飞行自组网应用场景的复杂性，其对OLSR的时延性能也提出了很高的要求。因此，如何在飞行自组网中提升OLSR路由协议的鲁棒性和时延性，已经引起了越来越多人的关注和讨论。
[0005]经检索文献发现，Yi Zheng等人在2014International Conference on Information and Communications Technologies上发表的《AMobility and Load Aware OLSR Routing Protocol for UAV Mobile Ad
‑
hoc Networks》文章中提出了一种基于OLSR的改进协议ML
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OLSR，该协议引入了移动负载感知算法和节点连接度的概念，通过综合考虑节点之间路径连接成功的概率和稳定度选择路由。但当节点数量较多时，此路由算法的复杂度会大幅度MPR(MultiPoint Relay)增加。宋敏、刘静等人申请的专利《一种基于移动预测和时延预测的OLSR路由方法及系统》(申请号：201910169081中，对OLSR的MPR选择机制进行了改进，并对节点进行了分簇处理，减少了网络中控制分组的洪泛，降低了网络发生拥塞的概率。但是该专利没有考虑到无人机组网中的作业模式，分簇会给整个网络带来更大的
路由开销，对于高动态网络的适配性还有待讨论。
技术实现思路
[0006]针对飞行自组网中由于拓扑频繁变化而引起路由消息的改变，本文提出一种基于运动预测和控制消息自适应化的OLSR路由方法，优化MPR选择机制的同时自适应调整控制消息发送间隔，从而降低端到端时延，提高分组投递率，减少网络控制开销。
[0007]拓扑内成员节点路由表计算过程为：通过对节点间链路过期时间LET(Link Expiration Time)和链路质量ETX加权平衡以选择最优链路，建立运动预测模型，并通过此模型来选择稳定性高的邻居节点作为下一跳节点，以此来建立节点路由表。
[0008]控制消息主要分为两种：HELLO消息和TC分组消息。本专利技术主要是自适应调节控制消息发送间隔来有效降低无人机通信寻路过程中的控制消息开销。
[0009]本专利技术所述OLSR路由算法的路由表计算过程包括如下步骤：
[0010]步骤一：定义变量ETX来计算相邻节点之间的链路传输质量。
[0011]ETX是根据两个节点一定周期范围内收到它的邻居节点所发送HELLO消息的比例计算正向链路质量LQ_Y和反向链路质量NLQ_Y即邻居链路质量的数值而得到的，ETX的数值越小，说明网络通信的链路质量越高。则链路质量ETX计算公式如公式(1)所示：
[0012][0013]步骤二；定义变量LET用以计算相邻节点之间的链路过期时间。节点移动预测示意图如图1所示。计算方式如公式(2)所示：
[0014][0015][0016]其中，v
i
,v
j
分别是节点i，j的移动速度，θ
i
,θ
j
分别是节点的移动方向与x轴正方向所呈夹角，θ∈[0,π]，如图2节点运动预测的示意图所示。
[0017]步骤三；定义变量DEI(Double Evaluation Index)对ETX和LET两个变量进行加权处理，以此来代替原有MPR选择机制中的评价指标。DEI的表达式如公式(4)所示：
[0018][0019]其中，λ和μ为权重参数，分别用来调整邻居节点的链路过期时间和链路传输质量的权重，d为两节点之间的实际距离，R为通信半径。
[0020]步骤四：修改节点的HELLO消息帧格式。
[0021]控制消息发送间隔调整方法包括如下步骤：
[0022]步骤一：定义变量MS(Mobility Score)即移动性得分用以度量节点当前的移动情况。
[0023]步骤二：计算三个HELLO发送间隔内的MS值进行加权，得到加权和DI(Degree of Instability)。MS的计算方法如公式所示：
[0024]MS＝3
×
N+N
asym
+N
sym
(14)
[0025]其中，N是一个HEI(HELLO Emission Interval)内节点链路集新增的链路数，N
sym
是一个HEI内节点链路集由其他状态恢复为SYM_LINK的链路数。N
asym
是一个HEI内节点链路集状态由SYM_LINK恢复为ASYM_LINK的链路数。
[0026]DI＝αMS1+βMS2+γMS3(15)
[0027]其中DI是最近3个MS的加权和，MS1，MS2，MS3分别表示由近及远3个HELLO发射间隔的MS值，α，β，γ是发射间隔内的加权值。
[0028]步骤三：根据加权和DI计算HELLO自适应发送间隔HAI。本文现假设HELLO消息的发送间隔本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于运动预测和控制消息自适应化的优化OLSR路由方法，其特征在于，包括：计算OLSR路由算法的路由表和控制消息发送间隔调整，以优化MPR选择机制的同时自适应调整控制消息发送间隔。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，计算OLSR路由算法的路由表包括以下步骤：通过对节点间链路过期时间LET和链路质量ETX加权平衡以选择最优链路，建立运动预测模型，并通过此模型来选择稳定性高的邻居节点作为下一跳节点，以此来建立节点路由表。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，计算OLSR路由算法的路由表包括以下步骤：S11:定义变量ETX来计算相邻节点之间的链路传输质量；S12:定义变量LET用以计算相邻节点之间的链路过期时间；S13:定义变量DEI(Double Evaluation Index)对ETX和LET两个变量进行加权处理，以此来代替原有MPR选择机制中的评价指标；S14:修改节点的HELLO消息帧格式。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤S11包括以下子步骤：ETX是根据两个节点一定周期范围内收到它的邻居节点所发送HELLO消息的比例计算正向链路质量LQ_Y和反向链路质量NLQ_Y即邻居链路质量的数值而得到的，ETX的数值越小，说明网络通信的链路质量越高。则链路质量ETX计算公式如公式(1)所示：5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤S12包括以下子步骤：节点移动预测示意图如图1所示。计算方式如公式(2)所示：节点移动预测示意图如图1所示。计算方式如公式(2)所示：其中，v
i
,v
j
分别是节点i，j的移动速度，θ
i
,θ
j
分别是节点的移动方向与x轴正方向所呈夹角，θ∈[0,π]，如图2节点运动预测的示意图所示。6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤S13包括以下子步骤：DEI的表达式如公式(4)所示：其中，λ和μ为权重参数，分别用来调整邻居节点的链路过期时间和链路传输质量的权重，d为两节点之间的实际距离，R为通信半径。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，控制消息发送间隔调整方法包括如下子步
骤：S21:定义变量MS(Mobility Sco...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘晟，张忠旺，蒋丰亦，朱建坤，马琳，杨光，周剑琦，邹贵，
申请(专利权)人：中国航空无线电电子研究所，
类型：发明
国别省市：
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