【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及定向自组网通信，尤其涉及一种定向天线邻居发现方法、装置、电子设备及存储介质。
技术介绍
1、定向天线由于其具备增加网络的空间复用率、增大传输距离、抗干扰能力强、隐蔽性强等优点，已广泛应用在无人机自组网中。邻居发现是组网的关键环节，只有在节点间完成相互发现之后才能进行用户数据传递，而定向天线由于波束较窄，必须进行波束对准才能互相发现，因此需要设计合适的邻居发现算法尽量缩短邻居发现过程所需的时间。
2、对于移动性较强的无人机网络，拓扑结构和邻居关系的不确定性极高，一般采用随机性扫描的邻居发现算法，该方法一般根据一定概率随机选择收发状态和扫描扇区序列。大部分算法是根据网络节点数等先验信息得到最优扫描概率固定扫描，该方法不能根据邻居发现进程自适应调整，会浪费较多时间。现已有部分方法利用扫描过程的信息通过自动学习机或q-learning等算法自适应调整。基于确定性估计器学习自动机的邻居发现算法将发现邻居视为收益时，会导致节点倾向于已发现过邻居的扇区，但已发现邻居和潜在邻居并无直接关系，甚至对于均匀分布的拓扑结构，已发现的邻居越多说明该方向剩余的未发现邻居越少，因此反而会恶化邻居发现进程。并且基于学习自动机的算法，其直接根据该次收益情况调整概率，将对其它未选择扇区的概率产生较大影响，对历史数据的利用不足。通过q-learning的方法直接决策得到每个时隙需选择的扇区，这种方法不适用于收益需要相互协作才能得到的邻居发现场景，该方向仍存在潜在邻居，但因邻居并没有选择该方向发送信息误以为没有邻居将对该方向进行惩罚。因此，
技术实现思路
1、本专利技术实施例提供一种定向天线邻居发现方法，可以有效解决在相互协作才能得到的邻居发现场景下，现有的邻居发现存在发现效率不高的问题，可以利用多臂老虎机模型迭代得到累积收益，再根据累积收益更新节点扫描各扇区的概率，进而将邻居发现过程中的信息作为收益，根据累积收益生成扫描概率，可根据实际拓扑情况优化邻居发现的进程，缩短了邻居发现过程所需的时间，提高了邻居发现的效率。
2、本专利技术实施例提供一种定向天线邻居发现方法，所述定向天线邻居发现方法包括：
3、根据节点的各扇区的初始扫描概率随机生成所述节点的扫描方向，以预设概率随机选择发送或接收信号；
4、将所述节点的天线调至所述扫描方向，按照选择的收发模式发送或接收信号，完成所述扫描方向的邻居发现，得到所述扫描方向的邻居发现结果；
5、根据所述扫描方向的邻居发现结果按多臂老虎机算法结构更新所述节点的累积收益，并根据更新后的累积收益更新所述节点的各扇区的扫描概率。
6、可选的，在所述根据各扇区的初始扫描概率随机生成节点的扫描方向，以预设概率随机选择发送或接收信号的步骤之前，所述方法还包括：
7、初始化所述节点的各扇区收益，得到所述节点的初始各扇区收益；
8、根据所述节点的初始各扇区收益，按照softmax算法生成所述节点的各扇区的初始扫描概率；
9、可选的，所述根据各扇区的初始扫描概率随机生成节点的扫描方向，以预设概率随机选择发送或接收信号的步骤包括：
10、根据各扇区的初始扫描概率随机生成节点的扫描方向，以1/2概率随机在收发模式中选择发送或接收信号。
11、可选的，所述将所述节点的天线调至所述扫描方向，按照选择的收发模式发送或接收信号，完成所述扫描方向的邻居发现，得到所述扫描方向的邻居发现结果的步骤包括：
12、将所述节点的天线调至所述扫描方向，按照选择的收发模式发送或接收信号；
13、采用多次握手进行交互，完成所述扫描方向的邻居发现，得到所述扫描方向的邻居发现结果。
14、可选的，所述多次握手为三次握手，所述采用多次握手进行交互，完成所述扫描方向的邻居发现，得到所述扫描方向的邻居发现结果的步骤包括：
15、若处于发送模式，则所述节点在第一个子时隙发送带有本节点id的信号，并在第二个子时隙调换到接收状态；
16、若所述节点在第二个子时隙中没有接收到信号，则在第三个子时隙静默；
17、若所述节点在第二个子时隙中接收到信号但无法对信号进行调解，则在第三个子时隙发送冲突信息；
18、若所述节点在第二个子时隙中接收到信号为冲突信号，则在第三个子时隙静默；
19、若所述节点在第三个子时隙中接收到节点id信号，且接收到的节点id信号为新邻居节点的节点id信号，则写入邻居表，并在第三个子时隙发送应答信号；
20、若接收到的节点id信号为非新邻居节点的节点id信号，则在第三个子时隙静默。
21、可选的，所述采用多次握手进行交互，完成所述扫描方向的邻居发现，得到所述扫描方向的邻居发现结果的步骤还包括：
22、若处于接收模式，则所述节点在第一个子时隙接收信号；
23、若所述节点在第一个子时隙中接收到节点id信号，且接收到的节点id信号为新邻居节点的节点id信号，则在第二个子时隙发送带有本节点id的信号，并在第三个子时隙调整为接收状态；
24、若接收到的节点id信号为非新邻居节点的节点id信号，则在第二个子时隙和第三个时隙静默；
25、若所述节点在第一个子时隙中接收到信号但无法对信号进行调解，则在第二个子时隙发送冲突信息，并在第三个子时隙静默；
26、若所述节点在第一个子时隙中没有接收到信号，则在第二个子时隙和第三个时隙静默；
27、若在第三个子时隙接收到冲突信号，则记为冲突；
28、若在第三个子时隙接收到应答信号，则将应答信号对应的新邻居节点写入邻居表。
29、可选的，所述根据所述扫描方向的邻居发现结果按多臂老虎机算法结构更新所述节点的累积收益，并根据更新后的累积收益更新所述节点的各扇区的扫描概率的步骤包括：
30、将智能体定义为四元组{ai，ni，ri，qi，}，其中ai为第i个节点的动作空间，ai＝{1，2，…，k}，k＝2π/θ为节点的扇区数目，θ为天线的波束宽度，ni为第i个节点选择各个动作的累积次数，ri为第i个节点执行动作后的收益，qi为第i个节点的动作-价值表。
31、其中，ri的定义如下式所示：
32、
33、其中，ut-1(l)为当前执行的动作距离上一次发现新邻居的间隔次数，qi的更新如下式所示：
34、
35、k为当前时刻选择的扇区编号；
36、softmax算法更新扫描概率p如下式所示：
37、
38、其中，τ＞0，为一固定常数，值越小平均奖赏越高的动作被选取的概率越高。
39、本专利技术实施例还提供一种定向天线邻居发现装置，所述定向天线邻居发现装置包括：
40、选择模块，用于根据节点的各扇区的初始扫描概率本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种定向天线邻居发现方法，其特征在于，所述定向天线邻居发现方法包括：
2.如权利要求1所述的定向天线邻居发现方法，其特征在于，在所述根据各扇区的初始扫描概率随机生成节点的扫描方向，以预设概率随机选择发送或接收信号的步骤之前，所述方法还包括：
3.如权利要求1所述的定向天线邻居发现方法，其特征在于，所述根据各扇区的初始扫描概率随机生成节点的扫描方向，以预设概率随机选择发送或接收信号的步骤包括：
4.如权利要求1所述的定向天线邻居发现方法，其特征在于，所述将所述节点的天线调至所述扫描方向，按照选择的收发模式发送或接收信号，完成所述扫描方向的邻居发现，得到所述扫描方向的邻居发现结果的步骤包括：
5.如权利要求4所述的定向天线邻居发现方法，其特征在于，所述多次握手为三次握手，所述采用多次握手进行交互，完成所述扫描方向的邻居发现，得到所述扫描方向的邻居发现结果的步骤包括：
6.如权利要求5所述的定向天线邻居发现方法，其特征在于，所述采用多次握手进行交互，完成所述扫描方向的邻居发现，得到所述扫描方向的邻居发现结果的步骤还包括：<...
【技术特征摘要】
1.一种定向天线邻居发现方法，其特征在于，所述定向天线邻居发现方法包括：
2.如权利要求1所述的定向天线邻居发现方法，其特征在于，在所述根据各扇区的初始扫描概率随机生成节点的扫描方向，以预设概率随机选择发送或接收信号的步骤之前，所述方法还包括：
3.如权利要求1所述的定向天线邻居发现方法，其特征在于，所述根据各扇区的初始扫描概率随机生成节点的扫描方向，以预设概率随机选择发送或接收信号的步骤包括：
4.如权利要求1所述的定向天线邻居发现方法，其特征在于，所述将所述节点的天线调至所述扫描方向，按照选择的收发模式发送或接收信号，完成所述扫描方向的邻居发现，得到所述扫描方向的邻居发现结果的步骤包括：
5.如权利要求4所述的定向天线邻居发现方法，其特征在于，所述多次握手为三次握手，所述采用多次握手进行交互，完成所述扫描方向的邻居发现，得到所述扫描方向的邻居发现结果的步骤包括：
6.如权...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐慧远，刘羽，陈龙，杨大龙，曹韬，刘友江，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院电子工程研究所，
类型：发明
国别省市：
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