恭喜吉林大学赵琳琳获国家专利权
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龙图腾网恭喜吉林大学申请的专利一种用于丛林机动通信的自组网方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116017515B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-04-18发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202310022941.4,技术领域涉及:H04W24/02;该发明授权一种用于丛林机动通信的自组网方法是由赵琳琳;张家源;王雪设计研发完成,并于2023-01-08向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种用于丛林机动通信的自组网方法在说明书摘要公布了:本发明属于通信技术领域,特别是关于一种用于丛林机动通信的自组网方法;具体主要分为根据不同情形所对应的队形绘制相应的通信拓扑图;计算小组间最大可靠通信距离;设计通信拓扑对应的链路干扰图;根据数据包的排队队长与阈值队长的大小关系,选择退避因子的取值方式实现时延性能和可靠性间的平衡;实现在丛林这种没有基站的极端环境下,依然能进行高效的通信,保证可靠连接、以及节点的分布式接入和传输。
本发明授权一种用于丛林机动通信的自组网方法在权利要求书中公布了:1.一种用于丛林机动通信的自组网方法,其特征在于包括如下内容:步骤一,建立通信节点间的连接关系,形成通信拓扑图;依据机动通信一体化的组网思想,针对不同情形相对应编队方法构造对应的通信拓扑图,其中每个小组作为通信拓扑图中的一个节点;令dmax表示丛林中两节点间一跳通信的最大可靠通信距离,默认的行动方式为纵队探索;步骤二,根据丛林中电磁波的传播特性和接收机灵敏度,利用Tamir丛林路径损耗模型,对应出小组间最大可靠通信距离dmax;组网后,节点移动过程中如果超出最大可靠通信距离,通信设备会报警提示;所述dmax具体计算过程如下:收发天线之间的水平直线距离记为d,植被复折射率为n,令L表示从发送天线到接收天线的电波总路径损耗,其计算公式如下所示: L=L0+LsdB其中,L0为不考虑地面情况下从发送天线到接收天线间的电波基本路径损耗,Pt、Pr分别表示信号的发射功率和接收功率,Ls为收发天线均处于丛林内部且地面植被折射情况存在时的附加损耗,λ0为真空波长,dB是声音的单位,Im表示取虚部,lg表示取对数,s表示接收天线顶端与丛林高度之间的差值与发射天线顶端与丛林高度之间的差值的和,s=2H-ZT-ZR,H表示丛林高度,ZT和ZR分别表示发送天线高度和接收天线高度;当最低信噪比要求下的路径损耗L达到最大时对应的收发天线之间的水平直线距离即为最大可靠通信距离dmax;步骤三,利用一跳干扰模型,根据通信拓扑图,抽象通信链路干扰图;具体内容如下:对于丛林中的无线通信,由于无线电波衰减严重,利用一跳干扰模型,根据通信拓扑图抽象通信链路干扰图G;其中通信拓扑图中的各通信链路作为干扰图G中的各个节点,将相互干扰的两个通信链路即节点之间进行连线形成干扰图G;步骤四,将大吞吐量低时延CSMA算法构建为吞吐量最大的优化问题,进行分布式求解,并进一步改进数据包的传输时延性能;具体过程如下:将无干扰的通信链路的集合称为独立集;每个干扰图中存在多个独立的无干扰的通信链路,这些独立的无干扰的通信链路形成一个独立集,全部干扰图G中共有N个不同的独立集;Xi∈{0,1}k表示第i个独立集,为Xi中通信链路k的传输状态,如果通信链路k处于传输状态,即将其状态转为活跃链路,即令否则将节点分布式接入和传输过程视作为抽取无干扰链路集合的分布式调度过程,即干扰图中节点抽样过程,也称为独立集的调度过程;然后,将CSMA网络中独立集的调度过程抽象为马尔可夫过程,称为独立集演化的马尔可夫链;独立集演化的马尔科夫链的状态集合为无干扰的通信链路的状态集合;独立集演化的马尔可夫链中状态xi的平稳分布概率pxi;r为: 其中:退避因子集合即退避向量r=r1、r2、…、rk,Cr代表干扰图G包含的所有独立集中所有通信链路的传输状态;下文将pxi;r写成pir,rk为退避因子,K表示全部通信链路的总数目;假设通信链路k的平均到达率为λk,按下式计算: 其中:为数据包到达过程对应的稳态概率,在数值上等于通信链路k下到达的数据包数量除以总时间内到达的数据包数量,且利用似然函数Fr刻画独立集演化的马尔科夫链中平稳分布概率pxi;r和目标的稳态概率之间的相似程度;似然函数Fr表达为: 当pir和相等时,似然函数Fr达到最大,将大吞吐量低时延CSMA算法构建为似然函数最大的优化问题:supr≥0Fr然后,利用分布式梯度下降法,求解出退避因子向最优值靠近的迭代过程,分析退避因子迭代过程和通信链路k的本地数据包排队队长的演化过程之间的关系,再求解出退避因子和本地数据包排队队长之间的映射关系;根据时延或数据包排队队长限制,选择退避因子和本地队长的映射关系,达到更好的时延性能。
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