一种基于群切换的跨域多体制组网测控拓扑优化方法及相关设备与流程

本技术涉及异构测控网络拓扑优化，具体而言，涉及一种基于群切换的跨域多体制组网测控拓扑优化方法及相关设备。

背景技术：

1、随着大量采用不同测控体制与通信能力的异构无人平台广泛使用，比如卫星、无人机、无人车、无人船等异构平台之间的协作，空天地海一体化的异构网络即将深刻改变未来的无人平台应用模式。异构网络的拓扑结构受很多因素的影响，一些因素是人为可控的，如节点的发射功率和天线方向等，另一些如地形、天气、噪声、移动轨迹等是不可控因素。

2、环境复杂多变导致异构节点容易受到外界干扰，此外移动性、或因节点损毁与故障都会带来网络连通性变化的影响，利用传统的拓扑优化技术进行拓扑重构时会有以下问题和缺陷：

3、(1)异构网络中因为节点不同移动特性、测控体制与天线视场等特点，会促使大规模节点建链拆链时彼此不匹配而无法成功建链，造成巨大的信令开销与不必要的信令损耗；

4、(2)部分动态异构节点移动的位置是不断改变的，引入额外的中继节点或者控制节点的移动来保证网络的连通性等方法不能很好地适用于该场景，从而无法保证异构测控网络的定位精度；

5、(3)由于异构测控网络特殊的约束条件，传统的大规模链路切换技术包括采用基于接收信号强度(rss)的切换方案、基于qos的切换方案、基于图论的切换方案等均不能完全满足要求。

技术实现思路

1、本技术的实施例提供了一种基于群切换的跨域多体制组网测控拓扑优化方法及相关设备，以解决现有技术中存在的技术问题。

2、本技术的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本技术的实践而习得。

3、根据本技术实施例的第一方面，提供了一种基于群切换的跨域多体制组网测控拓扑优化方法，应用于动态异构测控网络中，其特征在于，所述方法包括：

4、感知每个异构节点的先验信息，所述先验信息包括：异构节点位置、天线视场、节点移动性、节点剩余能量资源和测控体制；

5、基于所述先验信息对异构节点进行分群处理，得到多个异构节点群；

6、对各个异构节点群进行节点筛选；

7、基于节点筛选结果确定初始拓扑构型；

8、在每个时间片面内，判断各个异构节点群内各节点间的连通度是否发生改变；

9、若是，则再次进行节点筛选，并进行群组切换；

10、基于群组切换结果对所述初始拓扑构型进行变换，直至得到满足测控精度要求的最优拓扑构型。

11、在本技术的一些实施例中，基于前述方案，所述基于所述先验信息对异构节点进行分群处理，得到多个异构节点群，包括：

12、将具有相同测控体制的分为同一个异构节点群；

13、选择节点剩余能量资源和与可建链邻居节点数最多的异构节点作为异构节点群的群首节点。

14、在本技术的一些实施例中，基于前述方案，在群首节点的确认过程中，还包括：

15、对节点的剩余能量与节点可建链的邻居节点数目进行归一化并做加权处理；

16、在每个群内计算出节点的权值并从大到小依次进行排序，将排第一的作为群首节点，排第二的作为备用的群首节点。

17、在本技术的一些实施例中，基于前述方案，所述对各个异构节点群进行节点筛选，包括：

18、基于当前异构节点群内节点的测控体制、天线视场与节点剩余能量资源进行判断；

19、如果两个异构节点间具有相同的测控体制可以达成匹配，天线视场互通，并且剩余节点的能量资源满足建链需求时，则将这两个异构节点筛选出来作为可建链的群内节点；

20、基于当前各个群首节点的测控体制、天线视场与节点剩余能量资源进行判断；

21、如果两个群首节点间具有相同的测控体制可以达成匹配，天线视场互通，并且剩余节点的能量资源满足建链需求时，则将这两个群首节点筛选出来作为可建链的群首节点。

22、在本技术的一些实施例中，基于前述方案，所述基于节点筛选结果确定初始拓扑构型，包括：

23、在所述动态异构测控网络中引入智能决策模型；

24、根据当前节点的状态s设立行动a为下一个可以与节点建链的节点集合，其中，当前节点的状态s包括：节点与其候选建链节点之间的测控体制交集，与天线视场的交集、节点当前的能量状态，临时与节点建链的目标节点和当前节点的连通度；

25、设置一个由链路间的能耗、节点的连通度与几何精度衰减因子gdop共同决定的奖励函数r，共同决定智能决策模型的运作；

26、智能决策模型的智能体与动态异构测控网络节点的全局信息进行交互并训练决策模型，最终输出所述初始拓扑构型。

27、在本技术的一些实施例中，基于前述方案，所述进行群组切换，包括：

28、如果当前异构节点的连通度发生了改变，则当前异构节点基于再次节点筛选向目的节点发送切换请求；

29、目的节点确认接受切换请求，并回传确认消息给发起切换申请的当前异构节点；

30、当前异构节点收到确认消息后，将相关的接入信息封装在切换命令中，群节点成员通过切换命令中的信息，执行切换。

31、在本技术的一些实施例中，基于前述方案，还包括：

32、动态异构测控网络建立一个以群首为根节点，群内节点为叶子和中间节点的树状逻辑传输拓扑；

33、群首节点收集群内节点实时采集的先验信息，将网络链路群切换的决策放置在群首节点进行集中式处理；

34、群首节点下发决策结果给群内节点，指导群内节点根据指令执行群切换操作；

35、每个群内节点根据收到的指令调整各个节点的天线功率设置与天线角度进行分布式的处理，并执行群切换。

36、根据本技术实施例的第二方面，提供了一种基于群切换的跨域多体制组网测控拓扑优化装置，包括：

37、感知单元，用于感知每个异构节点的先验信息，所述先验信息包括：异构节点位置、天线视场、节点移动性、节点剩余能量资源和测控体制；

38、处理单元，用于基于所述先验信息对异构节点进行分群处理，得到多个异构节点群；

39、筛选单元，用于进行节点筛选；

40、确定单元，用于基于节点筛选结果确定初始拓扑构型；

41、判断单元，用于在每个时间片面内，判断各个异构节点群内各节点间的连通度是否发生改变；

42、切换单元，用于进行群组切换；

43、变换单元，用于基于群组切换结果对所述初始拓扑构型进行变换，直至得到满足测控精度要求的最优拓扑构型。

44、根据本技术实施例的第三方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有计算机指令，所述计算机指令在计算机上运行时，使得所述计算机执行如上述第一方面所述的方法。

45、根据本技术实施例的第四方面，提供了一种电子设备，包括：存储器和处理器；

46、所述存储器，用于存储计算机指令；

47、所述处理器，用于调用所述存储器中存储的计算机指令，使得所述电子设备执行如上述第一方面所述的方法。

48、本技术的技术方案，利用群切换中分群处理与群组切换的思想，通过合理的拓扑建链规划，使传统的没有聚集异构节点相似的地理位置特性、移动特性、测控体制与天线视场等约束的情况，转变为仅需在指定群范围内进行稀疏的链路切换就能完成测控网络拓扑的重构，从而提高建链的成功率，减少建链尝试的次数与不必要的信令消耗，保证系统测控的正常进行。

49、本技术的技术方案，通过充分利用群首节点的智能分析和决策能力，与群内节点的实时数据采集和执行能力，这种中心+边缘分布式部署方式显著加速了模型的分发过程，提升了算力并减轻了系统负担，实现了对测控网络拓扑的智能优化管理。

50、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本技术。