自适应组网方法及系统与流程

1.本技术涉及网络技术的领域，尤其是涉及一种自适应组网方法及系统。


背景技术：

2.目前，网络技术中，飞行器组网，例如无人机组网需要重点关注；无人机的中心站通常位于无人机群的中心地带，这种情况下，比较容易实现中心站对其他从站的通讯和互动。但是，无人机的中心站如果在集群的边界点，除去边界点之外的其他节点随机分布在集群的圆内。此时中心站处于不佳位置，会导致网络管理开销和时延都较大,飞行器的网络拓扑结构将难以适应网络的高质量通信需求。


技术实现要素：

3.为了消除中心站处于不佳位置，导致的网络管理开销和时延较大的技术问题，本技术提供了一种自适应组网方法及系统。
4.本技术提供的一种自适应组网方法采用如下的技术方案：第一方面，提供一种自适应组网方法，网络具有n个节点，包括：响应于网络的作为第一中心节点的第一节点处于所述网络的边缘，则所述第一节点放弃作为所述网络的第一中心节点的身份；所述网络中的第二节点至第n个节点作为从节点，进入第二中心节点的推举进程；响应于所述第二中心节点的身份的确认，所述第二中心节点组建由剩余的n-1个节点作为从节点的网络。
5.优选的，所述响应于网络的作为第一中心节点的第一节点处于所述网络的边缘，则所述第一节点放弃作为所述网络的第一中心节点的身份，包括：响应于所述第一中心节点未实时检测到全部从节点的成员信息或只检测到指定比例的从节点的成员信息，和/或响应于所述第一中心节点未实时检测到全部从节点的单脉冲能量信息，则判断所述第一中心节点处于所述网络的边缘。
6.优选的，所述网络中的第二节点至第n个节点作为从节点，进入第二中心节点的推举进程，包括：所述第二节点至第n个节点中的每一个从节点接收其他所有节点发出的单脉冲能量信息，并根据所述所有节点发出的单脉冲能量信息进行能量值的获取；所述第二节点至第n个节点中的每一个从节点对收到的其他所有节点的能量值累加获得第一能量值；所述第二节点至第n个节点中的每一个从节点交换彼此获得的第一能量值；将所述第二节点至第n个节点中的第一能量值最高的从节点推举为第二中心节点。
7.优选的，所述将所述第二节点至第n个节点中的第一能量值最高的从节点推举为第二中心节点，包括：
利用所述第二节点至第n个节点中的每一个从节点计算获得的第一能量值与周围的每一个从节点计算获得的第一能量值比较，并淘汰第一能量值较小的一个从节点；将比较后的，第一能量值较大的从节点重复上述步骤，最终得到所述第二节点至第n个节点中的第一能量值最高的从节点，并设置所述第一能量值最高的从节点为第二中心节点。
8.优选的，所述将所述第二节点至第n个节点中的第一能量值最高的从节点设置为第二中心节点，包括：获取所述第二节点至第n个节点的所有第一能量值的平均值；保留所述第二节点至第n个节点中的每一个从节点中第一能量值大于所述平均值的从节点；将保留后的所述第一能量值大于所述平均值的从节点重复上述步骤，最终得到所述第二节点至第n个节点中的第一能量值最高的从节点，并设置所述第一能量值最高的从节点为第二中心节点。
9.第二方面，还提供一种自适应组网系统，网络具有n个节点，包括：放弃模块：用于响应于网络的作为第一中心节点的第一节点处于所述网络的边缘，则所述第一节点放弃作为所述网络的第一中心节点的身份；推举模块：用于所述网络中的第二节点至第n个节点作为从节点，进入第二中心节点的推举进程；组网模块：用于响应于所述第二中心节点的身份的确认，所述第二中心节点组建由剩余的n-1个节点作为从节点的网络。
10.优选的，所述放弃模块，包括：响应于所述第一中心节点未实时检测到全部从节点的成员信息或只检测到指定比例的从节点的成员信息，和/或响应于所述第一中心节点未实时检测到全部从节点的单脉冲能量信息，则判断所述第一中心节点处于所述网络的边缘。
11.优选的，所述推举模块，包括：第一获取模块：用于所述第二节点至第n个节点中的每一个从节点接收其他所有节点发出的单脉冲能量信息，并根据所述所有节点发出的单脉冲能量信息进行能量值的获取；累加模块：用于所述第二节点至第n个节点中的每一个从节点对收到的其他所有节点的能量值累加获得第一能量值；第二获取模块：用于所述第二节点至第n个节点中的每一个从节点获取彼此获得的第一能量值；确定模块：用于将所述第二节点至第n个节点中的第一能量值最高的从节点推举为第二中心节点。
12.优选的，所述确定模块，包括：比较模块：用于利用所述第二节点至第n个节点中的每一个从节点计算获得的第一能量值与周围的每一个从节点计算获得的第一能量值比较，并淘汰第一能量值较小的一个从节点；第一设置模块：用于将比较后的，第一能量值较大的从节点重复上述步骤，最终得
到所述第二节点至第n个节点中的第一能量值最高的从节点，并设置所述第一能量值最高的从节点为第二中心节点。
13.优选的，所述确定模块，包括：平均值模块：用于获取所述第二节点至第n个节点的所有第一能量值的平均值；保留模块：用于保留所述第二节点至第n个节点中的每一个从节点中第一能量值大于所述平均值的从节点；第二设置模块：用于将保留后的所述第一能量值大于所述平均值的从节点重复上述步骤，最终得到所述第二节点至第n个节点中的第一能量值最高的从节点，并设置所述第一能量值最高的从节点为第二中心节点。
14.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：1.能够快速的改变位于网络拓扑结构的边缘地带的，并且被赋予中心站的功能的站点的身份；并寻找到网络拓扑结构的中心地带的站点，将其赋予中心站的功能；2.使得重新组网的网络拓扑在新的中心站的管理下，实现网络开销降低，通讯质量更为稳定。
附图说明
15.图1是一种自适应组网方法的步骤图；图2是第一中心节点的网络拓扑图；图3是第二中心节点的推举进程的步骤图；图4是根据第一能量值推举第二中心节点的第一实施例步骤图；图5是根据第一能量值推举第二中心节点的第二实施例步骤图；图6是一种自适应组网系统的逻辑构图；图7是推举模块的逻辑构图；图8是确定模块的第一实施例逻辑构图；图9是确定模块的第二实施例逻辑构图。
16.附图标记说明：1、一种自适应组网系统；11、放弃模块；12、推举模块；13、组网模块；1211、第一获取模块；1212、累加模块；1213、第二获取模块；1214、确定模块；121411、比较模块；121412、第一设置模块；121421、平均值模块；121422、保留模块；121423、第二设置模块。
具体实施方式
17.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图1-附图9及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
18.第一方面，如图1、图2所示，提供一种自适应组网方法，网络具有n个节点，包括：s11：响应于网络的作为第一中心节点的第一节点处于所述网络的边缘，则所述第一节点放弃作为所述网络的第一中心节点的身份；现有技术中，无论是有线网络，还是无线网络，都需要网络中的各个节点之间通讯没有障碍，不会因为网络中的不同节点位于不同的位置，导致的通讯出现拥塞、通讯开销加大，以及通讯质量下降的问题。通常，在网络拓扑
中需要设置中心站点，用于协调网络拓扑中其他站点彼此之间的通讯；合理的设置中心站点的位置，会使得网络拓扑结构能够更好地被使用。例如，当所述中心站点位于网络拓扑结构的中心位置，那么中心站点接收、发送信息到周围的从站点的能力就比较均衡；多个从站点到中心站点的距离相差不大，使得多个从站点与中心站点的通讯延迟接近，且整体延迟较小，有利于网络通讯的正常展开；而且，在中心站点处于中心地带时，从站点需要沟通相隔相对较远的另一个从站点时，需要跨越的从站点的数量会比较小；更多时候，是通过位于中心地带的中心站点，跨越较少的从站点，与另一个从站点建立联系。在本实施例中，一旦作为第一中心节点的第一节点发现自己处于网络拓扑结构的边缘位置，即是会出现通讯拥塞、延迟等问题时，则所述第一节点放弃自己作为第一中心节点的身份。显然，在第一节点作为第一中心节点的时候，如果其位于网络拓扑的边缘，那么，整个网络的通讯时延会比较大，且容易出现通讯拥塞。例如，如图2所示，作为第一中心节点的第一节点位于网络拓扑的边缘位置，那么其他从站点要联系彼此的时候，首先要联系第一节点，然后，由第一节点发送信息给其他从站点。显然，这样会造成从节点之间的通讯延时较大；第一节点失去了作为第一中心节点的传输优势。过大的通讯延时，也会造成通讯拥塞。
19.s12：所述网络中的第二节点至第n个节点作为从节点，进入第二中心节点的推举进程；在作为第一中心节点的第一节点放弃自己的第一中心节点的身份的时候，会需要在网络拓扑中，选择处一个新的从节点来接任成为第二中心节点。由于有n-1个从节点，所以，不是当第一节点放弃第一中心节点的身份后，自然就产生，需要一个选择的过程。
20.s13：响应于所述第二中心节点的身份的确认，所述第二中心节点组建由剩余的n-1个节点作为从节点的网络。当第二中心节点的身份确认后，则需要快速的以第二中心节点为中心，建立新的网络连接。
21.还需要说明的，在现实世界中，网络拓扑结构千差万别；对于无人机在空中的集群，每个无人机在空中是很好改变自己的位置；但是，对于有线网络，很多时候，节点的位置是固定的，无法改变位置关系，也就无法很容易的调整彼此的网络拓扑结构。在这种情况下，改变第一中心站点的身份，是最好的改变第一中心站点的位置的方法。同理，如果是无人机组成的空中的集群，如果也不方便改变空中的位置，采取改变第一中心站点的身份，也是首要选择。
22.优选的，所述响应于网络的作为第一中心节点的第一节点处于所述网络的边缘，则所述第一节点放弃作为所述网络的第一中心节点的身份，包括：响应于所述第一中心节点未实时检测到全部从节点的成员信息或只检测到指定比例的从节点的成员信息，和/或响应于所述第一中心节点未实时检测到全部从节点的单脉冲能量信息，则判断所述第一中心节点处于所述网络的边缘。在本实施例中，要解决的是如何判断所述第一中心节点是否处于边缘位置。对于有线网络，可以很容易的知道所述第一中心节点所处的位置。但是，对于无线网络，对于网络节点所处的位置，则不像有线网络那样容易的获取到，尤其对于无人机群处于空中的时候。当所述第一中心节点处于网络拓扑的中心地带的时候，显然，第一中心节点能够获取到其他全部从节点的成员信息；如果不能获取到全部从节点的成员信息，则表明该第一中心节点不是处于该网络拓扑的中心地带；也可以对获取到的从节点的成员信息的数量进行统计，如果第一中心节点只能获取到80%的从节点的成员信息，则表示，该第一中心节点所处的位置不是该网络拓扑的中心地
带；如果第一中心节点只能获取到60%的从节点的成员信息，则表示该第一中心节点已经处于该网络拓扑的边缘。
23.也可以结合从节点发送的单脉冲能量信息来判断第一中心节点是否处于该网络拓扑的边缘地带；所谓单脉冲能量信息，指的是所述从节点发送的信号能够被第一中心节点识别到的能量值；显然，当第一中心节点远离从节点时，从节点发送的单脉冲能量值，被第一中心节点收到的时候，会比较小；如果第一中心节点和从节点的距离较近，则第一中心节点收到的单脉冲能量值较大。依此，可以判断第一中心节点距离所有从节点的距离。
24.优选的，如图3所示，所述网络中的第二节点至第n个节点作为从节点，进入第二中心节点的推举进程，包括：s121：所述第二节点至第n个节点中的每一个从节点接收其他所有节点发出的单脉冲能量信息，并根据所述所有节点发出的单脉冲能量信息进行能量值的获取；在本实施例中，目的是为了获取第二中心节点，且该第二中心节点是处于该网络拓扑的中心地带。具体方法如下，首先，对于无人机在空中的网络，每个从节点都能在一定程度上收到其他从节点发出的单脉冲能量信息；和之前的第一中心节点一样，不是所有从节点都能完全收到其他从节点发出的单脉冲能量信息，或者收到的单脉冲能量信息较弱。
25.s122：所述第二节点至第n个节点中的每一个从节点对收到的其他所有节点的能量值累加获得第一能量值；将每个从节点收到的单脉冲能量信息指示出的能量值累加，则可以看到，每一个从节点能够收到的能量值有多大；由此，可以判断每个从节点距离其他节点的距离的远近。例如，其中一个从节点收到的其他从节点发出的能量值为10，而另一个从节点收到的其他从节点发出的能量值为8，则可以判断，收到其他从节点发出的能量值为10的节点比收到其他从节点发出的能量值为8的节点，距离该网络拓扑的中心地带的距离更近，更适合作为第二中心节点。
26.s123：所述第二节点至第n个节点中的每一个从节点交换彼此获得的第一能量值；显然，各个从节点获取到了其他从节点的单脉冲能量信息中的能量值后，需要和其他从节点比较，看谁的能量值更大。能量值更大的从节点，成为第二中心节点的可能性越大。
27.s124：将所述第二节点至第n个节点中的第一能量值最高的从节点推举为第二中心节点。最后，通过比较，能够获得能量值最大的节点；由此，可以该从节点推举为第二中心节点。
28.优选的，如图4所示，所述将所述第二节点至第n个节点中的第一能量值最高的从节点推举为第二中心节点，包括：s12411：利用所述第二节点至第n个节点中的每一个从节点计算获得的第一能量值与周围的每一个从节点计算获得的第一能量值比较，并淘汰第一能量值较小的一个从节点；比较，并且获取第一能量值最高的从节点的算法可以有多种，本实施例的方法只是其中之一。本实施例的方法就是采用相邻的从节点相互比较，以获得第一能量值较大的从节点；然后，再将上一轮获得的第一能量值较大的从节点与新选择的从节点比较第一能量值。
29.s12412：将比较后的，第一能量值较大的从节点重复上述步骤，最终得到所述第二节点至第n个节点中的第一能量值最高的从节点，并设置所述第一能量值最高的从节点为第二中心节点。反复执行上述步骤，则可以很快的获取到第一能量值最大的从节点。既然，最后获取的从节点的第一能量值最大，则可以认为，该从节点位于所述网络拓扑结构的中
心地带；并且，没有其他从节点比该具有第一能量值最大的从节点更接近网络拓扑结构的中心地带的了。
30.优选的，如图5所示，所述将所述第二节点至第n个节点中的第一能量值最高的从节点设置为第二中心节点，包括：s12421：获取所述第二节点至第n个节点的所有第一能量值的平均值；为了更快的获取到具有最高第一能量值的从节点，还可以采用本实施例的方法。首先是将所有第二节点至第n个节点中的从节点的第一能量值搜集到，然后，将所有第二节点至第n个节点的中的从节点的第一能量值求和，并除以n-1，得到网络拓扑中的除了第一节点外的所有从节点的第一能量值的平均值。此步骤中，可以用任一从节点的计算部件的计算功能实现。
31.s12422：保留所述第二节点至第n个节点中的每一个从节点中第一能量值大于所述平均值的从节点；第二节点至第n个节点的从节点的各自的第一能量值会有一部分是大于所述第一能量值的平均值的。保留该部分大于第一能量值的平均值的从节点；该方法一次性淘汰的从节点较多，可以更好地节约时间。
32.s12423：将保留后的所述第一能量值大于所述平均值的从节点重复上述步骤，最终得到所述第二节点至第n个节点中的第一能量值最高的从节点，并设置所述第一能量值最高的从节点为第二中心节点。重复上述步骤，可以很快的获取到第一能量值最高的从节点。可以很好的节约了第二中心节点的推举过程的时间。
33.第二方面，如图6所示，还提供一种自适应组网系统1，网络具有n个节点，包括：放弃模块11：用于响应于网络的作为第一中心节点的第一节点处于所述网络的边缘，则所述第一节点放弃作为所述网络的第一中心节点的身份；推举模块12：用于所述网络中的第二节点至第n个节点作为从节点，进入第二中心节点的推举进程；组网模块13：用于响应于所述第二中心节点的身份的确认，所述第二中心节点组建由剩余的n-1个节点作为从节点的网络。
34.优选的，所述放弃模块11，包括：响应于所述第一中心节点未实时检测到全部从节点的成员信息或只检测到指定比例的从节点的成员信息，和/或响应于所述第一中心节点未实时检测到全部从节点的单脉冲能量信息，则判断所述第一中心节点处于所述网络的边缘。
35.优选的，如图7所示，所述推举模块12，包括：第一获取模块1211：用于所述第二节点至第n个节点中的每一个从节点接收其他所有节点发出的单脉冲能量信息，并根据所述所有节点发出的单脉冲能量信息进行能量值的获取；累加模块1212：用于所述第二节点至第n个节点中的每一个从节点对收到的其他所有节点的能量值累加获得第一能量值；第二获取模块1213：用于所述第二节点至第n个节点中的每一个从节点获取彼此获得的第一能量值；确定模块1214：用于将所述第二节点至第n个节点中的第一能量值最高的从节点推举为第二中心节点。
36.优选的，如图8所示，所述确定模块1214，包括：
比较模块121411：用于利用所述第二节点至第n个节点中的每一个从节点计算获得的第一能量值与周围的每一个从节点计算获得的第一能量值比较，并淘汰第一能量值较小的一个从节点；第一设置模块121412：用于将比较后的，第一能量值较大的从节点重复上述步骤，最终得到所述第二节点至第n个节点中的第一能量值最高的从节点，并设置所述第一能量值最高的从节点为第二中心节点。
37.优选的，如图9所示，所述确定模块1214，包括：平均值模块121421：用于获取所述第二节点至第n个节点的所有第一能量值的平均值；保留模块121422：用于保留所述第二节点至第n个节点中的每一个从节点中第一能量值大于所述平均值的从节点；第二设置模块121423：用于将保留后的所述第一能量值大于所述平均值的从节点重复上述步骤，最终得到所述第二节点至第n个节点中的第一能量值最高的从节点，并设置所述第一能量值最高的从节点为第二中心节点。
38.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：1.能够快速的改变位于网络拓扑结构的边缘地带的，并且被赋予中心站的功能的站点的身份；并寻找到网络拓扑结构的中心地带的站点，将其赋予中心站的功能；2.使得重新组网的网络拓扑在新的中心站的管理下，实现网络开销降低，通讯质量更为稳定。
39.以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，本说明书（包括摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

技术特征：
1.一种自适应组网方法，网络具有n个节点，其特征在于，包括：响应于网络的作为第一中心节点的第一节点处于所述网络的边缘，则所述第一节点放弃作为所述网络的第一中心节点的身份；所述网络中的第二节点至第n个节点作为从节点，进入第二中心节点的推举进程；响应于所述第二中心节点的身份的确认，所述第二中心节点组建由剩余的n-1个节点作为从节点的网络。2.根据权利要求1所述的自适应组网方法，其特征在于，所述响应于网络的作为第一中心节点的第一节点处于所述网络的边缘，则所述第一节点放弃作为所述网络的第一中心节点的身份，包括：响应于所述第一中心节点未实时检测到全部从节点的成员信息或只检测到指定比例的从节点的成员信息，和/或响应于所述第一中心节点未实时检测到全部从节点的单脉冲能量信息，则判断所述第一中心节点处于所述网络的边缘。3.根据权利要求1所述的自适应组网方法，其特征在于，所述网络中的第二节点至第n个节点作为从节点，进入第二中心节点的推举进程，包括：所述第二节点至第n个节点中的每一个从节点接收其他所有节点发出的单脉冲能量信息，并根据所述所有节点发出的单脉冲能量信息进行能量值的获取；所述第二节点至第n个节点中的每一个从节点对收到的其他所有节点的能量值累加获得第一能量值；所述第二节点至第n个节点中的每一个从节点交换彼此获得的第一能量值；将所述第二节点至第n个节点中的第一能量值最高的从节点推举为第二中心节点。4.根据权利要求3所述的自适应组网方法，其特征在于，所述将所述第二节点至第n个节点中的第一能量值最高的从节点推举为第二中心节点，包括：利用所述第二节点至第n个节点中的每一个从节点计算获得的第一能量值与周围的每一个从节点计算获得的第一能量值比较，并淘汰第一能量值较小的一个从节点；将比较后的，第一能量值较大的从节点重复上述步骤，最终得到所述第二节点至第n个节点中的第一能量值最高的从节点，并设置所述第一能量值最高的从节点为第二中心节点。5.根据权利要求3所述的自适应组网方法，其特征在于，所述将所述第二节点至第n个节点中的第一能量值最高的从节点设置为第二中心节点，包括：获取所述第二节点至第n个节点的所有第一能量值的平均值；保留所述第二节点至第n个节点中的每一个从节点中第一能量值大于所述平均值的从节点；将保留后的所述第一能量值大于所述平均值的从节点重复上述步骤，最终得到所述第二节点至第n个节点中的第一能量值最高的从节点，并设置所述第一能量值最高的从节点为第二中心节点。6.一种自适应组网系统，网络具有n个节点，其特征在于，包括：放弃模块：用于响应于网络的作为第一中心节点的第一节点处于所述网络的边缘，则所述第一节点放弃作为所述网络的第一中心节点的身份；推举模块：用于所述网络中的第二节点至第n个节点作为从节点，进入第二中心节点的
推举进程；组网模块：用于响应于所述第二中心节点的身份的确认，所述第二中心节点组建由剩余的n-1个节点作为从节点的网络。7.根据权利要求6所述的自适应组网系统，其特征在于，所述放弃模块，包括：响应于所述第一中心节点未实时检测到全部从节点的成员信息或只检测到指定比例的从节点的成员信息，和/或响应于所述第一中心节点未实时检测到全部从节点的单脉冲能量信息，则判断所述第一中心节点处于所述网络的边缘。8.根据权利要求6所述的自适应组网系统，其特征在于，所述推举模块，包括：第一获取模块：用于所述第二节点至第n个节点中的每一个从节点接收其他所有节点发出的单脉冲能量信息，并根据所述所有节点发出的单脉冲能量信息进行能量值的获取；累加模块：用于所述第二节点至第n个节点中的每一个从节点对收到的其他所有节点的能量值累加获得第一能量值；第二获取模块：用于所述第二节点至第n个节点中的每一个从节点获取彼此获得的第一能量值；确定模块：用于将所述第二节点至第n个节点中的第一能量值最高的从节点推举为第二中心节点。9.根据权利要求8所述的自适应组网系统，其特征在于，所述确定模块，包括：比较模块：用于利用所述第二节点至第n个节点中的每一个从节点计算获得的第一能量值与周围的每一个从节点计算获得的第一能量值比较，并淘汰第一能量值较小的一个从节点；第一设置模块：用于将比较后的，第一能量值较大的从节点重复上述步骤，最终得到所述第二节点至第n个节点中的第一能量值最高的从节点，并设置所述第一能量值最高的从节点为第二中心节点。10.根据权利要求8所述的自适应组网系统，其特征在于，所述确定模块，包括：平均值模块：用于获取所述第二节点至第n个节点的所有第一能量值的平均值；保留模块：用于保留所述第二节点至第n个节点中的每一个从节点中第一能量值大于所述平均值的从节点；第二设置模块：用于将保留后的所述第一能量值大于所述平均值的从节点重复上述步骤，最终得到所述第二节点至第n个节点中的第一能量值最高的从节点，并设置所述第一能量值最高的从节点为第二中心节点。

技术总结
本申请涉及网络技术领域，其包括自适应组网方法及系统，网络具有N个节点，包括：响应于网络的作为第一中心节点的第一节点处于所述网络的边缘，则所述第一节点放弃作为所述网络的第一中心节点的身份；所述网络中的第二节点至第N个节点作为从节点，进入第二中心节点的推举进程；响应于所述第二中心节点的身份的确认，所述第二中心节点组建由剩余的N-1个节点作为从节点的网络。本申请具有快速的改变位于网络拓扑结构的边缘地带的，并且被赋予中心站的功能的站点的身份；并寻找到网络拓扑结构的中心地带的站点，将其赋予中心站的功能的效果。果。果。


技术研发人员：熊军 杨林 陶志峰
受保护的技术使用者：北京睿信丰科技有限公司
技术研发日：2023.05.30
技术公布日：2023/8/4