The invention provides a method of channel access for UAV communication, which includes the following steps: (1) UAV and base station are synchronized by synchronization, reply and broadcasting, and the whole network topology is obtained; (2) load balancing and real-time performance of network in data transmission phase are guaranteed by adaptive slot allocation algorithm considering network throughput, delay and node fairness; (3) through synchronization, reply and broadcasting. The method of node relay increases the coverage area of the network; (4) arranging new nodes to enter the network through random access time slot; the invention makes full use of the communication channel and time resources of the ship-borne UAV, and meets the communication needs of large-scale observation such as sea surface search and rescue and scientific investigation of the ship-borne UAV.
【技术实现步骤摘要】
一种船载无人机通信信道接入方法
本专利技术涉及一种船载无人机通信信道接入方法,尤其涉及利用中继节点拓展无人机通信范围的快速可靠信道接入方法,和提高信道利用率、网络吞吐量的时隙分配方法。
技术介绍
随着无人机技术的发展,其应用范围越来越广泛。在海事应用方面,由于无人机具有起飞着陆场地需求低、飞行灵活、可悬停、小型化、更加经济等优势,能弥补现有船舶在海面搜救、科学观测等方面的不足,实现增加搜救和观测的面积,提供实时远端场景等目标,从而有效提高搜索和科学观测效率。船载无人机通信,主要解决无人机-船、无人机-无人机之间的快速可靠实时数据传输问题,其关键在解决信道的资源分配。通信信道接入的主要目的就是解决多个设备访问单一信道时信道竞争,分为固定信道接入技术和随机信道接入技术。其中固定信道接入技术指的是每个设备的通信都占用确定的信道资源,即使信道资源是动态分配的,在某个时刻设备占据的资源是固定的,包括频分多址接入(Frequencydivisionmultipleaccess,FDMA)、时分多址接入(Timedivisionmultipleaccess,TDMA)等。随机信道接入技术指的是设备通信并不占据固定的资源,为了安排不同设备之间对资源的使用,通常通过“竞争”的过程来完成。所有的随机信道接入技术都需解决信道冲突的问题。从船载无人机通信需求看,随机信道接入技术“竞争”可能导致关键信息丢失,固定信道接入技术针对每个设备分配的资源,实现更加可靠的传输。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对船载无人机的通信问题,提供一种信道接入方法,该方法可提供无人机群更大范围、可靠快速 ...
【技术保护点】
1.一种船载无人机通信信道接入方法,其特征在于,包括如下步骤:(1)无人机组网:当船舶需要无人机进行搜索和观测时,放飞多架无人机,无人机群与船载基站快速建立网络,过程如下:(1.1)同步:船载基站发送p个时隙的同步信号,停m个时隙等待节点调整;无人机节点1,2,…,n依次发送q个时隙的同步信号,并停等m个时隙,此时需要中继的边缘节点可以收到同步信号;无人机节点1,2,…,n按照编号依次回复同步包,同步包的内容为本机地址、选择的中继节点,停等m个时隙;被选中的中继节点转发回复包,停等m个时隙转广播阶段;(1.2)广播:船载基站发送广播包,停等m个时隙;所有节点转发广播包,停等m个时隙;广播包的内容为网内所有节点信息;此时,所有网内节点获得自己的中继确认和全网拓扑关系,取得与船载基站通信的能力;(2)无人机数据传输:无人机传输按如下假设进行,基站从接收一个用户的数据到给这个用户发送数据需要至少间隔一个时隙,用户从接收基站的数据到给基站发送数据需要至少间隔一个时隙;具体过程如下:(2.1)时隙划分:设计每g个时隙为一个大帧,h个时隙为一个子帧,一个大帧内包含g/h个子帧,其中h
【技术特征摘要】
1.一种船载无人机通信信道接入方法,其特征在于,包括如下步骤:(1)无人机组网:当船舶需要无人机进行搜索和观测时,放飞多架无人机,无人机群与船载基站快速建立网络,过程如下:(1.1)同步:船载基站发送p个时隙的同步信号,停m个时隙等待节点调整;无人机节点1,2,…,n依次发送q个时隙的同步信号,并停等m个时隙,此时需要中继的边缘节点可以收到同步信号;无人机节点1,2,…,n按照编号依次回复同步包,同步包的内容为本机地址、选择的中继节点,停等m个时隙;被选中的中继节点转发回复包,停等m个时隙转广播阶段;(1.2)广播:船载基站发送广播包,停等m个时隙;所有节点转发广播包,停等m个时隙;广播包的内容为网内所有节点信息;此时,所有网内节点获得自己的中继确认和全网拓扑关系,取得与船载基站通信的能力;(2)无人机数据传输:无人机传输按如下假设进行,基站从接收一个用户的数据到给这个用户发送数据需要至少间隔一个时隙,用户从接收基站的数据到给基站发送数据需要至少间隔一个时隙;具体过程如下:(2.1)时隙划分:设计每g个时隙为一个大帧,h个时隙为一个子帧,一个大帧内包含g/h个子帧,其中h<g,g/h为整数;每个大帧需要提供x个随机接入时隙用于新节点入网;子帧设计s个下行时隙和d个上行时隙,其中s+d=h,下行时隙指的是船载基站向无人机节点发送数据或控制包的时隙,发送形式包括广播、组播和单播;上行时隙指的是无人机节点向船载基站发送申请时隙包、数据包、ACK包的时隙;(2.2)自适应时隙分配算法:基站在所有下行时隙捎带信息,内容为本子帧内上行时隙的分配;考虑网络吞吐量、时延和节点公平性,首先根据上行时隙无人机节点的发送业务内容,安排不同优先级;下行时隙保证每次分配满足要求的最少上行时隙,利于优先级更高的内容进入队列时及时更新分配;分配过程以子帧为循环;单个子帧内,首先判断本次下行时隙分配几个时隙,其后将可分配的上行时隙依次分给最高优先级业务;针对需要中继的边缘节点业务,需要同时分配中继节点和边缘节点的时隙,因此仅在子帧内首个下行时隙进行,避免跨子帧分配;(2.3)随机接入算法:设计大帧的最后一个子...
【专利技术属性】
技术研发人员:王婵,雷鸣,赵民建,李可欣,寇遵莉,
申请(专利权)人:浙江大学,
类型:发明
国别省市:浙江,33
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