一种无人机蜂群实时性协同通信方法技术

本发明专利技术公开了一种无人机蜂群实时性协同通信方法，所述无人机蜂群包括通信连接的前突侦察无人机、各区域中心节点以及区域中心节点以外的其它节点、中心决策节点，前突侦察无人机侦察信息并进行侦察信息的下发，中心决策节点接收前突侦察无人机或区域中心节点的侦察信息，作出决策；所述协同通信方法包括：构建无人机蜂群实时性协同通信方式优化的数学模型，利用启发式算法求解模型结果，得到通信线路最短的访问策略，中心决策节点根据通信线路最短的访问策略对相应的区域中心节点和前突侦察无人机进行部署；本发明专利技术的优点在于：完成对无人机蜂群协同通信方式构建形式的研究，实现通信经济性和实时性。信经济性和实时性。信经济性和实时性。

【技术实现步骤摘要】
一种无人机蜂群实时性协同通信方法


[0001]本专利技术涉及通信领域，更具体涉及一种无人机蜂群实时性协同通信方法。

技术介绍

[0002]随着航空技术发展，无人机的种类和任务类型越来越广泛，其在救援、勘探、作战等民用和军用各个领域中均呈现出快速发展并扩散的趋势，并具有低伤亡率、低成本、使用限制少、隐蔽性好以及能够在恶劣环境下执行任务等优点。但单架无人机往往受到其生存能力、任务能力等因素的限制，难以满足复杂任务的需求。通过多架无人机间的通讯，进行信息共享，协同完成任务是解决上述问题的重要手段，可提升任务的弹性和灵活性。然而，在现有无人机间通信的研究中，针对协同通信实时性方面，除了对通信技术的研究外，缺乏对无人机蜂群协同通信方式构建形式的研究，更没有针对协同通信方式的构建形式进行优化，从而实现通信经济性和实时性的研究。如此，在执行紧急任务时，势必会影响无人机蜂群执行任务的反应、效率和效果。
[0003]中国专利公开号CN113726417A，公开了一种基于无人机蜂群动态部署的应急通信系统及通信方法，涉及无人机基站通信系统及通信方法的
，一种基于无人机蜂群动态部署的应急通信系统，包括无人机蜂群和无人机地面站，所述无人机蜂群由无人机基站组网而成，所述无人机基站分别包括无人机和机载小基站。一种基于无人机蜂群动态部署的应急通信系统的通信方法，包括以下步骤：步骤1：通过无人机地面站将无人机部署至指定位置，利用无人机分别搭载的机载小基站进行组网，形成无人机蜂群，建立临时大面积移动通信网络覆盖；步骤2：无人机蜂群通过机载小基站将信号接入互联网小基站网关，连接运营商核心网，为用户提供通信服务。该专利申请没有对无人机蜂群协同通信方式构建形式进行研究，无法实现通信经济性和实时性。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题在于现有技术缺乏对无人机蜂群协同通信方式构建形式的研究，无法实现通信经济性和实时性。
[0005]本专利技术通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：一种无人机蜂群实时性协同通信方法，所述无人机蜂群包括通信连接的前突侦察无人机、各区域中心节点以及区域中心节点以外的其它节点、中心决策节点，前突侦察无人机在整个无人机蜂群的最前端，侦察信息并进行侦察信息的下发，中心决策节点在整个无人机蜂群的最末端，接收前突侦察无人机或区域中心节点的侦察信息，作出决策，并将决策部署发送给相应的区域中心节点和前突侦察无人机；所述协同通信方法包括：构建无人机蜂群实时性协同通信方式优化的数学模型，利用启发式算法求解模型结果，得到通信线路最短的访问策略，中心决策节点根据通信线路最短的访问策略对相应的区域中心节点和前突侦察无人机进行部署。
[0006]本专利技术构建无人机蜂群实时性协同通信方式优化的数学模型，利用启发式算法求解模型结果，得到通信线路最短的访问策略，中心决策节点根据通信线路最短的访问策略
对相应的区域中心节点和前突侦察无人机进行部署，完成对无人机蜂群协同通信方式构建形式的研究，实现通信经济性和实时性。
[0007]进一步地，所述无人机蜂群包括前突侦察无人机、各区域中心节点以及区域中心节点以外的其它节点、中心决策节点，前突侦察无人机在整个无人机蜂群的最前端，侦察信息并进行侦察信息的下发，随时接收来自中心决策节点发送的决策信息，以及各区域中心节点的信息请求；区域中心节点用于请求、接收和处理前突侦察无人机的侦察信息，与本区域其它节点进行通信，将前突侦察无人机侦察信息和本地信息进行融合处理后，发送给下一个区域中心节点或中心决策节点，并随时接收来自中心决策节点发送的决策信息；区域中心节点以外的其它节点，接收区域中心节点的决策部署，并向区域中心节点发送本地的侦察信息；中心决策节点在整个无人机蜂群的最末端，接收前突侦察无人机或区域中心节点的侦察信息，处理前面无人机传输过来的侦查信息，作出决策，并将决策部署发送给相应的区域中心节点和前突侦察无人机。
[0008]进一步地，所述协同通信过程的一次通信传输包括：从前突侦察无人机节点将自身侦察信息发送开始，到区域中心节点接收，并将本地信息和前突侦察无人机侦察信息打包发送给下一处需要的区域中心节点，直到打包信息到达中心决策节点为止。
[0009]进一步地，所述构建无人机蜂群实时性协同通信方式优化的数学模型，包括：
[0010]利用公式
[0011][0012][0013][0014][0015][0016][0017][0018][0019]构建无人机蜂群实时性协同通信方式优化的数学模型，其中，k表示前突侦察无人机发起的第k个通信任务，N(i,j)表示从区域中心节点i到区域中心节点j的通信任务，B表示节点之间构成的边的集合，a
ij
表示两两节点之间的距离，表示前突侦察无人机发
起的通信任务k经过区域中心节点i和j，表示前突侦察无人机发起的通信任务k不经过区域中心节点i和j；V表示无人机节点点集且V＝1,2,
…
,n，前突侦察无人机节点为节点0，n为第n个区域中心节点，n+1表示中心决策节点，Z
k
表示前突侦察无人机是否发起通信任务，若Z
k
＝1表示前突侦察无人机发起第k个通信任务，若Z
k
＝0表示前突侦察无人机没有发起第k个通信任务；V'表示全部节点集且V'＝0,1,2,
…
,n,n+1；q
j
表示第j个区域中心节点的增加数据量，Q表示通信通道额外还能承载的信息量；u表示区域中心节点u，t
u
表示到达节点u的时间，a
u,n+1
表示从区域中心节点u到中心决策节点n+1节点之间的距离，λ表示数据传输速度，M表示无穷大的数。
[0020]更进一步地，所述利用启发式算法求解模型结果，得到通信线路最短的访问策略，包括以下步骤：
[0021]步骤一：所有区域中心节点构成集合B；
[0022]步骤二：以区域中心节点集B中的第一个区域中心节点为对象a，将a 与其它区域中心节点进行比较，选出与a的时间窗有交集的所有其它区域中心节点构成集合A；
[0023]步骤三：以集合A中的第一个区域中心节点为对象c，将a与c比较，将a与c以及a与c的时间窗交集作为元素，得集合C；
[0024]步骤四，将集合A中的其它区域中心节点的时间窗与集合C时间窗交集进行比较，如果有交集，则将该区域中心节点存入集合C中作为与a，c 相关的对象，同时将新的交集作为集合C中与a，c相关对象的公共时间窗交集，继续查找，直至集合A中其它区域中心节点与a，c相关对象的公共时间窗没有交集为止；
[0025]步骤五，从A中删除c，判断A是否为空，如果是，则转下步；否则，转步骤三；
[0026]步骤六，从集合B中删除a，判断B是否为空，如果是，则转步骤七；否则，转步骤二；
[0027]步骤七：最终得出的集合C作为区域中心节点访问策略集；
[0028]步骤八：从区域中心节点访问策略集中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无人机蜂群实时性协同通信方法，其特征在于，所述无人机蜂群包括通信连接的前突侦察无人机、各区域中心节点以及区域中心节点以外的其它节点、中心决策节点，前突侦察无人机在整个无人机蜂群的最前端，侦察信息并进行侦察信息的下发，中心决策节点在整个无人机蜂群的最末端，接收前突侦察无人机或区域中心节点的侦察信息，作出决策，并将决策部署发送给相应的区域中心节点和前突侦察无人机；所述协同通信方法包括：构建无人机蜂群实时性协同通信方式优化的数学模型，利用启发式算法求解模型结果，得到通信线路最短的访问策略，中心决策节点根据通信线路最短的访问策略对相应的区域中心节点和前突侦察无人机进行部署。2.根据权利要求1所述的一种无人机蜂群实时性协同通信方法，其特征在于，所述无人机蜂群包括前突侦察无人机、各区域中心节点以及区域中心节点以外的其它节点、中心决策节点，前突侦察无人机在整个无人机蜂群的最前端，侦察信息并进行侦察信息的下发，随时接收来自中心决策节点发送的决策信息，以及各区域中心节点的信息请求；区域中心节点用于请求、接收和处理前突侦察无人机的侦察信息，与本区域其它节点进行通信，将前突侦察无人机侦察信息和本地信息进行融合处理后，发送给下一个区域中心节点或中心决策节点，并随时接收来自中心决策节点发送的决策信息；区域中心节点以外的其它节点，接收区域中心节点的决策部署，并向区域中心节点发送本地的侦察信息；中心决策节点在整个无人机蜂群的最末端，接收前突侦察无人机或区域中心节点的侦察信息，处理前面无人机传输过来的侦查信息，作出决策，并将决策部署发送给相应的区域中心节点和前突侦察无人机。3.根据权利要求1所述的一种无人机蜂群实时性协同通信方法，其特征在于，所述协同通信过程的一次通信传输包括：从前突侦察无人机节点将自身侦察信息发送开始，到区域中心节点接收，并将本地信息和前突侦察无人机侦察信息打包发送给下一处需要的区域中心节点，直到打包信息到达中心决策节点为止。4.根据权利要求1所述的一种无人机蜂群实时性协同通信方法，其特征在于，所述构建无人机蜂群实时性协同通信方式优化的数学模型，包括：利用公式利用公式利用公式利用公式利用公式利用公式
构建无人机蜂群实时性协同通信方式优化的数学模型，其中，k表示前突侦察无人机发起的第k个通信任务，N(i,j)表示从区域中心节点i到区域中心节点j的通信任务，B表示节点之间构成的边的集合，a
ij
表示两两节点之间的距...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯济舟，吴亮，赵洪立，杨雪亚，董世友，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第三十八研究所，
类型：发明
国别省市：