本发明专利技术提出一种无人机通信系统的一体化网络拓扑调整方法及装置，其中方法包括，取目标区域内无人机节点的网络拓扑，并感知目标区域内的通信性能变化，对通信性能变化进行量化得到通信指标；其中，通信指标包括自干扰度量、链路平均数据传输成功率、网络拓扑连通性；将通信指标进行标准化处理，并进行综合度量，判断所述网络拓扑的调整需求；根据调整需求对网络拓扑进行对应的调整。本发明专利技术提出的方法，通过感知判断当前无人机网络的通信需求，并自适应调整拓扑来灵活适配不同协同模式需求，对于充分发挥无人机机间协同通信性能起到了至关重要的作用。重要的作用。重要的作用。
【技术实现步骤摘要】
一种无人机通信系统的一体化网络拓扑调整方法及装置
[0001]本专利涉及一种无人机通信系统的一体化网络拓扑调整方法，属于无人机组网
技术介绍
[0002]近年来，利用无人机的高灵活性和低成本组成机间协同通信网络，受到世界各国高度重视。无人机协同组网与高可靠传输技术作为无人机集群协同的基础，是实现机间控制、态势共享、海量信息传输与处理等一系列任务的核心。然而传统无人机协同组网技术由于受单一平台能力和续航时间等因素限制，难以根据差异化通信需求实时、灵活地进行多种组网模式的自适应调整，从而无法支撑复杂环境下的任务。复杂环境下无人机网络信息多源、传输环境复杂、节点间距离远等特点，为无人机机间信息高效共享与灵活组网提出了更高要求。
[0003]基于复杂对抗环境下无人机协同需求，无人机网络需具备三种协同网络弹性构建基本模式：扩容模式、抗干扰模式、跨域模式。扩容模式面向大容量业务场景，针对热点区域节点数量多、传输数据类型复杂多样以及信息量大等问题，支撑无人机网络的容量增强要求；抗干扰模式面向复杂传输场景，针对无人机节点及网络部分链路易失效、所用信道易被干扰等问题，保障无人机关键节点在复杂电磁干扰下的通信鲁棒性与适变性；跨域模式面向广域连接场景，针对无人机收发节点分布较远、网络其他节点分布较为集中缺乏协同等问题，支撑远距离无人机的跨域协同。然而，无人机机间拓扑分布立体、广域高动态等特性为三种组网模式的灵活部署带来如下挑战：一是无人机网络中节点移动迅速且不可预测，无线信道不稳定且可能受到有意干扰随时关闭，环境动态变化导致迅速且剧烈的拓扑变化，如何在广域高动态的复杂环境中及时获悉战场态势并进行相应的协同网络模式自适应调整，这是传统网络所没有面对过的难题。二是基于不同场景，差异化业务需求向网络提出的不同要求，传统单一的移动通信网络无法适配多样化业务需求。因此，如何设计一体化的网络拓扑调整方案，通过感知判断当前无人机网络的通信需求，并自适应调整拓扑来灵活适配不同协同模式需求，对于能否充分发挥无人机机间协同通信性能至关重要。
技术实现思路
[0004]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
[0005]为此，本专利技术的目的在于提出一种无人机通信系统的一体化网络拓扑调整方法，用于通过感知判断当前无人机网络的通信需求，并自适应调整拓扑来灵活适配不同协同模式需求。
[0006]为达上述目的，本专利技术第一方面实施例提出了一种无人机通信系统的一体化网络拓扑调整方法，包括：
[0007]获取目标区域内无人机节点的网络拓扑，并感知所述目标区域内的通信性能变化，对所述通信性能变化进行量化得到通信指标；其中，所述通信指标包括自干扰度量、链
路平均数据传输成功率、网络拓扑连通性；
[0008]将所述通信指标进行标准化处理，并进行综合度量，判断所述网络拓扑的调整需求；
[0009]根据所述调整需求对所述网络拓扑进行对应的调整。
[0010]另外，根据本专利技术上述实施例的一种无人机通信系统的一体化网络拓扑调整方法还可以具有以下附加的技术特征：
[0011]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述感知所述目标区域内的通信性能变化，包括：
[0012]利用节点自干扰度量算法，获得网络拓扑的自干扰度量；
[0013]利用网络中无人机节点感知到的最低接受信号强度和信号总功率，计算链路平均数据传输成功率；
[0014]利用基于图论的Cheeger常数，计算网络拓扑的连通性。
[0015]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述将所述通信指标进行标准化处理，包括：
[0016]分别计算所述自干扰度量、所述链路平均数据传输成功率、所述网络拓扑连通性在所述目标区域内的均值以及方差；
[0017]根据所述均值以及方差，利用Z
‑
score标准化流程获得所述自干扰度量、所述链路平均数据传输成功率、所述网络拓扑连通性的标准化数值，并取绝对值；
[0018]根据所述绝对值，利用综合度量值，判定所述目标区域内网络拓扑的调整需求。
[0019]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述根据所述绝对值，利用综合度量值，判定所述目标区域内网络拓扑的调整需求，包括：
[0020]若所述自干扰度量的绝对值最大，则判定所述目标区域内无人机网络拓扑需要调整至扩容型网络拓扑；
[0021]若所述链路平均数据传输成功率的绝对值最大，则判定所述目标区域内无人机网络拓扑需要调整至抗干扰型网络拓扑；
[0022]若所述网络拓扑连通性的绝对值最大，则判定所述目标区域内无人机网络拓扑需要调整至跨域型网络拓扑。
[0023]为达上述目的，本专利技术第二方面实施例提出了一种无人机通信系统的一体化网络拓扑调整装置，包括以下模块：
[0024]感知模块，用于获取目标区域内无人机节点的网络拓扑，并感知所述目标区域内的通信性能变化，对所述通信性能变化进行量化得到通信指标；其中，所述通信指标包括自干扰度量、链路平均数据传输成功率、网络拓扑连通性；
[0025]度量模块，用于将所述通信指标进行标准化处理，并进行综合度量，判断所述网络拓扑的调整需求；
[0026]调整模块，用于根据所述调整需求对所述网络拓扑进行对应的调整。
[0027]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述感知模块，还用于：
[0028]利用节点自干扰度量算法，获得网络拓扑的自干扰度量；
[0029]利用网络中无人机节点感知到的最低接受信号强度和信号总功率，计算链路平均数据传输成功率；
[0030]利用基于图论的Cheeger常数，计算网络拓扑的连通性。
[0031]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述度量模块，还用于：
[0032]分别计算所述自干扰度量、所述链路平均数据传输成功率、所述网络拓扑连通性在所述目标区域内的均值以及方差；
[0033]根据所述均值以及方差，利用Z
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score标准化流程获得所述自干扰度量、所述链路平均数据传输成功率、所述网络拓扑连通性的标准化数值，并取绝对值；
[0034]根据所述绝对值，利用综合度量值，判定所述目标区域内网络拓扑的调整需求。
[0035]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述度量模块，还包括判断模块，用于：
[0036]若所述自干扰度量的绝对值最大，则判定所述目标区域内无人机网络拓扑需要调整至扩容型网络拓扑；
[0037]若所述链路平均数据传输成功率的绝对值最大，则判定所述目标区域内无人机网络拓扑需要调整至抗干扰型网络拓扑；
[0038]若所述网络拓扑连通性的绝对值最大，则判定所述目标区域内无人机网络拓扑需要调整至跨域型网络拓扑。
[0039]为达上述目的，本专利技术第三方面实施例提出了一种计算机设备，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种无人机通信系统的一体化网络拓扑调整方法，其特征在于，包括以下步骤：获取目标区域内无人机节点的网络拓扑，并感知所述目标区域内的通信性能变化，对所述通信性能变化进行量化得到通信指标；其中，所述通信指标包括自干扰度量、链路平均数据传输成功率、网络拓扑连通性；将所述通信指标进行标准化处理，并进行综合度量，判断所述网络拓扑的调整需求；根据所述调整需求对所述网络拓扑进行对应的调整。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述感知所述目标区域内的通信性能变化，包括：利用节点自干扰度量算法，获得网络拓扑的自干扰度量；利用网络中无人机节点感知到的最低接受信号强度和信号总功率，计算链路平均数据传输成功率；利用基于图论的Cheeger常数，计算网络拓扑的连通性。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述通信指标进行标准化处理，包括：分别计算所述自干扰度量、所述链路平均数据传输成功率、所述网络拓扑连通性在所述目标区域内的均值以及方差；根据所述均值以及方差，利用Z
‑
score标准化流程获得所述自干扰度量、所述链路平均数据传输成功率、所述网络拓扑连通性的标准化数值，并取绝对值；根据所述绝对值，利用综合度量值，判定所述目标区域内网络拓扑的调整需求。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述绝对值，利用综合度量值，判定所述目标区域内网络拓扑的调整需求，包括：若所述自干扰度量的绝对值最大，则判定所述目标区域内无人机网络拓扑需要调整至扩容型网络拓扑；若所述链路平均数据传输成功率的绝对值最大，则判定所述目标区域内无人机网络拓扑需要调整至抗干扰型网络拓扑；若所述网络拓扑连通性的绝对值最大，则判定所述目标区域内无人机网络拓扑需要调整至跨域型网络拓扑。5.一种无人机通信系统的一体化网络拓扑调整装置，其特征在于，包括以下模块：感知模块，用于获取目标区域内无人机节点的网络拓扑，并感知所述目标区域内的通信性能变化，对所述通信性能变化进行量化得到通信指标；其中，所...
【专利技术属性】
技术研发人员：王凯，赵頔，
申请(专利权)人：中国人民解放军军事科学院战争研究院，
类型：发明
国别省市：
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