【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无人机网络，尤其涉及一种面向战术无人机网络的mac协议切换方法及系统。
技术介绍
1、随着无人机技术的发展，无人机在通信网络中的应用也愈加广泛。相较于传统的基站通信模式，无人机个体小，移动快，非常适合应用于战术场景中。
2、无人机在战场上担负了链接通信网络、侦察、打击等多项作战任务。但是，无人机自身特性和战术场景的需求都对无人机网络提出了高要求。在复杂的作战环境中，无人机集群面临不同的作战需求会进行各种作战任务，高动态的环境变化给无人机网络带来了业务流量压力。在战术场景中，网络面临复杂的地理环境和不断变化的威胁。敌方可能采取各种手段进行干扰，包括电子对抗、信号干扰等。这些干扰会导致部分无人机失去连接，从而影响到任务无人机的业务，使得无人机网络的流量负载处于动态变化过程中。单一的协议无法适应无人机网络的需求，因此，研究一种针对战术干扰场景下的能保证无人机网络传输效率和吞吐量的mac协议切换方案具有重要意义。
技术实现思路
1、专利技术目的：本专利技术针对现有作战无人机网络的不足，提出一种面向战术无人机网络的mac协议切换方法，并进一步提出一种能够实现上述mac协议切换方法的系统，以支撑无人机网络在不同干扰和流量负载下的性能需求。
2、第一方面，提出一种面向战术无人机网络的mac协议切换方法，步骤如下：
3、s1、在无人机集群的簇内划分出一个簇首无人机；所述簇首无人机收集全部簇内无人机的状态信息，所述状态信息包括t时隙内请求作战任务的发
4、s2、根据所述状态信息，计算得到t时隙内正在进行作战任务的发送无人机数目；根据请求报文计算出无人机网络的流量负载；
5、s3、簇首无人机根据无人机网络的流量负载做出协议决策：
6、若当前流量负载大于第一阈值，则将当前协议切换为tdma协议，并根据t时隙内正在进行作战任务的发送无人机数目确定时隙数量和分配方案；
7、若当前流量负载小于第二阈值，则将当前协议切换为csma协议；
8、若当前流量负载在所述第一阈值和第二阈值之间，则保持当前协议不变；
9、簇首无人机将协议决策信息通过控制报文向全部簇内无人机广播。
10、在第一方面进一步的实施例中，步骤s1中所述无人机集群表示为u＝(u1,u2,…,un)；
11、式中，u1至un表示无人机集群的簇内无人机。
12、在第一方面进一步的实施例中，步骤s1进一步包括：
13、在初始时隙，场景中无人机还未开始作战任务，网络未受到敌方干扰，所述簇首无人机向全部簇内无人机广播控制报文；收到控制报文的无人机返回应答报文，簇首无人机统计接收到的应答报文数目，即得到集群中无人机总数为n。
14、在第一方面进一步的实施例中，步骤s1还包括：
15、当无人机开始作战任务时，请求作战任务的发送无人机向簇首无人机发送请求报文；
16、在每个时隙，所述簇首无人机根据上一时隙收集到的请求报文和控制报文进行决策分析之后，将包含协议切换指令的控制报文进行广播；
17、收到控制报文的无人机返回应答报文以确认簇内因干扰离线的发送无人机数目以及由离线状态恢复通信的发送无人机数目。
18、在第一方面进一步的实施例中，所述簇首无人机向全部簇内无人机广播控制报文，其中控制报文包含mac协议类型、tdma协议的时隙分配方案、报文标志和时隙标志。
19、在第一方面进一步的实施例中，所述请求作战任务的发送无人机向簇首无人机发送请求报文，其中请求报文包含请求作战任务的发送无人机id、接收无人机id、每秒发送包大小、每秒发送包数量、报文标志和时隙标志。
20、在第一方面进一步的实施例中，所述收到控制报文的无人机返回应答报文，其中应答报文包含收到控制报文的无人机id、报文标志和时隙标志。
21、在第一方面进一步的实施例中，步骤s2进一步包括：
22、在非初始时隙t，请求作战任务的发送无人机数目为j(t)，完成作战任务的发送无人机数目为f(t)；
23、当网络中存在干扰时，簇首无人机将未收到应答报文的无人机视为离线，离线的发送无人机数目为v(t)，恢复通信的发送无人机数目为r(t)；
24、则t时隙内正在进行作战任务的发送无人机数目m(t)＝m(t-1)-v(t)+r(t)+j(t)-f(t)；m(t-1)表示t-1时隙内正在进行作战任务的发送无人机数目；
25、根据请求报文中的每秒发送包大小和包数量，计算出无人机网络的流量负载s(t)：
26、
27、式中，m(t)表示t时隙内正在进行作战任务的发送无人机数目；di(t),i∈{1,2,..,m(t)}表示t时隙每架发送无人机每秒需求的带宽大小。
28、在第一方面进一步的实施例中，步骤s3中所述第一阈值大于所述第二阈值。
29、在第一方面进一步的实施例中，步骤s3进一步包括：
30、当前流量负载s(t)大于所述第一阈值sth1时，选择tdma协议，并根据t时隙内正在进行作战任务的发送无人机数目m(t)确定时隙数量和分配方案；
31、所述时隙数量为m(t)*2，执行同一任务的两架无人机占用一对相邻的时隙；
32、所述分配方案如下：在第一个时隙里，发送无人机处于发送状态，接收无人机处于接收状态；在第二个时隙里，接收无人机处于发送状态，发送无人机处于接收状态。
33、作为本专利技术的第二个方面，提出一种面向战术无人机网络的mac协议切换系统，该系统包括接收模块和决策模块两部分。
34、接收模块用于驱动所述簇首无人机收集全部簇内无人机的状态信息，所述状态信息包括t时隙内请求作战任务的发送无人机数目、完成作战任务的发送无人机数目、离线的发送无人机数目、恢复通信的发送无人机数目；
35、决策模块用于根据所述状态信息，计算得到t时隙内正在进行作战任务的发送无人机数目，并根据请求报文计算出无人机网络的流量负载，并且驱动簇首无人机根据所述流量负载做出协议决策：
36、若当前流量负载大于第一阈值，则将当前协议切换为tdma协议，并根据t时隙内正在进行作战任务的发送无人机数目确定时隙数量和分配方案；若当前流量负载小于第二阈值，则将当前协议切换为csma协议；若当前流量负载在所述第一阈值和第二阈值之间，则保持当前协议不变。
37、作为本专利技术的第三个方面，提出一种电子设备，该设备包括处理器以及存储有计算机程序指令的存储器；所述处理器执行所述计算机程序指令时实现如第一方面所述的面向战术无人机网络的mac协议切换方法。
38、作为本专利技术的第四个方面，提出一种计算机可读存储介质，该存储介质中存储有至少一个可执行指令，所述可执行指令在电子本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种面向战术无人机网络的MAC协议切换方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的面向战术无人机网络的MAC协议切换方法，其特征在于，步骤S1中所述无人机集群表示为U＝(u1,u2,…,un)；
3.根据权利要求2所述的面向战术无人机网络的MAC协议切换方法，其特征在于，步骤S1进一步包括：
4.根据权利要求2所述的面向战术无人机网络的MAC协议切换方法，其特征在于，步骤S1还包括：
5.根据权利要求3所述的面向战术无人机网络的MAC协议切换方法，其特征在于，所述簇首无人机向全部簇内无人机广播控制报文，其中控制报文包含MAC协议类型、TDMA协议的时隙分配方案、报文标志和时隙标志；
6.根据权利要求3所述的面向战术无人机网络的MAC协议切换方法，其特征在于，步骤S2进一步包括：
7.根据权利要求6所述的面向战术无人机网络的MAC协议切换方法，其特征在于，步骤S3进一步包括：
8.一种面向战术无人机网络的MAC协议切换系统，其特征在于，包括：
9.一种电子设备，其特征在
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有至少一个可执行指令，所述可执行指令在电子设备上运行时，使得电子设备执行如权利要求1至7中任一项所述的面向战术无人机网络的MAC协议切换方法。
...【技术特征摘要】
1.一种面向战术无人机网络的mac协议切换方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的面向战术无人机网络的mac协议切换方法，其特征在于，步骤s1中所述无人机集群表示为u＝(u1,u2,…,un)；
3.根据权利要求2所述的面向战术无人机网络的mac协议切换方法，其特征在于，步骤s1进一步包括：
4.根据权利要求2所述的面向战术无人机网络的mac协议切换方法，其特征在于，步骤s1还包括：
5.根据权利要求3所述的面向战术无人机网络的mac协议切换方法，其特征在于，所述簇首无人机向全部簇内无人机广播控制报文，其中控制报文包含mac协议类型、tdma协议的时隙分配方案、报文标志和时隙标志；
6.根据权利要求3所...
【专利技术属性】
技术研发人员：董超，孙青楠，张磊，朱小军，周福辉，吴启晖，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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