[發(fā)明專利]一種飛行器自主編隊支撐網絡的時隙分配協(xié)議

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410161168.0
• 申請日: 2014-04-22
• 公開（公告）號: CN103929818A
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發(fā)明（設計）人: 吳森堂;賈翔;杜陽
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: H04W72/04
• 分類號: H04W72/04;H04W80/00
• 代理公司: 北京永創(chuàng)新實專利事務所 11121
• 代理人: 姜榮麗

技術領域

本發(fā)明涉及一種飛行器自主編隊支撐網絡的時隙分配協(xié)議，屬于飛行控制技術領域，具體涉及一種適用于飛行器自主編隊支撐網絡的時隙固定分配與預約相結合的復合式STDMA時隙分配協(xié)議。

背景技術

近年來，許多國家投入大量的人力物力于飛行器的自主編隊飛行的研究中，多無人飛行器自主編隊系統(tǒng)是多學科交叉的綜合集成系統(tǒng)，上層可以完成自主編隊協(xié)同飛行、協(xié)同航路規(guī)劃、協(xié)同導航等具備群體意識的復雜任務，底層基于無線通信網絡技術進行數據的互聯、互通和互操作。飛行器自主編隊系統(tǒng)如果側重于隊形的拓撲和網絡通信，那么整個系統(tǒng)可以看作是一個移動無線自組織網絡系統(tǒng)，飛行器自主編隊的網絡化是多飛行器之間通過某種形式的聯系構成一個在時空上、體系結構上、任務功能上的一個整體，從某種意義上講，網絡化即整體化。完成網絡化的載體即編隊的支撐網絡，支撐網絡的具體體現即網絡支撐協(xié)議。

無線自組織網絡，又稱無線自主網絡或無線Ad?Hoc網絡，是一種無基礎設施，具有自組織、自適應以及自愈能力的無線移動網絡。IEEE（Institute?of?Electrical?and?Electronic?Engineers）也將Ad?hoc網絡稱為MANET(移動Ad?hoc網絡)。

自組織時分多址訪問技術，即STDMA（Self-organized?Time?Division?Multiple?Access）技術，將時間軸分為若干個信息幀，每個信息幀又分成若干個時隙,供用戶使用來發(fā)送數據、指令等信息。每個用戶都周期地廣播其對當前的時隙和對將來的時隙進行預約的信息報文，通過這些報文來構造時隙狀態(tài)表。該時隙狀態(tài)表中包含的信息是所有用戶對時隙進行動態(tài)預約的依據，以實現各用戶對信道時隙的自發(fā)管理。由于這種情況下的時隙資源是由用戶自行管理的，不需要地面站的參與和控制，所以被稱為自組織時分多址方式。

STDMA系統(tǒng)中，節(jié)點間信息的共享是以獲得時隙的方式輪流占有信道進行的，是數據鏈正常工作的最根本的保證，因此時隙分配的效能直接影響了整個數據鏈的效率和穩(wěn)定性，這使得時隙分配的算法成為STDMA技術中的一個研究熱點，也是實現TDMA的一個重點。算法包括固定、預約、競爭、動態(tài)法等。在具體實現中，往往會根據具體情況，綜合運用多種算法進行處理，以盡可能地提高信道利用率。

發(fā)明內容

本發(fā)明提供一種飛行器自主編隊支撐網絡的時隙分配協(xié)議，根據網絡規(guī)模和用戶需求，提供三種時隙分配工作模式，分別為固定時隙分配、預約時隙分配和復合模式，工作模式之間的切換只能在每幀開始前進行；所述各個工作模式具體如下：

步驟一：網內節(jié)點對更新率需求穩(wěn)定時，采用固定時隙分配；

各節(jié)點通過發(fā)送ID號對時幀數取余，確定時隙的時幀序號k；通過發(fā)送ID號對時幀k內時隙數取余，確定時隙在時幀k內的時隙號；各節(jié)點可以根據自己在網絡內的發(fā)送ID號自行尋找到相應的固定時隙；

步驟二：網內節(jié)點數變化，或需求變更時，采用預約時隙分配，流程如下：

當網絡內節(jié)點即請求方需要提高更新率時，會按照需求進行分類處理，首先確定是否可以通過獲得預約時隙來滿足其發(fā)送需求；如果不能滿足，則申請成為網絡內更新率最高的節(jié)點，即中心節(jié)點；如果此請求被批準，則取代原有中心節(jié)點成為新的中心節(jié)點；否則只能通過申請預約時隙來滿足需求；網內其他節(jié)點即接收方收到預約時隙請求后，判斷本節(jié)點是否占有預約時隙，如果沒有占用，則不作任何處理返回，否則應按照預定算法，計算本節(jié)點是否應放棄占有的預約時隙；如果計算結果是應放棄預約時隙，則向請求方回復預約請求，放棄預約時隙，請求方收到回復預約請求后，確認預約成功，完成預約時隙的轉讓；在網內同時存在多個預約請求的情況下，網絡內節(jié)點會根據時隙編號的先后順序依次處理；

步驟三：固定時隙與預約時隙相結合的復合模式；

當支撐網絡的節(jié)點數隨飛行器編隊任務變化或個別節(jié)點出現離入隊情況時，需要啟動復合模式，將各幀長度擴大，使得其包含的時隙數增加，固定時隙分配不變，各時幀均在尾端加入預約時隙，并按照缺省的初始設置把預約時隙分配給網內各節(jié)點。

本發(fā)明的優(yōu)點在于：

(1)實時性高：