[發(fā)明專利]一種采用自組網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈的無人機(jī)集群作戰(zhàn)系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611193061.X
• 申請(qǐng)日: 2016-12-21
• 公開（公告）號(hào): CN106656300A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孟憲超;劉曉昕;卜君祥;盧浩;孫恒;關(guān)巍巍;程彥匯;楊敏楠;張靜;劉懌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)航天時(shí)代電子公司
• 主分類號(hào): H04B7/155
• 分類號(hào): H04B7/155;H04N7/18;H04N7/22;H04W84/18;G05D1/00
• 代理公司: 中國(guó)航天科技專利中心11009
• 代理人: 馬全亮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是一種采用自組網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈的無人機(jī)集群作戰(zhàn)系統(tǒng)，屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

近年來，現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)的發(fā)展已經(jīng)呈現(xiàn)出明顯的無人化趨勢(shì)。無人機(jī)在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中具有很多優(yōu)勢(shì)，其主要作戰(zhàn)特點(diǎn)為成本低、隱蔽性好、不懼傷亡且起降簡(jiǎn)單、支持多重任務(wù)類型等。但是單個(gè)無人機(jī)作戰(zhàn)系統(tǒng)存在著偵察打擊范圍小、時(shí)間短、適應(yīng)性差和容易被擊毀等缺點(diǎn)。為適應(yīng)未來戰(zhàn)爭(zhēng)需要，無人機(jī)正在從傳統(tǒng)的單獨(dú)輔助訓(xùn)練、戰(zhàn)斗支援功能向通信中繼、戰(zhàn)場(chǎng)管理、火力引導(dǎo)、毀傷評(píng)估、預(yù)警、電子對(duì)抗等多功能方向發(fā)展，尤其集群作戰(zhàn)是軍用無人機(jī)的主要趨勢(shì)，其顯著的作戰(zhàn)效能、低廉的成本、易于大量裝備等優(yōu)點(diǎn)使得其在戰(zhàn)爭(zhēng)中的作用越來越突出，必將成為影響作戰(zhàn)進(jìn)程的重要乃至關(guān)鍵性力量。

無人機(jī)群組網(wǎng)技術(shù)成為近年來無人機(jī)發(fā)展的熱點(diǎn)研究方向。而現(xiàn)有的無人機(jī)集群作戰(zhàn)系統(tǒng)極少，且均使用傳統(tǒng)的無線組網(wǎng)方式進(jìn)行通信。在傳統(tǒng)的無線組網(wǎng)通信中，無人機(jī)只與地面指控中心等固定網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施通信而不與其他無人機(jī)通信?，F(xiàn)有的無人機(jī)集群作戰(zhàn)系統(tǒng)存在以下幾方面的缺陷：

首先，受限于傳統(tǒng)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信方式，現(xiàn)有的無人機(jī)集群作戰(zhàn)系統(tǒng)只能在單個(gè)無人機(jī)的有效通信距離范圍內(nèi)進(jìn)行作戰(zhàn)，作戰(zhàn)范圍小。

其次，所有無人機(jī)都只與指控中心或基站進(jìn)行通信，靈活性差。

再次，需要網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的支持，這要求提前到戰(zhàn)場(chǎng)建立基站等基礎(chǔ)設(shè)施，作戰(zhàn)難度高。

最后，若網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施被敵軍打擊，整個(gè)無人機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)將失效，可靠性差，無法適應(yīng)當(dāng)前復(fù)雜多變的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境。

這些缺陷削弱了無人機(jī)集群的作戰(zhàn)能力，限制了無人機(jī)集群在現(xiàn)代戰(zhàn)場(chǎng)上的應(yīng)用，是無人機(jī)集群實(shí)際作戰(zhàn)中亟待解決的重要問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于：針對(duì)當(dāng)前無人機(jī)作戰(zhàn)系統(tǒng)存在的問題，提出了一種采用自組網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈的無人機(jī)集群作戰(zhàn)系統(tǒng)，本無人機(jī)作戰(zhàn)系統(tǒng)作戰(zhàn)范圍大、作戰(zhàn)時(shí)間長(zhǎng)，具有靈活性高、適應(yīng)性強(qiáng)、可靠性高、通用性強(qiáng)的特點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)無人機(jī)集群作戰(zhàn)和察打評(píng)一體化作戰(zhàn)，能夠最大程度地滿足現(xiàn)代戰(zhàn)場(chǎng)的需求。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種基于無線自組網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈的無人機(jī)集群作戰(zhàn)系統(tǒng)，包括：無線自組網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈、光電吊艙、無人機(jī)群和地面指控中心；

無人機(jī)群中每架無人機(jī)上均裝有光電吊艙，用于收集戰(zhàn)場(chǎng)信息，測(cè)量目標(biāo)點(diǎn)位置和圖像信息，并通過無線自組網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈傳送給地面指控中心，地面指控中心根據(jù)回傳的信息，生成控制指令，并通過無線自組網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈發(fā)送給無人機(jī)群，控制無人機(jī)群的行動(dòng)；無人機(jī)群中的各個(gè)小組之間以及各個(gè)無人機(jī)之間均通過無線自組網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈進(jìn)行通信。

包括：所述地面指控中心包括地面數(shù)據(jù)鏈電臺(tái)、控制臺(tái)、計(jì)算機(jī)和顯示器；

地面指控中心通過地面數(shù)據(jù)鏈電臺(tái)接收無人機(jī)群回傳的信號(hào)，計(jì)算機(jī)解算出視頻、圖像和數(shù)據(jù)信息，經(jīng)過處理后顯示在顯示器上，實(shí)時(shí)監(jiān)控目標(biāo)點(diǎn)動(dòng)態(tài)；通過控制臺(tái)發(fā)出控制指令用于調(diào)節(jié)光電吊艙的視野和無人機(jī)飛行狀態(tài)，該控制指令通過地面數(shù)據(jù)鏈電臺(tái)發(fā)送至無人機(jī)群。

包括：所述無線自組網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈包括多個(gè)無線自組網(wǎng)通信單元，每個(gè)無線自組網(wǎng)通信單元包括主控模塊、無線通信模塊、總線模塊和接口模塊；每架無人機(jī)上設(shè)置有一個(gè)無線自組網(wǎng)通信單元，地面指控中心上也設(shè)置有一個(gè)無線自組網(wǎng)通信單元；

接口模塊接收光電吊艙采集的實(shí)時(shí)信息以及目標(biāo)點(diǎn)位置信息，并通過總線模塊傳給主控模塊，主控模塊對(duì)光電吊艙采集的實(shí)時(shí)信息以及目標(biāo)點(diǎn)位置信息進(jìn)行解算，并通過無線通信模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送出去。

包括：無線自組網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈各節(jié)點(diǎn)之間的通信，其通信頻率在200MHz～1GHz之間，采用LORA擴(kuò)頻調(diào)制，無線自組網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈采用無線自組網(wǎng)協(xié)議進(jìn)行通信。

包括：無線自組網(wǎng)協(xié)議的幀結(jié)構(gòu)包括信標(biāo)幀、命令幀、報(bào)數(shù)幀、數(shù)據(jù)幀和應(yīng)答幀。

包括：所述信標(biāo)幀的結(jié)構(gòu)為：

包括：所述命令幀的結(jié)構(gòu)為：

包括：所述報(bào)數(shù)幀的結(jié)構(gòu)為：

包括：所述數(shù)據(jù)幀的結(jié)構(gòu)為：

包括：所述應(yīng)答幀的結(jié)構(gòu)為：

本發(fā)明相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)帶來的有益效果為：

(1)本發(fā)明通過無人機(jī)組網(wǎng)，可以實(shí)現(xiàn)中繼傳輸，使無人機(jī)作戰(zhàn)半徑不再局限于單個(gè)無人機(jī)有效通信距離，極大的提升了無人機(jī)作戰(zhàn)范圍和使用效率；