[發明專利]多無人機網絡協同通信方法

有效

• 申請號: 201811635024.9
• 申請日: 2018-12-29
• 公開（公告）號: CN109753082B
• 公開（公告）日: 2020-08-14
• 發明（設計）人: 許文俊;王譯鋅;張平;張治;林家儒;李紹勝
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10
• 代理公司: 北京風雅頌專利代理有限公司 11403
• 代理人: 陳宙

本發明公開了一種多無人機網絡協同通信方法，領無人機和從無人機根據預先設定的飛行軌道，飛行到設定軌道后開始監控，采集火災災情數據；從無人機根據分配的鏈路流量、鏈路的功率以及信息傳輸速率，將采集的數據以ad?hoc的方式匯總到領無人機；領無人機將匯集的數據發送給地面接收站。根據火災監控中的通信需求，在網絡拓撲動態變化的無人機網絡中，通過聯合考慮無人機的數據采集速率控制、信道的傳輸速率安排和資源分配，提升網絡的通信能力。本發明中提出的無人機火災監控網絡中聯合信源和信道速率控制方案有效的提升了網絡的通信性能，從而為該網絡應用于實際火災監控提供了通信領域的技術保障，保證了網絡的通信能力，對于火災救援意義重大。

技術領域

本發明涉及無線通信領域中的速率控制領域，特別是指一種多無人機網絡協同通信方法。

背景技術

在無人機組成的城市火情監控網絡中，根據網絡情況控制數據的采集速率和通信速率，減少擁塞，才能更有效的輔助火災救援。當所有無人機同時不受限的采集數據并發送時，會浪費通信資源，同時造成網絡的嚴重擁塞，對火災最終監測結果以及救援決策造成影響。

目前無人機通信的研究集中在通信系統性能的研究，如《Energy-efficient UAVcommunication with trajectory optimization》中研究了單個無人機到地面接收站通信的聯合軌跡優化和功率控制，以優化系統的能效；《Delay-constrained throughputmaximization in UAV-enabled OFDM systems》中則是研究了時延約束系統的聯合軌跡優化和功率控制，以優化系統的吞吐量。現有的研究都集中在點對點系統的通信性能優化，沒有考慮無人機組成網絡帶來的性能提升。另外，現有的方案沒有針對城市火情監控這一場景考慮的。利用無人機進行火災監控的研究主要集中在火災救援無人機的設計，如有公開號為207311836U的中國專利，設計了利用于高層火災救援的無人機的各個模塊，如機載控制系統、導航模塊，信息采集調制模塊、攝像照相模塊、發光的引導信號燈等。該專利僅從無人機本身的設計角度出發，沒有從通信的角度考慮如何設計才能更好的輔助于城市火情監控的場景。

基于現有技術的分析，無人機通信網絡以及無人機通信網絡在城市火災監控方面的應用存在以下缺陷：

(1)現有方案中都是研究點對點系統的通信性能優化，未考慮其他無人機的協助作用，在火災監控場景下，由于城市建筑物的遮擋，通信鏈路的質量差，從而導致點對點網絡無法勝任火災監控的任務。

(2)現有研究都是純通信場景下開展的，對于任務驅動的網絡，需要與任務的執行需求相結合來進行優化，而不是單純考慮抽象的通信場景。

(3)現有方案把重心放在無人機的軌跡優化，意圖通過軌跡優化來提升系統的通信性能。然而在火災監控的場景下，無人機有固定的監控目標，因此無人機的軌跡也是固定的，不能通過軌跡優化來提升通信性能。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提出一種多無人機網絡協同通信方法，提升網絡的通信性能。

基于上述目的本發明提供的一種多無人機網絡協同通信方法，適用于多無人機網絡化系統，所述多無人機網絡化系統由一個領無人機與N個從無人機連接構成，包括如下步驟：

無人機接收設定的飛行軌跡，組成無人機編隊并組成由從無人機、領無人機和地面接收站組成的無人機通信網絡，其中，無人機通信網絡的拓撲用表示,表示拓撲結構頂點，表示鏈路，頂點集合表示從無人機，D表示領無人機，G表示地面接收站，鏈路集合記為其中是從無人機之間的鏈路，是從無人機到領無人機的鏈路，l_DG是領無人機到地面接收站的鏈路；