[發明專利]集群范圍內無人機的通信與數據回傳方法

有效

• 申請號: 201910181528.6
• 申請日: 2019-03-11
• 公開（公告）號: CN109905164B
• 公開（公告）日: 2021-08-06
• 發明（設計）人: 張旭;曲倩;汪文晉;張暐;王旭陽;包正睿;賈婉;仇英輝
• 申請（專利權）人: 國網甘肅省電力公司信息通信公司;華北電力大學
• 主分類號: H04B7/185
• 分類號: H04B7/185;H04N7/18
• 代理公司: 石家莊冀科專利商標事務所有限公司 13108
• 代理人: 李羨民;高錫明

一種集群范圍內無人機的通信與數據回傳方法，其步驟為：a.無人機分簇；b.各虛擬簇中初始簇頭無人機的選舉：①對于每個虛擬簇，計算其中每個無人機的權重參數；②根據權重參數確定初始簇頭；c.普通簇頭的選舉和無人機入簇；d.無人機將采集的視頻信息發給該層普通簇頭無人機，普通簇頭無人機將視頻信息逐級上傳至初始簇頭，再由選舉出來權重最大的初始簇頭無人機擔任中繼無人機將匯總的數據包發送到地面的數據接收和指揮控制中心。本發明采用融合多參數加權的可重疊分簇方法，可有效避免消息的盲目性，降低冗余數據包的產生，不僅能避免信道沖突，降低節點間的傳輸延時，還可建立多條通信路徑，從而有效提高了應急通信網的運行可靠性和視頻傳輸質量。

技術領域

本發明涉及一種由集群無人機構建的電力系統應急通信網的通信與數據回傳方法，屬于通信技術領域。

背景技術

電力通信網是服務于電力系統各類應用業務的專用網絡，更是實現電網自動控制、信息化管理和智能化電網的基礎。其中應急通信網是保障電網安全穩定運行不可或缺的重要通信手段。由于需要空中作業，無人機無疑是最合適的選擇。而單節點無人機執行任務的能力面臨諸多方面的限制，利用集群無人機可最大限度地發揮效能，提高無人機飛行的任務維度和工作效率，增強無人機可控性和實時應變能力，改善無人機的抗毀性和抗干擾性，擴大無人機的發展潛力。但是集群無人機具有運動速度快、節點數目多、拓撲結構變化頻繁等特點，傳統的平面拓撲組網形式已不再適用，應該采用分簇的網絡結構。由于無人機經常在惡劣環境下工作，已有的數據回傳方法很難保證視頻信息傳輸的流暢性，而且無人機飛行高度越高，通信距離越遠，視頻傳輸質量越差，因此研究一種提高集群無人機視頻傳輸質量的通信與數據回傳方法具有重要的意義。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術之弊端，提供一種集群范圍內無人機的通信與數據回傳方法，以提高電力系統應急通信網的視頻傳輸質量。

本發明所述問題是以下述技術方案解決的：

一種集群范圍內無人機的通信與數據回傳方法，所述方法包括以下步驟：

a.無人機分簇

按無人機活動的區域，將無人機分成多個虛擬簇；

b.各虛擬簇中初始簇頭無人機的選舉

①對于每個虛擬簇，計算其中每個無人機的權重參數：

W_i＝w₁N_i+w₂V_i+w₃E_i+w₄P_i+w₅D_i

式中W_i為虛擬簇中第i個無人機的權重，N_i為第i個無人機通信半徑R之內的無人機數目與平均無人機數目的差值；V_i為第i個無人機速度與其相鄰無人機平均速度的差值；E_i為第i個無人機的剩余電量；P_i為第i個無人機信號發射功率；D_i為第i個無人機到地面數據接收和指揮控制中心的最短路徑距離，w₁、w₂、w₃、w₄和w₅分別為N_i、V_i、E_i、P_i和D_i的權重，且有w₁＞0，w₂＜0，w₃＞0，w₄＞0，w₅＜0；

②根據權重參數確定初始簇頭

若虛擬簇中包含的無人機個數小于或等于預先設定的門限值，選舉權重最大的無人機作為初始簇頭，否則將按設定比例將權重較大的多個無人機作為初始簇頭，初始簇頭是該虛擬簇的一級節點；