[發明專利]基于無人機集群的應急臨時網絡通信方法及裝置

在審

• 申請號: 202010598819.8
• 申請日: 2020-06-28
• 公開（公告）號: CN111722644A
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發明（設計）人: 張建富;馮平法;黃博浩;郁鼎文;吳志軍
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 白雪靜

本發明公開了一種基于無人機集群的應急臨時網絡通信方法及裝置，其中，該方法包括：通過通信層傳遞各架無人機的飛行狀態信息和一致性變量，以及廣播由中央控制器下達的任務及控制信息；通過任務決策層獲取通信層的信息，根據獲取的信息對單架無人機的任務和狀態進行衡量和決策，生成決策信息；通過行為規劃層對決策信息進行解算，生成無人機的飛行指令信息；通過感知執行層獲取飛行指令信息，根據飛行指令信息對無人機進行控制，并感知自身飛行狀態和障礙物所在位置，通過通信層與其他無人機進行交互。該方法可以利用無人機實現通信容量高、覆蓋范圍廣并且生存能力強的應急臨時網絡進行通信。

技術領域

本發明涉及無人機集群控制技術和網絡通信技術領域，特別涉及一種基于無人機集群的應急臨時網絡通信方法及裝置。

背景技術

在發生大規模自然災害，如地震、泥石流、森林大火等情況下，以及戰場環境中，原有的移動基站通信極有可能遭到毀壞，如果同時缺乏衛星通信，就極有可能導致通信中斷，影響救援和作戰效率。目前已有的應急臨時通信方法包括衛星通信方法和單無人機通信方法。

衛星通信技術是應用最為廣泛的一種應急通信技術，主要是利用通信衛星作為數據中繼，來實現各地球站或地球站跟航天器之間的通信。一般情況下，不會受到地球表面的突發事件的影響，并且覆蓋范圍廣，能夠很好地滿足在應急通信的廣度方面存在的需求。

無人機技術為應急臨時通信提供了一種新的方法，目前使用較為廣泛的是單無人機通信的方法，原理上與衛星通信技術基本相似，都是利用無人機上所載基站設備作為數據中繼，以保證通信暢通。

衛星通信中，通信衛星的飛行軌道相對固定，機動能力差，如果是在戰爭背景下應用，容易被具備反衛星能力的敵對勢力實施定點清除。同時衛星通信技術的通信容量有一定的限制，并且花費的成本較高。一般情況下的應急通信場景所需的覆蓋面積不需要達到衛星通信那么大的規模，但是在信息應用大規模實現的背景下，通信容量的限制則會限制許多如視頻回傳這樣的應用。

單無人機通信的方法成本較衛星通信而言，其所需花費遠遠小于衛星通信，同時通信容量也能夠滿足一些大通信容量的應用的要求。但是單個無人機通信存在著通信范圍覆蓋面積較小，存在信號死角的問題。

發明內容

本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。

為此，本發明的一個目的在于提出一種基于無人機集群的應急臨時網絡通信方法，該方法可以利用無人機實現通信容量高、覆蓋范圍廣并且生存能力強的應急臨時網絡進行通信。

本發明的另一個目的在于提出一種基于無人機集群的應急臨時網絡通信裝置。

為達到上述目的，本發明一方面實施例提出了一種基于無人機集群的應急臨時網絡通信方法，包括：

S1，通過通信層傳遞各架無人機的飛行狀態信息和一致性變量，以及廣播由中央控制器下達的任務及控制信息；

S2，通過任務決策層獲取所述通信層的信息，根據獲取的信息對單架無人機的任務和狀態進行衡量和決策，生成決策信息；

S3，通過行為規劃層對所述決策信息進行解算，生成無人機的飛行指令信息；

S4，通過感知執行層獲取所述飛行指令信息，根據所述飛行指令信息對無人機進行控制，并感知自身飛行狀態和障礙物所在位置，通過通信層與其他無人機進行交互。

為達到上述目的，本發明另一方面實施例提出了一種基于無人機集群的應急臨時網絡通信裝置，包括：

信息傳遞模塊，用于通過通信層傳遞各架無人機的飛行狀態信息和一致性變量，以及廣播由中央控制器下達的任務及控制信息；

決策模塊，用于通過任務決策層獲取所述通信層的信息，根據獲取的信息對單架無人機的任務和狀態進行衡量和決策，生成決策信息；