[發明專利]無人機多站多機系統時隙資源分配方法

有效

• 申請號: 202010891069.3
• 申請日: 2020-08-30
• 公開（公告）號: CN112020001B
• 公開（公告）日: 2022-10-28
• 發明（設計）人: 鈕金鑫;王昭;吳利平;楊海;蔣鳴飛
• 申請（專利權）人: 西南電子技術研究所(中國電子科技集團公司第十研究所)
• 主分類號: H04W4/02
• 分類號: H04W4/02;H04W4/021;H04W4/44;H04W72/04
• 代理公司: 成飛(集團)公司專利中心 51121
• 代理人: 郭純武

本發明公開的一種無人機多站多機系統時隙資源分配方法，旨在提供一種時隙資源利用率高，時隙分配結果無沖突，時隙資源復用性高，運算復雜度低，時隙分配穩定的時隙資源分配方法。本發明通過下述技術方案予以實現：地面站周期收集無人機位置信息后發送至網管中心，網管中心計算各地面站與所有無人機平臺之間的空地鏈路夾角；網管中將地面站與無人機之間的通信鏈路映射為二維平面圖G的點集，根據空地鏈路夾角關系確定圖G的邊集，并將時隙建模為二維平面圖G的顏色集合，以相鄰兩點著不同顏色為原則對圖G進行點著色；網管中心根據圖G的點著色結果確定通信鏈路時隙分配方案并發送至各地面站，地面站將時隙分配結果下發至無人機平臺。

技術領域

本發明涉及一種適用于無人機多站多機系統時隙資源分配方法。

背景技術

隨著航空飛行技術的迅猛發展，無人機的應用領域不斷擴大，無人機系統已廣泛應用于大地測繪、目標監視等民用領域。無人機系統通常由無人機及地面站兩類平臺構成。地面控制站作為無人機系統的指揮中心，其控制內容包括:無人機的飛行過程，飛行航跡，有效載荷的任務功能，通訊鏈路的正常工作，以及飛行器的發射和回收。地面站除了完成基本的飛行與任務控制功能外，同時也要求能夠靈活地克服各種未知的自然與人為因素的不利影響，適應各種復雜的環境，保證全系統整體功能的成功實現。為提升網絡傳輸能力，無人機系統相關研究通常指一站多機系統，即一個地面站系統控制多架、甚至是多種無人機。隨著信息化需求的增多，傳統的一站單機及一站多機系統由于作用范圍受限，已無法滿足協同網絡化測控等功能多樣化的業務傳輸需求。

無人機多站多機系統由多個無人機、多個地面站、一個網管中心組成。地面控制站包括遙控/遙測車、數據電臺及天線、遙控指令鍵盤和工業控制計算機；無人機平臺包括不同種類、不同功能的飛行器平臺；網管中心包括工業控制計算機、地面指揮中心等。地面控制站通過數據電臺發送遙控指令；無人機平臺通過數據電臺接收遙控指令。無人機平臺從傳感器接收遙測、視頻、圖像等業務數據，并通過數據電臺發送；地面控制站通過數據電臺接收業務數據，并通過光纖等介質發送至網管中心，網管中心在監測界面上顯示。無人機多站多機系統中，每個地面站負責控制一部分無人機平臺，無人機平臺在不同地面站的覆蓋區域內可進行越區切換實現控制權轉移，網管中心負責整個多站多機系統的統一管理，如圖2所示。各地面站收集到無人機的位置、速度等信息后發送至網管中心，網管中心根據收集到的無人機平臺信息進行時隙、頻率等資源集中分配，然后將分配結果發送至所有地面站，各地面站再將分配結果下發至對應的無人機平臺，在網絡后續運行過程中，地面站與所有無人機平臺執行新的傳輸資源分配方案。

根據數據傳輸方向及平臺相對位置分類，無人機多站多機系統的通信鏈路可分為上行鏈路與下行鏈路兩類。上行鏈路是指地面站至無人機的通信鏈路，主要承載航跡控制指令、資源分配方案等控制信息，數據量較小，但時延要求較高；下行鏈路是指無人機至地面站的通信鏈路，主要承載測控、情報等業務信息，數據量較大。傳統的無人機系統中，無人機與地面站裝配全向天線，通過輪詢(Polling)、頻分多址(FDMA)、時分多址(TDMA)等接入方式，在無人機數量較少的情況下保證系統中各條鏈路之間的無沖突傳輸，滿足上/下行業務的服務質量要求。但考慮到全向天線下平臺的干擾范圍大且傳輸速率較低，而在無人機多站多機系統中，無人機節點數量多，系統覆蓋范圍廣，因此全向天線難以滿足無人機多站多機系統中平臺的傳輸需求。