[發明專利]一種分布式無人機編隊狀態信息共享與通信故障檢測方法

在審

• 申請號: 202011202221.9
• 申請日: 2020-11-02
• 公開（公告）號: CN112346434A
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: 馬躍;毛仲君;賈濤;汪華松;葉德章;劉進
• 申請（專利權）人: 中國空氣動力研究與發展中心
• 主分類號: G05B23/02
• 分類號: G05B23/02
• 代理公司: 重慶市信立達專利代理事務所(普通合伙) 50230
• 代理人: 陳炳萍

本發明公開了一種分布式無人機編隊狀態信息共享與通信故障檢測方法，涉及無人機飛行技術領域，針對分布式無人機編隊場景，解決狀態信息共享可靠性受限問題和通信故障檢測問題，增強分布式無人機編隊飛行安全性，具體方案為：包括以下步驟：S1：所有無人機均設有編隊控制模塊，控制模塊用于存儲本地狀態表的信息和維護本地狀態表的功能，任意兩架無人機均可通過機載通信設備進行通信；S2：本地狀態表中包含所有無人機的狀態信息，狀態信息包括無人機序列號和心跳計數；S3：在編隊飛行過程中，每架無人機將自身的實時狀態信息和本地狀態表通過機載通信設備向其他無人機進行廣播發送。本發明有效增強編隊中信息共享的可靠性。

技術領域

本發明涉及無人機飛行技術領域，更具體地說，它涉及一種分布式無人機編隊狀態信息共享與通信故障檢測方法。

背景技術

目前無人機編隊控制系統主要分為兩類：集中式編隊控制和分布式編隊控制。集中式編隊控制系統在地面或空中存在一個編隊狀態信息備份轉發節點，編隊狀態信息備份轉發節點獲取所有無人機編隊狀態信息，生成每架無人機的制導指令，并通過通信鏈路周期性向編隊中每架無人機發送相應的制導指令。與集中式編隊控制系統不同，分布式編隊控制系統不存在一個狀態信息備份轉發節點，每架無人機可自主生成制導指令。

相對于集中式，分布式無人機編隊不依賴狀態信息備份轉發節點，具有更好的抗毀能力，可有效提升無人機編隊的生存能力。因此，分布式無人機編隊在軍事、應急搶險等領域受到越來越廣泛的關注。然而，相比于集中式無人機編隊，分布式無人機編隊相關實用化研究尚處于起步、甚至是空白狀態。

在分布式無人機編隊系統中，為了滿足隊形形成、隊形保持、無人機之間避碰等功能需求，分布式無人機編隊中每架無人機需要通過無線通信設備獲取其他無人機的狀態信息。

為實現編隊內無人機之間狀態信息共享，現有技術中無人機通常僅廣播發送自身狀態信息，由于無線通信信道衰落特性、地形因素、通信設備故障等原因，無法確保其他無人機均可以在一次廣播通信過程中收到該架無人機的狀態信息。如果部分無人機無法獲取所有無人機狀態信息，則可能導致無人機編隊無法正常飛行或相互碰撞。與此同時，在分布式無人機編隊中，由于沒有控制中心，編隊中無人機難以判斷自身是否存在通信故障，若出現通信故障，無人機無法自主檢測，同樣可能引起飛行事故。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供一種分布式無人機編隊狀態信息共享與通信故障檢測方法，著力解決分布式無人機編隊中可靠狀態信息共享和通信故障檢測問題，針對分布式無人機編隊場景，解決狀態信息共享可靠性受限問題和通信故障檢測問題，增強分布式無人機編隊飛行安全性。

本發明的上述技術目的是通過以下技術方案得以實現的：

一種分布式無人機編隊狀態信息共享與通信故障檢測方法，包括以下步驟：

S1：所有無人機均設有編隊控制模塊，控制模塊用于存儲本地狀態表的信息和維護本地狀態表的功能，任意兩架無人機均可通過機載通信設備進行通信；

S2：本地狀態表中包含所有無人機的狀態信息，狀態信息包括無人機序列號和心跳計數；

S3：在編隊飛行過程中，每架無人機將自身的實時狀態信息和本地狀態表通過機載通信設備向其他無人機進行廣播發送；

S4：每架無人機接收到其他無人機的實時狀態信息和本地狀態表信息，并判斷是否進行更新該無人機的本地狀態表，判斷過程如下：

假定無人機p接收到無人機q的實時狀態信息，首先根據無人機q的實時信息更新無人機p本地的狀態信息表中無人機q的信息；然后，無人機p本地的狀態信息中無人機n的心跳計數為x(p,n)，無人機q狀態表中無人機n的心跳計數為y(q,n)；如果x(p,n)＜y(q,n)，則用無人機q本地的狀態表中關于無人機n的所有信息更新無人機p本地狀態表中無人機n的狀態信息，反之，無人機p本地狀態表信息保持不變；