本發(fā)明公開(kāi)了一種面向無(wú)人機(jī)集群編隊(duì)的拓?fù)涓兄酚煞椒ǎ摲椒ɑ跓o(wú)人機(jī)集群編隊(duì)特點(diǎn)，將編隊(duì)飛行過(guò)程分為兩個(gè)階段：隊(duì)形保持階段和隊(duì)形重構(gòu)階段。在隊(duì)形保持階段，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁?gòu)型相對(duì)穩(wěn)定；在隊(duì)形重構(gòu)階段，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湎鄬?duì)變化頻繁。將無(wú)人機(jī)編隊(duì)控制策略和無(wú)人機(jī)編隊(duì)拓?fù)渥兓Y(jié)合，當(dāng)無(wú)人機(jī)節(jié)點(diǎn)執(zhí)行隊(duì)形重構(gòu)任務(wù)時(shí)，節(jié)點(diǎn)主動(dòng)的改變HELLO探測(cè)幀的發(fā)送周期，從而讓其鄰居節(jié)點(diǎn)可以很快感知拓?fù)渥兓１景l(fā)明能夠有效地適應(yīng)無(wú)人機(jī)集群編隊(duì)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涓邉?dòng)態(tài)的特點(diǎn)，動(dòng)態(tài)改變感知頻率，減少無(wú)人機(jī)編隊(duì)飛行過(guò)程中的網(wǎng)絡(luò)開(kāi)銷，可以應(yīng)用于無(wú)人機(jī)編隊(duì)的通信網(wǎng)絡(luò)中。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無(wú)人機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種無(wú)人機(jī)集群路由方法。

背景技術(shù)

無(wú)人機(jī)集群編隊(duì)是多個(gè)無(wú)人機(jī)作為一個(gè)系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)的無(wú)人機(jī)互相協(xié)調(diào)，根據(jù)預(yù)先設(shè)定任務(wù)，協(xié)作完成。在執(zhí)行協(xié)作搜索、邊境監(jiān)視和態(tài)勢(shì)感知等任務(wù)方面具有巨大的優(yōu)勢(shì)。為了實(shí)現(xiàn)更好的群體編隊(duì)，無(wú)人機(jī)集群節(jié)點(diǎn)之間需要通過(guò)組網(wǎng)通信來(lái)執(zhí)行協(xié)作任務(wù)。文獻(xiàn)“Dynamic Routing for Flying Ad Hoc Networks，IEEE Transactions on VehicularTechnology,vol.65,no.3,pp.1690–1700,2015”公開(kāi)了一種基于GPS的P-OLSR路由協(xié)議，此協(xié)議在原始的Optimized Link-State Routing(OLSR)協(xié)議的基礎(chǔ)上，將地理位置信息作為路由的鏈路質(zhì)量的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)之一，同時(shí)將速度作為加權(quán)信息參與路由評(píng)估。文獻(xiàn)所發(fā)表的P-OLSR路由協(xié)議與OLSR協(xié)議相比，較好的適應(yīng)了無(wú)人機(jī)間的通信場(chǎng)景，但是P-OLSR協(xié)議沒(méi)有考慮到無(wú)人機(jī)集群編隊(duì)飛行場(chǎng)景的特殊性，編隊(duì)通常要在很短的時(shí)間內(nèi)變換隊(duì)形，并且無(wú)人機(jī)的飛行速度通常在30-460km/h，所以編隊(duì)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓陉?duì)形重構(gòu)期間劇烈變化，P-OLSR協(xié)議不能很好的適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓哂芯窒扌浴?/p>

綜上所述，現(xiàn)有的路由協(xié)議沒(méi)有考慮集群編隊(duì)飛行的特點(diǎn)，存在拓?fù)涓兄舆t、丟包率高等情況。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種面向無(wú)人機(jī)集群編隊(duì)的拓?fù)涓兄酚煞椒ǎ摲椒ɑ跓o(wú)人機(jī)集群編隊(duì)特點(diǎn)，將編隊(duì)飛行過(guò)程分為兩個(gè)階段：隊(duì)形保持階段和隊(duì)形重構(gòu)階段。在隊(duì)形保持階段，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁?gòu)型相對(duì)穩(wěn)定；在隊(duì)形重構(gòu)階段，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湎鄬?duì)變化頻繁。將無(wú)人機(jī)編隊(duì)控制策略和無(wú)人機(jī)編隊(duì)拓?fù)渥兓Y(jié)合，當(dāng)無(wú)人機(jī)節(jié)點(diǎn)執(zhí)行隊(duì)形重構(gòu)任務(wù)時(shí)，節(jié)點(diǎn)主動(dòng)的改變HELLO探測(cè)幀的發(fā)送周期，從而讓其鄰居節(jié)點(diǎn)可以很快感知拓?fù)渥兓１景l(fā)明能夠有效地適應(yīng)無(wú)人機(jī)集群編隊(duì)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涓邉?dòng)態(tài)的特點(diǎn)，動(dòng)態(tài)改變感知頻率，減少無(wú)人機(jī)編隊(duì)飛行過(guò)程中的網(wǎng)絡(luò)開(kāi)銷，可以應(yīng)用于無(wú)人機(jī)編隊(duì)的通信網(wǎng)絡(luò)中。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案包括以下步驟：

步驟1：預(yù)測(cè)無(wú)人機(jī)節(jié)點(diǎn)鏈路存活時(shí)間；

設(shè)定無(wú)人機(jī)運(yùn)動(dòng)空間為三維，無(wú)人機(jī)節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)j在t時(shí)刻的相對(duì)距離d_ij(t)的計(jì)算如式(1)：

其中，x_i(t)為節(jié)點(diǎn)i在t時(shí)刻的x方向的值，x_j(t)為節(jié)點(diǎn)j在t時(shí)刻的x方向的值，y_i(t)為節(jié)點(diǎn)i在t時(shí)刻的y方向的值，y_j(t)為節(jié)點(diǎn)j在t時(shí)刻的y方向的值，z_i(t)為節(jié)點(diǎn)i在t時(shí)刻的z方向的值，z_j(t)為節(jié)點(diǎn)j在t時(shí)刻的z方向的值；

t_a時(shí)刻到t_b時(shí)刻無(wú)人機(jī)節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)j相對(duì)距離的變化計(jì)算如式(2)：

Δd＝d_ij(t_b)-d_ij(t_a) (2)

無(wú)人機(jī)節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)j之間鏈路存活時(shí)間t_LD(i,j)預(yù)測(cè)為：