[發明專利]一種無人機集群網絡的拓撲控制方法

在審

• 申請號: 202111020005.7
• 申請日: 2021-09-01
• 公開（公告）號: CN113867382A
• 公開（公告）日: 2021-12-31
• 發明（設計）人: 楊清海;馬永杉;李靜磊;沈八中
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學廣州研究院
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10
• 代理公司: 北京高航知識產權代理有限公司 11530
• 代理人: 劉艷玲

1.一種無人機集群網絡的拓撲控制方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1載入網絡參數，其中網絡參數包括感知目標信息、中心控制單元信息和無人機信息；

S2建立無人機網絡中每個無人機節點之間的通信鏈路，構建網絡控制拓撲結構；

S3基于網絡控制拓撲結構和感知目標信息，選擇感知無人機與中繼無人機并執行相應的感知任務和中繼傳輸任務；

S4建立無人機網絡與中心控制單元的傳輸鏈路，構建網絡業務拓撲結構。

2.根據權利要求1所述的一種無人機集群網絡的拓撲控制方法，其特征在于，還包括如下步驟：

S5基于剩余能量保護機制更新網絡控制拓撲結構和網絡業務拓撲結構。

3.根據權利要求1所述的一種無人機集群網絡的拓撲控制方法，其特征在于，步驟S1具體包括；

感知目標信息包括區域中的K個固定感知目標k∈K＝{1，...，K}，其位置用二維坐標w_k＝[x_k，y_k]^T表示；其中w_k表示第k個感知目標的位置，x_k、y_k分別表示第k個感知目標的位置坐標；

中心控制單元信息包括中心控制單元的位置w₀位于原點，用w₀＝[x₀，y₀]^T表示；

無人機信息包括M個無人機，其平面位置用二維坐標q_m＝[x_m，y_m]^T表示，其中q_m表示第m個無人機的位置，x_m、Y_m分別表示第m個無人機的位置坐標；無人機的飛行高度固定為H。

4.根據權利要求3所述的一種無人機集群網絡的拓撲控制方法，其特征在于，步驟S2包括：建立無人機網絡中每個無人機節點的鄰居列表，構建網絡控制拓撲結構，具體包括：

S21無人機網絡中每個無人機節點都周期性地以最大發射功率發送hello消息，其中hello消息包括無人機節點的ID號、無人機節點當前的平面位置坐標值q、無人機節點當前剩余能量值E和初始能量值E₀；

S22任意無人機節點j收到無人機節點i的hello消息后，無人機節點j向無人機節點i回復應答消息；其中無人機節點i的hello信息包括無人機節點i的ID號、無人機節點i當前的平面位置坐標值q_i、無人機節點i當前剩余能量值E_i和初始能量值E_0i；無人機節點j回復的應答信息包括無人機節點j的hello信息包括無人機節點j的ID號、無人機節點j當前的平面位置坐標值q_j、無人機節點j當前剩余能量值E_j和初始能量值E_0j；

S23無人機節點i與無人機節點j之間彼此完成hello消息的發送與應答后，建立雙向鏈路，無人機節點i與無人機節點j相互將對方添加到自身的鄰居列表中；

當所有無人機節點之間鏈路建立完成后，網絡控制拓撲結構構建完成。

5.根據權利要求4所述的一種無人機集群網絡的拓撲控制方法，其特征在于，步驟S3具體包括：

S31無人機節點在每一個時刻選擇距離當前位置最近的感知目標并向其移動，當無人機i移動到與感知目標之間的平面距離為0時，即d(w_k，q_i)＝0，該無人機i作為感知無人機開始執行對應感知目標的感知任務；

S32當無人機節點j附近沒有感知目標或附近的感知目標均有感知無人機執行感知任務時，該無人機節點j作為中繼無人機執行中繼傳輸任務，此時無人機節點j向著中心控制單元方向進行移動或向著附近超出感知信息一跳傳輸范圍的感知無人機進行移動。