[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

本發明提供一種無人機集群網絡的拓撲控制方法，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。本發明保證無人機集群網絡高傳輸質量與網絡生存時間，提高無人機集群網絡的拓撲控制性能。

技術領域

本發明涉及無人機網絡拓撲控制技術領域，特別是一種無人機集群網絡的拓撲控制方法。

背景技術

目前，在大區域多目標(工地、農田、漁場等)的感知傳輸場景中，使用無人機集群執行感知傳輸任務已經成為當前無人機系統的一個重要發展方向。現有技術中，無人機集群在執行任務的過程中，存在無人機集群無法保證整個無人機網絡的感知范圍，或者網絡生存時間不足等技術問題。因此，提出一種能夠保證無人機集群網絡傳輸質量與網絡生存時間的拓撲控制方法亟具需要。

發明內容

針對上述提出的現有技術中無人機集群執行感知任務過程中存在無法保證整個無人機網絡的感知范圍，或者網絡生存時間不足的技術問題，本發明旨在提供一種無人機集群網絡的拓撲控制方法。

本發明的目的采用以下技術方案來實現：

本發明示出一種無人機集群網絡的拓撲控制方法，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。

一種實施方式中，該方法還包括如下步驟：

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。

一種實施方式中，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。

一種實施方式中，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；