[發明專利]一種基于同時同頻全雙工的飛行器自組網方法

有效

• 申請號: 202111509055.1
• 申請日: 2021-12-10
• 公開（公告）號: CN114268360B
• 公開（公告）日: 2023-07-14
• 發明（設計）人: 李喆;王倩;夏耘;張鳳;鄧志均;趙婧;王徳昊;孟元軍
• 申請（專利權）人: 中國運載火箭技術研究院
• 主分類號: H04B7/185
• 分類號: H04B7/185;H04B7/155;H04L5/14;H04L5/16
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 龐靜

1.一種基于同時同頻全雙工的飛行器自組網方法，其特征在于包括如下五個階段：

初始化階段：在所有待組網的飛行器上安裝用于提供時鐘脈沖的晶振時鐘電路，一個飛行器稱為一個節點，并進行初始化，所述初始化包括上電配置初始化以及組網網絡分簇初始化；

節點接入成簇階段：在飛行器飛行過程中，進行自組網網絡中簇首以及簇的動態管理，完成節點的動態接入簇；

簇首損毀判斷階段：在公共廣播信道f₀^CN上，實時檢測簇首節點工作狀態，判斷簇首是否毀損，如果毀損則選擇新的簇首，更新簇結構；

網絡拓撲重構階段：在簇間通信的公共廣播信道f₀^CJ上，檢測是否發生路由失效、鏈路中斷，若發生路由失效或者鏈路中斷，則進行路由表更新和網絡拓撲更新，有效建立通信路徑；

用戶數據傳輸階段：根據業務需求，首先判斷是簇內通信還是簇間通信，簇內通信模式采用同時同頻全雙工直通方式，簇間通信模式采用半雙工路由中繼方式、半雙工直通方式以及全雙工協作中繼方式自適應切換；其次確定每個節點分配的資源，使用的信道，接入協議，確保簇內節點信息能夠實時共享，簇間節點信息能夠廣域共享。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：所述的初始化包括如下內容：

上電配置初始化：所有節點上電，晶振時鐘電路工作并提供時鐘脈沖，加載配置參數；

組網網絡分簇初始化：將整個組網網絡初始化為N個簇，每個簇中M個節點，每個簇中指定一個簇首；所有節點都工作在窄帶的公共廣播信道f₀^CN上，完成初始接入成簇；所述的窄帶的限定范圍為不大于250KHz；上述N大于等于1、M大于等于1。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于：所述的初始接入成簇包括掃描、認證和接入三步：在掃描階段，每個節點或者主動掃描，發送請求幀，等待簇首反饋應答幀，或者節點偵聽簇首發送的信標幀；在認證階段，節點發送認證請求幀，簇首進行接入認證，反饋認證應答幀，并將該節點加入合法用戶集合；在接入階段，節點發送請求連接幀，簇首反饋連接應答幀，并將合法用戶集合中的該節點加入到簇內，完成節點接入。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：簇首以及簇的動態管理采用基于鏈路可靠性修正的簇首選舉與分簇方案，對簇首和簇進行周期性處理，步驟如下：

首先對節點進行分類，利用k-means算法確定簇首和初步分簇結果，將這些簇按照簇節點數量，分為n_k＝n_min、n_k＞n_min以及n_k＜n_min三種類型的簇，其中n_min為初始設定的每個簇中最小節點數量；

然后對不同類型簇的分簇結果根據鏈路可靠性分別進行修正，節點數大于n_min的簇根據鏈路可靠性確定新簇成員的備選集合S_m，節點數少于n_min的簇從S_m中尋找新簇成員加入本簇，得到最終分簇結果。

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：節點的動態接入簇的過程在公共廣播信道f₀^CN上完成，具體包括掃描、認證和接入三步：在掃描階段，選擇是被動掃描還是主動掃描，被動掃描通過偵聽簇首周期發送的信標幀來發現簇，主動掃描是節點主動發送請求幀，從簇首反饋的應答幀中得到簇首的地址信息；在認證階段，節點發送認證請求幀，簇首反饋認證應答幀，將把該節點加入合法用戶集合中；在接入階段，采用CSMA/CA模式，所有節點都工作在相同的窄帶頻段，節點發送請求連接幀，簇首反饋連接應答幀，并將合法用戶集合中的該節點加入到簇內，完成節點接入。

6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：采用CSMA/CA方式，實時檢測簇首節點工作狀態，若損毀，則更新簇結構，同時檢測是否發生路由失效或者鏈路中斷情況，若發生，則進行路由表更新、網絡拓撲更新。