[發(fā)明專利]無人機(jī)集群失效的控制方法、系統(tǒng)及存儲(chǔ)介質(zhì)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210033514.1
• 申請(qǐng)日: 2022-01-12
• 公開（公告）號(hào): CN114363340A
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何勇;徐鑫
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): H04L67/10
• 分類號(hào): H04L67/10;H04L67/1008;H04L67/1034
• 代理公司: 北京同輝知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11357
• 代理人: 何靜

1.無人機(jī)集群失效的控制方法，無人機(jī)組網(wǎng)過程中，定義每個(gè)無人機(jī)看做為一個(gè)節(jié)點(diǎn)，無人機(jī)相互間通信連接看做為一個(gè)連邊；其特征在于，

每一次新加入的無人機(jī)的節(jié)點(diǎn)選擇與現(xiàn)有無人機(jī)組網(wǎng)中能使得平均通信承載壓力最小的節(jié)點(diǎn)通信連接；

基于通信承載壓力指標(biāo)對(duì)無人機(jī)的節(jié)點(diǎn)狀態(tài)進(jìn)行分類，節(jié)點(diǎn)失效發(fā)生時(shí)，剩余承壓能力強(qiáng)的節(jié)點(diǎn)優(yōu)先進(jìn)行承載節(jié)點(diǎn)失效時(shí)多余的承載壓力；

當(dāng)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行失效時(shí)，獲取失效區(qū)域中剩余通信承載能力大的周邊節(jié)點(diǎn)，代替已經(jīng)失效的節(jié)點(diǎn)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制方法，其特征在于，平均通信承載壓力包括節(jié)點(diǎn)的通信承受壓力PCN和連邊的通信承受壓力PCE；節(jié)點(diǎn)的通信承受壓力PCN為：

在公式(1)中，PCN_l指網(wǎng)絡(luò)中任一節(jié)點(diǎn)l的平均通信承載壓力，N₁表示所有與節(jié)點(diǎn)l直接相連的其他節(jié)點(diǎn)數(shù)；N₂表示所有與節(jié)點(diǎn)l間接相連的其他節(jié)點(diǎn)數(shù)；N指無人機(jī)集群網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的總個(gè)數(shù)(N₁+N₂+1＝n)；deg(i)指節(jié)點(diǎn)i對(duì)應(yīng)的度值，PCN_l指節(jié)點(diǎn)l可以承受的通信壓力；代表節(jié)點(diǎn)j不與節(jié)點(diǎn)l直接相連，節(jié)點(diǎn)j到節(jié)點(diǎn)l的最短路徑上經(jīng)過的其他節(jié)點(diǎn)數(shù)(包含節(jié)點(diǎn)j)；

連邊的通信承受壓力其定義如公式(2)所示；

公式(2)中PCE_ij指網(wǎng)絡(luò)中任一節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)j構(gòu)成的通信連邊的承載壓力，λ₀,λ₁,λ₂分別代表三種不同情形下的調(diào)整系數(shù)，deg(n_i)則是節(jié)點(diǎn)n_i的度值，衡量了節(jié)點(diǎn)n_i和節(jié)點(diǎn)n_j對(duì)應(yīng)的連邊在雙方所有連邊中的地位程度差異，|PCN_i-PCN_j|則衡量了節(jié)點(diǎn)n_i和節(jié)點(diǎn)n_j的通信承載壓力之間的差異大小。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制方法，其特征在于，對(duì)無人機(jī)的節(jié)點(diǎn)狀態(tài)進(jìn)行分類，分類為：高級(jí)態(tài)H、中級(jí)態(tài)M和初級(jí)態(tài)L，Q_max代表節(jié)點(diǎn)最大負(fù)載能力，和分別代表用于非監(jiān)控任務(wù)和監(jiān)控任務(wù)的節(jié)點(diǎn)負(fù)載，則當(dāng)時(shí)節(jié)點(diǎn)狀態(tài)處于高級(jí)態(tài)，當(dāng)時(shí)節(jié)點(diǎn)狀態(tài)處于中級(jí)態(tài)，當(dāng)節(jié)點(diǎn)狀態(tài)處于初級(jí)態(tài)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制方法，其特征在于，基于最小負(fù)載原則，進(jìn)行節(jié)點(diǎn)狀態(tài)切換包括：從初級(jí)態(tài)L、中級(jí)態(tài)M和高級(jí)態(tài)H的方向依次進(jìn)行單向切換。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的控制方法，其特征在于，高級(jí)態(tài)初始失效：初始失效節(jié)點(diǎn)周圍找到PCN值最小的節(jié)點(diǎn)，并將其由中級(jí)態(tài)M轉(zhuǎn)換為高級(jí)態(tài)H；判斷該節(jié)點(diǎn)的剩余承載能力是否能完全吸收原高級(jí)態(tài)H節(jié)點(diǎn)失效后釋放的通信壓力，若能則失效不再向周圍傳遞，失效結(jié)束；否則繼續(xù)向周圍傳遞，直到某個(gè)節(jié)點(diǎn)的剩余承載能力能完全吸收所用釋放的通信壓力；失效結(jié)束后，所所有節(jié)點(diǎn)的PCN值被重新分配，網(wǎng)絡(luò)再次達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)；

中級(jí)態(tài)初始失效：當(dāng)存在直接與初始失效的中級(jí)態(tài)M節(jié)點(diǎn)相連的初級(jí)態(tài)L節(jié)點(diǎn)時(shí)，則對(duì)應(yīng)含有最小PCN值的初級(jí)態(tài)L節(jié)點(diǎn)狀態(tài)轉(zhuǎn)換為中級(jí)態(tài)M；否則，不存在該種狀態(tài)切換，初始失效中級(jí)態(tài)M節(jié)點(diǎn)周圍的含有最小PCN值的中級(jí)態(tài)M節(jié)點(diǎn)成為替代節(jié)點(diǎn)，直到某個(gè)節(jié)點(diǎn)的剩余承載能力能完全吸收所用釋放的通信壓力；失效結(jié)束后，所所有節(jié)點(diǎn)的PCN值被重新分配，網(wǎng)絡(luò)再次達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)；

初級(jí)態(tài)初始失效：當(dāng)初級(jí)態(tài)L節(jié)點(diǎn)初始失效時(shí)，與其相鄰的中級(jí)態(tài)M或高級(jí)態(tài)H節(jié)點(diǎn)直接吸收其原本承擔(dān)的較小的通信承載壓力。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制方法，其特征在于，包括集群網(wǎng)絡(luò)生成，用于進(jìn)行所有節(jié)點(diǎn)的通信承受壓力分布和各節(jié)點(diǎn)的監(jiān)控范圍分布；

所述集群網(wǎng)絡(luò)通過獲取通信承載壓力指標(biāo)和最小負(fù)載原則下生成的。