[發明專利]無人機集群失效的控制方法、系統及存儲介質

在審

• 申請號: 202210033514.1
• 申請日: 2022-01-12
• 公開（公告）號: CN114363340A
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發明（設計）人: 何勇;徐鑫
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H04L67/10
• 分類號: H04L67/10;H04L67/1008;H04L67/1034
• 代理公司: 北京同輝知識產權代理事務所(普通合伙) 11357
• 代理人: 何靜

本發明涉及無人機集群失效的控制方法、系統及存儲介質，屬于無人機集群失效控制技術領域；控制方法，包括：無人機組網過程中，每一次新加入的無人機的節點選擇與現有無人機組網中能使得平均通信承載壓力最小的節點通信連接；基于通信承載壓力指標對無人機的節點狀態進行分類，節點失效發生時，剩余承壓能力強的節點優先進行承載節點失效時多余的承載壓力；當節點進行失效時，獲取失效區域中剩余通信承載能力大的周邊節點，代替已經失效的節點。基于最小負載原則的級聯失效控制方法，能夠降低失效造成的不利影響范圍。此外，失效規模的減小有助于網絡維持穩定和任務執行效率，能夠在保證效率和效果的基礎上，減輕無人機集群維護者的業務壓力。

技術領域

本發明涉及無人機集群失效的控制方法、系統及存儲介質，屬于無人機集群失效控制技術領域。

背景技術

無人機集群是一種通過若干個無人機組網并以相互通信保持智能協作，進而實現某一特定任務的網絡。級聯失效是一種常見的，在無人機集群運行中因各種風險造成的不利連鎖反應，失效的規模會影響集群網絡的整體穩定性和任務執行效率。因此，通過探索更先進的集群組網技術，以級聯失效為載體探究無人機集群失效控制模式，對于提升無人機集群的作業效率和效果有著至關重要的作用。

發明內容

第一方面，本申請提供無人機集群失效的控制方法，用于分析節點和連邊的拓撲特征優化失效傳播路徑，并最終減少失效規模，能夠在一定程度上提升集群網絡的穩定性，并維持集群任務執行效率。

無人機集群失效的控制方法，無人機組網過程中，定義每個無人機看做為一個節點，無人機相互間通信連接看做為一個連邊；

每一次新加入的無人機的節點選擇與現有無人機組網中能使得平均通信承載壓力最小的節點通信連接；

基于通信承載壓力指標對無人機的節點狀態進行分類，節點失效發生時，剩余承壓能力強的節點優先進行承載節點失效時多余的承載壓力；

當節點進行失效時，獲取失效區域中剩余通信承載能力大的周邊節點，代替已經失效的節點。

在一些公開中，平均通信承載壓力包括節點的通信承受壓力PCN和連邊的通信承受壓力 PCE；節點的通信承受壓力PCN為：

在公式(1)中，PCN_l指網絡中任一節點l的平均通信承載壓力，N₁表示所有與節點l直接相連的其他節點數；N₂表示所有與節點l間接相連的其他節點數；N指無人機集群網絡中節點的總個數(N₁+N₂+1＝n)；deg(i)指節點i對應的度值，PCN_l指節點l可以承受的通信壓力；代表節點j不與節點l直接相連，節點j到節點l的最短路徑上經過的其他節點數 (包含節點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指網絡中任一節點i和節點j構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整系數，deg(n_i)則是節點n_i的度值，衡量了節點n_i和節點n_j對應的連邊在雙方所有連邊中的地位程度差異，|PCN_i-PCN_j|則衡量了節點n_i和節點n_j的通信承載壓力之間的差異大小。

在一些公開中，對無人機的節點狀態進行分類，分類為：高級態H、中級態M和初級態L，Q_max代表節點最大負載能力，和分別代表用于非監控任務和監控任務的節點負載，則當時節點狀態處于高級態，當時節點狀態處于中級態，當節點狀態處于初級態。