[发明专利]微型无人机群自治管理数据链路

权利要求书

1.微型无人机群自治管理数据链路，其特征在于，其组成包括：

①物理媒介，采用是2.4GHz～2.483GHz的微波；

②链路协议，采用基于国际标准IEEE 802.15.4的无线网络协议ZigBee协议；

③设备，每套设备是由一个手掌大小的微型无人机模型、该微型无人机模型内的串 口RS-232与固定置于该微型无人机模型内的无线模块及天线分别连接组成的发送设备和 接收设备构成，而且，发送设备和接收设备是同一件设备；所述的微型无人机群的微型 无人机模型的数量为大于等于3架小于等于21架；数据链通信是飞机之间进行双向数据 信息交换的过程，数据信息是采用帧的形式进行传输的；所述的无线模块由ZigBee协调 器和ZigBee路由器构成，ZigBee协调器和ZigBee路由器均采用可用来发送数据也可用 来接收数据的半双工的通信方式，在同一时刻无线模块只能发送数据或者只能接收数据；

所述的无线模块的ZigBee协调器，是建立网络并设定技术参数，负责网络中正常工 作以及保持同网络其它设备的通信，它可通过ZigBee路由器来延伸网络的通信范围，一 个ZigBee网络只允许有一个ZigBee协调器，它相当于有线局域网中的服务器，具有对本 网络的管理能力；

所述的无线模块的ZigBee路由器，起到监视或控制作用，它也可作为由于距离太远 而无法直接通信的两个设备间的中继器；

所述的无线模块，型号均为C51RF-CC2430，其主芯片是Chipcon公司推出的用来实 现嵌入式ZigBee应用的无线单片机CC2430，模块上面带有直插的普通无线通信用的定 向天线，它支持2.4GHz～2.483GHz的IEEE 802.15.4/ZigBee协议；

无线单片机CC2430的主要特性为：

1)高性能、低功耗的8051微控制器内核；

2)适应2.4GHz～2.483GHz IEEE 802.15.4的RF收发器；

3)32MHz晶振；

4)128KB的内置闪存；

5)电源电压范围宽，具体为：2.0V～3.6V；

6)电流消耗小：当微控制器内核运行在32MHz时，RX为27mA，TX为 25mA；

7)掉电方式下，电流消耗只有0.9uA；

8)挂起方式下，电流消耗小于0.6uA；

9)8KB SRAM，具备在各种供电方式下的数据保持能力；

④计算机程序，包括无线发送数据程序和无线接收数据程序；

所述的无线发送数据程序存储于无线模块的ZigBee协调器和ZigBee路 由器内；执行该程序，发送设备的无线发送模块的无线单片机CC2430设置 发送数据的信道；设置访问信道，采用载波侦听多点接入/避免冲撞算法访问 信道，如果信道被检测为空闲，发送设备将发送数据；如果信道被检测为忙 碌，发送设备要等待一段随机的时间，随机时间退避后重新检测信道是否忙 碌；若还是忙碌则继续等待，继续检测，直到信道被检测为空闲为止；进入 发送状态，若信道空闲则进入发送状态，监测是否有数据要发送；发送数据， 监测有数据要发送，则发送设备发送数据；

所述的无线接收数据程序存储于无线模块的ZigBee协调器和ZigBee路 由器内；执行该程序，接收设备的无线接收模块的无线单片机CC2430设置 接收数据的信道；设置访问信道，采用载波侦听多点接入/避免冲撞算法访问 信道，如果信道被检测为空闲，接收设备将接收数据；如果信道被检测为忙 碌，接收设备要等待一段随机的时间，随机时间退避后重新检测信道是否忙 碌；若还是忙碌则继续等待，继续检测，直到信道被检测为空闲为止；进入 接收状态，若信道空闲则进入接收状态，监测是否有数据要接收；接收数据， 监测有数据要接收，则接收设备接收数据并存储到CC2430的内存中等待处 理；接收设备收到正确数据后返回给发送设备一个确认信号证明自己已经收 到；

⑤数据链网络拓扑结构为树状拓扑

所述的树状拓扑结构的形状像一棵倒置的树，顶端是树根，树根以下带 分支，每个分支还可再带子分支；除最下一级节点外，其余节点都有子节点， 每个节点只负责管理它的下一级子节点，也就是说每个节点只要计算至多二 个节点的任务与航迹，由根节点接收GPS系统信息定位，而每个子节点都继 承父节点的所有信息，并且与它们的父节点同级的右子树节点存在通信链 路，但是没有控制关系，只有信息传输；一旦有节点被击落或通信链路中断， 可由它的右子树节点晋升，重新获得对原节点依赖的节点的控制权，继续进 行通信；

⑥数据链仿真软件为OPNET网络仿真软件14.5版本，OPNET是美国 MIL3公司开发的网络仿真软件。