[发明专利]基于三级架构的无人机遥感组网方法、装置及架构

说明书

本发明属于无人机技术领域，提供了一种基于三级架构的无人机遥感组网方法、装置及架构，方法包括建立多种监测任务中各监测任务与无人机资源的适配关系；配置一级无人机主中心；在全国区域范围内，为多个作为无人机空港的地方无人机二级分中心选址，部署并配置地方无人机二级分中心；分别在每个地方无人机二级分中心部署无人机资源，形成三级无人机执行中心。组网装置包括适配关系建立模块、一级无人机主中心配置模块、地方无人机二级分中心部署和配置模块和三级无人机执行中心配置模块。组网架构包括一级无人机主中心、地方无人机二级分中心和三级无人机执行中心。本发明能在面向监测任务时实现无人机的高频次、迅捷观测，为决策部门提供支持。

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，具体涉及一种基于三级架构的无人机遥感组网方法、装置及架构。

背景技术

近年来，随着对地观测技术的不断发展，厘米级超高分辨率、小时级甚至近实时响应、高频次重访的空间信息快速获取能力不断提高。无人航空遥感具有机动灵活、数据获取周期短、安全系数高、可以全天时观测等特点，已在各行业中得到广泛应用。但是无人航空遥感突出存在飞行器单机作业效率低下、缺乏组网协同、载荷平台适应性差、空地之间协同支撑不足等限制条件，制约了面向多种应用需求的无人航空遥感便捷大范围超高分辨率数据获取及其巨大潜力的释放。面对日益繁杂的航空遥感任务和不断提高的航空遥感产品需求，发展快速机动的无人航空器组网遥感观测已经成为对地观测技术发展的重要新方向。

目前的无人机组网协同技术已被世界各国广泛关注。美军在近期发布的《无人机路线图》(Army and Staff,2010)和《无人系统一体化路线图》(DoD，2013)中都将无人机明确规划为未来全球信息网络中的重要节点，并指出无人机自组网将会是未来无人机战术互联网络的发展方向。研究中具有代表性的是美国国防部高级研究计划局(DARPA)牵头的自治编队混合主动控制项目(Mixed Initiative Control of Automata-teams,MICA)(Wohletz et al.2002)、广域搜索弹药项目(Wide Area Search Munitions,WASM)(Chandler,et al.2001；Schumacher et al.,2002；Warfield et al.,2009)和欧洲信息社会技术计划(Information Society Technologies,IST)资助的异构无人机群实时协同与控制项目(Real-time Coordination and Control of Multiple Heterogeneous UAVs,COMETS)(Merino et al.,2005；Ollero et al.,2005)等。国内苏炯铭等开展了基于HLA的MANET网络仿真与应用研究(2010)；陈旿等设计了无人机自组网系统(2009)；王顶等研究无人机网络环境下AODV协议的优化(2013)；陈思静等提出了一种可切换组网模式的高动态自组织无人机网络架构设计，能够自主切换全联通的对等模式和成簇的分级模式(2015)。

虽然当前无人航空器组网协同观测技术蓬勃进展，理论技术日趋完善，但主要集中于小区域范围内的任务指派，且集中于军事领域，不能满足大范围内实时迅捷、超高分辨率的遥感观测需求，具体体现在以下几个方面：(1)单个无人机受到动力性能的制约，难以实现大范围面积观测。目前的航空器组网多也多是为了执行特定的飞行任务，也局限于小区域范围内数据获取。(2)无人航空平台与传感器种类繁多，多为各自独立设计，缺乏统一规范，标准化和通用性较差，难以实现数据的对接共享。(3)全国无人机遥感资源，缺乏就近部署、分布零散、难于调度，限制了无人机遥感在抗震救灾、洪涝灾害监测等应急状态下作用的发挥。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于三级架构的无人机遥感组网方法、装置及网络架构，针对当前无人机遥感组网难以在大区域内开展高频迅捷观测的缺陷，以面向监测任务，尤其是：常态化的生态环境观测与洪涝灾害和国土安全应急观测需求为例，提出一种基于三级架构的全国无人机遥感组网方法、装置及架构，实现无人机的高频次、迅捷观测，为决策部门提供支持。