[发明专利]一种基于频点替换的专用自组网抗干扰方法

说明书

本发明提出了一种基于频点替换的专用自组网抗干扰方法，该方法包括如下步骤：(1)通过被干扰节点的广播对干扰信息进行收集和处理；(2)通过划分节点类型，对受干扰影响的有限域内节点的被干扰频点所在时隙进行半时隙频点替换，保证安全工作模式下资源的有效利用；(3)通过检测干扰变化信息，实时自适应进行抗干扰流程，实现基于频点独立的工作模式切换；本发明充分利用了在干扰条件下的专用自组网通信信道和时间资源，满足基于跳频的无人系统专用自组网安全、可靠、抗干扰的通信需求。

技术领域

本发明涉及一种基于频点替换的专用自组网抗干扰方法，尤其涉及利用频点替换对抗复杂环境下动态干扰的应对方法，和针对有限干扰域场景，减少传输消耗的资源分配优化方法。

背景技术

随着传感器技术、网络技术、人工智能技术的发展，由大量人工个体组成用于完成特定任务的大规模无人系统正得到越来越广泛的应用。在工业上利用传感器网络，由大量机器人组成的人工系统用于危险物品的检查、收集和搬运，在水下、陆地和太空等危险或复杂环境中进行探测、监视；在军事上利用大量微型传感器网络机器人撒布在特定区域，从而在大范围时空域内进行实时监控、态势感知，甚至协同攻击；由大规模无人机、无人舰艇和机器人等代替进行工作任务处理、侦察和作战，可以最大限度地提升任务效率、减少人员风险。而这些群体协作无人系统能够在野外任何没有4G、5G等预布置网络环境下顺利精确地相互交互、协同工作，连接它们之间自组织通信网络是关键技术之一。

随着群体协作无人系统应用与发展，未来自组织通信网络节点规模将越来越大、业务信息量也越来越丰富，群体协同组网的安全性和可靠性也会越来越高。自组织网络在应用环境下受到蓄意电磁干扰、多种随机干扰时，将会导致网络出现误码、阻塞、甚至崩溃等情况。

现有自组织网络如被无人机集群平台经常使用的IEEE 802.11等主流自组织网络协议，存在干扰条件下网络容量急剧恶化、网络稳定性差等问题，这会导致群体无人系统无法可靠、安全地协同工作。部分专用自组织网络系统主要采用跳扩频、调零天线等方法进行抗干扰，虽然点-对点通信模式时有效，但其抗干扰模式单一、效率低，尤其无法解决大规模组网应用时干扰条件下网络容量急剧恶化和稳定性差等问题。

本发明基于传统跳频专用自组网系统，提供一种网络层抗干扰方法，该方法可提供传统固定式跳频和自适应跳频等技术无法解决的，更可靠、安全的连接，和频点资源、时隙资源的优化分配，实现无人系统专用自组网的稳定运行。

发明内容

本发明的目的是针对无人系统恶劣环境、复杂动态干扰场景下的专用自组网通信问题，提供一种抗干扰方法，该方法可提供传统固定式跳频和自适应跳频等技术无法解决的，更可靠、安全的连接，和频点资源、时隙资源的优化分配，实现无人系统专用自组网的稳定运行。

为了达到上述目的，本发明采用部分受干扰节点切换到安全工作模式的方法，技术方案如图1所示，具体过程如下：

(1)干扰信息的收集和处理

(1.1)干扰频点发现：设定物理层具有识别频点被干扰的能力，干扰频点的发现包括：节点物理层检测发现并通知网络层，或一定时间内节点网络层无法收到邻居节点周期性消息。

(1.2)干扰频点广播：干扰频点发现后，被干扰节点利用最近可用时隙发送频点干扰状态帧，帧内容包含自身干扰频点信息、可用频点信息、节点属性、是否切到安全工作模式。其中干扰频点信息指的是频点干扰的情况，可用频点信息指的是一跳或二跳邻居节点频点干扰导致的不可共用情况。

(1.3)干扰信息处理：收到频点干扰状态帧的节点，更新自身频点状态表，并在最近可用时隙发送频点干扰状态回复帧。一旦某节点收到所有一跳邻居的频点干扰状态回复帧，则整合频点状态表，并根据上述信息进行节点类型的判断。

(2)基于节点类型的干扰频点替换