[发明专利]一种紫外光协助无人机编队最优刚性拓扑生成方法

说明书

本发明提供了一种紫外光协助无人机编队最优刚性拓扑生成方法，包括以下步骤：S1：无人机编队中的每个节点到达提前规定好的集结点；S2：每个无人机节点利用搭载的无线紫外光MIMO装置寻找自身的邻居节点，并建立各自的邻居信息列表；S3：根据邻居信息列表中的内容计算每个无人机节点和其邻居节点的链路权值；S4:基于最优刚性图的分布式编队拓扑生成。本发明通信代价最小，使得网络的链路更加可靠，同时减少了网络的能量消耗，实现了节能的目的，提高了无人机集群编队时的作业能力；不需要知道所有无人机节点的信息，编队中的每个无人机仅仅需要知道相邻无人机的信息，适合大规模无人机网络。

技术领域

本发明属于拓扑控制技术领域，具体涉及一种紫外光协助无人机编队最优刚性拓扑生成方法。

背景技术

由于单个无人机计算、探测和作业能力有限，使用多无人机协作的形式能充分发挥集群无人机的优势，提高无人机执行任务的能力。无人机编队协同的基础是各机之间保持可靠通信，实时信息共享，但在特殊情况下，特别是电子对抗过程中无人机编队需要保持无线电静默状态以降低暴露风险，若无人机只使用无线电通信方式，此时很难维持编队通信网络的完整性。无线紫外光具有背景噪声小、抗干扰能力强、低功耗、易于机载等优点，能满足这种通信方式下的需求。

拓扑控制的任务就是依据给定的规则为各节点从物理邻居节点中选取合理的逻辑邻居节点进行通信，从而保证在全局网络连通的条件下降低节点的传输功率,有效地延长网络生命周期，分为集中式拓扑控制和分布式拓扑控制。集中式拓扑控制的实现依赖于全局信息的获得，因此网络可部署规模有限。在分布式拓扑控制中，各节点只需依据从其物理邻居节点获知的信息自主选择其逻辑邻居节点，典型的方法有LMST、CBTC、RNG等。基于刚性图构建的拓扑任何一个顶点的运动都不会破坏整个图的形状，适用于无人机编队保持时的应用，最优刚性图是一种拥有最少的通信边数且各边边长加权和最小的刚性图。

稳定的无人机编队通信网络能保障整个编队集群高效地执行任务，因此，需要为编队设计一个信息交互拓扑，使所有无人机使用此信息交互拓扑生成并保持给定的编队队形且通信代价最小。对于大规模的无人机网络，每个无人机的通信距离有限，只能与它的邻居节点进行通信，提出一种基于最优刚性图的分布式拓扑控制方法，不需要知道所有无人机节点的信息，每个无人机节点只需要知道相邻无人机的信息。

需要注意的是，本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明的实施方式提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。

发明内容

本发明目的在于提供了一种紫外光协助无人机编队最优刚性拓扑生成方法，使无人机编队在保持队形的同时减少拓扑的复杂性，构建的网络是链路权值最小的拓扑图，减少了网络的能量消耗，实现了节能的目的。

为实现上述目的本发明采用如下技术方案：

该一种紫外光协助无人机编队最优刚性拓扑生成方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：无人机编队中的每个节点到达提前规定好的集结点；

S2：每个无人机节点利用搭载的无线紫外光MIMO装置寻找自身的邻居节点，并建立各自的邻居信息列表；

S3：根据邻居信息列表中的内容计算每个无人机节点和其邻居节点的链路权值；

S4:每个无人机节点和邻居节点依据步骤S3中的链路权值构成局部最优刚性拓扑，生成最优刚性子图，删除不属于最优刚性图的边，得到全局最优刚性编队图，基于全局最优刚性编队图的分布式编队拓扑生成。

进一步地，上述步骤S1无人机编队中每架无人机的顶部和底部都装载一个半球形的LED阵列。

进一步地，上述步骤S2具体如下：