[发明专利]一种分布式无人机编队状态信息广播发送频率的优化方法

说明书

本发明公开了一种分布式无人机编队状态信息广播发送频率的优化方法，涉及无人机编队技术领域，包括以下步骤：S1：每架无人机广播发送以北东地坐标为参考系的飞行状态信息，包括位置信息和速度信息；S2：每架无人机获取编队中其他无人机的状态信息，计算本机到编队内所有其他无人机的相对位置矩阵和相对速度矩阵；S3：每架无人机计算本机与其他无人机的相对速度矢量在相对位置矢量上的速度投影；S4：设置安全距离，分别计算每架无人机与其他无人机之间的参考状态信息发送频率；在保证编队飞行安全前提下，降低分布式无人机编队状态信息广播发送频率，减少编队飞行对通信网络速率需求，增加分布式无人机编队规模。

技术领域

本发明涉及无人机编队技术领域，更具体地说，它涉及一种分布式无人机编队状态信息广播发送频率的优化方法。

背景技术

相对于集中式，分布式无人机编队不依赖控制中心，具有更好的抗毁能力，可有效提升无人机编队的生存能力。因此，分布式无人机编队在军事、应急抢险等领域受到越来越广泛的关注。然而，相比于集中式无人机编队，分布式无人机编队相关实用化研究尚处于起步、甚至是空白状态。

为了实现编队队形保持、队形变换和避碰等功能，分布式无人机编队中每架无人机需要获取其他无人机的飞行状态信息。因此，每架无人机需要通过无线通信设备按照一定频率广播发送自身飞行状态信息。机载通信设备由于体积、重量和功耗的限制，与地面设备相比，其通信速率受到显著限制。然而，随着编队中无人机数量的增加，编队中各架无人机之间的信息传输量将几何增长，严重影响分布式无人机的编队规模。

降低无人机发送自身状态信息的发送频率可以显著降低编队中信息传输量，可有效提升编队规模，进一步提升编队遂行任务的能力。另一方面，当无人机状态信息发送频率过低时将影响编队的飞行安全。现有方法是将信息频率划分为高低两档，当编队中无人机飞行状态变化剧烈时采用高频率发送，反之则采用低频率发送。现有技术存在以下不足：

(1)简单的二元发送频率优化策略，难以适应多样化的编队飞行状态。

(2)没有考虑卫星导航信息更新率的限制。卫星导航信息更新率决定了无人机有效状态信息的更新频率，应将该限制加入无人机状态信息发送频率计算过程。

(3)没有考虑通信链路丢包率对无人机发送自身状态信息频率的影响。由于无线信道的衰落特性影响，无线通信链路不能完全可靠，存在着一定通信丢包率，应在计算无人机状态信息发送频率过程中考虑其影响。

发明内容

本发明目的在于针对上述现有技术的不足，针对分布式无人机编队场景，提出一种分布式无人机编队状态信息广播发送频率的优化方法，考虑卫星导航信息更新率和通信链路丢包率的影响，在保证编队飞行安全前提下，降低分布式无人机编队状态信息广播发送频率，减少编队飞行对通信网络速率需求，增加分布式无人机编队规模。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种分布式无人机编队状态信息广播发送频率的优化方法，包括以下步骤：

S1：每架无人机广播发送以北东地坐标为参考系的飞行状态信息，包括位置信息和速度信息；

S2：每架无人机获取编队中其他无人机的状态信息，计算本机到编队内所有其他无人机的相对位置矩阵和相对速度矩阵；

S3：每架无人机计算本机与其他无人机的相对速度矢量在相对位置矢量上的速度投影；

S4：设置安全距离，分别计算每架无人机与其他无人机之间的参考状态信息发送频率；

S5：每架无人机用其他无人机到本机的通信丢包率代替本机到其他无人机的通信丢包率，计算本机到其他无人机的安全状态信息广播发送频率；

S6：选取某无人机到其他无人机的安全状态信息广播发送频率的最大值作为该架无人机的编队安全状态信息广播发送频率；