[发明专利]一种支持MavLink协议的多智能体ZigBee通信方法

说明书

本发明实施例公开了一种支持MavLink协议的多智能体ZigBee通信方法，涉及无人机移动通信技术领域，能够解决Zigbee的透明模式应用在多智能体集群通信时的数据信道堵塞问题。本发明包括：一个多智能体对应一个通信控制器，通信控制器收/发MavLink协议格式数据包，实现多智能体之间信息交互；设计时间同步方法实现多个通信控制器的通信同步，每个通信节点只能在指定时间发送数据，从而避免数据通信冲突，提高透明模式下ZigBee通信网络的性能。本发明适用于使用ZigBee无线通信模块进行支持MavLink协议的无人机之间的编队通信组网。

技术领域

本发明涉及无人机移动通信技术领域，尤其涉及一种支持MavLink协议的多智能体ZigBee通信方法。

背景技术

近些年来，由于生物学、计算机科学、人工智能、控制科学、社会学等多个学科交叉和渗透发展，诞生了多智能体系统这一细化门类，且已成为当前控制学科以及人工智能领域的研究热点。多智能体系统是由一系列相互作用的智能体构成，内部的各个智能体之间通过信息交互，组成网络控制系统，如编队控制系统等，完成单个智能体不能完成的大量而又复杂的工作。通信网络尤其是无线移动通信网络，是多智能体系统的关键组成部分。而ZigBee则又是当前常用的一种无线通信网络。

ZigBee无线通信的优点是更容易实现多架无人机或者多架无人机与地面站的组网。ZigBee无线模块的工作模式有透明模式和命令模式。透明模式将接收到的数据直接发送出去，不做其他任何数据解析。相对于命令模式，透明模式的优点在于可以在网络内直接广播数据，每个节点都可直接收/发数据，无需修改飞控软件即可实现数据的无线传输，并可实现多架无人机的组网。但由于Zigbee网络是一种异步通信网络，当多个智能体在同一时刻试图发送数据时，可能会导致数据信道堵塞，造成数据无法实时发送，严重时可能会导致网络控制系统崩溃，从而导致了Zigbee技术的透明模式，在基于无人机集群的多智能体通信方面一直受限很多，影响了集群的通信稳定性。

发明内容

本发明的实施例提供一种支持MavLink协议的多智能体ZigBee通信方法，能够解决Zigbee的透明模式应用在多智能体集群通信时的数据信道堵塞问题，从而降低网络控制系统崩溃的可能。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

通信网络组网方法由通信控制器实现，通信控制器由嵌入式微控制器、2路TTL电平UART通信接口模块及其他外围电路组成，1路UART接口连接无人机飞控系统；另一UART接口连接ZigBee无线通信模块；ZigBee无线通信模块处于透明传输模式，可在网络内广播数据；具体采用改进精确时间协议(PTP协议)在应用层实现多个多智能体之间时间同步。指定某一个智能体作为主节点实现时间同步，主节点生成实现时间同步所需要的时间戳。在实现时间同步后，所有的智能体有一个统一的时间戳，依据时间戳分配各智能体发送数据帧的带宽，每个智能体只能在指定时间内发送数据；时间同步方法采用一种自定义时间同步协议格式进行收/发时间同步数据帧；通信网络组网方法自动识别时间同步数据帧和MavLink数据帧，并执行相应操作；通信网络组网方法中通信控制器可识别输出通道接受到的MavLink数据帧中的不同字段，对MavLink数据帧进行二次定制，直接在通信控制器内进行数据处理，修改数据帧内数据信息，并优先送入通信控制器发送队列，等待发送至通信网络中；

通信网络组网方法对MavLink数据帧按实时性要求分配优先级，高实时性要求最高的MavLink数据帧优先级最高。发送MavLink数据帧等待队列按优先级进行排序，发送时间片到达时，最高优先级的MavLink数据帧最先发送。