[发明专利]认知无人机自组网下的确定性盲交会方法

说明书

本发明涉及一种认知无人机自组网下的确定性盲交会方法，包括：步骤1，根据节点感知的可用信道以及向日葵引理设计单接口基础跳频序列；步骤2，基于信道质量，设计跳频序列；步骤3，基于占空比框架，设计跳频序列；步骤4，基于信道质量和占空比框架，扩展多接口跳频序列。本发明所述认知无人机自组网下的确定性盲交会方法，通过对本地信道按其质量排序及拓展，利用向日葵定理作为跳频序列设计的基础，能够适用于完全异构网络，并对跳频序列基于占空比框架的唤醒设计，有效降低了平均交会时间和最大交会时间的大小，高效并符合实际地实现多接口认知无人机自组网盲信道交会。

技术领域

本发明涉及认知无人机自组网技术领域，具体涉及一种认知无人机自组网下的确定性盲交会方法。

背景技术

在现代信息化对抗场景中，恶劣的现场条件使得无线电磁环境更为复杂多变，可用的频谱资源非常稀少，尤其在受到恶意的针对性干扰时，更容易造成通信中断、网络时延波动大、消息延误等问题，而无人机自组网协同任务复杂，更是极度依赖电磁频谱的保障，为了应对极为具有挑战性的无线频谱环境，无人机自组网将认知无线电技术与无线自组网技术进行结合，意图充分发挥两者的技术优势，解决现实无线网络应用的问题。传统单接口自组网存在资源利用能力不足和组网鲁棒性差，难以适应复杂动态无线频谱环境等诸多问题，亟需在无人机自组网中引入多接口多信道技术，对于在只有异构的时钟、可用信道、频谱感知能力，没有预设的角色分配、用户个体标识符、总计的信道数，不同授权信道标签的完全分布式异构网络环境下，多接口无人机节点通过自动感知周围的电磁环境发现可用的频谱资源集后，如何与其他节点建立有效的通信链路是感知之后、通信之前需要解决的首要问题，也是实现网络架构建立的前提，因此如何在异构无人机分布式自组网环境下形成一个优异交会时间TTR(time to rendezvous)的信道交会技术是一个值得探讨的问题。

为实现无人机节点间的通信交互信息数据，首先要在一个相同的可用信道上与其他无人机节点相遇从而建立通信链路，也就是交会，但每一个无人机节点的可用频谱差异性及动态性导致交会不易实现，现存多节点组网算法往往存在一些弊端：过度依赖公共控制信道，所有节点均在公共控制信道上实现交会；或不能实现自组织，而仍由一个各种形式的控制中心来掌控全局等。因此，无需预定公共控制信道的盲交会技术的研究近年来备受关注，其中信道跳频(Channel Hopping,CH)被认为是解决交会问题的一种很有前途的方法。

认知自组网下的信道交会主要分为两大类，即存在辅助设备的信道交会算法和盲信道的信道交会算法，存在辅助设备的信道交会算法明显的优点是算法简单，简化了认知用户之间的信道交会建立链路的过程，但同时也存在一些问题，覆盖全网的中心控制器或者专用公共控制信道，在信道交会的整个过程中负载不断增加，限制了网络容量，同时面临着被蓄意攻击导致整个网络瘫痪的风险，降低了网络的鲁棒性，盲信道节点算法与之截然相反，它不依赖网络中的公共控制信道或者中心控制器，而是一种动态的灵活的信道交会策略，满足了认知自组网的动态变化的特性，而配备多个无线电接口的无人机节点可以同时接入更多的信道，这表明交会过程可以加快。

双用户多接口交会，一个基于伽罗瓦理论(Galois theory)的适用于多无线电场景的信道跳频方案被提出，其中要求信道数量P为质数，该跳频序列的一个重要结论是，√P接口需要获得最佳的交会机会，EAR算法是JS算法的扩展，信道按质量排序，越好的信道访问越频繁。

多用户多接口交会，一些现有的多用户交会算法(如JS)简单地利用了信道信息同步技术，一旦单个用户实现成对交会，它们将交换它们的信道信息(例如，标识和本地时钟)，并同步它们的信道序列，之后，遇到的新用户将通过使用相同的跳频序列来切换信道，这种方式会导致不可容忍的交会延迟，尤其是当相邻的单个用户数量很大时。作为对策，一些算法采用协作和中继框架，在这种框架下，信道跳频序列可以通过相邻中继站进行调整，并且交会延迟可以显著降低。然而，现有的协作算法被应用于一些非分布式场景，例如已知全局信道的数量和节点间角色的区分。