[发明专利]一种多无人系统协同的端到端谐振式通信方法在审
申请号: | 202210325652.7 | 申请日: | 2022-03-30 |
公开(公告)号: | CN114698049A | 公开(公告)日: | 2022-07-01 |
发明(设计)人: | 王海;秦蓁;李艾静;于卫波;米志超;彭来献;郭晓;朱毅;徐正芹;秦子超;孙伟皓 | 申请(专利权)人: | 中国人民解放军陆军工程大学 |
主分类号: | H04W40/22 | 分类号: | H04W40/22;H04W40/20 |
代理公司: | 北京力量专利代理事务所(特殊普通合伙) 11504 | 代理人: | 刘一霖 |
地址: | 210007 江*** | 国省代码: | 江苏;32 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 无人 系统 协同 端到端 谐振 通信 方法 | ||
一种多无人系统协同的端到端谐振式通信方法,包括如下步骤:根据源点和目的点之间的距离以及无人系统的数量,设置数据转发点个数及其位置;无人系统到达预设的初始位置,并按照编号分为两类运动节点;设置无人系统的运动周期和运动节拍;无人系统分别按照第一个节拍、第二个节拍的运动方式运动;判断源点的数据是否都到达目的点,若为是,数据转发过程结束;若为否,无人系统按照设置的运动节拍重新转发。本发明可以在不需要理论计算布点以及不需要人工介入的情况下,根据预定设定的程序和规则,多个无人系统(无人机、无人车、无人艇、无人潜航器、太空飞行装置等)相互配合,先后形成一条动态的谐振通信链路,从而完成端到端的数据传输。
技术领域
本发明涉及无人机系统中继通信的技术领域,尤其涉及多无人系统协同的端到端谐振式通信方法的技术领域。
背景技术
端到端数据通信是通信网的永恒主题之一。其中,通信中继的位置以及转发点的选取是端到端数据通信的重要问题之一。在常规的基站转发或者是电台通信中继中,为了选取合适的转发点,一般采用纯理论计算、实际测量以及理论计算与实际测量相结合等多种方法。在纯理论计算的方式中,设计者通过地图之间的相对距离以及收发电台的相对高度、电台的发射功率和天线增益等,利用已知的损耗公式计算出在特定区域距离上信号的理论损耗。然后根据阈值要求和理论计算值,选取合适的位置作为转发点。实际测量则是指路测人员利用信号检测工具沿源点和目的点连线朝远离信号发射源的方向运动。在检测到信号降低到特定门限后,选取该点为信号转发点。理论计算与实际测量相结合的方式则是先利用理论计算的方式粗略的选取转发点;然后,路测人员在该点周围利用信号测量仪进行信号检测;最后根据任务要求的门限值确定转发点。
在无人系统的通信中继场景中,现有的一些专利也是采用了理论计算的方式。具体而言,首先计算任意两点之间的理论路径损耗值,然后根据理论值选择合适的中继位置,以保证数据的中继收发。例如清华大学戴琼海等申请的发明专利《任务、通信和拓扑交织的无人机集群协同控制方法》(专利申请号:CN201310170260.9),提出一种任务、通信和拓扑交织的无人机集群协同控制方法,包括以下步骤:建立无人机的任务、通信和拓扑的关联函数;建立无人机的交互通信数目策略集、任务信息矩阵策略集和交互通信无人机之间的相对距离策略集,并确定赢得矩阵及相关约束;获取交互通信数目策略集、任务信息矩阵策略集和交互通信无人机之间的相对距离策略集中满足预设需求的无人机交互通信数目、任务信息传输量和无人机之间的相对距离;以及根据满足预设需求的无人机交互通信数目、任务信息传输量和无人机之间的相对距离对无人机集群进行控制。该专利申请是通过理论计算来构建无人机之间的通信能力。
事实上,在传统的无线中继网络中,如果按照理论模型确定中继点后通信效果不够理想,那么还可以再对中继点的位置进行调整。由于中继点都在地面上,该调整可能并不麻烦。然而,在空中无人机中继网络中,特别是在多中继的情况下,一个中继点的调整可能会影响全网的中继拓扑。例如,离源点最近的某中继点在按照理论计算的方式布点后,其周围存在环境干扰从而导致通信效果较差。此时需要将该中继点的位置向更靠近源点的方向移动。然而,在该点移动后,其与下一个中继点之间的距离又会拉长,从而会导致第二跳中继恶化。如果继续调整第二跳的位置,则又会影响第二跳与第三跳之间的通信质量等等。
合肥工业大学罗贺等申请的发明专利《基于最小树形图的无人机编队通信拓扑的获取方法及系统》(专利申请号CN201610384144.0),提供了一种基于最小树形图的无人机编队通信拓扑的获取方法及系统,该方法包括:根据预设编队的队形构建编队通信图;计算所述编队通信图的最小树形图;判断所述最小树形图的根节点所属的无人机能否作为编队领航者,根据判断结果,获取最优通信拓扑。该方法根据预设编队的队形构建编队通信图,并通过计算编队通信图的最小树形图,再判断所述最小树形图的根节点所属的无人机能否作为编队领航者,根据判断结果,获取最优通信拓扑,保证了编队保持过程中整体的通信代价最小,该方法是基于编队来生成树形图。编队是已知的,并非为通信中继专门设计拓扑。
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