[发明专利]一种无人机蜂群网络通信系统及其控制方法

说明书

本发明公开了一种无人机蜂群网络通信系统及其控制方法，包括：地面终端，用于通过L0频点与大型无人机组成以地面终端为簇头的一级网络，通过L1频点与小型无人机组成以地面终端为簇头的二级子网；大型无人机组，用于通过L0频点与地面终端组成以地面终端为簇头的一级网络，通过L1~L4频点与小型无人机组成以大型无人机为簇头的二级子网；小型无人机组，用于通过L1频点与地面终端组成以地面终端为簇头的二级子网，通过L1~L4频点与大型无人机组成以大型无人机为簇头的二级子网;相邻的二级子网工作在不同的L频点，距离大于预定阈值的二级子网间复用相同的L频点。本方案能够节省频谱资源，在保证通信距离的同时降低系统功耗。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种无人机蜂群网络通信系统及其控制方法。

背景技术

无人机蜂群网络是一种由大量节点组成的分层、多簇结构的分布式自组织网络。无人机集群在执行任务时，需要满足无人机实时跟踪定位、遥控遥测、实时任务规划与协调和任务信息传输等功能，这些功能都需要稳定、可靠的通信网络。

无人机蜂群组网通信作业时，节点之间通信互相干扰，频谱资源分配效率不高，导致系统通信性能下降。将跳频通信应用在自组织网络中可以显著提高网络的抗干扰能力，跳频通信过程中，传输信号的载频按照一定的跳频图案进行跳变，收发双方需要采用同一种跳频图案。但是自组织网络中不仅存在节点之间的点对点发送，也存在节点的点对多点广播发送，每个节点与临近节点需要进行频点协商。现有技术方案要么采用中心控制方式，要么采用反馈信道的方式，未考虑无人机蜂群网络对系统功耗、通信距离和组网灵活性的要求。

因此，需要一种无人机蜂群网络通信系统及其控制方法，能够在节省频谱资源的同时，提高网络通信的抗干扰性和自适应性，降低系统功耗。

发明内容

鉴于上述问题，本方案提出了一种无人机蜂群网络通信系统及其控制方法，采用频分多址复用的方式组网，即，簇内节点采用时分多址方式组网，相距一定距离的簇采用频分复用的方式节省频率资源；根据节点间不同的作用距离在L频段选择高L频点或低L频点进行组网，在保证通信距离的基础上降低系统功耗。

根据本发明的第一方面，提供一种无人机蜂群网络通信系统，包括：地面终端、大型无人机组和小型无人机组。

其中，地面终端，用于通过L0频点与大型无人机组成以地面终端为簇头的一级网络，通过L1频点与小型无人机组成以地面终端为簇头的二级子网；

大型无人机组，用于通过L0频点与地面终端组成以地面终端为簇头的一级网络，通过L1～L4频点与小型无人机组成以大型无人机为簇头的二级子网；

小型无人机组，用于通过L1频点与地面终端组成以地面终端为簇头的二级子网，通过L1～L4频点与大型无人机组成以大型无人机为簇头的二级子网，其中，相邻的二级子网工作在不同的L频点，距离大于预定阈值的二级子网间复用相同的L频点，所述L0～L4频点为从低到高互不重合的L频段频分点。

可选地，在上述无人机蜂群网络通信系统中，大型无人机组中间距小于第一预设距离的大型无人机之间进行协同信息交互；小型无人机组中间距小于第二预设距离的小型无人机之间进行协同信息交互。也就是说，大型无人机之间和小型无人机之间采用单跳网络通信。

可选地，在上述无人机蜂群网络通信系统中，地面终端与大型无人机之间的一级网络的通信距离不小于110km，大型无人机组中相邻大型无人机之间的通信距离不小于5km；地面终端与小型无人机之间的二级子网的通信距离不小于30km，所述小型无人机组中相邻小型无人机之间的通信距离和所述大型无人机与小型无人机之间的二级子网的通信距离不小于5km。

可选地，在上述无人机蜂群网络通信系统中，地面终端用于根据小型无人机的节点数量和网络拓扑结构确定二级子网的工作频点，并将二级子网的工作频点分配给二级子网的簇头。