[发明专利]基于无人机的应急物联通信方法

摘要

一种基于无人机的物联应急通信方案：第一步构建基于无人机的应急物联网数据传输系统，在原有平面通信网络的基础上引入无人机通信平台，通过快速构建新的地面通信节点到无人机的通信链路形成立体通信网络；第二步，为基于无人机的应急通信网络设计网络通信协议，应急通信网络设计网络通信协议的核心设计如下：首先，设定无人机指定的数据优先度最高，并且该优先度将突破原先网络按照数据类型区分的优先度的分配方式；其次，由于指挥中心需要的信息可能会随时间改变，因而指令也有所不同，该网络最高优先级的数据呈动态变化；最后，给出优先级实现的方案并对系统模型进一步优化。

主权项

1.基于无人机的应急物联网通信方法，其特征在于具体步骤如下：第一步构建基于无人机的应急物联网数据传输系统；在原有平面通信网络的基础上引入无人机通信平台，通过快速构建新的地面通信节点到无人机的通信链路形成立体通信网络；第二步为基于无人机的应急通信网络设计网络通信协议，协议的核心设计如下：(1)设定无人机指定的数据的优先度最高；基于某一具体应用的物联网往往产生多种类型的数据，而不同类型的数据在传输过程中通常具有不同的QoS(Quality of Service)要求，根据数据的QoS要求设定不同的传输优先度是网络通信协议的通行做法，因此，传输数据的优先度往往与数据类型对应；在紧急情况下，为更好地决策和实施救援，指挥中心需要大量的来自现场的动态监测数据；针对这一需求，在本发明构建的应急通信网络中，指挥中心可通过无人机向原有的传感网络发出现场监测数据的调度指令，为保证指挥中心调度所指向的数据的实时性，本发明设定调度数据具有最高的优先度；这一设定将引入新的优先度特点：由于调度数据类型随时间动态变化，且不排除调度所指向的部分数据在原有的优先度体系中层级较低，因此将在同一个网络里形成两个独立并行的优先度体系；(2)基本实现方案；该网络的数据优先级随需求度不同将呈现动态变化，围绕着优先级的实现，给出一个方案：假设原先网络有两种类型的数据，分别定义成数据a和数据b，指挥中心调度的数据设为c；具体实现如下：1)多址接入协议设定；选择随机接入协议，将时间轴分成若干个时隙，各传输节点只能在时隙开始的时候才能发送分组；2)优先级设定；指挥中心调度指向的数据c优先度最高，设为1级，数据b的优先度次之，设为2级，数据a的优先度最低，设为3级；3)分组数据发送；节点在发送分组数据前先在信道上进行数次载波侦听，为保障优先度高的数据最先发送出去，设定1级优先度的数据在发送前只需侦听一次，若信道空闲，即可发送，其他优先级的数据需连续侦听两次；若信道忙，节点将随机等待一段时间后再重复该分组数据发送步骤；其中等待时间设定为：，其中参数ki,i∈N+与系统时延有关，并且当m＜n，m,n∈N+时，km＜kn；(3)建立基本方案基础上的优化方案；在由多架无人机覆盖的通信网络中，会出现不同无人机覆盖的区域间等待传输的数据的优先度等级差异明显，无人机A覆盖的区域内优先度高的数据堆积严重，而相邻的由无人机B覆盖的区域内堆积的主要是优先度较低的数据，此时，无人机A覆盖的区域内优先度高的数据可以首先传输给无人机B覆盖的区域内的节点，再通过无人机B构件的链路传出；上述过程中，如果无人机B覆盖的区域并非是目的区域，则可进一步传输给无人机B覆盖区域的相邻区域内的节点，再经由该区域的无人机链路传输；以此类推。