本發(fā)明涉及自組網(wǎng)通信，特別是涉及一種無人機集群自組網(wǎng)通信方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著無人機技術(shù)的發(fā)展，無人機集群的通信技術(shù)逐漸完善。在無人機集群中，通常是采用自組網(wǎng)的方式進行通信，自組網(wǎng)集群中各個節(jié)點互相可以進行通信，便于各個無人機之間的信息互通，協(xié)同工作?，F(xiàn)有無人機集群自組網(wǎng)技術(shù)主要依賴于5g及以下網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，存在通信延遲大、穩(wěn)定性差、覆蓋范圍有限等問題。傳統(tǒng)的4g/5g技術(shù)在無人機集群通信中得到了應(yīng)用，而傳統(tǒng)的4g/5g通信技術(shù)在復(fù)雜環(huán)境中仍存在較高的網(wǎng)絡(luò)延遲，難以滿足無人機集群對高實時性和低延遲的需求；且隨著無人機集群規(guī)模的擴大和數(shù)據(jù)傳輸需求的增加，現(xiàn)有的4g/5g網(wǎng)絡(luò)在帶寬方面存在一定的瓶頸，難以支持大規(guī)模數(shù)據(jù)的高效傳輸；再者，在干擾較多的環(huán)境中，傳統(tǒng)的4g/5g通信技術(shù)容易受到外界干擾，影響通信的穩(wěn)定性和可靠性；其次，現(xiàn)有的4g/5g通信技術(shù)在頻譜資源利用和動態(tài)調(diào)整方面的優(yōu)化不足，難以滿足無人機集群在自組網(wǎng)(manet)的通信需求。

2、因此，傳統(tǒng)的無人機集群自組網(wǎng)技術(shù)由于通信延遲大、穩(wěn)定性差、覆蓋范圍有限，往往存在通信網(wǎng)絡(luò)不可靠的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、基于此，為了解決上述技術(shù)問題，提供一種無人機集群自組網(wǎng)通信方法及系統(tǒng)，可以實現(xiàn)無人機集群內(nèi)部高效、可靠的網(wǎng)絡(luò)連接。

2、一種無人機集群自組網(wǎng)通信方法，所述方法包括：

3、對無人機集群中的各個無人機節(jié)點進行初始化操作，啟動各個所述無人機節(jié)點，并進行初步節(jié)點發(fā)現(xiàn)；

4、基于初步節(jié)點發(fā)現(xiàn)，實時獲取各個所述無人機節(jié)點的節(jié)點位置，并根據(jù)所述節(jié)點位置確定各個所述無人機節(jié)點的運動狀態(tài)；

5、根據(jù)所述運動狀態(tài)對各個所述無人機節(jié)點進行位置預(yù)測，并對各個所述無人機節(jié)點之間的鏈路質(zhì)量進行評估，基于評估結(jié)果動態(tài)調(diào)整網(wǎng)絡(luò)拓撲；

6、基于調(diào)整后的網(wǎng)絡(luò)拓撲，使用多跳路由協(xié)議進行網(wǎng)絡(luò)通信并進行路徑選擇，實時監(jiān)測基于所述調(diào)整后的網(wǎng)絡(luò)拓撲在選擇路徑上的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)；

7、根據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)監(jiān)測結(jié)果進行資源管理和分配，并基于所述網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)監(jiān)測結(jié)果通過自適應(yīng)通信機制進行參數(shù)調(diào)整。

8、在其中一個實施例中，所述方法還包括：

9、實時對網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)進行監(jiān)測，并對各個所述無人機節(jié)點進行身份認證；

10、采用對稱加密和非對稱加密對經(jīng)過身份認證后的各個所述無人機節(jié)點之間的傳輸數(shù)據(jù)進行加密，并采用分布式入侵檢測系統(tǒng)實時監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)中的異常行為。

11、在其中一個實施例中，所述對無人機集群中的各個無人機節(jié)點進行初始化操作，包括：

12、各個所述無人機節(jié)點上配備有通信模塊，初始化所述通信模塊進行頻譜掃描、信道選擇、初始連接配置；

13、各個所述無人機節(jié)點基于初始化后的通信模塊進行節(jié)點位置信息和通信參數(shù)廣播。

14、在其中一個實施例中，所述啟動各個所述無人機節(jié)點，并進行初步節(jié)點發(fā)現(xiàn)，包括：

15、啟動各個所述無人機節(jié)點，基于廣播的所述節(jié)點位置信息和通信參數(shù)計算各個所述無人機節(jié)點之間歐幾里得距離；

16、基于所述歐幾里得距離確定路徑損耗以及信號接收功率；

17、根據(jù)所述信號接收功率進行初步節(jié)點發(fā)現(xiàn)。

18、在其中一個實施例中，所述基于初步節(jié)點發(fā)現(xiàn)，實時獲取各個所述無人機節(jié)點的節(jié)點位置，并根據(jù)所述節(jié)點位置確定各個所述無人機節(jié)點的運動狀態(tài)，包括：

19、通過定位裝置實時獲取各個所述無人機節(jié)點的節(jié)點位置；

20、將所述節(jié)點位置輸入至運動預(yù)測模型中，通過所述運動預(yù)測模型獲取各個所述無人機節(jié)點的預(yù)測位置；

21、基于所述預(yù)測位置計算任意兩個無人機節(jié)點之間的預(yù)測距離。

22、在其中一個實施例中，所述根據(jù)所述運動狀態(tài)對各個所述無人機節(jié)點進行位置預(yù)測，并對各個所述無人機節(jié)點之間的鏈路質(zhì)量進行評估，基于評估結(jié)果動態(tài)調(diào)整網(wǎng)絡(luò)拓撲，包括：

23、根據(jù)所述預(yù)測位置、所述預(yù)測距離確定各個所述無人機節(jié)點之間的信號接收指標，并根據(jù)所述信號接收指標評估各個所述無人機節(jié)點之間的鏈路質(zhì)量，得到鏈路質(zhì)量評估結(jié)果；

24、基于所述預(yù)測距離、所述鏈路質(zhì)量評估結(jié)果，采用優(yōu)化算法對網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)進行動態(tài)調(diào)整。

25、在其中一個實施例中，所述基于調(diào)整后的網(wǎng)絡(luò)拓撲，使用多跳路由協(xié)議進行網(wǎng)絡(luò)通信并進行路徑選擇，實時監(jiān)測基于所述調(diào)整后的網(wǎng)絡(luò)拓撲在選擇路徑上的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，包括：

26、在調(diào)整后的網(wǎng)絡(luò)拓撲上確定源節(jié)點、目標節(jié)點，并根據(jù)所述源節(jié)點、目標節(jié)點通過所述多跳路由協(xié)議收集路徑信息；

27、根據(jù)所述路徑信息確定最優(yōu)路徑；

28、實時監(jiān)測所述調(diào)整后的網(wǎng)絡(luò)拓撲，當所述調(diào)整后的網(wǎng)絡(luò)拓撲中存在節(jié)點移動或鏈路狀態(tài)變化時，動態(tài)更新網(wǎng)絡(luò)拓撲，并實時監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)。

29、在其中一個實施例中，所述根據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)監(jiān)測結(jié)果進行資源管理和分配，并基于所述網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)監(jiān)測結(jié)果通過自適應(yīng)通信機制進行參數(shù)調(diào)整，包括：

30、根據(jù)所述網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)監(jiān)測結(jié)果實時獲取信道狀態(tài)信息；

31、通過傳輸速率自適應(yīng)調(diào)整機制調(diào)整所述信道狀態(tài)信息中的傳輸速率；

32、通過功率自適應(yīng)調(diào)整機制調(diào)整所述信道狀態(tài)信息中的發(fā)射功率；

33、基于調(diào)整后的信道狀態(tài)信息動態(tài)調(diào)整選擇調(diào)制方式。

34、一種無人機集群自組網(wǎng)通信系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：

35、初始化模塊，用于對無人機集群中的各個無人機節(jié)點進行初始化操作，啟動各個所述無人機節(jié)點，并進行初步節(jié)點發(fā)現(xiàn)；

36、狀態(tài)確定模塊，用于基于初步節(jié)點發(fā)現(xiàn)，實時獲取各個所述無人機節(jié)點的節(jié)點位置，并根據(jù)所述節(jié)點位置確定各個所述無人機節(jié)點的運動狀態(tài)；

37、網(wǎng)絡(luò)動態(tài)調(diào)整模塊，用于根據(jù)所述運動狀態(tài)對各個所述無人機節(jié)點進行位置預(yù)測，并對各個所述無人機節(jié)點之間的鏈路質(zhì)量進行評估，基于評估結(jié)果動態(tài)調(diào)整網(wǎng)絡(luò)拓撲；

38、路徑選擇模塊，用于基于調(diào)整后的網(wǎng)絡(luò)拓撲，使用多跳路由協(xié)議進行網(wǎng)絡(luò)通信并進行路徑選擇，實時監(jiān)測基于所述調(diào)整后的網(wǎng)絡(luò)拓撲在選擇路徑上的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)；

39、資源管理模塊，用于根據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)監(jiān)測結(jié)果進行資源管理和分配，并基于所述網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)監(jiān)測結(jié)果通過自適應(yīng)通信機制進行參數(shù)調(diào)整。

40、上述無人機集群自組網(wǎng)通信方法及系統(tǒng)，通過對各個無人機節(jié)點進行初始化操作，根據(jù)節(jié)點的運動狀態(tài)和位置進行動態(tài)調(diào)整網(wǎng)絡(luò)拓撲，保證網(wǎng)絡(luò)的連通性和穩(wěn)定性；通過設(shè)計多跳路由協(xié)議、動態(tài)拓撲管理和自適應(yīng)通信機制，可以實現(xiàn)高效、可靠的網(wǎng)絡(luò)連接，提高通信效率和可靠性。

技術(shù)特征：

1.一種無人機集群自組網(wǎng)通信方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無人機集群自組網(wǎng)通信方法，其特征在于，所述方法還包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無人機集群自組網(wǎng)通信方法，其特征在于，所述對無人機集群中的各個無人機節(jié)點進行初始化操作，包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無人機集群自組網(wǎng)通信方法，其特征在于，所述啟動各個所述無人機節(jié)點，并進行初步節(jié)點發(fā)現(xiàn)，包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無人機集群自組網(wǎng)通信方法，其特征在于，所述基于初步節(jié)點發(fā)現(xiàn)，實時獲取各個所述無人機節(jié)點的節(jié)點位置，并根據(jù)所述節(jié)點位置確定各個所述無人機節(jié)點的運動狀態(tài)，包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的無人機集群自組網(wǎng)通信方法，其特征在于，所述根據(jù)所述運動狀態(tài)對各個所述無人機節(jié)點進行位置預(yù)測，并對各個所述無人機節(jié)點之間的鏈路質(zhì)量進行評估，基于評估結(jié)果動態(tài)調(diào)整網(wǎng)絡(luò)拓撲，包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無人機集群自組網(wǎng)通信方法，其特征在于，所述基于調(diào)整后的網(wǎng)絡(luò)拓撲，使用多跳路由協(xié)議進行網(wǎng)絡(luò)通信并進行路徑選擇，實時監(jiān)測基于所述調(diào)整后的網(wǎng)絡(luò)拓撲在選擇路徑上的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無人機集群自組網(wǎng)通信方法，其特征在于，所述根據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)監(jiān)測結(jié)果進行資源管理和分配，并基于所述網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)監(jiān)測結(jié)果通過自適應(yīng)通信機制進行參數(shù)調(diào)整，包括：

9.一種無人機集群自組網(wǎng)通信系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的無人機集群自組網(wǎng)通信系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括：安全認證模塊，用于實時對網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)進行監(jiān)測，并對各個所述無人機節(jié)點進行身份認證；采用對稱加密和非對稱加密對經(jīng)過身份認證后的各個所述無人機節(jié)點之間的傳輸數(shù)據(jù)進行加密，并采用分布式入侵檢測系統(tǒng)實時監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)中的異常行為。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種無人機集群自組網(wǎng)通信方法及系統(tǒng)。所述方法包括：對無人機集群中的各個無人機節(jié)點進行初始化操作；實時獲取各個無人機節(jié)點的節(jié)點位置，確定運動狀態(tài)，并進行位置預(yù)測以及節(jié)點之間的鏈路質(zhì)量評估，基于評估結(jié)果動態(tài)調(diào)整網(wǎng)絡(luò)拓撲；使用多跳路由協(xié)議進行網(wǎng)絡(luò)通信并進行路徑選擇，實時監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)；根據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)監(jiān)測結(jié)果進行資源管理和分配，并基于網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)監(jiān)測結(jié)果通過自適應(yīng)通信機制進行參數(shù)調(diào)整。通過對各個無人機節(jié)點進行初始化操作，根據(jù)節(jié)點的運動狀態(tài)和位置進行動態(tài)調(diào)整網(wǎng)絡(luò)拓撲，保證網(wǎng)絡(luò)的連通性和穩(wěn)定性；通過設(shè)計多跳路由協(xié)議、動態(tài)拓撲管理和自適應(yīng)通信機制，可以實現(xiàn)高效、可靠的網(wǎng)絡(luò)連接，提高通信效率和可靠性。

技術(shù)研發(fā)人員：吳陽明,吳昊,易星,朱萍,李濤,張云
受保護的技術(shù)使用者：南京交通職業(yè)技術(shù)學院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/5