[发明专利]一种分布式集群飞行器系统的遥测遥控方法

说明书

技术领域

本发明属于分布式集群飞行器遥测技术领域，具体涉及一种集群飞行器遥测方法。

背景技术

目前，随着空间飞行器系统应用的拓展以及航天技术的不断进步，要求空间飞行器应当具有一定的灵活性和抗风险能力等。而分布式集群飞行器可以通过分次发射、在轨组装、协作运行的方式完成航天发射任务，较好地解决在轨升级与维修更换，满足灵活性与可靠性需求。

分布式集群飞行器系统由运行在不同轨道的多个成员共同组成，成员间通过各类数据信息互相联系，系统内部可分别通过载荷网与运控网进行载荷数据与运控数据的通信。其中，运控网是用于支持系统正常运行的无线自组织通信网络，对系统而言非常重要。运控网无线通信采用全向发射天线，可以发现识别在通信距离内的成员节点。

对于在轨的分布式集群飞行器系统而言，假设某一时刻只有其中一个成员飞行器具备天地测控的功能。则该具备天地测控功能成员飞行器接收地面遥测信息并通过系统内部的载荷网和运控网进行数据的通讯，这就需要各成员飞行器之间依赖彼此的信息通讯进行联系以配合完成在轨飞行任务。

传统的信息通讯方法是，将组成分布式集群的各成员节点的数据通讯范围均覆盖整个集群，则两个成员节点之间可直接通信，则具备天地测控功能成员飞行器接收到地面遥测信息后，通过提高发射功率与其他成员节点之间直接通讯，这种方法虽然快速有效，却容易产生冲突；加之若两距离较远的成员节点之间进行通信，则节点的发射功率较高，占用资源较多。

那么要实现减少冲突，节约能源的目的，必然需要优化分布式集群飞行器之间的无线通信拓扑结构，并依据该拓扑合理安排测控程序。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种分布式集群飞行器系统能源管理方法，该方法能够在遥测遥控的过程中减少集群飞行器成员节点不必要的能量消耗，提高无线资源利用率和网络吞吐率。

为达到上述目的，本发明的技术方案为：一种分布式集群飞行器系统的遥测遥控方法，该遥测遥控方法所针对的系统包括N个成员节点，具体步骤为：

第一步、令第i个成员节点以最大功率广播握手消息，该握手消息中包含自身的坐标和身份信息；

第二步、分布式集群飞行器系统中除第i个成员节点之外的所有成员节点接收到所述握手消息，各成员节点在接收到该握手消息后向第i个成员节点回传自身的坐标和身份信息；

第三步、根据各成员节点的坐标，计算各成员节点与第i个成员节点之间的相对距离，根据所述相对距离获得由第i个成员节点向各成员节点发射功率权重；

第四步、令第一步中的i取遍1至N，按照第一步至第三步的方式，求解出N个成员节点中每两个成员节点之间的发射功率权重；

第五步、建立第i个成员节点和第j个成员节点之间的通信链路；

根据第四步所获得发射功率权重，找到与第i个成员节点通信时发射功率权重最小的第k个成员节点，然后找到除第i个成员节点之外的、与第k个成员节点通信时的发射功率权重最小的第q个成员节点，继续寻找除第i、k个成员节点之外的、与第q个成员节点通信时发射功率权重最小的邻居节点，以此类推，直到找到第j个成员节点，则建立两个成员节点i、j之间的通信链路；其中1≤k≤N，1≤q≤N，1≤j≤N，且i≠k≠q≠j；

第六步、令第五步中的i和j分别取遍1至N中的每一整数，按照第五步的方式，求解出N个成员节点中每两个成员节点之间的通信链路，并记录每条通信链路的跳数；

第七步，以具备天地测控功能的第p个成员节点为中心划分遥测遥控环，则第p个成员节点为0环内的成员节点，将除第p个成员节点之外的所有其他节点按照其与第p个成员节点之间的通信链路的跳数分布到不同的环内；N个成员节点共分布在m个环内；

第八步、在分布式集群飞行器系统进行遥测时，第m环内的成员节点将遥测数据按照第六步得到的通信链路传递至第m-1环内的成员节点，第m-1环内的成员节点将接收的遥测数据与自身的遥测数据一起打包按照第六步得到的通信链路发送给m-2环内的成员节点，依次类推，直至传输到0环内的成员节点，最后由第0环内的成员节点打包下传到地面测控站；