[发明专利]一种自组网无人机集群系统

权利要求书

1.一种自组网无人机集群系统，其特征在于，将参与执行任务的多个无人机按层次编成多个逻辑组，逻辑群组的形成和逻辑群组中无人机节点的运行无需服务器参与，最小单位的逻辑组包括一个组长节点和多个组员节点，待加入集群的无人机节点T靠近某一逻辑群组中任一无人机节点V_d时，与该靠近的逻辑群组中的该无人机节点V_d建立通信链路，具体包括：

S01：待加入集群的无人机节点T和逻辑群组内的每个节点将预设频段分成N个子信道，将N个子信道分成n组子信道组，每组子信道组有k个子信道，则

N＝n·k，n和k均大于或等于2；

S02：待加入集群的无人机节点T在每组的一个空闲信道上重复发送探针，并等待回应；集群中任一节点不断地扫描n组子信道组，并在收到待入群无人机节点T所发送的探针时的信道上发送回应信号；

S03：待加入集群的无人机节点T如果接收到集群中任一节点所发送的回应信号时，则与集群中该节点建立通信连接，待加入集群的无人机节点T和集群中该节点进入握手认证阶段；如果没有接收到集群中任一节点所发送的回应信号，则返回S02,其中，当待加入集群的无人机节点T靠近某一逻辑群组中任一无人机节点V_d时，与该靠近的逻辑群组中的该无人机节点V_d建立通信链路，进行握手；逻辑群组中该无人机节点V_d对该待加入集群的无人机节点T进行验证，验证合法的，向组长节点发送有新的合法的无人机节点加入的信息帧，组长节点给所述待加入集群的无人机节点T发送网络标识符、网络配置信息和信道信息，使它加入所述逻辑群组，更改并更新网络拓扑，验证不合法的，向组长无人机节点Gr发送有外来无人机入侵，逻辑群组中该无人机节点V_d对该待加入集群的无人机节点T进行验证包括：

步骤1：待加入集群的无人机节点T向逻辑群组中的无人机节点V_d申请加入集群，发送标识K_t；

步骤2：逻辑群组中的无人机节点V_d将该标识K_t转发给组长无人机节点Gr；

步骤3：组长无人机节点Gr接收标识K_t后产生一个随机数R，组长无人机节点Gr根据散列函数Hash计算出散列值S＝H(R,K_t)，并将散列值S分别存储于待加入集群的无人机节点T和组长无人机节点Gr中；

步骤4：组长无人机节点Gr把散列值S随机分成n份秘密信息S_i，组长无人机节点Gr采用对称加密算法，以密钥k_vi对秘密信息S_i进行加密运算得到密文值E(k_vi,S_i)，并将该密文值E(k_vi,S_i)分发给组长无人机节点Gr所在的逻辑群组中已有的各个无人机节点V_i，所述n为集群中的组长节点Gr所在的逻辑群组的无人机节点数；

步骤5：各个无人机节点V_i收到组长节点Gr发来的密文值E(k_vi,S_i)后，以密钥k_vi对秘密信息S_i进行解密运算D(k_vi,S_i)，得到秘密信息S_i并存储于所有无人机节点V_i自身中；

步骤6：无人机节点V_d发起数据接收请求包，要求已有的无人机节点V_i中除无人机节点V_d外的所有无人机节点把收到的秘密信息S_i都传输到无人机节点V_d；

步骤7：无人机节点V_d在限定的时间内，把收到的所有秘密信息S_i恢复成信息S′，同时与收到的来自待验证无人机节点T的散列值S进行比较，若相同，则在整个逻辑群组内广播一个确认判定包；若不相同，则不发送认判定包；

步骤8：重复步骤1-7，次数不小于X，重复进行验证实施的过程，如果已有无人机节点V_i中的某一无人机节点U收到确认判定包达到Q=［X÷2］+1则无人机节点U就确认待加入集群的无人机节点T的合法性，允许待加入集群的无人机节点T加入集群，i＝1，2，…，n。