[发明专利]一种适用于无人机群体的自适应数据分发方法

说明书

本发明涉及一种适用于无人机群体的自适应数据分发方法，属于无人机技术领域。包括如下步骤：步骤I：当监听到目的无人机发送的请求信号时评估从源无人机到目的无人机的等效信道质量；步骤II:设置定时器时间与输出的等效信道质量成反比，并启动定时器；当定时器耗尽时；判断是否接收到标志信号，若是跳步骤IV，否则跳步骤III；步骤III、给所有无人机发送标志信号并将最优中继抢占指令发给数据发送模块，再进入信道监听模式；步骤IC、复位定时器，并退出中继选择；判断无人机后续位置变化是否超过门限，如果没有超过门限，等待，若超过门限，跳入步骤II。所述方确保可靠数据分发，达到负载和收敛速度的最优权衡。

技术领域

本发明涉及一种适用于无人机群体的自适应数据分发方法，属于无人机技术领域。

背景技术

无人机群体在协作过程中会遇到很多方面的问题，其中，通信受限的网络环境会显著影响多架无人机的协调行动能力。延迟，同步，可靠性等问题将极大地影响到分布式群体算法的性能。在多无人机系统中，网络通信的主体是移动的无人机，所以无人机之间采用无线通信技术进行连通。相比于稳定可靠的有线网络，无线网络存在不少问题，主要是可靠性较差和延迟较高。在单无人机系统中，除了基站和人造卫星用于通信，也可以在无人机和机载控制系统之间建立一条数据分发链路。但是不管在上述哪种情况下，无人机与通信基础设施之间建立的都是点对点数据分发。然而随着无人机群体中无人机数量的增加，设计一个高效的数据分发成为至关重要的问题。

一种多无人机系统通信问题的方案是在无人机之间建立一个移动自组织网络。虽然只有部分无人机可以与基站和人造卫星进行通信，但是所有的无人机组成了一个专用网络。由于自组织网络是基于无人机到无人机的数据分发链路，而不是无人机到通信基础设施的数据链路，因此它可以扩大操作的覆盖范围。即使自组织网络中的一个无人机无法与通信基础设施建立通信链路，但它仍然可以通过与其它无人机进行通信来操作。通过这种方式，无人机与基地之间实现了通信，无人机彼此之间也实现了互相通信。

无人机群体中，每个无人机都有自己本身的数据，这些数据可以是无人机自身的状态信息，也可以是和任务相关的信息。为了在整个群体内共享这些数据，从而进行各种协作，无人机之间需要不断地进行数据交换直至每个无人机最终都能获得所有无人机本身的数据。在由多个小型无人机组成的多无人机系统中，很多无人机的协作行为比如编队、基于无人机位置的搜索区域分配和汇合点的确定、基于无人机剩余能源的降落优先次序确定等，都需要在整个群体范围内共享态势感知。

针对多无人机系统共享态势感知的通信需求，虽然已经有一些特定的自组织网络，用来给通信提供一定程度的保障，但是仍然不能完全解决多无人机通信面临的延迟和可靠性等问题。由于小型无人机在通信设施开销方面的限制，一般使用不可靠的广播以及低成本的、常用于小型无人机的机载传感器来进行信息传递。在动态拓扑变化以及无人机动态加入和退出群体情况下，基于不可靠广播的传统数据分发方法在可靠性和延迟性能上往往得不到保证。

发明内容

本发明的目的在于针对现有数据分发方法在多无人机通信时难以平衡延迟和可靠性的技术问题，提出了一种适用于无人机群体的自适应数据分发方法，该方法能够根据无人机群体的拓扑动态变化条件，动态地调整各个无人机参与数据分发的行为，从而保证数据可靠分发到群体中的每架无人机。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：将特定数据分发到整个群体，源节点无人机将其它获得了该数据的无人机作为通信中继，并根据最大接收信噪比原则，分布式地选择最优中继无人机进行转发，直到群体内每架无人机都获得了该数据；且基于最优中继无人机转发的机制可以大幅减小转发次数，从而获得较优的延迟性能。

所述分发方法所依托的系统包括：

数据发送模块、分布式中继选择模块、信道质量评估模块以及无人机行动控制模块；

所述系统中各模块的连接关系为：