一种基于干扰躲避的无人机群拓扑控制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于干扰躲避的无人机群拓扑控制方法，包括以下步骤：S1、使无人机集群感知和维护当前的基本集群网络拓扑；S2、采用集群网络干扰感知消息周期交互无人机当前收到的实时通信干扰状态；S3、采用自适应干扰处理算法生成当前最优的干扰躲避策略；将干扰躲避机制分发给集群网络中其他无人机节点，其他无人机按照躲避机制进行随机运动，躲避当前干扰；S4、无人机之间持续交互干扰感知消息，根据干扰状态信息选择是回复到原有航线还是继续新航线。本发明专利技术保证无人机集群在网络通信性能最优情况下，有效躲避当前干扰，从而大大增强了无人机集群在复杂电磁环境应用场景下的强干扰适应能力。强干扰适应能力。强干扰适应能力。

【技术实现步骤摘要】
一种基于干扰躲避的无人机群拓扑控制方法


[0001]本专利技术涉及无人机集群通信
，特别是一种基于干扰躲避的无人机群拓扑控制方法。

技术介绍

[0002]在无人机集群网络中，多个无人机节点采用与集群任务相匹配的群拓扑控制方法，共同完成预定任务。群拓扑控制对无人机集群任务执行结果起着关键作用。
[0003]无人机集群网络拓扑对整个无人机集群网络的连通率、稳定性、健壮性等性能具有重要影响，关系到无人机集群任务的成败，在无人机集群应用场景尤其是在负责电磁环境的拒止环境下，当集群网络受到干扰时，可能导致节点瘫痪或异常，影响网络性能。为保证集群网络的连通性、健壮性、抗毁性等整体性能，需要基于干扰躲避进行群拓扑优化控制，以更好维持拓扑的稳定性及集群网络的通信性能。而传统的无人机群拓扑控制方法没有对集群网络的干扰躲避进行相关研究，需针对无人机集群组网通信干扰躲避技术开展研究，在保证集群网络通信性能的情况下，有效提升集群网络的通信干扰躲避能力。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中的上述不足，本专利技术提供的一种基于干扰躲避的无人机群拓扑控制方法解决了无人机集群组网通信干扰躲避的问题。
[0005]为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案为：一种基于干扰躲避的无人机群拓扑控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、无人机节点采用集群网络维护消息周期交互无人机基本态势信息，使无人机集群感知和维护当前的基本集群网络拓扑；S2、采用集群网络干扰感知消息周期交互无人机当前收到的实时通信干扰状态；S3、根据集群网中所有无人机的干扰状态信息，选取受干扰程度最小的无人机作为干扰躲避点，采用自适应干扰处理算法生成当前最优的干扰躲避策略；通过干扰躲避策略消息将干扰躲避机制分发给集群网络中其他无人机节点，其他无人机收到干扰躲避策略消息后按照躲避机制进行随机运动，偏离原有飞行航线，躲避当前干扰；S4、无人机之间持续交互干扰感知消息，根据集群网络中所有无人机的干扰状态信息选择是回复到原有航线还是继续新航线，以保证无人机集群在网络通信正常的情况下，有效躲避当前的干扰，既维持了集群网络拓扑的稳定性，又保证干扰不会对集群网络通信造成影响，实现最优的集群网络通信性能。
[0006]进一步地：所述步骤S1具体为：S11、无人机节点周期向集群其他无人机发送网格维护消息，携带自身的ID、位置、跳数信息，节点通过接收周围其他节点的网络维护消息获取周围节点的位置、跳数信息，感知整个集群网络节点之间的相对位置关系及对应的网络拓扑结构，实现实时的集群网络拓扑感知，并将周围节点的网络拓扑信息填入节点本地集群网络拓扑表；
S12、当无人机的位置、跳数信息发生变化时，将位置、跳数信息更新后发送到网络中，同时根据周围节点发送的当前最新位置、跳数信息，对整个集群网络的拓扑结构进行更新维护，在本地集群网络拓扑表中对变化的拓扑信息进行更新处理，保证该网络拓扑表持续保持当前最新状态。
[0007]进一步地：所述步骤S2具体为：S21、无人机节点周期向集群其他无人机发送集群网络干扰感知消息，携带自身的ID、位置、当前接收信噪比、接收信号电平、干扰指数信息，节点通过接收周围其他节点的干扰感知消息获取周围节点的实时通信干扰状态信息，实现实时的集群网络干扰感知，并将周围节点的干扰状态信息填入节点本地集群网络干扰状态表；S22、当无人机自身的位置、当前接收信噪比、接收信号电平、干扰指数信息发生变化时，将这些信息更新后发送到网络中，同时根据周围节点发送的当前最新干扰感知消息，对整个集群网络的干扰状态进行更新维护，在本地集群网络拓扑表中对变化的干扰状态信息进行更新处理，保证该干扰状态信息表持续保持当前最新状态。
[0008]进一步地：所述位置包括经度、维度和高度；所述当前接收信噪比包括当前时刻的接收信噪比、当前周期内接收信噪比平均值；所述接收信号电平包括当前时刻的接收信号电平、当前周期内接收信号电平平均值；所述干扰指数包括1、2两级指数，1代表低干扰，2代表高干扰；当接收信噪比和接收信号电平均高时，干扰指数为1，当接收信噪比低且接收信号电平高时，干扰指数为2。
[0009]进一步地：所述步骤S3具体为：S31、根据集群网络中所有无人机的干扰状态信息，选取受干扰程度最小的无人机作为干扰躲避点，采用自适应干扰躲避处理算法，干扰躲避处理节点根据周围其他无人机的干扰信息状态，对每个无人机匹配相应的干扰躲避航线，从而生成当前最优的干扰躲避策略，并将躲避策略通过干扰躲避策略消息的方式分发给集群网络中其他无人机节点；S32.其他无人机收到干扰躲避策略消息后，按照对应的躲避机制，匹配自身的最优躲避航线进行随机运动，偏离原有飞机航线，从而成功躲避当前干扰。
[0010]进一步地：所述干扰信息状态包括当前接收信噪比、接收信号电平及干扰指数。
[0011]进一步地：所述步骤S4具体为：S41、无人机之间持续周期交互干扰感知消息，将自身及周围无人机节点当前的最新干扰情况发给其他无人机，干扰躲避处理节点根据集群网络中所有无人机的干扰状态信息进行综合判断处理，针对每个无人机，如果连续两个周期的干扰指数均为2，则通过发送干扰躲避策略消息给该无人机，让其恢复到原有航线，否则继续维持躲避干扰新航线；S42、干扰躲避处理节点根据所有无人机当前实时的集群网络干扰状态对原有航线、躲避干扰新航线进行自适应切换使用，优先选用干扰指数低的航线，当干扰指数相同时，优先选用接收信噪比平均值高的航线，以保证无人机集群在网络通信正常的情况下，有效躲避当前的干扰。
[0012]本专利技术的有益效果为：1. 传统无人机集群网络拓扑控制方法均未涉猎干扰躲避方面的研究，本专利技术针对无人机集群组网通信干扰躲避技术，创新性的采用集群网络干扰感知、自适应干扰躲避处理算法等，在保证集群网络通信性能的情况下，显著提升集群网络的通信干扰躲避能力；
2. 本专利技术采用无人机集群躲避干扰航线自适应选取及切换处理算法，根据集群网络中所有无人机的干扰状态信息选择恢复到原有航线还是继续新航线，以保证无人机集群在网络通信性能最优情况下，有效躲避当前干扰，从而大大增强了无人机集群在复杂电磁环境应用场景下的强干扰适应能力。
附图说明
[0013]图1为本专利技术基于干扰躲避的无人机群拓扑控制方法的流程图。
具体实施方式
[0014]下面对本专利技术的具体实施方式进行描述，以便于本
的技术人员理解本专利技术，但应该清楚，本专利技术不限于具体实施方式的范围，对本
的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本专利技术的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本专利技术构思的专利技术创造均在保护之列。
[0015]无人机集群网络拓扑对整个无人机集群网络的连通率、稳定性、健壮性等性能具有重要影响，关系到无人机集群任务的成败，在无人机集群应用场景尤其是在负责电磁环境的拒止环境下，当集群网络受到干扰时，可能导致节点瘫痪或异常，影响网络性能。为保证集群网络的连通性、健壮性、抗毁性等整体性能，需要基于干本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于干扰躲避的无人机群拓扑控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、无人机节点采用集群网络维护消息周期交互无人机基本态势信息，使无人机集群感知和维护当前的基本集群网络拓扑；S2、采用集群网络干扰感知消息周期交互无人机当前收到的实时通信干扰状态；S3、根据集群网中所有无人机的干扰状态信息，选取受干扰程度最小的无人机作为干扰躲避点，采用自适应干扰处理算法生成当前最优的干扰躲避策略；通过干扰躲避策略消息将干扰躲避机制分发给集群网络中其他无人机节点，其他无人机收到干扰躲避策略消息后按照躲避机制进行随机运动，偏离原有飞行航线，躲避当前干扰；S4、无人机之间持续交互干扰感知消息，根据集群网络中所有无人机的干扰状态信息选择是回复到原有航线还是继续新航线，以保证无人机集群在网络通信正常的情况下，有效躲避当前的干扰，既维持了集群网络拓扑的稳定性，又保证干扰不会对集群网络通信造成影响，实现最优的集群网络通信性能。2.根据权利要求1所述的基于干扰躲避的无人机群拓扑控制方法，其特征在于，所述步骤S1具体为：S11、无人机节点周期向集群其他无人机发送网格维护消息，携带自身的ID、位置、跳数信息，节点通过接收周围其他节点的网络维护消息获取周围节点的位置、跳数信息，感知整个集群网络节点之间的相对位置关系及对应的网络拓扑结构，实现实时的集群网络拓扑感知，并将周围节点的网络拓扑信息填入节点本地集群网络拓扑表；S12、当无人机的位置、跳数信息发生变化时，将位置、跳数信息更新后发送到网络中，同时根据周围节点发送的当前最新位置、跳数信息，对整个集群网络的拓扑结构进行更新维护，在本地集群网络拓扑表中对变化的拓扑信息进行更新处理，保证该网络拓扑表持续保持当前最新状态。3.根据权利要求1所述的基于干扰躲避的无人机群拓扑控制方法，其特征在于，所述步骤S2具体为：S21、无人机节点周期向集群其他无人机发送集群网络干扰感知消息，携带自身的ID、位置、当前接收信噪比、接收信号电平、干扰指数信息，节点通过接收周围其他节点的干扰感知消息获取周围节点的实时通信干扰状态信息，实现实时的集群网络干扰感知，并将周围节点的干扰状态信息填入节点本地集群网络干扰状态表；S22、当无人机自身的位置、当前接收信噪比、接收信号电平、干扰指数信息发生变化时，将这些信息更新后发...

【专利技术属性】
技术研发人员：席在杰，周睿，秦萌，曾勇，余炎，赵政宁，
申请(专利权)人：四川腾盾科技有限公司，
类型：发明
国别省市：