基于自适应功率控制的无人机干扰规避群拓扑优化方法技术

本发明专利技术公开了基于自适应功率控制的无人机干扰规避群拓扑优化方法，涉及无人机集群通信领域，包括：无人机节点之间发送集群网络通信与功率状态消息；当无人机节点在正常通信未受到干扰情况下，采用普通功率模式；当无人机节点受到干扰，且信噪比低于预定阈值时，启动干扰盲性规避处理机制；当干扰信号逐渐变大时，启动干扰定向规避处理机制；无人机节点根据收到的其他无人机节点的定向规避航线及功率状态信息，感知和更新无人机集群网络的整体拓扑结构，维持集群网络的稳定通信；本发明专利技术，针对无人机集群通信干扰规避技术，创新性的采用基于自适应功率控制算法、干扰定向规避处理算法等，在保证集群网络拓扑稳定的情况下，最大程度规避了干扰。程度规避了干扰。程度规避了干扰。

【技术实现步骤摘要】
基于自适应功率控制的无人机干扰规避群拓扑优化方法


[0001]本专利技术涉及无人机集群通信
，具体涉及基于自适应功率控制的无人机干扰规避群拓扑优化方法。

技术介绍

[0002]本节中的陈述仅提供与本公开相关的背景信息，并且可能不构成现有技术。
[0003]针对无人机集群组网应用场景，多个无人机节点之间通过交互网络维护消息，采用集群网络拓扑优化方法，构建无人机群网络拓扑，执行指定的集群任务。群拓扑优化方法对整个无人机集群任务成败起着重要作用。
[0004]当前无人机集群应用场景通常会伴随出现较复杂的电磁环境，比如常见的强拒止环境，在该场景下，集群网络中的每个无人机节点都将可能受到不同程度的电磁干扰，受干扰严重时甚至可能导致节点无法正常工作，影响整个集群网络运行；因此，为有效规避干扰，保证集群网络的通信性能不受影响，提升整个网络抗毁性，同时提升网络的抗截获性能，需要基于自适应功率控制利用无人机干扰规避机制进行无人机集群网络拓扑优化处理，以更好维持网络拓扑的稳定性，保证集群网络的通信性能。
[0005]而传统的无人机群拓扑控制方法没有对结合自适应功率控制及干扰规避进行相关研究，需针对无人机集群自适应功率控制及干扰规避技术开展研究，在保证集群网络整体通信性能最优的条件下，显著提升集群网络的抗毁能力、抗截获能力，同时通过自适应功率控制实现最优的无人机节能效果。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于：针对上述存在的问题，提供了基于自适应功率控制的无人机干扰规避群拓扑优化方法；其中，无人机节点采用集群网络通信与功率状态消息周期交互无人机的通信拓扑状态、当前使用的功率模式及当前受到的干扰状态，在正常通信未受到干扰情况下，采用普通功率模式；当无人机节点受到的干扰较强，信噪比低于预定阈值时，启动干扰盲性规避处理机制，在当前位置基础上改变一个预定偏移量，使现有航线平移该偏移量距离形成盲性规避航线，并将发射功率提高到最大功率状态，吸引对方干扰源，同时将偏移量及功率状态信息发送给其他无人机节点；无人机节点在盲性规避航线上继续监测受到的干扰状态，当干扰信号逐渐变大时，启动干扰定向规避处理机制，基于当前航向及位置通过采用随机运动路线，使现有航线变换为随机定向规避航线，并将发射功率降低到最小功率状态（正好满足节点之间的最小通信覆盖范围），最大程度的减小信号截获概率，同时将定向规避航线及功率状态信息发送给其他无人机节点，并持续监测受到的干扰状态，实现有效的干扰规避。每个无人机节点根据收到的其他无人机的定向规避航线及功率状态信息，感知和更新无人机集群网络的整体拓扑结构，既维持整个集群网络拓扑的稳定性，又有效规避了干扰，并通过自适应功率控制能显著减小信号截获概率，实现最优抗截获性能，同时达到最优的无人机节能效果。
[0007]本专利技术的技术方案如下：基于自适应功率控制的无人机干扰规避群拓扑优化方法，包括：无人机节点之间通过发送集群网络通信与功率状态消息，实现实时的集群网络通信拓扑感知和各节点当前受到的干扰程度及采用的对应功率模式感知；当无人机节点在正常通信未受到干扰情况下，采用普通功率模式；当无人机节点受到干扰，且信噪比低于预定阈值时，启动干扰盲性规避处理机制，形成盲性规避航线；无人机节点在盲性规避航线上继续监测受到的干扰状态，当干扰信号逐渐变大时，启动干扰定向规避处理机制，形成定向规避航线；每个无人机节点根据收到的其他无人机节点的定向规避航线及功率状态信息，感知和更新无人机集群网络的整体拓扑结构，维持集群网络的稳定通信。
[0008]进一步地，所述集群网络通信与功率状态消息，包括：自身的ID、位置、跳数、功率模式、干扰状态。
[0009]进一步地，每个无人机节点通过接收周围其他无人机节点的集群网络通信与功率状态消息获取周围无人机节点的位置和跳数，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通信拓扑感知，并将周围无人机节点的网络拓扑信息填入节点本地集群网络拓扑表；每个无人机节点通过接收周围其他无人机节点的集群网络通信与功率状态消息获取周围无人机节点的功率模式和干扰状态，感知集群网络节点当前受到的干扰程度及采用的对应功率模式，并将周围无人机节点的干扰状态与对应功率模式信息填入节点本地集群网络功率模式干扰状态映射表。
[0010]进一步地，每个无人机节点在初始启动时，按照默认配置采用普通功率模式；在监测未受到干扰情况下，也采用普通功率模式。
[0011]进一步地，所述干扰盲性规避处理机制，包括：在当前位置基础上改变一个预定偏移量，使现有航线平移该偏移量距离形成盲性规避航线，并将发射功率提高到最大功率状态，吸引对方干扰源，同时将偏移量及功率状态信息发送给其他无人机节点。
[0012]进一步地，所述干扰定向规避处理机制，包括：基于当前航向及位置通过采用随机运动路线，使盲性规避航线变换为随机定向规避航线，并将发射功率降低到最小功率状态，最大程度的减小信号截获概率，同时将定向规避航线及功率状态信息发送给其他无人机节点，并持续监测受到的干扰状态，实现有效的干扰规避。
[0013]进一步地，所述随机运动路线由无人机随机运动路线规划配置算法生成；在无人机起飞前根据任务功能要求，预先加载多个随机运动路线，供飞行中进行路线优选。
[0014]进一步地，优选的依据是该随机运动路线与当前盲性规避航线之间的偏离最大。
[0015]进一步地，还包括：无人机感知和更新集群网络整体拓扑结构处理机制；每个无人机节点根据收到的其他无人机节点的定向规避航线及功率状态信息，基于无人机感知和更新集群网络整体拓扑结构处理机制，感知和更新无人机集群网络的整体
拓扑结构，维持集群网络的稳定通信。
[0016]进一步地，所述无人机感知和更新集群网络整体拓扑结构处理机制，包括：每个无人机节点根据收到的其他无人机节点的定向规避航线及功率状态信息，通过定向规避航线的航路点数据获取当前本无人机节点与周围其他无人机节点之间的相对位置关系，感知和更新无人机集群网络的整体拓扑结构，并将周围无人机节点的网络拓扑信息更新到节点本地集群网络拓扑表；每个无人机节点根据自身当前功率状态，结合本无人机节点与周围其他无人机节点之间的当前相对位置关系，在定向最小功率模式下对发射功率进行微调，当本无人机节点与周围无人机节点距离变小时，降低发射功率，满足节点之间的最小通信覆盖范围；当本无人机节点与周围无人机节点距离变大时，提高发射功率，使其能与周围最远无人机节点之间保持通信连接；同时，将周围无人机节点的定向规避航线与功率状态信息更新到节点本地集群网络功率模式规避航线映射表。
[0017]与现有的技术相比本专利技术的有益效果是：1、传统无人机集群网络拓扑控制方法均未结合自适应功率控制与干扰规避机制，本专利技术针对无人机集群通信干扰规避技术，创新性的采用基于自适应功率控制算法、干扰定向规避处理算法等，在保证集群网络拓扑稳定的情况下，最大程度规避了干扰。
[0018]2、本专利技术采用基于无人机受干扰状态的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于自适应功率控制的无人机干扰规避群拓扑优化方法，其特征在于，包括：无人机节点之间通过发送集群网络通信与功率状态消息，实现实时的集群网络通信拓扑感知和各节点当前受到的干扰程度及采用的对应功率模式感知；当无人机节点在正常通信未受到干扰情况下，采用普通功率模式；当无人机节点受到干扰，且信噪比低于预定阈值时，启动干扰盲性规避处理机制，形成盲性规避航线；无人机节点在盲性规避航线上继续监测受到的干扰状态，当干扰信号逐渐变大时，启动干扰定向规避处理机制，形成定向规避航线；每个无人机节点根据收到的其他无人机节点的定向规避航线及功率状态信息，感知和更新无人机集群网络的整体拓扑结构，维持集群网络的稳定通信。2.根据权利要求1所述的基于自适应功率控制的无人机干扰规避群拓扑优化方法，其特征在于，所述集群网络通信与功率状态消息，包括：自身的ID、位置、跳数、功率模式、干扰状态。3.根据权利要求2所述的基于自适应功率控制的无人机干扰规避群拓扑优化方法，其特征在于，每个无人机节点通过接收周围其他无人机节点的集群网络通信与功率状态消息获取周围无人机节点的位置和跳数，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通信拓扑感知，并将周围无人机节点的网络拓扑信息填入节点本地集群网络拓扑表；每个无人机节点通过接收周围其他无人机节点的集群网络通信与功率状态消息获取周围无人机节点的功率模式和干扰状态，感知集群网络节点当前受到的干扰程度及采用的对应功率模式，并将周围无人机节点的干扰状态与对应功率模式信息填入节点本地集群网络功率模式干扰状态映射表。4.根据权利要求3所述的基于自适应功率控制的无人机干扰规避群拓扑优化方法，其特征在于，每个无人机节点在初始启动时，按照默认配置采用普通功率模式；在监测未受到干扰情况下，也采用普通功率模式。5.根据权利要求1所述的基于自适应功率控制的无人机干扰规避群拓扑优化方法，其特征在于，所述干扰盲性规避处理机制，包括：在当前位置基础上改变一个预定偏移量，使现有航线平移该偏移量距离形成盲性规避航线，并将发射功率提高到最大功率状态，吸引对方干扰源，同时将偏移量及功率状态信息发送给其他无人机节点。6.根据权利要求1所述的基...

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