无人机集群巡检数据自动回传智能识别方法技术

本发明专利技术公开了无人机集群巡检数据自动回传智能识别方法，包括如下步骤：步骤1：确定无人机集群通信频率范围；步骤2：监测通信频率的占用情况；步骤3：分配通信时隙给每个无人机；步骤4：在时隙内进行数据回传；步骤5：在每架无人机上设置数据优先级管理模块；步骤6：回传的数据进行压缩处理；步骤7：设置信号干扰检测模块；步骤8：有信号干扰，通信时隙调度器动态调整时隙分配；步骤9：进行数据完整性验证；步骤10：如果有传输问题无人机重新回传数据；步骤11：对无人机的能源消耗进行优化；步骤12：设置飞行状态监测机制。本发明专利技术能避免无人机集群和数据接收站之间的通信干扰问题，优化了数据回传的过程，确保了通信的稳定性和可靠性。确保了通信的稳定性和可靠性。确保了通信的稳定性和可靠性。

【技术实现步骤摘要】
无人机集群巡检数据自动回传智能识别方法


[0001]本专利技术涉及无人机通信
，特别涉及无人机集群巡检数据自动回传智能识别方法
。

技术介绍

[0002]在无人机集群中，无人机之间以及与数据接收站之间的通信可能会相互干扰，因此要采取措施确保不同无人机之间的通信频率不冲突，并减少信号干扰的可能性
。

技术实现思路

[0003]为了解决以上问题，本专利技术提供了无人机集群巡检数据自动回传智能识别方法
。
[0004]为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：
[0005]无人机集群巡检数据自动回传智能识别方法，包括如下步骤：
[0006]步骤1：确定无人机集群中每个无人机的通信频率范围；
[0007]步骤2：通过动态调整机制，监测通信频率的占用情况，当发现频率冲突时，自动调整通信频率；
[0008]步骤3：在数据接收站端设置通信时隙调度器，根据无人机的任务优先级和回传数据的大小，分配通信时隙给每个无人机；
[0009]步骤4：各个无人机根据接收到的通信时隙信息，在规定的时隙内进行数据回传；
[0010]步骤5：在每架无人机上设置数据优先级管理模块，对采集到的数据进行分类和优先级排序，将关键数据和重要数据优先回传，减少次要数据的回传压力；
[0011]步骤6：对需要回传的数据进行压缩处理；
[0012]步骤7：在无人机和数据接收站之间设置信号干扰检测模块，用以实时监测通信信号强度和干扰情况；
[0013]步骤8：当检测到信号干扰时，通信时隙调度器可以动态调整时隙分配，或者暂时中断受影响的通信，待信号干扰消失后再继续回传；
[0014]步骤9：数据接收站在接收到数据时，进行数据完整性验证，确保数据在传输过程中没有丢失或损坏；
[0015]步骤
10
：如果发现数据传输出现问题，通信时隙调度器触发重传机制，要求无人机重新回传数据；
[0016]步骤
11
：对无人机的能源消耗进行优化，确保足够的电量用于巡检任务和数据回传；
[0017]步骤
12
：设置飞行状态监测机制，如果检测到飞行异常，立即中止数据回传并采取措施避免碰撞
。
[0018]进一步的：所述步骤2包括：
[0019]频谱感知：每个无人机配备认知无线电模块，用于感知周围的频谱环境，认知无线电模块定期进行频谱扫描，监测当前通信频率的占用情况；
[0020]认知无线电模块包括：
[0021]认知无线电系统使用能量检测来探测是否存在主要用户，能量检测门限根据噪声水平和误报概率计算：
[0022][0023]其中，
T
是能量检测门限，
σ
是噪声标准差，
P
FA
是误报概率；
[0024]频谱感知与分配：
[0025]分配策略是通过求解优化问题来分配频谱资源：
[0026]maximize
Σ
i
R
i
[0027]subject to
Σ
i
P
i
≤P
max
[0028]其中，
R
i
是用户
i
的数据速率，
P
i
是用户
i
的发射功率，
P
max
是最大发射功率限制；
[0029]自适应调制：
[0030]认知无线电系统使用自适应调制来在不同的信道条件下选择适当的调制方案，调制选择公式是根据信噪比
(SNR)
来选择调制阶数
M
：
[0031][0032]其中，
SNR
是信噪比，
SNRmin
是最小可接受信噪比；
[0033]频谱效率：
[0034]频谱效率通常用比特
/Hz
来表示，可以通过下面的公式计算：
[0035][0036]其中，
SE
是频谱效率，
R
是数据速率，
B
是带宽；
[0037]干扰分析：
[0038]干扰计算公式：
[0039][0040]其中，
P
primary
是主用户发射功率，
G
secondary
是次用户接收天线增益，
d
是距离，
α
是路径损耗指数；
[0041]频谱数据库：认知无线电模块将扫描得到的频谱数据与已知的频谱数据库进行比对，数据库中包含了已分配给其他设备或通信系统的频谱使用信息；
[0042]频率选择：认知无线电根据频谱数据库的信息，找到空闲的频段，选择一个未被占用的频率作为当前通信频率，如果发现当前通信频率有冲突，认知无线电自动选择一个干净的频段；
[0043]频率动态调整：认知无线电模块定期监测通信频率的占用情况，并根据情况进行动态调整，如果在飞行过程中检测到频率冲突或有新的无线电系统进入该区域，认知无线电重新选择一个合适的频率；
[0044]通信时隙传递：数据接收站告知无人机选择的通信频率，同时接收无人机的频率选择信息，以便保持双向通信
。
[0045]进一步的：步骤3包括：
[0046]任务优先级规划：在数据接收站端设定任务调度器，根据无人机的任务优先级和
紧急程度对任务进行规划和排序；
[0047]数据大小估算：数据接收站对无人机回传的数据大小进行估算，以便合理分配通信时隙；
[0048]通信时隙分配：根据任务优先级和数据大小的估算，通信时隙调度器为每架无人机分配相应的通信时隙；
[0049]时隙划分：将通信时间划分为不同的时隙，每个时隙用于单独服务一架无人机；其中，时隙的长度根据无人机回传数据的大小和通信需求来确定，以充分利用通信资源并避免浪费；
[0050]通信时隙传递：数据接收站将分配好的通信时隙信息传递给每个无人机，确保无人机知道自己应该在哪个时隙内进行数据回传；
[0051]时隙动态调整：根据实时情况调整时隙分配，以适应任务优先级的变化和无人机回传数据大小的波动
。
[0052]进一步的：步骤4包括：
[0053]时隙传递：数据接收站通过与每架无人机的通信，在每个无人机的通信时隙前告知无人机具体的通信时隙信息；
[0054]时隙计时：每架无人机收到通信时隙信息后，根据接收站提供的时隙信息，准确计时，待到达自己的通信时隙；
[0055]数据回传：在规定的通信时隙内，各个无人机执行数据回传操作，无人机将巡检数据按照分配的通信时隙传输给数据接收站；
[0056]时隙保留：如果某个无人机在规定时隙内没有数据需要回传，将该时隙保留空闲，以充分利用通信资源；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
无人机集群巡检数据自动回传智能识别方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：确定无人机集群中每个无人机的通信频率范围；步骤2：通过动态调整机制，监测通信频率的占用情况，当发现频率冲突时，自动调整通信频率；步骤3：在数据接收站端设置通信时隙调度器，根据无人机的任务优先级和回传数据的大小，分配通信时隙给每个无人机；步骤4：各个无人机根据接收到的通信时隙信息，在规定的时隙内进行数据回传；步骤5：在每架无人机上设置数据优先级管理模块，对采集到的数据进行分类和优先级排序，将关键数据和重要数据优先回传，减少次要数据的回传压力；步骤6：对需要回传的数据进行压缩处理；步骤7：在无人机和数据接收站之间设置信号干扰检测模块，用以实时监测通信信号强度和干扰情况；步骤8：当检测到信号干扰时，通信时隙调度器可以动态调整时隙分配，或者暂时中断受影响的通信，待信号干扰消失后再继续回传；步骤9：数据接收站在接收到数据时，进行数据完整性验证，确保数据在传输过程中没有丢失或损坏；步骤
10
：如果发现数据传输出现问题，通信时隙调度器触发重传机制，要求无人机重新回传数据；步骤
11
：对无人机的能源消耗进行优化，确保足够的电量用于巡检任务和数据回传；步骤
12
：设置飞行状态监测机制，如果检测到飞行异常，立即中止数据回传并采取措施避免碰撞
。2.
根据权利要求1所述的无人机集群巡检数据自动回传智能识别方法，其特征在于，所述步骤2包括：频谱感知：每个无人机配备认知无线电模块，用于感知周围的频谱环境，认知无线电模块定期进行频谱扫描，监测当前通信频率的占用情况；认知无线电模块包括：认知无线电系统使用能量检测来探测是否存在主要用户，能量检测门限根据噪声水平和误报概率计算：其中，
T
是能量检测门限，
σ
是噪声标准差，
P
FA
是误报概率；频谱感知与分配：分配策略是通过求解优化问题来分配频谱资源：
maximize
Σ
i
R
i
subject to
Σ
i
P
i
≤P
max
其中，
R
i
是用户
i
的数据速率，
P
i
是用户
i
的发射功率，
P
max
是最大发射功率限制；自适应调制：认知无线电系统使用自适应调制来在不同的信道条件下选择适当的调制方案，调制选择公式是根据信噪比
(SNR)
来选择调制阶数
M
：
其中，
SNR
是信噪比，
SNRmin
是最小可接受信噪比；频谱效率：频谱效率通常用比特
/Hz
来表示，可以通过下面的公式计算：其中，
SE
是频谱效率，
R
是数据速率，
B
是带宽；干扰分析：干扰计算公式：其中，
P
primary
是主用户发射功率，
G
secondary
是次用户接收天线增益，
d
是距离，
α
是路径损耗指数；频谱数据库：认知无线电模块将扫描得到的频谱数据与已知的频谱数据库进行比对，数据库中包含了已分配给其他设备或通信系统的频谱使用信息；频率选择：认知无线电根据频谱数据库的信息，找到空闲的频段，选择一个未被占用的频率作为当前通信频率，如果发现当前通信频率有冲突，认知无线电自动选择一个干净的频段；频率动态调整：认...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宸瑞，刘岚，赵继光，覃平，吴新桥，卢铭翔，陈远，倪隽，张可颖，沈家旭，金石，周雨迪，吴滋坤，谢煜铨，
申请(专利权)人：南方电网数字电网科技广东有限公司，
类型：发明
国别省市：