【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无人机，具体为一种自我调整无人机集群低延时抗干扰通信装置和方法。
技术介绍
1、无人机集群技术是一种由无人机组成的集群技术，它可以实现多架无人机同时协同操作，实现高效的任务执行。这种技术可以应用于多种领域，例如军事、灾难救援和农业等。
2、传统的无人机集群在执行任务的时候无法进行中心机的自刷和调整，不不方便进行自我编队和调整，且传统的中心机一般是固定的几个或者与地面站直接指定，适应性较低，无人机与无人机之间的交流较为困难，受到一定的外界影响后则无人机之间交流的延迟无法控制，无人机做为中心机在集群中的位置也会影响无人机之间交流的延迟，从而导致延迟较高，进而使得无人机集群难以执行任务。
技术实现思路
1、本专利技术目的在于，为解决上述无人机集群不方便进行自我编队和调整，无人机做为中心机在集群中的位置也会影响无人机之间交流的延迟的问题，本申请中提出一种自我调整无人机集群多编队低延时抗干扰通信装置其技术方案如下：
2、本专利技术一方面公开了一种自我调整无人机集群低延时抗干扰通信装置，包括无人机，所述无人机包括总控装置，其特征在于：所述总控装置包括集群分配机构，所述集群分配机构包括主控机构和无人机集群交流组件，所述主控机构包括主交流器，所述无人机集群交流组件包括集群信号发送器、集群信号接收器、集群信号确认控制器，其中：
3、无人机的主交流器用于每间隔设定的固定时长通过集群信号发送器发送无人机与其他无人机之间的延迟测试信号；
4、其
5、进一步的，所述总控装置还包括环境监测模组、摄像模组、电池模组、飞行模组和雷达模组，每个无人机之间所述总控装置上的环境监测模组、摄像模组、飞行模组和雷达模组均通过主交流器之间能够相互共享信息，所述主控机构包括地空协同交流器，总控装置上的环境监测模组、摄像模组和电池模组能够通过地空协同交流器反馈给地面站。
6、进一步的，所述集群分配机构还包括任务分配组件，所述主控机构还包括副交流器和损坏信号发送器，主交流器用于无人机任务之间的交流，主交流器结合地空协同交流器能够与地面站进行交流，副交流器用于在主交流器发生障碍或者延迟超出正常值的时候启用进行交流，主交流器损坏、副交流器损坏但无人机主体没有损坏的时候，损坏信号发送器发送损坏信号并让无人机的返航回到地面站内的机舱用于减少损失，若是无人机主体发生损坏，损坏信号发送器通过地空协同交流器向地面站发送定位信号，用于后期的损坏无人机打扫，损坏信号发送时损坏信号发送器向其他无人机发出信号，其他无人机通过主交流器接收该损坏信号发送器的信号将该无人机排除在任务外。
7、进一步的，所述任务分配组件包括任务信号接收器、任务控制器和飞控控制模组，任务分配组件用于无人机的中心机确认后地空协同交流器与地面站确认待执行的任务，并将待执行的多任务通过中心机的主交流器进行分配，所有的无人机通过任务信号接收器接收到任务，并根据按照预先的设定按需分配形成任务机组。
8、本专利技术另一方面公开了一种自我调整无人机集群低延时抗干扰通信方法，应用上述的自我调整无人机集群低延时抗干扰通信装置，所述无人机的主交流器每间隔设定的固定时长通过集群信号发送器发送无人机与其他无人机之间的延迟测试信号；
9、其他无人机的主交流器通过集群信号接收器接收该延迟测试信号并通过集群信号发送器反馈信号反馈给无人机的主交流器，该主交流器通过集群信号确认控制器接收到反馈信号并确定与其他无人机之间的延迟，该延迟低于阈值的无人机通过主交流器发送竞选信号，竞选的无人机均通过主交流器收到竞选信号，参与竞选的主交流器对比各个竞选信号的反馈的延迟数据，延迟数值最低的无人机的主交流器通过集群信号发送器发送信号给其他无人机的集群信号接收器接收并反馈给其他无人机的主交流器确定该时延迟最低的无人机成为中心机，用以下式表示：
10、设定中心机位为s，s＝xn；
11、xn＝min{x1；x2；x3；…xn}，其中，xn表示第n个无人机。
12、进一步的，无人机的中心机确认后地空协同交流器与地面站确认待执行的任务，并将待执行的多任务通过中心机的主交流器进行分配，所有的无人机通过任务信号接收器接收到任务，并根据按照预先的设定按需分配形成任务机组，任务机组为a、b、c……α，即α个机组，任务机组a内的无人机(1)通过主交流器与主交流器之前交流自动编号为a1、a2、a3……aβ，即该组内共β个无人机，或在地面站发送信号到无人机上与地空协同交流器交流，通过地面站人为指定数量的无人机执行人为指定的任务并发送在指定无人机的地空协同交流器反馈给任务信号接收器上，总控装置通过任务控制器与飞控控制模组的配合使得无人机执行任务，多组任务机组收到分配任务后，该任务机组的无人机均通过任务控制器再次给予主交流器信号，同一任务机组根据主交流器的自动编号通过无人机集群交流组件进行任务机组内的中心机的竞选。
13、进一步的，无人机的飞行过程中动态编队控制如下：无人机的飞行状态表示为：xi＝[xi,yi,vxi,vyi,axi,ayi]t
14、其中，xi为无人机i的状态xi为无人机i在x方向上的位置，yi为无人机i在y方向上的位置，vxi为无人机i在x方向上的速度，vyi为无人机i在y方向上的速度，axi为无人机i在x方向上的加速度，ayi为无人机i在y方向上的加速度；
15、状态更新方程为：
16、xi+1＝aixi+biui+wi
17、其中：ai和bi分别是状态转移和控制矩阵；ui是控制输入，如推力和转向角；wi是表示不确定性和干扰的噪声项；xi+1是无人机i+1的状态；
18、编队控制的目标是最小化整个系统的性能指标：
19、
20、j表示量化的性能指标；qi是量化状态输入的重要性的权重矩阵；ri是量化控制输入重要性的权重矩阵；n是无人机的数量；t0表示飞行初始时间，tf表示飞行终止时间。
21、进一步的，多编队控制的策略为：
22、mi＝em*[si-lp-snr(f)]+j/dt+u(s,a)
23、其中，em是编队m的通信效率，lp是路径损耗，snr(f)是频率f下信噪比，u(s,a)是参数为s状态、a动作的通信效能函数，mi是第i架无人机的整体效能，j/dt是当前无人机的功率效率；
24、路径损耗模型：<本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种自我调整无人机集群低延时抗干扰通信装置，包括无人机(1)，所述无人机(1)包括总控装置(2)，其特征在于：所述总控装置(2)包括集群分配机构(6)，所述集群分配机构(6)包括主控机构(3)和无人机集群交流组件(4)，所述主控机构(3)包括主交流器(31)，所述无人机集群交流组件(4)包括集群信号发送器(41)、集群信号接收器(42)、集群信号确认控制器(43)，其中：
2.根据权利要求1所述的一种自我调整无人机集群低延时抗干扰通信装置，其特征在于：所述总控装置(2)还包括环境监测模组、摄像模组、电池模组、飞行模组和雷达模组，每个无人机(1)之间所述总控装置(2)上的环境监测模组、摄像模组、飞行模组和雷达模组均通过主交流器(31)之间能够相互共享信息，所述主控机构(3)包括地空协同交流器(32)，总控装置(2)上的环境监测模组、摄像模组和电池模组能够通过地空协同交流器(32)反馈给地面站。
3.根据权利要求2所述的一种自我调整无人机集群低延时抗干扰通信装置，其特征在于：所述集群分配机构(6)还包括任务分配组件(5)，所述主控机构(3)还包括副交流器(
4.根据权利要求3所述的一种自我调整无人机集群低延时抗干扰通信装置，其特征在于：所述任务分配组件(5)包括任务信号接收器(51)、任务控制器(52)和飞控控制模组(53)，任务分配组件(5)用于无人机(1)的中心机确认后地空协同交流器(32)与地面站确认待执行的任务，并将待执行的多任务通过中心机的主交流器(31)进行分配，所有的无人机通过任务信号接收器(51)接收到任务，并根据按照预先的设定按需分配形成任务机组。
5.一种自我调整无人机集群低延时抗干扰通信方法，其特征在于：该方法应用权利要求4所述的自我调整无人机集群低延时抗干扰通信装置，所述无人机(1)的主交流器(31)每间隔设定的固定时长通过集群信号发送器(41)发送无人机(1)与其他无人机(1)之间的延迟测试信号；
6.根据权利要求5所述的一种自我调整无人机集群低延时抗干扰通信方法，其特征在于：无人机(1)的中心机确认后地空协同交流器(32)与地面站确认待执行的任务，并将待执行的多任务通过中心机的主交流器(31)进行分配，所有的无人机通过任务信号接收器(51)接收到任务，并根据按照预先的设定按需分配形成任务机组，任务机组为A、B、C……α，即α个机组，任务机组A内的无人机(1)通过主交流器(31)与主交流器(31)之前交流自动编号为A1、A2、A3……Aβ，即该组内共β个无人机，或在地面站发送信号到无人机(1)上与地空协同交流器(32)交流，通过地面站人为指定数量的无人机(1)执行人为指定的任务并发送在指定无人机(1)的地空协同交流器(32)反馈给任务信号接收器(51)上，总控装置(2)通过任务控制器(52)与飞控控制模组(53)的配合使得无人机(1)执行任务，多组任务机组收到分配任务后，该任务机组的无人机(1)均通过任务控制器(52)再次给予主交流器(31)信号，同一任务机组根据主交流器(31)的自动编号通过无人机集群交流组件(4)进行任务机组内的中心机的竞选。
7.根据权利要求6所述的一种自我调整无人机集群低延时抗干扰通信方法，其特征在于：无人机(1)的飞行过程中动态编队控制如下：无人机(1)的飞行状态表示为：Xi＝[xi,yi,vxi,vyi,axi,ayi]T
8.根据权利要求7所述的一种自我调整无人机集群低延时抗干扰通信方法，其特征在于：
9.根据权利要求8所述的一种自我调整无人机集群低延时抗干扰通信方法，其特征在于：无人机群的网络优化包括最大化网络的总通信效能：
10.根据权利要求9所述的一种自我调整无人机集群低延时抗干扰通信方法，其特征在于：无人机群网络通信的动态优化策略学习算法和优化过程包括：
...【技术特征摘要】
1.一种自我调整无人机集群低延时抗干扰通信装置，包括无人机(1)，所述无人机(1)包括总控装置(2)，其特征在于：所述总控装置(2)包括集群分配机构(6)，所述集群分配机构(6)包括主控机构(3)和无人机集群交流组件(4)，所述主控机构(3)包括主交流器(31)，所述无人机集群交流组件(4)包括集群信号发送器(41)、集群信号接收器(42)、集群信号确认控制器(43)，其中：
2.根据权利要求1所述的一种自我调整无人机集群低延时抗干扰通信装置，其特征在于：所述总控装置(2)还包括环境监测模组、摄像模组、电池模组、飞行模组和雷达模组，每个无人机(1)之间所述总控装置(2)上的环境监测模组、摄像模组、飞行模组和雷达模组均通过主交流器(31)之间能够相互共享信息，所述主控机构(3)包括地空协同交流器(32)，总控装置(2)上的环境监测模组、摄像模组和电池模组能够通过地空协同交流器(32)反馈给地面站。
3.根据权利要求2所述的一种自我调整无人机集群低延时抗干扰通信装置，其特征在于：所述集群分配机构(6)还包括任务分配组件(5)，所述主控机构(3)还包括副交流器(33)和损坏信号发送器(34)，主交流器(31)用于无人机(1)任务之间的交流，主交流器(31)结合地空协同交流器(32)能够与地面站进行交流，副交流器(33)用于在主交流器(31)发生障碍或者延迟超出正常值的时候启用进行交流，主交流器(31)损坏、副交流器(33)损坏但无人机(1)主体没有损坏的时候，损坏信号发送器(34)发送损坏信号并让无人机(1)的返航回到地面站内的机舱用于减少损失，若是无人机(1)主体发生损坏，损坏信号发送器(34)通过地空协同交流器(32)向地面站发送定位信号，用于后期的损坏无人机(1)打扫，损坏信号发送时损坏信号发送器(34)向其他无人机(1)发出信号，其他无人机(1)通过主交流器(31)接收该损坏信号发送器(34)的信号将该无人机(1)排除在任务外。
4.根据权利要求3所述的一种自我调整无人机集群低延时抗干扰通信装置，其特征在于：所述任务分配组件(5)包括任务信号接收器(51)、任务控制器(52)和飞控控制模组(53)，任务分配组件(5)用于无人机(1)的中心机确认后地空协同交流器(32)与地面站确认待执行的任务，并将待执行的多任务通过...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴阳明，吴昊，
申请(专利权)人：南京交通职业技术学院，
类型：发明
国别省市：
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