[发明专利]一种集群飞行器通信系统

说明书

技术领域

本发明涉及集群飞行器通讯技术，尤其涉及一种集群飞行器通信系统。

背景技术

分布式集群飞行器系统由运行在不同轨道的多个成员飞行器共同组成，成员飞行器间可以通过无线通信方式进行各类数据信息的互相联系。

当前主要的无线通信方式有微波通信与激光通信。分布式集群飞行器如果选用激光通信则需要成员飞行器时刻保持激光传输链路，因此带来了功耗、资源和成本的巨大消耗。如果选用微波通信，则无法满足成员之间高速载荷数据的传输。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种集群飞行器通讯系统，结合了微波通信与激光通信的优点，采用两个信道相配合，实现成员飞行器之间异构网络互联互通。

为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的：

一种集群飞行器通信系统，包括多个通讯终端，集群飞行器系统的每个成员飞行器中设置一个通讯终端；每个通讯终端具体包括平台电子系统、通信处理模块、控制总线、光学天线和全向天线；

通信处理模块负责通信链路建立和通信传输；该通信处理模块有两个信道，分别是无线激光信道和无线微波信道；无线激光信道以光学天线作为发射天线，无线微波通道以全向天线为发射天线；无线激光信道传输高速载荷数据，无线微波信道传输低速遥控遥测数据和平台数据信息；

卫星电子系统负责飞行器的星务管理，通过数据总线与通信处理模块相连，通过控制总线与光学天线相连；当传输高速载荷数据时，先通过无线微波信道交互激光通信双方的位置和姿态信息，卫星电子系统据此确定激光传输方向，进而控制光学天线指向，然后再通过无线激光信道传输高速载荷数据。

优选地，设集群飞行器系统具有N个成员飞行器，这N个成员飞行器采用无线微波通道进行数据传输的具体方式为：

（1）成员飞行器之间交互自身位置和姿态；

每个成员飞行器均以最大发射功率P广播握手消息，该握手消息中包含自身的位置、姿态和身份信息；收到握手消息的成员飞行器回传自身的位置、姿态和身份信息；各成员飞行器将所收到的其它成员飞行器的信息置于邻居节点集合；

（2）每个成员飞行器根据邻居节点集合，计算其与任一邻居节点之间的直接通信的发射功率权重，该权重与两个成员飞行器之间的距离成正比；

（3）建立两两成员飞行器之间的通信链路；

当建立第i个成员飞行器和第j个成员飞行器之间的通信链路时，根据发射功率权重，找到与第i个成员飞行器通信时发射功率权重最小的第k个成员飞行器，然后找到除第i个成员飞行器之外的、与第k个成员飞行器通信时的发射功率权重最小的第q个成员飞行器，继续寻找除第i、k个成员飞行器之外的、与第q个成员飞行器通信时发射功率权重最小的邻居节点，以此类推，直到找到第j个成员飞行器，则建立两个成员飞行器i、j之间的通信链路；

（4）划分遥测遥控环；

以具备天地测控功能的第p个成员飞行器为0环，即遥测遥控环的中心，将除第p个成员飞行器之外的所有其他成员飞行器按照其与第p个成员飞行器之间的通信链路的跳数分布到不同的环内；

（5）集群飞行器系统的通信：

集群飞行器系统中的成员飞行器之间的通信按照步骤（3）建立的通信链路进行多跳通信；在进行遥测遥控时，根据建立的遥测遥控环，按照从外环向内环的方向进行信息传输，进行遥控时，按照从内环向外环的方向进行信息传输。

优选地，设N个成员飞行器共分布在m个环内；

在集群飞行器系统进行遥测时，第m环内的成员飞行器将遥测数据按照步骤（3）得到的通信链路传递至第m-1环内的成员飞行器，第m-1环内的成员飞行器将接收的遥测数据与自身的遥测数据一起打包按照步骤（3）得到的通信链路发送给m-2环内的成员飞行器，依次类推，直至传输到0环内的成员飞行器，最后由第0环内的成员飞行器打包下传到地面测控站。

在地面测站对集群飞行器系统进行遥控时，遥控指令由地面测控站发出，由第0环内的成员飞行器接收到遥控指令，第0环内的成员飞行器将该遥控指令中属于自己的数据剥离下来并将遥控指令中剩余的数据按照步骤（3）得到的通信链路传输给第1环内的成员飞行器，第1环内的成员飞行器将遥控指令中属于自己的数据剥离下来后再将遥控指令中剩余的数据按照步骤（3）得到的通信链路传输给第2环内的成员飞行器，顺次传输，直至传输到第m环内的成员飞行器。