[发明专利]一种飞行器编队分层入网管理方法及系统

说明书

本发明属于维护或管理的装置技术领域，公开了一种飞行器编队分层入网管理方法及系统，主要内容包括有初始化飞行器编队网络参数；标识飞行器节点能力状态信息；利用节点能力状态信息定义节点综合性能参量指标；根据综合性能参量指标构建全网节点能力可视图；根据节点能力可视图结合地理位置区域考量选取编队入网发起节点；根据最小跳数原则以及基于地理位置信息的“休眠”状态多路径寻路方式完成入网发起节点与主拓扑中控节点的控制信息交互；入网发起节点在收到入网应到后在编队内进行信息告知，使各个节点更新本地信息域，编队入网完成。本发明以最低成本获取最大入网效率，提高编队入网的综合性能，保障网络通信QoS需求，提高任务完成效率和质量。

技术领域

本发明属于用于维护或管理的装置技术领域，尤其涉及一种飞行器编队分层入网管理方法及系统。

背景技术

目前，业内常用的现有技术是这样的：空中信息平台是高速移动的空间平台，是包含各种低空飞行器在内，支持勘测、通信、侦查等重要飞行任务的通信服务和任务规划系统。与有线网和地面无线局域网相比，空中信息平台中的飞行器具有独特的网络特性：资源有限、易受通信环境影响、网络拓扑高动态变化，这些特性一方面增加了空中飞行器入网管理的难度，另一方面也为网络通信服务质量的QoS保障带来了很大的挑战。虽然空中信息多样性和复杂性为空中平台中飞行器入网管理带来了挑战，且低空平台飞行器的拓扑特性、运动特征与通信服务特性等方面的问题提高了对网络协同工作的能力的质量和效率要求，但同时也为飞行器编队入网性能的提升带来了机遇。该飞行器编队高效分层认证的入网过程是多架飞行器通过飞行器之间的链路信息交互完成入网控制信息的交互进而实现编队节点认证的过程，以实现编队节点的快速认证和网络拓扑融合与维护，以满足飞行器共同完成勘测、通信、侦查等重要飞行任务。如何利用有限的资源完成飞行器编队内多节点的快速加入，实现网络的迅速融合和快速重构，从而达到保障通信任务顺利进行的目的是空中平台网络通信领域亟待解决的问题。目前关于编队入网认证的文献很多是从时间同步、跳频时帧分配等角度来进行阐述，从拓扑结构和认证层次角度出发的描述也不够完整，而且大部分入网控制信息的路径寻取是基于单路径或单路径扩展的寻路方式，在传输业务量增大，拓扑动态性高以及节点、路径稳定下较低的场景下，将导致入网控制包的开销、认证成功率以及入网时延恶化的问题。关于飞行器编队入网管理方法的研究，目前比较成熟的主要有两种：

第一种是飞行器编队的自主入网，对飞行器网络进行层次划分，通过飞行器间链路的信息交互完成编队入网过程；第二种是结合辅助信息的编队入网过程，例如借助GPS系统、卫星与地面站信息。已有的方法在一定条件下能够保证飞行器编队的融合顺利完成，但在入网过程中信息交互成功率，入网时延、入网成功率以及控制开销等性能方面的提升却没有进一步的考虑，而且空中网络通信环境多变，飞行器执行任务复杂多样，对于不同通信场景和网络状态的需要有一个自适应入网策略来提高编队入网过程的灵活性和鲁棒性，进一步提升网络性能，从而实现通信服务质量的保障。

综上所述，现有技术存在的问题是：现有分布式飞行器的入网方式在性能方面的劣势以及关于编队入网流程和机制不够完善，会直接影响飞行器编队的任务执行效率。

解决上述技术问题的难度和意义：关键技术难点主要在于1如何保证飞行器编队在通信环境复杂、节点动态多变及任务场景切换的情况下进行入网时，仍可以保障较低的入网开销和较高的时延性能；2在制定入网发起节点与下一跳节点的选取策略时如何综合考虑网络节点能力信息和地理位置信息，最大限度地提高路径可靠性和数据交互成功率，降低路径平均跳数和入网时延。本发明的入网方案从多个角度考虑，针对不同场景采取分层认证及可切换的入网策略提高编队入网过程的灵活性和自适应性，另外通过多路径选取、参量的维护和管理以及后期拓扑的维护在保障入网性能的同时进一步提高网络抗毁性与鲁棒性，保障业务的QoS需求。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种飞行器编队分层入网管理方法及系统。