[发明专利]一种无人机集群组网通信系统和方法

说明书

本发明公开了一种无人机集群组网通信系统和方法，其中，集群通信收发模块从通信使能控制模块接收信息；集群通信收发模块从集群控制算法模块接收信息，将该信息编码并发送给组网通信模组；通信时隙管理模块统一调度，调用通信网络维护模块对网络通信节点编号列表维护，调用通信使能控制模块对组网通信模组的信息进行接收和过滤，调用集群通信收发模块对接收信息进行解析和对发送信息进行编码，将解析后的信息传递给集群控制算法模块，以及将编码完的信息传递给组网通信模组。采用带通信时隙协调的广播式通信实现组网通信网络内通信节点之间相互通信，通信节点数量便捷增加，通信节点有序发送信息。

技术领域

本发明涉及无人机集群控制与组网通信技术领域，具体涉及一种无人机集群组网通信系统和方法。

背景技术

无人机集群是由若干具有相同构型和功能的同构无人机，或具有不同构型或不同功能的异构无人机组成的群体。无人机集群系统是一种包括无人机集群、地面控制站、集群通信系统、集群控制软件等组成的可完成特殊任务的复杂系统。无人机集群由地面控制系统控制或机载自主控制系统控制，可以完成各种复杂的任务，在大面积测绘、农业植保、飞行表演等民用领域，以及协同侦察、协同打击等军用领域有着广泛应用。

现有的无人机集群系统采用的控制形式分为集中式、分布式，其中集中式是目前实现应用最多的一种形式，而其控制形式主要取决于集群组网通信方式。在无人机集群集中式控制方面，CN110597285A提出一种适应大规模无人机集群控制系统，采用一个集群控制站和多个地面站模式的集中式通信方式，实现成倍扩大现有普通无人机编队规模，该系统内的无人机之间没有直接交互，对地面站控制指令和通信系统可靠性依赖较大。在无人机集群分布式控制方面，CN110554709A提出一种分布式仿生多智能体自主集群控制方法，无人机之间以及无人机与地面站之间可以进行信息交换；CN110865653A提出一种分布式集群无人机队形变换方法，通过无人机通信共享实现无人机队形设计、形成与保持、队形变换。现有的无人机集群分布式组网通信多采用时分多址和广播通信方式，其中时分多址通信采用轮询方式通信，当集群内无人机数量越多时通信时延越大，且不利于集群无人机数量的扩充，而广播式通信方式存在多个通信节点同时发送消息的情况，会由于收发冲突导致信息丢失。

发明内容

本发明的目的在于克服现有无人机集群分布式组网通信方式存在时延大、集群无人机数量扩展不便以及广播通信冲突等不足，提供一种无人机集群组网通信系统和方法，用于集群无人机之间可靠高效通信。本发明的有益效果为1)采用带通信时隙协调的广播式通信实现组网通信网络内通信节点之间相互通信，通信节点数量便捷增加，通信节点有序发送信息，以及任意多个通信节点均能接收广播信息，有效减少信息发送冲突以及通信延时；2)采用通信使能功能滤掉无效信息，降低通信解析处理负担，提高组网通信系统抗干扰能力；3)采用应答式通信方式，可选择性地在重要通信信息中加入应答内容，通过接收方的应答情况确定信息是否发送成功以及对需求信息的查询，确保重要信息可靠传输，降低通信带宽占用。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种无人机集群组网通信系统，该系统包括组网通信模组、通信使能控制模块、集群通信收发模块、通信时隙管理模块、通信网络维护模块和集群控制算法模块；所述组网通信模组接收信息并传递给通信使能控制模块，所述通信使能控制模块从组网通信模组接收信息并传递给集群通信收发模块；所述集群通信收发模块从通信使能控制模块接收信息，将该信息解析后发送给通信网络维护模块和集群控制算法模块；所述集群通信收发模块从集群控制算法模块接收信息，将该信息编码并发送给组网通信模组；通信时隙管理模块统一调度，调用通信网络维护模块对网络通信节点编号列表维护，调用通信使能控制模块对组网通信模组的信息进行接收和过滤，调用集群通信收发模块对接收信息进行解析和对发送信息进行编码，将解析后的信息传递给集群控制算法模块，以及将编码完的信息传递给组网通信模组。