[发明专利]一种无人机集群网络的拓扑控制方法

权利要求书

1.一种无人机集群网络的拓扑控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1载入网络参数，其中网络参数包括感知目标信息、中心控制单元信息和无人机信息；

S2建立无人机网络中每个无人机节点之间的通信链路，构建网络控制拓扑结构；

S3基于网络控制拓扑结构和感知目标信息，选择感知无人机与中继无人机并执行相应的感知任务和中继传输任务；

S4建立无人机网络与中心控制单元的传输链路，构建网络业务拓扑结构。

2.根据权利要求1所述的一种无人机集群网络的拓扑控制方法，其特征在于，还包括如下步骤：

S5基于剩余能量保护机制更新网络控制拓扑结构和网络业务拓扑结构。

3.根据权利要求1所述的一种无人机集群网络的拓扑控制方法，其特征在于，步骤S1具体包括；

感知目标信息包括区域中的K个固定感知目标k∈K＝{1，...，K}，其位置用二维坐标w_k＝[x_k，y_k]^T表示；其中w_k表示第k个感知目标的位置，x_k、y_k分别表示第k个感知目标的位置坐标；

中心控制单元信息包括中心控制单元的位置w₀位于原点，用w₀＝[x₀，y₀]^T表示；

无人机信息包括M个无人机，其平面位置用二维坐标q_m＝[x_m，y_m]^T表示，其中q_m表示第m个无人机的位置，x_m、Y_m分别表示第m个无人机的位置坐标；无人机的飞行高度固定为H。

4.根据权利要求3所述的一种无人机集群网络的拓扑控制方法，其特征在于，步骤S2包括：建立无人机网络中每个无人机节点的邻居列表，构建网络控制拓扑结构，具体包括：

S21无人机网络中每个无人机节点都周期性地以最大发射功率发送hello消息，其中hello消息包括无人机节点的ID号、无人机节点当前的平面位置坐标值q、无人机节点当前剩余能量值E和初始能量值E₀；

S22任意无人机节点j收到无人机节点i的hello消息后，无人机节点j向无人机节点i回复应答消息；其中无人机节点i的hello信息包括无人机节点i的ID号、无人机节点i当前的平面位置坐标值q_i、无人机节点i当前剩余能量值E_i和初始能量值E_0i；无人机节点j回复的应答信息包括无人机节点j的hello信息包括无人机节点j的ID号、无人机节点j当前的平面位置坐标值q_j、无人机节点j当前剩余能量值E_j和初始能量值E_0j；

S23无人机节点i与无人机节点j之间彼此完成hello消息的发送与应答后，建立双向链路，无人机节点i与无人机节点j相互将对方添加到自身的邻居列表中；

当所有无人机节点之间链路建立完成后，网络控制拓扑结构构建完成。

5.根据权利要求4所述的一种无人机集群网络的拓扑控制方法，其特征在于，步骤S3具体包括：

S31无人机节点在每一个时刻选择距离当前位置最近的感知目标并向其移动，当无人机i移动到与感知目标之间的平面距离为0时，即d(w_k，q_i)＝0，该无人机i作为感知无人机开始执行对应感知目标的感知任务；

S32当无人机节点j附近没有感知目标或附近的感知目标均有感知无人机执行感知任务时，该无人机节点j作为中继无人机执行中继传输任务，此时无人机节点j向着中心控制单元方向进行移动或向着附近超出感知信息一跳传输范围的感知无人机进行移动。