[发明专利]基于多跳自组织网络分级结构的高效指令传输方法及系统

说明书

本发明公开的一种基于多跳自组织网络分级结构的高效指令传输方法及系统，包括：在集群无人机在地面状态时，通过地面站对无人机设置秘钥，并根据地面站指令与POW工作量证明生成区块链共识机制认同的小集群分组，所属层及小集群内部分工，在集群无人机起飞后，当集群无人机收到新的信息，根据信息性质判断对消息进行传达及集群内无人机的调度，在进行集群内部无人机通信时，对信息进行通信加密并根据信息所属种类获取发送方式；同时，集群无人机信息认证区块链根据预设时间间隔进行动态更新。本发明基于分级结构的数据传输方案中，集群内部分级传达自治维护，有效提升了数据传输的效率，降低了数据分发压力。

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，更具体的，涉及一种基于多跳自组织网络分级结构的高效指令传输方法及系统。

背景技术

随着无人机技术的逐步发展，集群无人机的应用越来越广泛。目前市面上大部分集群无人机的通讯往往采用中心式化的方案，其效率较低，依赖于单台无人机进行数据传输，传输速度慢，压力大。新兴的区块链方案采用去中心化的数据传输方式，但其多数采用平层结构，该方案在集群无人机数量较少的时候可以使用，但是当无人机数量变多时，数据的传达时间逐渐趋近甚至大于其更新周期。而本发明提出的基于多跳自组织网络分级结构的高效指令传输方案可以有效解决该问题。

目前市面上大部分集群无人机的通讯往往采用中心式化的方案，其效率较低，依赖于单台无人机进行数据传输，传输速度慢，压力大。新兴的区块链方案采用去中心化的数据传输方式，但其多数采用平层结构，该方案在集群无人机数量较少的时候可以使用，但是当无人机数量变多时，数据的传达时间逐渐趋近甚至大于其更新周期。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种基于多跳自组织网络分级结构的高效指令传输方法及系统。

本发明第一方面提供了一种基于多跳自组织网络分级结构的高效指令传输方法，包括：

在集群无人机在地面状态时，通过地面站对无人机设置秘钥，并根据地面站指令与POW工作量证明生成区块链共识机制认同的小集群分组，所属层及小集群内部分工；

在集群无人机起飞后，当集群无人机收到地面站信息时，根据信息性质对消息进行传达及集群内无人机的调度，在进行集群内部无人机通信时，对信息进行通信加密并根据信息所属种类获取发送方式；

同时，集群无人机信息认证区块链根据预设时间间隔进行动态更新。

本方案中，所述的通过地面站对无人机设置秘钥，并根据地面站指令与POW工作量证明生成区块链共识机制认同的小集群分组，所属层及小集群内部分工，具体为：

集群内无人机均配备实时操作系统和多线程操作系统两套硬件，实时操作系统用于飞行控制，多线程操作系统用于区块链算法控制，还配备一套双冗余存储器、TOTP密码生成器和独立供电时钟；

集群内所有无人机在地面状态未上强电时，通过地面站为无人机分发秘钥，根据RSA算法生成全集群的加密私钥，将公钥分发至无人机的两个操作系统的硬件，用于保障无人机之间的通信安全；

同时，为每台无人机通过RSA算法生成分发独立的核心个体私钥，用于在小集群内进行区块链签名，将公钥统一预存于地面站中，并生成4096位的随机字符串，用于为TOTP密码生成器生成动态密码；

将集群内的无人机分为地面站通信层，传达层，执行层，各层级由若干小集群组成，并根据地面站指令与POW工作量证明生成区块链共识机制认同的小集群分组，所属层及小集群内部分工；

所有无人机将分工汇总到地面站执行校验，若校验通过，则结合存储的无人机的公钥，生成为信息认证区块链的初始区块，根据信息认证区块链的初始区块，生成数据输入流区块链，数据输出流区块链，日志区块链的初始区块。