[发明专利]集群范围内无人机的通信与数据回传方法

摘要

一种集群范围内无人机的通信与数据回传方法，其步骤为：a.无人机分簇；b.各虚拟簇中初始簇头无人机的选举：①对于每个虚拟簇，计算其中每个无人机的权重参数；②根据权重参数确定初始簇头；c.普通簇头的选举和无人机入簇；d.无人机将采集的视频信息发给该层普通簇头无人机，普通簇头无人机将视频信息逐级上传至初始簇头，再由选举出来权重最大的初始簇头无人机担任中继无人机将汇总的数据包发送到地面的数据接收和指挥控制中心。本发明采用融合多参数加权的可重叠分簇方法，可有效避免消息的盲目性，降低冗余数据包的产生，不仅能避免信道冲突，降低节点间的传输延时，还可建立多条通信路径，从而有效提高了应急通信网的运行可靠性和视频传输质量。

主权项

1.一种集群范围内无人机的通信与数据回传方法，其特征是，所述方法包括以下步骤：a.无人机分簇按无人机活动的区域，将无人机分成多个虚拟簇；b.各虚拟簇中初始簇头无人机的选举①对于每个虚拟簇，计算其中每个无人机的权重参数：W_i＝w₁N_i+w₂V_i+w₃E_i+w₄P_i+w₅D_i式中W_i为虚拟簇中第i个无人机的权重，N_i为第i个无人机通信半径R之内的无人机数目与平均无人机数目的差值；V_i为第i个无人机速度与其相邻无人机平均速度的差值；E_i为第i个无人机的剩余电量；P_i为第i个无人机信号发射功率；D_i为第i个无人机到地面数据接收和指挥控制中心的最短路径距离，w₁、w₂、w₃、w₄和w₅分别为N_i、V_i、E_i、P_i和D_i的权重，且有w₁＞0，w₂＜0，w₃＞0，w₄＞0，w₅＜0；②根据权重参数确定初始簇头若虚拟簇中包含的无人机个数小于或等于预先设定的门限值，选举权重最大的无人机作为初始簇头，否则将按设定比例将权重较大的多个无人机作为初始簇头，初始簇头是该虚拟簇的一级节点；c.普通簇头的选举和无人机入簇①成为初始簇头的无人机发送分簇广播；②其他无人机收到初始簇头无人机发来的广播后进行应答，做出应答的无人机为虚拟簇的二级节点，并且按照应答的先后顺序依次发送应答信号给初始簇头无人机；③初始簇头无人机接收到所有应答信号后，按照应答的先后顺序为这些无人机分配逻辑地址(X,Y)，其中X表示节点级数，Y表示无人机在该级的应答序列号，并通知相应的无人机，完成第二级的地址分配；④在第二级的无人机中利用步骤b中选举初始簇头的方法进行普通簇头的选举，选举出的普通簇头无人机为第三级节点的簇头无人机，这些普通簇头无人机按照应答顺序依次获得由初始簇头无人机分配的分簇广播权并发送分簇广播进行第三级的无人机地址分配，若有逻辑地址，但是与发送分簇广播的无人机在同一层的不应答，仅记录路径到路由表中，不在同一层的无人机进行应答；若无逻辑地址，则无人机进行应答。普通簇头无人机收到应答信号后，只为没有逻辑地址的无人机进行逻辑地址的分配。⑤以此类推，依次选举下级普通簇头，直到上一级普通簇头无人机发送分簇广播后得不到响应，则认为所有无人机地址分配完毕；d.视频数据的回传无人机将采集的视频信息发给该层普通簇头无人机，普通簇头无人机将视频信息逐级上传至初始簇头，再由初始簇头发送到地面的数据接收和指挥控制中心。