2021-07-14
低空无人机是指在平流层飞行高度跟随无人机,包括多用途无人机和四旋翼无人机等。 低空无人机具有控制简单、机动性强、画面清晰、效率成本低等优点比值高,对地点勘探、紧急搜索和通信支持等具有重要价值。
但单无人机受飞行距离、功能单一、广域条件下勘探、数据中继等任务使用受限等因素影响。 因此,由低空无人机编组,协同工作。并形成集群优势是无人机领域未来的重要发展方向。
低空无人机之间、低空无人机与机载通信平台之间、低空无人机与地面通信终端之间均采用统一通信体系结构和协议。统一通信体系结构和协议包括UDP/IP五层体系结构和统一调制系统和编频;传输层采用udp协议,应用层协议形式由低空无人机承担的具体任务决定。采用AdHoc网络中的最大连通度算法对低空无人机自组网进行子聚类,通信服务需求由地面通信站发送给相邻的节点。
最大连通度聚类算法的步骤如下:
1、低空无人机被赋予相应的ID号作为自组网中的节点,标记所有节点为普通节点;
2、当普通节点发现自己是邻居普通节点内部联合度最大的节点时,就成为簇头,将自己标记为簇头;当节点度相同时选择ID编号较少的节点为簇头,其中相邻节点中的节点对之间的两个欧氏距离满足相互通信要求;
3、簇头的邻居被标记为簇头的簇内部节点;
4、重复步骤2和3,直到网络中没有普通节点。
对外转发时,通过转发其他机载通信平台,采用整体链路性能最佳的优先路由算法选择前向路径,包括:
通信任务数据分为两类,一类是包含度量信息和控制命令的非图像数据,一类是包含音频、视频和图像的视图数据;
采用最短路径路由算法,计算源到目的的多条备选路径;
计算每条备选路径的误码率和带宽平均值;
对于非图片数据,选择误码率最低的路径进行转发,对于查看数据,选择带宽最高的路径进行转发。
无人机自组网通信对不同区域、不同高度的低空无人机进行自网络聚类,低空无人机以集群为单位分别连接机载通信平台和地面通信终端,实现低空无人机、地面通信终端等机载通信平台进行通信。并且机载通信平台与所有自组网低空无人机组织起来,形成一个两层复合三维信息网络,提高了系统的整体效率与网络稳定性。