CN106774382A - 一种多无人机实时态势信息共享系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多无人机实时态势信息共享系统，属于航空通信技术领域。包括：能够通过动态组网数据链完成信息交换的多个信息共享装置；所述信息共享装置由天线阵、天线接口单元、核心处理机和分布式订阅及分发服务数据处理单元组成；通过天线阵获取飞行参数、态势等信息，获取的信息在核心处理机完成信息处理，进而输入分布式订阅及分发服务数据处理单元。分布式订阅及分发服务数据处理单元根据对抗任务以及态势进行传输信息的分级处理，并对各个模块间的交互信息进行备份，按照信息类别进行优先级分配，按照优先级顺序进行信息的发布。本发明提高了带宽使用效率；保证通信灵活性的同时，实现了数据传输的实时性。
Description
技术领域
本发明属于航空通信技术领域，具体涉及一种多无人机实时态势信息共享系统。
背景技术
在传统的执行任务模式下，空中各独立的对抗单元所具备的侦察探测能力都存在地域、范围、手段、精度的局限，独立侦察所获取的情报已不能适应新的复杂环境下的使用需求。通过组建无人机编队的任务信息网络，将他们所获取的侦察情报加以综合，以形成精度更高、范围更广、全局一致的态势信息，提升无人机编队的对抗能力。
传统基于C/S(客户/服务器)网络的无人机编队态势共享装置，在测试验证和对抗使用中存在以下问题：
a)带宽限制，要实现在编队中所有无人机之间共享每个传感器量测的目的，必须有一个系统工作的传感器网络的支持，每个单元间传感器的协同对带宽的要求很高。所以，当前网络装置的扩展很大程度上受带宽大小的限制；
b)当前网络的数据共享存在一定的盲目性，各对抗单元的数据处理和传输没有进行具体的协调，致使各单元数据的处理和传输过程存在高度的耦合；
c)交换数据类型单一，导致了数据分发策略的单一性，使得网络装置无法根据各种具体的战术目的和用户需求协调地分发数据，并浪费了大量资源。
发明内容
本发明的目的：为了解决上述问题，本发明提出了一种多无人机实时态势信息共享系统，采用将无人机编队进行动态组网，进行实时的态势共享，完成遥控、遥测、跟踪定位和侦察、多机协同、传感器与装备协同、态势等多源信息获取、融合与分发的技术方案，以实现对无人机编队任务载荷、装备的远距离操纵控制。
本发明的技术方案：一种多无人机实时态势信息共享系统，包括：能够通过动态组网数据链完成信息交换的多个信息共享装置；
所述信息共享装置由天线阵、天线接口单元、核心处理机和分布式订阅及分发服务数据处理单元组成；
所述天线阵能够接收和发射无线电信号，所述天线接口单元能够将所述天线阵接收的信号进行预处理和放大发射功率；
所述核心处理机能够进行数据信号处理和数据处理；
所述分布式订阅及分发服务数据处理单元能够对信息进行分级处理，对传感器数据进行分发和对机载任务装置数据进行订阅；且能够完成任务控制系统内基于发布和订阅模式的底层接口控制文档(ICD)的收发；
所述动态组网数据链能够建立无人机编队间的基础通信和数据信息资源分配。
优选地，所述动态组网数据链采用全向辅助定向组网技术，并嵌入安全认证措施。
优选地，所述动态组网数据链采用异步跳频、跳时通信技术，能够一发多收。
优选地，所述动态组网数据链采用基于优先权的多路接入机制。
优选地，所述动态组网数据链采用网络拓扑动态自适应机制及基于分簇结构的混合式路由方法。
优选地，所述分布式订阅及分发服务数据处理单元设置有数据写入服务模块和数据读取服务模块及发布数据缓冲区。
优选地，所述分布式订阅及分发服务数据处理单元能够对传输信息进行分级处理，并按照信息类别进行优先级分配，按照优先级顺序进行信息的发布。
本发明的技术有益效果：
a)带宽效率：按需提供数据，使用效率提高，节约带宽；
b)实时性：将传感器等资源的状况和对资源的期待程度用持久性、最大时延和生命周期等Qos(服务质量)参数描述，选择最符合双方Qos(服务质量)要求的传输方式来分发数据，在增加通信灵活性的同时，实现了数据传输的实时性；
c)可靠性：无人机编队内存在多个传感器，当任一节点的设备出现故障时，可由其他节点设备提供目标信息或火控解算能力，从而避免单节点失效，增加可靠性；
d)可扩展性：打破传统烟囱式的信息处理方式，根据实际需要，随时添加新的主题，为无人机编队系统提供常规服务范围以外的服务。
附图说明
图1为本发明一种多无人机实时态势信息共享系统的一优选实施例的组成示意图；
图2为本发明的分布式订阅及分发服务数据处理单元一优选实施例的发布和订阅过程图；
图3为本发明的分布式订阅及分发服务数据处理单元一优选实施例的交互信息示意图。
具体实施方式
为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明，请参阅图1至图3；
一种多无人机实时态势信息共享系统，包括：能够通过动态组网数据链完成信息交换的多个信息共享装置，每个无人机设置一个信息共享装置；
信息共享装置由天线阵、天线接口单元、核心处理机和分布式订阅及分发服务数据处理单元组成，实现在动态网数据链基础设施上的一站式数据处理。
天线阵能够接收和发射无线电信号，天线接口单元能够将天线阵接收的信号进行预处理和放大发射功率；
核心处理机能够进行数据信号处理和数据处理；
分布式订阅及分发服务数据处理单元能够对信息进行分级处理，对SAR雷达传感器数据及红外传感器数据进行分发和对机载任务装置数据进行订阅；且能够完成任务控制系统内基于发布和订阅模式的底层接口控制文档(ICD)的收发；
动态组网数据链采用全向辅助定向组网技术，能够实现快速波束对准、时间同步、邻居感知，并嵌入安全认证措施，实现定向网络动态建立与自愈重构能力。
动态组网数据链采用异步跳频、跳时通信技术，能够实现一发多收，满足多用户低延迟传输需求。
动态组网数据链采用基于优先权的多路接入机制，通过在信道占用统计基础上的业务量自适应控制，提供高优先级业务的可靠、低延迟传输保证，实现资源的分布式动态分配，保证网络的稳定性。
动态组网数据链采用网络拓扑结构动态自适应控制，适应有人机与无人机编队成员快速、动态变化，并基于分簇结构的混合式路由方法，实现降低控制开销和快速寻路的综合性能。
分布式订阅及分发服务数据处理单元发布和订阅过程如下：
分布式订阅及分发服务数据处理单元设置有数据写入服务模块和数据读取服务模块及发布数据缓冲区。
SAR雷达传感器及红外传感器作为数据的发布方，当SAR雷达传感器及红外传感器有数据需要发布时，将通过数据写入服务将写入主题传递给发布者，发布者将提交待发布的主题及相应的Qos约束提交给本节点的发布主题列表与订阅主题列表，向所有主题匹配成功的订阅节点发送主题，发布完成后发布进程随即结束。如果订阅登记表中没有相匹配的订阅者记录，并且发布的主题为持久性主题，发布进程将把已发布主题写入到发布数据缓冲区中，一旦订阅方所需的数据发生改变，导致发布数据缓冲区发生改变，发布缓冲区中的主题将再次被发布与相应的订阅主题进行匹配。
火控设备作为数据的订阅方启用数据读取服务，将写入主题传递给订阅者，订阅者将订阅的主题与相应的Qos约束提交给发布主题列表与订阅主题列表，获取相应的信息。
无人机编队路由态势信息共享装置通过天线阵获取飞行参数、态势等信息，飞行参数和态势来自各种模块，其中包括：外设接口、通信链路接口、触摸屏输入模块、飞机状态及仪表显示模块、合成视景模块、导航、任务规划、数据源代码处理模块及任务操作模块等。
获取的各模块信息在核心处理机完成信息处理，进而输入分布式订阅及分发服务数据处理单元。与分布式订阅及分发服务数据处理单元进行交互的信息模块有很多种，分布式订阅及分发服务数据处理单元根据对抗任务以及态势进行传输信息的分级处理，并对各个模块间的交互信息进行备份，按照信息类别进行优先级分配，按照优先级顺序进行信息的发布。
本发明提出了一种多无人机实时态势信息共享系统，将无人机编队进行动态组网，进行实时的态势共享，完成遥控、遥测、跟踪定位和侦察、多机协同、传感器与设备协同、态势等多源信息获取、融合与分发,提高了带宽使用效率，节约带宽；增加通信灵活性的同时，实现了数据传输的实时性；从而避免单节点失效，增加可靠性；可根据实际需要，随时添加新的主题，为无人机编队系统提供常规服务范围以外的服务。
最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (7)
1.一种多无人机实时态势信息共享系统，其特征在于，包括：能够通过动态组网数据链完成信息交换的多个信息共享装置；
所述信息共享装置由天线阵、天线接口单元、核心处理机和分布式订阅及分发服务数据处理单元组成；
所述天线阵能够接收和发射无线电信号，所述天线接口单元能够将所述天线阵接收的信号进行预处理和放大发射功率；
所述核心处理机能够进行数据信号处理和数据处理；
所述分布式订阅及分发服务数据处理单元能够对信息进行分级处理，对传感器数据进行分发和对机载任务装置数据进行订阅；且能够完成任务控制系统内基于发布和订阅模式的底层接口控制文档的收发；
所述动态组网数据链能够建立无人机编队间的基础通信和数据信息资源分配。
2.根据权利要求1所述的多无人机实时态势信息共享系统，其特征在于：所述动态组网数据链采用全向辅助定向组网技术，并嵌入安全认证措施。
3.根据权利要求1所述的多无人机实时态势信息共享系统，其特征在于：所述动态组网数据链采用异步跳频、跳时通信技术，能够一发多收。
4.根据权利要求1所述的多无人机实时态势信息共享系统，其特征在于：所述动态组网数据链采用基于优先权的多路接入机制。
5.根据权利要求1所述的多无人机实时态势信息共享系统，其特征在于：所述动态组网数据链采用网络拓扑动态自适应机制及基于分簇结构的混合式路由方法。
6.根据权利要求1所述的多无人机实时态势信息共享系统，其特征在于：所述分布式订阅及分发服务数据处理单元设置有数据写入服务模块和数据读取服务模块及发布数据缓冲区。
7.根据权利要求1所述的多无人机实时态势信息共享系统，其特征在于:所述分布式订阅及分发服务数据处理单元能够对传输信息进行分级处理，并按照信息类别进行优先级分配，按照优先级顺序进行信息的发布。
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