CN110798811B - 编队无人机通讯方式、控制方法、被动中继信息传输方法及应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种编队无人机通讯方式、控制方法、被动中继信息传输方法及应用，一种编队无人机通讯方式，包括以下步骤，1)完成编队的无人机自组网并与控制站通讯；2)无人机接收控制站的生成的路由表；3)当其中一个无人机故障时通过路由表将故障发送至控制站并实现间接通讯。本发明的被动中继信息传输方法，可以将传统的无人机主动完成中继链路建立变为被动方式，降低了无人机对数据处理能力、机间通信链路的要求，在出现故障后，只需广播链路故障信息，即可被动完成中继链路建立，无需主动和人工干预。

Description

编队无人机通讯方式、控制方法、被动中继信息传输方法及 应用
技术领域
本发明属于无人机控制技术领域，具体涉及一种编队无人机通讯方式、控制方法、被动中继信息传输方法及应用。
背景技术
随着无人机应用的逐渐广泛，多无人机协同通信需求越来越强烈。如多机编队表演，涉及无人机数量动辄几百，甚至几千架。
目前每个编队无人机都与地面设备采用数据链进行数据交互，但是存在某时刻某个无人机数据通信链路出现故障，所以无人机间也需要具有信息交互数据链，完成无人机间数据通信。本发明“一种被动中继信息传输方法”能够很好解决某个无人机对地数据链路故障问题。
传统编队组网无人机通信故障后会主动根据路由信息寻找指定中继无人机完成数据通信，需要每个无人机时刻维护路由信息，这样不但要求无人机间通信的实时性，同时也增加了对无人机间通信链路带宽的要求，窄带数据链路无法满足此要求。但采用宽带数据链路时，同时又增加了功耗、重量及成本。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种编队无人机通讯方式。
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种编队无人机控制站的控制方法。
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种被动中继信息传输方法及应用。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种编队无人机通讯方式，包括以下步骤，
1)完成编队的无人机自组网并与控制站通讯；
2)无人机接收控制站的生成的路由表；
3)当其中一个无人机故障时通过路由表将故障发送至控制站并实现间接通讯。
在上述技术方案中，还包括控制站将与通信故障无人机最近无人机为指定为中继无人机，并通过此中继无人机完成与控制站与通信故障无人机的通信。
在上述技术方案中，所述的控制站为地面站。
一种编队无人机控制站的控制方法，包括以下步骤，
1)控制站与各无人机通讯并接收其空间位置，建立一一对应的虚拟无人机，
2)根据无人机的空间位置信息完成虚拟无人机的位置映射，控制站根据无人机间链路信息及链路强度完成虚拟无人机间连接关系并建立路由表；
3)控制站将路由表传送至各无人机；
4)地面站收到故障信息后根据空间位置指定与故障无人机最近的无人机为中继无人机以建立与故障无人机的间接通讯。
在上述技术方案中，所述的控制站通过广播的形式将路由表发送至各无人机，故障无人机通过路由表将故障信息传送至控制站。
一种编队无人机的被动中继信息传输方法，包括以下步骤，
1)完成编队的无人机将空间位置及机间通信链路状态映射到地面控制站，地面控制站建立与无人机一一对应的虚拟无人机并实现无人机与虚拟无人机的运动同步；
2)控制站根据虚拟无人机状态，完成路由维护并将路由表广播至各无人机；
3)当任意无人机对地数据链路出现问题后，广播故障信息，其他无人机将此故障信息传送到地面设备，地面设备将故障无人机与地面虚拟无人机同步；
4)地面设备根据路由信息寻找与故障无人机最近且机间通信质量最佳无人机作为中继无人机，通过此无人机实现地面与故障无人机数据交互；
5)故障无人机接收到中继无人机信息后，停止广播故障信息，并在下次链路状态变化前，通过此中继无人机完成对地下行信息传输。
在上述技术方案中，还包括故障无人机对地链路恢复后地面控制站解除中继链路的步骤。
一种所述的被动中继信息传输方法在无人机表演中的应用。
本发明的优点和有益效果为：
本发明的被动中继信息传输方法，可以将传统的无人机主动完成中继链路建立变为被动方式，降低了无人机对数据处理能力、机间通信链路的要求，在出现故障后，只需广播链路故障信息，即可被动完成中继链路建立，无需主动和人工干预。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。
实施例一
本发明的一种编队无人机通讯方式，包括以下步骤，
1)完成编队的无人机自组网并分别与控制站如地面站直接通讯；
2)无人机接收控制站的生成的路由表，接收方式如以广播的形式进行接收；
3)当其中一个无人机故障时通过路由表将故障发送至控制站并实现间接通讯。
其中，还包括控制站将与通信故障无人机最近无人机为指定为中继无人机，并通过此中继无人机完成与控制站与通信故障无人机的通信。
本发明的方法是故障无人机只需要在故障时广播故障信息，通过地面站被动完成中继链路，完成数据通信，将任务转移到运算能力强大的地面设备，减少了无人机工作及通信负担。单一无人机对地通信链路出现问题时，不用主动寻找路由表，实现对地通信链路建立。被动多重中继链路建立，完成对地数据通信，无需人工干预。
本发明不约束数据链路，路由表的建立需要通过大量的计算，通过地面设备完成复杂的计算从而生成路由表，然后将路由表广播给空中无人机，广播信息后，当其中一个无人机故障时，其他无人机会根据路由信息建立与故障无人机的数据链路，因为无人机故障后，无法与地面建立连接，此方式是按路由表通过其他周边无人机来补充故障无人机链接通讯问题。
实施例二
本发明的一种编队无人机控制站的控制方法，包括以下步骤，
1)控制站与各无人机通讯并接收其空间位置，并建立一一对应的虚拟无人机，
2)根据无人机的空间位置信息完成虚拟无人机的位置映射，控制站根据无人机间链路信息及链路强度完成虚拟无人机间连接关系并建立路由表；
3)控制站将路由表传送至各无人机；
4)地面站收到故障信息后根据空间位置指定与故障无人机最近的无人机为中继无人机以建立与故障无人机的间接通讯。
具体地，所述的控制站通过广播的形式将路由表发送至各无人机，故障无人机通过路由表将故障信息传送至控制站。
通过设置与无人机一一对应的虚拟无人机，充分利用地面站的强大计算能力，实现了空中情况的模拟，并在地面上计算路由表然后广播给各无人机，减少了无人机的计算压力，而且保证了其对路由表的使用需求，当出现故障时，故障无人机无效计算判断路由，直接广播错误故障后即可由地面站指定中级无人机。
实施例三
本发明还公开了一种编队无人机的被动中继信息传输方法，包括以下步骤，
1)完成编队的无人机将空间位置及机间通信链路状态映射到地面控制站，地面控制站建立与无人机一一对应的虚拟无人机并实现无人机与虚拟无人机的运动同步；无人机间为自组网方式，地面设备需要时刻采集不同无人机间通信链路状态，这样可以在地面设备中完成空中无人机通信拓扑的还原；即地面设备根据飞机信息在地面设备上完成无人机自组网络的映射，地面设备根据这些信息完成每个虚拟无人机的路由表；
2)控制站根据虚拟无人机状态，完成路由维护并将路由表广播至各无人机；
3)当任意无人机对地数据链路出现问题后，无人机发送广播故障信息，其他无人机将此故障信息传送到地面设备，地面设备将故障无人机与地面虚拟无人机同步；
4)地面设备根据路由信息寻找与故障无人机最近且机间通信质量最佳无人机作为中继无人机，通过此无人机实现地面与故障无人机数据交互；
5)故障无人机接收到中继无人机信息后，停止广播故障信息，并在下次链路状态变化前，通过此中继无人机完成对地下行信息传输。
同时，还包括故障无人机对地链路恢复后地面控制站解除中继链路的步骤。故障无人机与地面设备间具有心跳机制，当故障回复后，故障无人机与地面设备间的心跳正常并可以正常传送信息，地面设备就判定故障已经解除
本发明的目的是尽量减少无人机的计算，地面设备根据无人机回传的信息完成路由表建立，并将结果广播给无人机，所以可以看到地面设备的路由信息与无人机的路由信息是同步的，由于地面设备会定期将路由信息广播到无人机中，当有无人机出现故障后会通过路由表直接将故障信息回传到地面设备。
实施例四
所述的被动中继信息传输方法在无人机表演中的应用，将其应用在无人机表演中，保证无人机小型化和集群化操作，当出现故障时能第一时间指定中继无人机，保证间接通讯稳定可靠。
而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种编队无人机通讯方式，其特征在于，包括以下步骤，
1)完成编队的无人机自组网并与控制站通讯；
2)无人机接收控制站的生成的路由表；
3)当其中一个无人机故障时通过路由表将故障发送至控制站并实现间接通讯，其中，控制站将与通信故障无人机最近无人机为指定为中继无人机，并通过此中继无人机完成与控制站与通信故障无人机的通信。
2.如权利要求1所述的编队无人机通讯方式，其特征在于，所述的控制站为地面站。
3.一种编队无人机控制站的控制方法，其特征在于，包括以下步骤，
1)控制站与各无人机通讯并接收其空间位置，建立一一对应的虚拟无人机，
2)根据无人机的空间位置信息完成虚拟无人机的位置映射，控制站根据无人机间链路信息及链路强度完成虚拟无人机间连接关系并建立路由表；
3)控制站将路由表传送至各无人机；
4)控制站收到故障信息后根据空间位置指定与故障无人机最近的无人机为中继无人机以建立与故障无人机的间接通讯。
4.如权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述的控制站通过广播的形式将路由表发送至各无人机，故障无人机通过路由表将故障信息传送至控制站。
5.一种编队无人机的被动中继信息传输方法，其特征在于：包括以下步骤，
1)完成编队的无人机将空间位置及机间通信链路状态映射到控制站，控制站建立与无人机一一对应的虚拟无人机并实现无人机与虚拟无人机的运动同步；
2)控制站根据虚拟无人机状态，完成路由维护并将路由表广播至各无人机；
3)当任意无人机对地数据链路出现问题后，广播故障信息，其他无人机将此故障信息传送到控制站，控制站将故障无人机与地面虚拟无人机同步；
4)控制站根据路由信息寻找与故障无人机最近且机间通信质量最佳无人机作为中继无人机，通过此无人机实现地面与故障无人机数据交互；
5)故障无人机接收到中继无人机信息后，停止广播故障信息，并在下次链路状态变化前，通过此中继无人机完成对地下行信息传输。
6.如权利要求5所述的被动中继信息传输方法，其特征在于：还包括故障无人机对地链路恢复后控制站解除中继链路的步骤。
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