CN113759962A - 一种无人机编队的通信重构方法、装置及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无人机编队的通信重构方法、装置及存储介质，向各个无人机发送状态获取请求，以获得各个无人机反馈的当前状态信息；分别根据反馈的各个当前状态信息确定待下线无人机；导入预先生成的编队通信图，从编队通信图中查找待下线无人机对应的节点，将待下线无人机对应的节点以及待下线无人机对应的节点的边在编队通信图中删除；从预构建的无人机信息表中获取备用无人机信息，将备用无人机作为新节点，并基于树形图算法对新节点和编队通信图中剩余无人机对应的节点构建新的编队通信图。本发明能够保障整个飞行任务的顺利执行，较好的防止无人机碰撞或坠毁事故，减少损失。

Description

一种无人机编队的通信重构方法、装置及存储介质

技术领域

本发明主要涉及无人机编队技术领域，具体涉及一种无人机编队的通信重构方法、装置及存储介质。

背景技术

在巡航阶段，多个无人机以保持一定的编队队形朝目标区域飞行，但在飞行过程中，时常存在无人机无法持续完成后续任务的情况，从而影响整个飞行计划，甚至会导致无人机碰撞或坠毁事故，造成一定的损失。目前的系统及方法一般只能对整体的无人机编队飞行进行控制，不能关注到单个的无人机状态，容易造成飞行任务失败的情况。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种无人机编队的通信重构方法、装置及存储介质。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种无人机编队的通信重构方法，所述无人机编队包括多个无人机，所述无人机编队包括多个无人机，所述多个无人机之间根据编队通信图建立通信信道，并通过通信信道进行通信，包括如下步骤：

向各个所述无人机发送状态获取请求，以获得各个所述无人机反馈的当前状态信息；

分别根据反馈的各个所述当前状态信息确定待下线无人机，其中，所述待下线无人机为不能继续执行飞行任务的无人机；

导入所述编队通信图，所述编队通信图基于树形图算法并以各个无人机作为节点、以各个所述节点的通信链接关系作为边得到的；

从所述编队通信图中查找所述待下线无人机对应的节点，将所述待下线无人机对应的节点以及与所述待下线无人机对应节点连接的边在所述编队通信图中删除；

从预构建的无人机信息表中获取备用无人机信息，将备用无人机作为新节点，并基于树形图算法对所述新节点和所述编队通信图中剩余无人机对应的节点构建新的编队通信图。

本发明的有益效果是：通过状态获取请求获取无人机当前状态信息，能够实时对无人机进行关注，找出待下线无人机，通过备用无人机替换，并进行重新编队处理，建立新的编队通信关系，能够保障整个飞行任务的顺利执行，较好的防止无人机碰撞或坠毁事故，减少损失。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，还包括步骤：

若无备用无人机信息，则基于树形图算法对所述编队通信图中剩余无人机对应的节点构建新的编队通信图。

采用上述进一步方案的有益效果是：不存在备用无人机，则将剩余的无人机重新编队，构建新的编队通信图，防止无人机无法继续执行飞行任务的情况。

进一步，所述分别根据反馈的各个所述当前状态信息确定待下线无人机的过程包括：

分别从各个所述当前状态信息中获取无人机剩余电量，根据所述无人机剩余电量得到无人机剩余航程；

导入飞行任务剩余航程，若所述无人机剩余航程小于所述飞行任务剩余航程，则确定为待下线无人机。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过对无人机剩余电量的评估，确定待下线无人机。

进一步，将所述待下线无人机对应的节点以及与所述待下线无人机对应节点连接的边在所述编队通信图中删除后，还包括步骤：

控制所述待下线无人机的单播接收机关闭，并控制所述备用无人机的单播接收机开启。

采用上述进一步方案的有益效果是：能够防止受到待下线无人机的信号干扰。

进一步，当确定待下线无人机时，还包括步骤：

获取所述待下线无人机的标识，将所述标识记录在预先建立的数据列表中。

采用上述进一步方案的有益效果是：对待下线无人机的标识进行记录，能够快速知晓下线无人机的情况。

进一步，还包括步骤：

将待下线无人机下线且进行相应维护后，向已维护的无人机发送状态获取请求，并接收所述已维护的无人机反馈的当前状态信息，并判断所述待下线无人机的当前状态信息是否符合备用无人机预设条件，若符合，则根据所述已维护的无人机信息更新所述无人机信息表中的备用无人机信息。

采用上述进一步方案的有益效果是：待下线无人机的状态恢复后，将其作为备用无人机，可交替使用无人机。

本发明解决上述技术问题的另一技术方案如下：一种无人机编队的通信重构装置，所述无人机编队包括多个无人机，所述多个无人机之间根据编队通信图建立通信信道，并通过通信信道进行通信，包括：

请求发送模块，用于向各个所述无人机发送状态获取请求，以获得各个所述无人机反馈的当前状态信息；

处理模块，用于分别根据反馈的各个所述当前状态信息确定待下线无人机，其中，所述待下线无人机为不能继续执行飞行任务的无人机；

导入所述编队通信图，所述编队通信图基于树形图算法并以各个无人机作为节点、以各个所述节点的通信链接关系作为边得到的；

从所述编队通信图中查找所述待下线无人机对应的节点，将所述待下线无人机对应的节点以及所述待下线无人机对应的节点的边在所述编队通信图中删除；

若存在备用无人机，则将所述备用无人机作为新节点，并基于树形图算法对所述新节点和所述编队通信图中剩余无人机对应的节点构建新的编队通信图。

本发明解决上述技术问题的另一技术方案如下：一种无人机编队的通信重构装置，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，当所述处理器执行所述计算机程序时，实现如上所述的无人机编队的通信重构方法。

本发明解决上述技术问题的另一技术方案如下：一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，当所述计算机程序被处理器执行时，实现如上所述的无人机编队的通信重构方法。

附图说明

图1为本发明实施例提供的无人机编队的通信重构方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的无人机编队的通信重构装置的功能模块框图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1：

如图1所示，一种无人机编队的通信重构方法，所述无人机编队包括多个无人机，所述无人机编队包括多个无人机，所述多个无人机之间根据编队通信图建立通信信道，并通过通信信道进行通信，，包括如下步骤：

S1：向各个所述无人机发送状态获取请求，以获得各个所述无人机反馈的当前状态信息；

S2：分别根据反馈的各个所述当前状态信息确定待下线无人机，其中，所述待下线无人机为不能继续执行飞行任务的无人机；

S3：导入所述编队通信图，所述编队通信图基于树形图算法并以各个无人机作为节点、以各个所述节点的通信链接关系作为边得到的；

S4：从所述编队通信图中查找所述待下线无人机对应的节点，将所述待下线无人机对应的节点以及与所述待下线无人机对应节点连接的边在所述编队通信图中删除；

S5：从预构建的无人机信息表中获取备用无人机信息，将备用无人机作为新节点，并基于树形图算法对所述新节点和所述编队通信图中剩余无人机对应的节点构建新的编队通信图。

上述实施例中，树形图算法为，可以用一个加权有向图G＝(V,E,W,P)来表示编队中无人机(UAV)之间所有可用的通信链接，即得到编队通信图。

其中，V＝{vi},1≤i≤n是图中的节点集合，其中vi表示第i个无人机(UAVi)，E是每条边的权值，

1≤i,j≤n是图中的边集合，其中eij表示从UAVi到UAVj有一个可用的通信链接从而使得UAVi能发送信息给UAVj，即UAVi可以成为UAVj的领航者；W＝{w(e_ij)},e_ij∈E是图中每条边的权值集合，其中w(e_ij)表示e_ij的通信代价；P＝{p_i},1≤i≤n是每个无人机(UAV)在编队队形S的具体位置集合，简称为UAV位置配置(UAV positionconfiguration)，其中p_i表示UAVi在编队队形S中的具体位置。

具体地，边包括主边和入边。

应理解地，向各个所述无人机发送状态获取请求，也是通过通信信道进行发送的。

上述实施例中，通过状态获取请求获取无人机当前状态信息，能够实时对无人机进行关注，找出待下线无人机，通过备用无人机替换，并进行重新编队处理，建立新的编队通信关系，能够保障整个飞行任务的顺利执行，较好的防止无人机碰撞或坠毁事故，减少损失。

另一种情况是，当没有备用无人机时，可以包括如下步骤：

若无备用无人机信息，则基于树形图算法对所述编队通信图中剩余无人机对应的节点构建新的编队通信图。编队通信图的构建方法，利用上述给出的树形图算法进行构建得到的。

具体地，备用无人机信息包括备用无人机标识，若无备用无人机标识，则认为不存在备用无人机的情况；其中，所述标识可以是数字编号或字母编号。备用无人机信息还可以包括备用无人机的状态信息，例如，备用无人机充电信息、电量信息、维护信息等。

上述实施例中，不存在备用无人机，则将剩余的无人机重新编队，构建新的编队通信图，防止无人机无法继续执行飞行任务的情况。

具体地，所述分别根据反馈的各个所述当前状态信息确定待下线无人机的过程包括：

分别从各个所述当前状态信息中获取无人机剩余电量，根据所述无人机剩余电量得到无人机剩余航程；

导入飞行任务剩余航程，若所述无人机剩余航程小于所述飞行任务剩余航程，则确定为待下线无人机。

例如，无人机剩余电量为30％，对应无人机剩余航程为20公里，若飞行任务剩余航程为25公里，则确定为待下线无人机，无法继续执行任务。

上述实施例中，通过对无人机剩余电量的评估，确定待下线无人机。

具体地，将所述待下线无人机对应的节点以及与所述待下线无人机对应节点连接的边在所述编队通信图中删除后，还包括步骤：

控制所述待下线无人机的单播接收机关闭，并控制所述备用无人机的单播接收机开启。

向待下线无人机发送关闭信号，待下线无人机收到关闭信号后，关闭单播接收机。

向备用无人机发送开启信号，备用无人机收到开启信号后，开启单播接收机。

上述实施例中，能够防止受到待下线无人机的信号干扰。

具体地，当确定待下线无人机时，还包括步骤：

获取所述待下线无人机的标识，将所述标识记录在预先建立的数据列表中。

上述实施例中，通过预先建立的数据列表来记录和管理待下线无人机的情况，对待下线无人机的标识进行记录，能够快速知晓下线无人机的情况。

本方法后续还能够对维护后的下线无人机继续跟踪管理。

具体地，还包括步骤：

将待下线无人机下线且进行相应维护后，向已维护的无人机发送状态获取请求，并接收所述已维护的无人机反馈的当前状态信息，并判断所述待下线无人机的当前状态信息是否符合备用无人机预设条件，若符合，则根据所述已维护的无人机信息更新所述无人机信息表中的备用无人机信息。

应理解地，维护待下线无人机，可以是对无人机充电，性能检查等维护手段。

例如，待下线无人机预设条件为电量100％，待下线无人机的当前状态信息为电量100％，则将待下线无人机作为备用无人机，并将待下线无人机的标识写入备用无人机信息中。

上述实施例中，待下线无人机的状态恢复后，将其作为备用无人机，可交替使用无人机。

实施例2：

如图2所示，一种无人机编队的通信重构装置，所述无人机编队包括多个无人机，所述多个无人机之间根据编队通信图建立通信信道，并通过通信信道进行通信，包括：

请求发送模块，用于向各个所述无人机发送状态获取请求，以获得各个所述无人机反馈的当前状态信息；

处理模块，用于分别根据反馈的各个所述当前状态信息确定待下线无人机，其中，所述待下线无人机为不能继续执行飞行任务的无人机；

导入所述编队通信图，所述编队通信图基于树形图算法并以各个无人机作为节点、以各个所述节点的通信链接关系作为边得到的；

从所述编队通信图中查找所述待下线无人机对应的节点，将所述待下线无人机对应的节点以及与所述待下线无人机对应节点连接的边在所述编队通信图中删除；

若存在备用无人机，则将所述备用无人机作为新节点，并基于树形图算法对所述新节点和所述编队通信图中剩余无人机对应的节点构建新的编队通信图。

具体地，所述处理模块还用于：

若所述备用无人机信息为不存在备用无人机，则基于树形图算法对所述编队通信图中剩余无人机对应的节点构建新的编队通信图。

具体地，所述处理模块中所述分别根据反馈的各个所述当前状态信息确定待下线无人机的过程包括：

分别从各个所述当前状态信息中获取无人机剩余电量，根据所述无人机剩余电量得到无人机剩余航程；

导入飞行任务剩余航程，若所述无人机剩余航程小于所述飞行任务剩余航程，则确定为待下线无人机。

具体地，将所述待下线无人机对应的节点以及与所述待下线无人机对应节点连接的边在所述编队通信图中删除后，还包括步骤：

控制所述待下线无人机的单播接收机关闭，并控制所述备用无人机的单播接收机开启。

具体地，所述处理模块中当确定待下线无人机时，还包括：

获取所述待下线无人机的编号，将所述编号记录在预先建立的数据列表中。

具体地，所述处理模块还用于：

将待下线无人机下线且进行相应维护后，向已维护的无人机发送状态获取请求，并接收所述已维护的无人机反馈的当前状态信息，并判断所述待下线无人机的当前状态信息是否符合备用无人机预设条件，若符合，则根据所述已维护的无人机信息更新所述无人机信息表中的备用无人机信息。

实施例3：

一种无人机编队的通信重构装置，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，当所述处理器执行所述计算机程序时，实现如上所述的无人机编队的通信重构方法。

实施例4：

一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，当所述计算机程序被处理器执行时，实现如上所述的无人机编队的通信重构方法。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。

作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本发明实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以是两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分，或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无人机编队的通信重构方法，所述无人机编队包括多个无人机，所述多个无人机之间根据编队通信图建立通信信道，并通过通信信道进行通信，其特征在于，包括如下步骤：

向各个所述无人机发送状态获取请求，以获得各个所述无人机反馈的当前状态信息；

分别根据反馈的各个所述当前状态信息确定待下线无人机；

导入所述编队通信图，所述编队通信图基于树形图算法并以各个无人机作为节点、以各个所述节点的通信链接关系作为边得到的；

从所述编队通信图中查找所述待下线无人机对应的节点，将所述待下线无人机对应的节点以及与所述待下线无人机对应节点连接的边在所述编队通信图中删除；

从预构建的无人机信息表中获取备用无人机信息，将备用无人机作为新节点，并基于树形图算法对所述新节点和所述编队通信图中剩余无人机对应的节点构建新的编队通信图。

2.根据权利要求1所述的无人机编队的通信重构方法，其特征在于，还包括步骤：

若无备用无人机信息，则基于树形图算法对所述编队通信图中剩余无人机对应的节点构建新的编队通信图。

3.根据权利要求1所述的无人机编队的通信重构方法，其特征在于，所述分别根据反馈的各个所述当前状态信息确定待下线无人机的过程包括：

分别从各个所述当前状态信息中获取无人机剩余电量，根据所述无人机剩余电量得到无人机剩余航程；

导入飞行任务剩余航程，若所述无人机剩余航程小于所述飞行任务剩余航程，则确定为待下线无人机。

4.根据权利要求1所述的无人机编队的通信重构方法，其特征在于，将所述待下线无人机对应的节点以及与所述待下线无人机对应节点连接的边在所述编队通信图中删除后，还包括步骤：

控制所述待下线无人机的单播接收机关闭，并控制所述备用无人机的单播接收机开启。

5.根据权利要求1所述的无人机编队的通信重构方法，其特征在于，当确定待下线无人机时，还包括步骤：

获取所述待下线无人机的标识，将所述标识记录在预先建立的数据列表中。

6.根据权利要求1至5任一项所述的无人机编队的通信重构方法，其特征在于，还包括步骤：

将待下线无人机下线且进行相应维护后，向已维护的无人机发送状态获取请求，并接收所述已维护的无人机反馈的当前状态信息，并判断所述待下线无人机的当前状态信息是否符合备用无人机预设条件，若符合，则根据所述已维护的无人机信息更新所述无人机信息表中的备用无人机信息。

7.一种无人机编队的通信重构装置，所述无人机编队包括多个无人机，所述多个无人机之间根据编队通信图建立通信信道，并通过通信信道进行通信，其特征在于，包括：

请求发送模块，用于向各个所述无人机发送状态获取请求，以获得各个所述无人机反馈的当前状态信息；

处理模块，用于分别根据反馈的各个所述当前状态信息确定待下线无人机；

导入所述编队通信图，所述编队通信图基于树形图算法并以各个无人机作为节点、以各个所述节点的通信链接关系作为边得到的；

从所述编队通信图中查找所述待下线无人机对应的节点，将所述待下线无人机对应的节点以及所述待下线无人机对应的节点的边在所述编队通信图中删除；

从预构建的无人机信息表中获取备用无人机信息，若所述备用无人机信息为存在备用无人机，将备用无人机作为新节点，并基于树形图算法对所述新节点和所述编队通信图中剩余无人机对应的节点构建新的编队通信图。

8.根据权利要求7所述的无人机编队的通信重构装置，其特征在于，所述处理模块还用于：

若不存在备用无人机，则基于树形图算法对所述编队通信图中剩余无人机对应的节点构建新的编队通信图。

9.一种无人机编队的通信重构装置，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，当所述处理器执行所述计算机程序时，实现如权利要求1至6任一项所述的无人机编队的通信重构方法。

10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，当所述计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1至6任一项所述的无人机编队的通信重构方法。

Images