无人机集群自组网通信方法及系统

本发明涉及自组网通信，特别是涉及一种无人机集群自组网通信方法及系统。

背景技术：

1、随着无人机技术的发展，无人机集群的通信技术逐渐完善。在无人机集群中，通常是采用自组网的方式进行通信，自组网集群中各个节点互相可以进行通信，便于各个无人机之间的信息互通，协同工作。现有无人机集群自组网技术主要依赖于5g及以下网络技术，存在通信延迟大、稳定性差、覆盖范围有限等问题。传统的4g/5g技术在无人机集群通信中得到了应用，而传统的4g/5g通信技术在复杂环境中仍存在较高的网络延迟，难以满足无人机集群对高实时性和低延迟的需求；且随着无人机集群规模的扩大和数据传输需求的增加，现有的4g/5g网络在带宽方面存在一定的瓶颈，难以支持大规模数据的高效传输；再者，在干扰较多的环境中，传统的4g/5g通信技术容易受到外界干扰，影响通信的稳定性和可靠性；其次，现有的4g/5g通信技术在频谱资源利用和动态调整方面的优化不足，难以满足无人机集群在自组网(manet)的通信需求。

2、因此，传统的无人机集群自组网技术由于通信延迟大、稳定性差、覆盖范围有限，往往存在通信网络不可靠的问题。

技术实现思路

1、基于此，为了解决上述技术问题，提供一种无人机集群自组网通信方法及系统，可以实现无人机集群内部高效、可靠的网络连接。

2、一种无人机集群自组网通信方法，所述方法包括：

3、对无人机集群中的各个无人机节点进行初始化操作，启动各个所述无人机节点，并进行初步节点发现；

4、基于初步节点发现，实时获取各个所述无人机节点的节点位置，并根据所述节点位置确定各个所述无人机节点的运动状态；

5、根据所述运动状态对各个所述无人机节点进行位置预测，并对各个所述无人机节点之间的链路质量进行评估，基于评估结果动态调整网络拓扑；

6、基于调整后的网络拓扑，使用多跳路由协议进行网络通信并进行路径选择，实时监测基于所述调整后的网络拓扑在选择路径上的网络状态；

7、根据网络状态监测结果进行资源管理和分配，并基于所述网络状态监测结果通过自适应通信机制进行参数调整。

8、在其中一个实施例中，所述方法还包括：

9、实时对网络状态进行监测，并对各个所述无人机节点进行身份认证；

10、采用对称加密和非对称加密对经过身份认证后的各个所述无人机节点之间的传输数据进行加密，并采用分布式入侵检测系统实时监测网络中的异常行为。

11、在其中一个实施例中，所述对无人机集群中的各个无人机节点进行初始化操作，包括：

12、各个所述无人机节点上配备有通信模块，初始化所述通信模块进行频谱扫描、信道选择、初始连接配置；

13、各个所述无人机节点基于初始化后的通信模块进行节点位置信息和通信参数广播。

14、在其中一个实施例中，所述启动各个所述无人机节点，并进行初步节点发现，包括：

15、启动各个所述无人机节点，基于广播的所述节点位置信息和通信参数计算各个所述无人机节点之间欧几里得距离；

16、基于所述欧几里得距离确定路径损耗以及信号接收功率；

17、根据所述信号接收功率进行初步节点发现。

18、在其中一个实施例中，所述基于初步节点发现，实时获取各个所述无人机节点的节点位置，并根据所述节点位置确定各个所述无人机节点的运动状态，包括：

19、通过定位装置实时获取各个所述无人机节点的节点位置；

20、将所述节点位置输入至运动预测模型中，通过所述运动预测模型获取各个所述无人机节点的预测位置；

21、基于所述预测位置计算任意两个无人机节点之间的预测距离。

22、在其中一个实施例中，所述根据所述运动状态对各个所述无人机节点进行位置预测，并对各个所述无人机节点之间的链路质量进行评估，基于评估结果动态调整网络拓扑，包括：

23、根据所述预测位置、所述预测距离确定各个所述无人机节点之间的信号接收指标，并根据所述信号接收指标评估各个所述无人机节点之间的链路质量，得到链路质量评估结果；

24、基于所述预测距离、所述链路质量评估结果，采用优化算法对网络拓扑结构进行动态调整。

25、在其中一个实施例中，所述基于调整后的网络拓扑，使用多跳路由协议进行网络通信并进行路径选择，实时监测基于所述调整后的网络拓扑在选择路径上的网络状态，包括：

26、在调整后的网络拓扑上确定源节点、目标节点，并根据所述源节点、目标节点通过所述多跳路由协议收集路径信息；

27、根据所述路径信息确定最优路径；

28、实时监测所述调整后的网络拓扑，当所述调整后的网络拓扑中存在节点移动或链路状态变化时，动态更新网络拓扑，并实时监测网络状态。

29、在其中一个实施例中，所述根据网络状态监测结果进行资源管理和分配，并基于所述网络状态监测结果通过自适应通信机制进行参数调整，包括：

30、根据所述网络状态监测结果实时获取信道状态信息；

31、通过传输速率自适应调整机制调整所述信道状态信息中的传输速率；

32、通过功率自适应调整机制调整所述信道状态信息中的发射功率；

33、基于调整后的信道状态信息动态调整选择调制方式。

34、一种无人机集群自组网通信系统，所述系统包括：

35、初始化模块，用于对无人机集群中的各个无人机节点进行初始化操作，启动各个所述无人机节点，并进行初步节点发现；

36、状态确定模块，用于基于初步节点发现，实时获取各个所述无人机节点的节点位置，并根据所述节点位置确定各个所述无人机节点的运动状态；

37、网络动态调整模块，用于根据所述运动状态对各个所述无人机节点进行位置预测，并对各个所述无人机节点之间的链路质量进行评估，基于评估结果动态调整网络拓扑；

38、路径选择模块，用于基于调整后的网络拓扑，使用多跳路由协议进行网络通信并进行路径选择，实时监测基于所述调整后的网络拓扑在选择路径上的网络状态；

39、资源管理模块，用于根据网络状态监测结果进行资源管理和分配，并基于所述网络状态监测结果通过自适应通信机制进行参数调整。

40、上述无人机集群自组网通信方法及系统，通过对各个无人机节点进行初始化操作，根据节点的运动状态和位置进行动态调整网络拓扑，保证网络的连通性和稳定性；通过设计多跳路由协议、动态拓扑管理和自适应通信机制，可以实现高效、可靠的网络连接，提高通信效率和可靠性。

技术特征：

1.一种无人机集群自组网通信方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的无人机集群自组网通信方法，其特征在于，所述方法还包括：

3.根据权利要求1所述的无人机集群自组网通信方法，其特征在于，所述对无人机集群中的各个无人机节点进行初始化操作，包括：

4.根据权利要求3所述的无人机集群自组网通信方法，其特征在于，所述启动各个所述无人机节点，并进行初步节点发现，包括：

5.根据权利要求1所述的无人机集群自组网通信方法，其特征在于，所述基于初步节点发现，实时获取各个所述无人机节点的节点位置，并根据所述节点位置确定各个所述无人机节点的运动状态，包括：

6.根据权利要求5所述的无人机集群自组网通信方法，其特征在于，所述根据所述运动状态对各个所述无人机节点进行位置预测，并对各个所述无人机节点之间的链路质量进行评估，基于评估结果动态调整网络拓扑，包括：

7.根据权利要求1所述的无人机集群自组网通信方法，其特征在于，所述基于调整后的网络拓扑，使用多跳路由协议进行网络通信并进行路径选择，实时监测基于所述调整后的网络拓扑在选择路径上的网络状态，包括：

8.根据权利要求1所述的无人机集群自组网通信方法，其特征在于，所述根据网络状态监测结果进行资源管理和分配，并基于所述网络状态监测结果通过自适应通信机制进行参数调整，包括：

9.一种无人机集群自组网通信系统，其特征在于，所述系统包括：

10.根据权利要求9所述的无人机集群自组网通信系统，其特征在于，所述系统还包括：安全认证模块，用于实时对网络状态进行监测，并对各个所述无人机节点进行身份认证；采用对称加密和非对称加密对经过身份认证后的各个所述无人机节点之间的传输数据进行加密，并采用分布式入侵检测系统实时监测网络中的异常行为。

技术总结
本发明涉及一种无人机集群自组网通信方法及系统。所述方法包括：对无人机集群中的各个无人机节点进行初始化操作；实时获取各个无人机节点的节点位置，确定运动状态，并进行位置预测以及节点之间的链路质量评估，基于评估结果动态调整网络拓扑；使用多跳路由协议进行网络通信并进行路径选择，实时监测网络状态；根据网络状态监测结果进行资源管理和分配，并基于网络状态监测结果通过自适应通信机制进行参数调整。通过对各个无人机节点进行初始化操作，根据节点的运动状态和位置进行动态调整网络拓扑，保证网络的连通性和稳定性；通过设计多跳路由协议、动态拓扑管理和自适应通信机制，可以实现高效、可靠的网络连接，提高通信效率和可靠性。

技术研发人员：吴阳明,吴昊,易星,朱萍,李涛,张云
受保护的技术使用者：南京交通职业技术学院
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5