无人机链路路由集群分布组网通信 
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无人机链路路由集群分布组网通信

2021-07-14

  随着环境和业务复杂度的增加,单机架无人机已经难以满足任务要求,而无人机自组网足以整合各个无人机节点获取和分析的信息,达到目标和多机协同环境更多地增加全面准确的认识。因此广泛的无人机集群合作是必然趋势。无人机集群使用主要依靠无人机之间的高性能数据链系统,其核心可以很好地自建自适应集群拓扑改变路由辅助查看,实现无人平面间的分组多跳转发。

无人机链路路由集群分布组网通信

  无人机集群分布式组网通信观点基于MANET或VANET网络拓扑,通过无人集群搭载通信设备进行分布式部署,即每个节点对与相邻节点的连接状态进行分析,选择从源节点到达目的节点的最小距离路径人行道。

  MANET和VANET网络的路由协议性能受多种因素影响,包括节点移动性、计算资源、能耗限制、无线信道质量等,无人机节点组成的集群自组网带来了新的变化。

  无人机链路状态管理:每个无人机节点按当前飞行速度、与相邻节点通信的接收信号强度、相邻节点之间的单跳传输时延、相邻节点链路生命周期,定期发送给集群控制器。

  链路状态列表维护:集群控制器建立链路状态参数矩阵。此时,当无人平面节点i和j之间的信号强度和单跳数据包传输延迟同时到达阈值时,即认为无人平面节点平面 i 和 j 在道路上失去功效。

  路由建立:逻辑路由计算过程部署在集群控制器中,基本思想是以节点间链路状态稳定性为路由参数,建立数据包从源节点到目的节点的传输路径。链路稳定性由链路寿命参数表示,即链路生命周期最长的两个节点的连接将被选为下包的一条路径跳跃。假设无人机之间的相对速度, 节点之间,信号强度和传播延迟时间都属于链路生命周期 线性关系。无人机节点 i 和 j 间距减小,相对速度值为负,小于 1;否则,的值大于1。利用线性回归算法对无人机之间的相对速度、信号强度和传播延迟时间三参节点之间的数量进行分析,并基于最小二乘法确定回归参数。

  将基于链路生命周期的参数限制为路由选择,可以大大减少无人机集群拓扑快速可变设计带来的路由影响,减少路由中断频率,提高路由稳定性。并且当发生路由中断事件时可以快速选择备份路径,满足路由快速响应的需求。

  无人机链路目的在于提高无人平面集群路由稳定性。当发生路由中断事件时,集群自组网需要重新启动路由计算过程,根据路由算法逐跳或广播的组播寻找请求,并在无人机节点更新路由表信息。由于链路频繁故障会带来大量的计算成本和数据转发延迟,严重影响环无人机集群通信性能,因此,设计高性能无人机集群ad-hoc网络路由协议,重要的是路由将被视为稳定性。


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