一種應(yīng)用于組網(wǎng)信息傳輸系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信架構(gòu)及通信方法
【專利摘要】本發(fā)明一種應(yīng)用于多節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)信息傳輸系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信架構(gòu)及通信方法，本發(fā)明由主控節(jié)點(diǎn)、中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)、多個(gè)任務(wù)執(zhí)行節(jié)點(diǎn)等多節(jié)點(diǎn)組成；該信息傳輸系統(tǒng)架構(gòu)根據(jù)各節(jié)點(diǎn)作用不同對節(jié)點(diǎn)的空間分布進(jìn)行合理約束，采用CDMA、FDMA、TDMA多種通信體制結(jié)合的通信方式，利用中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)主控節(jié)點(diǎn)和任務(wù)執(zhí)行節(jié)點(diǎn)的超視距雙向信息傳輸能力，解決組網(wǎng)信息傳輸系統(tǒng)的多節(jié)點(diǎn)協(xié)同工作的問題。
【專利說明】一種應(yīng)用于組網(wǎng)信息傳輸系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信架構(gòu)及通信方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于多節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)信息傳輸系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信架構(gòu)，屬于無線組網(wǎng)通信【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]多節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)信息傳輸系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于軍事、民用等方面，通過多個(gè)節(jié)點(diǎn)的無線組網(wǎng)、相互協(xié)作方式完成單個(gè)節(jié)點(diǎn)無法或難以完成的任務(wù)已成為一種典型的信息傳輸系統(tǒng)應(yīng)用模式。網(wǎng)絡(luò)通信架構(gòu)則是多節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)信息傳輸系統(tǒng)的基礎(chǔ)，優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)通信架構(gòu)將對整個(gè)信息傳輸系統(tǒng)的工作性能帶來重要影響。特別是在由地面指揮車和多架無人機(jī)組網(wǎng)進(jìn)行對地觀測等任務(wù)中，網(wǎng)絡(luò)通信架構(gòu)的設(shè)計(jì)將直接影響整個(gè)系統(tǒng)的執(zhí)行效率。
[0003]無線自組網(wǎng)內(nèi)各節(jié)點(diǎn)通過多跳無線鏈路實(shí)現(xiàn)相互間的通信，網(wǎng)內(nèi)每個(gè)節(jié)點(diǎn)都可能作為路由器，向其他節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)沒有固定的基礎(chǔ)設(shè)施，比如基站?，F(xiàn)行的組網(wǎng)通信系統(tǒng)大多數(shù)采用Ad Hoc模式的無中心組網(wǎng)方式，該種模式的組網(wǎng)系統(tǒng)的架構(gòu)復(fù)雜，需要對整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的各節(jié)點(diǎn)進(jìn)行復(fù)雜的協(xié)議設(shè)計(jì)及路由節(jié)點(diǎn)分配，而該種復(fù)雜的系統(tǒng)對于系統(tǒng)的應(yīng)用方式及應(yīng)用環(huán)境帶來了極高的要求。如《空間電子技術(shù)》2012年第3期中“無人機(jī)集群數(shù)據(jù)鏈組網(wǎng)技術(shù)研宄”一文，提出了一種無人機(jī)集群數(shù)據(jù)鏈組網(wǎng)總體方案，在分析了國外多種數(shù)據(jù)鏈的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)研宄了無人機(jī)編隊(duì)內(nèi)部和外部的組網(wǎng)通信要求，采用了多路由的方式，但其中并未涉及有中心組網(wǎng)信息傳輸系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計(jì)方法。如《西北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)》2009年第12期中“無人機(jī)自組網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)”一種，提出了一種Ad Hoc模式的組網(wǎng)通信協(xié)議，但為涉及無中心組網(wǎng)信息傳輸系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計(jì)問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的技術(shù)解決問題是:提出一種應(yīng)用于多節(jié)點(diǎn)的組網(wǎng)信息傳輸系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信架構(gòu)，解決利用多架無人機(jī)進(jìn)行對地觀測等任務(wù)時(shí)的系統(tǒng)信息傳輸問題，本專利可以大幅提高系統(tǒng)的可靠性和靈活性，提升系統(tǒng)多個(gè)節(jié)點(diǎn)間組網(wǎng)通信的能力，優(yōu)化信息傳輸系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)組成。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:
[0006]一種應(yīng)用于多節(jié)點(diǎn)的組網(wǎng)信息傳輸系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信架構(gòu)，包括:主控節(jié)點(diǎn)、中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)和執(zhí)行節(jié)點(diǎn)；
[0007]主控節(jié)點(diǎn)，用于控制主控節(jié)點(diǎn)、中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)和執(zhí)行節(jié)點(diǎn)的工作模式選擇，所述工作模式包括單向上行鏈路通信模式、單向下行鏈路通信模式、雙向上下行鏈路通信模式；其中，所述單向上行鏈路通信模式指由主控節(jié)點(diǎn)發(fā)送指令數(shù)據(jù)，經(jīng)中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)發(fā)送至各執(zhí)行節(jié)點(diǎn)；所述單向下行鏈路通信模式指各執(zhí)行節(jié)點(diǎn)將狀態(tài)數(shù)據(jù)及探測數(shù)據(jù)經(jīng)中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)發(fā)送至主控節(jié)點(diǎn)；所述雙向上下行鏈路通信模式指上行通信鏈路和下行鏈路通信鏈路同時(shí)工作；
[0008]主控節(jié)點(diǎn)，用于制定各級(jí)節(jié)點(diǎn)的工作參數(shù)；所述工作參數(shù)包括執(zhí)行節(jié)點(diǎn)探測目標(biāo)的搜索方式、搜索隊(duì)形以及探測目標(biāo)區(qū)域、中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)的相對位置參數(shù)、各節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行無線通信所采用的編碼方式、調(diào)制方式、通信速率以及FDMA、TDMA和CDMA三種多址方式所對應(yīng)的頻率分配信息、地址碼信息及時(shí)隙分配參數(shù)；
[0009]主控節(jié)點(diǎn)，通過上行鏈路將系統(tǒng)制定的各級(jí)節(jié)點(diǎn)工作參數(shù)、工作模式選擇發(fā)送至中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)，并通過下行鏈路接收中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對各級(jí)執(zhí)行節(jié)點(diǎn)、中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)和主控節(jié)點(diǎn)自身的狀態(tài)監(jiān)視、執(zhí)行節(jié)點(diǎn)探測數(shù)據(jù)的接收處理；
[0010]中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)，用于實(shí)現(xiàn)主控節(jié)點(diǎn)及各執(zhí)行節(jié)點(diǎn)之間的信息聯(lián)通，根據(jù)主控節(jié)點(diǎn)發(fā)送的工作模式、工作參數(shù)對自身飛行位置、通信參數(shù)進(jìn)行配置，同時(shí)將執(zhí)行節(jié)點(diǎn)的工作模式和工作參數(shù)發(fā)送至各執(zhí)行節(jié)點(diǎn)；中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)，接收執(zhí)行節(jié)點(diǎn)發(fā)送過來的數(shù)據(jù)，解析出執(zhí)行節(jié)點(diǎn)的位置信息、狀態(tài)信息和探測的目標(biāo)信息，并與中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)自身的狀態(tài)數(shù)據(jù)重新組幀、打包并發(fā)送至主控節(jié)點(diǎn)；
[0011]執(zhí)行節(jié)點(diǎn)，用于接收中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)發(fā)送的工作參數(shù)，并根據(jù)工作參數(shù)將自身設(shè)置調(diào)整到相應(yīng)的工作模式；執(zhí)行節(jié)點(diǎn)，用于接收編隊(duì)搜索方式、搜索隊(duì)形和探測目標(biāo)區(qū)域，并將自身的位置信息、狀態(tài)信息及探測的目標(biāo)信息發(fā)送至中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)。
[0012]所述中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)采用具有中繼轉(zhuǎn)發(fā)功能的無人機(jī)實(shí)現(xiàn)，當(dāng)執(zhí)行節(jié)點(diǎn)超出主控節(jié)點(diǎn)的視距范圍時(shí)，依靠中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)發(fā)功能，主控節(jié)點(diǎn)依然可以完成和各執(zhí)行節(jié)點(diǎn)之間的通信能力，保證了主控節(jié)點(diǎn)和各執(zhí)行節(jié)點(diǎn)之間的超視距信息交互。
[0013]所述執(zhí)行節(jié)點(diǎn)采用多架執(zhí)行具體觀測任務(wù)的無人機(jī)實(shí)現(xiàn)，并根據(jù)主控節(jié)點(diǎn)發(fā)送的搜索隊(duì)形進(jìn)行編隊(duì)。
[0014]一種基于網(wǎng)絡(luò)通信架構(gòu)的通信方法，包括步驟如下:
[0015](I)主控節(jié)點(diǎn)根據(jù)系統(tǒng)的任務(wù)需求，確定各級(jí)節(jié)點(diǎn)的工作模式，所述的系統(tǒng)工作模式包括單向上行鏈路通信模式、單向下行鏈路通信模式、雙向上下行鏈路通信模式；
[0016](2)主控節(jié)點(diǎn)生成各級(jí)節(jié)點(diǎn)的工作參數(shù)，按照預(yù)定的數(shù)據(jù)幀格式，裝訂中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)的工作參數(shù)和工作模式形成中繼指令數(shù)據(jù)以及裝訂執(zhí)行節(jié)點(diǎn)的工作參數(shù)和工作模式形成執(zhí)行指令數(shù)據(jù)，通過對裝訂后指令數(shù)據(jù)的編碼、擴(kuò)頻及調(diào)制過程，將數(shù)據(jù)通過載頻Fl向中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)發(fā)送；所述工作參數(shù)包括執(zhí)行節(jié)點(diǎn)探測目標(biāo)的搜索方式、搜索隊(duì)形以及探測目標(biāo)區(qū)域、中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)的相對位置參數(shù)、各節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行無線通信所采用的編碼方式、調(diào)制方式、通信速率以及FDMA、TDMA和CDMA三種多址方式所對應(yīng)的頻率分配信息、地址碼信息及時(shí)隙分配參數(shù)；
[0017](3)中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)接收主控節(jié)點(diǎn)的指令數(shù)據(jù)，通過解調(diào)、解擴(kuò)和譯碼過程提取出中繼指令數(shù)據(jù)，同時(shí)將執(zhí)行指令數(shù)據(jù)再通過編碼、擴(kuò)頻及調(diào)制過程，通過載頻F3向執(zhí)行節(jié)點(diǎn)發(fā)送；
[0018](4)多個(gè)執(zhí)行節(jié)點(diǎn)接收中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)的指令數(shù)據(jù)，通過解調(diào)、解擴(kuò)和譯碼過程提取自身需要的執(zhí)行指令數(shù)據(jù)，并根據(jù)指令完成相關(guān)的探測任務(wù)；
[0019](5)執(zhí)行節(jié)點(diǎn)將自身的位置信息、狀態(tài)信息及探測的目標(biāo)信息通過組幀、編碼、擴(kuò)頻及調(diào)制過程，根據(jù)系統(tǒng)預(yù)先分配的時(shí)隙要求，在不同的時(shí)刻Tx將數(shù)據(jù)通過載頻F4向中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)發(fā)送；
[0020](6)中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)接收執(zhí)行節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，經(jīng)過解調(diào)、解擴(kuò)和譯碼過程，提取出執(zhí)行節(jié)點(diǎn)的執(zhí)行節(jié)點(diǎn)的位置信息、狀態(tài)信息及探測的目標(biāo)信息數(shù)據(jù)，并與自身的狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，通過組幀、編碼、擴(kuò)頻及調(diào)制過程，將融合后的數(shù)據(jù)通過載頻F2發(fā)送至主控節(jié)點(diǎn)；
[0021](7)主控節(jié)點(diǎn)接收中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)的返向數(shù)據(jù)，經(jīng)過解調(diào)、解擴(kuò)和譯碼過程，提取出相關(guān)數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)的和執(zhí)行節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)監(jiān)測。
[0022]本發(fā)明的通信架構(gòu)能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)FDMA、TDMA和CDMA三種通信模式；所述FDMA通信方式指系統(tǒng)的上行鏈路中主控節(jié)點(diǎn)采用S頻段某頻點(diǎn)Fl作為發(fā)射頻點(diǎn)，中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)采用L頻段某頻點(diǎn)F3作為發(fā)射頻點(diǎn)，下行鏈路中主控節(jié)點(diǎn)采用S頻段某頻點(diǎn)F2作為接收頻點(diǎn)，中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)采用L頻段某頻點(diǎn)F4作為接收頻點(diǎn)；所述CDMA通信方式指對各執(zhí)行節(jié)點(diǎn)分配Cl至Cn的不同的地址碼，各執(zhí)行節(jié)點(diǎn)從接收到的上行數(shù)據(jù)中提取與自己地址碼匹配的數(shù)據(jù)信息；所述TDMA通信方式指各執(zhí)行節(jié)點(diǎn)根據(jù)分配的時(shí)隙要求，在Tl至Tn等不同的時(shí)隙向中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)發(fā)送狀態(tài)及探測等數(shù)據(jù)信息。
[0023]所述單向上行鏈路通信模式指由主控節(jié)點(diǎn)發(fā)送指令數(shù)據(jù)，經(jīng)中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)發(fā)送至各執(zhí)行節(jié)點(diǎn)；所述單向下行鏈路通信模式指各執(zhí)行節(jié)點(diǎn)將狀態(tài)數(shù)據(jù)及探測數(shù)據(jù)經(jīng)中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)發(fā)送至主控節(jié)點(diǎn)；所述雙向上下行鏈路通信模式指上行通信鏈路和下行鏈路通信鏈路同時(shí)工作。
[0024]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的有益效果是:
[0025](I)本發(fā)明以中繼節(jié)點(diǎn)作為中心節(jié)點(diǎn)，形成由主控節(jié)點(diǎn)、中繼節(jié)點(diǎn)和執(zhí)行節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的無中心多節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)信息傳輸系統(tǒng)，相對無中心組網(wǎng)通信系統(tǒng)，系統(tǒng)復(fù)雜程度大幅降低，可靠性大幅提高，整個(gè)無人機(jī)編隊(duì)工作效能大大提高，且本發(fā)明易于實(shí)現(xiàn)，通用性較強(qiáng)。
[0026](2)本發(fā)明采用FDMA、TDMA和CDMA結(jié)合的模式，解決系統(tǒng)多節(jié)點(diǎn)之間的雙向?qū)崟r(shí)通信問題，同時(shí)解決了采用單一的FDMA多址方式時(shí)所面臨的電磁兼容問題、采用單一的CDMA所面臨的碼間串?dāng)_及多徑問題、采用單一的TDMA多址方式所面臨的系統(tǒng)延時(shí)問題；通過三種多址方式的優(yōu)化結(jié)合，克服了采用單一通信體制所帶來的問題，大幅提升系統(tǒng)的工作性能和適應(yīng)性。
[0027](3)本發(fā)明采用中繼節(jié)點(diǎn)的方式，實(shí)現(xiàn)了執(zhí)行節(jié)點(diǎn)和主控節(jié)點(diǎn)之間的超視距通信能力，確保在執(zhí)行節(jié)點(diǎn)超出主控節(jié)點(diǎn)的直視通信范圍后，仍可大范圍的進(jìn)行執(zhí)行任務(wù)，靈活性和通用性增強(qiáng)，多機(jī)協(xié)同工作效率大大提高。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)架構(gòu)組成圖；
[0029]圖2為本發(fā)明通信方法流程圖；
[0030]圖3為本發(fā)明各級(jí)節(jié)點(diǎn)空域關(guān)系布局圖。

【具體實(shí)施方式】
[0031]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明:
[0032]如圖1所示，一種應(yīng)用于多節(jié)點(diǎn)的組網(wǎng)信息傳輸系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信架構(gòu)，包括:主控節(jié)點(diǎn)、中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)和執(zhí)行節(jié)點(diǎn)；
[0033]主控節(jié)點(diǎn)，用于控制主控節(jié)點(diǎn)、中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)和執(zhí)行節(jié)點(diǎn)的工作模式選擇，工作模式包括單向上行鏈路通信模式、單向下行鏈路通信模式、雙向上下行鏈路通信模式；其中，單向上行鏈路通信模式指由主控節(jié)點(diǎn)發(fā)送指令數(shù)據(jù)，經(jīng)中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)發(fā)送至各執(zhí)行節(jié)點(diǎn)；單向下行鏈路通信模式指各執(zhí)行節(jié)點(diǎn)將狀態(tài)數(shù)據(jù)及探測數(shù)據(jù)經(jīng)中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)發(fā)送至主控節(jié)點(diǎn)；雙向上下行鏈路通信模式指上行通信鏈路和下行鏈路通信鏈路同時(shí)工作；
[0034]主控節(jié)點(diǎn)，用于制定各級(jí)節(jié)點(diǎn)的工作參數(shù)；工作參數(shù)包括執(zhí)行節(jié)點(diǎn)探測目標(biāo)的搜索方式、搜索隊(duì)形以及探測目標(biāo)區(qū)域、中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)的相對位置參數(shù)、各節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行無線通信所采用的編碼方式、調(diào)制方式、通信速率以及FDMA、TDMA和CDMA三種多址方式所對應(yīng)的頻率分配信息、地址碼信息及時(shí)隙分配參數(shù)；
[0035]主控節(jié)點(diǎn)，通過上行鏈路將系統(tǒng)制定的各級(jí)節(jié)點(diǎn)工作參數(shù)、工作模式選擇發(fā)送至中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)，并通過下行鏈路接收中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對各級(jí)執(zhí)行節(jié)點(diǎn)、中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)和主控節(jié)點(diǎn)自身的狀態(tài)監(jiān)視、執(zhí)行節(jié)點(diǎn)探測數(shù)據(jù)的接收處理；
[0036]中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)，用于實(shí)現(xiàn)主控節(jié)點(diǎn)及各執(zhí)行節(jié)點(diǎn)之間的信息聯(lián)通，根據(jù)主控節(jié)點(diǎn)發(fā)送的工作模式、工作參數(shù)對自身飛行位置、通信參數(shù)進(jìn)行配置，同時(shí)將執(zhí)行節(jié)點(diǎn)的工作模式和工作參數(shù)發(fā)送至各執(zhí)行節(jié)點(diǎn)；中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)，接收執(zhí)行節(jié)點(diǎn)發(fā)送過來的數(shù)據(jù)，解析出執(zhí)行節(jié)點(diǎn)的位置信息、狀態(tài)信息和探測的目標(biāo)信息，并與中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)自身的狀態(tài)數(shù)據(jù)重新組幀、打包并發(fā)送至主控節(jié)點(diǎn)；
[0037]執(zhí)行節(jié)點(diǎn)，用于接收中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)發(fā)送的工作參數(shù)，并根據(jù)工作參數(shù)將自身設(shè)置調(diào)整到相應(yīng)的工作模式；執(zhí)行節(jié)點(diǎn)，用于接收編隊(duì)搜索方式、搜索隊(duì)形和探測目標(biāo)區(qū)域，并將自身的位置信息、狀態(tài)信息及探測的目標(biāo)信息發(fā)送至中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)。
[0038]中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)采用具有中繼轉(zhuǎn)發(fā)功能的無人機(jī)實(shí)現(xiàn)，當(dāng)執(zhí)行節(jié)點(diǎn)超出主控節(jié)點(diǎn)的視距范圍時(shí)，依靠中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)發(fā)功能，主控節(jié)點(diǎn)依然可以完成和各執(zhí)行節(jié)點(diǎn)之間的通信能力，保證了主控節(jié)點(diǎn)和各執(zhí)行節(jié)點(diǎn)之間的超視距信息交互。
[0039]執(zhí)行節(jié)點(diǎn)采用多架執(zhí)行具體觀測任務(wù)的無人機(jī)實(shí)現(xiàn)，并根據(jù)主控節(jié)點(diǎn)發(fā)送的搜索隊(duì)形進(jìn)行編隊(duì)。
[0040]如圖2所示，一種基于網(wǎng)絡(luò)通信架構(gòu)的通信方法，包括步驟如下:
[0041](I)主控節(jié)點(diǎn)根據(jù)系統(tǒng)的任務(wù)需求，確定各級(jí)節(jié)點(diǎn)的工作模式，系統(tǒng)工作模式包括單向上行鏈路通信模式、單向下行鏈路通信模式、雙向上下行鏈路通信模式；
[0042](2)主控節(jié)點(diǎn)生成各級(jí)節(jié)點(diǎn)的工作參數(shù)，按照預(yù)定的數(shù)據(jù)幀格式，裝訂中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)的工作參數(shù)和工作模式形成中繼指令數(shù)據(jù)以及裝訂執(zhí)行節(jié)點(diǎn)的工作參數(shù)和工作模式形成執(zhí)行指令數(shù)據(jù)，通過對裝訂后指令數(shù)據(jù)的編碼、擴(kuò)頻及調(diào)制過程，將數(shù)據(jù)通過載頻Fl向中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)發(fā)送；工作參數(shù)包括執(zhí)行節(jié)點(diǎn)探測目標(biāo)的搜索方式、搜索隊(duì)形以及探測目標(biāo)區(qū)域、中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)的相對位置參數(shù)、各節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行無線通信所采用的編碼方式、調(diào)制方式、通信速率以及FDMA、TDMA和CDMA三種多址方式所對應(yīng)的頻率分配信息、地址碼信息及時(shí)隙分配參數(shù)；
[0043](3)中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)接收主控節(jié)點(diǎn)的指令數(shù)據(jù)，通過解調(diào)、解擴(kuò)和譯碼過程提取出中繼指令數(shù)據(jù)，同時(shí)將執(zhí)行指令數(shù)據(jù)再通過編碼、擴(kuò)頻及調(diào)制過程，通過載頻F3向執(zhí)行節(jié)點(diǎn)發(fā)送；
[0044](4)多個(gè)執(zhí)行節(jié)點(diǎn)接收中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)的指令數(shù)據(jù)，通過解調(diào)、解擴(kuò)和譯碼過程提取自身需要的執(zhí)行指令數(shù)據(jù)，并根據(jù)指令完成相關(guān)的探測任務(wù)；
[0045](5)執(zhí)行節(jié)點(diǎn)將自身的位置信息、狀態(tài)信息及探測的目標(biāo)信息通過組幀、編碼、擴(kuò)頻及調(diào)制過程，根據(jù)系統(tǒng)預(yù)先分配的時(shí)隙要求，在不同的時(shí)刻Tx將數(shù)據(jù)通過載頻F4向中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)發(fā)送；
[0046](6)中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)接收執(zhí)行節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，經(jīng)過解調(diào)、解擴(kuò)和譯碼過程，提取出執(zhí)行節(jié)點(diǎn)的執(zhí)行節(jié)點(diǎn)的位置信息、狀態(tài)信息及探測的目標(biāo)信息數(shù)據(jù)，并與自身的狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，通過組幀、編碼、擴(kuò)頻及調(diào)制過程，將融合后的數(shù)據(jù)通過載頻F2發(fā)送至主控節(jié)點(diǎn)；
[0047](7)主控節(jié)點(diǎn)接收中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)的返向數(shù)據(jù)，經(jīng)過解調(diào)、解擴(kuò)和譯碼過程，提取出相關(guān)數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)的和執(zhí)行節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)監(jiān)測。
[0048]本發(fā)明的通信架構(gòu)能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)FDMA、TDMA和CDMA三種通信模式；FDMA通信方式指系統(tǒng)的上行鏈路中主控節(jié)點(diǎn)采用S頻段某頻點(diǎn)Fl作為發(fā)射頻點(diǎn)，中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)采用L頻段某頻點(diǎn)F3作為發(fā)射頻點(diǎn)，下行鏈路中主控節(jié)點(diǎn)采用S頻段某頻點(diǎn)F2作為接收頻點(diǎn)，中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)采用L頻段某頻點(diǎn)F4作為接收頻點(diǎn)；CDMA通信方式指對各執(zhí)行節(jié)點(diǎn)分配Cl至Cn的不同的地址碼，各執(zhí)行節(jié)點(diǎn)從接收到的上行數(shù)據(jù)中提取與自己地址碼匹配的數(shù)據(jù)信息；TDMA通信方式指各執(zhí)行節(jié)點(diǎn)根據(jù)分配的時(shí)隙要求，在Tl至Tn等不同的時(shí)隙向中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)發(fā)送狀態(tài)及探測等數(shù)據(jù)信息。
[0049]單向上行鏈路通信模式指由主控節(jié)點(diǎn)發(fā)送指令數(shù)據(jù)，經(jīng)中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)發(fā)送至各執(zhí)行節(jié)點(diǎn)；單向下行鏈路通信模式指各執(zhí)行節(jié)點(diǎn)將狀態(tài)數(shù)據(jù)及探測數(shù)據(jù)經(jīng)中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)發(fā)送至主控節(jié)點(diǎn)；雙向上下行鏈路通信模式指上行通信鏈路和下行鏈路通信鏈路同時(shí)工作。
[0050]系統(tǒng)的空域分布關(guān)系如圖3所示。
[0051]在本系統(tǒng)中，主控節(jié)點(diǎn)和中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)的相對距離不大于200km，中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)和執(zhí)行節(jié)點(diǎn)的距離不大于200km，主控節(jié)點(diǎn)和中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)之間的距離可超出直視距離，通過中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)的加入，可以實(shí)現(xiàn)主控節(jié)點(diǎn)和執(zhí)行節(jié)點(diǎn)之間的超視距信息傳輸功能。
[0052]本發(fā)明說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知技術(shù)。
【權(quán)利要求】
1.一種應(yīng)用于多節(jié)點(diǎn)的組網(wǎng)信息傳輸系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信架構(gòu)，其特征在于包括:主控節(jié)點(diǎn)、中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)和執(zhí)行節(jié)點(diǎn)； 主控節(jié)點(diǎn)，用于控制主控節(jié)點(diǎn)、中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)和執(zhí)行節(jié)點(diǎn)的工作模式選擇，所述工作模式包括單向上行鏈路通信模式、單向下行鏈路通信模式、雙向上下行鏈路通信模式；其中，所述單向上行鏈路通信模式指由主控節(jié)點(diǎn)發(fā)送指令數(shù)據(jù)，經(jīng)中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)發(fā)送至各執(zhí)行節(jié)點(diǎn)；所述單向下行鏈路通信模式指各執(zhí)行節(jié)點(diǎn)將狀態(tài)數(shù)據(jù)及探測數(shù)據(jù)經(jīng)中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)發(fā)送至主控節(jié)點(diǎn)；所述雙向上下行鏈路通信模式指上行通信鏈路和下行鏈路通信鏈路同時(shí)工作； 主控節(jié)點(diǎn)，用于制定各級(jí)節(jié)點(diǎn)的工作參數(shù)；所述工作參數(shù)包括執(zhí)行節(jié)點(diǎn)探測目標(biāo)的搜索方式、搜索隊(duì)形以及探測目標(biāo)區(qū)域、中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)的相對位置參數(shù)、各節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行無線通信所采用的編碼方式、調(diào)制方式、通信速率以及FDMA、TDMA和CDMA三種多址方式所對應(yīng)的頻率分配信息、地址碼信息及時(shí)隙分配參數(shù)； 主控節(jié)點(diǎn)，通過上行鏈路將系統(tǒng)制定的各級(jí)節(jié)點(diǎn)工作參數(shù)、工作模式選擇發(fā)送至中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)，并通過下行鏈路接收中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對各級(jí)執(zhí)行節(jié)點(diǎn)、中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)和主控節(jié)點(diǎn)自身的狀態(tài)監(jiān)視、執(zhí)行節(jié)點(diǎn)探測數(shù)據(jù)的接收處理； 中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)，用于實(shí)現(xiàn)主控節(jié)點(diǎn)及各執(zhí)行節(jié)點(diǎn)之間的信息聯(lián)通，根據(jù)主控節(jié)點(diǎn)發(fā)送的工作模式、工作參數(shù)對自身飛行位置、通信參數(shù)進(jìn)行配置，同時(shí)將執(zhí)行節(jié)點(diǎn)的工作模式和工作參數(shù)發(fā)送至各執(zhí)行節(jié)點(diǎn)；中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)，接收執(zhí)行節(jié)點(diǎn)發(fā)送過來的數(shù)據(jù)，解析出執(zhí)行節(jié)點(diǎn)的位置信息、狀態(tài)信息和探測的目標(biāo)信息，并與中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)自身的狀態(tài)數(shù)據(jù)重新組幀、打包并發(fā)送至主控節(jié)點(diǎn)； 執(zhí)行節(jié)點(diǎn)，用于接收中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)發(fā)送的工作參數(shù)，并根據(jù)工作參數(shù)將自身設(shè)置調(diào)整到相應(yīng)的工作模式；執(zhí)行節(jié)點(diǎn)，用于接收編隊(duì)搜索方式、搜索隊(duì)形和探測目標(biāo)區(qū)域，并將自身的位置信息、狀態(tài)信息及探測的目標(biāo)信息發(fā)送至中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于多節(jié)點(diǎn)的組網(wǎng)信息傳輸系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信架構(gòu)，其特征在于:所述中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)采用具有中繼轉(zhuǎn)發(fā)功能的無人機(jī)實(shí)現(xiàn)，當(dāng)執(zhí)行節(jié)點(diǎn)超出主控節(jié)點(diǎn)的視距范圍時(shí)，依靠中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)發(fā)功能，主控節(jié)點(diǎn)依然可以完成和各執(zhí)行節(jié)點(diǎn)之間的通信能力，保證了主控節(jié)點(diǎn)和各執(zhí)行節(jié)點(diǎn)之間的超視距信息交互。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于多節(jié)點(diǎn)的組網(wǎng)信息傳輸系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信架構(gòu)，其特征在于:所述執(zhí)行節(jié)點(diǎn)采用多架執(zhí)行具體觀測任務(wù)的無人機(jī)實(shí)現(xiàn)，并根據(jù)主控節(jié)點(diǎn)發(fā)送的搜索隊(duì)形進(jìn)行編隊(duì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用于多節(jié)點(diǎn)的組網(wǎng)信息傳輸系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信架構(gòu)，其特征在于:所述主控節(jié)點(diǎn)和中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)之間的距離小于等于200千米；所述中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)和執(zhí)行轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)之間的距離小于等于200千米。
5.一種基于權(quán)利要求1所述的網(wǎng)絡(luò)通信架構(gòu)的通信方法，其特征在于步驟如下: (1)主控節(jié)點(diǎn)根據(jù)系統(tǒng)的任務(wù)需求，確定各級(jí)節(jié)點(diǎn)的工作模式，所述的系統(tǒng)工作模式包括單向上行鏈路通信模式、單向下行鏈路通信模式、雙向上下行鏈路通信模式； (2)主控節(jié)點(diǎn)生成各級(jí)節(jié)點(diǎn)的工作參數(shù)，按照預(yù)定的數(shù)據(jù)幀格式，裝訂中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)的工作參數(shù)和工作模式形成中繼指令數(shù)據(jù)以及裝訂執(zhí)行節(jié)點(diǎn)的工作參數(shù)和工作模式形成執(zhí)行指令數(shù)據(jù)，通過對裝訂后指令數(shù)據(jù)的編碼、擴(kuò)頻及調(diào)制過程，將數(shù)據(jù)通過載頻Fl向中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)發(fā)送；所述工作參數(shù)包括執(zhí)行節(jié)點(diǎn)探測目標(biāo)的搜索方式、搜索隊(duì)形以及探測目標(biāo)區(qū)域、中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)的相對位置參數(shù)、各節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行無線通信所采用的編碼方式、調(diào)制方式、通信速率以及FDMA、TDMA和CDMA三種多址方式所對應(yīng)的頻率分配信息、地址碼信息及時(shí)隙分配參數(shù)； (3)中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)接收主控節(jié)點(diǎn)的指令數(shù)據(jù)，通過解調(diào)、解擴(kuò)和譯碼過程提取出中繼指令數(shù)據(jù)，同時(shí)將執(zhí)行指令數(shù)據(jù)再通過編碼、擴(kuò)頻及調(diào)制過程，通過載頻F3向執(zhí)行節(jié)點(diǎn)發(fā)送； (4)多個(gè)執(zhí)行節(jié)點(diǎn)接收中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)的指令數(shù)據(jù)，通過解調(diào)、解擴(kuò)和譯碼過程提取自身需要的執(zhí)行指令數(shù)據(jù)，并根據(jù)指令完成相關(guān)的探測任務(wù)； (5)執(zhí)行節(jié)點(diǎn)將自身的位置信息、狀態(tài)信息及探測的目標(biāo)信息通過組幀、編碼、擴(kuò)頻及調(diào)制過程，根據(jù)系統(tǒng)預(yù)先分配的時(shí)隙要求，在不同的時(shí)刻Tx將數(shù)據(jù)通過載頻F4向中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)發(fā)送； (6)中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)接收執(zhí)行節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，經(jīng)過解調(diào)、解擴(kuò)和譯碼過程，提取出執(zhí)行節(jié)點(diǎn)的執(zhí)行節(jié)點(diǎn)的位置信息、狀態(tài)信息及探測的目標(biāo)信息數(shù)據(jù)，并與自身的狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，通過組幀、編碼、擴(kuò)頻及調(diào)制過程，將融合后的數(shù)據(jù)通過載頻F2發(fā)送至主控節(jié)點(diǎn)； (7)主控節(jié)點(diǎn)接收中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)的返向數(shù)據(jù)，經(jīng)過解調(diào)、解擴(kuò)和譯碼過程，提取出相關(guān)數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)的和執(zhí)行節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)監(jiān)測。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于網(wǎng)絡(luò)通信架構(gòu)的通信方法，其特征在于:本發(fā)明的通信架構(gòu)能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)FDMA、TDMA和CDMA三種通信模式；所述FDMA通信方式指系統(tǒng)的上行鏈路中主控節(jié)點(diǎn)采用S頻段某頻點(diǎn)F1作為發(fā)射頻點(diǎn)，中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)采用L頻段某頻點(diǎn)F3作為發(fā)射頻點(diǎn)，下行鏈路中主控節(jié)點(diǎn)采用S頻段某頻點(diǎn)F2作為接收頻點(diǎn)，中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)采用L頻段某頻點(diǎn)F4作為接收頻點(diǎn)；所述CDMA通信方式指對各執(zhí)行節(jié)點(diǎn)分配C1至Cn的不同的地址碼，各執(zhí)行節(jié)點(diǎn)從接收到的上行數(shù)據(jù)中提取與自己地址碼匹配的數(shù)據(jù)信息；所述TDMA通信方式指各執(zhí)行節(jié)點(diǎn)根據(jù)分配的時(shí)隙要求，在T1至Τη等不同的時(shí)隙向中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)發(fā)送狀態(tài)及探測等數(shù)據(jù)信息。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于網(wǎng)絡(luò)通信架構(gòu)的通信方法，其特征在于:所述單向上行鏈路通信模式指由主控節(jié)點(diǎn)發(fā)送指令數(shù)據(jù)，經(jīng)中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)發(fā)送至各執(zhí)行節(jié)點(diǎn)；所述單向下行鏈路通信模式指各執(zhí)行節(jié)點(diǎn)將狀態(tài)數(shù)據(jù)及探測數(shù)據(jù)經(jīng)中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)發(fā)送至主控節(jié)點(diǎn)； 所述雙向上下行鏈路通信模式指上行通信鏈路和下行鏈路通信鏈路同時(shí)工作。
【文檔編號(hào)】H04W84/08GK104507179SQ201410745466
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月8日
【發(fā)明者】曹建文, 夏耘, 姚國偉, 李喆, 王倩, 張鳳, 王 華, 顧鑫, 張堯, 費(fèi)智婷, 鄧志均, 岑小鋒 申請人:中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院