，無(wú)人機(jī)編隊(duì)在飛行時(shí)保持陣型不變。該陣形可以是面陣、線陣等不同陣型。
[0060]其次，通過(guò)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(BDS)接收機(jī)與慣導(dǎo)系統(tǒng)(INS)相互輔助的無(wú)人機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)獲取精確的無(wú)人機(jī)編隊(duì)導(dǎo)航信息。與此同時(shí)，基準(zhǔn)站向無(wú)人機(jī)編隊(duì)發(fā)送差分校正量進(jìn)行求差，解算出來(lái)更為精確的坐標(biāo)信息n(t)。
[0061]最后，無(wú)人機(jī)編隊(duì)利用機(jī)載設(shè)備系統(tǒng)執(zhí)行任務(wù)命令分別獲取所需的目標(biāo)信息Hii (t), Ini (t)為編號(hào)為UAVj^無(wú)人機(jī)所獲取的目標(biāo)信息，i = 1，2，…，K。
[0062]步驟3，判斷無(wú)人機(jī)編隊(duì)與地面移動(dòng)接收站的距離是否大于L。L可以根據(jù)實(shí)際情況自行設(shè)置。
[0063]當(dāng)無(wú)人機(jī)編隊(duì)與地面移動(dòng)接收站的距離小于L時(shí)，無(wú)人機(jī)編隊(duì)構(gòu)成一個(gè)虛擬的多天線陣列，無(wú)人機(jī)編隊(duì)與地面移動(dòng)接收站利用虛擬MIMO技術(shù)進(jìn)行通信。參照?qǐng)D3，該步驟具體的過(guò)程為:
[0064]首先，無(wú)人機(jī)編隊(duì)監(jiān)測(cè)到與地面移動(dòng)接收站的距離小于L。
[0065]其次，無(wú)人機(jī)編隊(duì)采用分布式控制組網(wǎng)，構(gòu)成一個(gè)無(wú)中心、多跳的無(wú)線數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)。
[0066]再次，地面移動(dòng)接收站調(diào)度器根據(jù)所有無(wú)人機(jī)用戶的信道狀況從這K個(gè)無(wú)人機(jī)用戶中選出N個(gè)用戶與基站共同組成N發(fā)N收的虛擬MMO信道。
[0067]接下來(lái)，地面移動(dòng)接收站調(diào)度器選出的N個(gè)(N= 2)無(wú)人機(jī)用戶在同一個(gè)時(shí)隙和同一個(gè)頻段分別向地面移動(dòng)接收站發(fā)送N路(N = 2)相互獨(dú)立的數(shù)據(jù)流。
[0068]最后，地面移動(dòng)接收站通過(guò)多副天線和接收機(jī)來(lái)區(qū)分來(lái)自不同無(wú)人機(jī)用戶的信號(hào)。
[0069]當(dāng)無(wú)人機(jī)編隊(duì)與地面移動(dòng)接收站的距離大于L時(shí)，無(wú)人機(jī)編隊(duì)構(gòu)成一個(gè)虛擬的多天線陣列進(jìn)行協(xié)作通信，共享所獲取的導(dǎo)航信息和目標(biāo)信息，無(wú)人機(jī)編隊(duì)采用波束成形技術(shù)向地面移動(dòng)接收站發(fā)送信息。參照?qǐng)D4和圖5，該步驟具體的過(guò)程為:
[0070]首先，無(wú)人機(jī)編隊(duì)監(jiān)測(cè)到與地面移動(dòng)接收站的距離大于L。
[0071]其次，無(wú)人機(jī)編隊(duì)采用分布式控制組網(wǎng)，構(gòu)成一個(gè)無(wú)中心、多跳的無(wú)線數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)。
[0072]再次，每個(gè)需要發(fā)送任務(wù)信息的無(wú)人機(jī)UAVi「播發(fā)出發(fā)送請(qǐng)求信息，相鄰的無(wú)人機(jī)UAVi+1和UAV η在收到該發(fā)送請(qǐng)求信息后向無(wú)人機(jī)UAV i發(fā)送應(yīng)答信息，無(wú)人機(jī)UAV i收到應(yīng)答信號(hào)后向無(wú)人機(jī)UAVi+1和UAV η發(fā)送任務(wù)信息m i (t)，無(wú)人機(jī)UAVg和UAV i+1收到目標(biāo)信息叫⑴后，向無(wú)人機(jī)UAVp2和UAV i+2轉(zhuǎn)發(fā)目標(biāo)信息Hii (t)并由其轉(zhuǎn)發(fā)下去，其中i = 0，I, 2，…，K，UAVim= UAVpUAVih= UAV 十 K = 4。
[0073]再次，無(wú)人機(jī)編隊(duì)確認(rèn)編隊(duì)中的所有無(wú)人機(jī)都已共享導(dǎo)航信息n(t)和目標(biāo)信息
Hli (t) ο
[0074]再次，地面移動(dòng)接收站向無(wú)人機(jī)編隊(duì)反饋信道信息，無(wú)人機(jī)編隊(duì)共享該信息，然后通過(guò)反饋信息估計(jì)地面移動(dòng)接收站的到達(dá)方向。
[0075]再次，無(wú)人機(jī)編隊(duì)根據(jù)估計(jì)出的到達(dá)方向動(dòng)態(tài)地調(diào)整天線陣列中每個(gè)組件的天線權(quán)重。
[0076]再次，無(wú)人機(jī)編隊(duì)與地面移動(dòng)接收站組成了一個(gè)虛擬的MMO系統(tǒng)，無(wú)人機(jī)編隊(duì)中的所有無(wú)人機(jī)在同一個(gè)時(shí)隙和同一個(gè)頻段內(nèi)向地面移動(dòng)接收站發(fā)送導(dǎo)航信息n(t)和目標(biāo)信息 Ini (t) ο
[0077]再次，地面移動(dòng)接收站的兩個(gè)天線接收的四路導(dǎo)航信息n (t)和目標(biāo)信息Hii (t)。
[0078]最后，地面移動(dòng)接收站將收到的四個(gè)信號(hào)副本進(jìn)行相干合并，從而得到更可靠的接收信號(hào)。
[0079]相對(duì)于傳統(tǒng)的點(diǎn)到點(diǎn)通信，協(xié)作通信允許不同的用戶和節(jié)點(diǎn)共享彼此的天線和其他網(wǎng)絡(luò)資源，通過(guò)分布式處理和傳輸以實(shí)現(xiàn)合作，其中每個(gè)用戶的信息不僅由用戶本身傳輸，也可以由其他合作用戶傳輸，從而克服了傳統(tǒng)點(diǎn)到點(diǎn)通信方法存在的鏈路信道容量小、無(wú)線傳輸范圍窄等缺點(diǎn)。
[0080]具體的，本發(fā)明的通信方法與現(xiàn)有技術(shù)(點(diǎn)到點(diǎn)通信方法)相比具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0081]第一，當(dāng)無(wú)人機(jī)編隊(duì)距離地面移動(dòng)接收站較近時(shí)，通過(guò)采用虛擬MMO技術(shù)使得無(wú)人機(jī)編隊(duì)與地面移動(dòng)接收站進(jìn)行通信，這樣每架無(wú)人機(jī)不用安裝大量的天線就可以實(shí)現(xiàn)多天線的傳輸，并且可以減小無(wú)人機(jī)的負(fù)載，因此，在不提高發(fā)送功率和帶寬的條件下就能夠成倍地增大系統(tǒng)的通信容量數(shù)據(jù)吞吐量，并能夠極大地提高頻譜利用率。
[0082]第二，無(wú)人機(jī)編隊(duì)利用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中不同節(jié)點(diǎn)信道的獨(dú)立性以及無(wú)線信道的廣播特性，通過(guò)通信節(jié)點(diǎn)共享資源信息、協(xié)作轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)來(lái)獲得分集增益，同時(shí)大幅地增加發(fā)送距離和擴(kuò)大了通信范圍，能夠有效地減少信道衰落對(duì)通信帶來(lái)的影響，提高無(wú)人機(jī)編隊(duì)無(wú)線通信系統(tǒng)地可靠性。
[0083]第三，當(dāng)無(wú)人機(jī)編隊(duì)距離地面移動(dòng)接收站較遠(yuǎn)時(shí)，基于無(wú)人機(jī)編隊(duì)的協(xié)作方式虛擬多天線系統(tǒng)采用波束成形技術(shù)動(dòng)態(tài)地形成N個(gè)定向強(qiáng)波束分別指向N個(gè)地面移動(dòng)接收站，從而可以在地面移動(dòng)接收站較遠(yuǎn)時(shí)，也能有效地抑制多址干擾，使其獲得良好的信號(hào)質(zhì)量，同時(shí)減小系統(tǒng)總的輸出功率。
[0084]綜上所述，本發(fā)明的通信方法能夠?qū)崿F(xiàn)高速率和遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸，可在現(xiàn)代軍事戰(zhàn)爭(zhēng)和民用領(lǐng)域發(fā)揮重要的作用。
[0085]需要說(shuō)明的是，上述實(shí)施例不以任何形式限制本發(fā)明，凡采用等同替換或等效變換的方式所獲得的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種無(wú)人機(jī)編隊(duì)分布式協(xié)作通信方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)無(wú)人機(jī)組成編隊(duì)并建立通信機(jī)制； (2)無(wú)人機(jī)編隊(duì)在飛行時(shí)保持陣形不變，利用北斗與慣導(dǎo)的組合導(dǎo)航系統(tǒng)和機(jī)載設(shè)備系統(tǒng)分別獲得導(dǎo)航?目息和目標(biāo)?目息； (3)當(dāng)無(wú)人機(jī)編隊(duì)與地面移動(dòng)接收站的距離小于L時(shí)，無(wú)人機(jī)編隊(duì)構(gòu)成一個(gè)虛擬的多天線陣列，無(wú)人機(jī)編隊(duì)與地面移動(dòng)接收站利用虛擬MMO技術(shù)進(jìn)行通信； (4)當(dāng)無(wú)人機(jī)編隊(duì)與地面移動(dòng)接收站的距離大于L時(shí)，無(wú)人機(jī)編隊(duì)構(gòu)成一個(gè)虛擬的多天線陣列進(jìn)行協(xié)作通信，共享所獲取的導(dǎo)航信息和目標(biāo)信息，無(wú)人機(jī)編隊(duì)采用波束成形技術(shù)向地面移動(dòng)接收站發(fā)送信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)人機(jī)編隊(duì)分布式協(xié)作通信方法，其特征在于，所述步驟(I)的具體過(guò)程為: (Ia)無(wú)人機(jī)UAVi進(jìn)行初始化并發(fā)出建立通信鏈路的請(qǐng)求，其余無(wú)人機(jī)接收到請(qǐng)求并進(jìn)行信息處理，最后進(jìn)行決策是否加入該編隊(duì)，如果沒(méi)能加入該編隊(duì)則重新進(jìn)行信息處理直至加入該編隊(duì)，其中i = 1，2，…，K; (Ib)無(wú)人機(jī)UAVi進(jìn)行決策是否發(fā)送群首節(jié)點(diǎn)請(qǐng)求，如果被否決則重新發(fā)起建立通信鏈路的請(qǐng)求，其余無(wú)人機(jī)收到請(qǐng)求后對(duì)接收信息處理并進(jìn)行決策是否將UAVi設(shè)為群首，如果否決則重新對(duì)接收信息進(jìn)行處理直至決策同意； (Ic)確認(rèn)無(wú)人機(jī)UAVi為群首后，無(wú)人機(jī)UAV i發(fā)出通信協(xié)議請(qǐng)求，其余無(wú)人機(jī)進(jìn)行決策是否與無(wú)人機(jī)匸々\建立通信鏈路，如果否定則其它無(wú)人機(jī)重新進(jìn)行接收信息處理直至建立通信鏈路； (Id)如果無(wú)人機(jī)UAVi通信中斷且其余無(wú)人機(jī)之間有能夠通信的則開(kāi)始進(jìn)行群首變換處理，如果無(wú)人機(jī)UAVi通信沒(méi)有中斷則繼續(xù)保持通信。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)人機(jī)編隊(duì)分布式協(xié)作通信方法，其特征在于，所述步驟(2)的具體過(guò)程為: (2a)在群首無(wú)人機(jī)的指令下，無(wú)人機(jī)編隊(duì)在飛行時(shí)保持陣型不變； (2b)通過(guò)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)接收機(jī)與慣導(dǎo)系統(tǒng)相互輔助的無(wú)人機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)獲取精確的無(wú)人機(jī)編隊(duì)導(dǎo)航信息； (2c)將基準(zhǔn)站采集的差分校正量發(fā)送給無(wú)人機(jī)編隊(duì)進(jìn)行求差，解算出來(lái)更為精確的坐標(biāo) n(t)； (2d)無(wú)人機(jī)編隊(duì)利用機(jī)載設(shè)備系統(tǒng)執(zhí)行任務(wù)命令分別獲取所需的目標(biāo)信息Hli (t)，HiiU)為編號(hào)為UAVj^無(wú)人機(jī)所獲取的目標(biāo)信息，i = 1，2，…，Ko
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)人機(jī)編隊(duì)分布式協(xié)作通信方法，其特征在于，所述步驟(3)的具體過(guò)程為: (3a)無(wú)人機(jī)編隊(duì)監(jiān)測(cè)到與地面移動(dòng)接收站的距離小于L ; (3b)無(wú)人機(jī)編隊(duì)采用分布式控制組網(wǎng)，構(gòu)成一個(gè)無(wú)中心、多跳的無(wú)線數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)； (3c)地面移動(dòng)接收站調(diào)度器根據(jù)所有無(wú)人機(jī)用戶的信道狀況從這K個(gè)無(wú)人機(jī)用戶中選出N個(gè)用戶與基站共同組成N發(fā)N收的虛擬MMO信道； (3d)地面移動(dòng)接收站調(diào)度器選出的N個(gè)無(wú)人機(jī)用戶在同一個(gè)時(shí)隙和同一個(gè)頻段分別向地面移動(dòng)接收站發(fā)送N路相互獨(dú)立的數(shù)據(jù)流； (3e)地面移動(dòng)接收站通過(guò)多副天線和接收機(jī)來(lái)區(qū)分來(lái)自不同無(wú)人機(jī)用戶的信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)人機(jī)編隊(duì)分布式協(xié)作通信方法，其特征在于，所述步驟(4)的具體過(guò)程為: (4a)無(wú)人機(jī)編隊(duì)監(jiān)測(cè)到與地面移動(dòng)接收站的距離大于L ; (4b)無(wú)人機(jī)編隊(duì)采用分布式控制組網(wǎng)，構(gòu)成一個(gè)無(wú)中心、多跳的無(wú)線數(shù)據(jù)鏈網(wǎng)絡(luò)； (4c)無(wú)人機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的無(wú)人機(jī)UAVi將導(dǎo)航信息n (t)和自己所偵察到的目標(biāo)信息mi(t)發(fā)送給相鄰的無(wú)人機(jī)UAVh、UAVi+1，并由它們轉(zhuǎn)發(fā)給其下一個(gè)節(jié)點(diǎn)的無(wú)人機(jī)直至無(wú)人機(jī)編隊(duì)共享此信息，其中 i = 1，2，...，K，約定 UAVim=UAV^ UAVk= UAVtl; (4d)無(wú)人機(jī)編隊(duì)確認(rèn)編隊(duì)中的所有無(wú)人機(jī)都已共享導(dǎo)航信息n(t)和目標(biāo)信息mi(t);(4e)地面移動(dòng)接收站向無(wú)人機(jī)編隊(duì)發(fā)送報(bào)告信號(hào)，無(wú)人機(jī)編隊(duì)共享該信息，然后通過(guò)波束成形系統(tǒng)估計(jì)地面移動(dòng)接收站的到達(dá)方向； (4f)無(wú)人機(jī)編隊(duì)根據(jù)估計(jì)出的到達(dá)方向動(dòng)態(tài)地調(diào)整天線陣列中每個(gè)組件的天線權(quán)重，將波束引向地面移動(dòng)接收站； (4g)地面移動(dòng)接收站將收到的信號(hào)進(jìn)行相干合并，從而提取出最完整的接收信號(hào)。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種無(wú)人機(jī)編隊(duì)分布式協(xié)作通信方法，其包括以下步驟：無(wú)人機(jī)組成編隊(duì)并建立通信機(jī)制；無(wú)人機(jī)編隊(duì)在飛行時(shí)保持陣形不變并獲得導(dǎo)航信息和目標(biāo)信息；當(dāng)無(wú)人機(jī)編隊(duì)與地面移動(dòng)接收站的距離小于L時(shí)，無(wú)人機(jī)編隊(duì)構(gòu)成一個(gè)虛擬的多天線陣列，無(wú)人機(jī)編隊(duì)與地面移動(dòng)接收站利用虛擬MIMO技術(shù)進(jìn)行通信；當(dāng)無(wú)人機(jī)編隊(duì)與地面移動(dòng)接收站的距離大于L時(shí)，無(wú)人機(jī)編隊(duì)構(gòu)成一個(gè)虛擬的多天線陣列進(jìn)行協(xié)作通信，共享所獲取的導(dǎo)航信息和目標(biāo)信息，無(wú)人機(jī)編隊(duì)采用波束成形技術(shù)向地面移動(dòng)接收站發(fā)送信息。本發(fā)明的有益之處在于：不僅能夠提高無(wú)人機(jī)編隊(duì)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率以及時(shí)變信道的傳輸可靠性，而且能夠擴(kuò)大無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的傳輸距離和覆蓋范圍。
【IPC分類】H04L1-00, H04L1-06, H04B7-185
【公開(kāi)號(hào)】CN104836640
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510161676
【發(fā)明人】李文剛, 劉航, 馬昌林, 劉龍偉, 鄭淑梅, 吳忠輝
【申請(qǐng)人】西安電子科技大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年8月12日
【申請(qǐng)日】2015年4月7日