關于無人機自組網、你不知道的都在這里

時間：2021-04-11　來源：人民網　作者：網絡　點擊：次

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隨著無人機技術的蓬勃發展，無人機目前已廣泛應用于農業、巡檢、安防、救援等多個領域。現階段運用最廣泛的是用單架無人機的執行任務，由于這種方式是單機作業，如果任務的作業面積比較大，無人機需要多次往返，甚至多次轉場才能完全覆蓋任務區域，耗時較長、效率還是相對比較低；有些地方受制于地形因素限制無人機和地面控制站的通信等諸方面的限制，無人機還無法到達作業區域，影響任務展開區域。相比單架無人機存在的這些問題，無人機自組網系統在解決上述問題時候，具有諸多優勢，例如：

多無人機相互協作完成對任務環境的感知，通過自組網技術實現多無人機之間的信息的快速傳遞共享，完成對任務區域的大范圍監測當視距通信陷入盲區時候，可以通過多機中繼實現無死角覆蓋無人機群系統不依賴于單獨的個體，當部分個體離開或加入群系統時，整個群系統仍具有一定的完整性，可繼續執行任務等

無人機自組網的概念

無人機自組網是由無人機擔當網絡節點組成的具有任意性、臨時性和自治性網絡拓撲的動態自組織網絡系統。作為網絡節點，每架無人機都配備移動自組網絡通信模塊，既具有路由功能，又具有報文轉發功能，可以通過無線連接構成任意的網絡拓撲。每架無人機在該網絡中兼具任務節點和中繼節點兩種功能：作為任務節點，可在地面控制站或其他無人機的指令控制下執行任務意圖；作為中繼節點，可根據網絡的路由策略和路由表參與路由維護和分組轉發工作。

無人機自組網系統構成

無人機自組網系統包括一個地面控制站節點和若干個無人機節點。其結構圖如圖1所示，圖中1個地面控制站與4架無人機構成1個無人機自組網。在無人機自組網絡中，由于無線傳輸距離限制或地形限制，無人機間的路由有時需要多個網段組成。如圖1所示，無人機節點C和地面控制站無法直接通信，但可以通過節點D和地面控制站以地面控制站路由進行通信，或通過節點A、B和地面控制站以地面控制站路由進行通信。

圖1 無人機自組網結構

無人機自組網方案特點

無人機自組網除具有獨立組網、自組織、動態拓撲、無約束移動、多跳路由等一般自組網網絡本身的技術特點以外，還具有以下的任務使用特點。

1.適用于復雜地形、非視距應用

單架無人機容易受到地形或其他環境影響，無法實現無人機和地面的實時通信。但無人機自組網中每個無人機都可作為中繼機，可以實現復雜地形下和非視距的應用。

2.適用于遠距離作業覆蓋由于地球曲率影響，無線電視距傳播受到極大的影響，再加上基站周圍地形因素的影響，往往通信距離小于50km。當使用無人機自組網通信鏈路時，離基站最近的無人機除了承擔任務機的角色以外，還承擔著中繼機的角色。當加入中繼功能后，數據鏈的通信距離范圍可以增加到150-200km，免去了無人機往返作業及轉場的次數，提高了任務效率。 3.抗干擾能力強

自組網網絡使所有無人機集群間不再是簡單的鏈式結構，即使在鏈中的任何環節出現故障，無人機整個系統也不會癱瘓，這就意味著無人機系統的抗干擾能力得到了大幅提高。

4.智能化程度高

無人機自組網能夠及時感知網絡變化，自動配置或重構網絡，保證數據鏈路的實時連通，具有高度的自治性和自適應能力。另外，無人機自組網可以實現信息共享，能夠將所接受的信息進行處理，并自主決策，實現執行任務智能化。

5.功能多樣

無人機自組網后就具有所有終端的功能，各無人機優勢互補、分工協作，形成有機整體，獲得比單機更好的執行任務效果。

6.多路高清數據傳輸

一次任務可實現多次傳統任務效果。如圖2、圖3所示，此任務以無人機環境保護監測為例，由于環境監測面積較大，采用四架無人機同時進行環境保護作業，地面與無人機控制距離達到50km，無人機與無人機最大控制距離達到150km，四架無人機可同時采集FHD視頻并實時回傳至地面站。若發現環境異常等情況，可派遣多架無人機前往現場上空進行多角度數據采集，同時可避免數據鏈因地形復雜、山體遮擋造成失聯的情況發生。