基于最小樹形圖的無人機編隊通信拓撲的獲取方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于最小樹形圖的無人機編隊通信拓撲的獲取方法及系統(tǒng)，該方法包括：根據(jù)預(yù)設(shè)編隊的隊形構(gòu)建編隊通信圖；計算所述編隊通信圖的最小樹形圖；判斷所述最小樹形圖的根節(jié)點所屬的無人機能否作為編隊領(lǐng)航者，根據(jù)判斷結(jié)果，獲取最優(yōu)通信拓撲。該方法根據(jù)預(yù)設(shè)編隊的隊形構(gòu)建編隊通信圖，并通過計算編隊通信圖的最小樹形圖，再判斷所述最小樹形圖的根節(jié)點所屬的無人機能否作為編隊領(lǐng)航者，根據(jù)判斷結(jié)果，獲取最優(yōu)通信拓撲，保證了編隊保持過程中整體的通信代價最小。
【專利說明】
基于最小樹形圖的無人機編隊通信拓撲的獲取方法及系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明設(shè)及無人機通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種基于最小樹形圖的無人機編隊通 信拓撲的獲取方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002 ]在起飛巡航階段，所有無人機(UAV)通常通過點對點的通信鏈接(commun i cat i on links )進行信息交互，W形成一定的編隊隊形（format ion shape或者format ion geometry),并保持此編隊隊形繼續(xù)朝目標區(qū)域飛行。其中所使用的通信鏈接被稱為UAV編 隊白勺通?言樂石撲（communication topo 1〇邑y)、f言息交互樂石撲（inf ormation exchange topology)或者連接拓撲（connection topology)，它們只是UAV之間所有可用的通信鏈接 集合中的一部分。因為通信距離的不同，通信拓撲中的通信鏈接通常具有不同的通信代價 并會消耗UAV相應(yīng)的電池電量或燃料。此外，每架UAV可用的電池電量或燃料又是有限的。因 此，如何通過優(yōu)化無人機編隊通信拓撲，降低UVA電池的電量或燃料的消耗成為了亟需解決 的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明提供了一種基于最小樹形圖的無人機編隊通信拓 撲的獲取方法及系統(tǒng)，保證了編隊保持過程中整體的通信代價最小。
[0004] 第一方面，本發(fā)明提供了一種基于最小樹形圖的無人機編隊通信拓撲的獲取方 法，包括：
[0005] 根據(jù)預(yù)設(shè)編隊的隊形構(gòu)建編隊通信圖；
[0006] 計算所述編隊通信圖的最小樹形圖；
[0007] 判斷所述最小樹形圖的根節(jié)點所屬的無人機能否作為編隊領(lǐng)航者，根據(jù)判斷結(jié) 果，獲取最優(yōu)通信拓撲。
[000引可選的，所述根據(jù)判斷結(jié)果，獲取最優(yōu)通信拓撲，包括：
[0009] 在所述最小樹形圖的根節(jié)點所屬的無人機能作為編隊領(lǐng)航者時，將所述最小樹形 圖作為所述最優(yōu)通信拓撲。
[0010] 可選的，所述根據(jù)判斷結(jié)果，獲取最優(yōu)通信拓撲，包括：
[0011] 在所述最小樹形圖的根節(jié)點所屬的無人機不能作為編隊領(lǐng)航者時，在所述最小樹 形圖中選取目標節(jié)點，所述目標節(jié)點所屬的無人機能作為編隊領(lǐng)航者；
[0012] 將所述最小樹形圖中的目標節(jié)點和所述最小樹形圖的根節(jié)點進行交換，獲取優(yōu)化 后的通信拓撲。
[0013] 可選的，所述根據(jù)預(yù)設(shè)編隊的隊形構(gòu)建編隊通信圖，包括：
[0014] 將所述預(yù)設(shè)編隊中的無人機進行通信鏈接，構(gòu)建編隊通信圖。
[0015] 可選的，所述計算所述編隊通信圖的最小樹形圖，包括：
[0016] 通過E血onds算法計算所述編隊通信圖的最小樹形圖。
[0017] 第二方面，本發(fā)明還提供了一種基于最小樹形圖的無人機編隊通信拓撲的獲取系 統(tǒng)，包括：
[0018] 編隊通信圖構(gòu)建模塊，用于根據(jù)預(yù)設(shè)編隊的隊形構(gòu)建編隊通信圖；
[0019] 最小樹形圖計算模塊，用于計算所述編隊通信圖的最小樹形圖；
[0020] 判斷模塊，用于判斷所述最小樹形圖的根節(jié)點所屬的無人機能否作為編隊領(lǐng)航 者；
[0021] 獲取模塊，用于根據(jù)判斷結(jié)果，獲取最優(yōu)通信拓撲。
[0022] 可選的，所述獲取模塊，用于：
[0023] 在所述最小樹形圖的根節(jié)點所屬的無人機能夠作為編隊領(lǐng)航者時，將所述最小樹 形圖作為所述最優(yōu)通信拓撲。
[0024] 可選的，所述獲取模塊，進一步用于：
[0025] 在所述最小樹形圖的根節(jié)點所屬的無人機不能作為編隊領(lǐng)航者時，在所述最小樹 形圖中選取目標節(jié)點，所述目標節(jié)點所屬的無人機能作為編隊領(lǐng)航者；
[0026] 將所述最小樹形圖中的目標節(jié)點和所述最小樹形圖的根節(jié)點進行交換，獲取優(yōu)化 后的通信拓撲。
[0027] 可選的，所述編隊通信圖構(gòu)建模塊，用于：
[0028] 將所述預(yù)設(shè)編隊中的無人機進行通信鏈接，構(gòu)建編隊通信圖。
[0029] 可選的，所述最小樹形圖計算模塊，用于：
[0030] 通過E血onds算法計算所述編隊通信圖的最小樹形圖。
[0031] 由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明提供一種基于最小樹形圖的無人機編隊通信拓撲的 獲取方法及系統(tǒng)，根據(jù)預(yù)設(shè)編隊的隊形構(gòu)建編隊通信圖，并通過計算編隊通信圖的最小樹 形圖，再判斷所述最小樹形圖的根節(jié)點所屬的無人機能否作為編隊領(lǐng)航者，根據(jù)判斷結(jié)果， 獲取最優(yōu)通信拓撲，保證了編隊保持過程中整體的通信代價最小。
【附圖說明】
[0032] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可W 根據(jù)運些圖獲得其他的附圖。
[0033] 圖1為本發(fā)明一實施例提供的基于最小樹形圖的無人機編隊通信拓撲的獲取方法 的流程示意圖；
[0034] 圖2為本發(fā)明一實施例提供的編隊飛行前的編隊的隊形的示意圖；
[0035] 圖3為本發(fā)明一實施例提供的無人機編隊通信拓撲示意圖；
[0036] 圖4為現(xiàn)有技術(shù)中的無人機編隊通信拓撲示意圖；
[0037] 圖5為現(xiàn)有技術(shù)中的無人機編隊通信拓撲示意圖；
[0038] 圖6為本發(fā)明一實施例提供的基于最小樹形圖的無人機編隊通信拓撲的獲取系統(tǒng) 的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0039] 下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；?本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0040] 圖1為本發(fā)明一實施例提供的一種基于最小樹形圖的無人機編隊通信拓撲的獲取 方法的流程示意圖，如圖1所示，該方法包括：
[0041] 101、根據(jù)預(yù)設(shè)編隊的隊形構(gòu)建編隊通信圖；
[0042] 包括:將所述預(yù)設(shè)編隊中的無人機進行通信鏈接，構(gòu)建編隊通信圖。其中，任意兩 個無人機之間都有雙向的通信鏈接，每個通信鏈接的通信代價由相應(yīng)的通信距離決定。
[0043] 102、計算所述編隊通信圖的最小樹形圖；
[0044] 103、判斷所述最小樹形圖的根節(jié)點所屬的無人機能否作為編隊領(lǐng)航者，根據(jù)判斷 結(jié)果，獲取最優(yōu)通信拓撲。
[0045] 包括:在所述最小樹形圖的根節(jié)點所屬的無人機能作為編隊領(lǐng)航者時，將所述最 小樹形圖作為所述最優(yōu)通信拓撲。在所述最小樹形圖的根節(jié)點所屬的無人機不能作為編隊 領(lǐng)航者時，在所述最小樹形圖中選取目標節(jié)點，所述目標節(jié)點所屬的無人機能作為編隊領(lǐng) 航者;將所述最小樹形圖中的目標節(jié)點和所述最小樹形圖的根節(jié)點進行交換，獲取優(yōu)化后 的通信拓撲。
[0046] 上述方法根據(jù)預(yù)設(shè)編隊的隊形構(gòu)建編隊通信圖，并通過計算編隊通信圖的最小樹 形圖，再判斷所述最小樹形圖的根節(jié)點所屬的無人機能否作為編隊領(lǐng)航者，根據(jù)判斷結(jié)果， 獲取最優(yōu)通信拓撲，保證了編隊保持過程中整體的通信代價最小。
[0047] 在對上述方法進行詳細說明之前，首先對UAV形成和保持編隊隊形的編隊控制方 法W及編隊通信拓撲進行說明。
[004引 UAV形成和保持編隊隊形的編隊控制方法主要有四種:領(lǐng)航-跟隨者策略（leader- follower strategy)、虛擬結(jié)構(gòu)策略 （virtual structure strategy)、行為策略 (behavioral strategy)、一致性策略（consensus-based strategy)。其中，領(lǐng)航-跟隨者策 略最為成熟，它的基本思想是：編隊中的只有一個U A V作為編隊領(lǐng)航者（f 0 r m a t i 0 η leader),它按照預(yù)定的編隊參考航跡飛行;其余UAV作為跟隨者(follower),它們直接或間 接地跟隨編隊領(lǐng)航者，比如：一個UAV可能直接跟隨編隊領(lǐng)航者，也可能跟隨另外一個直接 或間接跟隨編隊領(lǐng)航者的UAV。如果第i個無人機UAVi直接跟隨第j個無人機UAVj，UAVi稱為 UAVj的跟隨者，UAVj稱為UAVi的領(lǐng)航者。UAVj會每隔Tcontroi秒通過點對點的通信鏈接向UAVi 發(fā)送自己的位置、速度和方向信息。當UAVi接收到運些信息后，將據(jù)此來調(diào)整自身的速度和 方向W實現(xiàn)和UAVj之間保持預(yù)期的相對位置。當所有的UAV都能實現(xiàn)和其領(lǐng)航者保持預(yù)期 的相對位置時，就實現(xiàn)了編隊隊形的保持。
[0049] 假設(shè)η個UAV使用領(lǐng)航-跟隨者策略來形成和保持一個編隊隊形S，S中的η個位置分 別編號為{1，2, ···，!!}，每個UAV可W位于S中的任意一個位置，某幾個UAV但并不是所有的 UAV可W作為編隊領(lǐng)航者，每個UAV可W通過點對點通信鏈接和其它任意UAV進行信息交互， 每個通信鏈接的通信代價由其相應(yīng)的通信距離決定。因此，可W用一個加權(quán)有向圖G=(V, E，W，P)來表示編隊中UAV之間所有可用的通信鏈接，并簡稱為編隊通信圖：
[0050] (l)V={vi}是圖中的節(jié)點集合，其中V康示第i個無人機UAVi。
[0051 ] (2)應(yīng)= k/.; gFx FJ <!·，,/<巧是圖中的邊集合，其中ei康示從UAVi到UAV巧一 個可用的通信鏈接從而使得UAVi能發(fā)送信息給UAVj，即UAV巧W成為UAV撕領(lǐng)航者。
[0052] (3)胖={巧(64)}，6"即是圖中每條邊的權(quán)值集合，其中巧(6")表示64的通信代價。 [0053 ] (4)P={pi}，l《i《η是每個UAV在編隊隊形S的具體位置集合，簡稱為UAV位置配 置(UAV position configuration),其中Pi表示UAVi在S中的具體位置。
[0054] 根據(jù)前面的描述可知，每個UAV只需要從其領(lǐng)航者接收信息和發(fā)送信息給其跟隨 者，運意味著不需要使用所有可用的通信鏈接就可W實現(xiàn)編隊隊形的形成和保持。因此， UAV編隊的通信拓撲A=(V，E^W^P)是其編隊通信圖G=(V，E，W，P)的一個特殊子圖，其中 ￡，W" c r，并具有如下兩個特性。
[0055] 定理1:基于領(lǐng)航-跟隨者策略的UAV編隊的通信拓撲A必須是其編隊通信圖G的一 棵生成樹（spanning tree)，但是其編隊通信圖G的一棵生成樹并不一定能作為其通信拓 撲。
[0056] 定理2:基于領(lǐng)航-跟隨者策略的UAV編隊的通信拓撲A必須是其編隊通信圖G的一 棵生成樹(spanning化ee)，并且其根節(jié)點所表示的UAV必須能夠作為編隊領(lǐng)航者;反之亦 然。
[0057] 由于編隊通信圖G可能有多個生成樹都能夠作為此UAV編隊的通信拓撲，運些生成 樹由不同的通信鏈接組成從而具有不同的通信代價。令w(A)表示生成樹A=(V，E^W^P)的 通信代價，目[
°因此，編隊飛行前的初始通信拓撲優(yōu)化問題就是找到編隊 通信圖G的一棵滿足如下條件的生成樹:具有最小的通信代價并且其根節(jié)點代表的UAV能夠 作為編隊領(lǐng)航者。本實施例將此問題建模為圖論中的最小樹形圖（minimum cost a;rborescence，MCA)問題，即求解一個加權(quán)有向圖的最小生成樹。求解MCA問題的第一個算 法是Edmonds算法，其計算復(fù)雜度為0( |E| X |V| )，后來Gabow等人又提出了一個針對 E血onds算法的更快的實現(xiàn)，其計算復(fù)雜度為0( |E| + |V| Xlog|V| )。
[005引要使用Edmonds算法求解此問題，首先是構(gòu)建編隊通信圖G = (V，E，W，P)。因為編隊 飛行之前每個UAV在編隊隊形的位置是未定的，首先假設(shè)UAVi占據(jù)編隊隊形中的第i個位 置，即P的初始值是α，2，···，η}，然后基于給定的編隊隊形和P的初始值來計算W的值。
[0059] 構(gòu)建好編隊通信圖G之后，需要計算其最小樹形圖A=(V，E^W^P)，其中r (=￡并 且W* C r。根據(jù)最小樹形圖的特性，A只包含n-1條邊并且所有邊的權(quán)值之和最小。但是當 A的根節(jié)點VI代表的UAV不能作為編隊領(lǐng)航者時，A就不能作為此UAV編隊的通信拓撲。幸運 的是，編隊飛行之前所有UAV幾乎完全一樣，除了部分UAV不能作為編隊領(lǐng)航者之外。因此， 當上述情況發(fā)生時，只需要找到另外一個節(jié)點vj，其代表的UAV能夠成為編隊領(lǐng)航者，然后 交換VI和vj在G和A中的位置。因為上述的位置交換操作并沒有改變w(A)的值，所WA仍是最 優(yōu)的初始通信拓撲。
[0060] 下面再通過具體的實現(xiàn)步驟對上述方法進行詳細說明：
[0061] 輸入:一個給定的編隊隊形S，其中的η個位置分別編號為{1，2，-|，11};11個1^￥分別 編號為化AVi，UAV2，…，UAVn}，其中有部分UAV可W作為編隊領(lǐng)航者。
[0062] 輸出：最優(yōu)的初始通信拓撲A = (V，E*，W*，P)。
[0063] Stepl.構(gòu)建相應(yīng)的編隊通信圖G=(V，E，W，P)，其中P的初始值是α，2，···，η}。
[0064] Step2.計算 G 的最小樹形圖 A=(V，E*，W*，P)。
[0065] Step3 .如果A的根節(jié)點VI代表的UAV可W作為編隊領(lǐng)航者，貝峭巧專到steps，否則， 執(zhí)行步驟Step4。
[0066] Step4.找到另外一個節(jié)點vj，其代表的UAV可W作為編隊領(lǐng)航者，然后交換V神口 VI 在A和G中的位置。
[0067] steps.A是最優(yōu)初始通信拓撲，其中P是最合適的UAV位置配置。
[0068] 此方法的運行時間主要由Step2決定，而Step2使用了 Gabow等人提出的Edmonds算 法的更快實現(xiàn)，因此此方法的計算復(fù)雜度為〇( IEI +1VI X log IVI)。和現(xiàn)有的初始通信拓撲 優(yōu)化方法相比，此方法具有如下優(yōu)點：
[0069] (1)時間復(fù)雜度更低。
[0070] (2)不需要事先指定每個UAV在編隊隊形中的具體位置，可W為每個UAV自動選擇 最合適的位置。
[0071] (3)不需要事先指定某個UAV作為編隊領(lǐng)航者，可W自動選擇最合適的UAV作為編 隊領(lǐng)航者。
[0072] 此方法既可W在集中式環(huán)境下使用，也可W在分布式環(huán)境使用。在前者中，地面控 制中屯、運行此方法，然后將結(jié)果告知每個UAV。在后者中，每個UAV都運行此方法，然后得到 同樣的結(jié)果。一旦知道最優(yōu)的初始編隊拓撲，編隊領(lǐng)航者將開始按照預(yù)定的編隊參考航跡 飛行，而其它UAV將開始分別跟隨其領(lǐng)航者飛行。很快所有UAV將形成相應(yīng)的編隊隊形，然后 繼續(xù)保持此編隊隊形并朝目標區(qū)域飛行。
[0073] 下面通過舉例進行說明：
[0074] 假設(shè)5架UAV需要形成并保持一個如圖2所示的模形隊形，其中的所有位置分別編 號為{1，2,3,4,5}，它們都在同一個高度上，它們之間的距離在圖2中標識了出來。此外，只 有UAVi、UAV2和UAV4可W作為編隊領(lǐng)航者。
[0075] 基于此方法，首先令初始的UAV位置配置為P= {1，2，3，4，5}，然后構(gòu)建相應(yīng)的編隊 通信圖6=(￥，6，胖，？)并計算其最小樹形圖4如圖3所示，其總的通信代價為2271。因為1]八￥1 可W作為編隊領(lǐng)航者，因此A是最優(yōu)的初始通信拓撲，P是最合適的UAV位置配置。對比地，現(xiàn)
的初始通信拓撲如圖5所示，雖然其總的通信代價和本方法得到的結(jié)果一樣，而且其計算復(fù) 雜度更高(〇((|v|-i)l/^(|v|-i)))。
[0076] 圖6還示出了一種基于最小樹形圖的無人機編隊通信拓撲的優(yōu)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意 圖，如圖6所示，該系統(tǒng)包括：
[0077] 編隊通信圖構(gòu)建模塊61，用于根據(jù)預(yù)設(shè)編隊的隊形構(gòu)建編隊通信圖；
[0078] 最小樹形圖計算模塊62,用于計算所述編隊通信圖的最小樹形圖；
[0079] 判斷模塊63,用于判斷所述最小樹形圖的根節(jié)點所屬的無人機能否作為編隊領(lǐng)航 者；
[0080] 獲取模塊64,用于根據(jù)判斷結(jié)果，獲取最優(yōu)通信拓撲。
[0081] 在本實施例的一個優(yōu)選的實施方式中，所述獲取模塊，用于：
[0082] 在所述最小樹形圖的根節(jié)點所屬的無人機能夠作為編隊領(lǐng)航者時，將所述最小樹 形圖作為所述最優(yōu)通信拓撲。
[0083] 在本實施例的一個優(yōu)選的實施方式中，所述獲取模塊，進一步用于：
[0084] 在所述最小樹形圖的根節(jié)點所屬的無人機不能作為編隊領(lǐng)航者時，在所述最小樹 形圖中選取目標節(jié)點，所述目標節(jié)點所屬的無人機能作為編隊領(lǐng)航者；
[0085] 將所述最小樹形圖中的目標節(jié)點和所述最小樹形圖的根節(jié)點進行交換，獲取優(yōu)化 后的通信拓撲。
[0086] 在本實施例的一個優(yōu)選的實施方式中，所述編隊通信圖構(gòu)建模塊，用于：
[0087] 將所述預(yù)設(shè)編隊中的無人機進行通信鏈接，構(gòu)建編隊通信圖。
[0088] 在本實施例的一個優(yōu)選的實施方式中，所述最小樹形圖計算模塊，用于：
[0089] 通過E血onds算法計算所述編隊通信圖的最小樹形圖。
[0090] 需要說明的是，上述系統(tǒng)與上述方法是一一對應(yīng)的關(guān)系，上述方法的實施細節(jié)同 樣適用于上述系統(tǒng)，本實施例不再對上述系統(tǒng)進行詳細說明。
[0091] 本發(fā)明的說明書中，說明了大量具體細節(jié)。然而，能夠理解，本發(fā)明的實施例可W 在沒有運些具體細節(jié)的情況下實踐。在一些實例中，并未詳細示出公知的方法、結(jié)構(gòu)和技 術(shù)，W便不模糊對本說明書的理解。
[0092] 類似地，應(yīng)當理解，為了精簡本發(fā)明公開并幫助理解各個發(fā)明方面中的一個或多 個，在上面對本發(fā)明的示例性實施例的描述中，本發(fā)明的各個特征有時被一起分組到單個 實施例、圖、或者對其的描述中。然而，并不應(yīng)將該公開的方法解釋呈反映如下意圖：即所要 求保護的本發(fā)明要求比在每個權(quán)利要求中所明確記載的特征更多的特征。更確切地說，如 下面的權(quán)利要求書所反映的那樣，發(fā)明方面在于少于前面公開的單個實施例的所有特征。 因此，遵循【具體實施方式】的權(quán)利要求書由此明確地并入該【具體實施方式】，其中每個權(quán)利要 求本身都作為本發(fā)明的單獨實施例。
[0093] 本領(lǐng)域技術(shù)人員可W理解，可W對實施例中的設(shè)備中的模塊進行自適應(yīng)性地改變 并且把它們設(shè)置在于該實施例不同的一個或多個設(shè)備中。可W把實施例中的模塊或單元或 組件組合成一個模塊或單元或組件，W及此外可W把它們分成多個子模塊或子單元或子組 件。除了運樣的特征和/或過程或者單元中的至少一些是互相排斥之處，可W采用任何組合 對本說明書(包括伴隨的權(quán)利要求、摘要和附圖）中公開的所有特征W及如此公開的任何方 法或者設(shè)備的所有過程或單元進行組合。除非另外明確陳述，本說明書(包括伴隨的權(quán)利要 求、摘要和附圖）中公開的每個特征可W由提供相同、等同或相似目的的替代特征來代替。
[0094] 此外，本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理解，盡管在此所述的一些實施例包括其它實施例 中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同實施例的特征的組合意味著處于本發(fā)明的 范圍之內(nèi)并且形成不同的實施例。例如，在下面的權(quán)利要求書中，所要求保護的實施例的任 意之一都可任意的組合方式來使用。
[00M]本發(fā)明的各個部件實施例可硬件實現(xiàn)，或者W在一個或者多個處理器上運行 的軟件模塊實現(xiàn)，或者W它們的組合實現(xiàn)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當理解，可W在實踐中使用 微處理器或者數(shù)字信號處理器(DSP)來實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明實施例的一種瀏覽器終端的設(shè)備中 的一些或者全部部件的一些或者全部功能。本發(fā)明還可w實現(xiàn)為用于執(zhí)行運里所描述的方 法的一部分或者全部的設(shè)備或者裝置程序(例如，計算機程序和計算機程序產(chǎn)品）。運樣的 實現(xiàn)本發(fā)明的程序可W存儲在計算機可讀介質(zhì)上，或者可W具有一個或者多個信號的形 式。運樣的信號可W從因特網(wǎng)網(wǎng)站上下載得到，或者在載體信號上提供，或者W任何其他形 式提供。
[0096] 應(yīng)該注意的是上述實施例對本發(fā)明進行說明而不是對本發(fā)明進行限制，并且本領(lǐng) 域技術(shù)人員在不脫離所附權(quán)利要求的范圍的情況下可設(shè)計出替換實施例。在權(quán)利要求中， 不應(yīng)將位于括號之間的任何參考符號構(gòu)造成對權(quán)利要求的限制。單詞"包含"不排除存在未 列在權(quán)利要求中的元件或步驟。位于元件之前的單詞"一"或"一個"不排除存在多個運樣的 元件。本發(fā)明可W借助于包括有若干不同元件的硬件W及借助于適當編程的計算機來實 現(xiàn)。在列舉了若干裝置的單元權(quán)利要求中，運些裝置中的若干個可W是通過同一個硬件項 來具體體現(xiàn)。單詞第一、第二、W及第Ξ等的使用不表示任何順序?？蓪⑦\些單詞解釋為名 稱。
[0097] 最后應(yīng)說明的是：W上各實施例僅用W說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制;盡 管參照前述各實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解:其依 然可W對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進 行等同替換；而運些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù) 方案的范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求和說明書的范圍當中。
【主權(quán)項】
1. 一種基于最小樹形圖的無人機編隊通信拓撲的獲取方法，其特征在于，包括： 根據(jù)預(yù)設(shè)編隊的隊形構(gòu)建編隊通信圖； 計算所述編隊通信圖的最小樹形圖； 判斷所述最小樹形圖的根節(jié)點所屬的無人機能否作為編隊領(lǐng)航者，根據(jù)判斷結(jié)果，獲 取最優(yōu)通信拓撲。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)判斷結(jié)果，獲取最優(yōu)通信拓撲，包 括： 在所述最小樹形圖的根節(jié)點所屬的無人機能作為編隊領(lǐng)航者時，將所述最小樹形圖作 為所述最優(yōu)通信拓撲。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)判斷結(jié)果，獲取最優(yōu)通信拓撲，包 括： 在所述最小樹形圖的根節(jié)點所屬的無人機不能作為編隊領(lǐng)航者時，在所述最小樹形圖 中選取目標節(jié)點，所述目標節(jié)點所屬的無人機能作為編隊領(lǐng)航者； 將所述最小樹形圖中的目標節(jié)點和所述最小樹形圖的根節(jié)點進行交換，獲取優(yōu)化后的 通信拓撲。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)預(yù)設(shè)編隊的隊形構(gòu)建編隊通信 圖，包括： 將所述預(yù)設(shè)編隊中的無人機進行通信鏈接，構(gòu)建編隊通信圖。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述計算所述編隊通信圖的最小樹形圖， 包括： 通過Edmonds算法計算所述編隊通信圖的最小樹形圖。6. -種基于最小樹形圖的無人機編隊通信拓撲的獲取系統(tǒng)，其特征在于，包括： 編隊通信圖構(gòu)建模塊，用于根據(jù)預(yù)設(shè)編隊的隊形構(gòu)建編隊通信圖； 最小樹形圖計算模塊，用于計算所述編隊通信圖的最小樹形圖； 判斷模塊，用于判斷所述最小樹形圖的根節(jié)點所屬的無人機能否作為編隊領(lǐng)航者； 獲取模塊，用于根據(jù)判斷結(jié)果，獲取最優(yōu)通信拓撲。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述獲取模塊，用于： 在所述最小樹形圖的根節(jié)點所屬的無人機能夠作為編隊領(lǐng)航者時，將所述最小樹形圖 作為所述最優(yōu)通信拓撲。8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述獲取模塊，進一步用于： 在所述最小樹形圖的根節(jié)點所屬的無人機不能作為編隊領(lǐng)航者時，在所述最小樹形圖 中選取目標節(jié)點，所述目標節(jié)點所屬的無人機能作為編隊領(lǐng)航者； 將所述最小樹形圖中的目標節(jié)點和所述最小樹形圖的根節(jié)點進行交換，獲取優(yōu)化后的 通信拓撲。9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述編隊通信圖構(gòu)建模塊，用于： 將所述預(yù)設(shè)編隊中的無人機進行通信鏈接，構(gòu)建編隊通信圖。10. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述最小樹形圖計算模塊，用于： 通過Edmonds算法計算所述編隊通信圖的最小樹形圖。
【文檔編號】H04W40/24GK106060896SQ201610384144
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年5月27日
【發(fā)明人】羅賀, 王國強, 胡笑旋, 馬華偉, 靳鵬, 夏維
【申請人】合肥工業(yè)大學(xué)