本发明涉及无人机通信领域，尤其涉及一种无人机组网架构及系统。
背景技术：
1、无人机编队协同飞行时一般要求多架无人机按照保持给定的几何形状。根据无人机个体之间的信息交互形式，其控制方法可以大致分为集中式、分布式、分散式这三类。
2、分布式由于不需要中心节点，其仅与相邻领域内的其他无人机节点进行信息交互。因而，通过合理的设计通信拓扑图，各个节点可以获取到需要控制的全部输入信息。这种控制方式计算量小，数量理论上可以不受限制，单个节点的故障几乎不会影响到整体编队的效果。
3、然而，目前针对分布式控制，并无特别有效的通信方式。
技术实现思路
1、本发明提供一种无人机组网架构及系统，以提高无人机编队协同飞行的通信效果。
2、根据本发明的第一方面，提供了一种无人机组网架构，应用于多无人机分布式编队协同飞行的体系结构；所述多无人机分布式编队协同飞行的体系结构包括地端设备以及若干空中无人机；所述无人机组网架构包括：
3、主节点，所述地端设备作为主节点；
4、从节点，所述若干空中无人机作为从节点；
5、其中，每个空中无人机均分别包括第一无线传输模块与第二无线传输模块；
6、所述主节点与每个从节点的第一无线传输模块之间使用pmp通信；每个从节点的第二无线传输模块之间使用自组网通信；所述pmp通信用于传输整个体系的整体指令以及实现所述主节点对所述若干从节点的数据监控；所述自组网通信用于传输所述若干从节点在协同飞行时的数据。
7、可选的，所述若干从节点中包括一主协调员，所述主协调员用于给所有其他从节点发送同步信号，以实现所有的从节点处于活动状态并能够根据需要进行通信。
8、可选的，所述若干从节点中还包括至少一个辅助协调员，所述辅助协调员用于与所述主协调员以及其他的辅助协调员进行通信，以扩展所述主协调员的网络通信覆盖范围。
9、可选的，所述若干从节点中还包括一备用协调员，所述备用协调员用于监视整个通信网络的同步程度，并用于在检测到所述主协调员未执行网络同步职责时，接管所述主协调员的职能。
10、可选的，还包括自动切换控制单元，所述自动切换控制单元用于对pmp通信中各从节点到主节点之间的通信质量与自组网通信中对应从节点和相邻从节点之间的通信质量进行比较，根据比较结果，选择相应的通信模式。
11、可选的，所述自动切换控制单元具体用于：
12、判断pmp通信中的一从节点与所述主节点之间的通信质量与该从节点与其他相邻从节点之间的通信质量是否均为0；
13、若是，则控制该从节点退出编队并返航；
14、若否，则判断pmp通信中的该从节点与所述主节点之间的通信质量是否大于或等于该从节点与其他相邻从节点之间的通信质量；
15、若大于，则控制该从节点接收pmp通信指令；否则，控制该从节点接收自组网通信中的mesh网络指令编队。
16、可选的，所述每个从节点中的第一无线传输模块还用于作为该从节点中的第二传输模块的备用模块。
17、可选的，所述自动切换控制单元还用于在某个从节点的第二无线传输模块故障时，将该节点的第一无线传输模块切成用于实现该节点的第二无线传输模块的功能。
18、可选的，所述pmp通信中各从节点到主节点之间的通信质量的计算公式为：
19、
20、其中：
21、为第i个从节点与主节点m之间的通信质量，tc表示当前时刻，ts代表时间间隔，n代表从节点i与主节点m之间共有n个数据包，qj代表第j个数据包的字节数，ij代表在时间间隔[tc,tc+ts]段，该包字节是否需要发送，如果需要则ij＝1，否则ij＝0；fj为该包字节的发送频率，rj代表在时间间隔[tc,tc+ts]段，从节点是否接收到该包字节，若接收到则rj＝1，否则rj＝0；其中
22、可选的，所述自组网通信中对应从节点与相邻从节点之间的通信质量的计算公式为：
23、
24、其中：
25、第i个节点与邻居节点集合ni＝{aj∈v,(ai,aj)∈e}的通信质量为p代表在编队协同飞行节点，无人机节点协同控制需要接到的数据包；fp代表该包数据的发送频率；i代表该包数据是否被接收到，若接收到则i＝1，否则i＝0；k代表该节点的邻居节点ni的个数；nk代表邻居节点的个数，ai代表节点i，aj代表节点j，aij代表节点i到j的权值系数；其中，
26、根据本发明的第二方面，提供了一种无人机系统，包括前述任一项所述的无人机组网架构。
27、本发明提供的无人机组网架构和无人机系统中，由于主节点与每个从节点的第一无线传输模块之间使用pmp通信；每个从节点的第二无线传输模块之间使用自组网通信；所述pmp通信用于传输整个体系的整体指令以及实现所述主节点对所述若干从节点的数据监控；所述自组网通信用于传输所述若干从节点在协同飞行时的数据。因而，相较于单一的分散式、集中式、分布式通信，本发明的方案在编队协同性、编队数量与作业范围、网络拓扑稳定性等方面得到很大的改善。
28、此外，由于在编队协同飞行时，编队系统内的数据交互量最大，通信的压力也是最大，因而各从节点之间使用自组网通信，有利于降低时延、降低传输失败的可能性，提高链路吞吐量。而在设置队形、发送开始编队指令和发送队形变化指令阶段属于地面人员的操作，这时使用pmp通信模式，由于其通信量极小，并且只需单次发送即可，不需要实时更新指令，因而在确保通信可靠的基础上，不会增大通信的压力。
1.一种无人机组网架构，应用于多无人机分布式编队协同飞行的体系结构；其特征在于，所述多无人机分布式编队协同飞行的体系结构包括地端设备以及若干空中无人机；所述无人机组网架构包括：
2.根据权利要求1所述的无人机组网架构，其特征在于，所述若干从节点中包括一主协调员，所述主协调员用于给所有其他从节点发送同步信号，以实现所有的从节点处于活动状态并能够根据需要进行通信。
3.根据权利要求2所述的无人机组网架构，其特征在于，所述若干从节点中还包括至少一个辅助协调员，所述辅助协调员用于与所述主协调员以及其他的辅助协调员进行通信，以扩展所述主协调员的网络通信覆盖范围。
4.根据权利要求3所述的无人机组网架构，其特征在于，所述若干从节点中还包括一备用协调员，所述备用协调员用于监视整个通信网络的同步程度，并用于在检测到所述主协调员未执行网络同步职责时，接管所述主协调员的职能。
5.根据权利要求1-4任一项所述的无人机组网架构，其特征在于，还包括自动切换控制单元，所述自动切换控制单元用于对pmp通信中各从节点到主节点之间的通信质量与自组网通信中对应从节点和相邻从节点之间的通信质量进行比较，根据比较结果，选择相应的通信模式。
6.根据权利要求5所述的无人机组网架构，其特征在于，所述自动切换控制单元具体用于：
7.根据权利要求6所述的无人机组网架构，其特征在于，所述每个从节点中的第一无线传输模块还用于作为该从节点中的第二传输模块的备用模块。
8.根据权利要求7所述的无人机组网架构，其特征在于，所述自动切换控制单元还用于在某个从节点的第二无线传输模块故障时，将该节点的第一无线传输模块切成用于实现该节点的第二无线传输模块的功能。
9.根据权利要求5所述的无人机组网架构，其特征在于，所述pmp通信中各从节点到主节点之间的通信质量的计算公式为：
10.根据权利要求9所述的无人机组网架构，其特征在于，所述自组网通信中对应从节点与相邻从节点之间的通信质量的计算公式为：
11.一种无人机系统，其特征在于，包括权利要求1-10任一项所述的无人机组网架构。
