本發(fā)明屬于無線通信
技術領域：
，涉及一種用于無人機組網協同的方法。
背景技術：
：無人機是一種有動力驅動，機上無人駕駛，可以重復使用的航空器的簡稱，是隨著現代通信技術發(fā)展起來的一種空中平臺。由于其質量輕、體積小、使用便捷等特性，在軍事和民用方面的用途愈加廣泛。無人機可用于情報偵查、對目標進行精確定位于追蹤、對地面和海上目標進行打擊等行動，確保作戰(zhàn)人員的“零傷亡”，適合執(zhí)行危險任務。隨著無人機的快速發(fā)展，無人機的作戰(zhàn)樣式已經從單平臺作戰(zhàn)向多平臺“集群”作戰(zhàn)方向發(fā)展。單架無人機所能執(zhí)行的任務能力有限，多架無人機協同作戰(zhàn)，通過相互的能力互補和行動協調，實現單架無人機的任務能力擴展以及多無人機系統(tǒng)整體作戰(zhàn)能力提升。當部分個體失去作戰(zhàn)能力，整體集群可以繼續(xù)執(zhí)行任務。多無人機系統(tǒng)比單個無人機系統(tǒng)具備可生存性更強、可擴展性更高、完成任務更快等優(yōu)勢。本文是基于幀結構的不同來區(qū)分不同的無人機，實現協同作戰(zhàn)。由于無人機在無線通信過程中存在多徑衰落現象，因此對于信道估計尤為重要。對于多用戶系統(tǒng)，對于用戶的區(qū)分非常重要，cdma系統(tǒng)中利用偽隨機序列和正交編碼技術來區(qū)分技術。在此基礎上，提出一種將格雷序列與偽隨機序列結合的幀結構，既可以實現良好的信道估計，又可以區(qū)分不同的用戶，實現無人機的組網協同作戰(zhàn)，從而進一步提升無人機的任務、作戰(zhàn)能力。如果一對序列中兩個子序列自相關函數值的和在除零外的所有時延上都為零，那么這對序列就稱為格雷序列對。格雷序列對應用非常廣泛，諸如紅外光譜測定，脈沖雷達及導航，電子系統(tǒng)識別，峰均比控制，信道發(fā)聲器，信道同步，信道估計和擴頻系統(tǒng)等。格雷序列對自相關函數的和函數是一個迪拉克德爾塔函數，而且格雷序列的自相關函數存在相關峰值可以用來檢測幀的帶來。假設存在格雷序列對ga和gb，其自相關函數定義為：對于長度為n的格雷序列對ga和gb，其自相關函數的和為：因此可以利用格雷序列對的互補特性，可以實現對信道的準確估計。由于格雷序列對自相關函數的和函數是一個迪拉克德爾塔函數，其自相關特性不太好，同時自相關峰值與其他值的最大值之間的差異性不大，因此采用格雷序列對形成的幀結構用于區(qū)分不同的無人機的效果并不夠好。技術實現要素：本發(fā)明的目的，就是針對上述傳統(tǒng)方法的不足，提出一種更優(yōu)的用于無人機組網協同的方法。本發(fā)明的技術方案是：一種用于無人機組網協同的方法，其特征在于，包括以下步驟：a.設共有l(wèi)個無人機形成一個組網用于協同作戰(zhàn)，系統(tǒng)生成不同的幀結構，并為每一個無人機分配不同的幀結構；所述幀結構的前導碼序列由短訓練序列和信道估計序列組成，所述短訓練序列為周期為p＝2n-1的m序列，信道估計序列為格雷互補序列gb256和ga256；b.每個無人機根據分配到的幀結構存儲對應的序列，用于識別接收的消息；c.系統(tǒng)使用不同的幀結構發(fā)送不同的消息給無人機；d.無人機接收到消息后，根據所存儲的序列與接收到的信號做自相關判斷消息是否發(fā)送給本機；若接收到的消息序列與本機存儲的序列一致，則判斷消息發(fā)送給本機，接收消息并執(zhí)行；若接收到的消息序列與本機存儲的序列不一致，則判斷消息不是發(fā)送給本機，不接收消息。進一步的，所述步驟a中，系統(tǒng)生成不同的幀結構的具體方法為：通過本原多項式產生同一周期長度的不同m序列，在產生的同一周期長度的m序列中找出滿足如下公式1所示的三值的m序列優(yōu)選對，利用m序列的互相關特性，改變幀結構中短訓練序列的m序列，從而生成不同的幀結構：公式1中，t(n)＝1+2[(n+2)/2]，[.]表示取整數部分。本發(fā)明的方案采用了m序列，m序列具有良好的自相關性和互相關性，可以用來區(qū)分不同的用戶。m序列的自相關函數是二值函數。對于周期為p＝2n-1的m序列的自相關函數的峰值處的值為p，其余處自相關函數值均為-1。m序列的自相關性如圖1所示，格雷序列的自相關性(以ga64為例)如圖2所示。m序列是最簡單，最容易實現的一種偽隨機序列。由線性反饋的移位寄存器產生。m序列是一種偽隨機序列，但其不是真正隨機，而是按照一定的規(guī)律周期變化的。m序列具有容易產生、規(guī)律性強，得到了廣泛的應用。周期為p＝2n-1的m序列可以通過n級線性反饋寄存器產生，n級線性反饋寄存器如圖3所示：圖3中ci表示反饋線的兩種可能連接方式，ci＝1表示連線接通，第n-i級輸出加入反饋中；ci＝0表示連線斷開，第n-i級輸出未參加反饋。m序列的特征多項式表示為：特征多項式與輸出序列的周期有密切關系。當f(x)滿足下列三個條件時，就一定能產生m序列：(1)f(x)是不可約的，即不能再分解多項式；(2)f(x)可整除xp+1，其中p＝2n-1；(3)f(x)不能整除xp+1，其中q<p滿足上述3個條件的多項式稱為本原多項式，這樣產生m序列的充要條件就變成了尋找本原多項式。本發(fā)明的有益效果為，本發(fā)明可以產生很多種不同的幀結構，對于某一確定周期長度的m序列，通過找到的m序列的優(yōu)選對，可以實現利用簡單的幀結構的區(qū)分用戶實現組網協同作戰(zhàn)；而且對于同一周期長度下，可以找到不同的m序列優(yōu)選對，因此可以實現利用不同的幀結構實現不同的無人機組網協同方式，簡單實用。附圖說明圖1為m序列的自相關特性示意圖；圖2為格雷序列的自相關特性示意圖；圖3為n級線性反饋移位寄存器結構示意圖；圖4為ieee802.11ad標準中的物理層幀結構示意圖；圖5為新發(fā)明的幀結構示意圖；圖6為組內不同m序列之間互相關性示意圖，其中，圖(a)為m1序列與m2序列的互相關性；圖(b)為m1序列與m6序列的互相關性；圖(c)為m2序列與m3序列的互相關性；圖(d)為m2序列與m9序列的互相關性；圖(e)為m3序列與m9序列的互相關性；圖(f)為m3序列與m12序列的互相關性。具體實施方式下面結合附圖，詳細描述本發(fā)明的技術方案：參考ieee802.11ad標準中的單載波物理層幀結構，傳統(tǒng)無人機組網用幀結構的前導碼序列采用了不同長度的格雷序列構成。前導碼序列由短訓練序列，信道估計序列組成，如圖4所示。短訓練序列使用若干個ga128序列組成，利用序列自相關峰的峰值數目進行粗檢測來檢測一幀的到來。信道估計序列使用格雷互補序列gb256和ga256組成，利用的是格雷序列對自相關函數的和函數是一個迪拉克德爾塔函數?；趇eee802.11ad標準中的物理層幀結構，可以實現幀檢測的粗同步和信道估計。但是格雷序列的自相關特性不如m序列的自相關特性好，一方面m序列的自相關函數是二值函數，另一方面峰值與其他值的最大值之間的差異性更大，如圖1，圖2所示。因此m序列用來檢測幀的粗同步效果會更好。因此在ieee802.11ad標準的物理層幀結構的基礎上，將短訓練序列更換為周期為p＝2n-1的m序列，可以更好得實現幀檢測的功能。新發(fā)明的幀結構如圖5所示。通過圖3所示的n級線性反饋寄存器結構可以產生周期為2n-1的m序列。前面提到，m序列還具有良好的互相關特性，可以實現區(qū)分不同的用戶。m序列的互相關性指的是周期相同的不同m序列之間一致的程度，其互相關性越弱，說明m序列之間差別越大。當m序列用于區(qū)別不同的用戶時，需要選擇互相關性弱的m序列組，避免用戶之間的相互干擾，可以更好的區(qū)分用戶。同一周期p＝2n-1的m序列，m序列之間的互相關性也存在差別?？梢愿鶕驹囗検降牟煌a生同一周期長度的m序列，在產生的同一周期長度的m序列中選取互相關性弱的m序列組，對于周期為p＝2n-1的m序列組，最好的m序列對之間的互相關函數值只取3個，這3個值為：其中t(n)＝1+2[(n+2)/2]，[.]表示取整數部分。這三個值稱為理想三值，能夠滿足這一特性的m序對稱為m序列優(yōu)選對。通過本原多項式產生同一周期長度的不同m序列，在產生的同一周期長度的m序列中找到滿足上述三值的m序列優(yōu)選對，利用m序列的互相關特性，改變幀結構中短訓練序列的m序列，可以實現區(qū)分不同的無人機從而實現無人機的組網協同作戰(zhàn)。對于本發(fā)明，重要的是需要找到m序列優(yōu)選對，下面結合具體實施例，對本發(fā)明作進一步地詳細描述。假設短訓練序列采用周期為p＝27-1＝127的m序列，此時m序列優(yōu)選對最多個6個，可以實現最多6架的無人機組網協同作戰(zhàn)。步驟1，確定6架無人機進行組網。步驟2，產生格雷序列以及找到1組互為m序列優(yōu)選對的m序列，組建不同的幀結構，將不同的幀結構分配給不同的無人機。根據ieee802.11ad標準，產生對應所需要的ga256，gb256，ga128格雷序列，用于實現信道估計的功能。產生周期長度為127的m序列，通過圖3所示的7級線性反饋寄存器產生周期為127的m序列。對于周期為127的m序列，首先找到其對應的本原多項式，每一項本原多項式可以產生一個m序列，其對應的本原多項式如表1所示：表1周期為127的m序列的本原多項式1.d^7+d^1+17.d^7+d^5+d^3+d^1+113.d^7+d^6+d^4+d^2+12.d^7+d^3+18.d^7+d^5+d^4+d^3+114.d^7+d^6+d^5+d^2+13.d^7+d^3+d^2+d^1+19.d^7+d^5+d^4+d^3+d^2+d^1+115.d^7+d^6+d^5+d^3+d^2+d^1+14.d^7+d^4+110.d^7+d^6+116.d^7+d^6+d^5+d^4+15.d^7+d^4+d^3+d^2+111.d^7+d^6+d^3+d^1+117.d^7+d^6+d^5+d^4+d^2+d^1+16.d^7+d^5+d^2+d^1+112.d^7+d^6+d^4+d^1+118.d^7+d^6+d^5+d^4+d^3+d^2+1設第i個本原多項式對應產生的m序列記為mi，因此對應于不同的本原多項式可以產生18項不同的周期為127的m序列。在產生的18項周期為127的長度的m序列中找到m序列優(yōu)選對。通過仿真找到相對應的m序列優(yōu)選組，即該組內的任意2個m序列都是m序列優(yōu)選對，滿足互相關函數的三值特性。通過遍歷仿真，可以發(fā)現存在很多組，比如：m1,m2,m3,m6,m9,m12；m1,m3,m7,m8,m9,m12；m1,m4,m7,m8,m14,m17；m1,m7,m8,m12,m14,m17；m2,m5,m6,m10,m13,m15；m2,m3,m5,m6,m13,m15；m4,m8,m14,m16,m17,m18；m4,m10,m11,m13,m16,m18等都是組內任意2個m序列的互相關函數滿足三值特性，組內m序列都是m序列優(yōu)選組，因此可以選擇不同組的m序列組，每一組都可實現區(qū)分6個不同的用戶，可以實現最多6架無人機的組網協同作戰(zhàn)。為了驗證組內m序列都屬于m序列優(yōu)選對，選取上述列出的對任意的一組來驗證其互相關性。如圖6所示(鑒于篇幅有限，選取第一組內部分m序列，即表內的m序列進行驗證)，可以發(fā)現組內任意的m序列都是m序列優(yōu)選對。以第一組的m序列為例，可以產生如下表所示的6種不同的幀結構來實現無人機組網協同作戰(zhàn)：表2基于m序列優(yōu)選對的一種組網幀結構①m1…m1-ga128gb256ga256-gb128②m2…m2-ga128gb256ga256-gb128③m3…m3-ga128gb256ga256-gb128④m6…m6-ga128gb256ga256-gb128⑤m9…m9-ga128gb256ga256-gb128⑥m12…m12-ga128gb256ga256-gb128步驟3：對于6架無人機本地分別存儲相對應的mi序列，以及格雷序列。步驟4：使用表2不同的幀結構發(fā)送不同的消息給相對應的無人機。步驟5：無人機使用本地存儲的mi序列，與接收到的信號做自相關；若自相關之后檢測到若干個連續(xù)的相關峰值，則判斷該消息是發(fā)送給本機的，則接收該信號，繼續(xù)信道估計、均衡、解調等操作。若沒有檢測到若干個連續(xù)的相關峰值，則認為該消息不是發(fā)送給本機的或者沒有消息發(fā)送，則繼續(xù)檢測是否有消息到達。當前第1頁12