基于类异构蜂窝网络的立体空间蜂群组网架构构建方法与流程

1.本发明属于无线通信技术领域，具体涉及一种基于类异构蜂窝网络的立体空间蜂群组网架构构建方法。


背景技术：

2.无人机蜂群技术的理念是对自然界中蜂蜜和蚂蚁族群的仿真，并且该系统中要同时兼备实施指挥、通信、防御等功能。无人蜂群由若干配备多种任务载荷的低成本小型无人机组成，蜂群中的无人机所携带的通信等设备存在一定的差别，相比有人机，无人蜂群系统包含了丰富的异构主体，其个体分散性较强，执行任务时无人机蜂群可进行专业化分工，每架无人机功能不尽相同，因而可以根据任务需要，快速部署和编配，这对组网提出非常高的要求。而无人蜂群自组网是蜂群协同作业的基础和前提，它的性能将直接决定协同任务目标能否实现。
3.目前，无人蜂群多采用移动自组网策略，利用其组网灵活快速且无需特殊基础设施的优势解决移动目标间数据通信。移动自组网网络结构分为平面结构和分级结构两种。平面结构中所有无人机节点都处于同一个层次上，任意要通信的两个节点间存在多跳通信链路需通过路由算法完成节点间的通信，该方法的优势是结构简单，能够将业务量平均分配到各个路径实现负载的均衡，但是平面网络结构容易受到通信范围和网络规模及环境的影响，只能应用到规模较小，拓扑结构简单的网络中，尤其会随着节点数量的增多增大网络开销和时延，无法保证动态拓扑的有效维护和业务的实时传输；而分级结构则是将网络中所有节点划分为簇，每个簇网络包含一个网络管理员（簇首）和若干个成员节点，簇首负责整个簇子网络的拓扑维护和资源管理，成员节点仅负责数据传输等网络基础业务。相对平面结构来说，分级结构支持较大规模的网络节点，易于维护较为复杂的动态拓扑结构。
4.多架无人机构成蜂群执行特定任务可以更快更精准，前提是需要实现无人机蜂群间信息交互与控制。无人蜂群规模大、密度高，势必造成频谱拥挤，使得无人平台对频谱资源更加依赖。而无人蜂群中存在大量协同控制指令、传感器探测数据，其中控制指令对可靠性与时延等性能要求高，而传感器的探测数据量较大且精度与回传探测数据的频次与数据量均呈正比关系；不仅如此，无人蜂群通常执行特定任务处于复杂的电磁环境下，因此，如何充分利用有限的频谱资源快速建立可靠的通信链路以匹配不同业务应用需求，并有效完成密集节点的动态拓扑维护是无人蜂群网络要重点考虑的地方。
5.分级结构可以满足无人机蜂群大规模组网的需求，但传统的分级结构并未考虑如何在频谱资源受限情况下利用分级结构进行频谱的高效利用，且对动态拓扑的柔性组网方面设计不足，无法满足特定任务场景下异构平台间的高效协同，忽略了许多成熟高效的智能算法的支持。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种基于类异构蜂窝网络的立体空间蜂群组网架构构建
方法，实现大规模无人机蜂群的快速组网和动态拓扑管理，以及无线资源的动态管理和高效利用，解决对抗环境下频谱资源短缺等问题，提升无人蜂群的效能，应对复杂多变的组网环境。
7.实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于类异构蜂窝网络的立体空间蜂群组网架构构建方法，根据无人机能力差异将节点划分为中大型无人机节点、小型无人机节点两类，中大型无人机节点指空机起飞重量大于15千克、最大载荷重量大于10千克的无人机节点；小型无人机节点指空机起飞重量不大于15千克，且最大载荷重量不大于10千克的无人机节点；以中大型无人机为簇首节点，小型无人机为簇子节点构建下层微蜂窝网络，以作为微蜂窝簇首节点的中大型无人机构建上层宏蜂窝网络；基于宏蜂窝的簇间通信网络和基于微蜂窝的簇内通信网联合构建双层网络体系架构，具体构建过程包括微蜂窝初始建网、宏蜂窝网络建立、网络拓扑维护；微蜂窝初始建网过程如下：蜂群内无人机节点开机进行信道感知、同步、邻居发现；通过协商邻居范围内的无人机进行簇首选举，选举出代表本地微蜂窝内基站的簇首；该协商邻居范围内的无人机以成员身份接入簇首，构建微蜂窝网络；微蜂窝网络以簇首为中心，由簇首执行网络管理功能，包括为微蜂窝内各节点提供时间基准，实现成员节点间跨网信息转发，负责簇内所有成员的入退网管理及资源规划和调度，根据簇内子网各节点平台作战任务应用需要调整微蜂窝通信覆盖范围；宏蜂窝初始建网过程如下：微蜂窝网络形成后，以各个簇首节点为基础进一步进行信道感知、同步，然后通过olsr路由协议组成宏蜂窝网络；网络拓扑维护及管理过程如下：微蜂窝网络中的簇首节点通过周期性向其成员节点发送参考帧，并接收来自成员上报的状态信息确认网络中是否存在由于网络中节点运动、可用频谱范围变化，或由于安全性能收到威胁发生节点入退网导致的网络拓扑结构变化，若发现网络拓扑发生变化，簇首节点会更新其自身维护的成员信息，并将网络拓扑变化情况通过宏蜂窝发送至其他簇首节点。
8.进一步地，所述中大型无人机节点，支持多种通信链路同时工作，能够作为无人蜂群子网内各节点时间同步基准，提供接入服务和远程数据传输中继；也能够与其他通信接入节点组成自组网；至少配有两发两收信道；所述小型无人机节点，配有一发一收信道。
9.进一步地，所述微蜂窝初始建网，具体如下：步骤11、信道同步采用最小信道标号法进行信道同步，节点开机进行信道感知并形成可用信道集，所有节点都选择信道集中标号最小的信道作为工作信道；步骤12、簇首选举及初始微蜂窝形成在选定的工作信道上发送hello包进行邻居发现过程，在此基础上完成簇首选举和微蜂窝的建立，具体流程如下：步骤121、无人机节点在选定的工作信道上收发hello包，若收到其它节点的hello包则将该节点作为邻居节点，并更新自身维护的信息表和邻居信息表；步骤122、节点收到新邻居节点信息，同步进行权值计算并更新hello包；步骤123、若步骤121~步骤122持续n个超帧，则进入步骤124，否则返回步骤121，n
为根据实际网络需求设置的自然数；步骤124、节点查询本地记录的邻居节点信息表：若节点无邻居信息，则节点为孤立节点，默认为簇首节点，然后进入步骤125；若节点有邻居信息，则比较自身节点权值是否为所有邻居节点中的最小值：若是所有邻居节点中的唯一最小值，推选自己为簇首节点然后进入步骤125；若本节点权值与邻居节点权值同为最小值，通过最小id准则判断，id指节点号，若本节点id值小，则继续推选自己为簇首，然后进入步骤125，否则转为簇子节点然后进入步骤126；若不是所有邻居节点中的最小值，则进入成员节点状态，然后进入步骤126；步骤125、簇首节点周期性广播参考帧；步骤126、簇子节点等待接收参考帧，收到簇首广播的参考帧的节点向簇首发送入簇请求消息进入步骤127；步骤127、若簇子节点收到来自簇首节点批准后回复入网确认消息，则入网完成，节点完善本地信息表，否则进入步骤126。
10.进一步地，所述宏蜂窝网络建立，具体如下：步骤21、宏蜂窝网络节点的信道同步选用最小标号信道法，簇首节点选用可用信道集中标号最小的信道作为工作信道；步骤22、宏蜂窝工作信道确定后，采用olsr、aodv、dsr这些路由协议进行宏蜂窝网络的路由构建。
11.进一步地，所述网络拓扑维护，针对不同情况下网络拓扑的各种变更行为，相对应的维护过程具体如下：步骤31、节点迟入网网络拓扑稳定后，若有节点开机希望加入网路，则节点开机后进行信道感知，若节点在感知过程中收到微蜂窝簇首周期广播的参考帧，则节点向簇首节点发送请求加入的入网申请消息，簇首节点批准后回复入网确认消息，新节点接收到来自簇首的确认消息后成为本微蜂窝的成员节点，簇首节点更新微蜂窝本地成员信息，新入网的节点更新本地信息表；否则，节点继续保持侦听模式，等待接收来自簇首的参考帧；步骤32、成员节点正常退网当成员节点需要退出当前微蜂窝网络时，由节点自行向簇首节点发送退网请求，如果能在一个指令周期内收到簇首的退网确认消息，则正常退网，簇首更新簇内成员信息表；如果在一个指令周期内没有收到确认，则重新请求且最多请求3次；如果再没有收到簇首的确认消息，则成员节点默认自己已经不在网络中，将自行强制性实行退网操作，同时簇首在异常退网门限内未收到来自该成员节点报告的状态信息，则默认成员退网，并更新本地信息表；步骤33、成员节点异常退网簇首设置一个异常退网门限周期m，并对网内节点信息进行统计，若簇首超过m周期内还没有收到来自簇内成员节点报告的状态信息，则视该成员为异常退网，簇首将更新微蜂窝拓扑信息并回收该成员节点的资源，并完善簇首本地信息表，通知全网拓扑更新；步骤34、簇首正常退网簇首正常退出网络前，在本地维护的成员节点中通过权值比较选出一个新簇首，
与新簇首进行协商并将自身簇首信息与新簇首进行交接，进而将新簇首信息两次下发给微蜂窝成员，两次间隔时间为m，指示成员向代替簇首发起入网，成员收到簇首下发的重新入网消息后，删除本地原簇首信息，并向新簇首发起入网申请，新簇首同意成员节点的入网申请后通知全网进行拓扑更新；步骤35、簇首异常退网簇首节点遇到异常情况发生异常退网，在成员节点内设置簇首节点异常退网周期门限值n，如果成员节点n个周期内没有收到来自簇首周期性广播的参考帧，则成员默认簇首已异常退网，删除自身维护的簇首信息，若搜寻到存在其他可入网簇首，则发出申请加入新的微蜂窝，否则发起重新建网流程，成员节点广播簇首重选消息，重选簇首，网络更新结束后簇首通知全网进行拓扑更新；步骤36、基于容量的微蜂窝分裂与合并微蜂窝分裂和合并均由簇首发起，在簇首端设置一个微蜂窝容量检查定时器和微蜂窝内节点数量的上限与下限，簇首根据定时器定期检查成员的数量，若发现成员数量大于上限阈值则触发微蜂窝的分裂；若发现成员数量连续小于下限阈值，且邻居微蜂窝中存在符合合并要求的微蜂窝，则发起与邻居微蜂窝的合并操作；微蜂窝的分裂由簇首根据微蜂窝内节点位置信息，通过权值比较指定新簇首和分裂后的成员划分，并将分裂方案及重入网消息广播至成员，各节点收到消息后按分裂方案转为簇首节点工作，或向新簇首发出重新入网申请；合并由两个簇首根据新合并后微蜂窝内节点相对位置情况协商确定，是两个簇首之一，或者是网内另一符合簇首条件的节点，协商后新簇首向原网络内节点广播重新入网消息，各子节点重新入网，分裂与合并结束后，新簇首通过宏蜂窝完成全网拓扑更新；步骤37、微蜂窝间移动性切换当无人机节点处于一个微蜂窝的覆盖范围或移动至该微蜂窝传输范围内，无人机节点周期性扫描邻近簇首发送的广播参考帧信号，并测量信号平均强度，结合能量检测结果、不同微蜂窝内节点用户数量及负荷情况，按照预定的微蜂窝切换策略，触发微蜂窝间子网切换；无人机节点从一个微蜂窝切换到另一个微蜂窝的切换判决条件为：本微蜂窝簇首c
s
信号强度rssi(c
s
)小于设定的第一门限值并且邻居微蜂窝簇首c
n
信号强度rssi(c
n
)大于设定的第二门限值。
12.本发明与现有技术相比，其显著优点为：（1）基于类异构蜂窝网络的立体空间蜂群组网架构，不仅支持大规模的无人机密集组网，还适用于强对抗环境频谱受限条件下无人蜂群大规模连接、联动目标信息随机交互等需求；（2）突出有限资源的高效利用和网络的柔性构建，为分布式协同频谱感知、同频组网及资源的高效分配、基于机器学习的相关算法提供了架构支撑；（3）提升了蜂群网络的频谱利用效率和无人机能量效率，可实现大规模无人机蜂群的快速组网和动态拓扑管理，并且可实现无线资源的动态管理和高效利用，解决对抗环境下频谱资源短缺等问题，进一步提升无人蜂群的效能，应对复杂多变的组网环境。
附图说明
13.图1是无人蜂群网络架构示意图。
14.图2是簇首选举及簇即微蜂窝形成示意图。
15.图3是新节点迟入网流程图。
16.图4是成员节点正常退网流程图。
17.图5是成员节点异常退网流程图。
18.图6是簇首正常退网流程图。
19.图7是簇首异常退网流程图。
20.图8是基于容量的微蜂窝分裂与合并流程图。
21.图9是微蜂窝间移动性切换流程图。
具体实施方式
22.本发明针对强对抗环境频谱受限条件下无人蜂群大规模连接、联动目标信息随机交互等需求，提出了一种基于类异构蜂窝网络的立体空间蜂群组网架构设计，该架构面向中大型和小型无人机的异构异质特性，支持以中大型无人机为簇首节点，小型无人机为簇子节点构建下层微蜂窝网络，以作为微蜂窝簇首节点的中大型无人机构建上层宏蜂窝网络，基于宏蜂窝的簇间通信网络和基于微蜂窝的簇内通信网联合构建双层网络体系架构的无人机群动态组网；支持“宏”—“微”蜂窝两级的协同频谱感知与分布资源管理以及高效的信息共享处理机制，提升蜂群频谱精确识别与高效共享的时效性，突出有限资源的高效利用和网络的柔性构建。为了便于描述，给出图1所示的网络架构模型，具体描述如下：考虑10km
×
10km网络覆盖场景，场景中随机分布着100架无人机组成的无人蜂群。由于无人机平台载重能力限制，可搭载的通信载荷在体积、功耗、重量上略有不同。根据无人机能力差异将节点划分为中大型节点、小型节点两类：1）中大型节点：指空机起飞重量超过15千克的无人机，且最大载荷重量大于10千克，具有较强载荷能力的无人机节点，支持多种通信链路同时工作，能够作为无人蜂群子网内各节点时间同步基准，提供接入服务和远程数据传输中继；也能够与其他通信接入节点组成自组网；至少配有两发两收信道；2）小型节点：指空机起飞重量不超过15千克，且最大载荷重量不超过10千克，载荷能力较小的无人机节点，采用一发一收单通道，仅可作为簇内子网节点，不可做为簇首。
23.基于移动通信网络宏蜂窝、微蜂窝的多层级网络架构和技术特性，以中大型和小型无人机平台尺寸、载荷重量和功率等性能方面异构性为基础，建立以中大型无人机为簇首小型无人机为簇子节点的下层“微”蜂窝网络，形成多个子网；并以各子网的簇首，即簇首1，簇首2，簇首3，簇首n构建上层“宏”蜂窝网络；形成双层网络体系架构，如图1所示。
24.微蜂窝网络先于宏蜂窝网络建立。蜂群节点开机后，通过协商邻居范围内的无人机进行簇首选举，簇首的生成代表本地微蜂窝内的“基站”出现，该范围内的无人机以成员身份接入“基站”，至此，微蜂窝网络形成。微蜂窝网络以簇首为中心，由簇首执行一切网络管理功能，如为微蜂窝内各节点提供时间基准、实现成员节点间跨网信息转发、负责簇内所有成员的入退网管理及资源规划和调度、根据任务需要通过调整位置高度、发射功率等改变微蜂窝通信覆盖范围以满足簇内子网各节点平台作战任务应用需要等。
25.微蜂窝网络形成后，以各个簇首节点为基础进一步组成宏蜂窝网络，宏蜂窝网络无集中控制中心，是一张自组网，用来完成簇间信息交互、簇内/簇间频谱资源的协调、网络
拓扑维护及管理等功能。
26.本发明所设计的这种“宏微”双层网络架构的网络扩展性好，网络规模不受限制，当有节点的加入或退出时，拓扑变化可经过簇首传播到整个网络的其他节点，进行本地拓扑结构更新。最重要的是，该双层网络架构支持下层微蜂窝之间的同频组网和无线资源的管理，可用于提高系统的蜂群容量、系统总体吞吐量和通信载荷适配性能。该网络架构的具体实现步骤如下：步骤1：微蜂窝初始建网步骤11、信道同步由于本发明考虑的是强对抗频谱受限环境，因此网络架构的建立需要在频谱感知获取可用频率资源的前提下进行。而各节点独立地在本地进行可用信道的感知，因此需要各节点在本地感知得到的可用信道集上选用同一个信道才可完成节点间的交互和后续的建网。
27.本发明考虑对称信道网络场景。即网络区域下每个节点感知得到的可用信道集都是相同的，且所有节点采用相同的编号方式对可用信道进行编号。因此，我们采用最小信道标号法进行信道同步，即节点开机完成信道感知形成可用信道集后，所有节点都选择信道集中标号最小的信道作为工作信道。
28.步骤12、簇首选举及初始微蜂窝形成无人机节点开机完成信道感知及工作信道确认后，通过在选定的工作信道上发送hello包进行邻居发现过程，并在此基础上完成簇首选举和微蜂窝的建立。结合图2，具体流程如下：步骤121、无人机节点在选定的工作信道上收发hello包，若收到其它节点的hello包则将该节点作为邻居节点，并更新自身维护的信息表和邻居信息表；步骤122、节点收到新邻居节点信息，同步进行权值计算并更新hello包；步骤123、若步骤121~步骤122持续n个超帧，则进入步骤124，否则返回步骤121，n为根据实际网络需求设置的自然数；步骤124、节点查询本地记录的邻居节点信息表：若节点无邻居信息，则节点为孤立节点，默认为簇首节点，然后进入步骤125；若节点有邻居信息，则比较自身节点权值是否为所有邻居节点中的最小值：若是所有邻居节点中的唯一最小值，推选自己为簇首节点然后进入步骤125；若本节点权值与邻居节点权值同为最小值，通过最小id准则判断，id指节点号，若本节点id值小，则继续推选自己为簇首，然后进入步骤125，否则转为簇子节点然后进入步骤126；若不是所有邻居节点中的最小值，则进入成员节点状态，然后进入步骤126；步骤125、簇首节点周期性广播参考帧；步骤126、簇子节点等待接收参考帧，收到簇首广播的参考帧的节点向簇首发送入簇请求消息进入步骤127；步骤127、若簇子节点收到来自簇首节点批准后回复入网确认消息，则入网完成，节点完善本地信息表，否则进入步骤126。
29.步骤2：宏蜂窝网络建立步骤21、信道同步
微蜂窝网络的簇首身份一经确定，簇首就会试图寻找或建立宏蜂窝网络。那么寻找或建立宏蜂窝网络的前提依然是与其他簇首节点工作在同一条信道上。本方案假设宏蜂窝覆盖范围下的网络是对称网络，即所有节点感知得到的宏蜂窝可用信道集合是相同的。因此，宏蜂窝网络节点的信道同步依然选用最小标号信道法，即簇首节点在寻找或建立宏蜂窝网络时选用可用信道集中标号最小的信道作为工作信道。
30.步骤22、路由建立一旦宏蜂窝工作信道确定，簇首之间路由的建立与分布式网络的路由建立相同，可选用成熟的olsr、aodv、dsr等路由协议进行宏蜂窝网络的路由构建。
31.步骤3：网络拓扑维护网络经过分簇算法基本形成全网层次结构后，其网络结构并不是一成不变的。由于各节点的相互运动、可用频谱的不断变化、安全性能遇到威胁或节点有进入或退出网络的需求时，网络结构将会出现多种不同形式的动态改变行为，此时需要网络结构动态维护规则对网络结构的变更或重构行为进行支持。
32.下面将分析不同情况下网络拓扑的多种变更行为，并给出各类变更行为相对应的维护过程。
33.1）节点迟入网网络拓扑稳定后，若有节点开机希望加入网路，则节点开机后进行信道感知，若节点在感知过程中收到微蜂窝簇首周期广播的参考帧，向簇首节点发送“请求加入”的入网申请消息，当前簇首节点批准后回复入网确认消息，新节点接收到来自簇首的确认消息后成为本微蜂窝的成员节点。此时，簇首节点需要更新微蜂窝本地成员信息，新入网的节点将自身角色状态置为成员，并更新本地信息表，具体流程如图3所示；2）成员节点正常退网当成员节点需要退出当前微蜂窝网络时，由节点自行向簇首节点发送退网请求，如果能在一个指令周期内收到簇首的退网确认消息，则正常退网；如果在一个指令周期内没有收到确认，则会重新请求（最多3次）；如果再没有收到簇首的确认消息，则成员节点默认自己已经不在网络中，将自行强制性实行退网操作，具体流程如图4所示；3）成员节点异常退网由于异常情况导致的成员节点退网，成员无法完成向簇首的申请流程，因此只能通过簇首的被动感知完成。针对成员异常退网的情况，簇首处设置一个异常退网门限周期，当超过这个门限周期，成员还没有向簇首报备状态信息时，则被视为异常退网，此时簇首将会更新微蜂窝拓扑信息并回收该成员节点的资源，具体流程如图5所示；4）簇首正常退网簇首是整个微蜂窝网络拓扑的管理者，负责成员维护及资源分配等重要功能，因此簇首节点的退网相对复杂。簇首正常退出网络前，需在本地维护的成员节点中通过权值比较选出一个代替簇首，与代替簇首进行协商并将自身簇首信息与代替簇首进行交接，进而将代替簇首信息下发给微蜂窝成员，指示成员向代替簇首发起入网，具体流程如图6所示；5）簇首异常退网簇首节点如遇到攻击、设备故障等异常情况会发生异常退网，针对这种情况，在成
员节点内设置簇首节点异常退网周期门限值n，如果n个周期内没有更新门限计数器的值，则成员默认簇首已异常退网，删除自身维护的簇首信息，搜寻其他可入网簇首或发起重新建网，具体流程如图7所示；6）基于容量的微蜂窝分裂与合并本发明的微蜂窝网络拓扑是一个动态结构，为了提升资源利用率及网络管理效率，微蜂窝内成员节点的数量应该存在一个最佳值。如果一个微蜂窝内成员节点的数量过多，会导致簇首的负载增大、加速能量的消耗，这样簇首就会成为全网性能提升的瓶颈；如果一个微蜂窝内成员节点的数量过少，则在规模一定的网络中会形成大量的簇，这样也增大了微蜂窝间通信的路由开销，从而增加端到端的传输时延。基于以上考虑，在微蜂窝维护阶段设置微蜂窝内节点数量的上限与下限，当节点数量超过预先设定的阈值时，微蜂窝结构就会做出分裂或者合并的操作，以保持微蜂窝内成员的数量始终符合预期范围。
34.微蜂窝分裂和合并均由簇首发起。在簇首端设置一个微蜂窝容量检查定时器，根据这个定时器簇首定期检查成员的数量，若发现成员数量大于上限阈值值则触发微蜂窝的分裂；若发现成员数量连续小于下限阈值，且邻居微蜂窝中存在符合合并的微蜂窝，则发起与邻居微蜂窝的合并操作。
35.为了减少微蜂窝内成员间的信令交互，提升簇首的管理能力，微蜂窝的分裂由簇首根据微蜂窝内节点位置信息指定新簇首和分裂后的成员划分，并将相关宏蜂窝信息通告给新簇首。而合并则由两个簇首根据新合并后微蜂窝内节点相对位置情况协商确定，可以是两个簇首之一，也可以是网内另一符合簇首条件的节点承担，具体流程如图8所示；7）微蜂窝间移动性切换节点处于运动状态时，接收簇首的信号强度（rssi）不断变化，当信号强度太低不能满足通信的需要时，或者进入了新微蜂窝范围内时，需要无人机进行有效的切换，保证网络连通质量。
36.无人机节点可以周期性扫描邻近簇首发送的广播参考帧信号，结合能量检测结果、不同微蜂窝内节点用户数量及负荷情况，按照预定的微蜂窝切换策略，触发微蜂窝间子网切换。
37.无人机节点从一个微蜂窝切换到另一个微蜂窝需要满足一定的切换判决条件，以决定最优的切换时机进而保证通信质量。在这里，我们以以下信号强度为切换判决条件：rssi(c
s
)＜thresh1 and rssi(c
n
) ＜thresh2即本微蜂窝簇首信号强度rssi(c
s
)小于门限值1即thresh1并且邻居微蜂窝簇首信号强度rssi(c
n
)大于门限值2即thresh2的条件下触发切换，具体切换流程如图9所示。
38.综上所述，本发明针对无人蜂群作战场景下频谱的高度受限特点，聚焦提升蜂群网络的频谱利用效率和无人机能量效率，提出了一种基于类异构蜂窝网络的立体空间蜂群组网架构。该架构面向中大型和小型无人机的异构异质特性，支持以中大型无人机构建上层“宏”蜂窝网络和小型无人机构建下层“微”蜂窝网络的双层架构的无人机群动态柔性组网；支持“宏”—“微”蜂窝两级的协同频谱感知与分布资源管理以及高效的信息共享处理机制，提升了蜂群频谱精确识别与高效共享的时效性。