無人機具有部署方便、結(jié)構簡單、隱蔽性好、起降靈活等優(yōu)點,廣泛應用于應急求援、偵查監(jiān)視、地理測繪、電路巡檢、氣象監(jiān)測、新聞拍攝、物流等諸多領域。無人機編隊組網(wǎng)充分體現(xiàn)出多無人機協(xié)作的優(yōu)勢,提高集群無人機執(zhí)行任務的能力。因此需要研究無人機與通信技術相結(jié)合的無人機組網(wǎng)編隊技術,為無人機在復雜環(huán)境中協(xié)同完成任務提供有效可靠的理論技術支持,在多機協(xié)同合作的基礎上有效擴大無人機網(wǎng)絡的編隊規(guī)模,同時提高無人機的協(xié)作效率并降低負載消耗。為本文主要研究無人機編隊組網(wǎng)的相關技術,并對無人機組網(wǎng)通信保密算法進行了深入的分析驗證。主要工作如下:1.提出了多無人機編隊組網(wǎng)中主從無人機相對定位方法。編隊網(wǎng)絡中的主節(jié)點通過實時動態(tài)GPS（Real Time Kinematic GPS,RTK-GPS）載波相位差分來完成自身定位,未知節(jié)點相對于主節(jié)點的距離通過無線電脈沖法測量,獲取未知節(jié)點與四個非共面主節(jié)點的距離值,通過幾何求解,確定從節(jié)點的位置。主從無人機相對定位通過實時動態(tài)GPS載波相位差分定位法和無線脈沖測距法協(xié)同完成,主節(jié)點通過實時動態(tài)GPS載波相位差分來完成自身定位可以獲得很高的精度,從而實現(xiàn)全局的精確定位... 

【文章頁數(shù)】：137 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景和研究意義
    1.2 國內(nèi)外研究歷史與發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.1 網(wǎng)絡編隊中無人機節(jié)點定位及導航
        1.2.2 網(wǎng)絡覆蓋
        1.2.3 路由算法
        1.2.4 蜂群無人機分布式算法
        1.2.5 無人機編隊控制
    1.3 研究內(nèi)容和框架
2 無人機編隊網(wǎng)絡基本理論
    2.1 無人機編隊網(wǎng)絡中節(jié)點定位
    2.2 無人機編隊網(wǎng)絡覆蓋
    2.3 無人機編隊網(wǎng)絡路由
    2.4 無人機蜂群編隊算法研究
    2.5 無人機編隊基礎理論
3 無人機編隊網(wǎng)絡中節(jié)點定位覆蓋算法
    3.1 幾種典型無人機定位方法
        3.1.1 基于GPS和接收無線電信號強度的無人機分布式定位方法
        3.1.2 基于慣性導航、GPS和視覺相機的組合定位
        3.1.3 基于單鏈路測距的無人機間協(xié)同相對定位
    3.2 無線電脈沖法測距的無人機相對定位
        3.2.1 主節(jié)點的定位方法
        3.2.2 從節(jié)點的絕對定位方法
        3.2.3 從節(jié)點的相對定位方法
        3.2.4 從節(jié)點的最終位置
        3.2.5 仿真分析
    3.3 無人機編隊網(wǎng)絡覆蓋方法
        3.3.1 網(wǎng)格劃分法
        3.3.2 平行四邊形結(jié)構覆蓋算法
            3.3.2.1 網(wǎng)絡模型
            3.3.2.2 算法步驟
        3.3.3 實驗仿真
    3.4 本章小結(jié)
4 無人機編隊網(wǎng)絡路由算法
    4.1 無人機編隊網(wǎng)絡涉及問題
        4.1.1 無人機任務協(xié)同
        4.1.2 無人機任務分配
        4.1.3 無人機航線規(guī)劃
    4.2 無人機網(wǎng)絡模型
        4.2.1 無人機自組織網(wǎng)絡
        4.2.2 無人機運動模型
        4.2.3 無人機路由模型
    4.3 無人機編隊網(wǎng)絡路由算法
        4.3.1 路由協(xié)議的分類
        4.3.2 路由協(xié)議詳細介紹
        4.3.3 路由協(xié)議仿真參數(shù)設置及性能評價指標
        4.3.4 路由協(xié)議仿真結(jié)果分析
            4.3.4.1 節(jié)點數(shù)目不同對性能造成的影響
            4.3.4.2 節(jié)點最大移動速度不同對性能造成的影響
            4.3.4.3 AOMDV路由協(xié)議的改進
        4.3.5 仿真分析路由機制
    4.4 本章小結(jié)
5 無人機蜂群編隊算法研究
    5.1 無人機蜂群分簇通信算法
        5.1.1 算法步驟
        5.1.2 能量消耗模型
        5.1.3 實驗仿真
            5.1.3.1 算法對比分析
            5.1.3.2 算法性能分析
    5.2 蜂群無人機編隊保持算法
        5.2.1 無人機編隊隊形保持模型的建立
        5.2.2 蜂群無人機編隊隊形保持方法
        5.2.3 仿真結(jié)果
    5.3 三維場景下無人機編隊集結(jié)控制方法
        5.3.1 具有單個虛擬長機的無人機編隊集結(jié)
        5.3.2 具有多架虛擬長機的無人機編隊集結(jié)
        5.3.3 算法描述
        5.3.4 系統(tǒng)設計
        5.3.5 實驗仿真
            5.3.5.1 具有單個虛擬長機的無人機編隊集結(jié)
            5.3.5.2 具有多個虛擬長機的無人機編隊集結(jié)
    5.4 本章小結(jié)
6 無人機組網(wǎng)通信保密算法研究
    6.1 一種改進的多秘鑰共享方案
        6.1.1 Harn-Hsu的方案
        6.1.2 對Harn-Hsu方案的討論
        6.1.3 對Harn-Hsu方案的改進
    6.2 云模型下的簇結(jié)構信任評估算法
        6.2.1 云模型下的簇結(jié)構信任評估框架
        6.2.2 信任評估算法設計
            6.2.2.1 標準等級信任云的設計
            6.2.2.2 信任因素數(shù)學模型的建立
            6.2.2.3 絕對信任因素云的計算
            6.2.2.4 相對因素信任云計算
            6.2.2.5 直接信任云計算
            6.2.2.6 最終信任云計算
            6.2.2.7 信任云決策
        6.2.3 仿真分析
    6.3 本章小結(jié)
7 總結(jié)與展望
    7.1 總結(jié)
    7.2 主要創(chuàng)新點
    7.3 展望
致謝
參考文獻
攻讀博士學位期間主要研究成果


【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于滑模方法的分布式多無人機編隊控制[J]. 周映江,蔣國平,周帆,曹寧.  信息與控制. 2018(03)
[2]機載北斗差分定位系統(tǒng)的測量船應用[J]. 周建,劉帥,王宇,劉智.  測繪科學. 2018(04)
[3]多無人機協(xié)同導航技術研究現(xiàn)狀及進展[J]. 許曉偉,賴際舟,呂品,樊劉仡.  導航定位與授時. 2017(04)
[4]Tight formation control of multiple unmanned aerial vehicles through an adaptive control method[J]. Yin WANG,Daobo WANG.  Science China（Information Sciences）. 2017(07)
[5]基于改進人工勢場的無人機編隊防碰撞控制方法[J]. 朱旭,閆茂德,張昌利,林海,屈耀紅.  哈爾濱工程大學學報. 2017(06)
[6]多無人機協(xié)同編隊飛行控制研究現(xiàn)狀及發(fā)展[J]. 宗群,王丹丹,邵士凱,張博淵,韓宇.  哈爾濱工業(yè)大學學報. 2017(03)
[7]多無人機系統(tǒng)分布式編隊控制[J]. 王品,姚佩陽.  計算機工程與應用. 2016(16)
[8]基于日盲區(qū)紫外成像的無人機著陸引導技術研究[J]. 張磊,楊甬英,張鐵林,江佳斌,劉東.  中國激光. 2016(07)
[9]基于鴿群行為機制的多無人機自主編隊[J]. 邱華鑫,段海濱,范彥銘.  控制理論與應用. 2015(10)
[10]基于紫外成像引導技術的無人機自主著艦研究[J]. 丁宸聰.  光電技術應用. 2015(05)

博士論文
[1]基于協(xié)同機制的多無人機任務規(guī)劃研究[D]. 林林.北京郵電大學 2013
[2]多無人機協(xié)同目標跟蹤問題建模與優(yōu)化技術研究[D]. 王林.國防科學技術大學 2011

碩士論文
[1]無人機自組網(wǎng)路由協(xié)議研究[D]. 張國峰.沈陽工業(yè)大學 2017
[2]無人機通信網(wǎng)絡仿真及路由協(xié)議研究[D]. 蘇炯銘.國防科學技術大學 2009



本文編號：3719371