得益于無人機(jī)的低成本、機(jī)動(dòng)性與靈活性,無人機(jī)已被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。無人機(jī)與控制端的可靠通信連接是無人機(jī)的安全飛行與作業(yè)的關(guān)鍵前提,然而無人機(jī)高速的位置變化會(huì)導(dǎo)致無人機(jī)面臨連接受限、中斷的問題。為解決無人機(jī)的連接性問題,本文圍繞網(wǎng)聯(lián)無人機(jī)的蜂窩連接限制以及無人機(jī)輔助信息收發(fā)的連接限制兩個(gè)場景,在保證通信服務(wù)質(zhì)量的前提下實(shí)現(xiàn)完成飛行任務(wù)的路徑最優(yōu)化。具體內(nèi)容歸于以下兩個(gè)方面:1.網(wǎng)聯(lián)無人機(jī)的軌跡優(yōu)化策略研究。假設(shè)無人機(jī)作為空中用戶與基站保持實(shí)時(shí)通信來保證飛行安全和信息傳輸。針對網(wǎng)聯(lián)無人機(jī)的連接限制,我們首先根據(jù)連接限制條件對無人機(jī)飛行路徑進(jìn)行可行性分析并確定合適的基站序列,然后根據(jù)三角不等式原理不斷更新無人機(jī)在基站之間的切換點(diǎn)優(yōu)化飛行路徑,接著提出無人機(jī)路徑最優(yōu)化時(shí)轉(zhuǎn)向切換點(diǎn)和非轉(zhuǎn)向切換點(diǎn)的定義及產(chǎn)生位置,最后形成了三角不等式迭代算法。仿真結(jié)果表明,我們的算法相較于其它優(yōu)化算法的算法復(fù)雜度低,且該算法能明顯減少無人機(jī)的飛行路徑長度。2.多無人機(jī)組播傳輸?shù)能壽E優(yōu)化策略研究。無人機(jī)可以作為空中基站對特定區(qū)域的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行信息收集/數(shù)據(jù)分發(fā),組播技術(shù)可以快速實(shí)現(xiàn)一對多的信息傳輸。我們在保證通... 

【文章來源】：南昌大學(xué)江西省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖２．１網(wǎng)聯(lián)無人機(jī)工作示意圖??現(xiàn)階段蜂窩網(wǎng)絡(luò)發(fā)展到第四代，現(xiàn)階段４Ｇ滿足對帶寬和延時(shí)不敏感的業(yè)務(wù)，??但尚不支持高速率、低延時(shí)的特定場景，如無人機(jī)直播，編隊(duì)，自主飛行等

?第２章無人機(jī)通信系統(tǒng)理論基礎(chǔ)???＜?＞■主要ＣＮＰＣ鏈路賢？下．星??＜?＞次要ＣＮＰＣ鏈路?？?＼??＜?＞＞?數(shù)據(jù)鏈路?’／?＼??／?／?、??／?１?、??地面控制站?地面終端??圖２．２無人機(jī)通信鏈路架構(gòu)??ＣＮＰＣ鏈路主要用于無人機(jī)與地面控制站的安全可靠通信，以保證無人機(jī)在??空中安全可靠的飛行，該通信鏈路對速率的要求較低。為了保證安全性，ＣＮＰＣ??鏈路一般在專屬頻段內(nèi)運(yùn)行，目前分配給無人機(jī)ＣＮＰＣ鏈路的是Ｌ頻段和Ｃ頻??段。ＣＮＰＣ鏈路是一條雙向鏈路，通過該鏈路無人機(jī)與地面控制站之間可以交換??關(guān)鍵的飛行信息。ＣＮＰＣ鏈路主要傳輸三類信息：地面控制站下發(fā)無人機(jī)的指揮??和控制信息，無人機(jī)上傳給地面站關(guān)于無人機(jī)飛行狀態(tài)的信息，無人機(jī)之間相??互感知和規(guī)避信息。無人機(jī)與地面控制站之間形成的通信鏈路作為主要通信鏈??路，但是在很多地方建立專門建立無人機(jī)地面站的成本太大，連接比較困難。??通過衛(wèi)星連接或使之作為主要ＣＮＰＣ鏈路的輔助手段可以提高覆蓋范圍和飛行??的可靠性。在絕大多數(shù)情況下，無人機(jī)與地面控制站之間使用主要ＣＮＰＣ鏈路，??在主要通信鏈路信號(hào)比較衰弱或條件不允許時(shí)，可以采取衛(wèi)星中繼的次要ＣＮＰＣ??鏈路進(jìn)行通信。數(shù)據(jù)鏈路主要傳輸非安全控制方面的信息。數(shù)據(jù)鏈路可以廣泛??應(yīng)用于遠(yuǎn)程監(jiān)控等方面，無人機(jī)可以實(shí)時(shí)將采集的數(shù)據(jù)信息回傳到地面控制站，??相對于ＣＮＰＣ鏈路，該通信鏈路對時(shí)延有較低的需求和較高的帶寬要求。??１０??

?第２章無人機(jī)通信系統(tǒng)理論基礎(chǔ)???２．３三角不等式??我們通過三角不等式不斷優(yōu)化無人機(jī)的飛行軌跡。三角形兩邊之和大于第??三邊。兩點(diǎn)之間線段最短。證明ＡＢ＋ＡＯＢＣ。??如圖２．３所示，在ＡＡＢＣ，延長ＢＡ至Ｄ點(diǎn)，ＡＣ＝ＡＤ，即ＢＡ＋ＡＯＢＡ＋ＡＤ。??△?ＢＣＤ構(gòu)成一個(gè)新的三角形，ＡＡＤＣ也是一個(gè)等腰三角形。ＺＡＤＣ＝ＺＡＣＤ．?Ｚ??ＢＣＤ＞ＺＢＤＡ．，根據(jù)三角形里的大角對人邊的原則ＢＤ＞ＢＣ于是ＢＡ＋ＡＤ＞ＢＣ。??所以?ＢＡ＋ＡＯＢＣ。??圖２．３三角不等式證明示意圖??２．４廣度優(yōu)先搜索算法??廣度優(yōu)先搜索是對每一層的所有相鄰的頂點(diǎn)進(jìn)行搜索，直到找到終點(diǎn)為止。??在這個(gè)搜索過程中，廣度優(yōu)先搜索會(huì)對所有的鄰接點(diǎn)進(jìn)行了訪問，因此當(dāng)廣度??優(yōu)先搜索完成后，就可以知道有這樣的一條最短路徑可以到達(dá)頂點(diǎn)。廣度優(yōu)先??搜索算法Ｍ于層次化的搜索算法，首先對相同層次的所有頂點(diǎn)進(jìn)行搜索，在完??成該節(jié)點(diǎn)的搜索以后才會(huì)進(jìn)行下一節(jié)點(diǎn)的搜索。在搜索的過程中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都??只會(huì)被搜索一次。如圖２．４所示，從頂點(diǎn)找到最短頂點(diǎn)Ｋ？首先從頂點(diǎn)出??發(fā)，然后遍歷與０相鄰的所有節(jié)點(diǎn)１和２，層次性的向外擴(kuò)展，然后繼續(xù)遍歷１??和２的所有下一節(jié)點(diǎn)３，４，５。在完成遍歷后繼續(xù)遍歷３，４，５下一層次的所有相鄰節(jié)??點(diǎn)，最終找到頂點(diǎn)ｈ第一次找到頂點(diǎn)Ｆ時(shí)便包含了最短路徑。??１１??


本文編號(hào)：3439110