【摘要】：在無人機的應用從軍事領域迅速擴展到民用以及商用領域的同時,無人機的“黑飛”、“亂飛”和“盜飛”、“劫持”現(xiàn)象大量存在,對社會安全造成危害。針對這些現(xiàn)象,本文研究了基于地理圍欄無人機地面站監(jiān)控系統(tǒng),設置“禁飛區(qū)”,防止無人機“黑飛”、“亂飛”;同時,研究設計了無人機數(shù)據(jù)鏈的混合加密認證方案,避免無人機被“盜飛”、“劫持”。具體研究從以下兩方面展開:(1)無人機地面控制站作為無人機系統(tǒng)的重要組成部分,是監(jiān)控無人機的關鍵設備。針對無人機“黑飛”、“亂飛”現(xiàn)象。首先分析了無人機出現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因,研究了適應于無人機“禁飛區(qū)”劃定與判斷的地理圍欄算法,然后利用算法在研究設計的基于Google Earth和Arc GIS的地學瀏覽器中預劃分無人機的圍欄區(qū)域,設置圍欄事件,判斷無人機是否闖入“禁止飛區(qū)”,對無人機進行可視化監(jiān)控,報警提示無人機駕駛員強行改變無人機飛行路徑。同時還利用Sktech UP軟件構(gòu)建并繪制無人機的三維模型,運用XML技術實現(xiàn)無人機三維模型的飛行模擬仿真,仿真驗證了該研究在無人機地面控制站應用的可行性,可以有效實現(xiàn)無人機安全飛行的管控功能,提高無人機應用安全。(2)針對無人機“盜飛”、“劫持”事故。研究無人機數(shù)據(jù)鏈的上行鏈路的加密方案,提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩院涂煽啃浴＞唧w過程:首先選擇高性能的信道編碼,提高數(shù)據(jù)鏈的可靠性和抗干擾性;然后通過研究常用的兩種加密體制的典型算法AES加密標準和優(yōu)化RSA加密算法,從無人機上行鏈路的安全需求著手,利用兩種加密算法的優(yōu)勢,提出一種兼顧傳輸效率與安全性的混合加密認證方案,保證無人機上行鏈路數(shù)據(jù)的保密性、完整性和可靠性,并且對該方案的安全性能進行分析,驗證其加密效果。其中還可以針對“盜飛”事故,利用地理圍欄功能,劃分限制區(qū)域,設置圍欄事件:禁止飛出。綜上,本文針對“黑飛”、“亂飛”事故,設計地理圍欄算法,實現(xiàn)無人機地面站的地理圍欄功能;針對“盜飛”、“劫持”事故,設計無人機數(shù)據(jù)鏈的加密認證方案,為進一步研究開發(fā)滿足無人機安全應用的地面站系統(tǒng)做了一定的基礎研究工作。
【學位授予單位】：蘭州理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：V279;TP277
【圖文】：

無人機無線電臺無線電臺算機matlab仿真軟件GPS信息 GPS信息發(fā)送接收接收發(fā)送圖 3.7 地面站系統(tǒng)半物理仿真平臺結(jié)構(gòu)圖（1）矩形地理圍欄算法仿真。矩形地理圍欄參數(shù)設置為 P0(1000, 500)，P1(3000, 500)，P2(1000, 3000)，P3(1000, 1000)，無人機的 GPS 位置信息為 P(3000,2500, 1500)，經(jīng)過地理圍欄算法解算，進行判斷。矩形算法仿真圖如圖 3.8(a)。（2）長方體地理圍欄算法仿真。設置長方體圍欄參數(shù)為 A(3500, 500, 2000)，A′(3500, 500, 500)，B(3500, 3000, 2000)，B′(3500, 3000, 500)，C(1000, 3000,2000)，C′(1000, 3000, 500)，D(1000, 1000, 2000)，D′(1000, 1000, 500)。無人機的 GPS 位置信息經(jīng)過坐標轉(zhuǎn)換為 P(3000, 2500, 1500)，長方體檢測判斷算法仿真圖如圖 3.8(b)所示。

圖 3.9 球形算法仿真圖真結(jié)果：無人機測試點在球體地理圍欄外部。由此可，正常飛行。結(jié)無人機帶來社會安全問題這一背景，研究了地理圍欄用，提高無人機系統(tǒng)的提高安全水平。作為一種接近根據(jù)無人機的需求自定義觸發(fā)規(guī)則，如觸發(fā)范圍、形設計了改進地理圍欄檢測判斷算法，通過 MATLAB 圍欄算法作比較，驗證其可行性與三維地理圍欄的優(yōu)

【參考文獻】

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本文編號：2724754