【摘要】：近年來(lái),無(wú)人機(jī)蜂群作戰(zhàn)的新概念受到了研究人員的廣泛關(guān)注。無(wú)人機(jī)蜂群由大量小型化、廉價(jià)、高機(jī)動(dòng)的無(wú)人機(jī)節(jié)點(diǎn)組成。節(jié)點(diǎn)間通過(guò)無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)互聯(lián),構(gòu)建功能分布化的智能作戰(zhàn)體系,具有重要的軍事應(yīng)用價(jià)值。緊密結(jié)合無(wú)人機(jī)蜂群的特點(diǎn)和作戰(zhàn)需求,設(shè)計(jì)靈活、高效的無(wú)人機(jī)蜂群自組網(wǎng)協(xié)議棧是一項(xiàng)富有挑戰(zhàn)性的研究工作,已成為當(dāng)前該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。本文的研究工作即針對(duì)無(wú)人機(jī)蜂群自組網(wǎng)協(xié)議棧設(shè)計(jì)的兩個(gè)難點(diǎn)問(wèn)題:信道接入?yún)f(xié)議和相對(duì)定位協(xié)議展開(kāi),取得的主要研究成果包括:(1)無(wú)人機(jī)蜂群節(jié)點(diǎn)數(shù)量多,且在執(zhí)行任務(wù)的過(guò)程中無(wú)人機(jī)易被敵人擊毀,需要不斷快速補(bǔ)充。節(jié)點(diǎn)頻繁退網(wǎng)/入網(wǎng)導(dǎo)致全網(wǎng)節(jié)點(diǎn)互同步開(kāi)銷大,因而難以采用時(shí)分多址(TDMA)的信道接入和共享方式獲得較高的信道利用率。相比之下,基于載波檢測(cè)(CSMA)機(jī)制的信道接入方式不依賴于節(jié)點(diǎn)同步,靈活性高,并能夠支持節(jié)點(diǎn)快速入網(wǎng),因而更加適用于無(wú)人機(jī)蜂群自組織網(wǎng)絡(luò)。目前,載波檢測(cè)信道接入?yún)f(xié)議已在短距離無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中獲得廣泛的應(yīng)用,該類協(xié)議普遍采用了隨機(jī)退避的方法避免信號(hào)沖突。然而,在無(wú)人機(jī)蜂群節(jié)點(diǎn)遠(yuǎn)距離組網(wǎng)的條件下,上述信道接入策略是否依然能夠獲得最優(yōu)的網(wǎng)絡(luò)性能?本文針對(duì)載波檢測(cè)/隨機(jī)退避的信道接入?yún)f(xié)議機(jī)理展開(kāi)深入研究,通過(guò)數(shù)學(xué)建模,定量分析了無(wú)人機(jī)蜂群自組織網(wǎng)絡(luò)飽和吞吐量性能與隨機(jī)退避時(shí)隙長(zhǎng)度之間的關(guān)系,說(shuō)明了最優(yōu)隨機(jī)退避時(shí)隙長(zhǎng)度取值與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的相關(guān)性。由于無(wú)人機(jī)蜂群自組織網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)快速動(dòng)態(tài)變化,因而在實(shí)際應(yīng)用中,隨機(jī)退避時(shí)隙長(zhǎng)度的最優(yōu)取值難以準(zhǔn)確設(shè)定。本文進(jìn)一步采用P堅(jiān)持的沖突避免方法代替隨機(jī)退避方法,建模分析了載波檢測(cè)/P堅(jiān)持協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)飽和吞吐量性能,揭示了網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)量與最優(yōu)競(jìng)爭(zhēng)發(fā)送概率P之間的關(guān)系,證明了P堅(jiān)持與隨機(jī)退避策略相比能獲得更優(yōu)的網(wǎng)絡(luò)飽和吞吐量性能。實(shí)際應(yīng)用中,在無(wú)人機(jī)蜂群自組織網(wǎng)絡(luò)規(guī)模保持相對(duì)穩(wěn)定的條件下,即可依據(jù)本文的研究結(jié)論,由網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)總數(shù)量確定最優(yōu)競(jìng)爭(zhēng)發(fā)送概率P的取值。(2)相對(duì)定位是無(wú)人機(jī)蜂群自組織網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)避撞、對(duì)敵密集覆蓋和智能作戰(zhàn)的基礎(chǔ)。本文在節(jié)點(diǎn)間測(cè)距信息已知的基礎(chǔ)上,提出了一種高效的無(wú)人機(jī)蜂群自組織網(wǎng)絡(luò)相對(duì)定位協(xié)議。該協(xié)議采用分布式競(jìng)爭(zhēng)的方法,隨機(jī)產(chǎn)生當(dāng)前定位周期內(nèi)的四個(gè)坐標(biāo)基準(zhǔn)節(jié)點(diǎn),并保證網(wǎng)絡(luò)中的其余節(jié)點(diǎn)均正確收到四個(gè)坐標(biāo)基準(zhǔn),實(shí)現(xiàn)相對(duì)定位。相對(duì)定位協(xié)議的執(zhí)行周期由網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓目炻潭葲Q定。本文進(jìn)一步采用馬爾可夫鏈建模的方法,分析了分布式競(jìng)爭(zhēng)參數(shù)的取值與相對(duì)定位完成時(shí)間之間的關(guān)系,確定了一定網(wǎng)絡(luò)規(guī)模條件下最優(yōu)分布式競(jìng)爭(zhēng)參數(shù)的取值。仿真結(jié)果證明了協(xié)議的有效性和建模分析的正確性。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：V279;TN929.5
【圖文】：

圖 1. 1 無(wú)人機(jī)蜂群作戰(zhàn)系統(tǒng)示意圖以看出，無(wú)人機(jī)蜂群指揮系統(tǒng)在執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)時(shí)，通過(guò)有人機(jī)在臨近戰(zhàn)人機(jī)，這些無(wú)人機(jī)在無(wú)線自組網(wǎng)的支撐下形成蜂群作戰(zhàn)單元進(jìn)行“迭代，再以通信衛(wèi)星實(shí)時(shí)聯(lián)通，形成有人機(jī)、無(wú)人機(jī)、通信衛(wèi)星為核心的綜利用蜂群無(wú)人機(jī)高機(jī)動(dòng)、對(duì)敵密集覆蓋和智能作戰(zhàn)等特點(diǎn)執(zhí)行任務(wù)一種

圖 1. 2 美國(guó)無(wú)人機(jī)系統(tǒng)線路圖我國(guó)在無(wú)人機(jī)蜂群控制技術(shù)上也取得了突破性進(jìn)展于 2016 年 11 月，首群飛行試驗(yàn)，打破了美國(guó)一直以來(lái)保持的記錄。與此同時(shí)，在今年年初投放了 103 架微型無(wú)人機(jī)，并通過(guò)無(wú)人機(jī)的集群控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)指定。但不到到半年時(shí)間，這個(gè)紀(jì)錄再次被中國(guó)改寫(xiě)。中國(guó)電子科技公司在

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 張軍國(guó);閆浩;胡春鶴;李婷婷;于明;;無(wú)人機(jī)在林業(yè)中的應(yīng)用及前景展望[J];林業(yè)工程學(xué)報(bào);2019年01期

2 徐宏慶;;無(wú)人機(jī)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)建設(shè)的探索[J];正德職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào);2018年02期

3 潘泉;康童娜;呂洋;趙春暉;胡勁文;;無(wú)人機(jī)感知規(guī)避技術(shù)發(fā)展與挑戰(zhàn)[J];無(wú)人系統(tǒng)技術(shù);2018年04期

4 杜恒;;基于足球比賽路徑規(guī)劃的農(nóng)用無(wú)人機(jī)定位和導(dǎo)航研究[J];農(nóng)機(jī)化研究;2019年10期

5 問(wèn)延安;蔣倩;;智慧監(jiān)管:民用無(wú)人機(jī)企業(yè)監(jiān)管的路徑選擇[J];長(zhǎng)沙航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào);2018年04期

6 盧俊文;王倩營(yíng);;無(wú)人機(jī)演變與發(fā)展研究綜述[J];飛航導(dǎo)彈;2017年11期

7 ;反輻射無(wú)人機(jī) 天生雷達(dá)殺手[J];今日科苑;2017年07期

8 W.HK;;貴飛“鷂鷹”無(wú)人機(jī)系統(tǒng)完成首次實(shí)時(shí)巡查出警任務(wù)[J];軍民兩用技術(shù)與產(chǎn)品;2017年11期

9 姚思浩;;無(wú)人機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)[J];電子制作;2018年01期

10 周超;向緒友;鐘旭;賀藝;;無(wú)人機(jī)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用及展望[J];湖南農(nóng)業(yè)科學(xué);2017年11期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 黃兆麒;關(guān)萬(wàn)隆;李嘉偉;;無(wú)人機(jī)在邊境管控中的應(yīng)用研究[A];2017年（第三屆）中國(guó)航空科學(xué)技術(shù)大會(huì)論文集（下冊(cè)）[C];2017年

2 王志廣;張春元;康東軒;;中繼式無(wú)人機(jī)自組網(wǎng)方案設(shè)計(jì)[A];OSEC首屆兵器工程大會(huì)論文集[C];2017年

3 楊光;王振宇;;無(wú)人機(jī)用活塞發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量與可靠性標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范[A];質(zhì)量管理體系評(píng)估最佳實(shí)踐論文集[C];2017年

4 朱德銘;蔚文杰;;推進(jìn)無(wú)人機(jī)裝備保障科學(xué)發(fā)展的思考[A];航空裝備維修技術(shù)及應(yīng)用研討會(huì)論文集[C];2015年

5 顏春艷;勉力財(cái);張九民;;無(wú)人機(jī)系統(tǒng)用戶技術(shù)資料體系研究[A];航空裝備維修技術(shù)及應(yīng)用研討會(huì)論文集[C];2015年

6 王振宇;;航母無(wú)人機(jī)系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展研究[A];航空裝備維修技術(shù)及應(yīng)用研討會(huì)論文集[C];2015年

7 ;前言[A];2014（第五屆）中國(guó)無(wú)人機(jī)大會(huì)論文集[C];2014年

8 祖先鋒;李猛;韓玉芹;陳璞;;軍用無(wú)人機(jī)系統(tǒng)計(jì)量保障體系研究[A];2014（第五屆）中國(guó)無(wú)人機(jī)大會(huì)論文集[C];2014年

9 丁照蕾;劉澤勛;;美國(guó)無(wú)人機(jī)系統(tǒng)控制模塊架構(gòu)[A];2014（第五屆）中國(guó)無(wú)人機(jī)大會(huì)論文集[C];2014年

10 顧天一;陳云翔;張磊;;基于環(huán)境的無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)鏈效能評(píng)估[A];2014（第五屆）中國(guó)無(wú)人機(jī)大會(huì)論文集[C];2014年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前10條

1 本報(bào)記者 姚天宇;中國(guó)無(wú)人機(jī)將成世界市場(chǎng)“捕食者”[N];中國(guó)航天報(bào);2016年

2 李大光　李晨;追趕世界一流的中國(guó)無(wú)人機(jī)[N];中國(guó)青年報(bào);2011年

3 本報(bào)駐英國(guó)記者 強(qiáng)薇;無(wú)人機(jī)接連困擾倫敦機(jī)場(chǎng)[N];人民日?qǐng)?bào);2019年

4 中國(guó)青年報(bào)·中青在線記者 崔麗;無(wú)人機(jī)國(guó)家隊(duì)列陣 “翼龍”凌空展翼[N];中國(guó)青年報(bào);2018年

5 萊文;推動(dòng)我國(guó)無(wú)人機(jī)產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展[N];中國(guó)質(zhì)量報(bào);2018年

6 本報(bào)記者 王建鵬;極飛科技點(diǎn)燃“農(nóng)業(yè)飛翔”夢(mèng)想[N];中國(guó)農(nóng)機(jī)化導(dǎo)報(bào);2018年

7 本報(bào)記者 王玉東;極飛科技助農(nóng)業(yè)數(shù)字化成效顯著[N];農(nóng)資導(dǎo)報(bào);2018年

8 記者 常斐;中航(成都)無(wú)人機(jī)系統(tǒng)股份有限公司揭牌成立[N];成都日?qǐng)?bào);2018年

9 子鐸;變革融合 馭“龍”高飛[N];中國(guó)航空?qǐng)?bào);2018年

10 本報(bào)記者 葉青 通訊員 肖玲;有了這個(gè)門(mén)檻 無(wú)人機(jī)產(chǎn)業(yè)“飛”得更高[N];科技日?qǐng)?bào);2019年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 徐淑芳;基于連通性的無(wú)人作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)研究[D];南京航空航天大學(xué);2017年

2 呂迅z

本文編號(hào)：2736093