基于最優(yōu)停止理論的多無人機(jī)數(shù)據(jù)傳輸能耗優(yōu)化
發(fā)布時間:2021-12-10 07:07
隨著無人機(jī)技術(shù)的日益發(fā)展,無人機(jī)已廣泛應(yīng)用于各行各業(yè),極大地豐富著人們的生活。同時,相較于單一的無人機(jī)模式,多無人機(jī)協(xié)同模式更高效更智能的特點(diǎn)使其發(fā)展日新月異。目前,多無人機(jī)協(xié)同執(zhí)行任務(wù)面臨一個很嚴(yán)重的問題就是能量供給不足。因此急需找到一種能減少多無人機(jī)協(xié)同執(zhí)行任務(wù)能量消耗的方法。最優(yōu)停止理論起初是經(jīng)濟(jì)學(xué)領(lǐng)域和金融領(lǐng)域中的方法。最近幾年,最優(yōu)停止理論成為了解決互聯(lián)網(wǎng)問題的新型方法。本文提出將最優(yōu)停止理論應(yīng)用到多無人機(jī)最優(yōu)中繼點(diǎn)的選擇中,通過選擇滿足條件的中繼無人機(jī),達(dá)到減小多無人機(jī)數(shù)據(jù)傳輸能耗的目的。首先,分析和總結(jié)了多無人機(jī)系統(tǒng)的協(xié)同執(zhí)行任務(wù)體系和傳輸數(shù)據(jù)協(xié)議,為建立本文的數(shù)據(jù)傳輸模型提供了通信基礎(chǔ),并介紹了現(xiàn)有的多無人機(jī)信息傳輸能耗算法。然后,結(jié)合源點(diǎn)無人機(jī)實(shí)時探測的特征,本文增加最優(yōu)停止條件,采用比較當(dāng)前與預(yù)測代價率和平均代價值的方式,改進(jìn)了原有停止方法中單一不適用的缺點(diǎn);增加多無人機(jī)選擇中繼點(diǎn)的限制條件,提高數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)過程中的穩(wěn)定性、安全性和高效性。在實(shí)驗(yàn)中,研究了不同參數(shù)值對中繼選取的影響,并對比了算法改進(jìn)前后的平均能耗代價率和最優(yōu)比,驗(yàn)證了優(yōu)化算法的優(yōu)勢。最后,對停止理論在多...
【文章來源】:沈陽航空航天大學(xué)遼寧省
【文章頁數(shù)】:58 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【部分圖文】:
完全分布式控制體系圖
部分分布式控制體系結(jié)構(gòu)如圖 2.3 所示。編隊通信控制站通信網(wǎng)絡(luò)圖 2.3 部分分布式控制體系圖2.3 多無人機(jī)通信協(xié)議無人機(jī)的研究方向漸漸地朝著集群化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。無人機(jī)的通信方式也逐步成為一個極具價值的研究熱點(diǎn)。無人機(jī)通信系統(tǒng)主要保障了無人機(jī)不僅能將數(shù)據(jù)和實(shí)時飛行狀態(tài)傳遞出去,而且保證無人機(jī)實(shí)時獲取到來自基站或其他無人機(jī)的通信需求[27]?煽堪踩臒o人機(jī)通信系統(tǒng)是保證無人機(jī)完美完成協(xié)同任務(wù)的前提,通信系統(tǒng)性能的高低影響著整個系統(tǒng),具有很高的研究價值。通信協(xié)議約定了雙方建立服務(wù)和通信需要遵循的準(zhǔn)則和規(guī)范。在無人機(jī)系統(tǒng)中,除了一般協(xié)議指標(biāo)之外,還需要滿足以下指標(biāo)[28]:(1) 可靠性和可恢復(fù)性。首先,在無人機(jī)所處的復(fù)雜環(huán)境下,如果出現(xiàn)錯誤命令傳輸有可能導(dǎo)致無人機(jī)失控的災(zāi)難性的后果;其次,當(dāng)有數(shù)據(jù)在無人機(jī)數(shù)據(jù)鏈中傳輸時,協(xié)議需充分考慮數(shù)據(jù)校驗(yàn)
5.2.2 最大傳輸延時的影響研究采用的最大傳輸延時分別為 280s、320s、360s、400s 和 440s。其他可變值設(shè)置為安全通信半徑 safeDis 為 750m,探測時間間隔 μ 為 0.35。圖 5.1 為采用不同最大傳輸延時下的平均代價值。經(jīng)過數(shù)據(jù)的多次傳輸,多無人機(jī)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)在不同延時下的平均代價值隨循環(huán)次數(shù)增加趨勢逐漸趨于平緩,隨延時增加平均代價值呈下降趨勢。圖 5.1 不同傳輸延時的平均代價值圖 5.2 為不同最大傳輸延時對應(yīng)的平均代價率。從圖中可以看出,平均代價率大體
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]有人機(jī)/無人機(jī)混合編隊協(xié)同作戰(zhàn)研究綜述與展望[J]. 李文,陳建. 航天控制. 2017(03)
[2]小型多旋翼無人機(jī)續(xù)航問題研究[J]. 金伽憶,朱燁,曾舒婷,夏慶鋒. 電腦知識與技術(shù). 2017(16)
[3]基于無線通信網(wǎng)絡(luò)的無人機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計[J]. 張佳. 自動化與儀表. 2017(05)
[4]能量受限的微型無人機(jī)移動策略研究[J]. 徐馬蒙,劉航,夏寧. 電子設(shè)計工程. 2016(20)
[5]解讀美國空軍新版小型無人機(jī)發(fā)展路線圖[J]. 張學(xué)明,張書啟. 國防科技. 2016(04)
[6]移動環(huán)境中基于聯(lián)盟博弈的能量感知協(xié)同內(nèi)容分發(fā)策略[J]. 彭穎,王淖,王高才,李道豐. 小型微型計算機(jī)系統(tǒng). 2016(07)
[7]無人機(jī)編隊信息傳輸能耗平衡協(xié)同設(shè)計[J]. 方堃,茹樂,于強(qiáng)強(qiáng),于云龍. 計算機(jī)仿真. 2016(04)
[8]三維多無人機(jī)系統(tǒng)協(xié)同任務(wù)規(guī)劃關(guān)鍵問題綜述[J]. 趙明,李濤,蘇小紅,趙玲玲,張彥航. 智能計算機(jī)與應(yīng)用. 2016(01)
[9]移動網(wǎng)絡(luò)中基于最優(yōu)停止理論的數(shù)據(jù)傳輸能耗優(yōu)化策略[J]. 彭穎,王高才,黃書強(qiáng),王淖,李道豐. 計算機(jī)學(xué)報. 2016(06)
[10]無人機(jī)系統(tǒng)發(fā)展與關(guān)鍵技術(shù)綜述[J]. 陶于金,李沛峰. 航空制造技術(shù). 2014(20)
博士論文
[1]多無人機(jī)協(xié)同任務(wù)規(guī)劃技術(shù)研究[D]. 鄧啟波.北京理工大學(xué) 2014
[2]無線通信中的馬爾科夫決策過程研究[D]. 肖華.電子科技大學(xué) 2013
碩士論文
[1]多無人機(jī)安全通信距離的協(xié)同控制策略研究[D]. 曹玉琪.沈陽航空航天大學(xué) 2016
[2]多旋翼飛控芯片中MAVLink協(xié)議電路的設(shè)計與測試[D]. 駱貞平.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015
[3]小型旋翼類無人機(jī)飛行控制系統(tǒng)設(shè)計[D]. 何漠.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013
[4]基于OPNET的無人機(jī)自組網(wǎng)路由協(xié)議的研究與仿真[D]. 劉濟(jì)銘.電子科技大學(xué) 2013
[5]集中式多類型無人機(jī)編隊任務(wù)分配方法研究[D]. 胡雄超.西安電子科技大學(xué) 2013
[6]DTN網(wǎng)絡(luò)中基于最優(yōu)停止理論的機(jī)會主義路由算法研究[D]. 王振.湖南大學(xué) 2011
[7]小型無人機(jī)通信系統(tǒng)的研究與構(gòu)建[D]. 孫雨.華南理工大學(xué) 2011
[8]基于關(guān)系網(wǎng)格與最優(yōu)停止理論的網(wǎng)格資源發(fā)現(xiàn)[D]. 劉俊祥.新疆大學(xué) 2010
本文編號:3532128
【文章來源】:沈陽航空航天大學(xué)遼寧省
【文章頁數(shù)】:58 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【部分圖文】:
完全分布式控制體系圖
部分分布式控制體系結(jié)構(gòu)如圖 2.3 所示。編隊通信控制站通信網(wǎng)絡(luò)圖 2.3 部分分布式控制體系圖2.3 多無人機(jī)通信協(xié)議無人機(jī)的研究方向漸漸地朝著集群化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。無人機(jī)的通信方式也逐步成為一個極具價值的研究熱點(diǎn)。無人機(jī)通信系統(tǒng)主要保障了無人機(jī)不僅能將數(shù)據(jù)和實(shí)時飛行狀態(tài)傳遞出去,而且保證無人機(jī)實(shí)時獲取到來自基站或其他無人機(jī)的通信需求[27]?煽堪踩臒o人機(jī)通信系統(tǒng)是保證無人機(jī)完美完成協(xié)同任務(wù)的前提,通信系統(tǒng)性能的高低影響著整個系統(tǒng),具有很高的研究價值。通信協(xié)議約定了雙方建立服務(wù)和通信需要遵循的準(zhǔn)則和規(guī)范。在無人機(jī)系統(tǒng)中,除了一般協(xié)議指標(biāo)之外,還需要滿足以下指標(biāo)[28]:(1) 可靠性和可恢復(fù)性。首先,在無人機(jī)所處的復(fù)雜環(huán)境下,如果出現(xiàn)錯誤命令傳輸有可能導(dǎo)致無人機(jī)失控的災(zāi)難性的后果;其次,當(dāng)有數(shù)據(jù)在無人機(jī)數(shù)據(jù)鏈中傳輸時,協(xié)議需充分考慮數(shù)據(jù)校驗(yàn)
5.2.2 最大傳輸延時的影響研究采用的最大傳輸延時分別為 280s、320s、360s、400s 和 440s。其他可變值設(shè)置為安全通信半徑 safeDis 為 750m,探測時間間隔 μ 為 0.35。圖 5.1 為采用不同最大傳輸延時下的平均代價值。經(jīng)過數(shù)據(jù)的多次傳輸,多無人機(jī)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)在不同延時下的平均代價值隨循環(huán)次數(shù)增加趨勢逐漸趨于平緩,隨延時增加平均代價值呈下降趨勢。圖 5.1 不同傳輸延時的平均代價值圖 5.2 為不同最大傳輸延時對應(yīng)的平均代價率。從圖中可以看出,平均代價率大體
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]有人機(jī)/無人機(jī)混合編隊協(xié)同作戰(zhàn)研究綜述與展望[J]. 李文,陳建. 航天控制. 2017(03)
[2]小型多旋翼無人機(jī)續(xù)航問題研究[J]. 金伽憶,朱燁,曾舒婷,夏慶鋒. 電腦知識與技術(shù). 2017(16)
[3]基于無線通信網(wǎng)絡(luò)的無人機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計[J]. 張佳. 自動化與儀表. 2017(05)
[4]能量受限的微型無人機(jī)移動策略研究[J]. 徐馬蒙,劉航,夏寧. 電子設(shè)計工程. 2016(20)
[5]解讀美國空軍新版小型無人機(jī)發(fā)展路線圖[J]. 張學(xué)明,張書啟. 國防科技. 2016(04)
[6]移動環(huán)境中基于聯(lián)盟博弈的能量感知協(xié)同內(nèi)容分發(fā)策略[J]. 彭穎,王淖,王高才,李道豐. 小型微型計算機(jī)系統(tǒng). 2016(07)
[7]無人機(jī)編隊信息傳輸能耗平衡協(xié)同設(shè)計[J]. 方堃,茹樂,于強(qiáng)強(qiáng),于云龍. 計算機(jī)仿真. 2016(04)
[8]三維多無人機(jī)系統(tǒng)協(xié)同任務(wù)規(guī)劃關(guān)鍵問題綜述[J]. 趙明,李濤,蘇小紅,趙玲玲,張彥航. 智能計算機(jī)與應(yīng)用. 2016(01)
[9]移動網(wǎng)絡(luò)中基于最優(yōu)停止理論的數(shù)據(jù)傳輸能耗優(yōu)化策略[J]. 彭穎,王高才,黃書強(qiáng),王淖,李道豐. 計算機(jī)學(xué)報. 2016(06)
[10]無人機(jī)系統(tǒng)發(fā)展與關(guān)鍵技術(shù)綜述[J]. 陶于金,李沛峰. 航空制造技術(shù). 2014(20)
博士論文
[1]多無人機(jī)協(xié)同任務(wù)規(guī)劃技術(shù)研究[D]. 鄧啟波.北京理工大學(xué) 2014
[2]無線通信中的馬爾科夫決策過程研究[D]. 肖華.電子科技大學(xué) 2013
碩士論文
[1]多無人機(jī)安全通信距離的協(xié)同控制策略研究[D]. 曹玉琪.沈陽航空航天大學(xué) 2016
[2]多旋翼飛控芯片中MAVLink協(xié)議電路的設(shè)計與測試[D]. 駱貞平.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015
[3]小型旋翼類無人機(jī)飛行控制系統(tǒng)設(shè)計[D]. 何漠.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013
[4]基于OPNET的無人機(jī)自組網(wǎng)路由協(xié)議的研究與仿真[D]. 劉濟(jì)銘.電子科技大學(xué) 2013
[5]集中式多類型無人機(jī)編隊任務(wù)分配方法研究[D]. 胡雄超.西安電子科技大學(xué) 2013
[6]DTN網(wǎng)絡(luò)中基于最優(yōu)停止理論的機(jī)會主義路由算法研究[D]. 王振.湖南大學(xué) 2011
[7]小型無人機(jī)通信系統(tǒng)的研究與構(gòu)建[D]. 孫雨.華南理工大學(xué) 2011
[8]基于關(guān)系網(wǎng)格與最優(yōu)停止理論的網(wǎng)格資源發(fā)現(xiàn)[D]. 劉俊祥.新疆大學(xué) 2010
本文編號:3532128
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