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电子科技大学学报 2021年第3期50卷 391-397页

作者：王梓豪朱波王奇厚秉新秦开宇电子科技大学航空航天学院成都611731 中山大学航空航天学院广州510006

该文基于单目视觉定位方法和LiDAR激光测高滤波算法,结合主−从式无人机编队策略,提出了一种低精度GPS条件下多传感器融合的小旋翼无人机编队穿越障碍技术。通过对该旋翼机编队系统的硬件架构、传感器分配、机载自组织网络以及机载编队... 详细信息

该文基于单目视觉定位方法和LiDAR激光测高滤波算法,结合主−从式无人机编队策略,提出了一种低精度GPS条件下多传感器融合的小旋翼无人机编队穿越障碍技术。通过对该旋翼机编队系统的硬件架构、传感器分配、机载自组织网络以及机载编队地面站软件接口等关键模块的设计,最终搭建了一套完整的旋翼机编队测试平台。在完成视觉定位算法、激光数据时域滤波、ROS下编队飞行等仿真验证的基础上,进行了室外测试场地实机编队飞行测试,并利用该技术实现了对多组随机位置的门框类障碍的编队穿越、在线路径规划、一键式起飞返航等编队飞行任务,验证了该技术在室外复杂飞行环境中的可行性。

关键词：机载自组织网络障碍穿越激光雷达小型旋翼机单目视觉传感器融合导航

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面向任务的无人机编队组网技术研究

面向任务的无人机编队组网技术研究

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作者：徐婷婷电子科技大学

学位级别：硕士

近年来,随着人工智能与航空电子技术的进步,无人机因其“零生命风险”、隐蔽性好、作战效能高等优势被广泛使用在军事作战中。目前,无人机普遍能够执行多种任务类型,相比于单个无人机作战,由多个无人机组成的蜂群状分布的无人机集群战... 详细信息

近年来,随着人工智能与航空电子技术的进步,无人机因其“零生命风险”、隐蔽性好、作战效能高等优势被广泛使用在军事作战中。目前,无人机普遍能够执行多种任务类型,相比于单个无人机作战,由多个无人机组成的蜂群状分布的无人机集群战术更有杀伤力,因此集群作战已经成为现代战场中的主要趋势。无人机群作战的前提是实现群内高效可靠的通信,因此,无人机组网技术,尤其是路由技术成为近年来无人机网络研究的重点。本文重点分析无人机作战中的多种网络场景,设计出可靠高效的路由协议,主要工作如下:(1)针对多无人机作战中的通信协议,对机载自组织网络中的路由协议、移动模型进行分类研究,并选取OLSR作为无人机初步组网协议。为了深入分析无人机作战场景,根据无人机群作战特点,本文重点研究RPGM和Pursue两种群移动模型,分别用于模拟侦查监视和追踪打击等群组移动轨迹。此外,还研究了仿真软件NS-3的功能和体系结构,并在NS-3中实现了群移动模型的功能设计,为路由协议性能分析提供了软件基础。(2)针对OLSR协议无法满足多种作战场景中业务需求的问题,本文依据美军作战模式设计了无人机作战网络架构,提出了基于综合链路感知的自适应OLSR协议,并在NS-3仿真平台上完成了新增路由模块的设计。这个协议是在OLSR协议基础上增加了链路感知与参数自适应两种机制。其中,链路感知机制是利用无人机网络中节点移动性以及位置信息,测量链路过去、当前以及未来的稳定性,用于增强ETX机制,优化了MPR选择算法与路由选择算法。参数自适应机制综合考虑了网络节点连接度、网络规模以及UAV飞行速度,调整控制分组发送间隔。(3)针对在无人机作战中存在大量数据分发业务需求,如果仅仅使用单播路由进行组网,会导致网络带宽利用率低的问题,本文扩展OLSR的组播路由功能,引入了基于树型结构的组播OLSR协议,并在NS-3中实现模块功能设计。该协议充分利用了单播路由OLSR维护的拓扑信息和邻居信息,结合组播信息优化MPR选择算法,通过交换相关控制分组在源节点和组播成员节点之间建立起组播树,根据树的结构计算源端到目的端的最短路径进行数据的转发。(4)针对提出的两种路由协议,在NS-3上进行多次仿真,分析不同网络场景下路由协议性能。结果表明,与OLSR协议相比,基于链路感知的自适应OLSR协议能够自适应多种典型作战类型下的网络场景。此外,通过对组播OLSR协议性能的仿真表明,组播链路状态路由协议能够满足无人机数据分发的需求,提高了带宽利用率与无人机的作战效能。

关键词：无人机机载自组织网络 OLSR协议移动模型组播OLSR协议

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