基于TDMA的无人机多址协议分析与仿真

针对未来战场无人机群作战组网的特点和现有固定TDMA协议无法满足网络拓扑动态变化的缺点,引入按需分配机制,提出了一种能够支持高动态组网方式的DTDMA多址接入协议。利用相关知识对协议性能进行了理论推导和分析,重点研究了改进后协议的吞吐量和端到端时延变化。利用OPNET对协议进行了建模仿真。结果表明,DTDMA协议在不同优先级业务共存条件下较TDMA的时延和吞吐量性能有了明显的提高。     

武器数据链多址接入技术研究

信息的实时性传输是武器数据链多址接入协议研究的一个热点问题。在深入分析了武器数据链的发展和特点的基础上,提出了一种基于TDMA多址接入协议——正交域时频多址接入协议ODTFMA。该协议根据机群内的飞机数以及载机同时制导的最大武器数预先分配时隙。机群内多个武器子网采用多个正交频段互不干扰地同时工作。通过OPNET仿真软件对协议中时敏信息的传输时延进行分析。分析结果表明,协议能够满足武器数据链的时延要求,能够较好地支持实时性业务的传输。     

第三代短波网多址接入协议的研究与改进

为了解决短波资源有限问题,对短波网络MAC协议进行了研究.针对在短波可利用信道有限时,第三代短波网络MAC协议不能有效解决冲突的问题,提出了一种根据网络节点的重要程度设置不同接入概率的协议改进方法.分析了第三代短波网络多址接入协议,通过仿真研究了该"时隙CSMA"协议产生冲突的原因,然后针对该问题提出了一种有效解决冲突的改进方法.最后,建立了冲突产生的教学模型,在理论上证明了所提出方法的正确性,仿真分析表明了改进方法在解决冲突问题时具有良好的效果.     

基于信道预约及信道感知的复合多址接入协议

随着计算机网络技术的不断发展,无线局域网得到了广泛的应用.由于在无线信道中,通信环境不稳定,用户间分组冲突及分组误帧经常发生,造成了网络性能的下降.为了改善上述现象,提出了一种基于信道预约及信道感知的复合多址接入协议,即CA-DIBCR(Channel Awareness-Distributed In-Band Channel Reservation).协议通过预约及感知信道来减少分组冲突及误帧的发生,从而提高网络的性能.利用OPNET仿真工具对CA-DIBCR进行了仿真,结果表明方案对网络吞吐量以及平均分组时延等性能指标均有明显改进,使得嘲络资源得到更加充分的利用.因此,CA-DIBCR算法是一种能有效提高无线网络性能的多址接入算法.     

移动Ad hoc网络改进型FAMA多址接入协议*

提出了一种改进型FAMA（floor acquisition multiple access）协议,用节点竞争失败次数（无效RTS）对信道争用情况进行估计,动态调整FAMA协议中的报文序列长度,实现移动节点公平接入,并保障较好的网络吞吐率。     

无线ATM的多址接入协议

文章介绍了无线ATM技术和几种多址接入协议,着重阐述了协议的帧结构和协议机制,分析了它们的优缺点,并对其技术指标进行了比较,最后提出了无线ATM的发展前景。     

基于状态响应的分组预约多址接入协议研究

为了克服经典PRMA-HS协议中的双稳态问题和分组发送允许概率的静态性缺点,提出了一种基于状态响应的改进型分组预约多址接入协议.该协议能够利用卫星基站反馈信息,根据系统状态实时调整分组发送允许概率,使系统始终处在最佳状态.利用计算机对理想信道和随机误差信道条件下的协议性能进行了仿真,实验结果表明,采用状态响应机制能够克服经典PRMA-HS协议的双稳态问题,提高了协议的稳定性,增加了系统容量,降低了分组丢弃率.     

分布式无线网络中依据用户妥善安排的多址接入协议

基于有效竞争预约接入、无冲突轮询传输的思想，提出了支持节点移动性和多跳网络结构的UPMA(User—dependent Perfect—scheduling Multiple Access)协议．其指导思想是仅有发送分组的节点才竞争接入使用信道资源，无业务发送的节点将立即被取消占用信道的资格，因此它极大地提高了信道的使用效率；同时，提出了一种冲突避免和分解协议来保证节点能快速接入信道；最后，以星型拓扑结构的网络为例考察了它对Internet数据业务的支持性能，并且给出了相关的结论．     

Internet无线接入网络中应用智能天线的多址协议及性能分析

该文研究将智能天线应用于Internet无线接入网络的中心接入点(CAP)。提出了基于轮询的自适应波束形成多址接入协议(PB-ABFMA)．该协议中,CAP接收或发送数据分组前,由CAP引导用户节点发送训练序列,CAP的智能天线据此计算出与用户节点对应的权矢量．CAP以轮询及动态TDMA方式为各节点安排发送时隙。采用微时隙为处于空闲状态的节点保持连接以降低时延．设计了一种简单有效的竞争接入算法,保证新用户能快速接入信道．针对Internet中主要的“请求一回应”(request-reply)式业务,分析了协议的信道利用率与平均“请求一回应”时延．结果表明,PB-ABFMA协议能有效支持智能天线应用并具有较高的信道利用率与良好的时延性能。     

用于清洗绝缘子的四旋翼无人机抗回冲力控制

本文主要针对利用四旋翼无人机清洗绝缘子时受到的回冲力干扰及姿态控制问题,提出了一种用于清洗绝缘子的无人机抗回冲力控制方法.对于无人机系统,本文运用非线性控制方法中的反步法来设计姿态控制器,使其达到输入状态稳定,并对外部扰动具有鲁棒性.本文首先根据无人机运动模型建立了其动力学方程.之后,运用动量定理和流体力学中的伯努利方...     

无人机多机动目标自主探测与跟踪

无人机机载相机图像中机动目标尺寸较小而且会发生显著变化,加上大量的背景噪声干扰,给目标探测和跟踪带来很大困难.针对这些问题,本文提出了一种在无人机机载相机图像序列中自主探测与跟踪多个机动目标的方法.首先,提取目标的图像数字特征并采用级联分类算法进行特征分类,得到目标的强分类器,对目标进行自主探测搜索.然后,基于全局最优关联算法对探测回波进行关联滤波,实现对多个机动目标的跟踪与识别,其中最优关联代价矩阵融合了距离和方向信息,提高了关联和跟踪的鲁棒性.将无人机航拍图像序列中的地面坦克作为目标进行实验,结果表明本文算法可以实现对多个机动目标的自主探测和跟踪,并具有较好的跟踪鲁棒性.     

有向切换通信拓扑下多无人机分布式编队控制

本文对多无人机分布式时变编队控制问题进行了研究. 无人机之间的通信拓扑假定是有向和切换的. 基于 自身状态与邻居状态的相对局部信息构建了分布式编队控制器. 通过引入一个恰当的编队误差向量, 将有向切换 通信拓扑下的多无人机编队问题转化为一个切换系统的镇定问题. 基于Lyapunov稳定性分析方法得到了达成编队 的充分性条件. 仿真实验结果验证了结论的有效性.     

未知复杂环境中的无人机平滑飞行路径规划

针对无人机实时路径规划问题,提出了一种基于双层决策的平滑路径规划方法,以弥补现有方法在复杂飞行环境中对路径平滑性优化的不足,增强路径的易跟踪性.本文首先给出路径平滑性度量,然后建模上、下层决策目标、威胁规避与无人机性能约束并引入变长规划时间,进而设计基于双层决策的路径规划模型.规划过程中通过嵌入启发式优化策略来进一步改善路径的全局与局部平滑度,并提高路径搜索效率.大量复杂场景中的仿真及与现有经典方法的对比结果表明:该方法能够实时避开复杂危险区域,规划适合飞行的、较短的平滑路径.     

基于同步的多旋翼无人机非线性模型自适应参数辨识

针对多旋翼无人机的非线性模型,提出了一种基于同步理论的自适应参数辨识方法.其主要思想是通过设计一种"从系统",在实现状态与原有非线性系统同步的同时,设计自适应更新律,使得对参数的估计收敛到真值.所提方法能够适用于以非线性形式存在的参数,其渐近稳定性由李雅普诺夫方法和拉塞尔不变性原理予以证明.仿真实例可以验证,合理选择自适应增益,即便真值发生突变,所提方法也能保证估计值快速收敛到最新的真值.     

Flocking control of a fleet of unmanned aerial vehicles

Current applications using single unmanned vehicle have been gradually extended to multiple ones due to their increased efficiency in mission accomplishment, expanded coverage areas and ranges, as well as enhanced system reliability. This paper presents a flocking control method with application to a fleet of unmanned quadrotor helicopters (UQHs). Three critical characteristics of formation keeping, collision avoidance, and velocity matching have been taken into account in the algorithm development to make it capable of accomplishing the desired objectives (like forest/pipeline surveillance) by safely and efficiently operating a group of UQHs. To achieve these, three layered system design philosophy is considered in this study. The first layer is the flocking controller which is designed based on the kinematics of UQH. The modified Cucker and Smale model is used for guaranteeing the convergence of UQHs to flocking, while a repelling force between each two UQHs is also added for ensuring a specified safety distance. The second layer is the motion controller which is devised based on the kinetics of UQH by employing the augmented state-feedback control approach to greatly minimize the steady-state error. The last layer is the UQH system along with its actuators. Two primary contributions have been made in this work: first, different from most of the existing works conducted on agents with double integrator dynamics, a new flocking control algorithm has been designed and implemented on a group of UQHs with nonlinear dynamics. Furthermore, the constraint of fixed neighbouring distance in formation has been relaxed expecting to significantly reduce the complexity caused by the increase of agents number and provide more flexibility to the formation control. Extensive numerical simulations on a group of UQH nonlinear models have been carried out to verify the effectiveness of the proposed method.     

多运动目标的多无人机协同搜索追踪策略

针对多无人机协同搜索追踪区域内多运动目标问题,考虑无人机的传感器与避撞等约束和目标随机运动等特征,提出了以垂线搜索为基础的多无人机协同搜索追踪策略.策略包含任务分配和航迹规划两部分.在任务分配部分,设计了航道均分垂线搜索算法,将搜索资源在区域内均匀分配,提高协同搜索效能.在航迹规划部分,设计了改进的人工势场算法,避免发...     

基于改进快速扩展随机树方法的隐身无人机突防航迹规划

针对隐身无人机在日趋严密的雷达防御系统下的生存问题,提出了基于改进快速扩展随机树的隐身突防航迹规划方法.本文首先对隐身突防航迹规划中无人机的动态雷达散射截面积和雷达的发现准则这两个关键问题进行了分析和建模,然后针对现有算法在解决隐身飞机航迹规划问题时的不足,设计了改进快速扩展随机树算法,将无人机的雷达散射截面积随姿态变化的情况考虑到新节点生成中,并且结合滚动时域策略计算时域范围内所有节点的瞬时发现概率均值,以判断新节点可行性.仿真结果和对比研究表明,算法的改进策略能够处理隐身突防航迹规划的两个特性,并且可在复杂环境下快速生成更优的突防路径.