基于最优停止理论的多无人机数据传输能耗优化
发布时间：2021-12-10 07:07
随着无人机技术的日益发展,无人机已广泛应用于各行各业,极大地丰富着人们的生活。同时,相较于单一的无人机模式,多无人机协同模式更高效更智能的特点使其发展日新月异。目前,多无人机协同执行任务面临一个很严重的问题就是能量供给不足。因此急需找到一种能减少多无人机协同执行任务能量消耗的方法。最优停止理论起初是经济学领域和金融领域中的方法。最近几年,最优停止理论成为了解决互联网问题的新型方法。本文提出将最优停止理论应用到多无人机最优中继点的选择中,通过选择满足条件的中继无人机,达到减小多无人机数据传输能耗的目的。首先,分析和总结了多无人机系统的协同执行任务体系和传输数据协议,为建立本文的数据传输模型提供了通信基础,并介绍了现有的多无人机信息传输能耗算法。然后,结合源点无人机实时探测的特征,本文增加最优停止条件,采用比较当前与预测代价率和平均代价值的方式,改进了原有停止方法中单一不适用的缺点;增加多无人机选择中继点的限制条件,提高数据转发过程中的稳定性、安全性和高效性。在实验中,研究了不同参数值对中继选取的影响,并对比了算法改进前后的平均能耗代价率和最优比,验证了优化算法的优势。最后,对停止理论在多...
【文章来源】：沈阳航空航天大学辽宁省
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
完全分布式控制体系图
部分分布式控制体系结构如图 2.3 所示。编队通信控制站通信网络图 2.3 部分分布式控制体系图2.3 多无人机通信协议无人机的研究方向渐渐地朝着集群化、智能化、网络化的方向发展。无人机的通信方式也逐步成为一个极具价值的研究热点。无人机通信系统主要保障了无人机不仅能将数据和实时飞行状态传递出去，而且保证无人机实时获取到来自基站或其他无人机的通信需求[27]。可靠安全的无人机通信系统是保证无人机完美完成协同任务的前提，通信系统性能的高低影响着整个系统，具有很高的研究价值。通信协议约定了双方建立服务和通信需要遵循的准则和规范。在无人机系统中，除了一般协议指标之外，还需要满足以下指标[28]：(1) 可靠性和可恢复性。首先，在无人机所处的复杂环境下，如果出现错误命令传输有可能导致无人机失控的灾难性的后果；其次，当有数据在无人机数据链中传输时，协议需充分考虑数据校验
5.2.2 最大传输延时的影响研究采用的最大传输延时分别为 280s、320s、360s、400s 和 440s。其他可变值设置为安全通信半径 safeDis 为 750m，探测时间间隔 μ 为 0.35。图 5.1 为采用不同最大传输延时下的平均代价值。经过数据的多次传输，多无人机数据传输系统在不同延时下的平均代价值随循环次数增加趋势逐渐趋于平缓，随延时增加平均代价值呈下降趋势。图 5.1 不同传输延时的平均代价值图 5.2 为不同最大传输延时对应的平均代价率。从图中可以看出，平均代价率大体
【参考文献】：
期刊论文
[1]有人机/无人机混合编队协同作战研究综述与展望[J]. 李文,陈建. 航天控制. 2017(03)
[2]小型多旋翼无人机续航问题研究[J]. 金伽忆,朱烨,曾舒婷,夏庆锋. 电脑知识与技术. 2017(16)
[3]基于无线通信网络的无人机监控系统设计[J]. 张佳. 自动化与仪表. 2017(05)
[4]能量受限的微型无人机移动策略研究[J]. 徐马蒙,刘航,夏宁. 电子设计工程. 2016(20)
[5]解读美国空军新版小型无人机发展路线图[J]. 张学明,张书启. 国防科技. 2016(04)
[6]移动环境中基于联盟博弈的能量感知协同内容分发策略[J]. 彭颖,王淖,王高才,李道丰. 小型微型计算机系统. 2016(07)
[7]无人机编队信息传输能耗平衡协同设计[J]. 方堃,茹乐,于强强,于云龙. 计算机仿真. 2016(04)
[8]三维多无人机系统协同任务规划关键问题综述[J]. 赵明,李涛,苏小红,赵玲玲,张彦航. 智能计算机与应用. 2016(01)
[9]移动网络中基于最优停止理论的数据传输能耗优化策略[J]. 彭颖,王高才,黄书强,王淖,李道丰. 计算机学报. 2016(06)
[10]无人机系统发展与关键技术综述[J]. 陶于金,李沛峰. 航空制造技术. 2014(20)
博士论文
[1]多无人机协同任务规划技术研究[D]. 邓启波.北京理工大学 2014
[2]无线通信中的马尔科夫决策过程研究[D]. 肖华.电子科技大学 2013
硕士论文
[1]多无人机安全通信距离的协同控制策略研究[D]. 曹玉琪.沈阳航空航天大学 2016
[2]多旋翼飞控芯片中MAVLink协议电路的设计与测试[D]. 骆贞平.哈尔滨工业大学 2015
[3]小型旋翼类无人机飞行控制系统设计[D]. 何漠.哈尔滨工业大学 2013
[4]基于OPNET的无人机自组网路由协议的研究与仿真[D]. 刘济铭.电子科技大学 2013
[5]集中式多类型无人机编队任务分配方法研究[D]. 胡雄超.西安电子科技大学 2013
[6]DTN网络中基于最优停止理论的机会主义路由算法研究[D]. 王振.湖南大学 2011
[7]小型无人机通信系统的研究与构建[D]. 孙雨.华南理工大学 2011
[8]基于关系网格与最优停止理论的网格资源发现[D]. 刘俊祥.新疆大学 2010
本文编号：3532128
【文章来源】：沈阳航空航天大学辽宁省
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
完全分布式控制体系图
部分分布式控制体系结构如图 2.3 所示。编队通信控制站通信网络图 2.3 部分分布式控制体系图2.3 多无人机通信协议无人机的研究方向渐渐地朝着集群化、智能化、网络化的方向发展。无人机的通信方式也逐步成为一个极具价值的研究热点。无人机通信系统主要保障了无人机不仅能将数据和实时飞行状态传递出去，而且保证无人机实时获取到来自基站或其他无人机的通信需求[27]。可靠安全的无人机通信系统是保证无人机完美完成协同任务的前提，通信系统性能的高低影响着整个系统，具有很高的研究价值。通信协议约定了双方建立服务和通信需要遵循的准则和规范。在无人机系统中，除了一般协议指标之外，还需要满足以下指标[28]：(1) 可靠性和可恢复性。首先，在无人机所处的复杂环境下，如果出现错误命令传输有可能导致无人机失控的灾难性的后果；其次，当有数据在无人机数据链中传输时，协议需充分考虑数据校验
5.2.2 最大传输延时的影响研究采用的最大传输延时分别为 280s、320s、360s、400s 和 440s。其他可变值设置为安全通信半径 safeDis 为 750m，探测时间间隔 μ 为 0.35。图 5.1 为采用不同最大传输延时下的平均代价值。经过数据的多次传输，多无人机数据传输系统在不同延时下的平均代价值随循环次数增加趋势逐渐趋于平缓，随延时增加平均代价值呈下降趋势。图 5.1 不同传输延时的平均代价值图 5.2 为不同最大传输延时对应的平均代价率。从图中可以看出，平均代价率大体
【参考文献】：
期刊论文
[1]有人机/无人机混合编队协同作战研究综述与展望[J]. 李文,陈建. 航天控制. 2017(03)
[2]小型多旋翼无人机续航问题研究[J]. 金伽忆,朱烨,曾舒婷,夏庆锋. 电脑知识与技术. 2017(16)
[3]基于无线通信网络的无人机监控系统设计[J]. 张佳. 自动化与仪表. 2017(05)
[4]能量受限的微型无人机移动策略研究[J]. 徐马蒙,刘航,夏宁. 电子设计工程. 2016(20)
[5]解读美国空军新版小型无人机发展路线图[J]. 张学明,张书启. 国防科技. 2016(04)
[6]移动环境中基于联盟博弈的能量感知协同内容分发策略[J]. 彭颖,王淖,王高才,李道丰. 小型微型计算机系统. 2016(07)
[7]无人机编队信息传输能耗平衡协同设计[J]. 方堃,茹乐,于强强,于云龙. 计算机仿真. 2016(04)
[8]三维多无人机系统协同任务规划关键问题综述[J]. 赵明,李涛,苏小红,赵玲玲,张彦航. 智能计算机与应用. 2016(01)
[9]移动网络中基于最优停止理论的数据传输能耗优化策略[J]. 彭颖,王高才,黄书强,王淖,李道丰. 计算机学报. 2016(06)
[10]无人机系统发展与关键技术综述[J]. 陶于金,李沛峰. 航空制造技术. 2014(20)
博士论文
[1]多无人机协同任务规划技术研究[D]. 邓启波.北京理工大学 2014
[2]无线通信中的马尔科夫决策过程研究[D]. 肖华.电子科技大学 2013
硕士论文
[1]多无人机安全通信距离的协同控制策略研究[D]. 曹玉琪.沈阳航空航天大学 2016
[2]多旋翼飞控芯片中MAVLink协议电路的设计与测试[D]. 骆贞平.哈尔滨工业大学 2015
[3]小型旋翼类无人机飞行控制系统设计[D]. 何漠.哈尔滨工业大学 2013
[4]基于OPNET的无人机自组网路由协议的研究与仿真[D]. 刘济铭.电子科技大学 2013
[5]集中式多类型无人机编队任务分配方法研究[D]. 胡雄超.西安电子科技大学 2013
[6]DTN网络中基于最优停止理论的机会主义路由算法研究[D]. 王振.湖南大学 2011
[7]小型无人机通信系统的研究与构建[D]. 孙雨.华南理工大学 2011
[8]基于关系网格与最优停止理论的网格资源发现[D]. 刘俊祥.新疆大学 2010
本文编号：3532128
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