一种新颖的无人机编队拓扑形成与信道接入机制

发布时间：2021-04-15 06:59

　　针对全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System,GNSS）高精度相对定位的无人机编队飞行应用中的信息交互与通信时延问题,首先优化设计了编队飞行网络拓扑,实现所有成员的信息交互且通信代价最小;其次,基于优化设计的网络,提出一种新的通信信道接入机制;最后对16机编队飞行场景进行了仿真分析,评估通信网络及相对定位性能。结果表明,编队成员端到端通信时延小于20 ms,且当通信与载波相位差分处理的总时延小于相对位置感知时间间隔时,相对位置感知精度可达到亚分米级,且感知误差与时延和载体运动状态相关。 

【文章来源】：电讯技术. 2020,60(06)北大核心

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

不同成员数无人机编队网络拓扑

经上述算法步骤处理，得到如图2所示的编队网络拓扑最优的最小生成树。对比图1所示的网络拓扑，对于多机编队的情形(如16机)，原始网络拓扑层级复杂，经优化设计后多机编队网络只有2个层级。1.3 编队网络业务流程

基于Spirent GSS9000模拟器，模拟16架机编队飞行场景。基于图1(b)所示的编队飞行网络，将16架机分为A、B、C、D四个分队，每个分队包含4架飞机成员，且飞机之间间距约100 m。如图3所示的仿真轨迹，每个飞行编队开始时沿直线运动，之后经历一个180°转弯后继续直线运动并保持队形。运动过程中包含匀速直线运动、匀加速直线运动(包括:加速时间4 s，加速度5 m/s2;加速时间10 s，加速度6 m/s2;加速时间4 s，加速度10 m/s2)、圆周运动(向心加速度10 m/s2)等，最大速度为100 m/s，最大加速度10 m/s2。3.2 网络仿真与分析

【参考文献】：
期刊论文
[1]北斗卫星导航系统/美国全球定位系统载波相位相对定位全球精度分析[J]. 周乐韬,黄丁发,冯威,陈武,张熙,严丽.  中国科学:地球科学. 2019(04)
[2]基于惯导/数据链的动态相对定位方法[J]. 郝菁,蔚保国,何成龙.  计算机测量与控制. 2018(10)
[3]基于部分模糊度固定技术的RTK定位改进算法[J]. 熊杰,马勇.  电讯技术. 2018(08)
[4]美军无人机集群作战的发展启示[J]. 顾海燕.  电讯技术. 2018(07)
[5]厘米级“北斗”相对定位的试验验证[J]. 李明富,熊杰,安毅.  电讯技术. 2017(07)
[6]基于星间测距增强的卫星编队GPS相对导航研究[J]. 张伟,杜耀珂,李东俊,王瞧,金小军,徐兆斌,金仲和.  上海航天. 2017(03)
[7]无人机编队飞行技术的研究现状与展望[J]. 李文皓,张珩.  飞行力学. 2007(01)

博士论文
[1]面向队形保持的无人机编队信息交互拓扑优化问题的研究[D]. 王国强.合肥工业大学 2016

硕士论文
[1]基于惯导/视觉组合的无人机相对导航方法研究[D]. 霍学东.哈尔滨工业大学 2019
[2]联动目标的北斗高精度定位技术研究与应用[D]. 张先春.武汉大学 2018



本文编号：3138870