【正文】 無人駕駛飛機通信系統(tǒng)主體上還停留在解決單機與基地的通信問題的通信網(wǎng)絡的階段。如果機群內與后方指揮中心的通信也具有多條途徑，則以機群為基礎作為執(zhí)行任務的基本單元的工作模式將會越來越受到重視。但是其缺點是：單機系統(tǒng)一旦受創(chuàng)，或與后方指揮中心通信受干擾或中斷將直接影響全系統(tǒng)的工作。在這一模式下，后方地面控制站可能：（1） 直接遙控一架或多架無人機：這一模式目前使用的較為普遍，相對成本也較低，但因為地球表面曲率問題，使其遙控距離受限；（2） 間接通過一架無人機作中繼對多架無人機實現(xiàn)控制與信息交換：這一控制模式較容易克服距離受限問題，但當中繼機被毀時可能影響全局，因此單點抗毀性不強。迄今為止，包括美國在內，世界各國的軍用無人飛機的活動方式大都保留著單機執(zhí)行任務方式，其通信方式還處在從通信線路網(wǎng)絡向計算機網(wǎng)絡發(fā)展的過渡過程之中，后方地面控制站直接對單架或多架無人機進行控制，即采用以后方指揮中心為核心的星形控制拓撲結構。無人機群各子網(wǎng)之間的多跳傳輸主要用于傳輸少量的數(shù)據(jù)信息，而對于話音、圖像等多媒體信息，由于其對帶寬、時延、時延抖動的要求較高，QoS的設計將非常復雜，需要基于特定的網(wǎng)絡和應用環(huán)境進行系統(tǒng)的跨層設計研究。衛(wèi)星中繼方式在無人機上的運用已相當成熟，并具有覆蓋區(qū)域廣、傳輸碼速率高、系統(tǒng)簡單可靠的優(yōu)勢，但其傳輸時延大、造價高，最致命的弱點是易受干擾，在和美國、俄國等強國對抗時衛(wèi)星中繼鏈路的可用度非常低。而且，網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)傳輸方式可以兼容多種數(shù)據(jù)鏈，如寬帶高速數(shù)字多波束中繼數(shù)據(jù)鏈、衛(wèi)星中繼數(shù)據(jù)鏈、通用戰(zhàn)術數(shù)據(jù)鏈，以及無人機群的無線局域網(wǎng)等。在寬帶互聯(lián)網(wǎng)中，各個節(jié)點兼有主機和路由器兩種功能。組建具有較強信息感知與獲取能力、通信能力和健壯性的無人機MANET網(wǎng)絡已經(jīng)成為多無人機通信研究的熱點。無人機網(wǎng)絡一般由無人機群和基站組成，采用MANET（移動自組網(wǎng)絡）多跳無線網(wǎng)絡通信技術，組成無人機通信MANET網(wǎng)絡，實時控制無人機群和傳輸偵察信號，增強無人機的通信能力和抗毀傷能力，將極大增強無人機對戰(zhàn)場信息的感知獲取能力，提高無人機協(xié)同執(zhí)行任務的能力，以適應未來戰(zhàn)爭的需求。本文研究的具體內容就是基于現(xiàn)有硬件條件，使無人機編隊能夠快速進行自主的通信組網(wǎng)、拓撲變換及編隊協(xié)調。由于機間鏈路與空地鏈路各有特點，對數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ā⒏袷?、速率等的要求不同，故其采取的組網(wǎng)方案也有所區(qū)別。對無人機組網(wǎng)方案進行研究需要對兩個鏈路進行設計，即機間鏈路和空地鏈路。而設備的小型化暫時難以實現(xiàn)，因此中小型無人機尚無法實現(xiàn)自主編隊等要求。在這種情況下，對無人機組網(wǎng)方案和組網(wǎng)技術的研究已迫在眉睫，以美國為首的世界各軍事強國加快了對無人機通信理論和技術的研究，并取得了一系列成果。無人機先后在美國越戰(zhàn)、以色列中東戰(zhàn)爭、伊拉克戰(zhàn)爭、阿富汗戰(zhàn)爭以及當前利比亞“奧德賽黎明”行動等局部戰(zhàn)爭中大顯神威，進一步檢驗和驗證了無人機系統(tǒng)的實戰(zhàn)效能。目前，無人機可執(zhí)行對空、對地（海）作戰(zhàn)任務，廣泛使用于情報偵察、通信中繼、目標搜索與跟蹤和對地攻擊等各種作戰(zhàn)任務中，并發(fā)揮了重大作用。關鍵詞：通信組網(wǎng)方案；MANET無線自組網(wǎng)；Nano IP920電臺 ABSTRACTOn account of the number of Unmanned Air Vehicles (UAVs) in the using field increase substantially, the probability of air collision bees larger. Since UAVs have a remand of expand to a wider space, Federal Aviation Administration(FAA) provide that UAVs should discover the threats and avoid collision like human beings. Perception and avoidance system are the important ensure of UAVs’ realtime planning and this technology is the hot spot of the route planning research. Be aimed at avoiding the noncooperating threat , this paper studies the realtime route planning to plan the feasible route . The main contributions are as follows:(1) Problem analysis . After analysing the UAVs’ realtime route planning , I build the project model . Then we studies several algorithms and provide a contrast .(2) Algorithm design . After studying Rapidlyexploring Random Tree’s theory , a modified RRTbased UAV route planning algorithm is proposed . The key point is decreasing the planning randomness and keeping the realtime at the same time . Then I realize the algorithm using Matlab .(3) Simulation experiment . Compare the modified RRT with the former RRT . On condition of the simulation of the air collision , I build the model of threat and flight route . The result es that the modified RRT can satisfy the problem’s requirement.KEY WORDS: realtime planning, 3D route planning, Rapidlyexploring Random Tree第一章　緒　論　課題研究背景無人機（Unmanned Aerial Vehicle，UAV）是一種無人駕駛、動力驅動、可重復使用的飛行器[[] Fahlstrom P G, Gleason T J. 著, 吳漢平等譯. 無人機系統(tǒng)導論[M]. 北京:電子工業(yè)出版社. 2003[2] Brief Survey of SelfOrganization in Wireless Sensor Networks[J].Wireless Communications and Mobile ,7(7).[3] [103周遜．《IPv6下一代互聯(lián)網(wǎng)的核心》．電子工業(yè)出版社．ISBN：750538926[4] Corson S．，Macker J．Mobile Ad Hoc Networking(MANET)．IETF,RFC 2501，January 1999．[5] Charles E．Perkins，Ad hoe networking，2001，AddisonWesley,London；ISBN：020130976—9，8}23。實驗測試了拓撲結構、傳輸距離、運動情況、網(wǎng)絡節(jié)點數(shù)量和環(huán)境通視程度對數(shù)據(jù)傳輸性能的影響。（3） 仿真實驗。（2） 方案設計。本文針對MANET無線自組網(wǎng)通信技術進行了研究，提出了戰(zhàn)場無人機網(wǎng)絡模型，并以此為依據(jù)進行了無人機組網(wǎng)通信鏈路方案的設計，具體工作包括：（1） 需求分析。本 科 畢 業(yè) 論 文題目：中小型固定翼無人機組網(wǎng)通信鏈路方案設計學員姓名：易驍?shù)蠈W號：仿真工程培養(yǎng)類型：合訓類專業(yè)：200909012035所屬學院：指揮軍官基礎教育學院年級：2008級指導教員：張代兵職稱：副研究員所屬單位：機電工程與自動化學院自動化研究所國防科學技術大學訓練部制67 / 74目　錄目　錄 I摘　要 iABSTRACT ii第一章　緒　論 1　課題研究背景 1　國內外研究進展 2 2 4　研究內容與組織結構 6第二章　無人機通信組網(wǎng)關鍵技術 8 無人機通信系統(tǒng)簡介 8　無人機MANET無線自組網(wǎng)技術 9 無人機MANET網(wǎng)的特點 9 無人機MANET網(wǎng)絡的典型應用 11　基于MANET自組網(wǎng)的路由協(xié)議簡介和分析 11　無線自組網(wǎng)路由協(xié)議 11　無線自組網(wǎng)路由協(xié)議的分類 13　幾種自組網(wǎng)路由協(xié)議的簡介 15 性能比較 19 本章小結 22第三章　無人機通信組網(wǎng)方案設計 23 23 戰(zhàn)場無人機網(wǎng)絡模型 23 各種條件下對無人機組網(wǎng)的要求 24 IP920電臺簡介 25　IP920電臺的性能指標 25　IP920電臺工作模式和網(wǎng)絡拓撲簡介 27 無人機網(wǎng)絡模式分析與評估 27 兩種常見的無人機網(wǎng)絡模式 27 各組網(wǎng)模式的優(yōu)缺點評估 29 無人機組網(wǎng)方案設計 30 基于幾種組網(wǎng)模式和路由協(xié)議的無人機組網(wǎng)方案設計 30 無人機在不同情況下的網(wǎng)絡變換準則 31 本章小結 33第四章　仿真實驗與綜合分析 34　實驗環(huán)境 34　實驗內容 34　實驗過程及結果分析 35　不同拓撲結構下的電臺數(shù)據(jù)傳輸性能分析 35 不同距離下的電臺數(shù)據(jù)傳輸性能分析 44 不同運動情況下的電臺數(shù)據(jù)傳輸性能 45 不同節(jié)點數(shù)量下的電臺數(shù)據(jù)傳輸性能 49 不同通視程度下的電臺數(shù)據(jù)傳輸性能 50 本章小結 51第五章　結 論 52　總結 52　未來工作展望 53致　謝 55參考文獻 57摘　要無人機（Unmanned Aerial Vehicle，UAV）是一種無人駕駛、動力驅動、可重復使用的飛行器，可以執(zhí)行多種作戰(zhàn)任務。隨著作戰(zhàn)理念和科學技術的發(fā)展，各國軍隊要求無人機具有更高的作戰(zhàn)性能和執(zhí)行更加多樣化作戰(zhàn)任務的能力，這對無人機通信組網(wǎng)技術提出了更高的要求，研制新的通信設備、設計新的通信組網(wǎng)方案，實現(xiàn)無人機群的編隊自主化和通信網(wǎng)絡化是十分有必要的。本文分析了無人機通信網(wǎng)絡的特點和要求進行了分析，介紹研究了MANET自組網(wǎng)技術和網(wǎng)絡路由協(xié)議，對其通信性能進行了比較分析，并建立了無人機戰(zhàn)場網(wǎng)絡模型。本文針對任務需求，基于組網(wǎng)技術和可能的組網(wǎng)模式，設計了無人機通信組網(wǎng)方案，并對組網(wǎng)方案內部的各組網(wǎng)模式使用條件、模式之間的變換準則進行了設計。本文結合現(xiàn)有硬件Nano IP920電臺進行了網(wǎng)絡通信實驗，完成了電臺各拓撲結構在不同環(huán)境下的通信性能測試，并進行了簡單的性能分析。結果驗證了組網(wǎng)方案設計的正確性。]。隨著無人機系統(tǒng)技術的不斷發(fā)展，眾多功能各異的無人機被廣泛應用于各種軍事和非軍事行動中。然而隨著現(xiàn)代戰(zhàn)爭對無人機在自主性、智能化、多任務等方面的要求越來越高，原有的無人機的通信組網(wǎng)方式已不能滿足現(xiàn)實需要，無人機的作戰(zhàn)效能和智能水平已逐漸無法滿足軍事行動的要求。然而，由于無人機機身尺寸和載重量的限制，許多大型設備無法搭載到無人機上，致使無人機在智能化的集群行動方面一直進展不大。所以，基于現(xiàn)有設備，設計新的通信組網(wǎng)方案，實現(xiàn)無人機的自主編隊是十分有必要的。所謂機間鏈路的設計，指的是空中各無人機之間的通信鏈路設計；而空地鏈路的設計，指的是各無人機與地面指揮控制站之間的通信鏈路設計。為應對未來戰(zhàn)爭的要求，智能化、自組織、抗干擾能力強的組網(wǎng)方案成為了研究的熱點和難點?，F(xiàn)有的遙控與組網(wǎng)技術已不能完全滿足無人機實現(xiàn)高等級自主控制的需求，迫切需要研究面向無人機的自主實時行動的一套通信組網(wǎng)方案。單無人機作為偵察和監(jiān)視的有效手段在軍事領域的應用已經(jīng)有較長的歷史，但是對多無人機通信組網(wǎng)的研究剛開始不久?！鴥韧庋芯窟M展對于無人機群的組網(wǎng)方案，目前國內外的研究思路主要是構建無人機群組成的寬帶互聯(lián)網(wǎng)。節(jié)點之間通過多跳無線鏈路來相互進行通信，每個節(jié)點在必要的時候都要充當路由器的角色來為其他節(jié)點轉發(fā)數(shù)據(jù)包。對于超視距無人機群間、或超視距無人機群與地面測控站之間的測控通信方式，可以采用無人機群各子網(wǎng)間的多跳、無人機空中中繼或衛(wèi)星中繼方式。以中空、高空長航時無人機為空中中繼平臺的空中中繼方式具有成本低、傳輸時延小的特點，而且可以根據(jù)不同的需要采用不同的數(shù)據(jù)鏈，因此具有操作靈活、通信快捷的優(yōu)勢，并在目前得到越來越廣泛的重視。目前以美國為代表的無人機作戰(zhàn)模式與無人機戰(zhàn)術網(wǎng)絡具有以下特點： 無人機作戰(zhàn)模式仍以單機作戰(zhàn)為主。換言之，各個無人機之間缺少直接通信、協(xié)調、合作的能力，而所有的行動只能通過指揮中心來完成。上述兩種控制模式依賴與后方基地的通信聯(lián)系，對單機自處理能力和應變能力要求較低。隨著無人機微小型化使單機被擊落后造成的經(jīng)濟損失較小，以及單機處理與應變能力的提高，以機群為基礎的作戰(zhàn)單元內單機間如果具有可替補性，從而使作戰(zhàn)單元的可靠性可以大大提高。顯然，這一工作模式將使與后方指揮中心(或中繼系統(tǒng))的信息交換能力可靠性增加，也要可以提高機群執(zhí)行任務的可靠性。目前美國服現(xiàn)役的Link16僅屬于物理層網(wǎng)絡技術，且傳輸速率較低(最高238Kbps)；。但是Link16的傳輸速率較低(最高238Khps)，不適應數(shù)據(jù)傳輸率要求較高的場合。近年出現(xiàn)的TTNT網(wǎng)絡采用Internet體系結構，并開始使用MANET技術組網(wǎng)，盡管技術尚未成熟，但應當引起我軍重視，作為我國發(fā)展