摘要：中小型无人机(UAV)越来越多地应用于各种实时静态和动态任务中,已成为对人类非常有用的辅助工具。适合无人机在各种条件下进行监视和测量的因素有很多,但无人机在执行不同的实时任务时仍会受到各种挑战,且一旦在任务执行过程中任何一个约束的及时响应缺失,将会影响任务的总体结果,导致整个任务部分或完全失败,在实际中很难建立完美系统。因此,在系统中引入冗余容错来最小化故障概率并增强其鲁棒性非常重要。其中,根本问题是随着系统复杂性的增加,除非对其采取补偿措施,否则其可靠性会急剧下降。冗余容错是通过添加一个或多个模块(通常采用并行配置)作为备份来引入冗余。为了提高极端条件下航空遥感任务无人机网络系统的鲁棒性和成功率,本文将基于冗余的容错控制技术引入无人机网络设计中,确定了不同限制条件下的最佳网络解决方案。组网设计是在不同观测条件下的遥感任务如"大尺度生态监测"、"中尺度洪灾监测"、"小尺度安全监测"中,通过同步监控进行主动合作的包括多个无人机的网络。多无人机网络作为冗余容错体系结构时可以通过添加多个无人机作为备份使得系统可以容错,而无人机在不同极端条件下的位置和视角则可以作为冗余容错的场景设置。当组网方案中的无人机位置和视角超过设定的阈值时可以被认为是故障的,其将被分离并不考虑进一步分析。通过以上方式,无人机网络可以在极端条件下得到组网控制方案的有效输出,进而保证遥感观测任务的顺利进行。

摘要：针对无人机在组网过程中面临的密钥管理与身份认证问题,面向不同应用场景分别提出了有控制站支持的无人机网络认证方案(ASUSG)和无控制站支持的无人机网络认证方案(ASWGS),实现了无人机间的信任建立与安全通信。ASUSG基于椭圆曲线密码体制设计,充分利用控制站计算资源充足、通信链路稳定的特点,将控制站作为密钥生成中心,令控制站实时分发无人机公钥,并辅助无人机完成身份认证、建立安全的通信链路,减少了无人机承担的计算任务。ASWGS基于身份密码体制设计,通过门限密钥技术实现了网内节点在无控制站支持下的身份认证与密钥协商。具体组网时,节点采用遮蔽密钥的方式在公开信道传输用于生成节点私钥的秘密份额,实现了节点私钥的分布式生成。该过程通过预置节点公钥份额的方式能够以较少的计算开销有效阻止恶意节点的干扰行为。安全性分析显示,所提方案能够有效抵御无人机网络面临的身份假冒、消息重放、中间人攻击等多种典型的安全威胁。同时,基于国密算法在Linux平台上对上述两种认证方案进行了仿真实现,实验结果表明,相比于现有方案,本方案中的无人机节点在密钥管理的过程中所需计算开销更少。本文方案能够实现无人机在资源受限条件下的安全组网认证与会话密钥协商。

摘要：无人机是低空领域准确、灵活、高效获取多种类型高分辨率遥感数据的重要载体,无人机遥感技术在行业应用创新和管理部门科学决策之间构筑起信息沟通的关键桥梁。随着科技的进步、大数据时代的来临,无人机遥感系统的硬件设备、信息提取方法都取得了飞速的发展;同时其在国民经济主要行业领域的应用也面临着前所未有的机遇和挑战。论文首先介绍了无人机遥感系统的硬件研发进展,并指出轻小型、高精度、标准化与集成化是未来无人机遥感系统发展的总体趋势。其次,详细介绍了目前轻小型无人机遥感应用在农业、林草业、电力、测绘、大气探测和地质灾害等行业的应用现状,指出实现无人机多源遥感数据获取、融合、分析和提取的综合平台是未来轻小型无人机在民用领域行业应用创新的关键所在。最后,针对载荷与飞行平台的一体化集成应用、无人机组网作业、海量数据管理和信息自动化提取等发展趋势提出了几点思考。轻小型无人机遥感在国民经济各行业应用的普及化和标准化,将有助于国家和区域社会经济的健康发展。

摘要：文章设计了一种基于开源飞控APM的高级飞控系统,包含硬件电路模块和软件算法模块,主控芯片STM32H7可高速运行至400 MHz,通过MAVLink协议控制APM无人机,设计了以高级飞控系统控制无人机的一键起飞控制流程、遥控量的控制功能、上传飞行任务到APM飞控功能;移植UCOSIII操作系统,并结合MAVLink协议设计了编队组网架构,精简协议数据流,使之适应组网通信;在高级飞控系统测试了智能粒子群算法的无人机集群搜索与航迹规划,模拟9架无人机在1×105 m 2区域搜索3个目标,仿真结果表明该算法200 ms的迭代更新速度满足实际要求;高级飞控系统的控制功能同样适用于MAVLink协议的其他飞控,如PX4飞控。

摘要：相对于传统的时分复用接入(TDMA)协议,动态时分复用接入(D-TDMA)协议能够更有效地利用时隙资源,特别适用于网络拓扑不稳定的大规模无线自组织网络。