无人机在航拍、灾害救援、无线通信、物流等领域获得了广泛的应用，其中无人机通信与组网是重要的支撑技术。本书面向无人机网络空地组网和空中独立组网两大典型场景，对无人机网络的理论分析、组网方法、资源管理等问题进行研究。希望本书能帮助读者了解无人机通信与组网的研究进展、研究机会和标准化进展，为读者后续学习、研究和工程实践提供一定的启发和帮助。
样章试读
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序
前言
第1章绪论1
1.1无人机的发展1
1.2无人机通信与组网的应用场景2
1.3无人机通信与组网的研究方向3
1.3.1无人机通信与网络的性能分析3
1.3.2无人机网络的协议设计4
1.3.3无人机网络的频谱利用5
1.3.4无人机网络的资源管理方法6
1.4本书章节安排7
参考文献8
第2章无人机通信技术与标准化进展12
2.1引言12
2.2无人机通信频段12
2.3无人机通信关键技术13
2.3.1天线技术13
2.3.2调制技术14
2.3.3信息编码技术15
2.3.4抗干扰技术17
2.4无人机通信标准化进展18
2.4.1无人机辅助地面通信场景19
2.4.2无人机独立组网场景21
参考文献25
第3章无人机网络容量分析27
3.1引言27
3.2无人机通信网络系统模型及问题描述29
3.2.1系统模型29
3.2.2性能指标的定义30
3.3无人机通信链路性能分析32
3.3.13D随机运动轨迹下U2U链路32
3.3.22D随机运动轨迹下U2U链路34
3.3.33D随机运动轨迹下U2G链路35
3.4密集化无人机网络和中继性能分析37
3.4.1直接链路37
3.4.2中继链路38
3.4.3不完美CSI接收39
3.5数值仿真与分析40
3.6总结44
参考文献44
第4章无人机网络连通性分析46
4.1引言46
4.2系统描述和问题建模47
4.2.1系统模型47
4.2.2中断概率48
4.3集群通信无线网络连通性分析50
4.4存在地面干扰情况下集群通信无线连通性分析51
4.4.1地面发射机干扰下的中断概率52
4.4.2集群网络连通性分析54
4.4.3集群网络广播连通性分析55
4.5数值仿真与分析55
4.5.1仿真条件设置55
4.5.2集群网络连通性分析56
4.5.3集群网络广播连通性分析60
4.6总结60
参考文献60
第5章用于物联网数据采集的无人机网络性能分析62
5.1引言62
5.2场景介绍63
5.3系统模型64
5.4单无人机场景下的容量分析66
5.4.1理想场景下的容量分析66
5.4.2考虑地面传感器网络节点随机分布的容量下界分析70
5.5多无人机场景下的容量分析72
5.5.1顺序型飞行的多无人机场景下的容量分析72
5.5.2循环型飞行的多无人机场景下的容量分析76
5.5.3无人机数量与传感器网络容量下界79
5.6传感器网络容量的界限分析82
5.6.1单无人机场景的容量边界分析83
5.6.2多无人机场景的容量边界分析85
5.7总结87
参考文献88
第6章无人机网络邻居发现方法89
6.1引言89
6.2系统模型90
6.2.1天线扫描模式90
6.2.2参数设置92
6.3邻居发现策略93
6.3.1邻居发现步骤93
6.3.2无人机移动性对邻居发现的影响93
6.4性能分析与参数选取96
6.4.1邻居发现效率的分析96
6.4.2最佳发送概率98
6.4.3最佳睡眠概率99
6.5仿真结果及分析102
6.5.1各参数对邻居发现效率的影响102
6.5.2发送概率104
6.5.3睡眠概率106
6.5.4不同邻居发现策略的比较109
6.5.5对邻居发现策略实用性的研究111
6.6总结112
参考文献112
第7章无人机网络多址接入方法114
7.1引言114
7.2系统模型116
7.2.1CNPC链路116
7.2.2数据链路116
7.3多址接入协议117
7.3.1信道复用117
7.3.2包格式118
7.3.3时隙占用策略119
7.3.4通信示例122
7.4多址接入性能分析124
7.4.1帧划分对接入效率的影响124
7.4.2基于马尔可夫链的UD-MAC分析125
7.4.3DTN机会与维度的关系126
7.4.4DTN机会与传输方式选择133
7.5仿真结果及分析133
7.5.1帧划分对接入效率的影响133
7.5.2UD-MAC和VeMAC对比134
7.5.3数据信道的分配135
7.5.4DTN机会与维度的关系136
7.6总结140
参考文献140
第8章无人机基站频谱共享142
8.1引言142
8.2无人机网络与地面网络的频谱共享143
8.2.1无人机空地信道介绍143
8.2.2二维无人机网络的频谱共享模型及性能分析144
8.2.3三维无人机网络的频谱共享模型及性能分析155
8.2.4仿真结果及分析162
8.3基于频谱共享模型的无人机最佳部署166
8.3.1拉格朗日乘子法167
8.3.2无人机最佳部署168
8.3.3仿真结果及分析173
8.4总结174
参考文献174
第9章旋翼无人机基站资源管理方法176
9.1引言176
9.2带外回传场景下的UBS资源管理及部署178
9.2.1问题建模178
9.2.2路径损耗模型与频谱效率179
9.2.3优化问题180
9.2.4最优资源分配181
9.2.5UBS位置优化183
9.2.6回传受限的用户分配问题184
9.2.7复杂度分析192
9.2.8性能仿真与结果分析193
9.3带内回传场景下的UBS资源管理及部署198
9.3.1问题建模199
9.3.2优化算法200
9.3.3复杂度分析202
9.3.4性能仿真与结果分析202
9.4总结204
参考文献205
第10章固定翼无人机基站联合资源管理与路径规划方法207
10.1引言207
10.2系统模型209
10.2.1网络结构209
10.2.2前传、回传资源共享策略210
10.2.3能量损耗模型211
10.2.4无人机飞行轨迹的约束212
10.3带外回传固定翼无人机基站的资源分配及轨迹设计213
10.3.1带外回传固定翼无人机基站的圆形轨迹213
10.3.2带外回传运动轨迹的迭代凸优化方法215
10.4带内回传固定翼无人机基站的资源分配及轨迹优化217
10.4.1带内回传的圆形轨迹217
10.4.2带内回传的迭代优化方法218
10.5复杂度分析219
10.6仿真结果220
10.7总结224
参考文献224
附录A226
附录B232
索引239
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