本书重点介绍面向无人机集群的自组网问题。主要考虑无人机集群作为空中基站构建空中骨干网来辅助地面通信和使用无人机集群构建独立网络这两种典型场景。在这两种场景下，多无人机之间主要通过自组织的方式形成网络，其中涉及无线通信、自组网、资源优化，以及智能化等技术。因此，本书的主要内容包括：面向无人机集群不同传输需求的一体化可靠通信波形设计；无人机作为空中基站场景下的按需覆盖部署、终端接入控制，以及通信资源和移动轨迹等多维资源的智能优化；无人机集群构建独立网络场景下的自组织快速建网机制、分布式资源分配和拓扑控制等相关内容。
样章试读
目录
- 目录
前言
第1章 绪论 1
1.1 无人机通信网络概述 1
1.2 无人机技术与发展 3
1.2.1 单体无人机发展概述 3
1.2.2 无人机集群发展概述 9
1.3 无人机通信组网的需求与发展趋势 12
1.3.1 需求分析 12
1.3.2 研究现状 15
1.3.3 发展趋势 21
1.4 本书章节安排 23
参考文献 24
第2章 面向无人机集群的一体化可靠通信 29
2.1 引言 29
2.2 基于SC-FDE的直接序列扩频通信波形 31
2.2.1 系统框架 31
2.2.2 时频混合直接序列扩频接收机结构 32
2.2.3 基于CAZAC序列的扩频通信方法 33
2.2.4 仿真结果与分析 34
2.3 控制数传一体化波形设计 36
2.3.1 基于循环码移键控的高速扩频通信方法 36
2.3.2 多模式自适应扩频通信机制设计 40
2.3.3 仿真结果与分析 41
2.4 认知跳频抗干扰机制 43
2.4.1 问题概述 43
2.4.2 分布式认知跳频通信框架 45
2.4.3 基于异步跳频机制的信道盲交汇策略 47
2.4.4 实验结果与分析 49
2.5 本章小结 56
参考文献 57
第3章 无人机空中基站按需部署及终端接入 59
3.1 引言 59
3.2 国内外研究现状及发展动态分析 60
3.3 无人机空中基站部署算法 63
3.3.1 系统模型与问题描述 64
3.3.2 无人机空中基站部署算法设计 68
3.3.3 仿真结果与分析 73
3.4 无人机辅助固定基站的部署算法 80
3.4.1 系统模型与问题描述 80
3.4.2 混合式部署算法设计及仿真 84
3.4.3 性能仿真与分析 89
3.5 地面终端用户接入算法 102
3.5.1 三种典型的接入算法 102
3.5.2 仿真结果与分析 105
3.6 本章小结 107
参考文献 108
第4章 无人机空中骨干网通信资源分配 112
4.1 引言 112
4.2 网络场景和协议介绍 114
4.2.1 并行传输MAC协议 115
4.2.2 无人机空中骨干网通信过程 116
4.3 系统模型和问题描述 116
4.3.1 位置预测和表征 117
4.3.2 定向天线三维模型 118
4.3.3 毫米波信道模型 120
4.3.4 问题构建 121
4.4 基于对偶的迭代搜索资源分配方案 123
4.4.1 构建对偶问题 123
4.4.2 计算对偶函数 124
4.4.3 优化对偶函数和求解原问题 127
4.4.4 基于对偶的迭代搜索算法 130
4.4.5 算法复杂度分析 130
4.5 序贯穷举资源分配方案 131
4.5.1 序贯穷举分配算法 131
4.5.2 算法复杂度分析 133
4.6 仿真结果与分析 133
4.6.1 算法收敛性评估 135
4.6.2 链路数量、时隙数量和波束宽度对平均吞吐量的影响 136
4.6.3 链路调度优先级 138
4.6.4 传输速率公平性 139
4.6.5 时隙分配公平性 140
4.6.6 计算复杂度 141
4.7 本章小结 142
参考文献 142
第5章 无人机空中基站轨迹和通信资源联合优化 146
5.1 引言 146
5.2 基于约束强化学习的单无人机轨迹与通信资源联合优化 148
5.2.1 系统模型与问题描述 148
5.2.2 基于约束强化学习的无人机轨迹与通信资源联合优化 151
5.2.3 仿真实验与性能分析 158
5.3 基于协作多智能体强化学习的多无人机轨迹与通信资源联合优化 163
5.3.1 系统模型与问题描述 163
5.3.2 基于协作多智能体强化学习的轨迹与通信资源联合优化 167
5.3.3 仿真结果与分析 175
5.4 本章小结 180
参考文献 181
第6章 无人机自组网抗干扰快速建网 184
6.1 引言 184
6.2 基于局部信息的多信道自主建网机制 185
6.2.1 问题定义 185
6.2.2 多信道自主建网算法 186
6.2.3 仿真结果与分析 193
6.3 基于自适应蜂鸟算法的拓扑优化 197
6.3.1 问题定义 197
6.3.2 基于ADHA的拓扑优化 201
6.3.3 仿真结果与分析 211
6.4 本章小结 219
参考文献 220
第7章 受生物启发的无人机自组网资源分配 223
7.1 引言 223
7.2 受萤火虫同步启发的时域避免碰撞演进机制 224
7.2.1 萤火虫同步现象及其数学模型 225
7.2.2 受萤火虫同步现象启发的免碰撞资源调度方案 231
7.2.3 仿真结果与分析 237
7.3 基于浓度扩散的频域多信道分布式自适应组网机制 239
7.3.1 问题建模 240
7.3.2 基于分布式分簇改进模型及算法 242
7.3.3 仿真结果与分析 245
7.4 基于图着色的时频空三维网络资源调度算法设计 251
7.4.1 基本概念与问题建模 251
7.4.2 基于图着色的二维资源分配 253
7.4.3 基于图着色的多频率下时频空三维资源分配 256
7.4.4 仿真结果与分析 258
7.5 本章小结 260
参考文献 261
第8章 基于虚拟力的无人机集群拓扑控制 263
8.1 引言 263
8.2 虚拟力场基本模型 266
8.2.1 引力模型 267
8.2.2 斥力模型 268
8.2.3 引力和斥力作用实例 269
8.3 基于虚拟力场的按需覆盖 274
8.3.1 系统模型与问题描述 274
8.3.2 虚拟力设置 275
8.3.3 基于虚拟力的分布式部署算法 279
8.3.4 算法仿真 282
8.4 基于虚拟力场的规则拓扑构建 287
8.4.1 系统模型和问题构建 287
8.4.2 虚拟力设置 288
8.4.3 基于虚拟力的拓扑构建算法 293
8.4.4 仿真结果与分析 294
8.5 基于虚拟力场的群体移动控制算法 299
8.5.1 系统模型和问题构建 299
8.5.2 虚拟力设置 300
8.5.3 基于虚拟力的群体移动控制算法 301
8.5.4 仿真结果与分析 307
8.6 本章小结 316
参考文献 316
京公网安备 11010102004214号