无线紫外光通信论文提纲,无人机集群论文提纲

集群无人机中无线紫外光通信拓扑容错方法研究

摘要：无线紫外光（Ultraviolet,UV）通信通过大气粒子散射传输信息,具有非直视、抗干扰能力强的特点。无人机集群飞行可以提高集群的整体效率,将无人机集群飞行和紫外光通信相结合,可以充分发挥紫外光通信的优势,使集群间通信更加安全可靠。研究无线紫外光网络拓扑容错对无人机集群飞行的稳定性具有重要意义,此外,无人机网络通信链路能否快速恢复严重影响整个网络的连通性能。本文着重研究无线紫外光通信网络拓扑的容错控制问题,深入探讨了三维空间中无线紫外光通信网络拓扑的控制方法,通过单连通拓扑网络控制实现二连通通信网络,确保无人机集群内可以稳定通信。本文研究内容如下:（1）对无线紫外光通信网络拓扑建模,将图论知识运用到无线紫外光通信网络中并分析网络拓扑结构,阐述了无线紫外光通信网络中多跳的信息传输方式。介绍了无线紫外光通信拓扑控制理论的研究,证明了在无人机集群中通过移动局部无人机位置实现网络拓扑控制的合理性。（2）针对无人机集群中节点运动导致通信链路中断问题,深入研究了无人机集群中三维紫外光通信网络的k-跳局部拓扑信息,提出无人机集群局部通信网络拓扑容错算法。将无线紫外光通信网络中全局割点的消除运用到二连通容错网络拓扑的构建中,并通过仿真分析了三维空间中无线紫外光通信网络容错算法的性能。（3）针对三维无线紫外光通信链路干扰问题,提出无人机集群中三维无线紫外光网络抗干扰的容错拓扑控制算法。将紫外光通信节点与汇聚节点的不相交链路数作为容错性能指标,以降低链路间的干扰、保证紫外节点与汇聚节点间双向稳定通信为优化目标,在容错性能和抗干扰能力间求解一个最佳的功率分配方案。研究表明,本文所提算法可以实现无线紫外光容错通信网络拓扑结构的快速构建,并且极大地降低了无线紫外光通信网络链路间的干扰。综上所述,本文研究了两种三维无线紫外光通信网络容错方法,为无人机集群构建容错紫外光通信网络提供理论基础。 

关键词：无线紫外光通信;无人机集群

文章目录

摘要

abstract

1 绪论

    1.1 研究背景与意义

    1.2 国内外研究进展

        1.2.1 无线紫外光通信研究

        1.2.2 通信网络容错拓扑控制研究

        1.2.3 无人机集群通信拓扑容错研究

    1.3 本文主要工作

    1.4 本文组织结构

2 无人机集群中无线紫外光网络容错拓扑理论

    2.1 无线紫外光通信网络

        2.1.1 无线紫外光工作模式

        2.1.2 无线紫外光通信覆盖范围

        2.1.3 无线紫外光通信能耗模型

    2.2 无人机集群飞行理论

        2.2.1 集群飞行分类

        2.2.2 集群飞行特点

        2.2.3 集群飞行通信网络

    2.3 无线网络容错控制方法研究

        2.3.1 网络模型

        2.3.2 拓扑容错问题定义

        2.3.3 分布式容错控制算法

    2.4 本章小结

3 无人机集群局部通信网络拓扑容错算法

    3.1 问题描述及分析

    3.2 基于割点检测的无人机集群容错算法

        3.2.1 无人机集群三维运动模型

        3.2.2 割点检测算法的相关研究

        3.2.3 紫外光通信网络拓扑割点检测算法

    3.3 无人机集群局部网络拓扑容错算法

        3.3.1 无人机节点移动自由度模型

        3.3.2 LTFTMF算法思想

    3.4 仿真与分析

        3.4.1 UVCBNC算法仿真分析

        3.4.2 LTFTMF算法评价及仿真分析

    3.5 本章小结

4 无人机集群中抗干扰的无线紫外光网络容错算法

    4.1 问题描述

        4.1.1 无线紫外光网络拓扑模型

        4.1.2 紫外光NLOS通信干扰模型

    4.2 粒子群优化算法

        4.2.1 标准粒子群算法

        4.2.2 自适应变异粒子群优化算法

        4.2.3 AMPSO算法粒子更新

    4.3 LFTWUN算法实现

        4.3.1 优化目标描述

        4.3.2 算法描述及实现

    4.4 仿真结果及分析

        4.4.1 节点度分布情况

        4.4.2 链路干扰比较

        4.4.3 容错性能比较

    4.5 本章小结

5 总结与展望

    5.1 总结

    5.2 展望

致谢

参考文献

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