發(fā)布時間：2020-06-21 22:39

【摘要】：在無人機的應(yīng)用從軍事領(lǐng)域迅速擴展到民用以及商用領(lǐng)域的同時,無人機的“黑飛”、“亂飛”和“盜飛”、“劫持”現(xiàn)象大量存在,對社會安全造成危害。針對這些現(xiàn)象,本文研究了基于地理圍欄無人機地面站監(jiān)控系統(tǒng),設(shè)置“禁飛區(qū)”,防止無人機“黑飛”、“亂飛”;同時,研究設(shè)計了無人機數(shù)據(jù)鏈的混合加密認證方案,避免無人機被“盜飛”、“劫持”。具體研究從以下兩方面展開:(1)無人機地面控制站作為無人機系統(tǒng)的重要組成部分,是監(jiān)控無人機的關(guān)鍵設(shè)備。針對無人機“黑飛”、“亂飛”現(xiàn)象。首先分析了無人機出現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因,研究了適應(yīng)于無人機“禁飛區(qū)”劃定與判斷的地理圍欄算法,然后利用算法在研究設(shè)計的基于Google Earth和Arc GIS的地學(xué)瀏覽器中預(yù)劃分無人機的圍欄區(qū)域,設(shè)置圍欄事件,判斷無人機是否闖入“禁止飛區(qū)”,對無人機進行可視化監(jiān)控,報警提示無人機駕駛員強行改變無人機飛行路徑。同時還利用Sktech UP軟件構(gòu)建并繪制無人機的三維模型,運用XML技術(shù)實現(xiàn)無人機三維模型的飛行模擬仿真,仿真驗證了該研究在無人機地面控制站應(yīng)用的可行性,可以有效實現(xiàn)無人機安全飛行的管控功能,提高無人機應(yīng)用安全。(2)針對無人機“盜飛”、“劫持”事故。研究無人機數(shù)據(jù)鏈的上行鏈路的加密方案,提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩�性和可靠性。具體過程:首先選擇高性能的信道編碼,提高數(shù)據(jù)鏈的可靠性和抗干擾性;然后通過研究常用的兩種加密體制的典型算法AES加密標準和優(yōu)化RSA加密算法,從無人機上行鏈路的安全需求著手,利用兩種加密算法的優(yōu)勢,提出一種兼顧傳輸效率與安全性的混合加密認證方案,保證無人機上行鏈路數(shù)據(jù)的保密性、完整性和可靠性,并且對該方案的安全性能進行分析,驗證其加密效果。其中還可以針對“盜飛”事故,利用地理圍欄功能,劃分限制區(qū)域,設(shè)置圍欄事件:禁止飛出。綜上,本文針對“黑飛”、“亂飛”事故,設(shè)計地理圍欄算法,實現(xiàn)無人機地面站的地理圍欄功能;針對“盜飛”、“劫持”事故,設(shè)計無人機數(shù)據(jù)鏈的加密認證方案,為進一步研究開發(fā)滿足無人機安全應(yīng)用的地面站系統(tǒng)做了一定的基礎(chǔ)研究工作。
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：V279;TP277
【圖文】：

無人機無線電臺無線電臺算機matlab仿真軟件GPS信息 GPS信息發(fā)送接收接收發(fā)送圖 3.7 地面站系統(tǒng)半物理仿真平臺結(jié)構(gòu)圖（1）矩形地理圍欄算法仿真。矩形地理圍欄參數(shù)設(shè)置為 P0(1000, 500)，P1(3000, 500)，P2(1000, 3000)，P3(1000, 1000)，無人機的 GPS 位置信息為 P(3000,2500, 1500)，經(jīng)過地理圍欄算法解算，進行判斷。矩形算法仿真圖如圖 3.8(a)。（2）長方體地理圍欄算法仿真。設(shè)置長方體圍欄參數(shù)為 A(3500, 500, 2000)，A′(3500, 500, 500)，B(3500, 3000, 2000)，B′(3500, 3000, 500)，C(1000, 3000,2000)，C′(1000, 3000, 500)，D(1000, 1000, 2000)，D′(1000, 1000, 500)。無人機的 GPS 位置信息經(jīng)過坐標轉(zhuǎn)換為 P(3000, 2500, 1500)，長方體檢測判斷算法仿真圖如圖 3.8(b)所示。

圖 3.9 球形算法仿真圖真結(jié)果：無人機測試點在球體地理圍欄外部。由此可，正常飛行。結(jié)無人機帶來社會安全問題這一背景，研究了地理圍欄用，提高無人機系統(tǒng)的提高安全水平。作為一種接近根據(jù)無人機的需求自定義觸發(fā)規(guī)則，如觸發(fā)范圍、形設(shè)計了改進地理圍欄檢測判斷算法，通過 MATLAB 圍欄算法作比較，驗證其可行性與三維地理圍欄的優(yōu)

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本文編號：2724754