话说无人机

无人机用于军事打击行动已有十多年,至今已有长足发展。士兵现在可以使用仅有5磅重的,可以装在背包里的无人机来进行战术侦察,而下一步这种无人机将会拥有一种被制造商称为魔法弹的功能,用来进行自杀性攻击。特别行动部队已研制出一种可由掠夺者无人机发射出的弹头,该弹头可用于破门。K-MAX直升无人机可将补给品输送至驻扎在阿富汗前线军事基地的部队。暴风无人机在通过气球送至高空并释放后,可以派出更多小型名为的无人机,这些小型无人机在滑翔至地面的同时可收集数据。现在美国国务院已向伊拉克上空派出了一小队监察无人机,以保护当地美国大使馆工作人员的安全。总之现在越来越多的无人机正在被投入使用,对于美军来说,它们的用处似乎无穷无尽。民用无人机用途更广
       2011年起,美国在全球各地前所未有地频繁使用无人机开展秘密行动,无人机几乎成了美军的符号,媒体对无人机行动的报道令人们开始认识这种新型作战设备。由于拥有卓越的作战能力和优势,无人机将继续在21世纪的军事舞台上扮演重要角色,带来深远影响。
常常坠毁的无人机

  1998年,因为考虑到利用巡航导弹在阿富汗击毙基地组织头目拉登的军事行动计划,预计会造成300人伤亡的连带伤害,加之情报部门所掌握的情报准确率仅为50%,美国比尔·克林顿政府终止了这一计划。经历了此次事件之后,五角大楼的决策者们愈发努力地寻找新的更为精准的打击手段。2000年至2001年,美国空军花了很大力气把地狱火反坦克导弹装配到一架名为掠夺者的无人机上。目前已知死于武装无人机炮火下的第一人为基地组织高级军事指挥官穆罕穆德·阿特夫,此人于200111月在阿富汗被击毙。
  2011 12 4日,一架RQ-170“哨兵无人机在伊朗坠毁,美国将这起事故归咎于数据连接丢失及其他未知故障。两星期后,一架非武装死神无人机在塞舌尔的一条机场跑道尽头坠毁。截至20107月,经美国空军确认的无人机事故已有79起,平均每起事故造成100万美元的损失。美国空军认为造成这些事故的原因主要有:天气状况恶劣,通讯连接丢失或中断,以及人为操作失误无人机在美国发展迅猛。
 
无人机地面网络(AUGNet)
 
       本文介绍的无线移动Ad Hoc网络中无线电的实现节点安装在固定场所,地面车辆和无人机(重量:10公斤)。方案网络允许在任何两个节点直接或通过任意的进行通信作为继电器的其他节点的数目。我们设想两种情况中的这种类型的网络。
在第一阶段,该无人机作为一个突出的无线节点连接断开地面接收机。在第二,网络使无人机组通信其他扩展小型无人机的经营规模和范围。该网络由网状网络接收机组装的低成本的商业现成的组件。“无线电通讯是一种基于IEEE 802.11b(无线局域网)的无线接口和控制由一个嵌入电脑。网络协议是一个实现的动态源路由网络协议。
接收机被安装在的环境围封室外的固定和车载安装,或直接在我们的定制无人机。监测架构已经嵌入到无线电进行详细的性能表征和分析。本文描述了这些组件的性能测试结果在的室外测试范围。
   
一,引言
通过高空作业车的沟通法之间的网络目前的系统使用专门的成本高,在指定的军用无线电波段的收发机。辆(UAV),并有可能彻底改变战场通信而开放的许多科学和商业应用。
COTS技术的一个例子是IEEE802.11b无线局域网(WiFi),它可以连接移动节点到一个固定的基础设施。这是被广泛部署,其中包括在无人机应用程序。
 
在本文中,我们考虑ad hoc网络组成的方案在地面上的节点和方案节点安装
在小型无人机,这是我们表示特设无人机地面网络(AUGNets)。我们设想两大AUGNet方案作为在图1所示。
 1 (left): ad hoc networking with the UAV increases ground node connectivity.
Scenario 2 (right): ad hoc networking between UAVs to increase operational range.
1:方案1(左):Ad hoc网络与无人机增加接地节点连接。
方案2(右):Ad hoc网络之间的无人机,以提高作战范围。
 
在第一种方案,因为网络中的地面节点断开的距离和/或地形。无人机作为一个特设继电器保持连接。在第二个方案中,小型无人机,因为有效载荷的限制,限制了通信范围反过来又可能限制业务范围。多架无人机之间的通信范围扩展中继。
 
在这本文中,我们描述了我们努力构建这样一个hoc网络。它是建立在我们早期的工作在802.11b ad hoc网络协议和小型无人机通讯。我们目前的表现结果的无人机的作用,重点在第一种情况下,UAV通信测试满载进行。
图2: Mesh网络收发(MNR
 
图3: MNR在车辆或固定地面安装
 
途径
一个AUGNet提出了一些挑战。特设节点可以是在多种构型。一些潜在的配置包括安装在高杆固定站点,安装在车辆上的移动节点,人员携带节点,或者安在一个小型UAV架空节点。该设计应该是模块化的,所以,它可以应用到所有这些配置。该无人机节点会出现一些特殊的考虑。无人机通常可以沟通大部分的接地节点。
 
 
c路由算法倾向于路由流量,从而限制了通过无人机通信的无人机带宽瓶颈。,无人机也可能有额外的先导控制收发机,。我们的方法包括四个工作:(1)特设网络软件,(2)通讯硬件,(3)无人机平台,及(4)试验台监控架构。
 
网络与通信相结合的软件硬件,我们表示的网状网络(MNR)。 MNR所示。 MNR硬件包括一个Soekris单板计算机,802.11b卡,通双向放大器,具有,高达1W的输出,和一个GPS。我们的方法的一个关键是,是否安装在所有节点某型无人机,在一个固定的地面站点,或安装在车辆节点,使用相同的核心MNR。该电台的区别仅在于他们的包装。这大大简化了我们的软件和硬件的开发。
 
图4:MNR安装在无人机 
 
MNR运行的动态源路由协议(DSR
 
:通过802.11b与其他节点通信。我们选择DSR,因为它的路由的需求。在按需路由,流量源只不过是一个路由到一个的目标,当有数据要发送。因此,节点不浪费带宽试图建立路由,他们将永远不会使用。当一个节点需要发送一个数据包,它启动一个建立在网络节点之间的路由请求过程一个路由。 DSR也使用源路由数据包的源由此可以准确地指定路由数据包将随之而来。我们实现了DSR自己使用的Click模块化路由器。我们用我们自己的实现根据需要自由修改协议。该软件运行在Linux操作系统(WISP区分配
 
一个精简版的Linux,其大小为8MB)和已经被移植到其他一些设备,包括笔记本电脑和掌上电脑。无人机是“通信管家”为基础的设计。的主要标准是,它用于不同的飞行配置灵活,多长(小时)续航不间断飞行测试,并有一个大的有效载荷进行MNR其他可能的包。为平面的规格如下所示。这里已建成平面设计
美国科罗拉多州大学使用碳纤维复合材料的施工技术。该无人机主体中所示:
      我们测试的无人机无线频段包括:900MHz2.4GHz802.11b无线产品的频段。测量频谱分析仪和伯克利Variatronics的黄蜂WLAN分析仪显示没有可识别的干扰电源之间的频段。没有过多的数据包丢失,天线放置在一个无人机几厘米的面积。 900MHz2.4GHz天线将安装在无人机两侧的我们不希望任何通信干扰。该试验台的监控架构由每MNR节点上的监控代理和数据采集协议。的监控代理报告的信息发送或接收的每一个数据包的每个节点上。“信息允许要跟踪的每个数据包,当它穿过网络。节点的位置信息随着时间的推移也收集。每个节点创建一个定期报告中的数据包和节点信息,并将其发送到ad hoc网络中的网关和一个数据存储库。这个数据可以事后进行分析和基于网的显示器接口允许用户可视化和探索的网络活动。测试平台和监测其他地方详细描述。
 
 

图5:(Table Mountain)测试网站