臺灣博碩士論文加值系統

本研究為針對傳統編隊飛行中硬體與通訊模式缺點進行改良，包含了重新設計之多微控器系統硬體及循序廣播通訊模式。多微控制器系統利用了分散式運算設計，使運算能力提升且應用上更具彈性，且在循序廣播的通訊模式下，設計了質因數分解判別機制，確保通訊的過程中傳遞飛行資訊的安全性，經過隨機數值的模擬環境驗證，確立此判別機制具有可行性，更具有實用價值。

This research investigates the improvement on hardware and communication for traditional UAV formation flight. The major tasks include the redesign of a multi-microcontroller system and a Sequential Cyclic Broadcast Communication (SCBC) mechanism. The multi-microcontroller system allows the implementation of a distributed computation architecture for improving the computational capability and flexibility for varies applications. Based on the SCBC structure, an identification algorithm using prime factorization techniques is developed to ensure the transmission security of the transmitted flight information. The proposed algorithm is successfully verified using a random numerical simulation.

目錄
目錄 iii
圖目錄 v
第一章 緒論 1
1.1研究背景與目的 1
1.2文獻回顧 2
1.3研究方法 3
第二章 系統設計 4
2.1系統架構 4
2.2通訊模式 7
第三章 硬體設計 11
3.1硬體架構 11
3.2 硬體元件及外接模組 18
3.3硬體優點 25
第四章 機隊通訊機制設計 26
4.1需求與起因 26
4.2 判別機制設計概念 27
4.3質因數判別機制設計 28
4.4質因數判別機制流程 30
4.5演算法驗證 33
4.5.1驗證環境 33
4.5.2遞歸法 34
4.5.3 判別機制流程模擬 36
4.6效能及缺陷分析 42
第五章 實驗及未來展望 48
5.1封包遺失實驗 48
5.2 未來展望 51
參考文獻 52
附錄一 53


圖目錄
圖1.2-1實驗室設計之分布式多單晶片微控制器飛行控制系統 2
圖2.1-1機載端系統架構圖 6
圖2.2-1 XBee-PRO模組(圖源: https://www.digi.com/xbee-zigbee) 8
圖2.2-2長機(UAV1)廣播示意圖 9
圖2.2-3僚機(UAV2)接續廣播示意圖 10
圖2.2-4其他僚機(UAV3)接續廣播示意圖 10
圖3.1-1多微控制器系統硬體組裝圖 12
圖3.1-2多微控制器系統硬體元件示意圖 13
圖3.1-3硬體設計電路圖(一) 15
圖3.1-4硬體設計電路圖(二) 16
圖3.1-5 印刷電路板走線佈局(Top Layer) 17
圖3.1-6 印刷電路板走線佈局(Bottom Layer) 17
圖3.2-1 GPS模組及其陶瓷天線 19
圖3.2-2在淡江大學書卷廣場GPS定位數據 20
圖3.2-3 Google Map搜尋經緯度座標 21
圖3.2-4 X-CTU軟體 23
圖3.2-5 Foca v2.2模組 24
圖4.4-1質因數判別機制流程圖(發送端) 30
圖4.4-2質因數判別機制流程圖(接收端) 32
圖4.5-1 Dev-C++視窗化介面 33
圖4.5.2-1 整數120遞歸法進行質因數分解 34
圖4.5.2-2遞歸法質因數分解流程圖 35
圖4.5.3-1 1000筆隨機亂數分布圖 37
圖4.5.3-2 模擬流程示意圖(一) 38
圖4.5.3-3 模擬流程示意圖(二) 40
圖4.5.3-4 模擬流程示意圖(三) 41
圖4.6-1 模擬流程誤判分析結果(一) 42
圖4.6-2 模擬流程誤判分析結果(二) 45
圖5.1-1 封包丟失實驗結果 49

參考文獻
[1]洪為勝,分布式多微控制器系統發展環境設計,淡江大學航空太空工程學系碩士論文,2013
[2]李奕儒,四旋翼機編隊飛行的探討, 淡江大學航空太空工程學系碩士論文,2013
[3]梁辰暐,四旋翼編隊飛行-導引率之模擬與實現,淡江大學航空太空工程學系碩士論文,2015
[4]Chulwoo Park, Namhoon Cho, Kyunghyun Lee and Youdan Kim, Formation Flight of Multiple UAVs via Onboard Sensor Information Sharing,Sensors 2015, 15(7), 17397-17419
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[6]Microchip Technology Inc. ,“dsPIC33FJ64MCX02/X04 Data Sheet”, 2007-2011
[7]Texas Instruments ,Data Sheet,“LM2937 2.5-V and 3.3-V 400-mA and 500-mA Voltage Regulators”,2015
[8]U-blox AG,“u-blox 6 Receiver Description Including Protocol Specification”,2011
[9]InvenSense Inc.,“MPU-6000 and MPU-6050 Product Specification Revision 3.4”,2013
[10] Digi International Inc.,“XBee®/XBee-PRO S2C ZigBee® RF Module User Guide”,2017