- 物联网无人机应用典型架构及实现的技术难点详细介绍

无人机航迹规划是指在满足一定条件的基础上（如剩余燃料、飞行距离、任务数量等），为了保障无人机飞行安全和顺利完成任务的需要而规划出来的一条最优飞行航线。

由于无人机的航线规划需要综合考虑包括燃料、航程、地形地貌、气象条件、空域限制、任务目标等多种限制条件，可以归结为多条件目标优化问题，文献［24］提出的航线规划搜索算法是此类问题最常用的解决方法。对于具有较高自主控制能力的自组织无人机群，其航线规划算法需要具备较高的实时性和自适应性［25］。

2 物联网无人机发展趋势

对于物联网无人机应用及其关键技术未来的发展，主要表现出以下几个方面的发展趋势。

2.1 采用基于SDN的无人机自组织网络控制技术

由于无人机自组织网络需要有效应对包括能量受限、高延迟、链路频繁中断、网络拓扑高动态变化等多种挑战，需要高效地利用和分配各种网络资源。同时，随着物联网应用的不断深入，不同异构网络的融合与互通也有着迫切的需求。软件定义网络（SDN）将数据面与控制面分离，可以通过编程的方式对网络进行控制，从而满足物联网各种全新应用和业务的需要。通过实际验证平台的测试，已成功验证了OpenFlow应用于小规模无线Mesh网络中的可行性；同时也对SDN未来应用于动态移动网络具有重要意义。由于SDN属于集中式控制，可有效改善无线资源的利用率，提高网络效率。典型的基于SDN的无人机自组织网络如图3所示。

2.2 针对无人机的空管系统

随着物联网无人机应用不断普及与深入，无人机妨碍民航客机起降、通过无人机运送毒品、无人机意外坠落伤人等事件时有发生，针对无人机的空管系统呼声日益高涨。

NASA研制的无人机空管系统已于2015年8月成功进行了演示验证，旨在监视和管理民用无人机的飞行，提高无人机的自主飞行能力，提高无人机应对突发事件的飞行安全。未来针对无人机的空管系统将融入更多的智能控制机制，包括强制着陆、障碍规避等功能，提高无人机的飞行安全。

2.3 物联网无人机应用安全与隐私保护

随着物联网无人机应用的日益广泛和深入，安全与隐私保护是无人机应用中一个不可回避的问题。一方面，由于无人机在物联网中的应用将起到对用户数据和服务的承载和传递，比如位置、速度等敏感信息，无人机的身份认证与数据的安全加密是十分必要的，以防恶意攻击。另一方面，当无人机用于实时性要求很高的交通安全应用时，比如车联网中车辆间的碰撞检测等需要作出快速决策的应用，无人机应具备针对不同应用和服务自身处理能力自动评估的能力，确保应用安全。

3 结语

本文较详细地介绍了物联网无人机应用典型架构及其特点以及实现的技术难点。同时，详细介绍了物联网无人机应用中的关键技术及其应用案例。最后，对物联网无人机应用未来的发展趋势进行了展望。