论文总字数：23943字

摘 要

本文论文主要探讨了在树莓派平台在采用HOSTAPD方案搭建热点情况下，获取介入设备的信号强度，通过分析信号强度的变化，比较若干种WIFI定位算法，设计一种基于位置指纹的RSSI定位算法，实现设备的定位与追踪。在无人机搭载树莓派的情况下，能够检测到恶意无人机的操作信号，定位到恶意无人机的操作人员。其主要的工作和成果如下：

1. 本文概要介绍了无人机的发展背景及现代无人机的发展趋势

2. 本文概要介绍了无人机编程环境的搭建。

3. 本文讨论了三种无人机定位算法，详细介绍了一种基于位置指纹的RSSI定位算法，分析比较其优缺点以及定位的实验结果。

关键词：无人机，树莓派，WiFi定位，无人机定位，位置指纹，恶意无人机

Abstract

This paper mainly discusses how to obtain the signal intensity of the interventional device when the Raspberry Pi platform adopts the HOSTAPD scheme to build a hot spot. By analyzing the changes of the signal intensity, it compares several kinds of WIFI positioning algorithms and designs an RSSI location algorithm based on position fingerprinting to achieve equipment positioning and tracking. In the case of a drone equipped with a raspberry pie, an operation signal of a malicious drone can be detected and the operator of the malicious drone can be located. Its main work and achievements are as follows:

1. This article gives an overview of the development background of drones and the development trend of modern drones.

2. This article outlines the setup of a drone programming environment.

3. This paper discusses three kinds of UAV positioning algorithms, describes in detail a RSSI positioning algorithm based on location fingerprints, analyzes and compares their advantages and disadvantages, and the positioning of the experimental results.

Keywords: Drone, Raspberry Pi, WiFi positioning, UAV positioning, Location fingerprinting，Malicious drone

目 录

摘 要 3

Abstract 4

第一章 绪论 7

1.1 引言 7

1.1.1 无人机历史与发展趋势及相关成果 8

1.2 论文组织结构和思路 9

第二章 无人机定位基本原理 11

2.1无人机定位基本工作原理 11

2.11区域划分无线定位 11

2.12双目视觉定位 12

2.13模糊逻辑定位 14

2.2无人机定位方式对比 14

第三章 实验平台介绍 20

3.1 实验平台 20

3.2 树莓派 20

3.3 DroneKit-Python平台 21

3.4 Hostapd介绍 22

第四章 WIFI定位算法研究 16

4.1基于位置指纹的WIFI定位技术研究 16

4.2 RSSI差值定位算法 18

第五章 算法研究平台环境搭建及实验效果展示 24

5.1环境搭建 24

5.1.1 Python环境搭建 25

5.1.2 PyCharm以及相关工具安装配置 25

5.2 算法实现 26

5.2.1 无线热点开放 26

5.2.2 获取无线信号强度 27

5.3实验结果 30

5.4实验结果分析 33

第六章 总结和展望 34

6.1 现有研究成果总结 34

6.2 现有研究成果的局限性 34

6.3 未来研究工作展望 34

致 谢 38

参考文献 36

第一章 绪论

1.1 引言

随着世界科技的进步，当代计算机技术发展瞬息万变，云计算、人工智能等技术已经得到实现并投入使用，现在以及成为一个信息化、智能化和自动化的时代，无人飞机就是新时代下应运而生的产物。自动驾驶、信号处理和人工智能等技术都能有效地应用在无人机上。由于其具有体积小、航程远及无人驾驶等优点，无人机技术现在正广泛应用于军事以及民用的各个领域，主要有航拍、侦查、干扰、救援行动、战场摧毁目标等，并取得极好的效果，受到了各国有关部门的高度重视。相比固定翼飞行器而言，四旋翼飞行器结构简单，能够垂直起降，控制起来非常方便。由于其稳定性高、成本低、机动性强等特点，四翼无人机正取代固定翼无人机成为无人机界的后起之秀。在军事上无人机战场生存能力很强，而且不怕损坏，即使被摧毁也没有人员损失；在民用领域则可以代替一些工作人员完成高空高危险任务。因而在诸如航模航拍、农林业调查、军事侦查、灾害检测等的领域应用广泛。虽然四旋翼飞行器的飞行原理比较简单，但其中涉及到的知识面却非常的广，从机体结构的设计到传感器滤波算法以及控制系统的设计和软件的设计都需要理论的支持[1]。

电视节目录制、摄影爱好者航拍、记录婚礼现场、赠送生日礼物……无人飞行器越来越多地融入生活的方方面面，但随之而来的安全隐患问题也不容忽视。主要表现在以下两个方面：

一是缺乏监管的黑飞行员数以万计。我国获得无人机驾驶执照人员与国内生产无人机的企业数量严重不匹配。《中国无人机报》数据显示2015年我国获得无人机驾驶执照的人员仅仅是生产无人机的企业数量的3到4倍，当前的无人机数量与持照无人机飞行员数量已严重失衡。

二是爆发式增长带来的监管盲区。航模与民用无人机之间界限相对模糊，因而在销售方面的监管比较弱。人们还没有充分意识到其中可能存在的安全隐患，这就给不法分子提供了违法机会。近几年关于无人机坠落伤人、逼停列车和航班的事情也屡屡发生。

当无人机在禁飞区域附近盘旋时，无人知道它是在航拍摄影还是要为将进行的恐怖活动进行准备或者还是其他什么目的，这使得目前安防行业急需解决的重大问题中，对无人机的有效管制牢牢占据一席。

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