【摘要】：隨著無人機技術(shù)的日益成熟及未來戰(zhàn)場等多方面的需求,無人機自組網(wǎng)(Unmanned Aerial Vehicle Ad Hoc Network,UAVANET)得到眾多科研人員的廣泛關(guān)注。但由于無人機節(jié)點高速移動,導(dǎo)致UAVANET拓撲結(jié)構(gòu)變化過于頻繁,鏈路也極易斷裂,嚴重影響了UAVANET的性能。為建立更加可靠的通信,研究UAVANET路由協(xié)議成為該領(lǐng)域的重要課題之一。隨著定位技術(shù)的迅速發(fā)展,無人機可方便地獲取自身位置信息,使基于地理位置的路由協(xié)議被廣泛應(yīng)用在UAVANET中。貪婪周邊無狀態(tài)路由(Greedy Perimeter Stateless Routing,GPSR)協(xié)議作為典型的地理路由且簡單高效,成為研究熱點。但在高動態(tài)的UAVANET中,GPSR協(xié)議又會表現(xiàn)出頻繁周邊轉(zhuǎn)發(fā)、鄰居列表所維護的信息不夠準確等問題。為解決以上問題,本文主要研究內(nèi)容如下:首先,針對GPSR協(xié)議中周期性HELLO機制帶來鄰居節(jié)點位置不準確以及節(jié)點高速移動導(dǎo)致鏈路穩(wěn)定性差的問題,提出一種基于移動預(yù)測和節(jié)點穩(wěn)定性的GPSR協(xié)議(A GPSR protocol based on Mobile Prediction and Node Stability,GPSR-MPNS)。該協(xié)議引入失效節(jié)點篩選機制對鄰居節(jié)點的位置進行預(yù)測,剔除鄰居列表中已失效的鄰居節(jié)點,降低失效節(jié)點對數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)發(fā)的概率。同時,綜合考慮鄰居節(jié)點與目的節(jié)點間的距離、鏈路生存時間和有效鄰居節(jié)點數(shù)三個因素來選擇下一跳轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點,提高所選節(jié)點的穩(wěn)定性,使所建鏈路更加可靠。其次,在提高GPSR協(xié)議中鄰居節(jié)點位置信息精確性的同時,為避免所選節(jié)點成為空洞節(jié)點導(dǎo)致數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)效率低,提出一種基于鄰節(jié)點篩選的GPSR協(xié)議(A GPSR protocol based on Neighbor node Screening,GPSR-NS)。在該協(xié)議中,同樣采用失效節(jié)點篩選機制,剔除鄰居列表中已經(jīng)失效的鄰節(jié)點;再引入空洞節(jié)點篩選機制,剔除待定鄰節(jié)點集中下一跳可能成為空洞節(jié)點的鄰節(jié)點;之后,在有效鄰節(jié)點集中,使用原始貪婪轉(zhuǎn)發(fā)模式對數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)發(fā)。GPSR-NS協(xié)議通過提前避開鄰居列表中的失效節(jié)點與空洞節(jié)點,提高鄰居列表的有效性,進而提高數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)效率。最后,以平均端到端時延、丟包率、路由開銷和網(wǎng)絡(luò)吞吐量為評價指標,在Ubuntu16.04+NS2.35仿真平臺對GPSR-MPNS協(xié)議、GPSR-NS協(xié)議與現(xiàn)有的GPSR協(xié)議和MP-GPSR協(xié)議進行仿真比較。仿真結(jié)果表明,本文所提的兩種協(xié)議均能有效降低UAVANET的平均端到端時延、丟包率和路由開銷,并提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量。其中,GPSR-NS協(xié)議的性能優(yōu)于GPSR-MPNS協(xié)議,能更好地適應(yīng)高動態(tài)的UAVANET。
【圖文】：

第 2 章 無人機自組網(wǎng)及其路由協(xié)議網(wǎng)簡介機在續(xù)航時間、通信范圍、抗打擊性等方面的局思想，用無人機替代普通移動節(jié)點，從而形成 UAV范圍、工作效率、穩(wěn)定性和生存能力等。將無人機作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，各節(jié)點通過無線鏈路相文等信息，而自動連接建立的一個分布式移動網(wǎng)或著衛(wèi)星等基礎(chǔ)通信設(shè)施作為輔助進行通信。網(wǎng)絡(luò)各種應(yīng)用程序，又可以作為路由器，根據(jù)對應(yīng)的據(jù)分組的轉(zhuǎn)發(fā)和路由維護工作。UAVANET 的結(jié)構(gòu)

）民用領(lǐng)域UAVANET 還可以應(yīng)用到民用領(lǐng)域。在一些緊急突發(fā)或極度危險的情況下，，可能發(fā)生故障無法工作或?qū)θ松戆踩目紤]，使用 UAVANET 進行處理具有，例如：火災(zāi)營救、地震后救援等方面。此外，其還被廣泛應(yīng)用在農(nóng)業(yè)監(jiān)測攝、環(huán)境考察等方面。 無人機自組網(wǎng)路由協(xié)議由于中小型無人機的移動速率較高，這種特性導(dǎo)致UAVANET拓撲變化過于頻也變得極其不穩(wěn)定，嚴重影響了 UAVANET 的性能。為建立更加可靠的通信網(wǎng) UAVANET 路由協(xié)議成為該領(lǐng)域的重要課題之一。UAVANET 路由協(xié)議可以從多個角度進行分類。首先可以根據(jù)其是否需要借置信息分為兩大類：基于拓撲結(jié)構(gòu)的路由協(xié)議和基于地理位置的路由協(xié)議。其拓撲結(jié)構(gòu)的路由協(xié)議據(jù)又可以根據(jù)其建立路由的方式不同分為三類：主動型、按需型路由協(xié)議和混合型路由協(xié)議。UAVANET 路由協(xié)議具體的分類情況所示。
【學(xué)位授予單位】：西安郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：V279;V243.1

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