發(fā)布時間：2020-09-18 07:02

　　 小型無人機由于具有成本低、容易部署和靈活執(zhí)行各種任務(wù)等優(yōu)勢,在某些軍事或民事領(lǐng)域得到了廣泛地重視。甚至在某些領(lǐng)域內(nèi),無人機的應(yīng)用遠遠地超過了我們的想象。因此本文研究重點落在多層無人機網(wǎng)絡(luò)的覆蓋優(yōu)化與動態(tài)路由選取方法。本文貢獻如下:1)針對傳統(tǒng)的地面核心網(wǎng)絡(luò)對無人機飛行區(qū)域的覆蓋不足問題,構(gòu)建了基于部署中繼無人機的雙層無人機網(wǎng)絡(luò),在減少無人機網(wǎng)絡(luò)平均通信時延的同時增加數(shù)據(jù)包接收率;針對上層中繼無人機覆蓋效率較低的問題,提出了基于上層無人機的覆蓋邊界條件分析的覆蓋優(yōu)化理論,通過調(diào)整上層無人機的軌跡及覆蓋角度得到最大的有效覆蓋率;針對三維無人機網(wǎng)絡(luò)路由節(jié)點選取困難的問題,提出了基于雙層無人機網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的平均時延矩陣分析的路由選擇算法(PDME),從而減少無人機通信鏈路中多余的跳數(shù),進而大大降低無人機通信鏈路的平均時延和丟包率;搭建仿真平臺,測算上層無人機有效覆蓋率及雙層無人機通信鏈路的平均時延、數(shù)據(jù)包接收率;2)針對現(xiàn)有路由算法面對三維無人機網(wǎng)絡(luò)路由節(jié)點選擇比較復(fù)雜問題,提出了基于立方體空間劃分的動態(tài)路由選取方法(CSRP),從而減少了通信鏈路平均時延、數(shù)據(jù)包接收率的影響;搭建仿真驗證平臺,評估無人機網(wǎng)絡(luò)采用CSRP路由算法、AODV路由算法、GPSR路由算法的傳輸時延、時延抖動、數(shù)據(jù)包接收率等性能指標。最后,對本文的研究內(nèi)容進行總結(jié),多層網(wǎng)絡(luò)覆蓋優(yōu)化與動態(tài)路由選取方法有待進一步研究。
【學位單位】：北京郵電大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：V279
【部分圖文】：

／逡逑圖２－１兩層無人機網(wǎng)絡(luò)模型逡逑圖２－２描述的是雙層無人機網(wǎng)絡(luò)的干擾模型。在該模型中，為了避免無人機逡逑之間的相互千擾，上層無人機將與下層無人機在不同的頻段地通信。此外，分配逡逑給上層無人機之間的通信頻段同樣不同于下層無人機之間的通信頻段。如圖２－２逡逑所示，在無人機通信場景１中，由于下層的無人機采用全向天線通信，無人機Ｅ逡逑與無人機Ｇ通信時會收到無人機Ｆ的干擾。假設(shè)無人機／與無人機／之間的距離逡逑為那么接收信號的信干燥比（ＳＩＮＲ）由公式（２－１）中的第一行公式表達，逡逑其中無人機／和７都在仟務(wù)人飛行即／，．／ｅ0ｘ。當上層無人機Ａ使用定向天線與下逡逑層無人機Ｃ通信時，接收端人機Ｃ會受到無人機Ｄ的信號干擾，該場景可以由逡逑場景２表示。那么接收信號的信干燥比由公式（２－１）中的第二行公式表達，其逡逑中無人機ｉ和ｊ都在任務(wù)人飛行即／ｅｃｆｃｊｅｃ＆ｘ。從場景三可以看出，當下層無人逡逑機Ｈ與上層無人機Ｂ通信時接收端無人機會受到無人機Ｅ的干擾

＿在頻段ｆ３上的干擾逡逑圖２－２雙層無人機網(wǎng)絡(luò)干擾模型逡逑兄表示圖２－３所示的全向天線的球表面積，Ｓ。代表定向天線的球冠表面積。逡逑由于上層無人的位置對于任務(wù)層無人機是實時己知的，來自上層的無人機的干擾逡逑是可以計算的己知數(shù)。那么ＳＩＮＲ的公式可以簡化為公式（２－３），其中逡逑ｓ邋ｗｎ々氣逡逑ｐｅＯ．ｖ逡逑ｆ邋ｗ，ｒ邋．．邋＾逡逑■邐—邋ｉ，邋ｊ邋ｅ＾＞ｘ逡逑Ｎａ＋Ｖ，逡逑邐邋ｚ邋ｅ邋0５，邋ｙ邋Ｇ邋Ｏｘ逡逑ＳＩＮＲ邋＝邋Ｎ0＋Ｕ，邐（２－３）逡逑Ｐ

一＿在頻段ｆ３上的干擾逡逑圖２－２雙層無人機網(wǎng)絡(luò)干擾模型逡逑兄表示圖２－３所示的全向天線的球表面積，Ｓ。代表定向天線的球冠表面積。逡逑由于上層無人的位置對于任務(wù)層無人機是實時己知的，來自上層的無人機的干擾逡逑是可以計算的己知數(shù)。那么ＳＩＮＲ的公式可以簡化為公式（２－３），其中逡逑ｓ邋ｗｎ々氣逡逑ｐｅＯ．ｖ逡逑ｆ邋ｗ，ｒ邋．．邋＾逡逑■邐—邋ｉ，邋ｊ邋ｅ＾＞ｘ逡逑Ｎａ＋Ｖ，逡逑邐邋ｚ邋ｅ邋0５，邋ｙ邋Ｇ邋Ｏｘ逡逑ＳＩＮＲ邋＝邋Ｎ0＋Ｕ

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