空地一體化網(wǎng)絡(luò)是是現(xiàn)代戰(zhàn)爭中快速掌握精確信息的重要途徑,對于打贏信息戰(zhàn)有重要意義。近些年來無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、自組織網(wǎng)、無人機(jī)、低功耗廣域物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的發(fā)展使得構(gòu)建高效的空地一體化網(wǎng)絡(luò)成為可能。由于無人機(jī)具有體積小、成本低、偵察靈便等特點,無人機(jī)節(jié)點可在空地一體化網(wǎng)絡(luò)中擔(dān)任重要的角色。因此,本文重點對空地一體化網(wǎng)絡(luò)中的無人機(jī)組網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行研究,主要研究內(nèi)容包括對無人機(jī)收集傳感器數(shù)據(jù)過程中的規(guī)劃問題和無人機(jī)自組織網(wǎng)路由技術(shù)。1、針對空地一體化網(wǎng)絡(luò)中無人機(jī)組網(wǎng)的相關(guān)研究問題進(jìn)行總結(jié)歸納與對比分析,包括無人機(jī)收集傳感數(shù)據(jù)過程中的路徑規(guī)劃問題和自組織網(wǎng)中的網(wǎng)絡(luò)自組織、自配置及路由技術(shù)。2、針對單個無人機(jī)對部署在特定區(qū)域的傳感器節(jié)點進(jìn)行數(shù)據(jù)收集的場景,提出了低復(fù)雜度的內(nèi)旋路徑規(guī)劃算法,以實現(xiàn)路徑規(guī)劃。該算法的核心思想是對節(jié)點分布的區(qū)域進(jìn)行圓環(huán)劃分,無人機(jī)對每個圓環(huán)內(nèi)節(jié)點進(jìn)行路徑規(guī)劃后從外到內(nèi)訪問各圓環(huán)。該算法的優(yōu)勢在于提高算法的收斂速度的同時也提高了算法精度。3、針對多無人機(jī)協(xié)同區(qū)域覆蓋問題,本文提出了基于完全區(qū)域覆蓋的多無人機(jī)區(qū)域分解覆蓋算法。該算法建立在完全區(qū)域覆蓋和哈密頓回路的基礎(chǔ)上,旨在將區(qū)域... 

【文章來源】：國防科技大學(xué)湖南省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【圖文】：

FPPWR算法規(guī)劃示例

國防科技大學(xué)研究生院碩士學(xué)位論文第22頁最短，調(diào)用IOPlan算法找出當(dāng)前網(wǎng)格和先前網(wǎng)格的疑似節(jié)點集中具有最短距離的節(jié)點對作為前一個網(wǎng)格的出節(jié)點和后一個網(wǎng)格的入節(jié)點。其中，搜索出入節(jié)點過程中使用的節(jié)點集稱之為疑似集圖3.1FPPWR算法規(guī)劃示例圖3.2最佳疑似容量和節(jié)點密度的關(guān)系基于網(wǎng)格劃分的FPPWR算法實現(xiàn)了快速路徑規(guī)劃，圖3.1是FPPWR算法的實驗示例。但該算法存在一些缺陷：1）文獻(xiàn)[23]未將調(diào)用FPPWR算法前對區(qū)域

國防科技大學(xué)研究生院碩士學(xué)位論文第23頁進(jìn)行網(wǎng)格劃分的時間納入考慮，在實際操作過程中，由于最優(yōu)的網(wǎng)格劃分是通過多次循環(huán)學(xué)習(xí)得到的，因此網(wǎng)格劃分會消耗大量時間。2）為了延長傳感器節(jié)點的壽命，我們希望所有傳感器節(jié)點只從外部環(huán)境收集數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)綗o人機(jī)，但不需要聚合數(shù)據(jù)，因為頭節(jié)點聚合其他傳感器節(jié)點的操作消耗較多能量。圖3.3最佳網(wǎng)格寬度和節(jié)點密度間的關(guān)系及其擬合曲線因此對FPPWR算法做出如下改進(jìn)：1）傳感器節(jié)點取消推舉頭節(jié)點這一步驟，無人機(jī)直接從所有傳感器節(jié)點收集數(shù)據(jù)，而不僅僅是從頭節(jié)點收集數(shù)據(jù)；2）對網(wǎng)格劃分（即對網(wǎng)格寬度的選擇）不再以最少頭節(jié)點為約束條件，而是以最短規(guī)劃路徑為約束。經(jīng)過20組實驗，節(jié)點數(shù)分別為10、20、30、40、50、100、200、300、400、500、1000、2000、3000、4000、5000、10000、20000、30000、40000、50000，仿真結(jié)果如圖3.2和圖3.3所示。通過設(shè)置可疑組的不同基數(shù)和不同的網(wǎng)格寬度，可以計算出對應(yīng)于最短路徑規(guī)劃的可疑組的最佳基數(shù)和網(wǎng)格寬度。圖3.2表現(xiàn)了最優(yōu)的疑似集基數(shù)與節(jié)點密度的關(guān)系，表明將疑似集的的基數(shù)設(shè)置為2到5是合理的。圖3.3表現(xiàn)了最優(yōu)的網(wǎng)格大小與節(jié)點密度的關(guān)系。實驗結(jié)果表明：當(dāng)疑似集的基數(shù)在一定范圍內(nèi)時，網(wǎng)格寬度與傳感器節(jié)點的密度密切相關(guān)。通過擬合節(jié)點密度與網(wǎng)格寬度的實驗數(shù)據(jù)得到最佳網(wǎng)格寬度的表達(dá)式為：()bfxaxc(3-1)其中，x是節(jié)點密度，a=1.34，b=-0.5603，c=0.5603。根據(jù)公式(3-1)可以獲取不同節(jié)點密度下最優(yōu)的網(wǎng)格劃分。

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
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本文編號：3289696