基于地理位置的无人机自组织网络路由协议研究

摘要

作为智能化、信息化、自动化时代的产物，无人机在军事和民用等领域具有广阔前景。军用无人机广泛应用于情报收集、监视侦察、远程攻击、通信中继等用途，而民用无人机也在电力巡检、货运物流、灾后搜救、交通执法、影视拍摄、遥感测绘和农药喷洒等方面发挥了重要作用。随着无人机在各行各业的普及，其从单一应用扩展为集群化工作已是未来发展趋势，无人机将以集群的形式提高多种领域的工作效率，而无人机自组织网络是决定无人机集群工作性能的重要基础，其中路由协议的设计又是无人机自组织网络通信体系的关键技术。 本文以无人机自组织网络路由协议研究为背景，首先介绍了无人机自组织网络的基本概念、目标和主要特点。调研并总结了传统移动自组织网络、车载自组织网络以及现有的无人机自组织网络所使用的常见路由协议算法及其分类。针对无人机网络中节点在三维空间运动、拓扑变化快、节点密度低等特点，阐述了现有比较成熟的各种协议的优点和不足及其在无人机自组织网络中的适用性。通过汲取优秀路由协议的设计思想并进行创新性改进，提出了基于地理位置的三维空间弱状态路由协议WSR-3D。该协议沿用了传统地理位置路由协议的贪婪转发算法，使用了弱状态路由模型中的可信度衡量机制，同时又设计了稀疏性检测机制、目的节点地理位置获取机制和路由空洞处理机制，用于减少路由过程中的无效跳数，保障路由协议的稳定可靠。 以数据分组成功投递率、平均端到端时延、平均网络吞吐量、数据分组平均跳数和控制开销等参数为主要指标，在OPNET平台中对基于地理位置的三维空间弱状态路由协议WSR-3D进行建模仿真，并与传统的贪婪地理转发路由GGF进行对比。结果表明该路由协议具有较高的分组成功投递率和较低的端到端时延，与传统路由协议相比有一定的性能提升，能够适用于无人机自组织网络。

目录

第一个书签之前