无人机通信网移动性管理技术研究

摘要

本文基于功能分层的无人机(UAV)通信网络，研究了由于网络节点高速移动而带来的移动性管理问题，包括位置管理和切换管理。其主要内容有： 1．研究了无人机超视距通信的传输体制，分析了基于功能分层的，包括天基层、空基层和任务层的无人机通信网络。 2．针对无人机通信网络的位置管理问题，提出了基于树形分层结构的位置数据库，使得UAV节点的位置管理代价最低：详细说明了位置数据库查找和更新操作的过程，制定了基于分层呼叫协议(HCP)的混合式位置更新策略。 3．研究了无人机通信网络切换管理的关键性技术。从切换实现的难易程度和系统的可靠性出发，把UAV节点接收到的中继机的信号强度(RSS)作为切换测量参数，采用滞后余量与门限结合的切换判决方法。另外，考虑到无人机通信网络的特殊性，提出了基于UAV节点自主决策的紧急切换控制策略，以及为UAV节点切换呼叫预留信道与先入先出队列相结合(GCM-FIFO)的信道分配方案，给出了UAV节点一般性越区切换的信息交互流程。 4．详细讨论了GCM-FIFO信道分配方案在无人机通信网的应用。利用Marklov链和排队理论为系统建模，通过理论推导和计算机仿真，分析了等待队列容量，以及为切换呼叫预留的信道数对系统切换性能的影响。分析结果表明，在无人机通信网中使用GCM-FIFO信道分配方案时，应根掘仿真结果，合理选择等待队列容量以及保护信道数，从而使系统整体性能达到最优。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

§1.1无人机的发展

§1.2无人机组网的必要性

§1.3研究内容

第二章无人机通信网络的结构与特点

§2.1无人机通信中继

2.1.1无人机通信中继的可行性分析

2.1.2无人机通信中继的覆盖范围

§2.2无人机通信网络结构

§2.3无人机通信网络的通信业务分析

§2.4无人机通信网移动性管理分析

§2.5本章小结

第三章无人机通信网的位置管理

§3.1位置管理的任务

§3.2 UAV通信网的位置数据库管理

3.2.1位置数据库的设置原则

3.2.2常用的位置数据库结构

3.2.3 UAV通信网位置数据库的组织结构及管理

3.2.4 UAV通信网位置数据库的操作

3.2.5 UAV通信网位置数据库的性能评价

§3.3 UAV通信网的位置更新策略

3.3.1传统的位置更新策略

3.3.2基于分层呼叫协议的混合式位置更新策略

§3.4本章小结

第四章无人机通信网的切换管理

§4.1切换管理的意义

§4.2切换管理的关键技术

4.2.1链路检测和系统参数的收集

4.2.2切换准则

4.2.3切换控制策略

4.2.4信道分配策略

4.2.5切换过程

§4.3本章小结

第五章无人机通信网的GCM-FIFO信道分配方案

§5.1 UAV通信网的业务分析

§5.2 GCM-FIFO方案在UAV通信网的应用

5.2.1 GCM-FIFO方案原理

5.2.2系统建模及性能分析

5.2.3几种特殊情况

5.2.4队列容量L对系统切换性能的影响

5.2.5仿真分析

§5.3本章小结

第六章结束语

参考文献

作者在硕士生期间的研究成果

致谢