【摘要】：無人機(jī)飛行靈活、成本較低,有望在交通監(jiān)控、應(yīng)急救援等公共服務(wù)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。受傳輸范圍所限,編隊式飛行需無人機(jī)自發(fā)形成無線自組網(wǎng),即無人機(jī)自組網(wǎng),來互相提供通信支撐。與傳統(tǒng)無線自組網(wǎng)不同,無人機(jī)自組網(wǎng)存在移動性強(qiáng)、節(jié)點分布不均勻、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)易變等特點。因此,如何應(yīng)對上述新挑戰(zhàn),設(shè)計穩(wěn)定、可靠的路由協(xié)議來支撐低時延、高交付率的機(jī)間通信任務(wù),具有現(xiàn)實的應(yīng)用意義�？紤]到GPS類裝置已成為無人機(jī)標(biāo)配,本文針對性地調(diào)研了以GPSR為代表的基于地理位置信息的路由協(xié)議。針對GPSR協(xié)議所存在的若干問題,得到了一種綜合利用距離、位置角度和鄰居節(jié)點密度為路山判據(jù)的GRDAD路由協(xié)議。與傳統(tǒng)GPSR路山協(xié)議相比,GRDAD 協(xié)議具有以下四個特點:1)在貪婪轉(zhuǎn)發(fā)路由決策環(huán)節(jié)融入了節(jié)點移動信息選擇下一跳轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點,改善了 GPSR路由判據(jù)不足的問題,能夠為數(shù)據(jù)分組選擇一條快速、穩(wěn)定的傳輸路徑;2)利用鏈路連通時間輔助鄰居表維護(hù),可解決鄰居節(jié)點失效問題;3)通過位置預(yù)測算法按需更新節(jié)點位置坐標(biāo),提高了路由決策的準(zhǔn)確性;4)貪婪轉(zhuǎn)發(fā)失敗時,迅速進(jìn)入周邊轉(zhuǎn)發(fā),并利用節(jié)點監(jiān)聽信道的方法可以有效消除冗余路徑和多余跳數(shù),使數(shù)據(jù)分組盡快繞過空洞區(qū)域,有效提高了路由轉(zhuǎn)發(fā)效率,降低了傳輸時延。為驗證GRDAD協(xié)議的可行性和適用性,本文在NS2仿真平臺上,對GPSR、GPSR-R和改進(jìn)的GRDAD協(xié)議進(jìn)行了性能測試。結(jié)果表明:在高動態(tài)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下,GPSR協(xié)議在時延方面具有優(yōu)勢,對應(yīng)的交付率性能不佳;GPSR-R協(xié)議在交付率方面改善很大,對應(yīng)的時延性能不理想;因此,GPSR和GPSR-R協(xié)議不滿足無人機(jī)自組網(wǎng)低時延、高交付率的通信要求;而GRDAD算法在保證一定的分組交付率的情況下兼顧了傳輸時延,在兩者之間進(jìn)行比較合理的折中和均衡,符合無人機(jī)自組網(wǎng)系統(tǒng)的應(yīng)用環(huán)境。
【圖文】：

ＣＲ路由也稱作方向最近貪婪路由。其中，“方向”是用角度來衡量，指數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點逡逑分別與鄰居節(jié)點以及目的節(jié)點連線所形成的夾角，“最近”是用夾角的大小來衡量，ＣＲ貪逡逑婪路由算法將最小夾角對應(yīng)的鄰居作為下一跳數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點。如圖３．１所示，假設(shè)用５？表逡逑示源節(jié)點，Ｚ）表示目的節(jié)點，＃表示源節(jié)點Ｓ—跳范圍內(nèi)的所有鄰居節(jié)點的集合，即逡逑＃邋＝邋０，５，（：，五，／＼（７，／／｝。在源節(jié)點５所有鄰居節(jié)點對應(yīng)的夾角中，由于＾７見＞最小，則逡逑按照方向最近轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則，節(jié)點Ｇ將被選作下一跳的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點。在ＣＲ方向最近貪婪路逡逑由中，數(shù)據(jù)分組從源節(jié)點向目的節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)過程中，途經(jīng)的每一跳中間節(jié)點都嚴(yán)格執(zhí)行這種逡逑轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則，最終完成分組的轉(zhuǎn)發(fā)任務(wù)或因中間轉(zhuǎn)發(fā)失敗丟棄分組。逡逑但ＣＲ方向最近貪婪路由存在一些缺點和不足。如圖３．２所示，／表示數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的當(dāng)逡逑前節(jié)點，它的鄰居集合，，節(jié)點Ｊ的鄰居集合節(jié)點尺的鄰居逡逑集合Ａ＾＝邐

由算法的傳輸成功率和時延性能。逡逑N１．２邋ＭＦＲ和ＮＦＰ貪婪路由逡逑如圖３．１所示，過當(dāng)前節(jié)點Ｓ的任一鄰居節(jié)點向源節(jié)點和目的節(jié)點的連線Ａ？做垂線逡逑段，分別與射線相交于，、５’、Ｃ＇、￡？、Ｆ’、Ｇ１、／／？點，若用表示該集合，逡逑即Ｐ’，５’，／＾，Ｇ。每個鄰居節(jié)點會在該射線上對應(yīng)產(chǎn)生一段投影距離，逡逑若用集合巧表示，則巧各鄰居節(jié)點在射線ＡＳ■對逡逑應(yīng)的投影距離既有大小之分，又有方向之別。如果鄰居節(jié)點位置在源節(jié)點Ｓ１的前向區(qū)域內(nèi)逡逑時，該節(jié)點的對應(yīng)的投影距離為正，如圖中等；反之，如果鄰居節(jié)點逡逑位置不在源節(jié)點的前向區(qū)域時，該節(jié)點的對應(yīng)的投影距離為負(fù)，如圖中等。逡逑ＭＦＲ貪婪算法首先將下一跳節(jié)點的選擇限制在對應(yīng)投影距離為正的鄰居節(jié)點中，然后再逡逑在這些節(jié)點中選擇對應(yīng)投影距離最大的節(jié)點為下一跳數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點；而ＮＦＰ恰好與逡逑ＭＦＲ相反
【學(xué)位授予單位】：西安工業(yè)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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3 陳橋楠;陳s

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