【摘要】：隨著無(wú)人機(jī)技術(shù)的日益成熟及未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)等多方面的需求,無(wú)人機(jī)自組網(wǎng)(Unmanned Aerial Vehicle Ad Hoc Network,UAVANET)得到眾多科研人員的廣泛關(guān)注。但由于無(wú)人機(jī)節(jié)點(diǎn)高速移動(dòng),導(dǎo)致UAVANET拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化過(guò)于頻繁,鏈路也極易斷裂,嚴(yán)重影響了UAVANET的性能。為建立更加可靠的通信,研究UAVANET路由協(xié)議成為該領(lǐng)域的重要課題之一。隨著定位技術(shù)的迅速發(fā)展,無(wú)人機(jī)可方便地獲取自身位置信息,使基于地理位置的路由協(xié)議被廣泛應(yīng)用在UAVANET中。貪婪周邊無(wú)狀態(tài)路由(Greedy Perimeter Stateless Routing,GPSR)協(xié)議作為典型的地理路由且簡(jiǎn)單高效,成為研究熱點(diǎn)。但在高動(dòng)態(tài)的UAVANET中,GPSR協(xié)議又會(huì)表現(xiàn)出頻繁周邊轉(zhuǎn)發(fā)、鄰居列表所維護(hù)的信息不夠準(zhǔn)確等問(wèn)題。為解決以上問(wèn)題,本文主要研究?jī)?nèi)容如下:首先,針對(duì)GPSR協(xié)議中周期性HELLO機(jī)制帶來(lái)鄰居節(jié)點(diǎn)位置不準(zhǔn)確以及節(jié)點(diǎn)高速移動(dòng)導(dǎo)致鏈路穩(wěn)定性差的問(wèn)題,提出一種基于移動(dòng)預(yù)測(cè)和節(jié)點(diǎn)穩(wěn)定性的GPSR協(xié)議(A GPSR protocol based on Mobile Prediction and Node Stability,GPSR-MPNS)。該協(xié)議引入失效節(jié)點(diǎn)篩選機(jī)制對(duì)鄰居節(jié)點(diǎn)的位置進(jìn)行預(yù)測(cè),剔除鄰居列表中已失效的鄰居節(jié)點(diǎn),降低失效節(jié)點(diǎn)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)的概率。同時(shí),綜合考慮鄰居節(jié)點(diǎn)與目的節(jié)點(diǎn)間的距離、鏈路生存時(shí)間和有效鄰居節(jié)點(diǎn)數(shù)三個(gè)因素來(lái)選擇下一跳轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn),提高所選節(jié)點(diǎn)的穩(wěn)定性,使所建鏈路更加可靠。其次,在提高GPSR協(xié)議中鄰居節(jié)點(diǎn)位置信息精確性的同時(shí),為避免所選節(jié)點(diǎn)成為空洞節(jié)點(diǎn)導(dǎo)致數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)效率低,提出一種基于鄰節(jié)點(diǎn)篩選的GPSR協(xié)議(A GPSR protocol based on Neighbor node Screening,GPSR-NS)。在該協(xié)議中,同樣采用失效節(jié)點(diǎn)篩選機(jī)制,剔除鄰居列表中已經(jīng)失效的鄰節(jié)點(diǎn);再引入空洞節(jié)點(diǎn)篩選機(jī)制,剔除待定鄰節(jié)點(diǎn)集中下一跳可能成為空洞節(jié)點(diǎn)的鄰節(jié)點(diǎn);之后,在有效鄰節(jié)點(diǎn)集中,使用原始貪婪轉(zhuǎn)發(fā)模式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。GPSR-NS協(xié)議通過(guò)提前避開鄰居列表中的失效節(jié)點(diǎn)與空洞節(jié)點(diǎn),提高鄰居列表的有效性,進(jìn)而提高數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)效率。最后,以平均端到端時(shí)延、丟包率、路由開銷和網(wǎng)絡(luò)吞吐量為評(píng)價(jià)指標(biāo),在Ubuntu16.04+NS2.35仿真平臺(tái)對(duì)GPSR-MPNS協(xié)議、GPSR-NS協(xié)議與現(xiàn)有的GPSR協(xié)議和MP-GPSR協(xié)議進(jìn)行仿真比較。仿真結(jié)果表明,本文所提的兩種協(xié)議均能有效降低UAVANET的平均端到端時(shí)延、丟包率和路由開銷,并提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量。其中,GPSR-NS協(xié)議的性能優(yōu)于GPSR-MPNS協(xié)議,能更好地適應(yīng)高動(dòng)態(tài)的UAVANET。
【圖文】：

第 2 章 無(wú)人機(jī)自組網(wǎng)及其路由協(xié)議網(wǎng)簡(jiǎn)介機(jī)在續(xù)航時(shí)間、通信范圍、抗打擊性等方面的局思想，用無(wú)人機(jī)替代普通移動(dòng)節(jié)點(diǎn)，從而形成 UAV范圍、工作效率、穩(wěn)定性和生存能力等。將無(wú)人機(jī)作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，各節(jié)點(diǎn)通過(guò)無(wú)線鏈路相文等信息，而自動(dòng)連接建立的一個(gè)分布式移動(dòng)網(wǎng)或著衛(wèi)星等基礎(chǔ)通信設(shè)施作為輔助進(jìn)行通信。網(wǎng)絡(luò)各種應(yīng)用程序，又可以作為路由器，根據(jù)對(duì)應(yīng)的據(jù)分組的轉(zhuǎn)發(fā)和路由維護(hù)工作。UAVANET 的結(jié)構(gòu)

）民用領(lǐng)域UAVANET 還可以應(yīng)用到民用領(lǐng)域。在一些緊急突發(fā)或極度危險(xiǎn)的情況下，，可能發(fā)生故障無(wú)法工作或?qū)θ松戆踩目紤]，使用 UAVANET 進(jìn)行處理具有，例如：火災(zāi)營(yíng)救、地震后救援等方面。此外，其還被廣泛應(yīng)用在農(nóng)業(yè)監(jiān)測(cè)攝、環(huán)境考察等方面。 無(wú)人機(jī)自組網(wǎng)路由協(xié)議由于中小型無(wú)人機(jī)的移動(dòng)速率較高，這種特性導(dǎo)致UAVANET拓?fù)渥兓^(guò)于頻也變得極其不穩(wěn)定，嚴(yán)重影響了 UAVANET 的性能。為建立更加可靠的通信網(wǎng) UAVANET 路由協(xié)議成為該領(lǐng)域的重要課題之一。UAVANET 路由協(xié)議可以從多個(gè)角度進(jìn)行分類。首先可以根據(jù)其是否需要借置信息分為兩大類：基于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的路由協(xié)議和基于地理位置的路由協(xié)議。其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的路由協(xié)議據(jù)又可以根據(jù)其建立路由的方式不同分為三類：主動(dòng)型、按需型路由協(xié)議和混合型路由協(xié)議。UAVANET 路由協(xié)議具體的分類情況所示。
【學(xué)位授予單位】：西安郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：V279;V243.1

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