小型無(wú)人機(jī)由于具有成本低、容易部署和靈活執(zhí)行各種任務(wù)等優(yōu)勢(shì),在某些軍事或民事領(lǐng)域得到了廣泛地重視。甚至在某些領(lǐng)域內(nèi),無(wú)人機(jī)的應(yīng)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)地超過(guò)了我們的想象。因此本文研究重點(diǎn)落在多層無(wú)人機(jī)網(wǎng)絡(luò)的覆蓋優(yōu)化與動(dòng)態(tài)路由選取方法。本文貢獻(xiàn)如下:1)針對(duì)傳統(tǒng)的地面核心網(wǎng)絡(luò)對(duì)無(wú)人機(jī)飛行區(qū)域的覆蓋不足問(wèn)題,構(gòu)建了基于部署中繼無(wú)人機(jī)的雙層無(wú)人機(jī)網(wǎng)絡(luò),在減少無(wú)人機(jī)網(wǎng)絡(luò)平均通信時(shí)延的同時(shí)增加數(shù)據(jù)包接收率;針對(duì)上層中繼無(wú)人機(jī)覆蓋效率較低的問(wèn)題,提出了基于上層無(wú)人機(jī)的覆蓋邊界條件分析的覆蓋優(yōu)化理論,通過(guò)調(diào)整上層無(wú)人機(jī)的軌跡及覆蓋角度得到最大的有效覆蓋率;針對(duì)三維無(wú)人機(jī)網(wǎng)絡(luò)路由節(jié)點(diǎn)選取困難的問(wèn)題,提出了基于雙層無(wú)人機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的平均時(shí)延矩陣分析的路由選擇算法(PDME),從而減少無(wú)人機(jī)通信鏈路中多余的跳數(shù),進(jìn)而大大降低無(wú)人機(jī)通信鏈路的平均時(shí)延和丟包率;搭建仿真平臺(tái),測(cè)算上層無(wú)人機(jī)有效覆蓋率及雙層無(wú)人機(jī)通信鏈路的平均時(shí)延、數(shù)據(jù)包接收率;2)針對(duì)現(xiàn)有路由算法面對(duì)三維無(wú)人機(jī)網(wǎng)絡(luò)路由節(jié)點(diǎn)選擇比較復(fù)雜問(wèn)題,提出了基于立方體空間劃分的動(dòng)態(tài)路由選取方法(CSRP),從而減少了通信鏈路平均時(shí)延、數(shù)據(jù)包接收率的影響;搭建仿真驗(yàn)證平臺(tái),評(píng)估無(wú)人機(jī)網(wǎng)絡(luò)采用CSRP路由算法、AODV路由算法、GPSR路由算法的傳輸時(shí)延、時(shí)延抖動(dòng)、數(shù)據(jù)包接收率等性能指標(biāo)。最后,對(duì)本文的研究?jī)?nèi)容進(jìn)行總結(jié),多層網(wǎng)絡(luò)覆蓋優(yōu)化與動(dòng)態(tài)路由選取方法有待進(jìn)一步研究。
【學(xué)位單位】：北京郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：V279
【部分圖文】：

／逡逑圖２－１兩層無(wú)人機(jī)網(wǎng)絡(luò)模型逡逑圖２－２描述的是雙層無(wú)人機(jī)網(wǎng)絡(luò)的干擾模型。在該模型中，為了避免無(wú)人機(jī)逡逑之間的相互千擾，上層無(wú)人機(jī)將與下層無(wú)人機(jī)在不同的頻段地通信。此外，分配逡逑給上層無(wú)人機(jī)之間的通信頻段同樣不同于下層無(wú)人機(jī)之間的通信頻段。如圖２－２逡逑所示，在無(wú)人機(jī)通信場(chǎng)景１中，由于下層的無(wú)人機(jī)采用全向天線通信，無(wú)人機(jī)Ｅ逡逑與無(wú)人機(jī)Ｇ通信時(shí)會(huì)收到無(wú)人機(jī)Ｆ的干擾。假設(shè)無(wú)人機(jī)／與無(wú)人機(jī)／之間的距離逡逑為那么接收信號(hào)的信干燥比（ＳＩＮＲ）由公式（２－１）中的第一行公式表達(dá)，逡逑其中無(wú)人機(jī)／和７都在仟?jiǎng)?wù)人飛行即／，．／ｅ0ｘ。當(dāng)上層無(wú)人機(jī)Ａ使用定向天線與下逡逑層無(wú)人機(jī)Ｃ通信時(shí)，接收端人機(jī)Ｃ會(huì)受到無(wú)人機(jī)Ｄ的信號(hào)干擾，該場(chǎng)景可以由逡逑場(chǎng)景２表示。那么接收信號(hào)的信干燥比由公式（２－１）中的第二行公式表達(dá)，其逡逑中無(wú)人機(jī)ｉ和ｊ都在任務(wù)人飛行即／ｅｃｆｃｊｅｃ＆ｘ。從場(chǎng)景三可以看出，當(dāng)下層無(wú)人逡逑機(jī)Ｈ與上層無(wú)人機(jī)Ｂ通信時(shí)接收端無(wú)人機(jī)會(huì)受到無(wú)人機(jī)Ｅ的干擾

＿在頻段ｆ３上的干擾逡逑圖２－２雙層無(wú)人機(jī)網(wǎng)絡(luò)干擾模型逡逑兄表示圖２－３所示的全向天線的球表面積，Ｓ。代表定向天線的球冠表面積。逡逑由于上層無(wú)人的位置對(duì)于任務(wù)層無(wú)人機(jī)是實(shí)時(shí)己知的，來(lái)自上層的無(wú)人機(jī)的干擾逡逑是可以計(jì)算的己知數(shù)。那么ＳＩＮＲ的公式可以簡(jiǎn)化為公式（２－３），其中逡逑ｓ邋ｗｎ々氣逡逑ｐｅＯ．ｖ逡逑ｆ邋ｗ，ｒ邋．．邋＾逡逑■邐—邋ｉ，邋ｊ邋ｅ＾＞ｘ逡逑Ｎａ＋Ｖ，逡逑邐邋ｚ邋ｅ邋0５，邋ｙ邋Ｇ邋Ｏｘ逡逑ＳＩＮＲ邋＝邋Ｎ0＋Ｕ，邐（２－３）逡逑Ｐ

一＿在頻段ｆ３上的干擾逡逑圖２－２雙層無(wú)人機(jī)網(wǎng)絡(luò)干擾模型逡逑兄表示圖２－３所示的全向天線的球表面積，Ｓ。代表定向天線的球冠表面積。逡逑由于上層無(wú)人的位置對(duì)于任務(wù)層無(wú)人機(jī)是實(shí)時(shí)己知的，來(lái)自上層的無(wú)人機(jī)的干擾逡逑是可以計(jì)算的己知數(shù)。那么ＳＩＮＲ的公式可以簡(jiǎn)化為公式（２－３），其中逡逑ｓ邋ｗｎ々氣逡逑ｐｅＯ．ｖ逡逑ｆ邋ｗ，ｒ邋．．邋＾逡逑■邐—邋ｉ，邋ｊ邋ｅ＾＞ｘ逡逑Ｎａ＋Ｖ，逡逑邐邋ｚ邋ｅ邋0５，邋ｙ邋Ｇ邋Ｏｘ逡逑ＳＩＮＲ邋＝邋Ｎ0＋Ｕ

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