无人机编队组网中基于事件驱动的QoS保障机制研究

发布时间：2017-10-27 21:17

  本文关键词：无人机编队组网中基于事件驱动的QoS保障机制研究

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【摘要】：随着技术的不断进步,无人机不仅在军用领域大显身手,在民用领域的应用也日益广泛。作为世界各国的军民用前沿装备,无人机综合集成了航空技术、信息技术、控制技术、测控技术、传感技术以及新材料、新能源等多学科技术,代表着未来航空业的发展方向。但是随着无人机所要执行的任务越来越复杂化,无人机往往身上要肩负多个功能,对于单架无人机来说,这太过复杂而且成本太高。因此,无人机自主编队执行任务引起了人们的关注,无人机编队可以通过多架无人机协作飞行和交互信息来完成一些复杂的任务。如何建立可靠的无人机编队通信网络,实现各类数据的可靠、高效传输,是一项迫切需要解决的核心问题。为了支持无人机精确编队飞行,无人机编队需构建高效、可靠的机间自主运控与通信络。我们在移动自组织网络的基础上建立了分层异构自组织网络的弹性组网机制,它能够同时支持实时运行控制信息和用户载荷信息,包括一个基于点对点网络模型的数据子网用来传输高速的载荷信息和一个基于无线网格网络模型的运控子网用来传输关键的实时运行控制信息。这其中,运行控制信息的实时传输是无人机精确编队飞行的基础。为了提升整个无人机编队的生存性能,我们急需对编队飞行过程中运行控制相关信息的传输QoS保证做研究。针对无人机应用场景的特点和需求,本文主要研究了基于事件驱动的无人机QoS保障机制,即通过事件驱动,让需要规避突发危险的无人机迅速提升其信息传输的QoS保障等级,使得危险无人机的信息传递优先级高于其他正常飞行的无人机,从而提升整个无人机编队的生存性能,保障任务的执行。另外,本文还通过三维马尔科夫链对网络进行建模,从而确立了最优的竞争窗口值,使得整个网络的频谱和能量资源利用更加合理。最后通过构建网络模型,论文模拟了所提出QoS保障机制应用在无人机编队网络中的性能表现,仿真结果表明采用本文所提出的机制可以保证遭遇突发事件的无人机紧急事件数据的可靠及时传输。这对以后的无人机编队通信网络相关研究具有一定的参考价值。
【关键词】：无人机 精确编队飞行 事件驱动 QoS
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V279
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 符号对照表10-11
• 缩略语对照表11-15
• 第一章 绪论15-25
• 1.1 无人机研究现状15-20
• 1.1.1 无人机及无人机编队概述15-19
• 1.1.2 国内外研究现状19-20
• 1.2 无人机QoS保障机制的研究意义20-22
• 1.3 论文内容安排22-25
• 第二章 无人机编队通信系统协议25-41
• 2.1 自组织网络25-26
• 2.2 物理层协议26-28
• 2.2.1 双工方式26
• 2.2.2 直接序列扩频26-28
• 2.3 MAC协议的概述28-35
• 2.3.1 协议分类28-29
• 2.3.2 IEEE 802.11x无线局域网的MAC协议29
• 2.3.3 帧间隔29-31
• 2.3.4 基于竞争的分布式信道接入机制31-32
• 2.3.5 点协调接入机制32-33
• 2.3.6 IEEE 802.11e协议33-35
• 2.3.7 MAC协议的选取35
• 2.4 路由协议概述35-39
• 2.4.1 反应式路由协议36-37
• 2.4.2 先验式路由协议37-38
• 2.4.3 无人机编队路由协议的选择38-39
• 2.5 本章小结39-41
• 第三章 基于事件驱动的无人机编队QoS保障机制41-57
• 3.1 分层异构网络架构41-46
• 3.1.1 运控信息和数传信息41-42
• 3.1.2 PMP/Mesh混合组网方式42-44
• 3.1.3 无人机编队通信系统网络架构44-46
• 3.2 基于事件驱动的QoS保障机制46-55
• 3.2.1 事件驱动机制47-48
• 3.2.2 马尔科夫链48-54
• 3.2.3 频谱效率和能量效率54-55
• 3.3 本章小结55-57
• 第四章 仿真平台搭建及内容仿真57-71
• 4.1 OPNET仿真工具简介57-58
• 4.2 仿真模型介绍58-63
• 4.2.1 仿真场景的构建58-59
• 4.2.2 仿真节点设置59-60
• 4.2.3 参数设置60-61
• 4.2.4 MAC层设置61-63
• 4.3 性能分析63-69
• 4.4 本章小结69-71
• 第五章 总结与展望71-73
• 5.1 研究总结71
• 5.2 研究展望71-73
• 参考文献73-77
• 致谢77-79
• 作者简介79-80

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 王睿;;无人机拍摄进入传媒行业 国外无人机新闻实践遇挫[J];中国广播;2015年08期

2 樊琼剑;杨忠;方挺;沈春林;;多无人机协同编队飞行控制的研究现状[J];航空学报;2009年04期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 李文琛;无线Mesh网络的DSR协议的分析与研究[D];西安电子科技大学;2012年

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本文编号：1105238