贪婪周边无状态路由协议在无人机网络中的研究与改进

发布时间：2017-08-17 06:09

  本文关键词：贪婪周边无状态路由协议在无人机网络中的研究与改进

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【摘要】：由于经济发展以及技术普及,无人机成为民用领域近几年来发展最迅速的行业之一。在较早时候,无人机只能被用在军事领域,作为空中侦察、战场观察和战情评估等用途。随着无人机技术的民用化,目前无人机已经能执行航空摄影、农业植保、灾情监测、治安检测等任务。无人机的任务效能有局限性,表现在单架无人机的续航时间、航行路程、射频功率上。使用自组织网络,可以以无人机集群的方式,提高无人机系统的控制力,提高无人机系统的工作效率和协调能力,提高无人机系统的可靠性、稳定性和生存能力。而路由协议是无人机自组织网络的关键技术。由于贪婪周边无状态路由协议(Greedy Perimeter Stateless Routing)具有路由开销低、扩展性强、适应高动态拓扑等特点,使它成为最合适无人机自组织网络的路由协议之一。但是因为有路径非最优、周边转发效率不高的缺陷,以及在仿真模拟中与实际环境的差别,GPSR还有很大的改进空间。本文提出一种基于信号强度修正的贪婪周边无状态路由协议(GPSR-SF),使用信号传播模型,修正在协议设计中对无线信号覆盖范围的假设。在发送数据分组之前,通过估测信号衰减而计算得出信号是否能覆盖下一跳节点;通过估测信号覆盖距离,在贪婪转发模式中确定最优的下一跳节点;估测的信号覆盖距离,也会用于判断是否满足切换转发模式的条件。实现GPSR-SF路由协议,并使用NS-3网络仿真平台搭建模拟应用环境。通过仿真比较不同无线设备参数下,GPSR-SF与GPSR的各项性能。得出GPSR-SF路由协议,在分组投递率不降低的前提下,实现了更低的端到端时延。
【关键词】：无人机 自组织网络 无人机集群 路由协议
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V279;TN929.5
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-17
• 1.1 课题背景9-10
• 1.2 无人机自组织网络概述10-12
• 1.2.1 无人机自适应组网目的10-11
• 1.2.2 无人机自组织网络特点11-12
• 1.3 无人机自组织网络路由协议12-15
• 1.3.1 国内外研究现状14-15
• 1.4 本文的主要研究内容15-17
• 第二章 贪婪周边无状态路由协议GPSR17-43
• 2.1 概述17
• 2.2 贪婪周边无状态路由详解17-28
• 2.2.1 GPSR协议的基本思想17-23
• 2.2.2 贪婪转发与周边转发的结合23-25
• 2.2.3 GPSR协议的实现特点25-26
• 2.2.4 GPSR存在的缺陷26-28
• 2.3 国内外对贪婪周边无状态路由的研究与改进28-42
• 2.3.1 在GPSR上使用模糊逻辑控制的动态信标技术28-35
• 2.3.2 用于无人机自组织网络的地理移动性预测路由协议35-42
• 2.4 本章小结42-43
• 第三章 基于信号强度修正的贪婪周边无状态路由协议43-52
• 3.1 概述43
• 3.2 无线信号传播模型43-44
• 3.2.1 自由空间传播模型43-44
• 3.2.2 平地传播模型44
• 3.2.3 双径传播模型44
• 3.3 GPSR-SF的基本思想44-47
• 3.3.1 对下一跳路由做无线覆盖检验45
• 3.3.2 贪婪转发模式中的无线覆盖局部最优45-46
• 3.3.3 转发模式切换46-47
• 3.4 GPSR-SF协议设计47-51
• 3.4.1 数据包设计48-49
• 3.4.2 数据结构设计49-51
• 3.5 协议分析51
• 3.6 本章小结51-52
• 第四章 GPSR-SF路由协议仿真52-61
• 4.1 概述52
• 4.2 实验环境52-55
• 4.2.1 NS-3仿真软件52
• 4.2.2 NS-3路由协议开发概述52-53
• 4.2.3 路由协议仿真中的关键模型53-55
• 4.3 GPSR-SF在无人机自组织网络环境中的模拟应用分析55-57
• 4.3.1 概述55-56
• 4.3.2 实验参数56-57
• 4.4 实验结果57-59
• 4.5 仿真实验结论59
• 4.6 本章小结59-61
• 第五章 总结与展望61-63
• 5.1 研究及解决的问题61-62
• 5.2 下一步研究和展望62-63
• 参考文献63-66
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果66-67
• 致谢67-68
• 附件68

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

1 刘壮;冯欣;张昕;刘妍;张婧;张剑飞;;基于兴趣梯度和能量梯度改进的GPSR路由算法[J];长春理工大学学报(自然科学版);2016年03期

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5 丁心体;彭新光;;一种基于GPSR协议的能量均衡路由[J];传感器与微系统;2013年04期

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本文编号：687437