高动态环境下无人机传感器网络组网协议关键技术研究
发布时间：2020-11-20 11:14
无人机,作为一种新型的物理运输工具和信息传播媒介,近年来逐渐受到社会各界的广泛关注。空中传感器网络作为无人机的重要应用之一,具有广泛的应用前景。本文主要根据无人机传感器网络的组网特性,研究并设计提高组网效率的方法及协议。本文的研究内容如下。1)本文首先对无人机传感器网络邻居发现策略进行了研究。基于三维环境的无人机传感器网络,考虑到无人机高移动性带来的拓扑变化,提出一种基于两次握手的邻居发现策略。考虑到能耗与效率的权衡,为无人机增加了睡眠状态,并通过求解最优化问题,获得了最佳睡眠概率。运用马尔可夫过程分析并计算出最佳发送概率,提高了邻居发现效率。2)本文通过对多址接入协议的研究,提出一种兼具存储-携带-转发和多跳传输模式的无人机网络多址接入协议。为保证多址接入过程的高效性和公平合理性,在设计的多址接入协议中设置了不同的优先级和优先接入时隙集合;通过对网络分布和时延容忍通信机会之间关系的分析,为该协议在两种传输模式下的切换提供了思路。3)最后,本文研究基于雷达通信一体化的无人机传感器网络组网方法。在雷达通信波形一体化的前提下改进了一种基于S-ALOHA的一体化S-ALOHA多址接入协议;通过合理的设计实现协议的可行性,并利用雷达信息辅助多址接入,仿真分析验证了该协议的性能优越性。
【学位单位】：北京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：V279;V243;TP212.9
【部分图文】：
１．２主要研究内容及研究现状??本文的研宄内容主要有三个方面，分别是无人机传感器网络组网中的邻居发现、??多址接入，以及雷达通信一体化下的组网协议与策略改进。如图１－１所示，三个研宄??内容相互联系，共同为实现快速可靠的组网服务。??２??
是无人机网络中发现一跳内邻居节点和构建拓扑的重要早期步骤，每个节点的一??跳邻居信息对上层协议设计，如多址接入协议、路由协议等都十分关键。??一架无人机的邻居节点就是其邻域内的其他无人机。如图２－１所示，通过邻??居发现，无人机Ａ、无人机Ｂ和无人机Ｃ的邻居节点被发现了，并且无人机的??拓扑结构也被构建出来了。无人机网络的拓扑结构确定以后，其ＭＡＣ和路由策??略才可以被确定下来。??／?，，?＊？?＼?＼、?＼??／?方?＼?、?？??、、、、＇?＼????一＿??ｆ?－：．—跳范围??连接?工Ｊｉ?ｉｎ??＼；；；；；／?邻域?：：二链路?办太人机??图２－１邻居发现概念图??２．１．１邻居发现分类??邻居发现通常需要通信双方通过发送Ｈｅｌｌｏ包传递信息明确彼此身份。当通??信双方按照约定成功完成Ｈｅｌｌｏ包的传输并将对方添加到自己的邻居列表中，邻??居发现成功。针对不同的场景和需求，Ｈｅｌｌｏ包的内容和交换次数都可能不同。??根据不同的环境和信息条件等，邻居发现可以分为多种类型。在以无人机网??络为例的网络中，节点的高移动性会导致这类网络里有机会型通信机会。即只有??通信双方有机会较近距离接触时才会建立通信链路。同时
?跳传输模式。网络中传输模式的多样性，导致了邻居发现的多样性。邻居发现算??法的类型如图２－２所示读者可通过文献［１７］了解各类邻居发现算法的细节。??ｒ?＼??邻居发现??＼?，?ｙ??，??Ｉ??，??ｒ——（————＾??移动性未知?移动性己知??＾?Ｉ?＾?Ｌ?－－「」．??ｆ?ｌ＇＇?＇?＿Ｎ＼?厂?］?广?＇＇＇＇?Ｎ?／■?＾?Ｎ??时间同步?时间异步?时间信息?空间信息??＼?Ｊ?＼?，?）?＼?Ｊ?＼?ｙ??Ｉ??／■?１?／＂?〕?Ｎ?ｆ?＼?／■?Ｎ??间接请求?时间重叠?砸咖Ｊ?Ｈ?到立，??Ｖ?Ｊ?Ｖ?Ｊ??＾多无线电＾?－ｆ?概率性＂１?相遇概率＾?Ｙ共同位置、??－（能量触发１?４确定性、??Ｖ?Ｊ?Ｖ?ｙ??图２－２邻居发现算法分类［１７］??２．１．２邻居发现性能指标??邻居发现的效率是检验算法好坏最重要的指标之一。尤其是在无人机传感器??网络这类自组织网络中，节点之间通信需求不固定且通信时间较短，低效率的邻??居发现甚至可能跟不上网络拓扑变化的速度。只有高效率的邻居发现才能保证通??信的成功建立。??如何降低能耗是设计和检验邻居发现策略时需要关注的另一个重要指标。传??感器网络中能耗直接决定了节点的生存时间［６５］。在设计邻居发现策略时，为保证??邻居发现的准确性与高效率
【参考文献】
本文编号：2891341
【学位单位】：北京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：V279;V243;TP212.9
【部分图文】：
１．２主要研究内容及研究现状??本文的研宄内容主要有三个方面，分别是无人机传感器网络组网中的邻居发现、??多址接入，以及雷达通信一体化下的组网协议与策略改进。如图１－１所示，三个研宄??内容相互联系，共同为实现快速可靠的组网服务。??２??
是无人机网络中发现一跳内邻居节点和构建拓扑的重要早期步骤，每个节点的一??跳邻居信息对上层协议设计，如多址接入协议、路由协议等都十分关键。??一架无人机的邻居节点就是其邻域内的其他无人机。如图２－１所示，通过邻??居发现，无人机Ａ、无人机Ｂ和无人机Ｃ的邻居节点被发现了，并且无人机的??拓扑结构也被构建出来了。无人机网络的拓扑结构确定以后，其ＭＡＣ和路由策??略才可以被确定下来。??／?，，?＊？?＼?＼、?＼??／?方?＼?、?？??、、、、＇?＼????一＿??ｆ?－：．—跳范围??连接?工Ｊｉ?ｉｎ??＼；；；；；／?邻域?：：二链路?办太人机??图２－１邻居发现概念图??２．１．１邻居发现分类??邻居发现通常需要通信双方通过发送Ｈｅｌｌｏ包传递信息明确彼此身份。当通??信双方按照约定成功完成Ｈｅｌｌｏ包的传输并将对方添加到自己的邻居列表中，邻??居发现成功。针对不同的场景和需求，Ｈｅｌｌｏ包的内容和交换次数都可能不同。??根据不同的环境和信息条件等，邻居发现可以分为多种类型。在以无人机网??络为例的网络中，节点的高移动性会导致这类网络里有机会型通信机会。即只有??通信双方有机会较近距离接触时才会建立通信链路。同时
?跳传输模式。网络中传输模式的多样性，导致了邻居发现的多样性。邻居发现算??法的类型如图２－２所示读者可通过文献［１７］了解各类邻居发现算法的细节。??ｒ?＼??邻居发现??＼?，?ｙ??，??Ｉ??，??ｒ——（————＾??移动性未知?移动性己知??＾?Ｉ?＾?Ｌ?－－「」．??ｆ?ｌ＇＇?＇?＿Ｎ＼?厂?］?广?＇＇＇＇?Ｎ?／■?＾?Ｎ??时间同步?时间异步?时间信息?空间信息??＼?Ｊ?＼?，?）?＼?Ｊ?＼?ｙ??Ｉ??／■?１?／＂?〕?Ｎ?ｆ?＼?／■?Ｎ??间接请求?时间重叠?砸咖Ｊ?Ｈ?到立，??Ｖ?Ｊ?Ｖ?Ｊ??＾多无线电＾?－ｆ?概率性＂１?相遇概率＾?Ｙ共同位置、??－（能量触发１?４确定性、??Ｖ?Ｊ?Ｖ?ｙ??图２－２邻居发现算法分类［１７］??２．１．２邻居发现性能指标??邻居发现的效率是检验算法好坏最重要的指标之一。尤其是在无人机传感器??网络这类自组织网络中，节点之间通信需求不固定且通信时间较短，低效率的邻??居发现甚至可能跟不上网络拓扑变化的速度。只有高效率的邻居发现才能保证通??信的成功建立。??如何降低能耗是设计和检验邻居发现策略时需要关注的另一个重要指标。传??感器网络中能耗直接决定了节点的生存时间［６５］。在设计邻居发现策略时，为保证??邻居发现的准确性与高效率
【参考文献】
相关期刊论文 前2条
1 肖楠;梁俊;赵尚弘;仝海波;;无人机宽带数据链多址接入协议研究[J];计算机应用研究;2011年12期
2 肖楠;梁俊;赵尚弘;仝海波;;基于TDMA的无人机多址协议分析与仿真[J];电子技术应用;2011年12期
本文编号：2891341
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/zidonghuakongzhilunwen/2891341.html
