无人机自组网路由协议研究

作     者：张国峰 

作者单位：沈阳工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李晖

授予年度：2017年

学科分类：080904[工学-电磁场与微波技术] 0810[工学-信息与通信工程] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 080402[工学-测试计量技术及仪器] 0804[工学-仪器科学与技术] 082503[工学-航空宇航制造工程] 081001[工学-通信与信息系统] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

主      题：无人机自组网 位置预测 稀疏性 GPSR-NMP 

摘      要：自组网作为无人机智能化、集群化、网络化的重要发展方向,已成为信息化时代新兴的无人机群应用模式。无人机自组网路由协议为无人机自组网内部数据的传输寻找、建立、维护路径并提供路径决策,是机群协调完成各项任务的基础,在相当程度上影响着无人机自组网的性能。随着定位技术如GPS和北斗导航的飞速发展及终端设备的普及,无人机可以通过机载定位设备快速的获取自身地理位置信息;基于地理位置信息的路由协议简单高效,在无人机自组网中拥有广阔的应用前景。本文根据无人机自组网的特点和需求,主要工作如下:研究了无人机自组网和路由协议,重点研究了经典的路由协议GPSR,包括原理、优劣势和适用范围。针对无人机自组网内部成员的高速运动和部署密度低等特点,在研究无人机运动模型后提出一种基于移动预测的稀疏性地理路由协议GPSR-NMP,将无人机节点运动情况考虑进去进行位置预测;重构信标,以使其能够反映网络稠密程度,为稀疏性筛选邻节点和运动性筛选邻节点提供决策依据,以使维护的邻居表更加逼近于真实的无人机节点物理空间分布情况,使路由决策更加可靠;提出回退机制和避环机制应对网络拓扑剧烈变化,提高GPSR-NMP协议在无人机自组网中的稳定性和可靠性。以数据投递成功率、平均端到端时延和平均吞吐量为主要指标,在NS2.35网络仿真平台上对多种路由协议进行仿真并统计分析,仿真结果表明,相较于选定为参照的路由协议GPSR与GPSRI,本文提出的GPSR-NMP协议能够有效的提高无人机自组网的投递成功率、吞吐量,降低平均端到端时延,能够较好地适用于低节点密度和高运动性的无人机自组网。