无人机AD-HOC网络路由算法研究

作     者：尚小富 

作者单位：电子科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王玉文

授予年度：2015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AD-HOC网络 OLSR 局部平均稳定度 拥塞和能量 分簇路由和分簇最佳值 

摘      要：如今,无人机技术在民用、军事航空领域体现出了越来越大的实际应用价值,而又在如今的大互联网时代,无人机AD-HOC(移动自组织)网络路由技术将日益成为一个国家未来无人机战略中的重要的核心关键技术。如今有很多运用在传统AD-HOC网络中的路由技术。但是,将它们运用在无人机AD-HOC网络上会造成网络性能的下降。因此,本文将针对无人机AD-HOC网络,对其路由算法进行研究以及改进,以此提升网络性能。主要有以下两方面:(1)平级结构下针对无人机AD-HOC网络中普遍存在的节点移动速度快以及拓扑变化快,节点负载大,电池能量不足的特点,以无人机群中在前端作战的无人机为研究对象,为了使节点能够感知局部区域拓扑稳定状况,拥塞以及能耗情况,通过建立局部平均稳定度模型,获取MAC层的节点的拥塞情况,计算节点的相对剩余能量,融合节点的局部平均稳定度、拥塞度和相对剩余能量指数到OLSR路由协议中,设计出基于跨层的能感知移动性,拥塞和能量的自适应OLSR路由算法(MECA-OLSR Mobility、Congestion and Energy Aware-OLSR),运用网络仿真设计实现MCEA-OLSR路由算法,仿真表明MECA-OLSR比经典OLSR具有更好的网络性能。(2)分级结构下,为了提高中继无人机AD-HOC网络的可扩充性,根据上面所提到的局部平均稳定度,设计出无人机群采用的基于局部平均稳定度的自适应分簇路由协议(ADC路由协议,Adapted With Degree of Local Average Stability Clustering Routing Protocol),然后深入分析并推导平均通信时延与分簇个数的数学关系式后,得出分簇最佳值。在OPNET网络仿真平台上设计实现基于ADC分簇路由的分簇最佳值的模型,验证分级结构下分簇最佳值与所推导的数学模型的一致性。最后仿真验证基于ADC的分簇最佳值比没有融入ADC的分簇最佳值具有更好的网络性能。本文所提出的两种路由算法的机制、思想以及协议设计准则已在某研究所的项目中有所运用,它不仅能够应用到无人机AD-HOC网络中,而且其它AD-HOC网络也可以应用此算法。