【摘 要】
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无人机具有灵活性强、低成本等优点,广泛应用于民用和军用领域。通过多个无人机间协同通信,无人机集群网络可以扩大通信有效覆盖范围。然而,无人机高速移动导致网络拓扑频繁变化,对无人机集群网络路由选取和维护带来了新挑战。为此,本文面向无人机群网络中高效路由选取算法展开研究。本文主要贡献如下:1)针对无人机网络拓扑频繁变化导致路由选取时效性难以满足低时延通信要求的问题,本文提出了一种多层无人机网络结构并设计
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无人机具有灵活性强、低成本等优点,广泛应用于民用和军用领域。通过多个无人机间协同通信,无人机集群网络可以扩大通信有效覆盖范围。然而,无人机高速移动导致网络拓扑频繁变化,对无人机集群网络路由选取和维护带来了新挑战。为此,本文面向无人机群网络中高效路由选取算法展开研究。本文主要贡献如下:1)针对无人机网络拓扑频繁变化导致路由选取时效性难以满足低时延通信要求的问题,本文提出了一种多层无人机网络结构并设计了基于局部位置信息和网络连通性的无人机网络低时延路由选取算法(LLRA)。本研究设计并搭建了仿真平台,验证了所提多层无人机网络LLRA路由算法。仿真结果表明与单层网络传统路由算法AOVD和GPSR相比,LLRA路由算法可降低链路平均传输时延30%并提高数据包传输成功率16%。2)针对无人机高移动性导致路由中断无法满足可靠通信要求的问题,本文提出了一种基于轨迹预测的无人机高可靠性虚拟路由算法(MPVR),以减小无人机移动性对路由性能的影响,提高无人机群连通性和路由寿命,并进一步提出了基于高斯-马尔科夫模型的无人机运动轨迹预测方法,设计了动态天线调整机制和虚拟路由模型。此外,还设计了基于轨迹预测的无人机高可靠性虚拟路由算法。设计并搭建了仿真平台,验证了所提MPVR算法与传统路由算法AOVD和GPSR相比,可提高路由平均寿命16%、数据包传输成功率28%,降低平均链路传输时延20%。
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