【摘 要】
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近年来,随着电子信息技术的快速发展,无人机搭配的通信设备越来越智能化、集成化,无人机的性能正在稳步提高。当无人机在通信网络中作为中继平台使用时,相对于其他中继平台有着无可比拟的优势,因此,无人机中继在众多领域都有着十分积极的使用和发展前景。但无人机自身也非常容易受到干扰,因此本文首先对频谱感知技术进行了研究分析,构建了频谱地图;然后综合干扰机和无人机节点的位置以及数量,建立了无人机中继通信网络模型
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近年来,随着电子信息技术的快速发展,无人机搭配的通信设备越来越智能化、集成化,无人机的性能正在稳步提高。当无人机在通信网络中作为中继平台使用时,相对于其他中继平台有着无可比拟的优势,因此,无人机中继在众多领域都有着十分积极的使用和发展前景。但无人机自身也非常容易受到干扰,因此本文首先对频谱感知技术进行了研究分析,构建了频谱地图;然后综合干扰机和无人机节点的位置以及数量,建立了无人机中继通信网络模型,并对无人机中继节点的移动性进行建模分析,分别建立了决策模型、移动模型;最后建立了无人机中继通信网络评价模型,并借助网络仿真平台,对评价模型进行了仿真分析,主要工作如下:(1)对现有的无人机通信技术以及中继通信技术进行综述,了解了中继通信网络中的相关基础概念,了解了无人机中继的双工模式、转发协议等,为后续的模型建立以及网络仿真奠定了基础;对经典的移动模型进行分类和分析,为之后移动模型的建立以及仿真提供了前提条件;了解了博弈论的基础知识,为节点移动时的决策模型建立奠定了基础;了解了 OPNET网络仿真工具的基础知识。(2)研究分析了频谱感知技术,通过对频谱地图构建方法的研究,绘制了特定场景的频谱地图,为后续无人机中继节点移动模型的研究奠定了基础;建立了无人机中继通信网络模型,考虑无人机中继通信网络中的真实应用场景,结合无人机中继以及干扰节点的数量、位置、移动模型等,建立了考虑干扰环境下的无人机中继通信网络模型;在对已有移动模型进行分析和考虑存在干扰环境的基础上,建立了无人机中继节点的移动模型,将博弈论知识应用到无人机移动时的决策中,建立了决策模型,使得无人机在节省能量的同时又能获得较强的抗干扰能力,简化了高斯平滑移动模型中速度和方向的更新方程,并提出了自主博弈移动模型;构建了无人机中继通信网络评价模型,通过网络抗干扰能力以及网络数据传输能力两个维度对中继通信网络进行了评价分析。(3)搭建了无人机中继通信网络仿真平台,设定了 6种仿真场景,通过对比干扰机节点数量以及无人机移动模型的不同对网络抗干扰能力进行了仿真分析;基于OPNET网络仿真工具,搭建了无人机中继通信网络模型,并设置了 3种仿真方案以及12种场景对网络数据传输能力进行了仿真分析。仿真结果与预期基本一致,即在方向选择上具有随机性质的移动模型更易受到干扰,而可以根据干扰机信息进行自主方向选择的移动模型受到干扰强度明显较小,性能指标也表现出优于其他模型。
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