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无人机自组织网络路由算法研究

郑艺  
【摘要】:目前,无人机的应用已经从军事领域逐渐渗透到民用的多个领域,例如灾害监测、地质勘测、交通管制、通信中继以及应急通讯等,并且在这些领域中已经取得了良好的应用成效。随着无人机应用不断的扩展,许多任务需要多架无人机的协同,因而无人机的发展开始呈现出网络化、编队化的趋势。无人机自组网已经受到了各国的相关研究机构以及军队等部门的关注,其中的关键技术尤其受到这些部门的重视,而无人机网络的路由技术就是受重视的关键技术其中之一。移动无线自组网的经典路由算法直接应用于无人机自组网中会导致分组投递率较低,端到端时延较高以及缺少网络安全保障等许多问题,影响了无人机自组网的通信性能。本文主要针对无人机自组网的路由算法中亟待解决的两个问题进行了研究。(1)针对无人机自组织网络的高移动性和负载不均衡的特点,在路由算法中引入移动感知、负载感知算法,并对多重最短路径算法进行改进,最终提出了一种基于移动与负载感知的多径OLSR路由算法(MLM-OLSR,Mobility and Load aware Multipath-OLSR),并通过仿真实验验证提出的该路由算法的优越性;(2)无人机自组网的应用场景一般具有复杂的网络安全环境,容易受到恶意网络节点的攻击,这些网络攻击对任务的执行以及其自身的生存有严重威胁,因此有必要对网络安全问题进行研究。虫洞攻击是一种极其隐蔽并且危害性极大的网络攻击,本文通过对虫洞攻击的研究,在MLM-OLSR路由算法的基础上,提出了一种安全感知的MLM-OLSR路由算法(Secure aware MLM-OLSR,SMLM-OLSR),该路由算法实现了防御虫洞攻击的能力。本文以QualNet仿真器为平台,对本文的两种路由算法分别进行建模仿真,并且通过一系列的仿真实验验证了新提出的两种路由算法达到了预期的设计目标,其中MLM-OLSR路由算法相对于经典的OLSR路由算法具有更高的分组投递率和更低的端到端时延,SMLM-OLSR路由算法较MLM-OLSR路由算法具有更好的防御虫洞攻击的能力。本文提出的路由算法可以应用到无人机自组网中,而且对其他MANET网络的路由算法研究具有一定的参考意义。


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