摘要
近年来，无人机为军事、工业和商业应用提供了广泛且高效的基础设施解决方案，助力将人们的生活转变为智能和互联的社区。然而，目前无人机的固有技术、通信网络以及路由协议等方面的发展限制了无人机在许多应用中的适用性。由自由飞行的多个无人机组成的无人机自组网(FlyingAd-hocNetwork,FANET)拥有高度动态的拓扑结构，并且无人机的能量受限，这使得无人机网络中路由协议设计需要考虑节点速度、能耗等多个特性，对研究人员充满了挑战。虽然目前已经有了一些改进的路由协议，但仍缺乏高效且适用于无人机网络的路由协议。因此需要对路由协议进行针对性的研究，使之满足FANET中的通信需求。 针对FANET中无人机速度快、能量受限等特点，本文提出了一种感知网络拓扑和链路质量变化的按需平面式路由协议。为适应无人机网络的高动态性，提高数据包传输成功率和降低网络时延，该协议将强化学习技术应用到网络路由中，并通过网络状态信息建立链路质量评估模型和自适应Hello消息间隔机制，实现了根据网络拓扑和链路质量自适应调整路由策略。仿真结果表明，该协议在包投递率、网络生存时间等指标上优于现有的按需路由协议。 在大规模、高密度的FANET中，平面路由协议的路由洪泛机制会造成无人机网络消息碰撞，导致网络通信性能下降。鉴于此，本文提出了一种基于模糊逻辑的分层路由协议。在FANET中分簇存在的主要问题是无人机速度快、拓扑变换频繁。因此，该协议首先考虑了无人机的高移动性问题，通过节点移动性选出候选簇首，避免高移动性的节点参与簇首的选举；其次，通过模糊逻辑综合考虑能量、带宽和节点间距离来选择最佳簇首，完成网络分簇；最后通过合理的簇维护和按需路由机制完成节点间的通信。仿真结果表明，该协议能有效提高大规模无人机集群的数据包传输成功率，减少网络路由洪泛开销。
NETL