高動態無人機編隊網路自適應路由方法研究

《高動態無人機編隊網路自適應路由方法研究》是依託北京航空航天大學，由白躍彬擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：高動態無人機編隊網路自適應路由方法研究
• 依託單位：北京航空航天大學
• 項目負責人：白躍彬
• 項目類別：面上項目

項目摘要

本項目以未來無人機編隊典型套用場景為背景，以提高未來無人機編隊網路在高動態和複雜電磁環境下的自適應動態組網效能為切入點，探索基於節點穩定性和鏈路可靠性的自適應路由方法和基於貝葉斯網路的故障鏈路定位及最佳化方法，使之滿足無人機編隊網路動態組網在理論和套用中的需求。針對高動態無人機編隊網路時變特性感知與評估關鍵科學問題，基於多屬性判決的相關理論，研究刻畫動態可用頻譜和鏈路變化的節點穩定性判決模型以及以之為基礎的自適應路由機制；針對複雜電磁環境下無人機編隊網路穩定性維護關鍵科學問題，從先驗的貝葉斯網路模型入手，找到故障鏈路位置；設計基於路障鏈路的影響圖模型及其推理算法，得到節點最優調整策略，進一步改善組網的穩定性和可靠性，滿足無人機編隊網路高效動態組網需求。對基於節點狀態的穩定性評估方法、基於節點穩定性和鏈路可靠性的自適應路由機制和基於貝葉斯網路的故障鏈路定位及自適應最佳化等關鍵問題展開研究。

結題摘要

隨著自動化和感測器技術的進步，無人機在當前的諸多套用場景發揮了越來越多作用。由於單個無人機的能力有限，多個無人機以編隊方式協同完成單個無人機無法完成的複雜使命。為了滿足諸如協同合作等套用的需要，多跳無人機之間必須組網以實時互動必要的信息。無人機編隊網路具有節點高速運動、節點與節點間通信質量不穩定、編隊周邊電磁環境複雜等特點，為無人機編隊組網帶來了巨大挑戰。為了解決上述問題，本項目從提高無人機編隊網路在高動態和複雜電磁環境下的自適應動態組網效能為切入點，對基於節點狀態的穩定性評估方法、基於節點穩定性和鏈路可靠性的自適應路由機制和基於貝葉斯網路的故障鏈路定位及自適應最佳化等關鍵問題展開研究。根據研究計畫，首先對多信道條件下的影響無線鏈路傳輸的MAC層和物理層進行分析和評估，得到了一手的實驗數據，提出了一種適應於無人機編隊網路的MAC協定；接著對節點穩定性、以及節點轉發能力和鏈路穩定性評估與預測方法入手，提出了一種網路節點穩定性評估機制， 一種節點轉發能力模型，一種鏈路容量模型；提出了基於節點穩定性的多徑路由機制、基於節點轉發能力和鏈路容量的數據轉發機制，這些機制比傳統的方法適應能力更強更有效；針對移動自組織網路的拓撲動態變化，提出了一種拓撲抗毀性評估方法和一種基於貝葉斯推理的鏈路劣化定位與路由重構方法； 首次提出了一種適用於無人機網路的網路編碼的傳輸機制；發表高質量論文16篇（其中SCI 期刊論文6篇，CCF推薦會議論文10篇），發明專利6項，培養研究生7名，實現了項目的預期目標。