多无人机系统自组网络拥塞控制研究

来源 :沈阳理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:Kdx1999
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随着近些年无人机技术的不断发展,其可搭载的载荷数量与类型不断扩展,由于单一一架无人机携带的传感器种类和数量的限制,其很难独立完成复杂任务。多无人机协同作战可以大大提升无人机的生存概率和执行任务效率。而多无人机协同任务分配是多无人机协同完成任务的基础和关键,无人机协同系统多以自组网的方式进行通信,移动自组网络(Ad Hoc)环境具有动态拓扑,安全性差、误码率高、链路带宽不对称等特点,这些特点极易导致无人机在进行通信时发生局部拥塞或者全局拥塞从而降低链路吞吐量,因此对Ad Hoc网络拥塞控制的研究十分有必要。本文在多无人机协同的背景下对提升网络数据传输效率进行研究,目前TCP主要功能有:带确认的连接建立与链接终止,目的是实现端到端的可靠传输,以及流量控制与拥塞避免等。这些功能使得其成为目前被各种网络应用最广泛的传输协议,为了能够使得Ad Hoc网络与其稳定结合,所以本文选取传输层作为研究基础,针对Ad Hoc网络链路带宽不对称这一特点对拥塞控制方法进行改进,主要工作如下:首先,对多无人机的协同任务分配进行分析,总结得出多无人机之间的快速通信是提高无人机的任务分配效率的主要因素之一。其次,结合多无人机的协同系统网络即Ad Hoc网络的特点找到适合的TCP拥塞控制算法并针对Ad Hoc网络链路带宽不对称会造成反向链路拥塞以及拥塞窗口调整缓慢的问题进行改进,提出新的改进算法。该算法根据确认分组在反向链路上端到端的传播时延变化量对Ad Hoc网络中确认分组发送时间间隔进行计算,通过Ad Hoc网络反向链路上确认分组在反向链路上端到端的传播时延变化对Ad Hoc网络反向链路状态进行判断,在此基础上选择合适的确认机制以及调整确认分组的发送时间间隔,以解决反向链路的拥塞问题。接着对拥塞窗口的大小进行适应性调整,以此提高Ad Hoc网络带宽利用率和TCP传输协议的性能。最后,利用OPNET软件搭建一个无人机自组网络模型,通过在不同的网络性能参数下对Vegas算法和改进后拥塞控制算法进行对比分析。结果表明,改进后的拥塞控制算法运用在链路带宽不对称以及误码率较高的Ad Hoc网络环境中能够获得较为理想的网络数据传输效率,相比于原来拥塞控制算法在性能上有很大的提高。
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