【正文】 如下圖：圖44 B ping A接下來用從機A ping主機B，得到的測試結(jié)果是丟包率為0，路由時延為35ms，與主機ping從機的性能基本一致。具體參數(shù)設(shè)置如下：設(shè)備名稱IP地址筆記本電腦DUAV2電臺DJijian1電臺EnanoVIPEXP 電臺FDIMIANJIANKONG電臺GJijian3其中筆記本電腦D 與電臺F通過網(wǎng)線互相連接，進行網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的監(jiān)控，四臺電臺構(gòu)成了一個MANET網(wǎng)絡(luò)。而一個不是網(wǎng)關(guān)的節(jié)點將被設(shè)置成永遠不能挑戰(zhàn)現(xiàn)有的網(wǎng)關(guān)節(jié)點，以節(jié)約路由資源。2）當(dāng)機群組網(wǎng)采用表驅(qū)動協(xié)議與按需驅(qū)動協(xié)議混合的路由協(xié)議時，由于每個節(jié)點的退出和進入都有可能改變各節(jié)點之間的路由跳數(shù)，因此，需要設(shè)計特定的跳數(shù)統(tǒng)計算法，定期更新跳數(shù)信息和相應(yīng)的路由表，一遍在節(jié)點進入和退出時生成新的網(wǎng)絡(luò)。雖然路由時延相比表驅(qū)動路由不占優(yōu)勢，但因為距離中心節(jié)點距離較遠（兩跳以上），路由時延的干擾可以降到最低。根據(jù)前面所介紹的兩種組網(wǎng)模式可以看出，平面結(jié)構(gòu)組網(wǎng)模式和分級結(jié)構(gòu)組網(wǎng)模式具有很強的互補性，對兩種組網(wǎng)模式進行綜合，顯然是一種更好的選擇。 群首節(jié)點可以隨時選舉產(chǎn)生，因此具有很強的抗毀性。 所有節(jié)點完全對等，原則上不存在瓶頸，所以比較健壯。地面控制站與其對應(yīng)的電臺采用point to point模式進行通信，其中地面站設(shè)置為主機，無人機設(shè)置為從機。二、電臺拓撲結(jié)構(gòu)Nano IP920電臺網(wǎng)絡(luò)有四種拓撲結(jié)構(gòu)，分別是point to multipoint、point to point、peer to peer、everyone to everyone。 主機（Master）主機控制著網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中流過的的數(shù)據(jù)流量。此時不采用多跳通信。 設(shè)備受電源限制。四、無線信道1)由于系統(tǒng)主要是對路由協(xié)議進行研究，MAC層模型進行了適當(dāng)?shù)暮喕幚怼?)每個節(jié)點具有全局唯一的ID號。超出互相通信范圍的兩個節(jié)點要進行通信時，利用其他節(jié)點作為中繼器進行多跳通信。最后，我們用表22總結(jié)MANET網(wǎng)絡(luò)各協(xié)議的優(yōu)缺點。在所有場景里面TORA是性能最差的。二、路由開銷性能比較研究發(fā)現(xiàn)，在網(wǎng)絡(luò)拓撲變更的情況下，表驅(qū)動的DSDV協(xié)議的路由開銷是基本不變的。各節(jié)點通過Hello Message的交換得知自身周圍分布的一跳及二跳節(jié)點，進一步可知自身所在網(wǎng)絡(luò)分部的局域拓撲信息，這些信息是尋找路由的基礎(chǔ)，但并不基于此完成路由。 十一、CGSR路由協(xié)議CGSR協(xié)議是以DSDV協(xié)議為基礎(chǔ)的先應(yīng)式路由協(xié)議，在CGSR網(wǎng)絡(luò)模型中，網(wǎng)絡(luò)被劃分為重疊的簇，每個簇通過簇首選擇算法選出一個簇首。九、LAR路由協(xié)議 LAR（location aided routing）協(xié)議是一種依據(jù)節(jié)點物理位置信息而獲得路由信息的算法。TORA協(xié)議與其它按需驅(qū)動路由協(xié)議一樣，首先在網(wǎng)中發(fā)送路由請求分組，但是在路由應(yīng)答部分，則采用了DAG算法。這樣可以使緩存中的錯誤路由信息的影響最小。每個收到該報文的中間節(jié)點附上自身的ID然后重新廣播。信息重傳節(jié)點列表記錄信息更新報文中需要傳送的信息序列以及需要對該信息更新報文作出確認的節(jié)點列表。鄰居列表記錄所有能偵聽到該節(jié)點信息的節(jié)點列表。 在DSDV協(xié)議中，每個節(jié)點周期性地廣播它當(dāng)前的路由表（路由信息包括對應(yīng)于每個目的節(jié)點的距離及最大序列號，還包含發(fā)送者自身的序列號，每廣播一次就自動加1）。在層次結(jié)構(gòu)的路由中，網(wǎng)絡(luò)由多個簇組成，節(jié)點分為三種類型：普通節(jié)點、簇首節(jié)點和網(wǎng)關(guān)，處于同一簇的簇首節(jié)點和普通節(jié)點共同維護所在簇內(nèi)的路由信息，簇首節(jié)點負責(zé)所管簇的拓撲信息處理，簇間通過網(wǎng)關(guān)通信。 混合式路由協(xié)議在小范圍局部區(qū)域內(nèi)使用表驅(qū)動路由協(xié)議，局部區(qū)域間則采用按需路由協(xié)議。按需驅(qū)動路由因其更適合自組網(wǎng)特性，近些年來更被關(guān)注。然而，某些節(jié)點保存的路由可能因為傳播的延遲等原因與實際網(wǎng)絡(luò)中的狀態(tài)不一致，這時就可能會在網(wǎng)絡(luò)中生成路由環(huán)路。這種分簇的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不僅具有較短的路由發(fā)現(xiàn)時間、較少的路由和控制開銷，而且還有很好的擴充性。而常規(guī)的路由協(xié)議通?；诟咝阅艿穆酚善髯鳛橛布脚_，沒有上述限制。自組網(wǎng)路由協(xié)議的作用就是在這種環(huán)境中監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)的變更，交換路由信息，定位目的節(jié)點位置，產(chǎn)生、維護和選擇路由，提供網(wǎng)絡(luò)的連通性。圖22所示的是多無人機組成MANET網(wǎng)絡(luò)對戰(zhàn)場覆蓋的示意圖。在無人機網(wǎng)絡(luò)中，這個現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施就是地面控制站。 動態(tài)變化的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)在復(fù)雜的戰(zhàn)場環(huán)境下，無人機簇按照預(yù)定航跡或者實時控制高速飛行，有時需要一定時間的無線電靜默期；或者無人機因為被擊毀、能源耗盡、失控等原因而失效；或者由于戰(zhàn)場環(huán)境的地形影響、天氣、敵方干擾等因素的影響；導(dǎo)致無人機網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)隨時可能發(fā)生變化。在MANET網(wǎng)絡(luò)中,節(jié)點間的路由通常由多個網(wǎng)段(跳)組成,由于終端的無線傳輸范圍有限,兩個無法直接通信的終端節(jié)點往往要通過多個中間節(jié)點的轉(zhuǎn)發(fā)來實現(xiàn)通信。它提供了雙路數(shù)據(jù)的通信方式,具有指揮飛行器(AV)的位置測量功能,可向地面?zhèn)鬏攤鞲衅鲾?shù)據(jù),能向飛行器發(fā)送精確的相對于地面站位置的坐標(biāo)偏移量,并為之提供導(dǎo)航。（4）將得到的實驗結(jié)果進行分析，對組網(wǎng)方案的選擇和變換準(zhǔn)則進行優(yōu)化。但是Link16的傳輸速率較低(最高238Khps)，不適應(yīng)數(shù)據(jù)傳輸率要求較高的場合。上述兩種控制模式依賴與后方基地的通信聯(lián)系，對單機自處理能力和應(yīng)變能力要求較低。對于超視距無人機群間、或超視距無人機群與地面測控站之間的測控通信方式，可以采用無人機群各子網(wǎng)間的多跳、無人機空中中繼或衛(wèi)星中繼方式?，F(xiàn)有的遙控與組網(wǎng)技術(shù)已不能完全滿足無人機實現(xiàn)高等級自主控制的需求，迫切需要研究面向無人機的自主實時行動的一套通信組網(wǎng)方案。然而，由于無人機機身尺寸和載重量的限制，許多大型設(shè)備無法搭載到無人機上，致使無人機在智能化的集群行動方面一直進展不大。結(jié)果驗證了組網(wǎng)方案設(shè)計的正確性。隨著作戰(zhàn)理念和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各國軍隊要求無人機具有更高的作戰(zhàn)性能和執(zhí)行更加多樣化作戰(zhàn)任務(wù)的能力，這對無人機通信組網(wǎng)技術(shù)提出了更高的要求，研制新的通信設(shè)備、設(shè)計新的通信組網(wǎng)方案，實現(xiàn)無人機群的編隊自主化和通信網(wǎng)絡(luò)化是十分有必要的。（3） 仿真實驗。無人機先后在美國越戰(zhàn)、以色列中東戰(zhàn)爭、伊拉克戰(zhàn)爭、阿富汗戰(zhàn)爭以及當(dāng)前利比亞“奧德賽黎明”行動等局部戰(zhàn)爭中大顯神威，進一步檢驗和驗證了無人機系統(tǒng)的實戰(zhàn)效能。由于機間鏈路與空地鏈路各有特點，對數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒?、格式、速率等的要求不同，故其采取的組網(wǎng)方案也有所區(qū)別。在寬帶互聯(lián)網(wǎng)中，各個節(jié)點兼有主機和路由器兩種功能。迄今為止，包括美國在內(nèi)，世界各國的軍用無人飛機的活動方式大都保留著單機執(zhí)行任務(wù)方式，其通信方式還處在從通信線路網(wǎng)絡(luò)向計算機網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的過渡過程之中，后方地面控制站直接對單架或多架無人機進行控制，即采用以后方指揮中心為核心的星形控制拓撲結(jié)構(gòu)。 無人駕駛飛機通信系統(tǒng)主體上還停留在解決單機與基地的通信問題的通信網(wǎng)絡(luò)的階段。無人機型號數(shù)據(jù)鏈工作頻率RQ一l PredatorBLOS,LOSKu band，C—bandRQ一2B PioneerLOS C2Cband， UHFRQ一4 Global HawkLOS(4A),LOS(4B),LOS,BLOS(SATCOM)UHFXbandKuband INMARSATRQ一5A／MQ一5B HunterLOSCbandRo7A／B Shadow 200LOS C2LOS VideoSband UHFC—bandRQ一8A／B Fire ScoutLOS C2LOS VideoKuband／UHFKubandMQ一9 Pzedator BBLOS,LOSKubandCbandIGnatERLOSCbandMaverickTBDTBDXPV一1 TernLOS C2，LOS VideoL／S—band， UHFXPV2 MakoC2,VideoVHF／UHFLband Video downlinkCQ一10 SnowGooseLOS／BLOS C2 LOS VideoLband表11 美國現(xiàn)役無人駕駛飛機使用的通信技術(shù)統(tǒng)計表圖11 用于執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)的部分無人機圖1 1 本課題所使用的中小型無人機“開拓者” 指標(biāo)參數(shù)機身尺寸，最大起飛重量15kg有效載荷5kg遙控半徑3500m有效控制半徑30km續(xù)航時間120min飛行速度平飛時速80～150km/h，巡航速度110km/h飛行高度50～4000m起降方式滑跑/彈射，滑降/傘降發(fā)動機3W 56iB2，97無鉛汽油傳感器GPS、加速計、陀螺儀、磁力計、氣壓計表1 1 “開拓者”無人機參數(shù)　研究內(nèi)容與組織結(jié)構(gòu)圖12 論文的組織結(jié)構(gòu)論文主要研究的內(nèi)容包括以下4點：（1）明確無人機通信組網(wǎng)的研究背景和意義，深入學(xué)習(xí)已有組網(wǎng)方案和組網(wǎng)技術(shù)，了解各種技術(shù)的適用環(huán)境和優(yōu)缺點，并對這些技術(shù)進行總結(jié)比較和優(yōu)劣分析。第五章 結(jié)論：本章是對全文工作的總結(jié)以及對未來工作的展望。在后一種情況中,MANET網(wǎng)絡(luò)通常是以末端子網(wǎng)的形式接入現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)。無人機網(wǎng)絡(luò)不需要任何的預(yù)設(shè)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，可快速展開并且自動形成網(wǎng)絡(luò)。MANET網(wǎng)絡(luò)與蜂窩移動網(wǎng)絡(luò)有一些相似之處：終端用戶可以自由移動，用戶接入采用無線傳輸方式，接入速率低等；它和移動IP也有一些相似之處：接入點可變，需要位置管理。 戰(zhàn)場覆蓋目前偵察無人機還處于應(yīng)用基站控制單無人機對戰(zhàn)場進行偵察、監(jiān)視的階段。圖23所示的是無人機MANET網(wǎng)絡(luò)的擴展應(yīng)用示意圖。由于無線信道本身的物理特性，它所能提供的網(wǎng)絡(luò)帶寬相對有線信道要低得多。這幾種協(xié)議各具優(yōu)缺點，適應(yīng)于不同的工作條件。一、 依據(jù)觸發(fā)時機進行分類根據(jù)路由出發(fā)原理，目前的路由協(xié)議可分為三類： 基于路由表驅(qū)動（Table Driven）的路由協(xié)議表驅(qū)動路由（又稱先驗路由、主動路由）繼承了傳統(tǒng)的路由算法，但在消除路由環(huán)路和已過時路由等方面進行了適應(yīng)于自組網(wǎng)特性的改進。而其在無需通信節(jié)點之間的路由維護則浪費了大量的網(wǎng)絡(luò)帶寬。缺點是發(fā)送數(shù)據(jù)分組時，如果沒有去往目的節(jié)點的路由，數(shù)據(jù)分組需要等待因路由發(fā)現(xiàn)引起的延時，不適合于實時性要求高的應(yīng)用。平面結(jié)構(gòu)路由的缺點是當(dāng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模很大時，可能會導(dǎo)致整個網(wǎng)絡(luò)都充斥著路由信息報文,網(wǎng)絡(luò)的可擴展性差。典型的分層結(jié)構(gòu)協(xié)議有CGSR(Cluster head Gateway Switch Routing) 、CBRP（cluster based routing protocol）等，前者為按需驅(qū)動，否則為表驅(qū)動。這樣所有這些目的路由指向的目的節(jié)點都有效地與此節(jié)點斷開，直到有新的序列號產(chǎn)生并包含新的路由信息。通過這種算法，可大大降低路由修改信息對網(wǎng)絡(luò)的負荷。如果某個移動節(jié)點收到了新節(jié)點的HELLO信息,則把新節(jié)點信息填入路由表,并且把它自己的路由表發(fā)給新節(jié)點。 路由維護過程也需要使用緩存信息。AODV基于雙向路徑的假設(shè)，不支持單向路徑。當(dāng)局部鏈路發(fā)生變化時，只需要局部勢能的調(diào)整，這種改變一般不會影響到全局。LAR協(xié)議的優(yōu)點是在小范圍內(nèi)尋徑，減少了尋徑開銷；缺點是依賴GPS提供的位置信息，限制了其應(yīng)用范圍。每一個簇由一個“簇首”來管理簇內(nèi)所有節(jié)點的全部信息及行為。 本文對表驅(qū)動路由和按需驅(qū)動的路由進行了路由開銷、報文發(fā)送率及能源消耗等方面性能的比較，選擇了幾個有代表性的路由協(xié)議進行了對比研究，以DSDV、AODV、TORA、DSR四種路由協(xié)議為例。當(dāng)拓樸變更劇烈時，DSDV的報文發(fā)送率急劇下降，此時按需驅(qū)動的路由協(xié)議表現(xiàn)較好。根據(jù)上面的結(jié)果可以得出以下結(jié)論：當(dāng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定時，在路由開銷性能方面，按需驅(qū)動的路由方式要比表驅(qū)動的路由方式在性能上有明顯的優(yōu)勢；當(dāng)網(wǎng)絡(luò)變化較快時，在報文發(fā)送率性能方面，按需驅(qū)動的路由方式要比表驅(qū)動的路由方式在性能上有明顯的優(yōu)勢。由于移動自組網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)動態(tài)變化，鏈路集合將可能隨時間不斷變化。3)不考慮障礙，氣候?qū)π盘杺鬏數(shù)挠绊?，?dāng)兩個節(jié)點在通信范圍內(nèi)時，即不大于最大通信距離時，兩個節(jié)點可以直接通信。三、通信內(nèi)容1)網(wǎng)絡(luò)傳輸基站對無人機群的控制信號。 要求網(wǎng)絡(luò)拓撲變化時，路由開銷變化不能過大。空地鏈路有以下特點： 數(shù)據(jù)量大。下面簡略介紹一下Nano IP920電臺和VIPn2400電臺的性能指標(biāo)。這四種模式分別是主機、中繼器、從機和MANET網(wǎng)絡(luò)節(jié)點。地面站之間采用有線連接，成星型拓撲結(jié)構(gòu)，設(shè)置一臺中心控制站進行信號總處理，各控制站之間的通信需要經(jīng)過中心控制站進行。群首和網(wǎng)關(guān)形成了高一級的網(wǎng)絡(luò)，稱為虛擬骨干?；旧喜恍枰S護路由，這大大減少了網(wǎng)絡(luò)中路由控制信息的數(shù)量。如果群內(nèi)通信的信息量占較大比例時，各群可以互不干擾地進行通信，系統(tǒng)的吞吐量顯然比平面結(jié)構(gòu)的要高。以每個節(jié)點為中心，劃分一個兩跳以內(nèi)的路由區(qū)域。此時應(yīng)當(dāng)采用分層結(jié)構(gòu)路由。群首節(jié)點的退出和進入當(dāng)分級結(jié)構(gòu)中群首成員因意外因素退出網(wǎng)絡(luò)時，會對網(wǎng)絡(luò)造成較大的影響，因為群首負責(zé)該群的群內(nèi)通信和外部信息的轉(zhuǎn)發(fā)。第四章　仿真實驗與分析　實驗環(huán)境 軟件環(huán)境：DiscoverIP附近IP搜索軟件、cmd命令提示符軟件圖4 1 DiscoverIP軟件截圖 硬件環(huán)境，如表41：硬件設(shè)備數(shù)量備注Lenovo Y450筆記本電腦（筆記本電腦A）1Intel Core 2 Duo CPU T6600、2G內(nèi)存、32位windows7操作系統(tǒng)Lenovo G430筆記本電腦（筆記本電腦B）1Intel Core 2 Duo CPU T6500、2G內(nèi)存、32位windows7操作系統(tǒng)ThinkPad E420筆記本電腦（筆記本電腦C）1Intel Core i5 2450M CPU、2GB內(nèi)存、