基于函数逼近的强化学习FANET路由优化算法 被引量：6

1

作者 谢勇盛 杨余旺 +1 位作者 邱修林 王吟吟 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2021年第11期207-213,共7页

针对高速移动状态下的飞行自组网路由协议链路维护困难问题,提出一种基于强化学习的自适应链路状态路由优化算法QLA-OLSR。借鉴强化学习中的Q学习算法,通过感知动态环境下节点邻居数量变化和业务负载程度,构建价值函数求解最优HELLO时隙... 针对高速移动状态下的飞行自组网路由协议链路维护困难问题,提出一种基于强化学习的自适应链路状态路由优化算法QLA-OLSR。借鉴强化学习中的Q学习算法,通过感知动态环境下节点邻居数量变化和业务负载程度,构建价值函数求解最优HELLO时隙,提高节点链路发现与维护能力。利用优化Kanerva编码算法的状态相似度机制,降低QLA-OLSR算法复杂度并增强稳定性。仿真结果表明,QLA-OLSR算法能有效提升网络吞吐量,减少路由维护开销,且具有自学习特性,适用于高动态环境下的飞行自组网。 展开更多

关键词 飞行自组网 函数逼近 Q学习 路由算法 自适应HELLO时隙

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基于启发式Q学习的FANET可信路由算法 被引量：1

2

作者 赵蓓英 姬伟峰 +2 位作者 翁江 吴玄 李映岐 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2022年第5期162-169,共8页

无人机自组织网络(FANET)是实现无人机自主集群的关键技术,其通过各无人机节点来完成协同通信。但节点的高机动性、网络结构的开放性造成FANET拓扑变化频繁,容易遭受恶意攻击。为此,提出一种基于启发式Q学习的可信路由算法HQTR。将FANE... 无人机自组织网络(FANET)是实现无人机自主集群的关键技术,其通过各无人机节点来完成协同通信。但节点的高机动性、网络结构的开放性造成FANET拓扑变化频繁,容易遭受恶意攻击。为此,提出一种基于启发式Q学习的可信路由算法HQTR。将FANET中的路由选择问题映射为有限马尔科夫决策过程,针对路由层面的黑洞攻击与泛洪攻击,引入数据包转发率与路由请求发送速率,通过模糊推理计算节点的信任值,同时考虑节点的邻居关系,提出一种模糊动态信任奖励机制。结合单跳链路状况设计启发式函数,采用改进的ε-贪婪策略来平衡利用-探索过程,引导当前节点选择最优可信下一跳节点。仿真结果表明,相对AOMDV、TEAOMDV与ESRQ算法,HQTR算法能够有效应对黑洞攻击与RREQ泛洪攻击,降低节点高速运动与网络规模变化所造成的影响,提高数据包投递率与吞吐量,减少路由开销与平均端到端时延。 展开更多

关键词 无人机自组织网络 路由攻击 信任模型 Q学习 启发式函数

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一种新的三维FANETs跨层自适应广播协议

3

作者 王庆文 戚茜 +3 位作者 程伟 李冬 王莉 李雪松 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第5期1200-1205,共6页

针对盲目广播带来的广播风暴问题,该文提出一种新的3维FANETs自适应广播协议NABP。NABP应用跨层设计的方法,在维持原有协议层间结构分离的基础上,允许路由层共享MAC层的接收信号强度信息,并根据转发分组时增加通信范围计算出转发概率,... 针对盲目广播带来的广播风暴问题,该文提出一种新的3维FANETs自适应广播协议NABP。NABP应用跨层设计的方法,在维持原有协议层间结构分离的基础上,允许路由层共享MAC层的接收信号强度信息,并根据转发分组时增加通信范围计算出转发概率,倾向于让增加通信范围大的节点以高概率转发分组,从而减少了分组在网络中的重复传输,降低了节点间的竞争和碰撞,提高广播效率。NS-2仿真结果表明:与flooding+802.11和fp-flooding+802.11协议相比,NABP提高了转播节省率、减少了平均端对端延迟和平均丢包率。 展开更多

关键词 广播风暴 3维fanets 广播协议 跨层设计 转发概率 转播节省率

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飞行自组织网的全双工双向时间传递技术研究

4

作者 陈聪 徐强 +2 位作者 赵宏志 邵士海 唐友喜 《电子与信息学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期2732-2739,共8页

针对飞行自组网(FANET)中节点间相对运动导致双向时间传递精度下降的问题,该文提出一种全双工双向时间传递(TWTT)方法。首先,根据全双工双向时间传递过程构造了需要求解的方程组,推导了单次时间传递的同步误差表达式;然后,分析了在无频... 针对飞行自组网(FANET)中节点间相对运动导致双向时间传递精度下降的问题,该文提出一种全双工双向时间传递(TWTT)方法。首先,根据全双工双向时间传递过程构造了需要求解的方程组,推导了单次时间传递的同步误差表达式;然后,分析了在无频偏和有频偏条件下,迭代进行全双工双向时间传递的收敛性;最后,通过仿真分析和实验验证比较了全双工双向时间传递方法和传统双向时间传递方法的性能。仿真和实验结果表明,全双工双向时间传递方法在节点高速机动下,时间同步精度可达到与物理层时间戳相同的精度,优于现有的运动补偿方法。 展开更多

关键词 飞行自组网 带内全双工 双向时间传递 非对称传播时延

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一种中心节点调度时隙分配的无人机自组网TDMA协议

5

作者 姚毅 任智 +1 位作者 陈春宇 邱金 《电讯技术》 北大核心 2024年第9期1486-1493,共8页

针对现有无人机自组网协议中,集中式树形网络中控制时隙存在冗余、帧中数据时段占比较小的问题,提出了一种基于中心节点调度时隙分配的无人机时分多址接入(Time Division Multiple Access,TDMA)协议。该协议采用基于全网拓扑感知的时隙... 针对现有无人机自组网协议中,集中式树形网络中控制时隙存在冗余、帧中数据时段占比较小的问题,提出了一种基于中心节点调度时隙分配的无人机时分多址接入(Time Division Multiple Access,TDMA)协议。该协议采用基于全网拓扑感知的时隙分配机制调整控制时段的帧结构与时隙顺序,基于中心节点调度的控制时隙复用机制提高控制时隙的利用率,缩短控制时段总长度以提高数据时段占比。与BiPi-TMAC(Bidirectional-Pipelined TDMA MAC)协议和ELDM-TDMA(Efficient and Low Delay Multi-hop TDMA)协议相比,该协议的数据平均时延和控制开销降低了9.6%和21.9%,网络吞吐量提高了10.5%,在无人机自组网场景中表现出良好的性能。 展开更多

关键词 无人机自组网(fanet) 时分多址接入 控制开销 时隙复用

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蜂群无人机自组网多优先级自适应退避算法 被引量：5

6

作者 刘炜伦 张衡阳 +1 位作者 郑博 高维廷 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期325-332,共8页

针对现有媒质接入控制(MAC)协议退避算法无法为蜂群无人机自组网(FANETs)提供区分服务,且在重负载时性能严重恶化等问题,提出一种多优先级自适应退避算法。采用忙闲因子自适应机制和最优竞争窗自适应机制,根据信道忙闲程度和网络状态参... 针对现有媒质接入控制(MAC)协议退避算法无法为蜂群无人机自组网(FANETs)提供区分服务,且在重负载时性能严重恶化等问题,提出一种多优先级自适应退避算法。采用忙闲因子自适应机制和最优竞争窗自适应机制,根据信道忙闲程度和网络状态参数自适应实时更新各优先级竞争窗口(CW)长度,从而使每次退避的竞争窗口可快速收敛到最佳状态,并实现了多业务区分服务,得到了最优的系统性能。通过建立不同优先级退避过程的三维Markov链模型求解得到了饱和吞吐量下的最优竞争窗自适应因子,并且理论推导了系统吞吐量和平均MAC时延的数学表达式。仿真结果表明,所提算法在重负载时能够实现多优先级区分服务并有效提高系统的吞吐量性能,相比区分业务优先级的自适应退避(PAB)算法和支持QoS的自适应竞争窗口退避算法(Q-ABACW),性能均有较大提升。 展开更多

关键词 蜂群无人机自组网(fanets) 自适应退避 区分优先级 忙闲因子 最优竞争窗口 忙闲程度

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适用于飞行自组网的闲置时隙预约TDMA协议 被引量：4

7

作者 陆毅 符杰林 +2 位作者 仇洪冰 林基明 李燕龙 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2021年第3期202-208,共7页

在飞行自组网中,固定时隙分配时分多址接入(TDMA)协议存在闲置时隙无法成功使用的问题。通过对TDMA协议引入闲置时隙预约机制,提出一种支持业务优先级传输机制的闲置时隙预约TDMA协议。采用短帧长的方式满足协同与控制业务的低时延传输... 在飞行自组网中,固定时隙分配时分多址接入(TDMA)协议存在闲置时隙无法成功使用的问题。通过对TDMA协议引入闲置时隙预约机制,提出一种支持业务优先级传输机制的闲置时隙预约TDMA协议。采用短帧长的方式满足协同与控制业务的低时延传输需求,并利用闲置时隙预约机制允许节点使用闲置时隙传输感知业务,从而满足感知业务的高吞吐量传输性能要求。仿真结果表明,与CF-MAC和CTMAC协议相比,该协议能够在降低传输时延的同时,有效提高信道利用率和网络吞吐量。 展开更多

关键词 无人飞行器集群 飞行自组网 固定时隙分配时分多址接入 网络吞吐量 闲置时隙

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标签分割的软件定义飞行自组网控制器智能部署方法 被引量：2

8

作者 付有斌 康巧燕 +2 位作者 王建峰 胡海岩 赵朔 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2022年第10期3249-3257,共9页

针对当前软件定义飞行自组网中多控制器部署面临的负载不均衡和网络可靠性问题,提出一种标签分割的控制器智能部署方法。该方法能够在不预设控制器数量的条件下,根据控制器容量约束和网络结构,输出最佳控制器数量及部署位置。基于节点... 针对当前软件定义飞行自组网中多控制器部署面临的负载不均衡和网络可靠性问题,提出一种标签分割的控制器智能部署方法。该方法能够在不预设控制器数量的条件下,根据控制器容量约束和网络结构,输出最佳控制器数量及部署位置。基于节点自身特征和关联特征赋予节点标签,根据标签完成控制域划分并通过布谷鸟搜索算法优化划分过程。在此基础上,考虑控制器平均时延、负载差异度和控制域时延波动的影响,确定控制器部署位置。仿真结果表明,所提算法能在保证网络可靠性的同时有效减少控制器数量,降低部署成本;同时,降低控制器平均时延和负载差异度,保证各控制域间平均时延的相对平衡,实现网络均衡。 展开更多

关键词 软件定义飞行自组网 控制器部署 节点特征 控制域划分 网络均衡

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基于DRL的飞行自组网自适应多模式路由算法 被引量：2

9

作者 黄凯 邱修林 +1 位作者 殷俊 杨余旺 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2023年第14期268-274,共7页

针对传统飞行自组网协议自适应能力不强、大规模网络应用场景效果不佳的问题,提出了一种基于深度强化学习的多模式路由算法。该算法综合利用系统吞吐量、分组递交率和平均端到端时延等参数构建价值函数,通过智能体自动调节各个无人机的... 针对传统飞行自组网协议自适应能力不强、大规模网络应用场景效果不佳的问题,提出了一种基于深度强化学习的多模式路由算法。该算法综合利用系统吞吐量、分组递交率和平均端到端时延等参数构建价值函数,通过智能体自动调节各个无人机的路由工作模式,将大型网络分解为主体网络和数个与之相连的小型异构网络,降低了系统复杂度,局部性能达到最优,提升了整个网络的性能。使用NS3仿真平台测试了算法和传统协议AODV、DSDV的性能指标。仿真结果表明,算法显著优于传统协议,且网络规模越大、负载越高则优势越明显,平均吞吐量提升了55.46%,分组递交率提升了39.85%,平均端到端时延降低了60.94%。 展开更多

关键词 飞行自组网 深度强化学习 自适应路由算法 混合路由

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一种基于OLSR的无人机网络适用路由算法 被引量：7

10

作者 周长家 周建国 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2021年第10期174-179,185,共7页

无人机自组网的高动态特性以及节点能量高度受限的特点,使得传统路由协议难以适用于无人机网络。针对该问题,在OLSR协议的基础上提出一种无人机网络适用路由(UAV-OLSR)算法。依据链路变化情况实现无人机集群状态感知,综合考虑节点能量... 无人机自组网的高动态特性以及节点能量高度受限的特点,使得传统路由协议难以适用于无人机网络。针对该问题,在OLSR协议的基础上提出一种无人机网络适用路由(UAV-OLSR)算法。依据链路变化情况实现无人机集群状态感知,综合考虑节点能量、节点位置等因素进行节点质量评估。采用多径思想并通过特定的路径度量准则选择较优路径进行数据转发。仿真结果表明,与OLSR和AODV协议相比,UAV-OLSR具有更低的数据包平均传输延迟、更高的数据包投递率以及更好的能量均衡效果,可以延长无人机网络的生存时间。 展开更多

关键词 无人机自组网 高动态特性 OLSR协议 UAV-OLSR算法 能量均衡

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面向无人机自组网的可信路由协议 被引量：5

11

作者 赵蓓英 姬伟峰 +3 位作者 翁江 孙岩 李映岐 吴玄 《计算机科学与探索》 CSCD 北大核心 2021年第12期2304-2314,共11页

针对无人机自组织网络(FANETs)容易遭受内部攻击、链路中断频繁的问题,提出了一种基于信任的按需多径距离矢量路由协议(TAOMDV)。首先,建立了节点信任度评估模型,引入数据包转发率、可信交互度、探测包接收率作为信任评估因子,设计了自... 针对无人机自组织网络(FANETs)容易遭受内部攻击、链路中断频繁的问题,提出了一种基于信任的按需多径距离矢量路由协议(TAOMDV)。首先,建立了节点信任度评估模型,引入数据包转发率、可信交互度、探测包接收率作为信任评估因子,设计了自适应模糊信任聚合网络(AFTAN)计算节点的直接信任度,综合可信邻居节点的间接信任度以计算节点信任度。其次,引入信任波动惩罚机制,抵御信任模型中的开关攻击。最后,将信任模型应用于按需多径距离矢量路由协议(AOMDV)中,在路由发现阶段引入路径信任度作为路由选择依据,建立可信路径,在路由维护阶段通过路径报警机制对恶意节点做出及时响应。仿真结果表明TAOMDV不仅能抵御常见的黑洞、灰洞攻击与开关攻击,而且能够降低网络拓扑变更与链路中断的影响。与轻量级信任增强路由协议(TEAOMDV)相比,有效提高了网络的数据包投递率与吞吐量,优化了路由开销与平均端到端时延。 展开更多

关键词 无人机自组网(fanets) 路由攻击 信任模型 可信路由

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基于链路生存时间预测的高动态飞行自组网组播路由协议 被引量：3

12

作者 王玉 王文灿 +3 位作者 白丽 范兼睿 张莉涓 雷磊 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2021年第11期198-206,共9页

针对飞行自组网(FANETs)中因节点高速移动导致链路频繁断开的问题,提出一种具备链路生存时间预测与路由自主修复能力的高动态FANETs组播路由协议。根据相邻节点间距离的变化情况预测邻居节点间剩余链路生存时间,同时基于预测结果并结合... 针对飞行自组网(FANETs)中因节点高速移动导致链路频繁断开的问题,提出一种具备链路生存时间预测与路由自主修复能力的高动态FANETs组播路由协议。根据相邻节点间距离的变化情况预测邻居节点间剩余链路生存时间,同时基于预测结果并结合路由跳数、剩余能量等因素对链路质量作出综合评价,选出最佳中继节点以提高路由的可靠性。此外,通过局部路由修复与全局路由刷新相结合的策略对所建立路由进行动态维护,缓解节点高速移动引起的链路频繁断开问题,提高数据递交率。实验结果表明,在不同场景下,该协议在数据递交率、网络吞吐量、路由开销等方面均优于经典组播路由协议ODMRP。 展开更多

关键词 飞行自组网 组播路由协议 链路生存时间预测 路由评价 路由维护

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基于自适应蜂鸟算法的飞行自组网拓扑优化

13

作者 刘琰 赵海涛 +4 位作者 张姣 龚广伟 潘筱茜 陈海涛 魏急波 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第10期3685-3693,共9页

针对飞行自组网(FANET)中无人机(UAVs)快速移动造成的网络拓扑管理困难问题,考虑实际场景中无人机位置变化引起的可用信道差异,该文提出一种自适应蜂鸟算法对网络拓扑进行优化。首先,建立一个针对分簇结构的无人机拓扑模型,并且形成一... 针对飞行自组网(FANET)中无人机(UAVs)快速移动造成的网络拓扑管理困难问题,考虑实际场景中无人机位置变化引起的可用信道差异,该文提出一种自适应蜂鸟算法对网络拓扑进行优化。首先,建立一个针对分簇结构的无人机拓扑模型,并且形成一个以最小化簇数量、负载偏差和簇移动度为目标的优化问题。其次,通过调节人工蜂鸟的觅食动作、加入扰动变异的方式,提出寻优能力更强的自适应蜂鸟算法(ADHA)。然后,设计合理的蜂鸟个体编码方式,将拓扑优化的决策过程转化为自适应蜂鸟算法的寻优过程。最后,通过仿真验证所提算法的收敛性,并与基于其他群智能优化算法的拓扑优化方法进行对比。实验结果表明,所提算法得到的拓扑优化策略不仅能够有效减少网络拓扑的簇数量,而且能够得到负载均衡、结构稳定的簇群。 展开更多

关键词 飞行自组网 拓扑优化 蜂鸟算法 信道差异

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高动态飞行器自组织网络组网研究 被引量：7

14

作者 洪洁 张德海 《计算机工程与科学》 CSCD 北大核心 2019年第11期1930-1938,共9页

节点高速移动和网络拓扑变化迅速严重影响着高动态飞行器自组织网络性能。提出了一种适于高动态场景的移动自组织网络协议栈设计。该设计着重QoS需求,围绕网络拓扑高动态变化特征,合理配置不同层次的网络协议,适合高动态应用场景。以平... 节点高速移动和网络拓扑变化迅速严重影响着高动态飞行器自组织网络性能。提出了一种适于高动态场景的移动自组织网络协议栈设计。该设计着重QoS需求,围绕网络拓扑高动态变化特征,合理配置不同层次的网络协议,适合高动态应用场景。以平面网络为例,分析评估了FANET网络在高动态环境下的性能。实验结果表明,该组网方式可行并能满足高动态飞行器自组织网络的功能和性能需求。还提出了节点在个体移动方式下保持网络高性能的最佳节点数目和网络各层次协议适应高动态拓扑变化的应对策略。 展开更多

关键词 飞行器自组织网络 移动自组织网络 组网 协议栈

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软件定义的无人机网络架构研究综述 被引量：5

15

作者 余思聪 樊阳 +1 位作者 郑会吉 马彩虹 《电讯技术》 北大核心 2023年第3期448-456,共9页

软件定义网络(Software Defined Network,SDN)依靠着其集中控制、可编程性和数控分离等优点,能够有效解决无人机网络(Flying Ad Hoc Network,FANET)面临的任务拓扑高度变化、网络链路连接不稳定、网络安全防护脆弱以及应用程序的异构性... 软件定义网络(Software Defined Network,SDN)依靠着其集中控制、可编程性和数控分离等优点,能够有效解决无人机网络(Flying Ad Hoc Network,FANET)面临的任务拓扑高度变化、网络链路连接不稳定、网络安全防护脆弱以及应用程序的异构性等问题,极大地提升FANET的灵活性和可靠性。针对SDN架构与FANET的结合问题,描述了SDN的体系架构,并以SDN控制器部署方式为关注点分类别概括了近几年软件定义无人机网络(Software-defined Flying Ad Hoc Network,SD-FANET)的研究进展,重点阐述了结合移动边缘计算(Mobile Edge Computing,MEC)的SD-FANET研究现状,最后指出了SD-FANET的应用场景和一些具体的未来研究方向。 展开更多

关键词 无人机网络(fanet) 软件定义网络(SDR) 软件定义无人机网络(SD-fanet) 移动边缘计算(MEC)

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