姚玉坤,宋威威,李其超,张云霞

(重庆邮电大学 通信与信息工程学院,重庆 400065)

1 引 言

近年来,无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)已广泛地用于军事和民用领域[1].由于单个无人机的工作能力有限,尤其是对于中小型无人机来说,构成无人机自组网(UAV Ad Hoc Networks)来增加无人机工作范围,提高无人机的执行复杂任务的能力[2].根据无人机的现有应用,无人机的两种主要的通信需求是:发回传感器数据、接收控制命令[2,3].如图1所示,无人机自组网网络在空中建立后,无人机网络与地面控制站(ground control station,GCS)的通信任务全部由网关节点完成,无人机网关节点与地面控制站的通信通常由高功率无线通信支持.所有无人机采集到的数据都要经过网关才能发送到地面控制站,如何最大程度上维持无人机网关与地面控制站之间的数据链路是无人机网络和地面控制站通信中的关键问题[4].本研究的对象是中小型无人机,无人机离开地面站的控制会失联;另外,无人机的轨迹是不确定的,是根据任务动态调整的;此外,本文的研究是在网络层,不考虑通信电磁等外部条件导致的通信干扰.

无人机自组网的网关选择与无线传感器网络和Ad Hoc网络的簇头选择非常相似,例如文献[5]中的场景就是节点收集信息并最终将其传送给基站.目前,对于移动自组网分簇算法的研究都比较成熟,包括最小ID算法[6]、CONID算法[7]等;已有一些学者通过借鉴现有的分簇算法并考虑到无人机自组网中的节点高速移动问题提出了……