原文传递
高空平台辅助多无人船通信网络优化研究
| 论文题名： | 高空平台辅助多无人船通信网络优化研究 |
| 关键词： | 无人船;通信网络;拓扑优化;高空平台 |
| 摘要： | 近年来，海洋上的各种活动越来越多，无人船编队的网络部署和拓扑优化问题成为近年来的研究热点。为了满足船岸宽带通信日益增长的需求，目前已经出现了卫星-地面混合网络，由于卫星传输距离长，传输速率通常受到限制并且价格昂贵；IMO强制的海上无线通信系统又普遍存在容量小的缺点，不适应无人船特别是无人船编队组网对高质量的海洋无线通信要求。因此生成质量可行的无人船编队网络拓扑，优化任务卸载决策和资源分配，研究高效海洋通信网络资源管理机制依然是今后的研究重点之一。本文针对多无人船编队拓扑生成和资源卸载问题进行了以下相关研究。 （1）为构建有效、可靠的无人船编队网络拓扑结构,本文引入临近空间高空平台(HighAltitudePlatformSystem,HAPS)与无人船编队(UnmannedSurfaceVehicles,USVs)进行跨域无人系统的协同通信，搭建了陆地、海上、临近空间协同宽带通信（Terrestrial–Sea–HighaltitudePlatformNetwork,TSHP）网络模型。TSHP可以通过蜂窝网络、HAP和舰载中继站(RS)将陆地宽带网络扩展到海洋，组成空海地一体化船联网。运用图论中的网络优化模型和方法，考虑链路传输成本和数据包传输过程平均网络延迟最小化为目标，将该拓扑优化问题建模为最小费用流问题。提出了模糊迭代粒子群优化算法（FuzzyIteratedPSO,FIPSO）构建无人船编队网络拓扑模型，为获得模型的全局最优解,加快模型的收敛速度,在粒子群优化算法的迭代寻优过程中，随机生成新的粒子，及时更新粒子变量信息，克服普通粒子群算法的早熟收敛。仿真结果证明了该算法的有效性。 （2）将TSHP网络模型看作一个基于无人船编队的通信网络移动边缘计算系统。推导出系统通信模型、计算模型和能耗模型。针对无人船编队运行时决策时间限制较短同时又对计算资源和能量需求上变得越来越贪婪的问题，提出一种基于移动边缘计算的混合局部卸载算法(HybridLocalOffloadingAlgorithm,HLO)，将自身计算任务智能截断进行部分卸载。目标是满足用户通信质量和系统功耗之间的权衡。仿真结果表明HLO相比其他算法在数据包到达率、平均端到端时延以及协议控制开销方面都有一定程度上的提升。 |
| 作者： | 曹华鹏 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 杨婷婷 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2021 |
检索历史
应用推荐
