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无人机骨干网分布式及接入选择算法研究分析
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2021-03-31
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用无人机充当空中基站并组成骨干网为地面用户提供通信服务，在临时大型活动、抗震救灾、应急通信等方面有广阔应用前景。在无人机骨干网研究中有两个重要问题：一是如何对无人机集群进行合理部署，使其能够在对地面用户进行覆盖的同时维持骨干网的连通性;二是如何引导用户进行合适的接入选择。该选择既能使用户接人无人机骨干网后满足通信需求，又能最大化网络的负载均衡和接人成功率。为此，该文提岀无人机骨干网分布式组网以及接入选择算法。部署算法通过感知地面用户，在虚拟力牵引下实现按需覆盖并维持稳定的双连接拓扑结构，同时还能记录无人机的最终位置和运动轨迹;接入选择算法分别侧重于信干噪比和无人机接入度数（负载数）提出三种无人机网络接入选择算法：最大信干噪比接λ、满足信干噪比的随机接入以及满足信干噪比的最小度数接入，旨在最大化网络负载均衡和接入成功率。该算法在仿真实验中得到了验证，在双连接、按需覆盖之上更提高了网络整体性能。部署算法适用于用户和无人机聚集或分散、动态用户以及障碍等场景，且静态部署时间平均不超过300s;三种接入选择方法都收获了不小于78%的接入公平性以及92%以上的接入成功率，其中最小度数接入方法以额外的交互代价换取了86%以上的接入公平性和95%以上的接入率。
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