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1、2009年12月西北工业大学学报Dec.2009第27卷第6期JournalofNorthwesternPolytechnicalUniversityVol.27No.6无人机自组网系统设计与实现陈旿,孙凯将,张力,肖鑫(西北工业大学自动化学院,陕西西安710072)摘要:文章描述了一个无人机自组网验证系统。基于802111b/g实现了无人机机载嵌入式AdHoc模块。设计了一个面向小规模、网络拓朴结构快速变化的AdHoc网络距离矢量路由协议。优化了UDP协议,以适应将无线遥控信号在无线自组网环境中传输。实现了基于H.264的视频传输系统和基于离线数字证书的安全通信协议。关键词
2、:无人机,AdHoc,802111,路由,UDP,H.264,数字证书中图分类号:TP393文献标识码:A文章编号:100022758(2009)0620854205无人机在近几次局部战争中被广泛应用,并取通信范围内的节点之间建立通信链路,形成无人机得了良好的作战效果,所以世界各军事大国均将无的自组织多跳通信网络。由于地面指挥车与无人机人机作为武器装备的发展重点。可以预见,在未来之间是通过无线电遥控信号进行通信,是点到点的战争中,无人机的使用将会非常广泛。无人机正在通信方式,且不支持TCP/IP协议,因此必须对无人向无人攻击机、多用途无人机、微型无人机、无人机机的通信方式进行
3、改造,改造后的无人机通信方式集群等方向发展,可以用来执行多种战斗作用。见图2。无人机任务和功能的扩展要求无人机具有编组和协同的能力,这就要求无人机从目前的单飞单控工作模式转变为多飞单控或者多飞多控工作模式,组成无人机网络,形成无人机集群。无人机网络必然是一个动态性很强的网络,网络的拓朴结构快速变化,不断会有节点加入或离开网络,因此,AdHoc网络是最适合于建立无人机网络的技术。1总体设计图1无人机自组网结构图本文实现了一个无人机自组织网络的地面演示验证系统,旨在为无人机空中自组网,构成无人机编图2中,机载AdHoc模块是一个基于XS2组,形成协同作战能力进行基础性的技术研究。
4、该cale270的嵌入式系统,是本次无人机自组网验证系系统包括一个控制指挥车节点和若干个无人机节统的关键设备,其系统软件结构结构如图3所示。点,用以验证无人机网络的单控多飞工作状态。其其硬件总体结构图如图4所示。图中的各模块,除结构如图1所示。图中1台地面指挥车与3架无人支持H.264编码的Hi3510外,均集成在PXA270内机构成了1个无人机自组网。该网中每个节点均具完成。图5为该模块的实物照片。有路由功能,可以通过存储转发技术帮助彼此不在下面对系统中的关键技术进行简要介绍。收稿日期:2008211227基金项目:西安市科技局应用发展研究计划(YF07018)及自然科学基
5、金(60303158)资助作者简介:陈旿(1971-),西北工业大学副教授,主要从事无线自组网及网络安全研究。第6期陈旿等:无人机自组网系统设计与实现·855·图5机载嵌入式AdHoc模块进行了很好的实现,但是这些路由协议大都是面向通用系统进行设计的,也就是说为了要适应各种各样的网络场景,使得这些协议变得越来越复杂和庞[1]大。而无人机自组网的节点数量一般会比较少,因此本文根据实际应用的现状,设计了一个专门适用于小规模(不超过254个节点)AdHoc网络的路由协议,通过对网络节点数量的限制来减少路由信息的网络开销,同时通过各种简单有效的机制来解决AdHoc路由协议中的各种问题
6、,使得所设计的路由协议具有简单、高效的特点。本文将所设计的路由协议称为“特殊优化距离矢量路由协议(EspecialOptimizedDistanceVerctor,EODV)”,EODV是先验式距离矢量路由协议,路径度量值为跳数。选择先验式是为了有更快的收敛速度,选择距离矢量而不是链路状态是因为链路状态方法虽然收敛速度更快,但是其占用主机资源和带宽资源太高,而距离矢量方法实现简单,也可以通过某种机制来加快其收敛速度(加快收敛速度必然会增加网络开销,要根据实际需要来选择收敛速度与网络开销之间的平衡)。选择跳数作为路径度量值,保证了路由信息在网络拓扑上的连通性,其它的如端对端延迟
7、等度量值虽然在理论上能提高路径选择的有效性,但是在现有的实际无线网络通信环境下,取得这些度量值所付出的代价并不一定能带来期望的效果。EODV保留到目的节点跳数最小的网关信息,也支持等价多径路由,即保留一个或多个相同(若存在)的最小跳数网关信息。EODV是针对小2路由模块设计规模ADHoc网络的,因此将网络的节点数量做了限制。根据大部分的实际网络情况,节点的有效地虽然现有典型的AdHoc路由协议已经越来越址空间取一个字节,最多允许254个节点处于同一完善,AODV、OLSR等协议也已经由开源组织对其个AD
