基于分簇前向模型的多機(jī)器人節(jié)能路由協(xié)議.pdf

1、海洋中蘊(yùn)藏著豐富的資源，開(kāi)發(fā)利用海洋資源成為未來(lái)世界各國(guó)獲取能源的主要方式。因而水下機(jī)器人技術(shù)得到空前的發(fā)展，多機(jī)器人協(xié)作技術(shù)也越來(lái)越得到重視。目前所采用的多機(jī)器人協(xié)作通信技術(shù)受到水聲通信的影響，存在延遲高、誤碼率高、回波干擾、路由建立所需時(shí)間長(zhǎng)等制約因素。隨著水聲通信技術(shù)的發(fā)展，人們開(kāi)始把Ad hoc組網(wǎng)技術(shù)用于水下環(huán)境，并取得良好實(shí)際效果。借助網(wǎng)絡(luò)分層的原理，降低了因網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)變化所引起的路由建立時(shí)間長(zhǎng)、能量消耗大、能量消耗不

2、均衡所帶來(lái)的負(fù)面影響。但是仍然不能滿(mǎn)足多機(jī)器人協(xié)作通信對(duì)低能耗的要求，需要從網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和路由協(xié)議出發(fā)，設(shè)計(jì)能耗低、通信質(zhì)量強(qiáng)、抗毀性強(qiáng)的多機(jī)器人協(xié)作路由協(xié)議。
　　本文在水聲通信的基礎(chǔ)上，以多水下機(jī)器人編隊(duì)搜索為應(yīng)用背景，借助Ad hoc快速組網(wǎng)技術(shù)，針對(duì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)變化的特性，充分利用節(jié)點(diǎn)地理位置信息，在原有的MANET（Mobile Ad hoc network）協(xié)議的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)適用于水下環(huán)境的節(jié)能路由協(xié)議，使依賴(lài)自身

3、水聲通信的多節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)構(gòu)成了一個(gè)水下移動(dòng)局域網(wǎng)絡(luò)。首先，利用前向模型的思想，在基于綜合權(quán)值的分簇算法中加入了前向簇頭和前向網(wǎng)關(guān)的選舉過(guò)程，在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)初始化的過(guò)程中形成朝向目標(biāo)的方向性節(jié)能路由，從而均衡了網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)能耗，且進(jìn)一步的延長(zhǎng)了網(wǎng)絡(luò)的生存時(shí)間。然后，借助方向角的概念，在基于前向模型分簇算法的基礎(chǔ)上解決了RREQ（Route Request）任意角度轉(zhuǎn)發(fā)的問(wèn)題，以此來(lái)達(dá)到節(jié)省鄰居節(jié)點(diǎn)能量，進(jìn)而延長(zhǎng)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的生存周期的目的。最后，文章

4、采用多徑回復(fù)RREP的機(jī)制，使得源節(jié)點(diǎn)擁有多個(gè)RREP的備份，解決了因網(wǎng)絡(luò)鏈路斷裂造成的RREQ重發(fā)的問(wèn)題。為了驗(yàn)證基于前向模型的分簇算法和相關(guān)路由優(yōu)化策略對(duì)節(jié)能帶來(lái)的效益，借助Matlab，對(duì)加入前向傳輸法則的基于綜合權(quán)值的分簇算法進(jìn)行了分析，借助NS-2網(wǎng)絡(luò)仿真驗(yàn)證平臺(tái)，采用對(duì)比驗(yàn)證的方法，對(duì)原始按需路由協(xié)議AODV（Ad hoc on-demand distance vector）和加入前向傳輸法則的AODV（FC-AODV）進(jìn)行