基于无线信道建模异构无人集群网络仿真研究.pdf
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1、136现代导航2024年基于无线信道建模异构无人集群网络仿真研究李娟(中国电子科技集团公司第二十研究所,西安7 10 0 6 8)摘要:随着无人集群作战系统迅猛发展,适应于无人机/无人车/有人车的异构无人集群网络成为研究的热点。针对当前异构无人集群组网仿真中,无线信道仿真模型建立的空白,提出了基于OPNET无线管道模型的无线信道仿真模型建立方法。通过在OPNET仿真系统中集群无线信道仿真模型,对异构无人集群进行大规模网络构建、快速入网协议以及网络柔性分裂自愈仿真验证。与传统的仅验证网络协议的仿真过程相比,通过建立的仿真模型更贴近真实网络使用场景,能够更加充分地验证网络协议有效性、合理性,保证网
2、络柔性自愈能力。关键词:异构无人集群;OPNET无线管道模型;自组织网络中图分类号:TN953文献标志码:A文章编号:16 7 4-7 9 7 6-(2 0 2 4)-0 2-136-0 5Research on Simulation of Heterogeneous Unmanned Swarm NetworksBased on Wireless Channel ModelingLI JuanAbstract:With the rapid development of unmanned swarm combat systems,the heterogeneous unmanned swarm
3、 networkadaptable to drones/unmanned vehicles/manned vehicles has become a hot topic of research.The current gap in the establishment ofwireless channel simulation models for heterogeneous unmanned swarm networking simulations by proposing a method based on theOPNET wireless pipeline model to establ
4、ish a wireless channel simulation model is addressed.By integrating the wireless channelsimulation model in the OPNET simulation system,the large-scale network construction,rapid network access protocols,and thenetworks flexible spltting and self-healing capabilities for heterogeneous unmanned swarm
5、s are verified.Compared with thetraditional simulation process that only verifies network protocols,the established simulation model is closer to real-world networkusage scenarios.It can more fully verify the effectiveness and rationality of network protocols and ensure the networks flexibleself-hea
6、ling ability.Key words:Heterogeneous Unmanned Swarm;OPNET Wireless Pipeline Mode;Ad Hoc Network化协同作战体系。无人集群平台通过自组织网络,0引言无人集群作战系统指的是无人作战平台(包括无人机、无人车等)在地面和空中形成的一种网络收稿日期:2 0 2 4-0 3-13。李娟(19 8 1.0 2 一),陕西西安人,硕士,高级工程师,主要研究方向为无人集群组网技术。聚合无人集群作战要素,建立柔性无人集群网络,实现信息共享、任务协调和作战行动的智能管理,满足无人集群作战系统侦察监视、打击支援、电子战等多样
7、化任务灵活性需求,达到提升作战效能,减少人员伤亡目的,是未来战争形态变革的重要方向-4。第2 期1异构无人集群网络设计1.1 需求异构无人集群网络由无人机节点、无人车节点和地面有人车节点组成。往往为了扩展地面有人车侦察、防御和打击范围,属于一种有人/无人协同作战系统。异构无人集群作战系统中,无人车比无人机具有更大的平台承载能力和更长的续航时间,因此可以携带更高性能的载荷,承载更多打击攻击弹药,在异构无人集群作战系统承担着侦察信息补充以及打击目标责任。鉴于无人车节点在作战中的重要性,组网时需要考虑与单纯无人机集群组网的异同点。与单纯的无人机集群组网系统相比,异构无人集群网络有以下几个特点:1)无
8、人车、有人车之间通信,往往因为通信无线电磁波传输过程中物体的反射、散射、衍射等现象造成多径现象,影响通信距离和接收信号质量,导致通信质量受损,影响网络节点覆盖。2)无人车、有人车通常受到地形遮挡的影响较大,如山脉、建筑物等障碍物会阻碍通信信号的传播导致无人平台间、有人/无人平台间无法完全通视。3)无人车、无人机由于承载能力、通信覆盖范围、平台运动速度等不同,呈现异构特点,在进行异构无人集群网络设计时需充分考虑平台异构特性。综上所述,异构无人集群网络需要考虑地面通信环境复杂性以及地空平台异构特性,设计覆盖系统内所有平台网络。异构无人集群组网的需求涉及到提高网络的覆盖范围、连通性、容量、传输效率以
9、及自适应性和鲁棒性,网络呈现自组织、自分裂自愈合特点。1.2网络设计随着无人平台智能化程度的提高 5,无人平台能够自主飞行、自主执行任务,无人集群不再需要有人节点的中心控制,有人节点将作为异构无人集群网络中一个与无人平台同等状态的网络节点而存在。异构无人集群网络有着柔性抗毁,自组织的需求,采用AdHoc自组织网络可以满足异构无人集群网络的设计需求。Ad Hoc 自组织网络是一种无需固定基础设施李娟:基于无线信道建模异构无人集群网络仿真研究自行组织和管理网络。异构无人集群网络在网络拓扑上每个节点是平等的,但是在信息保障方面,有人节点需要更高的信息可靠性保障。在网络路由设计时,对业务信息进行分类,
10、重要的侦察目标信息回传至有人节点,设计以有人节点信息为核心信息汇聚路由算法。在路由算法设计时,将节点通信覆盖能力作为路由计算的重要权重信息,以最小网络跳数作为衡量路由路径优劣的重要条件。1.3网络重构设计网络重构是指对现有的网络结构进行重新设计和调整,以提高网络的性能、可扩展性和安全性。这可能涉及到更改网络的拓扑结构、协议、设备配置等方面,以适应不断变化的业务需求和技术发展。网络重构可以包括网络设备的升级、网络拓扑的优化、流量管理的改进等措施,旨在提高网络的效率和可靠性,以满足用户的需求。网络重构支持网络功能、性能、协议、拓扑等多个方面的动态重构,实现网络柔性重组和自主重构,提高网络在强对抗环
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