【摘 要】
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随着全球定位系统的发展,地理路由技术在无线自组网中广泛应用。基于地理位置的贪婪周边无状态路由协议（Greedy Perimeter Stateless Routing,GPSR）是采用节点信息为主、拓扑信息为辅的路由策略,不需要建立和维护路由表,能够适应拓扑高速变化的无线自组网。但是考虑到无线自组网通信的多跳特性和网络节点逐步扩展到无人机等电池供能的节点,基于地理位置的路由策略在安全性和节能性方面
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随着全球定位系统的发展,地理路由技术在无线自组网中广泛应用。基于地理位置的贪婪周边无状态路由协议（Greedy Perimeter Stateless Routing,GPSR）是采用节点信息为主、拓扑信息为辅的路由策略,不需要建立和维护路由表,能够适应拓扑高速变化的无线自组网。但是考虑到无线自组网通信的多跳特性和网络节点逐步扩展到无人机等电池供能的节点,基于地理位置的路由策略在安全性和节能性方面面临着巨大的挑战。本论文针对安全问题和能耗问题,开展了三维车载自组网场景、无人机自组网场景以及车辆与无人机协作的无线自组网场景等三个场景下地理位置路由策略的研究。本文主要工作如下:（1）针对三维车载自组网高速公路场景,研究了车辆节点通信的安全问题,提出了一种基于信任推理模型的安全路由策略。为了提高三维车载自组网的安全性,本文建立了基于转发率、交互度、节点活跃度等多维因素的信任推理模型。然后为了缓解障碍物遮挡引起的传输损耗对路由过程的影响,设计了基于节点地理位置的中继节点选择方案,引入了节点移动方向、链路生存时间来提高通信的高效性。最后通过SUMO与NS3.29平台进行仿真,并将仿真结果与GPSR协议对比。通过调整恶意节点的比例与节点的移动速度,验证了在不同的网络场景下,所提路由方案丢包率降低,吞吐量上升,提高了车载自组网路由过程的安全性。（2）针对无人机自组网场景,研究了无人机节点通信的能耗问题,提出了一种基于能量消耗模型的节能路由策略。为了降低无人机自组网的平均能耗,本文建立了基于节点速度、传输数据量、传输距离等多维信息的能量消耗模型。为了提高路由过程的高效性,引入了无人机对传输节点指向目的节点轴线的偏离度,设计了基于节点剩余能量与地理距离的中继节点选择方案。最后分析了移动性、节点数量对无人机自组网网络性能的影响。与GPSR协议对比,所提节能路由策略提高了数据包投递率,降低了网络的平均能耗,延长了网络寿命。（3）针对车辆与无人机协作自组网场景,研究了车辆与车辆、车辆与无人机、无人机与无人机通信的安全性和节能性,提出了基于节点类型和节点速度的安全节能路由策略。为了提高基于地理位置的路由策略对恶意攻击检测的准确性,有效地平衡节点的能量消耗,本文进一步完善了信任推理模型与能量消耗模型。然后为了提高车辆与无人机协作组网的网络安全性和能量高效性,设计了基于节点类型和基于节点速度的路由选择策略,结合信任值和剩余能量选择最优的下一跳转发节点。最后分析了移动性、恶意攻击对车辆与无人机协作自组网网络性能的影响。与GPSR协议对比,所提路由方案延长了网络生存时间,提升了数据包投递率,降低了端到端时延。
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