高动态无人机编队网络自适应路由方法研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61572062
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    66.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0207.计算机网络
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

With increasing development of future unmanned aerial vehicle (UAV) formation networks, networking of those networks with high time-varying and complex electromagnetic environment has been becoming a crucial challenge. Since that, this proposal is going to research and study the self-self-adaptive routing scheme using stability of the node and link reliability and link to locate and optimization using Bayesian network in order to improve the efficiency and satisfy both academic and practical demands in UAV formation networks. The future research includes: 1) for the high dynamic time-varying perception and evaluation problem, node stability evaluation based on multiple attribute decision, which is used to describe and forecast the dynamic changes of both links and available spectrum, and the corresponding the self-adaptive routing scheme; 2) for UAV formation network stability maintenance problems under complicated electromagnetic environment, given the applications’ demands and Bayesian network model, a fault link locating approach and nodes’ (UAVs’) optimal adjustment strategy as well as the corresponding reasoning algorithm based on influence diagram model is going to be designed in order to improve the stability and reliability of the network. Both will contribute to the design of the dynamic networking. Moreover, the key research points cover the node state-based stability evaluation method, self-adaptive routing mechanism based on the node stability and the reliability of the link, and fault link locating and self-adaptive optimization based upon Bayesian network.
本项目以未来无人机编队典型应用场景为背景,以提高未来无人机编队网络在高动态和复杂电磁环境下的自适应动态组网效能为切入点,探索基于节点稳定性和链路可靠性的自适应路由方法和基于贝叶斯网络的故障链路定位及优化方法,使之满足无人机编队网络动态组网在理论和应用中的需求。针对高动态无人机编队网络时变特性感知与评估关键科学问题,基于多属性判决的相关理论,研究刻画动态可用频谱和链路变化的节点稳定性判决模型以及以之为基础的自适应路由机制;针对复杂电磁环境下无人机编队网络稳定性维护关键科学问题,从先验的贝叶斯网络模型入手,找到故障链路位置;设计基于路障链路的影响图模型及其推理算法,得到节点最优调整策略,进一步改善组网的稳定性和可靠性,满足无人机编队网络高效动态组网需求。对基于节点状态的稳定性评估方法、基于节点稳定性和链路可靠性的自适应路由机制和基于贝叶斯网络的故障链路定位及自适应优化等关键问题展开研究。

结项摘要

随着自动化和传感器技术的进步,无人机在当前的诸多应用场景发挥了越来越多作用。由于单个无人机的能力有限,多个无人机以编队方式协同完成单个无人机无法完成的复杂使命。为了满足诸如协同合作等应用的需要,多跳无人机之间必须组网以实时交互必要的信息。无人机编队网络具有节点高速运动、节点与节点间通信质量不稳定、编队周边电磁环境复杂等特点,为无人机编队组网带来了巨大挑战。为了解决上述问题,本项目从提高无人机编队网络在高动态和复杂电磁环境下的自适应动态组网效能为切入点,对基于节点状态的稳定性评估方法、基于节点稳定性和链路可靠性的自适应路由机制和基于贝叶斯网络的故障链路定位及自适应优化等关键问题展开研究。根据研究计划,首先对多信道条件下的影响无线链路传输的MAC层和物理层进行分析和评估,得到了一手的实验数据,提出了一种适应于无人机编队网络的MAC协议;接着对节点稳定性、以及节点转发能力和链路稳定性评估与预测方法入手,提出了一种网络节点稳定性评估机制, 一种节点转发能力模型,一种链路容量模型;提出了基于节点稳定性的多径路由机制、基于节点转发能力和链路容量的数据转发机制,这些机制比传统的方法适应能力更强更有效;针对移动自组织网络的拓扑动态变化,提出了一种拓扑抗毁性评估方法和一种基于贝叶斯推理的链路劣化定位与路由重构方法; 首次提出了一种适用于无人机网络的网络编码的传输机制;发表高质量论文16篇(其中SCI 期刊论文6篇,CCF推荐会议论文10篇),发明专利6项,培养研究生7名,实现了项目的预期目标。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(10)
专利数量(6)
Improving Thread-level Parallelism in GPUs Through Expanding Register File to Scratchpad Memory
通过将寄存器文件扩展到暂存器内存来提高 GPU 中的线程级并行性
  • DOI:
    10.1145/3280849
  • 发表时间:
    2018-11
  • 期刊:
    Transactions on Architecture and Code Optimization (TACO)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Chao Yu;Yuebin Bai;Qingxiao Sun;Hailong Yang
  • 通讯作者:
    Hailong Yang
Harnessing Hardware Defects for Improving Wireless Link Performance
利用硬件缺陷提高无线链路性能
  • DOI:
    10.1109/tnet.2020.3003338
  • 发表时间:
    2020-07
  • 期刊:
    IEEE/ACM Transactions on Networking (TON)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Ameli Renani Alireza;Jun Huang
  • 通讯作者:
    Jun Huang
LWPTool: A Lightweight Profiler to Guide Data Layout Optimization
LWPTool:指导数据布局优化的轻量级分析器
  • DOI:
    10.1109/tpds.2018.2840992
  • 发表时间:
    2018-11
  • 期刊:
    TRANSACTIONS ON PARALLEL AND DISTRIBUTED SYSTEMS
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Chao Yu;Probir Roy;Yuebin Bai;Hailong Yang;Xu Liu
  • 通讯作者:
    Xu Liu
CogMOR-MAC: A cognitive multi-channel opportunistic reservation MAC for multi-UAVs ad hoc networks
CogMOR-MAC:用于多无人机自组织网络的认知多通道机会预留 MAC
  • DOI:
    10.1016/j.comcom.2019.01.010
  • 发表时间:
    2019-02-01
  • 期刊:
    COMPUTER COMMUNICATIONS
  • 影响因子:
    6
  • 作者:
    Feng, Peng;Bai, Yuebin;Liu, Shuai
  • 通讯作者:
    Liu, Shuai
(HVM)-M-2: A novel approach to boost inter-VM network performance for Xen-based HVMs
(HVM)-M-2:一种提高基于 Xen 的 HVM 的 VM 间网络性能的新方法
  • DOI:
    10.1016/j.jss.2015.12.002
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Journal of Systems and Software
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    Cheng Kun;Bai Yuebin;Zhao Yongwang;Ma Yao;Lu Duo;Peng Yuanfeng;Zhou Minxuan
  • 通讯作者:
    Zhou Minxuan

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其他文献

一种高效的LEO卫星星座路由算法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    高技术通讯
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    骆连合;邹琪;吴渭;巨燕文;白跃彬;钱德沛
  • 通讯作者:
    钱德沛

其他文献

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知道了

AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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