يشير "سرب" الطائرات بدون طيار إلى دمج طائرات بدون طيار صغيرة منخفضة التكلفة مع حمولات متعددة المهام بناءً على بنية نظام مفتوح، والتي تتميز بمزايا مقاومة التدمير، والتكلفة المنخفضة، واللامركزية، وخصائص الهجوم الذكي.
مع التطور السريع لتكنولوجيا الطائرات بدون طيار، وتكنولوجيا الاتصالات والشبكات، والطلب المتزايد على تطبيقات الطائرات بدون طيار في البلدان حول العالم، أصبحت تطبيقات الشبكات التعاونية متعددة الطائرات بدون طيار والشبكات الذاتية للطائرات بدون طيار نقاطًا بحثية جديدة.
الوضع الحالي لأسراب الطائرات بدون طيار في الصين
حاليًا، يمكن للصين تحقيق مجموعة من مركبات الإطلاق المتعددة لإطلاق 200 طائرة بدون طيار في وقت واحد لتشكيل تشكيل سرب، الأمر الذي سيعزز بشكل كبير التشكيل السريع للقدرات القتالية للأسراب الصينية غير المأهولة مثل الشبكات التعاونية، والتشكيل الدقيق، وتغيير التشكيل، و ضربة دقيقة.
في مايو 2022، قام فريق بحث من جامعة تشجيانغ في الصين بتطوير تقنية سرب الطائرات بدون طيار فائقة الذكاء، والتي تسمح لأسراب الطائرات بدون طيار بالتنقل بحرية بين غابات الخيزران المتضخمة والمورقة. وفي الوقت نفسه، يمكن لأسراب الطائرات بدون طيار مراقبة البيئة واستكشافها بشكل مستمر، والتحكم بشكل مستقل في التشكيل لتجنب العوائق وتجنب الضرر.
لقد نجحت هذه التكنولوجيا في حل سلسلة من المشكلات الصعبة مثل الملاحة المستقلة، وتخطيط المسار، والتجنب الذكي للعوائق التي تعترض أسراب الطائرات بدون طيار في البيئات الغادرة والمتغيرة. يمكن استخدامه في الحرائق والصحاري والمنحدرات وغيرها من البيئات التي يصعب على الأشخاص الوصول إليها لإكمال مهام البحث والإنقاذ.
كيف تتواصل الطائرات بدون طيار الصينية مع بعضها البعض؟
شبكة المركبات الجوية بدون طيار، والمعروفة أيضًا باسم شبكة الطائرات بدون طيار أوشبكة طيران مخصصة بدون طيار(UAANET)، يعتمد على فكرة أن الاتصال بين طائرات بدون طيار متعددة لا يعتمد بشكل كامل على مرافق الاتصالات الأساسية مثل محطات التحكم الأرضية أو الأقمار الصناعية.
وبدلاً من ذلك، يتم استخدام الطائرات بدون طيار كعقد للشبكة. يمكن لكل عقدة إعادة توجيه تعليمات القيادة والتحكم لبعضها البعض، وتبادل البيانات مثل حالة الإدراك والحالة الصحية وجمع المعلومات الاستخبارية، والاتصال تلقائيًا لإنشاء شبكة متنقلة لاسلكية.
شبكة الطائرات بدون طيار المخصصة هي شكل خاص من الشبكات اللاسلكية المخصصة. إنها لا تتمتع فقط بالخصائص المتأصلة للقفزات المتعددة والتنظيم الذاتي وعدم وجود مركز، ولكن لها أيضًا خصوصيتها الخاصة. يتم تقديم الميزات الرئيسية على النحو التالي:
(1) حركة العقد عالية السرعة والتغيرات الديناميكية للغاية في طوبولوجيا الشبكة
هذا هو الفرق الأكثر أهمية بين شبكات الطائرات بدون طيار المخصصة والشبكات المخصصة التقليدية. وتتراوح سرعة الطائرات بدون طيار بين 30 و460 كم/ساعة. ستؤدي هذه الحركة عالية السرعة إلى تغييرات ديناميكية للغاية في الهيكل، مما يؤثر على اتصال الشبكة والبروتوكولات. تأثير خطير على الأداء.
وفي الوقت نفسه، سيؤدي فشل الاتصال بمنصة الطائرات بدون طيار وعدم استقرار رابط اتصال خط البصر أيضًا إلى انقطاع الارتباط وتحديث الهيكل.
(2) تناثر العقد وعدم تجانس الشبكة
وتنتشر عقد الطائرات بدون طيار في الهواء، وعادة ما تكون المسافة بين العقد عدة كيلومترات. كثافة العقدة في مجال جوي معين منخفضة، لذا يعد الاتصال بالشبكة مشكلة جديرة بالملاحظة.
وفي التطبيقات العملية، تحتاج الطائرات بدون طيار أيضًا إلى التواصل مع منصات مختلفة مثل المحطات الأرضية والأقمار الصناعية والطائرات المأهولة والمنصات الفضائية القريبة. قد يتضمن هيكل الشبكة ذاتية التنظيم أنواعًا مختلفة من الطائرات بدون طيار أو يعتمد هيكلًا موزعًا هرميًا. في هذه الحالات، تكون العقد غير متجانسة وقد تكون الشبكة بأكملها مترابطة بشكل غير متجانس.
(3) قدرات العقدة القوية ومؤقتية الشبكة
يتم تزويد أجهزة الاتصالات والحوسبة الخاصة بالعقد بالمساحة والطاقة بواسطة طائرات بدون طيار. بالمقارنة مع MANET التقليدية، لا تحتاج شبكات التنظيم الذاتي للطائرات بدون طيار عمومًا إلى مراعاة استهلاك طاقة العقدة وقضايا طاقة الحوسبة.
يمكن أن يوفر تطبيق نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) للعقد معلومات دقيقة عن الموقع والتوقيت، مما يسهل على العقد الحصول على معلومات الموقع الخاصة بها ومزامنة الساعات.
يمكن لوظيفة تخطيط المسار للكمبيوتر الموجود على متن الطائرة أن تساعد بشكل فعال في اتخاذ قرارات التوجيه. يتم تنفيذ معظم تطبيقات الطائرات بدون طيار لمهام محددة، كما أن انتظام التشغيل ليس قويًا. في مجال جوي معين، هناك حالة تكون فيها كثافة العقدة منخفضة ويكون عدم يقين الرحلة كبيرًا. ولذلك، فإن الشبكة لها طبيعة مؤقتة أقوى.
(4) تفرد أهداف الشبكة
الهدف من الشبكات التقليدية المخصصة هو إنشاء اتصالات نظير إلى نظير، في حين تحتاج شبكات التنظيم الذاتي للطائرات بدون طيار أيضًا إلى إنشاء اتصالات نظير إلى نظير لوظيفة التنسيق للطائرات بدون طيار.
ثانيًا، تحتاج بعض العقد في الشبكة أيضًا إلى العمل كعقد مركزية لجمع البيانات، على غرار وظيفة شبكات الاستشعار اللاسلكية. ولذلك، فمن الضروري دعم تجميع حركة المرور.
ثالثًا، قد تتضمن الشبكة أنواعًا متعددة من أجهزة الاستشعار، ويجب ضمان استراتيجيات توصيل البيانات المختلفة لأجهزة الاستشعار المختلفة بشكل فعال.
أخيرًا، تتضمن بيانات الأعمال الصور والصوت والفيديو وما إلى ذلك، والتي تتميز بخصائص حجم بيانات الإرسال الكبير، وبنية البيانات المتنوعة، وحساسية التأخير العالية، ويجب ضمان جودة الخدمة المقابلة.
(5) خصوصية نموذج التنقل
لنموذج التنقل تأثير مهم على بروتوكول التوجيه وإدارة التنقل للشبكات المخصصة. على عكس الحركة العشوائية لـ MANET وحركة VANET التي تقتصر على الطرق، فإن عقد الطائرات بدون طيار لها أيضًا أنماط حركة فريدة خاصة بها.
في بعض التطبيقات متعددة الطائرات بدون طيار، يُفضل تخطيط المسار العالمي. وفي هذه الحالة تكون حركة الطائرات بدون طيار منتظمة. ومع ذلك، فإن مسار طيران الطائرات الآلية بدون طيار ليس محددًا مسبقًا، وقد تتغير خطة الطيران أيضًا أثناء التشغيل.
نموذجان للتنقل للطائرات بدون طيار التي تقوم بمهام الاستطلاع:
الأول هو نموذج التنقل العشوائي للكيان، والذي يقوم بحركات عشوائية احتمالية مستقلة في المنعطف الأيسر، المنعطف الأيمن والاتجاه المستقيم وفقًا لعملية ماركوف المحددة مسبقًا.
والثاني هو نموذج تنقل صد الفيرمون الموزع (DPR)، الذي يوجه حركة الطائرات بدون طيار وفقًا لكمية الفيرومونات المنتجة أثناء عملية استطلاع الطائرات بدون طيار، وله خصائص بحث موثوقة.
وحدة صغيرة للشبكة المخصصة للطائرات بدون طيار للاتصالات اللاسلكية بطول 10 كيلومترات
IWAVEوحدة راديو UANET، صغيرة الحجم (5*6 سم) وخفيفة الوزن (26 جم) لضمان اتصال 10 كم بين عقد IP MESH ومحطة التحكم الأرضية. تم بناء وحدة تصنيع المعدات الأصلية لشبكة الطائرات بدون طيار متعددة FD-61MN المخصصة لبناء شبكة اتصالات كبيرة من خلال سرب الطائرات بدون طيار، وتترابط الطائرات بدون طيار مع بعضها البعض لإكمال المهام المعينة في تشكيل معين وفقًا للوضع في الموقع أثناء التحرك بسرعة عالية .
وقت النشر: 12 يونيو 2024
