El "eixam" de drons es refereix a la integració de petits drons de baix cost amb càrregues útils de múltiples missions basades en una arquitectura de sistema obert, que té els avantatges d'antidestrucció, baix cost, descentralització i característiques d'atac intel·ligent.
Amb el ràpid desenvolupament de la tecnologia de drons, la tecnologia de comunicació i xarxa, i la creixent demanda d'aplicacions de drons a països d'arreu del món, les aplicacions de xarxa col·laborativa multi-drones i les auto-xarxes de drons s'han convertit en nous punts d'investigació.
Estat actual dels eixams de drons de la Xina
Actualment, la Xina pot realitzar la combinació de múltiples vehicles de llançament per llançar 200 drons alhora per formar una formació d'eixam, la qual cosa afavorirà en gran mesura la formació ràpida de les capacitats de combat dels eixams no tripulats de la Xina, com ara xarxes col·laboratives, formació precisa, canvi de formació i cop de precisió.
El maig de 2022, un equip d'investigació de la Universitat de Zhejiang a la Xina va desenvolupar una tecnologia d'eixam de drons microintel·ligent, que permet als eixams de drons moure's lliurement entre boscos de bambú exuberants i coberts de vegetació. Al mateix temps, els eixams de drons poden observar i explorar contínuament l'entorn i controlar la formació de manera autònoma per evitar obstacles i evitar danys.
Aquesta tecnologia ha resolt amb èxit una sèrie de problemes difícils com ara la navegació autònoma, la planificació de la pista i l'evitació intel·ligent d'obstacles dels eixams d'UAV en entorns traïdors i canviants. Es pot utilitzar en incendis, deserts, penya-segats i altres entorns als quals és difícil arribar a la gent per completar les missions de recerca i rescat.
Com es comuniquen els drons en eixam de la Xina entre ells?
La xarxa de vehicles aeris no tripulats, també coneguda com a xarxa d'UAV o laxarxa ad hoc aeronàutica no tripulada(UAANET), es basa en la idea que la comunicació entre múltiples drons no es basa completament en instal·lacions de comunicació bàsiques com ara estacions de control terrestre o satèl·lits.
En canvi, els drons s'utilitzen com a nodes de xarxa. Cada node pot reenviar instruccions de comandament i control entre si, intercanviar dades com ara l'estat de percepció, l'estat de salut i la recollida d'intel·ligència, i connectar-se automàticament per establir una xarxa mòbil sense fil.
La xarxa ad hoc d'UAV és una forma especial de xarxa ad hoc sense fil. No només té les característiques inherents del multi-salt, l'autoorganització i sense centre, sinó que també té la seva pròpia particularitat. Les principals característiques s'introdueixen de la següent manera:
(1) Moviment de nodes d'alta velocitat i canvis altament dinàmics en la topologia de la xarxa
Aquesta és la diferència més significativa entre les xarxes ad hoc d'UAV i les xarxes ad hoc tradicionals. La velocitat dels drones està entre 30 i 460 km/h. Aquest moviment d'alta velocitat provocarà canvis molt dinàmics en la topologia, afectant així la connectivitat i els protocols de xarxa. Impacte greu en el rendiment.
Al mateix temps, la fallada de comunicació de la plataforma UAV i la inestabilitat de l'enllaç de comunicació en línia de visió també provocaran la interrupció de l'enllaç i l'actualització de la topologia.
(2) Escàs de nodes i heterogeneïtat de la xarxa
Els nodes d'UAV es troben dispersos a l'aire i la distància entre nodes sol ser de diversos quilòmetres. La densitat de nodes en un espai aeri determinat és baixa, de manera que la connectivitat de xarxa és un problema destacable.
En aplicacions pràctiques, els UAV també han de comunicar-se amb diferents plataformes, com ara estacions terrestres, satèl·lits, avions tripulats i plataformes espacials properes. L'estructura de xarxa autoorganitzada pot incloure diferents tipus de drons o adoptar una estructura distribuïda jeràrquica. En aquests casos, els nodes són heterogenis i tota la xarxa pot estar interconnectada de manera heterogènia.
(3) Fortes capacitats de nodes i temporalitat de la xarxa
Els dispositius de comunicació i informàtica dels nodes estan proveïts d'espai i energia per drons. En comparació amb el MANET tradicional, les xarxes d'autoorganització de drons generalment no necessiten tenir en compte el consum d'energia dels nodes i els problemes de potència de càlcul.
L'aplicació del GPS pot proporcionar als nodes informació precisa de posició i cronometratge, cosa que facilita als nodes obtenir la seva pròpia informació d'ubicació i sincronitzar els rellotges.
La funció de planificació de ruta de l'ordinador de bord pot ajudar eficaçment a les decisions d'encaminament. La majoria de les aplicacions de drons es realitzen per a tasques específiques i la regularitat de funcionament no és forta. En un espai aeri determinat, hi ha una situació en què la densitat de nodes és baixa i la incertesa del vol és gran. Per tant, la xarxa té un caràcter temporal més fort.
(4) Unicitat dels objectius de la xarxa
L'objectiu de les xarxes ad hoc tradicionals és establir connexions peer-to-peer, mentre que les xarxes d'autoorganització de drons també necessiten establir connexions peer-to-peer per a la funció de coordinació dels drons.
En segon lloc, alguns nodes de la xarxa també han de servir com a nodes centrals per a la recollida de dades, de manera similar a la funció de les xarxes de sensors sense fil. Per tant, cal donar suport a l'agregació de trànsit.
En tercer lloc, la xarxa pot incloure diversos tipus de sensors i s'han de garantir de manera efectiva diferents estratègies de lliurament de dades per a diferents sensors.
Finalment, les dades empresarials inclouen imatges, àudio, vídeo, etc., que tenen les característiques d'un gran volum de dades de transmissió, una estructura de dades diversificada i una gran sensibilitat de retard, i s'ha de garantir la QoS corresponent.
(5) La particularitat del model de mobilitat
El model de mobilitat té un impacte important en el protocol d'encaminament i la gestió de la mobilitat de les xarxes Ad Hoc. A diferència del moviment aleatori de MANET i el moviment de VANET limitat a carreteres, els nodes de drons també tenen els seus propis patrons de moviment únics.
En algunes aplicacions multidrones, es prefereix la planificació global del camí. En aquest cas, el moviment dels drons és regular. Tanmateix, la trajectòria de vol dels drons automatitzats no està predeterminada i el pla de vol també pot canviar durant l'operació.
Dos models de mobilitat per a UAV que realitzen missions de reconeixement:
El primer és el model de mobilitat aleatòria de l'entitat, que realitza moviments aleatoris probabilistes independents en el gir a l'esquerra, el gir a la dreta i la direcció recta segons un procés de Markov predeterminat.
El segon és el model de mobilitat de repel·lència de feromones distribuïda (DPR), que guia el moviment dels drons segons la quantitat de feromones produïdes durant el procés de reconeixement d'UAV i té característiques de cerca fiables.
Mòdul petit uav de xarxa ad hoc per a una comunicació sense fils de 10 km
JO ONMòdul de ràdio UANET, mida petita (5 * 6 cm) i pes lleuger (26 g) per garantir una comunicació de 10 km entre els nodes IP MESH i l'estació de control terrestre. Diversos mòduls OEM de xarxa ad hoc uav FD-61MN que construeixen una gran xarxa de comunicació es construeixen a través de l'eixam de drons i els drons estan interconnectats entre ells per completar les tasques assignades en una formació determinada segons la situació del lloc durant el moviment a gran velocitat. .
Hora de publicació: 12-juny-2024
