Drone "swarm" označuje integraci nízkonákladových malých dronů s vícenásobným užitečným zatížením misí založených na otevřené architektuře systému, která má výhody antidestrukce, nízké náklady, decentralizace a inteligentní útočné charakteristiky.
S rychlým rozvojem technologie dronů, komunikačních a síťových technologií a zvyšující se poptávkou po aplikacích dronů v zemích po celém světě se aplikace pro spolupráci více dronů a vlastní sítě dronů staly novými výzkumnými hotspoty.
Aktuální stav čínských rojů dronů
V současné době může Čína realizovat kombinaci několika nosných raket k vypuštění 200 dronů najednou, aby vytvořila formaci roje, což výrazně podpoří rychlé formování bojových schopností čínských bezpilotních rojů, jako je spolupráce v síti, přesné formování, změna formace a přesný úder.
V květnu 2022 vyvinul výzkumný tým z univerzity Zhejiang v Číně mikrointeligentní technologii roje dronů, která umožňuje rojům dronů volně se pohybovat mezi zarostlými a bujnými bambusovými lesy. Roje dronů přitom mohou nepřetržitě pozorovat a prozkoumávat prostředí a autonomně řídit formaci, aby se vyhnuly překážkám a poškození.
Tato technologie úspěšně vyřešila řadu obtížných problémů, jako je autonomní navigace, plánování tratí a inteligentní vyhýbání se překážkám rojů UAV ve zrádných a proměnlivých prostředích. Může být použit v požárech, pouštích, útesech a dalších prostředích, kam se lidé těžko dostanou, aby dokončili pátrací a záchranné mise.
Jak spolu komunikují čínské rojící drony?
Síť bezpilotních vzdušných prostředků, známá také jako síť UAV nebo tzvbezpilotní letecká ad hoc síť(UAANET), je založen na myšlence, že komunikace mezi více drony se zcela nespoléhá na základní komunikační zařízení, jako jsou pozemní řídicí stanice nebo satelity.
Místo toho se jako síťové uzly používají drony. Každý uzel si může navzájem předávat příkazy a řídicí instrukce, vyměňovat si data, jako je stav vnímání, zdravotní stav a sběr inteligence, a automaticky se připojovat k vytvoření bezdrátové mobilní sítě.
UAV ad hoc síť je speciální forma bezdrátové ad hoc sítě. Má nejen vlastní vlastnosti multi-hopu, samoorganizace a žádné centrum, ale má také svou vlastní zvláštnost. Hlavní rysy jsou představeny následovně:
(1) Vysokorychlostní pohyb uzlů a vysoce dynamické změny v topologii sítě
Toto je nejvýznamnější rozdíl mezi sítěmi UAV ad hoc a tradičními sítěmi ad hoc. Rychlost UAV se pohybuje mezi 30 a 460 km/h. Tento vysokorychlostní pohyb způsobí vysoce dynamické změny v topologii, což ovlivní síťové připojení a protokoly. Vážný dopad na výkon.
Současně selhání komunikace platformy UAV a nestabilita přímého komunikačního spojení způsobí také přerušení spojení a aktualizaci topologie.
(2) Řídkost uzlů a heterogenita sítě
Uzly UAV jsou rozptýleny ve vzduchu a vzdálenost mezi uzly je obvykle několik kilometrů. Hustota uzlů v určitém vzdušném prostoru je nízká, takže síťová konektivita je pozoruhodný problém.
V praktických aplikacích musí UAV také komunikovat s různými platformami, jako jsou pozemní stanice, satelity, pilotovaná letadla a blízké vesmírné platformy. Samoorganizující se síťová struktura může zahrnovat různé typy dronů nebo může přijmout hierarchickou distribuovanou strukturu. V těchto případech jsou uzly heterogenní a celá síť může být heterogenně propojena.
(3) Silné schopnosti uzlu a dočasnost sítě
Komunikační a výpočetní zařízení uzlů zajišťují prostor a energii drony. Ve srovnání s tradičním MANETem nemusí samoorganizující se sítě dronů obecně zohledňovat spotřebu energie uzlů a problémy s výpočetním výkonem.
Aplikace GPS může poskytnout uzlům přesné informace o poloze a načasování, což uzlům usnadní získávání vlastních informací o poloze a synchronizaci hodin.
Funkce plánování trasy palubního počítače může účinně pomoci při rozhodování o směrování. Většina aplikací dronů se provádí pro konkrétní úkoly a pravidelnost provozu není silná. V určitém vzdušném prostoru nastává situace, kdy je hustota uzlů nízká a nejistota letu velká. Síť má proto silnější dočasnou povahu.
(4) Jedinečnost cílů sítě
Cílem tradičních sítí Ad Hoc je vytvořit peer-to-peer spojení, zatímco sítě samoorganizující se drony také potřebují vytvořit peer-to-peer spojení pro koordinační funkci dronů.
Za druhé, některé uzly v síti musí také sloužit jako centrální uzly pro sběr dat, podobně jako funkce bezdrátových senzorových sítí. Proto je potřeba podporovat agregaci návštěvnosti.
Za třetí, síť může zahrnovat více typů senzorů a musí být účinně zaručeny různé strategie doručování dat pro různé senzory.
A konečně, obchodní data zahrnují obrázky, zvuk, video atd., které se vyznačují velkým objemem přenosových dat, diverzifikovanou datovou strukturou a vysokou citlivostí na zpoždění a je třeba zajistit odpovídající QoS.
(5) Zvláštnost modelu mobility
Model mobility má důležitý dopad na směrovací protokol a správu mobility sítí Ad Hoc. Na rozdíl od náhodného pohybu MANET a pohybu VANET omezeného na silnice mají uzly dronů také své vlastní jedinečné vzorce pohybu.
V některých aplikacích pro více dronů je preferováno globální plánování cesty. Pohyb dronů je v tomto případě pravidelný. Dráha letu automatizovaných dronů ale není předem daná a letový plán se může během provozu také měnit.
Dva modely mobility pro UAV provádějící průzkumné mise:
Prvním je model náhodné mobility entity, který provádí pravděpodobnostní nezávislé náhodné pohyby v zatáčce doleva, doprava a v přímém směru podle předem stanoveného Markovova procesu.
Druhým je distribuovaný feromonový odpudivý model mobility (DPR), který řídí pohyb dronů podle množství feromonů produkovaných během průzkumného procesu UAV a má spolehlivé vyhledávací vlastnosti.
uav ad hoc síťový maličký modul pro 10km bezdrátovou komunikaci
VLNARádiový modul UANET, malá velikost (5 x 6 cm) a nízká hmotnost (26 g) pro zajištění 10 km komunikace mezi uzly IP MESH a pozemní řídicí stanicí. Vícenásobná uav ad hoc síť FD-61MN OEM modul vytvářející rozsáhlou komunikační síť je vybudována prostřednictvím roje dronů a drony jsou vzájemně propojeny, aby plnily zadané úkoly v určité sestavě podle situace na místě během vysokorychlostního přesunu .
Čas odeslání: 12. června 2024
