"Enjambre" de drones se refiere a la integración de pequeños drones de bajo costo con múltiples cargas útiles de misión basadas en una arquitectura de sistema abierto, que tiene las ventajas de antidestrucción, bajo costo, descentralización y características de ataque inteligente.
Con el rápido desarrollo de la tecnología de drones, la tecnología de comunicaciones y redes, y la creciente demanda de aplicaciones de drones en países de todo el mundo, las aplicaciones de redes colaborativas de múltiples drones y las redes automáticas de drones se han convertido en nuevos puntos de investigación.
Estado actual de los enjambres de drones en China
Actualmente, China puede realizar la combinación de múltiples vehículos de lanzamiento para lanzar 200 drones a la vez para formar una formación de enjambre, lo que promoverá en gran medida la rápida formación de las capacidades de combate de enjambres no tripulados de China, como redes de colaboración, formación precisa, cambio de formación y Golpe de precisión.
En mayo de 2022, un equipo de investigación de la Universidad de Zhejiang en China desarrolló una tecnología de enjambre de drones microinteligente, que permite que los enjambres de drones se desplacen libremente entre bosques de bambú frondosos y cubiertos de maleza. Al mismo tiempo, los enjambres de drones pueden observar y explorar continuamente el entorno y controlar de forma autónoma la formación para evitar obstáculos y daños.
Esta tecnología ha resuelto con éxito una serie de problemas difíciles, como la navegación autónoma, la planificación de rutas y la evitación inteligente de obstáculos de enjambres de vehículos aéreos no tripulados en entornos traicioneros y cambiantes. Se puede utilizar en incendios, desiertos, acantilados y otros entornos de difícil acceso para las personas para completar misiones de búsqueda y rescate.
¿Cómo se comunican entre sí los enjambres de drones de China?
La red de vehículos aéreos no tripulados, también conocida como red de UAV o redred ad hoc aeronáutica no tripulada(UAANET), se basa en la idea de que la comunicación entre múltiples drones no depende completamente de instalaciones de comunicación básicas como estaciones de control terrestres o satélites.
En cambio, los drones se utilizan como nodos de red. Cada nodo puede enviarse instrucciones de comando y control entre sí, intercambiar datos como el estado de percepción, el estado de salud y la recopilación de inteligencia, y conectarse automáticamente para establecer una red móvil inalámbrica.
La red ad hoc de UAV es una forma especial de red ad hoc inalámbrica. No solo tiene las características inherentes de múltiples saltos, autoorganización y sin centro, sino que también tiene sus propias particularidades. Las características principales se presentan a continuación:
(1) Movimiento de nodos a alta velocidad y cambios altamente dinámicos en la topología de la red
Ésta es la diferencia más significativa entre las redes ad hoc de UAV y las redes ad hoc tradicionales. La velocidad de los vehículos aéreos no tripulados oscila entre 30 y 460 km/h. Este movimiento de alta velocidad provocará cambios altamente dinámicos en la topología, afectando así la conectividad y los protocolos de la red. Grave impacto en el rendimiento.
Al mismo tiempo, la falla de comunicación de la plataforma UAV y la inestabilidad del enlace de comunicación en la línea de visión también provocarán la interrupción del enlace y la actualización de la topología.
(2) Escasez de nodos y heterogeneidad de la red
Los nodos de los UAV están dispersos en el aire y la distancia entre nodos suele ser de varios kilómetros. La densidad de nodos en un determinado espacio aéreo es baja, por lo que la conectividad de la red es un problema digno de mención.
En aplicaciones prácticas, los UAV también necesitan comunicarse con diferentes plataformas, como estaciones terrestres, satélites, aviones tripulados y plataformas espaciales cercanas. La estructura de red autoorganizada puede incluir diferentes tipos de drones o adoptar una estructura distribuida jerárquica. En estos casos, los nodos son heterogéneos y toda la red puede estar interconectada de forma heterogénea.
(3) Fuertes capacidades de nodo y temporalidad de la red.
Los dispositivos de comunicación e informática de los nodos reciben espacio y energía mediante drones. En comparación con MANET tradicional, las redes autoorganizadas de drones generalmente no necesitan considerar el consumo de energía de los nodos ni los problemas de potencia informática.
La aplicación de GPS puede proporcionar a los nodos información precisa de posicionamiento y sincronización, lo que facilita que los nodos obtengan su propia información de ubicación y sincronicen los relojes.
La función de planificación de rutas del ordenador de a bordo puede ayudar eficazmente a tomar decisiones sobre rutas. La mayoría de las aplicaciones de drones se llevan a cabo para tareas específicas y la regularidad de las operaciones no es fuerte. En un determinado espacio aéreo, existe una situación en la que la densidad de nodos es baja y la incertidumbre del vuelo es grande. Por tanto, la red tiene un carácter temporal más fuerte.
(4) Unicidad de los objetivos de la red.
El objetivo de las redes Ad Hoc tradicionales es establecer conexiones entre pares, mientras que las redes autoorganizadas de drones también necesitan establecer conexiones entre pares para la función de coordinación de los drones.
En segundo lugar, algunos nodos de la red también deben servir como nodos centrales para la recopilación de datos, de forma similar a la función de las redes de sensores inalámbricos. Por tanto, es necesario soportar la agregación de tráfico.
En tercer lugar, la red puede incluir múltiples tipos de sensores y es necesario garantizar de manera efectiva diferentes estrategias de entrega de datos para diferentes sensores.
Finalmente, los datos comerciales incluyen imágenes, audio, video, etc., que tienen las características de un gran volumen de datos de transmisión, una estructura de datos diversificada y una alta sensibilidad al retardo, y es necesario garantizar la QoS correspondiente.
(5) La particularidad del modelo de movilidad
El modelo de movilidad tiene un impacto importante en el protocolo de enrutamiento y la gestión de la movilidad de las redes Ad Hoc. A diferencia del movimiento aleatorio de MANET y el movimiento de VANET limitado a carreteras, los nodos de drones también tienen sus propios patrones de movimiento únicos.
En algunas aplicaciones de múltiples drones, se prefiere la planificación de rutas globales. En este caso, el movimiento de los drones es regular. Sin embargo, la trayectoria de vuelo de los drones automatizados no está predeterminada y el plan de vuelo también puede cambiar durante el funcionamiento.
Dos modelos de movilidad para UAV que realizan misiones de reconocimiento:
El primero es el modelo de movilidad aleatoria de entidades, que realiza movimientos aleatorios probabilísticos independientes en giro a la izquierda, giro a la derecha y dirección recta de acuerdo con un proceso de Markov predeterminado.
El segundo es el modelo de movilidad distribuida de repelente de feromonas (DPR), que guía el movimiento de los drones de acuerdo con la cantidad de feromonas producidas durante el proceso de reconocimiento del UAV y tiene características de búsqueda confiables.
Módulo pequeño de red ad hoc uav para comunicación inalámbrica de 10 km
ONDAMódulo de radio UANET, de tamaño pequeño (5*6 cm) y peso liviano (26 g) para garantizar una comunicación de 10 km entre los nodos IP MESH y la estación de control terrestre. Múltiples módulos OEM de red ad hoc FD-61MN uav que crean una gran red de comunicación se construyen a través del enjambre de drones, y los drones se interconectan entre sí para completar las tareas asignadas en una determinada formación de acuerdo con la situación en el sitio durante el movimiento a alta velocidad. .
Hora de publicación: 12 de junio de 2024
