Drone "parvi" viittaa edullisten pienten droonien integrointiin, joissa on useita tehtäviä, jotka perustuvat avoimeen järjestelmäarkkitehtuuriin, jonka etuja ovat tuhoamisen esto, alhainen hinta, hajauttaminen ja älykkäät hyökkäysominaisuudet.
Drone-teknologian, viestintä- ja verkkoteknologian nopean kehityksen sekä drone-sovellusten kasvavan kysynnän myötä eri puolilla maailmaa toimivien useiden droonien yhteistyöverkkosovelluksista ja droonien omaverkottumisesta on tullut uusia tutkimuskohteita.
Kiinan drooniparvien nykyinen tila
Tällä hetkellä Kiina voi toteuttaa useiden kantorakettien yhdistelmän 200 dronin laukaisemiseksi kerrallaan parvimuodostelman muodostamiseksi, mikä edistää suuresti Kiinan miehittämättömien parvien taistelukyvyn nopeaa muodostumista, kuten yhteistyöverkostoa, tarkkaa muodostusta, muodostuksen muutosta ja tarkkuusisku.
Toukokuussa 2022 Kiinan Zhejiangin yliopiston tutkimusryhmä kehitti mikroälykkään drone-parviteknologian, jonka avulla drone-parvet voivat kulkea vapaasti umpeen kasvaneiden ja rehevien bambumetsien seassa. Samalla drone-parvet voivat jatkuvasti tarkkailla ja tutkia ympäristöä sekä ohjata muodostumista itsenäisesti välttääkseen esteitä ja vaurioita.
Tämä tekniikka on ratkaissut menestyksekkäästi joukon vaikeita ongelmia, kuten autonomisen navigoinnin, radan suunnittelun ja UAV-parvien älykkään esteiden välttämisen petollisissa ja vaihtelevissa ympäristöissä. Sitä voidaan käyttää tulipaloissa, aavikoissa, kallioilla ja muissa ympäristöissä, joihin ihmisten on vaikea päästä suorittamaan etsintä- ja pelastustehtäviä.
Kuinka Kiinan parveilevat droonit kommunikoivat keskenään?
Miehittämätön ilma-alusten verkko, joka tunnetaan myös nimellä UAV-verkkomiehittämätön ilmailualan ad hoc -verkko(UAANET), perustuu ajatukseen, että viestintä useiden droonien välillä ei täysin nojaa perustietoliikennepalveluihin, kuten maanpäällisiin ohjausasemiin tai satelliitteihin.
Sen sijaan droneja käytetään verkkosolmuina. Jokainen solmu voi välittää komento- ja ohjauskäskyjä toisilleen, vaihtaa tietoja, kuten havaintotilaa, terveydentilaa ja tiedustelutietojen keräämistä, ja muodostaa automaattisesti yhteyden langattoman matkaviestinverkon muodostamiseksi.
UAV ad hoc -verkko on langattoman ad hoc -verkon erityinen muoto. Sillä ei ole vain luontaisia multi-hopin, itseorganisoitumisen ja ei keskustan ominaisuuksia, vaan sillä on myös oma erityispiirteensä. Pääominaisuudet esitellään seuraavasti:
(1) Solmujen nopea liike ja erittäin dynaamiset muutokset verkon topologiassa
Tämä on merkittävin ero UAV ad hoc -verkkojen ja perinteisten ad hoc -verkkojen välillä. UAV-koneiden nopeus on 30-460 km/h. Tämä nopea liike aiheuttaa erittäin dynaamisia muutoksia topologiassa, mikä vaikuttaa verkkoyhteyksiin ja protokolliin. Vakava vaikutus suorituskykyyn.
Samaan aikaan UAV-alustan kommunikaatiohäiriö ja näköyhteyslinkin epävakaus aiheuttavat myös linkin katkeamisen ja topologian päivityksen.
(2) Solmujen harvalukuisuus ja verkon heterogeenisyys
UAV-solmut ovat hajallaan ilmassa, ja solmujen välinen etäisyys on yleensä useita kilometrejä. Solmutiheys tietyssä ilmatilassa on alhainen, joten verkkoyhteydet ovat huomionarvoinen ongelma.
Käytännön sovelluksissa UAV:iden on myös kommunikoitava eri alustojen, kuten maa-asemien, satelliittien, miehitettyjen lentokoneiden ja lähellä avaruusalustojen kanssa. Itseorganisoituva verkkorakenne voi sisältää erilaisia droneja tai omaksua hierarkkisen hajautetun rakenteen. Näissä tapauksissa solmut ovat heterogeenisiä ja koko verkko voi olla heterogeenisesti kytketty toisiinsa.
(3) Vahvat solmuominaisuudet ja verkon tilapäisyys
Solmujen viestintä- ja laskentalaitteet saavat tilaa ja energiaa droneilla. Perinteiseen MANETiin verrattuna drone-itseorganisoituvien verkkojen ei yleensä tarvitse ottaa huomioon solmujen energiankulutusta ja laskentatehoa.
GPS:n sovellus voi tarjota solmuille tarkat paikannus- ja ajoitustiedot, jolloin solmujen on helpompi saada omat sijaintitietonsa ja synkronoida kellot.
Ajotietokoneen reittisuunnittelutoiminto voi auttaa tehokkaasti reitityspäätöksissä. Suurin osa drone-sovelluksista tehdään tiettyihin tehtäviin, eikä toiminnan säännöllisyys ole vahva. Tietyssä ilmatilassa on tilanne, jossa solmutiheys on pieni ja lennon epävarmuus suuri. Siksi verkostolla on vahvempi tilapäinen luonne.
(4) Verkoston tavoitteiden ainutlaatuisuus
Perinteisten Ad Hoc -verkkojen tavoitteena on peer-to-peer-yhteyksien muodostaminen, kun taas droonien itseorganisoituvien verkkojen on myös muodostettava vertaisyhteyksiä droonien koordinointitoimintoa varten.
Toiseksi, joidenkin verkon solmujen on myös toimittava tiedonkeruun keskussolmuina, kuten langattomien anturiverkkojen toiminta. Siksi liikenteen yhdistämistä on tuettava.
Kolmanneksi verkko voi sisältää monen tyyppisiä antureita, ja eri antureille on taattava tehokkaasti erilaisia tiedonsiirtostrategioita.
Lopuksi yritysdataan kuuluu kuvia, ääntä, videota jne., joilla on suuri lähetysdatavolyymi, monipuolinen tietorakenne ja suuri viiveherkkyys, ja vastaava QoS on varmistettava.
(5) Liikkuvuusmallin erityispiirteet
Liikkuvuusmallilla on tärkeä vaikutus Ad Hoc -verkkojen reititysprotokollaan ja liikkuvuuden hallintaan. Toisin kuin MANETin satunnainen liike ja VANETin liike, joka on rajoittunut teihin, drone-solmuilla on myös omat ainutlaatuiset liikemallinsa.
Joissakin usean droonin sovelluksissa globaali reittisuunnittelu on suositeltavampi. Tässä tapauksessa droonien liike on säännöllistä. Automatisoitujen droonien lentorata ei kuitenkaan ole ennalta määrätty, ja myös lentosuunnitelma voi muuttua käytön aikana.
Kaksi liikkuvuusmallia tiedustelutehtäviä suorittaville UAV:ille:
Ensimmäinen on entiteetin satunnainen liikkuvuusmalli, joka suorittaa todennäköisyyspohjaisia riippumattomia satunnaisia liikkeitä vasemmassa käännöksessä, käännöksessä oikealle ja suoraan suunnassa ennalta määrätyn Markov-prosessin mukaisesti.
Toinen on hajautettu feromonin karkotusmobiilimalli (DPR), joka ohjaa droonien liikettä UAV-tiedusteluprosessin aikana syntyneiden feromonien määrän mukaan ja jolla on luotettavat hakuominaisuudet.
uav ad hoc -verkon pieni moduuli 10 km langattomaan viestintään
IWAVEUANET-radiomoduuli, pieni koko (5 * 6 cm) ja kevyt (26 g) takaamaan 10 km:n tiedonsiirron IP MESH -solmujen ja maaohjausaseman välillä. Useita FD-61MN uav ad hoc -verkon OEM-moduulia rakentava suuri viestintäverkko rakennetaan drooniparven kautta, ja droonit on kytketty toisiinsa suorittamaan määrätyt tehtävät tietyssä kokoonpanossa paikan päällä vallitsevan tilanteen mukaan nopean liikkumisen aikana .
Postitusaika: 12.6.2024
