L'essaim de drones fait référence à l'intégration de petits drones à faible coût avec des charges utiles de missions multiples basées sur une architecture de système ouverte, qui présente les avantages d'anti-destruction, de faible coût, de décentralisation et de caractéristiques d'attaque intelligentes.
Avec le développement rapide de la technologie des drones, des technologies de communication et de réseau, et la demande croissante d'applications de drones dans les pays du monde entier, les applications de mise en réseau collaborative multi-drones et l'auto-réseau des drones sont devenues de nouveaux points chauds de recherche.
État actuel des essaims de drones en Chine
Actuellement, la Chine peut réaliser la combinaison de plusieurs lanceurs pour lancer 200 drones à la fois pour former une formation en essaim, ce qui favorisera grandement la formation rapide des capacités de combat des essaims sans pilote de la Chine, telles que la mise en réseau collaborative, la formation précise, le changement de formation et frappe de précision.
En mai 2022, une équipe de recherche de l’Université du Zhejiang en Chine a développé une technologie d’essaim de drones micro-intelligente, qui permet à des essaims de drones de se déplacer librement parmi les forêts de bambous envahies et luxuriantes. Dans le même temps, les essaims de drones peuvent observer et explorer en permanence l'environnement, et contrôler de manière autonome la formation pour éviter les obstacles et éviter les dommages.
Cette technologie a résolu avec succès une série de problèmes difficiles tels que la navigation autonome, la planification de trajectoires et l'évitement intelligent des obstacles des essaims de drones dans des environnements dangereux et changeants. Il peut être utilisé dans les incendies, les déserts, les falaises et autres environnements difficiles à atteindre pour accomplir des missions de recherche et de sauvetage.
Comment les drones chinois communiquent-ils entre eux ?
Le réseau de véhicules aériens sans pilote, également appelé réseau de drones ou réseauréseau ad hoc aéronautique sans pilote(UAANET), repose sur l’idée que la communication entre plusieurs drones ne repose pas entièrement sur des moyens de communication de base tels que des stations de contrôle au sol ou des satellites.
Au lieu de cela, les drones sont utilisés comme nœuds de réseau. Chaque nœud peut se transmettre des instructions de commande et de contrôle, échanger des données telles que l'état de perception, l'état de santé et la collecte de renseignements, et se connecter automatiquement pour établir un réseau mobile sans fil.
Le réseau ad hoc UAV est une forme spéciale de réseau ad hoc sans fil. Il a non seulement les caractéristiques inhérentes du multi-saut, de l'auto-organisation et de l'absence de centre, mais a aussi sa propre particularité. Les principales fonctionnalités sont présentées comme suit :
(1) Mouvement à grande vitesse des nœuds et changements hautement dynamiques dans la topologie du réseau
Il s’agit de la différence la plus significative entre les réseaux ad hoc de drones et les réseaux ad hoc traditionnels. La vitesse des drones est comprise entre 30 et 460 km/h. Ce mouvement à grande vitesse entraînera des changements très dynamiques dans la topologie, affectant ainsi la connectivité et les protocoles du réseau. Grave impact sur les performances.
Dans le même temps, l'échec de la communication de la plate-forme UAV et l'instabilité de la liaison de communication en visibilité directe entraîneront également une interruption de la liaison et une mise à jour de la topologie.
(2) Rareté des nœuds et hétérogénéité du réseau
Les nœuds de drones sont dispersés dans les airs et la distance entre les nœuds est généralement de plusieurs kilomètres. La densité de nœuds dans un certain espace aérien est faible, la connectivité réseau constitue donc un problème remarquable.
Dans les applications pratiques, les drones doivent également communiquer avec différentes plates-formes telles que les stations au sol, les satellites, les avions pilotés et les plates-formes spatiales proches. La structure de réseau auto-organisée peut inclure différents types de drones ou adopter une structure distribuée hiérarchique. Dans ces cas, les nœuds sont hétérogènes et l’ensemble du réseau peut être interconnecté de manière hétérogène.
(3) Fortes capacités des nœuds et caractère temporaire du réseau
Les dispositifs de communication et informatiques des nœuds sont dotés d’espace et d’énergie par des drones. Par rapport au MANET traditionnel, les réseaux auto-organisés de drones n'ont généralement pas besoin de prendre en compte les problèmes de consommation d'énergie et de puissance de calcul des nœuds.
L'application du GPS peut fournir aux nœuds des informations précises de positionnement et de synchronisation, permettant ainsi aux nœuds d'obtenir plus facilement leurs propres informations de localisation et de synchroniser les horloges.
La fonction de planification de trajet de l'ordinateur de bord peut faciliter efficacement les décisions d'itinéraire. La plupart des applications des drones sont réalisées pour des tâches spécifiques et la régularité des opérations n'est pas forte. Dans un certain espace aérien, il existe une situation dans laquelle la densité de nœuds est faible et l'incertitude de vol est grande. Le réseau a donc un caractère temporaire plus fort.
(4) Unicité des objectifs du réseau
L’objectif des réseaux Ad Hoc traditionnels est d’établir des connexions peer-to-peer, tandis que les réseaux de drones auto-organisés doivent également établir des connexions peer-to-peer pour la fonction de coordination des drones.
Deuxièmement, certains nœuds du réseau doivent également servir de nœuds centraux pour la collecte de données, de la même manière que les réseaux de capteurs sans fil. Il est donc nécessaire de prendre en charge l’agrégation du trafic.
Troisièmement, le réseau peut inclure plusieurs types de capteurs, et différentes stratégies de transmission de données pour différents capteurs doivent être efficacement garanties.
Enfin, les données commerciales comprennent les images, l'audio, la vidéo, etc., qui présentent les caractéristiques d'un volume de données de transmission important, d'une structure de données diversifiée et d'une sensibilité de retard élevée, et la qualité de service correspondante doit être garantie.
(5) La particularité du modèle de mobilité
Le modèle de mobilité a un impact important sur le protocole de routage et la gestion de la mobilité des réseaux Ad Hoc. Contrairement au mouvement aléatoire de MANET et au mouvement de VANET limité aux routes, les nœuds de drones ont également leurs propres modèles de mouvement uniques.
Dans certaines applications multi-drones, la planification globale du chemin est privilégiée. Dans ce cas, le mouvement des drones est régulier. Cependant, la trajectoire de vol des drones automatisés n’est pas prédéterminée et le plan de vol peut également changer en cours d’exploitation.
Deux modèles de mobilité pour les drones effectuant des missions de reconnaissance :
Le premier est le modèle de mobilité aléatoire d'entité, qui effectue des mouvements aléatoires probabilistes indépendants dans le virage à gauche, le virage à droite et la direction droite selon un processus de Markov prédéterminé.
Le second est le modèle de mobilité distribuée par répulsion des phéromones (DPR), qui guide le mouvement des drones en fonction de la quantité de phéromones produites pendant le processus de reconnaissance du drone et possède des caractéristiques de recherche fiables.
Module minuscule de réseau ad hoc de drone pour une communication sans fil de 10 km
IWAVEModule radio UANET, de petite taille (5*6 cm) et léger (26 g) pour assurer une communication de 10 km entre les nœuds IP MESH et la station de contrôle au sol. Plusieurs modules OEM de réseau ad hoc d'UAV FD-61MN construisant un vaste réseau de communication sont construits à travers l'essaim de drones, et les drones sont interconnectés les uns avec les autres pour accomplir les tâches assignées dans une certaine formation en fonction de la situation sur site lors d'un déplacement à grande vitesse. .
Heure de publication : 12 juin 2024
