"Enxame" de drones refírese á integración de pequenos drons de baixo custo con cargas útiles de múltiples misións baseados nunha arquitectura de sistema aberto, que ten as vantaxes de características antidestrución, baixo custo, descentralización e ataque intelixente.
Co rápido desenvolvemento da tecnoloxía de drons, tecnoloxía de comunicación e rede, e a crecente demanda de aplicacións de drons en países de todo o mundo, as aplicacións de redes colaborativas multi-drones e as auto-redes de drones convertéronse en novos puntos de investigación.
Estado actual dos enxames de drones de China
Actualmente, China pode realizar a combinación de varios vehículos de lanzamento para lanzar 200 drons á vez para formar unha formación de enxame, o que promoverá en gran medida a formación rápida das capacidades de combate dos enxames non tripulados de China, como as redes de colaboración, a formación precisa, o cambio de formación e golpe de precisión.
En maio de 2022, un equipo de investigación da Universidade de Zhejiang en China desenvolveu unha tecnoloxía de enxame de drons microintelixente, que permite que os enxames de drons pasen libremente entre bosques de bambú exuberantes e cubertos de vegetación. Ao mesmo tempo, os enxames de drons poden observar e explorar continuamente o medio ambiente e controlar de forma autónoma a formación para evitar obstáculos e evitar danos.
Esta tecnoloxía resolveu con éxito unha serie de problemas difíciles como a navegación autónoma, a planificación de rutas e a evitación intelixente de obstáculos dos enxames de UAV en ambientes traizoeiros e cambiantes. Pódese usar en incendios, desertos, cantís e outros ambientes aos que as persoas son difíciles de alcanzar para completar misións de busca e rescate.
Como se comunican os drones enxameantes de China entre si?
A rede de vehículos aéreos non tripulados, tamén coñecida como rede de UAV ou arede ad hoc aeronáutica non tripulada(UAANET), baséase na idea de que a comunicación entre varios drons non depende completamente de instalacións básicas de comunicación como estacións de control terrestre ou satélites.
Pola contra, os drones utilízanse como nodos de rede. Cada nodo pode reenviar instrucións de comando e control entre si, intercambiar datos como o estado de percepción, o estado de saúde e a recollida de intelixencia e conectarse automaticamente para establecer unha rede móbil sen fíos.
A rede ad hoc de UAV é unha forma especial de rede ad hoc sen fíos. Non só ten as características inherentes de multi-hop, autoorganización e ningún centro, senón que tamén ten a súa propia particularidade. As principais características preséntanse do seguinte xeito:
(1) Movemento de nodos de alta velocidade e cambios altamente dinámicos na topoloxía da rede
Esta é a diferenza máis significativa entre as redes ad hoc de UAV e as redes ad hoc tradicionais. A velocidade dos UAV está entre 30 e 460 km/h. Este movemento de alta velocidade provocará cambios moi dinámicos na topoloxía, afectando así á conectividade e aos protocolos da rede. Grave impacto no rendemento.
Ao mesmo tempo, a falla de comunicación da plataforma UAV e a inestabilidade da ligazón de comunicación en liña de visión tamén provocarán a interrupción da ligazón e a actualización da topoloxía.
(2) Escasez de nodos e heteroxeneidade da rede
Os nodos de UAV están espallados no aire e a distancia entre os nodos adoita ser de varios quilómetros. A densidade de nodos nun determinado espazo aéreo é baixa, polo que a conectividade de rede é un problema destacable.
En aplicacións prácticas, os UAV tamén deben comunicarse con diferentes plataformas, como estacións terrestres, satélites, avións tripulados e plataformas espaciais próximas. A estrutura de rede autoorganizada pode incluír diferentes tipos de drons ou adoptar unha estrutura distribuída xerárquica. Nestes casos, os nodos son heteroxéneos e toda a rede pode estar interconectada de forma heteroxénea.
(3) Capacidades de nodos fortes e temporalidade da rede
Os dispositivos de comunicación e informática dos nodos están provistos de espazo e enerxía mediante drons. En comparación co MANET tradicional, as redes de autoorganización de drons xeralmente non necesitan ter en conta o consumo de enerxía dos nodos e os problemas de potencia de cómputo.
A aplicación do GPS pode proporcionar aos nodos información precisa de localización e temporización, o que facilita aos nodos obter a súa propia información de localización e sincronizar os reloxos.
A función de planificación de rutas do ordenador de a bordo pode axudar eficazmente ás decisións de rutas. A maioría das aplicacións de drones lévanse a cabo para tarefas específicas e a regularidade da operación non é forte. Nun determinado espazo aéreo, hai unha situación na que a densidade de nodos é baixa e a incerteza do voo é grande. Polo tanto, a rede ten un carácter temporal máis forte.
(4) Singularidade dos obxectivos da rede
O obxectivo das redes ad hoc tradicionais é establecer conexións peer-to-peer, mentres que as redes de autoorganización de drons tamén precisan establecer conexións peer-to-peer para a función de coordinación dos drons.
En segundo lugar, algúns nodos da rede tamén necesitan servir como nodos centrais para a recollida de datos, de xeito similar á función das redes de sensores sen fíos. Polo tanto, é necesario apoiar a agregación de tráfico.
En terceiro lugar, a rede pode incluír varios tipos de sensores e hai que garantir de forma eficaz diferentes estratexias de entrega de datos para distintos sensores.
Finalmente, os datos comerciais inclúen imaxes, audio, vídeo, etc., que teñen as características de gran volume de datos de transmisión, estrutura de datos diversificada e alta sensibilidade ao atraso, e é preciso garantir a QoS correspondente.
(5) A particularidade do modelo de mobilidade
O modelo de mobilidade ten un impacto importante no protocolo de enrutamento e na xestión da mobilidade das redes Ad Hoc. A diferenza do movemento aleatorio de MANET e do movemento de VANET limitado ás estradas, os nodos de drones tamén teñen os seus propios patróns de movemento únicos.
Nalgunhas aplicacións multi-drones, prefírese a planificación global de rutas. Neste caso, o movemento dos drons é regular. Non obstante, a ruta de voo dos drons automatizados non está predeterminada e o plan de voo tamén pode cambiar durante a operación.
Dous modelos de mobilidade para UAV que realizan misións de recoñecemento:
O primeiro é o modelo de mobilidade aleatoria da entidade, que realiza movementos aleatorios independentes probabilísticos no xiro á esquerda, á dereita e na dirección recta segundo un proceso de Markov predeterminado.
O segundo é o modelo de mobilidade de repelemento de feromonas distribuídos (DPR), que guía o movemento dos drons segundo a cantidade de feromonas producidas durante o proceso de recoñecemento do UAV e ten características de busca fiables.
Módulo pequeno de rede ad hoc de uav para comunicación sen fíos de 10 km
EUOMódulo de radio UANET, tamaño pequeno (5 * 6 cm) e peso lixeiro (26 g) para garantir a comunicación de 10 km entre os nodos IP MESH e a estación de control terrestre. A través do enxame de drones constrúese varios módulos OEM de rede ad hoc de uav FD-61MN que constrúen unha gran rede de comunicación a través do enxame de drones, e os drones están interconectados entre si para completar as tarefas asignadas nunha determinada formación segundo a situación no lugar durante o movemento a alta velocidade. .
Hora de publicación: 12-Xun-2024
