Lo "sciame" di droni si riferisce all'integrazione di piccoli droni a basso costo con carichi utili per missioni multiple basati su un'architettura di sistema aperta, che presenta i vantaggi di antidistruzione, basso costo, decentralizzazione e caratteristiche di attacco intelligente.
Con il rapido sviluppo della tecnologia dei droni, della tecnologia di comunicazione e di rete e la crescente domanda di applicazioni con droni nei paesi di tutto il mondo, le applicazioni di rete collaborativa multi-drone e il self-networking di droni sono diventati nuovi punti caldi della ricerca.
Stato attuale degli sciami di droni cinesi
Attualmente, la Cina può realizzare la combinazione di più veicoli di lancio per lanciare 200 droni alla volta per formare una formazione di sciami, che promuoverà notevolmente la rapida formazione delle capacità di combattimento degli sciami senza pilota cinesi come reti collaborative, formazione precisa, cambio di formazione e colpo di precisione.
Nel maggio 2022, un gruppo di ricerca dell’Università di Zhejiang in Cina ha sviluppato una tecnologia micro-intelligente per gli sciami di droni, che consente agli sciami di droni di spostarsi liberamente tra rigogliose e incolte foreste di bambù. Allo stesso tempo, gli sciami di droni possono osservare ed esplorare continuamente l’ambiente e controllare autonomamente la formazione per evitare ostacoli ed evitare danni.
Questa tecnologia ha risolto con successo una serie di problemi difficili come la navigazione autonoma, la pianificazione dei percorsi e l’elusione intelligente degli ostacoli da parte di sciami di UAV in ambienti insidiosi e mutevoli. Può essere utilizzato in incendi, deserti, scogliere e altri ambienti difficili da raggiungere per completare missioni di ricerca e salvataggio.
Come comunicano tra loro i droni che sciamano in Cina?
La rete di veicoli aerei senza equipaggio, conosciuta anche come rete di UAV o reterete aeronautica ad hoc senza pilota(UAANET), si basa sull'idea che la comunicazione tra più droni non si basa completamente su strutture di comunicazione di base come stazioni di controllo a terra o satelliti.
Invece, i droni vengono utilizzati come nodi di rete. Ciascun nodo può inoltrarsi reciprocamente istruzioni di comando e controllo, scambiare dati come lo stato di percezione, lo stato di salute e la raccolta di informazioni e connettersi automaticamente per stabilire una rete mobile wireless.
La rete ad hoc UAV è una forma speciale di rete wireless ad hoc. Non solo ha le caratteristiche intrinseche di multi-hop, auto-organizzazione e assenza di centro, ma ha anche una sua particolarità. Le caratteristiche principali vengono introdotte come segue:
(1) Movimento ad alta velocità dei nodi e cambiamenti altamente dinamici nella topologia della rete
Questa è la differenza più significativa tra le reti ad hoc UAV e le reti ad hoc tradizionali. La velocità degli UAV è compresa tra 30 e 460 km/h. Questo movimento ad alta velocità causerà cambiamenti altamente dinamici nella topologia, influenzando così la connettività e i protocolli di rete. Grave impatto sulle prestazioni.
Allo stesso tempo, anche il fallimento della comunicazione della piattaforma UAV e l'instabilità del collegamento di comunicazione in linea di vista causeranno l'interruzione del collegamento e l'aggiornamento della topologia.
(2) Scarsità di nodi ed eterogeneità della rete
I nodi UAV sono sparsi nell'aria e la distanza tra i nodi è solitamente di diversi chilometri. La densità dei nodi in un determinato spazio aereo è bassa, quindi la connettività di rete è un problema degno di nota.
Nelle applicazioni pratiche, gli UAV devono anche comunicare con diverse piattaforme come stazioni di terra, satelliti, aerei con equipaggio e piattaforme spaziali vicine. La struttura della rete auto-organizzante può includere diversi tipi di droni o adottare una struttura distribuita gerarchica. In questi casi i nodi sono eterogenei e l'intera rete può essere interconnessa in modo eterogeneo.
(3) Forti capacità dei nodi e temporaneità della rete
I dispositivi di comunicazione e di calcolo dei nodi ricevono spazio ed energia da droni. Rispetto alla MANET tradizionale, le reti auto-organizzanti di droni generalmente non hanno bisogno di considerare il consumo energetico dei nodi e i problemi di potenza di calcolo.
L'applicazione del GPS può fornire ai nodi informazioni precise sul posizionamento e sulla tempistica, rendendo più semplice per i nodi ottenere le proprie informazioni sulla posizione e sincronizzare gli orologi.
La funzione di pianificazione del percorso del computer di bordo può assistere efficacemente nelle decisioni di routing. La maggior parte delle applicazioni dei droni vengono eseguite per compiti specifici e la regolarità delle operazioni non è elevata. In un certo spazio aereo, c’è una situazione in cui la densità dei nodi è bassa e l’incertezza del volo è grande. Pertanto, la rete ha una natura più temporanea.
(4) Unicità degli obiettivi della rete
L’obiettivo delle reti Ad Hoc tradizionali è stabilire connessioni peer-to-peer, mentre le reti auto-organizzanti dei droni devono anche stabilire connessioni peer-to-peer per la funzione di coordinamento dei droni.
In secondo luogo, alcuni nodi della rete devono fungere anche da nodi centrali per la raccolta dei dati, in modo simile alla funzione delle reti di sensori wireless. Pertanto, è necessario supportare l’aggregazione del traffico.
In terzo luogo, la rete può includere più tipi di sensori e devono essere efficacemente garantite diverse strategie di consegna dei dati per diversi sensori.
Infine, i dati aziendali includono immagini, audio, video, ecc., che hanno le caratteristiche di un grande volume di dati trasmessi, una struttura dati diversificata e un'elevata sensibilità al ritardo, e la corrispondente QoS deve essere garantita.
(5) La particolarità del modello di mobilità
Il modello di mobilità ha un impatto importante sul protocollo di routing e sulla gestione della mobilità delle reti Ad Hoc. A differenza del movimento casuale di MANET e del movimento di VANET limitato alle strade, anche i nodi dei droni hanno i propri schemi di movimento unici.
In alcune applicazioni multi-drone è preferibile la pianificazione del percorso globale. In questo caso il movimento dei droni è regolare. Tuttavia, la traiettoria di volo dei droni automatizzati non è predeterminata e il piano di volo può anche cambiare durante il funzionamento.
Due modelli di mobilità per gli UAV che svolgono missioni di ricognizione:
Il primo è il modello di mobilità casuale delle entità, che esegue movimenti casuali probabilistici indipendenti nella svolta a sinistra, nella svolta a destra e nella direzione rettilinea secondo un processo di Markov predeterminato.
Il secondo è il modello di mobilità di repulsione dei feromoni distribuito (DPR), che guida il movimento dei droni in base alla quantità di feromoni prodotti durante il processo di ricognizione UAV e ha caratteristiche di ricerca affidabili.
Modulo minuscolo di rete uav ad hoc per comunicazioni wireless di 10 km
ONDAModulo radio UANET, dimensioni ridotte (5*6 cm) e peso leggero (26 g) per garantire una comunicazione di 10 km tra i nodi IP MESH e la stazione di controllo a terra. Più moduli OEM di rete ad hoc FD-61MN uav che costruiscono una grande rete di comunicazione vengono costruiti attraverso lo sciame di droni e i droni sono interconnessi tra loro per completare i compiti assegnati in una determinata formazione in base alla situazione sul posto durante lo spostamento ad alta velocità .
Orario di pubblicazione: 12 giugno 2024
