ドローンの「スウォーム」とは、オープン システム アーキテクチャに基づいた複数のミッション ペイロードを備えた低コストの小型ドローンの統合を指します。これには、破壊防止、低コスト、分散化、インテリジェントな攻撃特性という利点があります。
ドローン技術、通信およびネットワーク技術の急速な発展、および世界中の国々でのドローンアプリケーションの需要の増大に伴い、マルチドローン協調ネットワーキングアプリケーションとドローンセルフネットワーキングが新たな研究のホットスポットとなっています。
中国のドローン群の現状
現在、中国は複数の打ち上げロケットを組み合わせて一度に200機の無人機を発射して群編隊を形成することが可能であり、これにより中国の無人群戦闘能力の急速な形成が大きく促進されることになる。精密な打撃。
2022年5月、中国の浙江大学の研究チームは、ドローンの群れが生い茂った緑豊かな竹林の間を自由に行き来できるマイクロインテリジェントドローン群技術を開発した。同時に、ドローンの群れは環境を継続的に観察および探索し、編隊を自律的に制御して障害物を回避し、被害を回避することができます。
この技術は、危険で変化しやすい環境における自律航法、進路計画、UAV 群のインテリジェントな障害物回避などの一連の困難な問題を解決することに成功しました。火災、砂漠、崖、および捜索救助任務を完了するために人々が到達するのが難しいその他の環境でも使用できます。
中国の群がるドローンはどうやって相互通信するのか?
無人航空機ネットワークは、UAV のネットワークまたは無人航空アドホックネットワーク(UAANET) は、複数のドローン間の通信が地上管制局や衛星などの基本的な通信設備に完全に依存しないという考えに基づいています。
代わりに、ドローンがネットワーク ノードとして使用されます。各ノードはコマンドと制御の命令を相互に転送し、認識状態、健康状態、インテリジェンス収集などのデータを交換し、自動的に接続して無線モバイル ネットワークを確立できます。
UAV アドホック ネットワークは、特別な形式のワイヤレス アドホック ネットワークです。マルチホップ、自己組織化、中心がないという固有の特性を備えているだけでなく、独自の特殊性もあります。主な機能は次のように紹介されています。
(1) ノードの高速移動とネットワークトポロジーの高度にダイナミックな変化
これは、UAV アドホック ネットワークと従来のアドホック ネットワークの最も重要な違いです。 UAV の速度は 30 ～ 460 km/h です。この高速移動により、トポロジに非常に動的な変化が発生し、ネットワーク接続とプロトコルに影響を与えます。パフォーマンスに重大な影響を与えます。
同時に、UAV プラットフォームの通信障害と見通し内通信リンクの不安定によって、リンクの中断とトポロジの更新が発生します。
(2) ノードの疎さとネットワークの異質性
UAV ノードは空中に点在しており、ノード間の距離は通常数キロメートルです。特定の空域ではノード密度が低いため、ネットワーク接続が注目すべき問題となります。
実際のアプリケーションでは、UAV は地上局、衛星、有人航空機、近宇宙プラットフォームなどのさまざまなプラットフォームと通信する必要もあります。自己組織化ネットワーク構造には、さまざまな種類のドローンが含まれる場合や、階層的な分散構造が採用される場合があります。このような場合、ノードは異種混合であり、ネットワーク全体が異種混合で相互接続される可能性があります。
(3) 強力なノード能力とネットワークの一時性
ノードの通信およびコンピューティング デバイスには、ドローンによってスペースとエネルギーが提供されます。従来の MANET と比較して、ドローン自己組織化ネットワークは通常、ノードのエネルギー消費や計算能力の問題を考慮する必要がありません。
GPS のアプリケーションにより、ノードに正確な位置情報とタイミング情報が提供されるため、ノードが独自の位置情報を取得してクロックを同期することが容易になります。
車載コンピュータの経路計画機能は、経路決定を効果的に支援します。ドローンアプリケーションのほとんどは特定のタスクのために実行され、運用の規則性は強くありません。ある空域ではノード密度が低く、飛行の不確実性が大きい状況がある。したがって、ネットワークは一時的な性質が強くなります。
(4) ネットワーク目標の独自性
従来のアドホック ネットワークの目的はピアツーピア接続を確立することですが、ドローンの自己組織化ネットワークではドローンの調整機能のためにピアツーピア接続を確立する必要もあります。
第 2 に、ネットワーク内の一部のノードは、ワイヤレス センサー ネットワークの機能と同様に、データ収集のための中央ノードとして機能する必要もあります。したがって、トラフィックアグリゲーションをサポートする必要があります。
第三に、ネットワークには複数のタイプのセンサーが含まれる場合があり、センサーごとに異なるデータ配信戦略を効果的に保証する必要があります。
最後に、ビジネスデータには画像、音声、映像などが含まれますが、これらは伝送データ量が多く、データ構造が多様で、遅延感度が高いという特徴があり、それに応じたQoSを確保する必要があります。
(5) モビリティモデルの特殊性
モビリティ モデルは、アドホック ネットワークのルーティング プロトコルとモビリティ管理に重要な影響を与えます。 MANETのランダムな移動や道路に限定されたVANETの移動とは異なり、ドローンノードにも独自の移動パターンがあります。
一部のマルチドローン アプリケーションでは、グローバル パス プランニングが推奨されます。この場合、ドローンの動きは規則的です。ただし、自動ドローンの飛行経路はあらかじめ決まっているわけではなく、運用中に飛行計画が変更されることもあります。
偵察任務を実行する UAV の 2 つのモビリティ モデル:
1 つ目は、エンティティ ランダム移動モデルです。これは、所定のマルコフ プロセスに従って、左折、右折、および直進方向に確率的に独立したランダムな移動を実行します。
2つ目は、分散型フェロモン反発モビリティモデル（DPR）で、UAVの偵察プロセス中に生成されるフェロモンの量に応じてドローンの動きを誘導し、信頼性の高い捜索特性を備えています。
10km無線通信用のUAVアドホックネットワーク小型モジュール
アイウェーブUANET 無線モジュール、小型 (5*6cm) および軽量 (26g) で、IP MESH ノードと地上管制局間の 10km の通信を保証します。大規模な通信ネットワークを構築する複数のFD-61MN uavアドホックネットワークOEMモジュールは、ドローンの群れを通じて構築され、ドローンは互いに相互接続され、高速移動中に現場の状況に応じて特定の編隊で割り当てられたタスクを完了します。
投稿日時: 2024 年 6 月 12 日
