Dronų „spiečius“ reiškia nebrangių mažų bepiločių orlaivių, turinčių daug naudingų krovinių, integravimą, pagrįstą atviros sistemos architektūra, kuri turi anti-sunaikinimo, mažų sąnaudų, decentralizavimo ir išmaniųjų atakų savybių.
Sparčiai tobulėjant bepiločių orlaivių technologijoms, komunikacijos ir tinklo technologijoms bei didėjant bepiločių orlaivių programų paklausai viso pasaulio šalyse, kelių dronų bendradarbiavimo tinklo programos ir bepiločių orlaivių savarankiškas tinklas tapo naujais tyrimų taškais.
Dabartinė Kinijos dronų spiečių būklė
Šiuo metu Kinija gali realizuoti kelių nešančiųjų raketų derinį, kad vienu metu būtų galima paleisti 200 dronų ir suformuoti būrį, o tai labai paskatins greitą Kinijos nepilotuojamų spiečių kovinių pajėgumų, tokių kaip bendradarbiavimas tinklų kūrimas, tikslus formavimas, formavimo keitimas ir tikslumo smūgis.
2022 m. gegužę Kinijos Džedziango universiteto mokslininkų komanda sukūrė labai intelektualią dronų spiečių technologiją, leidžiančią bepiločių orlaivių spiečiams laisvai judėti tarp užaugusių ir vešlių bambukų miškų. Tuo pačiu metu dronų spiečius gali nuolat stebėti ir tyrinėti aplinką bei autonomiškai valdyti darinį, kad išvengtų kliūčių ir nepadarytų žalos.
Ši technologija sėkmingai išsprendė daugybę sudėtingų problemų, tokių kaip autonominė navigacija, kelio planavimas ir išmanus UAV spiečių kliūčių išvengimas klastingoje ir permainingoje aplinkoje. Jis gali būti naudojamas gaisruose, dykumose, uolose ir kitoje aplinkoje, kurią žmonėms sunku pasiekti, kad galėtų atlikti paieškos ir gelbėjimo misijas.
Kaip Kinijoje knibždantys dronai bendrauja tarpusavyje?
Nepilotuojamas orlaivių tinklas, taip pat žinomas kaip UAV arba UAV tinklasnepilotuojamas aeronautikos ad hoc tinklas(UAANET), yra pagrįsta idėja, kad ryšys tarp kelių dronų nėra visiškai priklausomas nuo pagrindinių ryšio priemonių, tokių kaip antžeminės valdymo stotys ar palydovai.
Vietoj to, dronai naudojami kaip tinklo mazgai. Kiekvienas mazgas gali perduoti komandų ir valdymo instrukcijas vienas kitam, keistis tokiais duomenimis kaip suvokimo būsena, sveikatos būklė ir žvalgybos duomenų rinkimas, ir automatiškai prisijungti, kad sukurtų belaidį mobiliojo ryšio tinklą.
UAV ad hoc tinklas yra speciali belaidžio ad hoc tinklo forma. Jai būdingos ne tik daugialypės šuolio, savaiminio organizavimo ir jokio centro savybės, bet ir savitas bruožas. Pagrindinės funkcijos pristatomos taip:
(1) Greitas mazgų judėjimas ir labai dinamiški tinklo topologijos pokyčiai
Tai yra svarbiausias skirtumas tarp UAV ad hoc tinklų ir tradicinių ad hoc tinklų. UAV greitis yra nuo 30 iki 460 km/val. Šis didelio greičio judėjimas sukels labai dinamiškus topologijos pokyčius, taip paveikdamas tinklo ryšį ir protokolus. Rimtas poveikis našumui.
Tuo pačiu metu UAV platformos ryšio sutrikimas ir tiesioginio ryšio linijos nestabilumas taip pat sukels ryšio nutraukimą ir topologijos atnaujinimą.
(2) Mazgų retumas ir tinklo nevienalytiškumas
UAV mazgai yra išsibarstę ore, o atstumas tarp mazgų paprastai yra keli kilometrai. Mazgų tankis tam tikroje oro erdvėje yra mažas, todėl tinklo ryšys yra dėmesio verta problema.
Praktikoje UAV taip pat turi susisiekti su įvairiomis platformomis, tokiomis kaip antžeminės stotys, palydovai, pilotuojami orlaiviai ir šalia esančios erdvės platformos. Savaime besitvarkančioje tinklo struktūroje gali būti įvairių tipų dronų arba hierarchinė paskirstyta struktūra. Tokiais atvejais mazgai yra nevienalyčiai ir visas tinklas gali būti nevienalyčiai tarpusavyje sujungtas.
(3) Stiprios mazgo galimybės ir tinklo laikinumas
Mazgų ryšio ir skaičiavimo įrenginius erdvę ir energiją aprūpina dronai. Palyginti su tradiciniu MANET, bepiločių orlaivių savarankiškai besitvarkantys tinklai paprastai neturi atsižvelgti į mazgo energijos suvartojimą ir skaičiavimo galią.
GPS taikymas gali suteikti mazgams tikslios padėties ir laiko informacijos, todėl mazgams lengviau gauti savo vietos informaciją ir sinchronizuoti laikrodžius.
Borto kompiuterio kelio planavimo funkcija gali veiksmingai padėti priimti sprendimus dėl maršruto. Dauguma dronų taikomųjų programų atliekamos konkrečioms užduotims atlikti, o veikimo reguliarumas nėra didelis. Tam tikroje oro erdvėje susidaro situacija, kai mazgų tankis mažas, o skrydžio neapibrėžtis – didelė. Todėl tinklas turi stipresnį laikiną pobūdį.
(4) Tinklo tikslų unikalumas
Tradicinių Ad Hoc tinklų tikslas yra užmegzti lygiaverčius ryšius, o bepiločių orlaivių besitvarkantys tinklai taip pat turi užmegzti lygiaverčius ryšius dronų koordinavimo funkcijai.
Antra, kai kurie tinklo mazgai taip pat turi veikti kaip centriniai duomenų rinkimo mazgai, panašiai kaip belaidžių jutiklių tinklų funkcija. Todėl būtina remti eismo agregavimą.
Trečia, tinkle gali būti kelių tipų jutikliai, todėl reikia veiksmingai užtikrinti skirtingas duomenų perdavimo strategijas skirtingiems jutikliams.
Galiausiai, verslo duomenys apima vaizdus, garsą, vaizdo įrašą ir kt., kurie pasižymi dideliu perdavimo duomenų kiekiu, įvairia duomenų struktūra ir dideliu vėlavimo jautrumu, todėl reikia užtikrinti atitinkamą QoS.
(5) Mobilumo modelio ypatumai
Mobilumo modelis turi didelę įtaką maršruto parinkimo protokolui ir Ad Hoc tinklų mobilumo valdymui. Skirtingai nei atsitiktinis MANET judėjimas ir VANET judėjimas, apribotas keliais, dronų mazgai taip pat turi savo unikalius judėjimo modelius.
Kai kuriose kelių dronų programose pirmenybė teikiama visuotiniam kelio planavimui. Šiuo atveju dronų judėjimas yra reguliarus. Tačiau automatizuotų bepiločių orlaivių skrydžio trajektorija nėra iš anksto nustatyta, skrydžio planas taip pat gali keistis eksploatacijos metu.
Du mobilumo modeliai UAV, atliekantiems žvalgybos misijas:
Pirmasis yra objekto atsitiktinio mobilumo modelis, atliekantis tikimybinius nepriklausomus atsitiktinius judesius posūkyje į kairę, posūkį į dešinę ir tiesia kryptimi pagal iš anksto nustatytą Markovo procesą.
Antrasis – paskirstytas feromonų atbaidymo mobilumo modelis (DPR), kuris vadovauja dronų judėjimui pagal UAV žvalgybos proceso metu pagamintų feromonų kiekį ir pasižymi patikimomis paieškos charakteristikomis.
uav ad hoc tinklo mažas modulis, skirtas 10 km belaidžiam ryšiui
IWAVEUANET radijo modulis, mažas dydis (5 * 6 cm) ir lengvas (26 g), užtikrinantis 10 km ryšį tarp IP MESH mazgų ir antžeminės valdymo stoties. Keli FD-61MN uav ad hoc tinklo OEM moduliai, sudarantys didelį ryšių tinklą, kuriamas per dronų būrį, o dronai yra tarpusavyje sujungti, kad atliktų priskirtas užduotis tam tikroje formoje, atsižvelgiant į situaciją vietoje dideliu greičiu judant. .
Paskelbimo laikas: 2024-06-12
