Drone-‘zwerm’ verwijst naar de integratie van goedkope kleine drones met meerdere missieladingen, gebaseerd op een open systeemarchitectuur, die de voordelen heeft van antivernietiging, lage kosten, decentralisatie en intelligente aanvalskenmerken.
Met de snelle ontwikkeling van dronetechnologie, communicatie- en netwerktechnologie en de toenemende vraag naar drone-toepassingen in landen over de hele wereld, zijn multi-drone collaboratieve netwerktoepassingen en drone-zelfnetwerken nieuwe onderzoekshotspots geworden.
Huidige status van Chinese dronezwermen
Momenteel kan China de combinatie van meerdere lanceervoertuigen realiseren om 200 drones tegelijk te lanceren om een zwermformatie te vormen, wat de snelle vorming van de gevechtscapaciteiten van China's onbemande zwermen enorm zal bevorderen, zoals samenwerkingsnetwerken, nauwkeurige vorming, formatieverandering en precisie slag.
In mei 2022 ontwikkelde een onderzoeksteam van de Zhejiang Universiteit in China een micro-intelligente drone-zwermtechnologie, waarmee drone-zwermen vrij tussen overwoekerde en weelderige bamboebossen kunnen pendelen. Tegelijkertijd kunnen drone-zwermen continu de omgeving observeren en verkennen, en de formatie autonoom controleren om obstakels te vermijden en schade te voorkomen.
Deze technologie heeft met succes een reeks moeilijke problemen opgelost, zoals autonome navigatie, routeplanning en het intelligent vermijden van obstakels voor UAV-zwermen in verraderlijke en veranderlijke omgevingen. Het kan worden gebruikt in branden, woestijnen, kliffen en andere omgevingen die voor mensen moeilijk te bereiken zijn om zoek- en reddingsmissies te voltooien.
Hoe communiceren Chinese drones met elkaar?
Het onbemande luchtvoertuignetwerk, ook wel bekend als het netwerk van UAV's of deonbemand ad-hocluchtvaartnetwerk(UAANET), is gebaseerd op het idee dat de communicatie tussen meerdere drones niet volledig afhankelijk is van basiscommunicatiefaciliteiten zoals grondcontrolestations of satellieten.
In plaats daarvan worden drones gebruikt als netwerkknooppunten. Elk knooppunt kan commando- en controle-instructies naar elkaar doorsturen, gegevens uitwisselen zoals perceptiestatus, gezondheidsstatus en verzameling van inlichtingen, en automatisch verbinding maken om een draadloos mobiel netwerk tot stand te brengen.
UAV ad hoc-netwerk is een speciale vorm van draadloos ad hoc-netwerk. Het heeft niet alleen de inherente kenmerken van multi-hop, zelforganisatie en geen centrum, maar heeft ook zijn eigen bijzonderheid. De belangrijkste kenmerken worden als volgt geïntroduceerd:
(1) Snelle beweging van knooppunten en zeer dynamische veranderingen in de netwerktopologie
Dit is het belangrijkste verschil tussen UAV-ad-hocnetwerken en traditionele ad-hocnetwerken. De snelheid van UAV's ligt tussen de 30 en 460 km/u. Deze snelle beweging zal zeer dynamische veranderingen in de topologie veroorzaken, waardoor de netwerkconnectiviteit en protocollen worden beïnvloed. Ernstige impact op de prestaties.
Tegelijkertijd zullen het communicatiefalen van het UAV-platform en de instabiliteit van de zichtlijncommunicatieverbinding ook leiden tot verbindingsonderbreking en topologie-updates.
(2) Schaarsheid van knooppunten en heterogeniteit van het netwerk
UAV-knooppunten zijn verspreid in de lucht en de afstand tussen knooppunten bedraagt meestal enkele kilometers. De knooppuntdichtheid in een bepaald luchtruim is laag, dus netwerkconnectiviteit is een opmerkelijk probleem.
In praktische toepassingen moeten UAV's ook communiceren met verschillende platforms, zoals grondstations, satellieten, bemande vliegtuigen en platforms in de buurt van de ruimte. De zelforganiserende netwerkstructuur kan verschillende soorten drones omvatten of een hiërarchisch gedistribueerde structuur aannemen. In deze gevallen zijn de knooppunten heterogeen en kan het hele netwerk heterogeen met elkaar verbonden zijn.
(3) Sterke knooppuntcapaciteiten en netwerktijdelijkheid
De communicatie- en computerapparatuur van de knooppunten worden door drones van ruimte en energie voorzien. Vergeleken met traditionele MANET hoeven zelforganiserende drone-netwerken over het algemeen geen rekening te houden met het energieverbruik van knooppunten en problemen met de rekenkracht.
De toepassing van GPS kan knooppunten voorzien van nauwkeurige positionerings- en timinginformatie, waardoor het voor knooppunten gemakkelijker wordt om hun eigen locatie-informatie te verkrijgen en klokken te synchroniseren.
De routeplanningsfunctie van de boordcomputer kan routebeslissingen effectief ondersteunen. De meeste drone-toepassingen worden uitgevoerd voor specifieke taken en de bedieningsregelmaat is niet sterk. In een bepaald luchtruim is er sprake van een situatie waarin de knooppuntdichtheid laag is en de vluchtonzekerheid groot. Het netwerk heeft daardoor een sterker tijdelijk karakter.
(4) Uniciteit van netwerkdoelen
Het doel van traditionele Ad Hoc-netwerken is het tot stand brengen van peer-to-peer-verbindingen, terwijl zelforganiserende drone-netwerken ook peer-to-peer-verbindingen tot stand moeten brengen voor de coördinatiefunctie van drones.
Ten tweede moeten sommige knooppunten in het netwerk ook dienen als centrale knooppunten voor gegevensverzameling, vergelijkbaar met de functie van draadloze sensornetwerken. Daarom is het noodzakelijk om verkeersaggregatie te ondersteunen.
Ten derde kan het netwerk meerdere soorten sensoren omvatten, en moeten verschillende strategieën voor gegevenslevering voor verschillende sensoren effectief worden gegarandeerd.
Ten slotte omvatten bedrijfsgegevens afbeeldingen, audio, video, enz., die de kenmerken hebben van een groot transmissiedatavolume, een gediversifieerde datastructuur en een hoge vertragingsgevoeligheid, en de bijbehorende QoS moet worden gewaarborgd.
(5) De bijzonderheid van het mobiliteitsmodel
Het mobiliteitsmodel heeft een belangrijke impact op het routeringsprotocol en het mobiliteitsbeheer van ad-hocnetwerken. In tegenstelling tot de willekeurige beweging van MANET en de beweging van VANET die beperkt is tot wegen, hebben drone-nodes ook hun eigen unieke bewegingspatronen.
Bij sommige toepassingen met meerdere drones heeft globale padplanning de voorkeur. In dit geval is de beweging van drones regelmatig. Het vliegtraject van geautomatiseerde drones ligt echter niet vooraf vast en ook het vliegplan kan tijdens het gebruik veranderen.
Twee mobiliteitsmodellen voor UAV's die verkenningsmissies uitvoeren:
De eerste is het entiteitswillekeurige mobiliteitsmodel, dat probabilistische onafhankelijke willekeurige bewegingen uitvoert in de linkerbocht, de rechterbocht en de rechte richting volgens een vooraf bepaald Markov-proces.
De tweede is het gedistribueerde feromoonafstotende mobiliteitsmodel (DPR), dat de beweging van drones stuurt op basis van de hoeveelheid feromonen die worden geproduceerd tijdens het UAV-verkenningsproces en betrouwbare zoekkenmerken heeft.
uav ad hoc netwerk kleine module voor draadloze communicatie tot 10 km
IK WAVEUANET-radiomodule, klein formaat (5*6 cm) en licht van gewicht (26 g) om 10 km-communicatie tussen IP MESH-knooppunten en grondcontrolestation te garanderen. Meerdere FD-61MN uav ad hoc netwerk OEM-modules bouwen een groot communicatienetwerk wordt gebouwd via de drone-zwerm, en de drones zijn met elkaar verbonden om de toegewezen taken in een bepaalde formatie te voltooien, afhankelijk van de situatie ter plaatse tijdens bewegingen met hoge snelheid .
Posttijd: 12 juni 2024
