O "enxame" de drones refere-se à integração de pequenos drones de baixo custo com múltiplas cargas de missão baseadas em uma arquitetura de sistema aberto, que tem as vantagens de antidestruição, baixo custo, descentralização e características de ataque inteligente.
Com o rápido desenvolvimento da tecnologia de drones, da tecnologia de comunicação e de rede, e a crescente demanda por aplicações de drones em países ao redor do mundo, as aplicações de redes colaborativas multi-drones e a auto-rede de drones tornaram-se novos pontos de pesquisa.
Status atual dos enxames de drones na China
Atualmente, a China pode realizar a combinação de vários veículos de lançamento para lançar 200 drones por vez para formar uma formação de enxame, o que promoverá enormemente a rápida formação das capacidades de combate dos enxames não tripulados da China, como redes colaborativas, formação precisa, mudança de formação e ataque de precisão.
Em maio de 2022, uma equipe de pesquisa da Universidade de Zhejiang, na China, desenvolveu uma tecnologia de enxame de drones microinteligente, que permite que enxames de drones se movam livremente entre florestas de bambu exuberantes e cobertas de vegetação. Ao mesmo tempo, enxames de drones podem observar e explorar continuamente o ambiente e controlar autonomamente a formação para evitar obstáculos e danos.
Esta tecnologia resolveu com sucesso uma série de problemas difíceis, como navegação autônoma, planejamento de rotas e prevenção inteligente de obstáculos de enxames de UAV em ambientes traiçoeiros e mutáveis. Pode ser usado em incêndios, desertos, penhascos e outros ambientes de difícil acesso para as pessoas completarem missões de busca e resgate.
Como os drones em enxame da China se comunicam entre si?
A rede de veículos aéreos não tripulados, também conhecida como rede de UAVs ou rederede ad hoc aeronáutica não tripulada(UAANET), baseia-se na ideia de que a comunicação entre vários drones não depende completamente de recursos básicos de comunicação, como estações de controle terrestre ou satélites.
Em vez disso, os drones são usados como nós de rede. Cada nó pode encaminhar instruções de comando e controle entre si, trocar dados como status de percepção, status de saúde e coleta de inteligência e conectar-se automaticamente para estabelecer uma rede móvel sem fio.
A rede ad hoc UAV é uma forma especial de rede ad hoc sem fio. Ele não apenas possui as características inerentes de multi-hop, auto-organização e ausência de centro, mas também possui sua própria particularidade. Os principais recursos são apresentados a seguir:
(1) Movimento de nós em alta velocidade e mudanças altamente dinâmicas na topologia da rede
Esta é a diferença mais significativa entre as redes ad hoc de UAV e as redes ad hoc tradicionais. A velocidade dos UAVs está entre 30 e 460 km/h. Este movimento de alta velocidade causará mudanças altamente dinâmicas na topologia, afetando assim a conectividade e os protocolos de rede. Impacto sério no desempenho.
Ao mesmo tempo, a falha de comunicação da plataforma UAV e a instabilidade do link de comunicação em linha de visão também causarão a interrupção do link e a atualização da topologia.
(2) Dispersão de nós e heterogeneidade da rede
Os nós dos UAV estão espalhados no ar e a distância entre os nós é geralmente de vários quilômetros. A densidade de nós em um determinado espaço aéreo é baixa, portanto a conectividade de rede é uma questão digna de nota.
Em aplicações práticas, os UAVs também precisam se comunicar com diferentes plataformas, como estações terrestres, satélites, aeronaves tripuladas e plataformas espaciais próximas. A estrutura de rede auto-organizada pode incluir diferentes tipos de drones ou adotar uma estrutura hierárquica distribuída. Nestes casos, os nós são heterogêneos e toda a rede pode estar interligada de forma heterogênea.
(3) Fortes capacidades de nó e temporalidade da rede
Os dispositivos de comunicação e computação dos nós são abastecidos com espaço e energia por drones. Em comparação com a MANET tradicional, as redes auto-organizadas de drones geralmente não precisam considerar o consumo de energia dos nós e os problemas de poder de computação.
A aplicação do GPS pode fornecer aos nós informações precisas de posicionamento e tempo, tornando mais fácil para os nós obterem suas próprias informações de localização e sincronizarem os relógios.
A função de planejamento de caminho do computador de bordo pode auxiliar efetivamente nas decisões de roteamento. A maioria das aplicações de drones é realizada para tarefas específicas e a regularidade da operação não é forte. Num determinado espaço aéreo, existe uma situação em que a densidade dos nós é baixa e a incerteza do voo é grande. Portanto, a rede tem uma natureza temporária mais forte.
(4) Singularidade dos objetivos da rede
O objetivo das redes Ad Hoc tradicionais é estabelecer conexões peer-to-peer, enquanto as redes auto-organizadas de drones também precisam estabelecer conexões peer-to-peer para a função de coordenação dos drones.
Em segundo lugar, alguns nós da rede também precisam servir como nós centrais para coleta de dados, semelhante à função das redes de sensores sem fio. Portanto, é necessário apoiar a agregação de tráfego.
Terceiro, a rede pode incluir vários tipos de sensores, e diferentes estratégias de entrega de dados para diferentes sensores precisam ser efetivamente garantidas.
Finalmente, os dados de negócios incluem imagens, áudio, vídeo, etc., que possuem as características de grande volume de dados de transmissão, estrutura de dados diversificada e alta sensibilidade ao atraso, e a QoS correspondente precisa ser garantida.
(5) A particularidade do modelo de mobilidade
O modelo de mobilidade tem um impacto importante no protocolo de roteamento e no gerenciamento de mobilidade de redes Ad Hoc. Ao contrário do movimento aleatório da MANET e do movimento da VANET limitado às estradas, os nós drones também têm seus próprios padrões de movimento únicos.
Em algumas aplicações com vários drones, o planejamento de trajetória global é preferido. Neste caso, a movimentação dos drones é regular. No entanto, a trajetória de voo dos drones automatizados não é predeterminada e o plano de voo também pode mudar durante a operação.
Dois modelos de mobilidade para UAVs realizando missões de reconhecimento:
O primeiro é o modelo de mobilidade aleatória de entidades, que realiza movimentos aleatórios independentes e probabilísticos na curva à esquerda, à direita e na direção reta de acordo com um processo de Markov predeterminado.
O segundo é o modelo distribuído de mobilidade repelente de feromônios (DPR), que orienta o movimento dos drones de acordo com a quantidade de feromônios produzidos durante o processo de reconhecimento do UAV e possui características de busca confiáveis.
Módulo minúsculo de rede ad hoc uav para comunicação sem fio de 10 km
EU ONDAMódulo de rádio UANET, tamanho minúsculo (5 * 6 cm) e peso leve (26g) para garantir comunicação de 10 km entre os nós IP MESH e a estação de controle de solo. Múltiplos módulos OEM de rede ad hoc FD-61MN uav construindo uma grande rede de comunicação são construídos através do enxame de drones, e os drones são interconectados entre si para completar as tarefas atribuídas em uma determinada formação de acordo com a situação no local durante o movimento em alta velocidade .
Horário da postagem: 12 de junho de 2024
