«Рой» дронов означает интеграцию недорогих небольших дронов с полезной нагрузкой для различных задач на основе архитектуры открытой системы, которая обладает преимуществами защиты от разрушения, низкой стоимости, децентрализации и характеристик интеллектуального нападения.
Благодаря быстрому развитию технологий дронов, коммуникационных и сетевых технологий, а также растущему спросу на приложения для дронов в странах по всему миру, приложения для совместной работы нескольких дронов и самоорганизации дронов стали новыми горячими точками исследований.
Текущее состояние роев китайских дронов
В настоящее время Китай может реализовать комбинацию нескольких ракет-носителей для одновременного запуска 200 дронов для формирования группировки, что будет в значительной степени способствовать быстрому формированию боевых возможностей беспилотных группировок Китая, таких как совместная сеть, точное формирование, изменение формации и точный удар.
В мае 2022 года исследовательская группа из Чжэцзянского университета в Китае разработала микроинтеллектуальную технологию роя дронов, которая позволяет стаям дронов свободно перемещаться среди заросших и пышных бамбуковых лесов. В то же время стаи дронов могут непрерывно наблюдать и исследовать окружающую среду, а также автономно управлять формированием, чтобы избежать препятствий и повреждений.
Эта технология успешно решила ряд сложных проблем, таких как автономная навигация, планирование маршрута и интеллектуальное предотвращение препятствий роями БПЛА в сложных и изменчивых условиях. Его можно использовать при пожарах, в пустынях, на скалах и в других местах, до которых людям трудно добраться для выполнения поисково-спасательных операций.
Как роящиеся в Китае дроны общаются друг с другом?
Сеть беспилотных летательных аппаратов, также известная как сеть БПЛА илибеспилотная авиационная специальная сеть(UAANET), основан на идее, что связь между несколькими дронами не полностью зависит от базовых средств связи, таких как наземные станции управления или спутники.
Вместо этого дроны используются в качестве сетевых узлов. Каждый узел может пересылать друг другу команды управления и контроля, обмениваться данными, такими как статус восприятия, состояние здоровья и сбор разведывательных данных, а также автоматически подключаться для создания беспроводной мобильной сети.
Специальная сеть БПЛА представляет собой особую форму беспроводной одноранговой сети. Ему не только свойственны многопрыжковые характеристики, самоорганизация и отсутствие центра, но и своя особенность. Основные характеристики представлены следующим образом:
(1) Высокоскоростное перемещение узлов и высокодинамичные изменения топологии сети.
Это наиболее существенное различие между специальными сетями БПЛА и традиционными специальными сетями. Скорость БПЛА составляет от 30 до 460 км/ч. Это высокоскоростное движение приведет к высокодинамичным изменениям топологии, что повлияет на сетевое соединение и протоколы. Серьезное влияние на производительность.
В то же время сбой связи платформы БПЛА и нестабильность линии связи прямой видимости также вызовут прерывание связи и обновление топологии.
(2) Разреженность узлов и неоднородность сети.
Узлы БПЛА разбросаны в воздухе, а расстояние между узлами обычно составляет несколько километров. Плотность узлов в определенном воздушном пространстве низкая, поэтому сетевое соединение является заслуживающей внимания проблемой.
В практических приложениях БПЛА также необходимо взаимодействовать с различными платформами, такими как наземные станции, спутники, пилотируемые самолеты и платформы ближнего космоса. Самоорганизующаяся сетевая структура может включать в себя различные типы дронов или иметь иерархическую распределенную структуру. В этих случаях узлы неоднородны, и вся сеть может быть неоднородно взаимосвязана.
(3) Мощные возможности узла и временность сети.
Коммуникационные и вычислительные устройства узлов обеспечиваются пространством и энергией с помощью дронов. По сравнению с традиционным MANET, самоорганизующиеся сети дронов, как правило, не требуют учета проблем энергопотребления узлов и вычислительной мощности.
Применение GPS может предоставить узлам точную информацию о местоположении и времени, облегчая узлам получение собственной информации о местоположении и синхронизацию часов.
Функция планирования пути бортового компьютера может эффективно помочь в принятии решений о маршруте. Большинство применений дронов выполняются для конкретных задач, и регулярность работы невелика. В определенном воздушном пространстве возникает ситуация, когда плотность узлов низкая, а неопределенность полета велика. Поэтому сеть имеет более сильный временный характер.
(4) Уникальность сетевых целей
Целью традиционных сетей Ad Hoc является установление одноранговых соединений, в то время как самоорганизующиеся сети дронов также должны устанавливать одноранговые соединения для функции координации дронов.
Во-вторых, некоторые узлы сети также должны служить центральными узлами для сбора данных, аналогично функции беспроводных сенсорных сетей. Поэтому необходимо поддерживать агрегацию трафика.
В-третьих, сеть может включать в себя несколько типов датчиков, и необходимо эффективно гарантировать разные стратегии доставки данных для разных датчиков.
Наконец, бизнес-данные включают в себя изображения, аудио, видео и т. д., которые имеют характеристики большого объема передаваемых данных, диверсифицированной структуры данных и высокой чувствительности к задержкам, поэтому необходимо обеспечить соответствующее качество обслуживания.
(5) Особенности модели мобильности
Модель мобильности оказывает важное влияние на протокол маршрутизации и управление мобильностью в одноранговых сетях. В отличие от случайного движения MANET и движения VANET, ограниченного дорогами, узлы дронов также имеют свои собственные уникальные модели движения.
В некоторых приложениях с несколькими дронами предпочтение отдается глобальному планированию пути. При этом движение дронов регулярное. Однако траектория полета автоматических дронов не предопределена, а план полета также может меняться в процессе эксплуатации.
Две модели мобильности БПЛА, выполняющих разведывательные задачи:
Первая — это модель случайной мобильности объекта, которая выполняет вероятностные независимые случайные движения при левом повороте, правом повороте и прямом направлении в соответствии с заранее определенным марковским процессом.
Вторая — модель распределенной мобильности отталкивания феромонов (DPR), которая направляет движение дронов в зависимости от количества феромонов, вырабатываемых в процессе разведки БПЛА, и обладает надежными поисковыми характеристиками.
Крошечный модуль специальной сети БПЛА для беспроводной связи на расстоянии 10 км
ЯВОЛНАРадиомодуль UANET небольшого размера (5*6 см) и небольшого веса (26 г) обеспечивает связь на расстоянии 10 км между узлами IP MESH и наземной станцией управления. Несколько модулей специальной сети БПЛА FD-61MN OEM-модуль, создающий большую сеть связи, строится через рой дронов, и дроны соединяются друг с другом для выполнения поставленных задач в определенном строю в соответствии с ситуацией на месте во время высокоскоростного движения. .
Время публикации: 12 июня 2024 г.
