Drone "swarm" se nanaša na integracijo nizkocenovnih majhnih brezpilotnih letal z več uporabnimi obremenitvami, ki temeljijo na odprti sistemski arhitekturi, ki ima prednosti protiuničenja, nizkih stroškov, decentralizacije in inteligentnih napadov.
S hitrim razvojem tehnologije brezpilotnih letal, komunikacijske in omrežne tehnologije ter vse večjim povpraševanjem po aplikacijah brezpilotnih letal v državah po vsem svetu so sodelovalne omrežne aplikacije za več brezpilotnih letal in samoomreževanje brezpilotnih letal postale nove raziskovalne vroče točke.
Trenutno stanje kitajskih rojev dronov
Trenutno lahko Kitajska uresniči kombinacijo več nosilnih raket za izstrelitev 200 brezpilotnih letal naenkrat, da se oblikuje formacija roja, kar bo močno spodbudilo hitro oblikovanje bojnih zmogljivosti kitajskih rojev brez posadke, kot so sodelovalno mreženje, natančna formacija, sprememba formacije in natančen udarec.
Maja 2022 je raziskovalna skupina z univerze Zhejiang na Kitajskem razvila mikrointeligentno tehnologijo rojev dronov, ki omogoča rojem dronov, da se prosto premikajo med zaraščenimi in bujnimi bambusovimi gozdovi. Istočasno lahko roji dronov nenehno opazujejo in raziskujejo okolje ter avtonomno nadzorujejo formacijo, da se izognejo oviram in poškodbam.
Ta tehnologija je uspešno rešila vrsto težkih problemov, kot so avtonomna navigacija, načrtovanje poti in inteligentno izogibanje oviram rojev UAV v zahrbtnih in spremenljivih okoljih. Uporablja se lahko v požarih, puščavah, pečinah in drugih okoljih, ki jih ljudje težko dosegajo za dokončanje misij iskanja in reševanja.
Kako Kitajska rojeva brezpilotna letala komunicirajo med seboj?
Mreža brezpilotnih letalnikov, znana tudi kot mreža UAV aliad hoc omrežje brez posadke(UAANET), temelji na ideji, da komunikacija med več droni ni popolnoma odvisna od osnovnih komunikacijskih zmogljivosti, kot so zemeljske nadzorne postaje ali sateliti.
Namesto tega se droni uporabljajo kot omrežna vozlišča. Vsako vozlišče lahko drug drugemu posreduje ukaze in navodila za nadzor, izmenjuje podatke, kot so stanje zaznavanja, zdravstveno stanje in zbiranje obveščevalnih podatkov, ter se samodejno poveže za vzpostavitev brezžičnega mobilnega omrežja.
UAV ad hoc omrežje je posebna oblika brezžičnega ad hoc omrežja. Ne samo, da ima inherentne značilnosti več skokov, samoorganizacije in brez centra, ampak ima tudi svojo posebnost. Glavne značilnosti so predstavljene na naslednji način:
(1) Hitro gibanje vozlišč in zelo dinamične spremembe v topologiji omrežja
To je najpomembnejša razlika med ad hoc omrežji UAV in tradicionalnimi ad hoc omrežji. Hitrost UAV je med 30 in 460 km/h. To gibanje visoke hitrosti bo povzročilo zelo dinamične spremembe v topologiji, kar bo vplivalo na omrežno povezljivost in protokole. Resen vpliv na delovanje.
Hkrati bo komunikacijska napaka platforme UAV in nestabilnost komunikacijske povezave v vidnem polju povzročila tudi prekinitev povezave in posodobitev topologije.
(2) Redkost vozlišč in heterogenost omrežja
Vozlišča UAV so razpršena v zraku, razdalja med vozlišči pa je običajno nekaj kilometrov. Gostota vozlišč v določenem zračnem prostoru je nizka, zato je omembe vredna težava z omrežno povezljivostjo.
V praktičnih aplikacijah morajo UAV-ji komunicirati tudi z različnimi platformami, kot so zemeljske postaje, sateliti, letala s posadko in bližnje vesoljske platforme. Samoorganizirajoča se omrežna struktura lahko vključuje različne vrste dronov ali sprejme hierarhično porazdeljeno strukturo. V teh primerih so vozlišča heterogena in celotno omrežje je lahko heterogeno med seboj povezano.
(3) Močne zmogljivosti vozlišča in začasnost omrežja
Komunikacijskim in računalniškim napravam vozlišč zagotavljajo prostor in energijo droni. V primerjavi s tradicionalnim MANET-om samoorganizirajočim se omrežjem dronov na splošno ni treba upoštevati porabe energije vozlišča in težav z računalniško močjo.
Uporaba GPS lahko vozliščem zagotovi natančne informacije o položaju in času, kar vozliščem olajša pridobivanje lastnih informacij o lokaciji in sinhronizacijo ur.
Funkcija načrtovanja poti vgrajenega računalnika lahko učinkovito pomaga pri odločitvah o poti. Večina aplikacij brezpilotnih letal se izvaja za posebne naloge in pravilnost delovanja ni močna. V določenem zračnem prostoru obstaja situacija, kjer je gostota vozlišč nizka in je negotovost leta velika. Zato ima omrežje močnejšo začasno naravo.
(4) Edinstvenost mrežnih ciljev
Cilj tradicionalnih ad hoc omrežij je vzpostavitev povezav enakovrednih, medtem ko morajo samoorganizirajoča se omrežja za drone vzpostaviti tudi povezave enakovrednih za koordinacijsko funkcijo dronov.
Drugič, nekatera vozlišča v omrežju morajo služiti tudi kot osrednja vozlišča za zbiranje podatkov, podobno funkciji brezžičnih senzorskih omrežij. Zato je treba podpirati združevanje prometa.
Tretjič, omrežje lahko vključuje več vrst senzorjev in treba je učinkovito zagotoviti različne strategije dostave podatkov za različne senzorje.
Končno poslovni podatki vključujejo slike, avdio, video itd., ki imajo značilnosti velikega obsega prenosa podatkov, raznolike podatkovne strukture in visoke občutljivosti na zakasnitev, pri čemer je treba zagotoviti ustrezen QoS.
(5) Posebnost modela mobilnosti
Model mobilnosti ima pomemben vpliv na usmerjevalni protokol in upravljanje mobilnosti ad hoc omrežij. Za razliko od naključnega gibanja MANET-a in gibanja VANET-a, omejenega na ceste, imajo vozlišča dronov tudi svoje edinstvene vzorce gibanja.
V nekaterih aplikacijah z več droni je prednostno globalno načrtovanje poti. V tem primeru je gibanje dronov redno. Pot leta avtomatiziranih dronov pa ni vnaprej določena, načrt leta pa se lahko med delovanjem tudi spremeni.
Dva modela mobilnosti za UAV, ki izvajajo izvidniške naloge:
Prvi je model naključne mobilnosti entitete, ki izvaja verjetnostne neodvisne naključne premike v levem zavoju, desnem zavoju in naravnost v skladu z vnaprej določenim Markovljevim procesom.
Drugi je porazdeljeni model mobilnosti odbijanja feromonov (DPR), ki usmerja gibanje brezpilotnih letal glede na količino feromonov, proizvedenih med postopkom izvidovanja UAV, in ima zanesljive značilnosti iskanja.
uav ad hoc omrežni majhen modul za 10 km brezžične komunikacije
IWAVERadijski modul UANET, majhen (5*6 cm) in lahek (26 g) za zagotavljanje 10 km komunikacije med vozlišči IP MESH in zemeljsko nadzorno postajo. Več FD-61MN uav ad hoc omrežje OEM modul, ki gradi veliko komunikacijsko omrežje, je zgrajeno prek roja dronov, droni pa so medsebojno povezani, da dokončajo dodeljene naloge v določeni formaciji glede na situacijo na kraju samem med hitrim premikanjem .
Čas objave: jun-12-2024
