Drönare "svärm" syftar på integrationen av billiga små drönare med flera uppdragsnyttolaster baserade på en öppen systemarkitektur, som har fördelarna med anti-destruktion, låg kostnad, decentralisering och intelligenta attackegenskaper.
Med den snabba utvecklingen av drönarteknik, kommunikations- och nätverksteknik, och den ökande efterfrågan på drönarapplikationer i länder runt om i världen, har samarbetsapplikationer för flera drönare och självnätverk för drönare blivit nya forskningshotspots.
Nuvarande status för Kinas drönarsvärmar
För närvarande kan Kina realisera kombinationen av flera bärraketer för att skjuta upp 200 drönare åt gången för att bilda en svärmformation, vilket i hög grad kommer att främja den snabba bildandet av Kinas obemannade svärmars stridsförmåga såsom samarbetsnätverk, exakt formation, formationsändring och precisionsslag.
I maj 2022 utvecklade ett forskarlag från Zhejiang University i Kina en mikrointelligent drönarsvärmsteknik, som gör att drönarsvärmar kan pendla fritt bland igenvuxna och frodiga bambuskogar. Samtidigt kan drönarsvärmar kontinuerligt observera och utforska miljön och självständigt kontrollera formationen för att undvika hinder och undvika skador.
Denna teknik har framgångsrikt löst en rad svåra problem som autonom navigering, spårplanering och intelligent undvikande av hinder för UAV-svärmar i förrädiska och föränderliga miljöer. Den kan användas i bränder, öknar, klippor och andra miljöer som är svåra för människor att nå för att genomföra sök- och räddningsuppdrag.
Hur kommunicerar Kinas svärmande drönare med varandra?
Det obemannade luftfartygsnätverket, även känt som nätverket av UAV:er ellerobemannat aeronautiskt ad hoc-nätverk(UAANET), bygger på idén att kommunikationen mellan flera drönare inte helt förlitar sig på grundläggande kommunikationsfaciliteter som markkontrollstationer eller satelliter.
Istället används drönare som nätverksnoder. Varje nod kan vidarebefordra kommando- och kontrollinstruktioner till varandra, utbyta data såsom perceptionsstatus, hälsostatus och intelligensinsamling och automatiskt ansluta för att upprätta ett trådlöst mobilt nätverk.
UAV ad hoc-nätverk är en speciell form av trådlöst ad hoc-nätverk. Det har inte bara de inneboende egenskaperna av multi-hop, självorganisering och inget centrum, utan har också sin egen särart. Huvudfunktionerna introduceras enligt följande:
(1) Höghastighetsrörelse av noder och mycket dynamiska förändringar i nätverkstopologi
Detta är den mest betydande skillnaden mellan UAV-ad hoc-nätverk och traditionella ad hoc-nätverk. Hastigheten för UAV är mellan 30 och 460 km/h. Denna höghastighetsrörelse kommer att orsaka mycket dynamiska förändringar i topologi, vilket påverkar nätverksanslutning och protokoll. Allvarlig påverkan på prestanda.
Samtidigt kommer kommunikationsfelet i UAV-plattformen och instabiliteten hos siktlinjekommunikationslänken också att orsaka länkavbrott och topologiuppdatering.
(2) Gleshet av noder och heterogenitet i nätverket
UAV-noder är utspridda i luften, och avståndet mellan noderna är vanligtvis flera kilometer. Noddensiteten i ett visst luftrum är låg, så nätverksanslutning är ett anmärkningsvärt problem.
I praktiska tillämpningar behöver UAV också kommunicera med olika plattformar som markstationer, satelliter, bemannade flygplan och plattformar nära rymd. Den självorganiserande nätverksstrukturen kan inkludera olika typer av drönare eller anta en hierarkiskt distribuerad struktur. I dessa fall är noderna heterogena och hela nätverket kan vara heterogent sammankopplat.
(3) Starka nodkapaciteter och nätverkstillfällighet
Nodernas kommunikations- och beräkningsenheter förses med utrymme och energi av drönare. Jämfört med traditionella MANET, behöver drönare självorganiserande nätverk i allmänhet inte ta hänsyn till nodenergiförbrukning och problem med datorkraft.
Tillämpningen av GPS kan ge noder exakt positionerings- och tidsinformation, vilket gör det lättare för noder att få sin egen platsinformation och synkronisera klockor.
Vägplaneringsfunktionen hos fordonsdatorn kan effektivt hjälpa till med ruttbeslut. De flesta drönarapplikationer utförs för specifika uppgifter, och driftregelbundenheten är inte stark. I ett visst luftrum finns en situation där noddensiteten är låg och flygosäkerheten stor. Därför har nätverket en starkare tillfällig karaktär.
(4) Nätverksmålen är unika
Målet med traditionella Ad Hoc-nätverk är att etablera peer-to-peer-anslutningar, medan självorganiserande nätverk för drönare också behöver upprätta peer-to-peer-anslutningar för drönarnas samordningsfunktion.
För det andra behöver vissa noder i nätverket också fungera som centrala noder för datainsamling, liknande funktionen hos trådlösa sensornätverk. Därför är det nödvändigt att stödja trafikaggregation.
För det tredje kan nätverket inkludera flera typer av sensorer, och olika dataleveransstrategier för olika sensorer måste garanteras effektivt.
Slutligen inkluderar affärsdata bilder, ljud, video, etc., som har egenskaperna för stor överföringsdatavolym, diversifierad datastruktur och hög fördröjningskänslighet, och motsvarande QoS måste säkerställas.
(5) Mobilitetsmodellens särdrag
Mobilitetsmodellen har en viktig inverkan på routingprotokollet och mobilitetshanteringen för Ad Hoc-nätverk. Till skillnad från den slumpmässiga rörelsen av MANET och rörelsen av VANET begränsad till vägar, har drönarnoder också sina egna unika rörelsemönster.
I vissa flerdrönarapplikationer föredras global vägplanering. I det här fallet är rörelsen av drönare regelbunden. Flygvägen för automatiserade drönare är dock inte förutbestämd, och färdplanen kan också ändras under drift.
Två mobilitetsmodeller för UAV:er som utför spaningsuppdrag:
Den första är entitetsmodellen för slumpmässig mobilitet, som utför probabilistiskt oberoende slumpmässiga rörelser i vänstersväng, högersväng och rak riktning enligt en förutbestämd Markov-process.
Den andra är den distribuerade feromonavstötande mobilitetsmodellen (DPR), som styr förflyttningen av drönare enligt mängden feromoner som produceras under UAV-spaningsprocessen och har tillförlitliga sökegenskaper.
uav ad hoc nätverk liten modul för 10 km trådlös kommunikation
IWAVEUANET-radiomodul, liten storlek (5*6 cm) och låg vikt (26g) för att säkerställa 10 km kommunikation mellan IP MESH-noder och markkontrollstation. Flera FD-61MN uav ad hoc nätverk OEM-modul som bygger ett stort kommunikationsnätverk byggs genom drönarsvärmen, och drönarna är sammankopplade med varandra för att slutföra de tilldelade uppgifterna i en viss formation enligt situationen på plats under höghastighetsflyttning .
Posttid: 2024-jun-12
