Drone Swarm Network sa Pag aayos ng Sarili

Ano ang isang network ng pag-aayos ng self-swarm sa sarili?

Ang Drone Swarm Self-Organizing Network ay isang bago at epektibong teknolohiya ng solusyon para sa maraming drone at maraming ground control station.

Ang kuyog ng mga drone ay isang network na nagsasaayos sa sarili kung saan ang bawat drone ay parehong transmitter at receiver at maaari ding magsilbi bilang repeater para sa mga transmission mula sa ibang mga drone..

Swarm drone self-organizing network ay nangangahulugan na sa network na ito, ang bawat drone ay isang transmitter at isang receiver, at maaari ding magsilbing relay para sa iba pang mga drone na magpadala.

Walang central control node sa network na ito, at ang bawat node ay pantay. Ito ay isang desentralisadong network. Kapag ang isang drone ay lumipad nang napakalayo o nawalan ng signal para sa iba pang mga kadahilanan, awtomatiko itong madidiskonekta sa network, at iba pang drone sa network ay hindi maaapektuhan. Kapag ang isang bagong drone ay lumipad malapit sa network, maaari itong awtomatikong sumali sa network kapag nakakuha ito ng pahintulot.

Ang background ng isang Drone Swarm Self-Organizing Network.

Sa pag-unlad ng teknolohiya ng drone, teknolohiya ng komunikasyon, at teknolohiya ng network, ang paggamit ng mga drone ay nagiging mas malawak. Lumawak ang kanilang mga larangan ng aplikasyon upang isama ang iba't ibang sektor ng militar at sibilyan tulad ng industriya, Agrikultura, telemetry, inspeksyon, pagtugon sa emergency, pagsugpo sa sunog, at mga operasyong militar. Sa domain ng militar, ang mga unmanned aerial combat platform ay nakahanda upang maging isang mahalagang puwersa ng labanan sa hinaharap. Ang multi-UAV cooperative combat ay inaasahang maging isang makabuluhang trend sa mga application ng drone combat, gumaganap ng lalong mahalagang papel sa pakikidigma. Ang ipinamamahagi at desentralisadong IP network, batay sa Ad hoc na teknolohiya, nagsisilbing pundasyon ng komunikasyon para sa multi-UAV cooperative combat. Ang network na ito ay maaaring mapadali ang mabilis na interactive na pagbabahagi ng impormasyon, pagpapagana ng collaborative perception, pagproseso ng, paggawa ng desisyon, at mga aksyong pag-atake, sa gayon ay makabuluhang pinahusay ang survivability at pangkalahatang pagiging epektibo ng labanan ng mga drone.

Ang takbo ng pagbuo ng UAV communication networking ay ibabatay sa Ad hoc technology bilang pangunahing arkitektura ng network. Ang U.S. Ang Kagawaran ng Depensa ay partikular na nagpaliwanag sa kalakaran ng pag-unlad na ito sa “Roadmap ng Unmanned Aerial Vehicle Development” inilabas kasing aga 2005 at paulit-ulit na binigyang-diin ang kalakaran ng pag-unlad na ito sa mga sumusunod na edisyon. Ang dahilan kung bakit ang U.S. napakalaking kahalagahan ng militar dito ay ang paggamit ng teknolohiyang Ad hoc ay makapagbibigay-daan sa maraming UAV na mabilis na makabuo ng isang ipinamahagi, walang centerless multi-hop routing relay self-organizing network na may self-organization, pagbawi sa sarili, at mataas na anti-destruction na kakayahan, lubos na nagpapalawak ng hanay ng pagtuklas ng pangkat ng UAV, at epektibong pagpapabuti ng kooperatiba na pang-unawa at mga kakayahan sa pagbabahagi ng impormasyon ng UAV group, sa gayon ay pinahuhusay ang kakayahan ng pagpoproseso ng kooperatiba, kooperatiba sa paggawa ng desisyon, at coordinated strike. Ang U.S. ang militar ay nangunguna sa pagsasaliksik ng aplikasyon sa larangang ito sa loob ng maraming taon. Ang TTNT at ang pinasimple nitong bersyon ng ebolusyon na QNT ay mga taktikal na link ng data batay sa Ad hoc technology at IP architecture. Mayroon silang superior teknikal at taktikal na pagganap sa mga tuntunin ng sukat ng networking, rate ng paghahatid, pagkaantala ng paghahatid, scalability ng network, at anti-interference, pagbuo ng isang malakas na kakayahan sa koordinasyon ng labanan at lubos na pagpapalawak ng istilo ng labanan. Ipinapakita ng nauugnay na impormasyon na ang dalawang uri ng data link na ito ay nailapat sa UAV coordination, koordinasyon ng hangin-sa-lupa, koordinasyon ng sasakyang panghimpapawid-misayl, koordinasyon ng missile-missile, X47B landing, at UAV aerial refueling.

Ang teknolohiyang ad hoc ay tinutukoy bilang teknolohiya ng network na self-organizing, at ang multi-UAV na network ng komunikasyon batay sa teknolohiyang ito ay kilala bilang UAV self-organizing network. Sa kabila ng halos 20 taon ng pananaliksik at pagsasanay ng mga lokal na siyentipikong mananaliksik, may ilang mga praktikal na UAV self-organizing network application system. Ang mga hamon ay ang mga sumusunod:

  • Una, ang network ay may mataas na dynamic na ipinamamahaging mga katangian. Ang network topology ay patuloy na nagbabago, pagbibigay ng mga makabuluhang hamon para sa distributed allocation ng channel resources at ang mabilis na pagtuklas at pagtatatag ng mga ruta.
  • Pangalawa, may limitasyon sa mga mapagkukunan ng wireless channel. Ang MAC protocol at routing protocol ay kailangang pahusayin ang utilization rate ng channel resources na may minimal na control overhead, at epektibong sumusuporta sa dynamic na paglalaan ng mga mapagkukunan ng wireless channel na isinasaalang-alang ang late entry at dynamic na paglabas ng mga node.
  • Pangatlo, pagtiyak ng kalidad ng Serbisyo ng paghahatid ng data (QoS) ay mahalaga. Ang pag-optimize sa disenyo ng MAC protocol at routing protocol sa isang multi-hop na self-organizing network ay nagsasangkot ng pagtugon sa iba't ibang mga kinakailangan sa serbisyo para sa pagkaantala ng paghahatid, rate ng paghahatid, at rate ng error sa transmission packet. Ang pagkamit ng dynamic na paglalaan ng mga mapagkukunan ng channel at pagpili ng pag-optimize ng ruta ng paghahatid sa ilalim ng mga kondisyon ng multi-parameter at multi-objective na pag-optimize ay isang mapaghamong gawain.
  • Panghuli, ang pagiging kumplikado ng electromagnetic na kapaligiran sa mga aplikasyon ng labanan ay isang makabuluhang alalahanin. Lalo na sa isang elektronikong countermeasure na kapaligiran na may sadyang panghihimasok, ang pagkasira sa kalidad ng link ng komunikasyon ay makabuluhang nakakaapekto sa pangkalahatang pagganap ng UAV na self-organizing network. Ito ay nangangailangan ng pisikal na layer ng komunikasyon waveform at ang data link layer MAC protocol upang may kakayahang pangasiwaan ang electromagnetic interference.

Karaniwang ginagamit ng waveform ng komunikasyon ang mga teknolohiyang anti-interference tulad ng spread spectrum (dalas ng pag-hopping, direktang pagkalat) o matalinong pagpili ng dalas, kasama ang matatag na kakayahan sa pag-code ng pagwawasto ng error upang matiyak ang kalidad ng link ng komunikasyon. Ang pisikal na layer ng komunikasyon waveform ay dapat na ma-detect ang electromagnetic na kapaligiran, dapat kilalanin ng MAC protocol ang mga mapagkukunan ng channel, at ang routing protocol ay dapat na maunawaan ang network topology. Pagdidisenyo at pagpapatupad ng naaangkop na teknolohiyang anti-interference, diskarte sa paglalaan ng mapagkukunan ng channel, at ang diskarte sa pagruruta batay sa pag-unawa na ito ay mahalaga.

Dapat bigyang-diin ng mga pangunahing teknolohiya ng drone self-organizing network ang aspeto ng UAV communication networking, hindi kasama ang payload task component ng application layer.

Ang unang aspeto ay ang anti-interference na teknolohiya na may kaugnayan sa pisikal na layer ng komunikasyon waveform. Para sa mga aplikasyon ng militar ng UAV self-organizing network, mahalagang mag-navigate sa mga kumplikadong electromagnetic na kapaligiran, maiwasan ang pagkagambala ng kaaway, o pagaanin ang mga negatibong epekto ng panghihimasok sa komunikasyon upang matiyak ang epektibong komunikasyon. Ang teknolohiyang anti-interference sa komunikasyon ay pangunahing sumasaklaw sa mga diskarte sa spread spectrum at mga paraan ng pagpili ng adaptive frequency. Kasama sa spread spectrum ang mga tradisyunal na diskarte sa anti-interference gaya ng frequency hopping, direktang sequence spread spectrum, at kumalat hopping. Sa kakanyahan, Ang frequency hopping ay kinasasangkutan ng lahat ng mga istasyon ng radyo sa network na sabay-sabay na binabago ang kanilang dalas ng carrier ng komunikasyon ayon sa isang paunang natukoy na pagkakasunod-sunod ng hopping batay sa isang partikular na pseudo-random na pattern, na tumutulong na maiwasan ang pagharang at panghihimasok. Ang pagpili ng adaptive frequency ay gumagamit ng cognitive radio technology para matukoy ang interference at masuri ang kalidad ng komunikasyon sa real time sa mga itinalagang frequency point ng kandidato. Kung ang kasalukuyang dalas ay nakakaranas ng interference at bumababa ang kalidad ng komunikasyon, maaari itong mabilis na lumipat sa dalas na may pinakamahusay na kalidad na walang interference. Para sa sariling pag-aayos ng mga sistema ng network, ang pagpapatupad ng broadband high-speed frequency hopping ay nangangailangan ng pagtugon sa mga hamon gaya ng carrier synchronization, bit synchronization, at frame synchronization na tipikal ng ganap na konektadong mga network, pati na rin ang pagkamit ng kumpletong pag-synchronize ng oras ng network at pag-synchronize ng pattern ng frequency hopping sa mga multi-hop na sitwasyon, na technically challenging. Tungkol sa pagpili ng adaptive frequency, ang pagtukoy kung paano susuriin ang kalidad ng komunikasyon ng mga frequency ng kandidato sa real-time at kung paano mabilis at sabay-sabay na ilipat ang buong network sa dalas na may pinakamainam na pagganap ng komunikasyon sa kaganapan ng interference ay mga kritikal na teknolohiya na dapat malutas bago mag-deploy ng mga network na self-organizing ng drone sa mga aplikasyon ng militar.

Ang pangalawang aspeto ay ang Medium Access Control (MAC) protocol sa loob ng layer ng link ng data. Sa konteksto ng drone self-organizing network, ito ay nagsasangkot ng paggamit ng isang distributed algorithm upang mabilis at dynamic na maglaan ng angkop na mga mapagkukunan ng channel sa bawat node nang hindi umaasa sa isang sentral na coordinating node. Ang layunin ay upang matiyak na ang lahat ng mga node ay maaaring ma-access nang patas at mahusay ang limitadong mga mapagkukunan ng channel, pagkamit ng mga layunin tulad ng mababang latency, mataas na pagiging maaasahan, at mataas na throughput. Ito ay kumakatawan sa isang makabuluhang hamon at isang mahalagang teknolohiya na dapat tugunan ng mga network na nag-oorganisa sa sarili ng drone.

Ang ikatlong aspeto ay tumutukoy sa routing protocol sa layer ng network. Ang mabilis na paggalaw ng mga node sa UAV na self-organizing network ay humahantong sa patuloy na pagbabago sa network topology. Kaya nga, pagdidisenyo ng isang routing algorithm na mabilis, mahusay, scalable na ba, at madaling ibagay ay mahalaga. Ang algorithm na ito ay dapat magkaroon ng mga katangian tulad ng mabilis na pag-access sa network, mabilis na paglipat ng ruta, mabilis na convergence, at minimal na kontrol sa itaas. Ang pagtagumpayan sa mga hamong ito ay mahalaga para sa tagumpay ng UAV self-organizing network.

Ikaapat na, Kalidad ng serbisyo (QOS) teknolohiya. Maraming kasalukuyang nagsasaayos na mga istasyon ng radyo sa network ang binuo gamit ang isang cross-layer na diskarte sa disenyo. Sa paglikha ng MAC at mga routing protocol, Ang mga salik tulad ng indikasyon ng lakas ng signal at bit error rate mula sa pisikal na layer ay ginagamit, kasama ang pagsasama ng QOS at mga teknolohiya sa pagkontrol ng kasikipan mula sa layer ng transportasyon. Dagdag pa, iba't ibang pamamaraan ng adaptasyon—tulad ng power adaptation, modulasyon adaptasyon, coding adaptation, at rate adaptation—ay ginagamit upang matugunan ang magkakaibang mga kinakailangan sa serbisyo tungkol sa pagkaantala, rate, at pagkawala ng packet.

1. Ad-Hoc Teknikal na Paglalarawan

Panimula
Mga wireless na ad hoc network, karaniwang tinutukoy bilang mga Ad-Hoc network na lumabas mula sa iba't ibang packet network application initiatives sa mga komunikasyong militar na pinamumunuan ng US DARPA. Sa kalaunan ay umunlad sila sa kung ano ang kilala ngayon bilang mga Ad-Hoc network, sa pagtatalaga ng IETF sa kanila bilang MANET (Mobile ad hoc network).
Ang Ad Hoc network ay isang natatanging uri ng wireless mobile communication network kung saan ang lahat ng node ay may pantay na katayuan, inaalis ang pangangailangan para sa isang central control node, at nagpapakita ng malakas na katatagan sa mga pagkagambala. Ang bawat node sa network ay hindi lamang gumaganap ng mga function na tipikal ng karaniwang mga mobile device ngunit mayroon ding kakayahang maghatid ng mga mensahe. Kapag ang source at destination node ay nasa labas ng direktang hanay ng komunikasyon ng isa't isa, maaari pa rin silang makipagpalitan ng impormasyon sa pamamagitan ng pagruruta ng mga mensahe sa pamamagitan ng mga intermediary node. Sa ilang mga kaso, Ang komunikasyon ay maaaring mangailangan ng maraming intermediary node, ibig sabihin ang mensahe ay dapat tumawid ng ilang hops upang maabot ang huling hantungan nito. Ang katangiang ito ay nagpapakilala sa mga Ad Hoc network mula sa iba pang mga mobile na sistema ng komunikasyon. Ang mga node sa loob ng isang Ad Hoc network ay nakakamit ng self-organization at operation sa pamamagitan ng collaborative efforts ng layered network protocols at distributed algorithms.

Mga pangunahing katangian

Desentralisado at ipinamahagi: Bawat istasyon ng radyo ay may pantay na kahalagahan, at walang central hub. Ang mga node ay maaaring malayang pumasok o lumabas sa network nang hindi nakompromiso ang katatagan nito.

Maraming hop relay: Ang mga awtorisadong istasyon ng radyo ay maaaring awtomatikong magsagawa ng mga function ng relay, pagpapahusay ng saklaw ng network.

Adaptive topology: Sinusuportahan ng system ang dynamic na pagruruta, ginagawa itong perpekto para sa mga kapaligiran tulad ng mga sports event kung saan madalas na nagbabago ang layout ng network.

IP transparent na komunikasyon: Ang sistema ay nagbibigay-daan sa IP-based na paghahatid para sa lahat ng data.

Mataas na kapasidad na paghahatid: Paggamit ng multi-carrier na diskarte, nag-aalok ito ng broadband communication channel na may kakayahang pangasiwaan ang iba't ibang uri ng impormasyon, kabilang ang data, boses, mga larawan, at mga video.

2. Praktikal na Pag-aaral ng Kaso ng Visualized Ad Hoc Network Communication System

  1. Buod ng Mga Sitwasyon ng Application
    Isang ulat na ehersisyo para sa paggunita sa ika-100 anibersaryo ng Communist Party of China ay naganap sa isang partikular na lugar, kinasasangkutan ng mga kalahok mula sa espesyal na pulisya, pagsugpo sa sunog, emergency na pagsagip, reserbang milisya, at iba pang nauugnay na mga yunit. Ang mga miyembro ng koponan ay maayos na nakaayos, masigasig, at puno ng lakas. Agad silang lumipat sa yugto ng pagganap kasunod ng pinag-isang direktiba. Ang aming kumpanya ay responsable para sa pagtiyak ng ligtas na komunikasyon, pag-relay ng first-person na pananaw ng kaganapan sa punto ng pagmamasid sa real time. Nagawa namin ang gawaing ito at nakatanggap ng mga papuri mula sa trial unit.

(II) Mga Kinakailangan para sa Aplikasyon ng Scenario

  1. I-stream ang first-person perspective na video mula sa mga espesyal na pwersa patungo sa malaking screen ng command desk sa lokasyon ng ehersisyo;
  2. Dahil sa mga protocol ng pagiging kumpidensyal, hindi dapat ipadala ang data ng video sa mga pampublikong network;
  3. Tiyakin ang maayos na paghahatid ng video, na may malinaw at matatag na mga imahe sa buong pagsasanay;
  4. I-relay ang on-site na audio sa malaking screen sa observation point nang real-time.

(1) Mga tampok na function

  1. Naka-target para sa mga partikular na pangangailangan sa negosyo: Ang produkto ay idinisenyo upang matugunan ang mga kinakailangan ng armadong pulis, espesyal na pulis, at iba pang kaugnay na departamento.
  2. Sumusunod sa pambansang pamantayan: Sinusuportahan nito ang GB/T28181 protocol.
  3. Dual-mode positioning gamit ang Beidou/GPS.
  4. PTT digital trunking intercom para sa komunikasyon ng koponan.
  5. Lokal na kapasidad ng imbakan na 128GB, nagbibigay-daan para sa tuluy-tuloy na pag-record nang hindi bababa sa 60 oras.
  6. Built-in na infrared na kakayahan sa night vision, awtomatikong lumilipat sa pagitan ng araw at gabi mode batay sa light sensitivity.
  7. Madaling instalasyon: Nilagyan ng espesyal na Velcro para sa armado at espesyal na pulis, ginagawa itong simple upang ikabit sa mga helmet.
  8. Isang-button na operasyon: Idinisenyo para sa kadalian ng paggamit, kahit na nakasuot ng guwantes.
  9. Isang-click na emergency na alarma: Maaaring alertuhan ng mga sundalo ang command center sa isang pag-click, nagti-trigger ng naka-encrypt na pag-record ng alarma.
  10. Sinusuportahan ang VPN na naka-encrypt na komunikasyon na may dual stream encoding; ang isang stream ay ipinapadala sa command center habang ang isa ay lokal na nakaimbak.
  11. Tugma sa mga 4G network mula sa China Mobile, Tsina unicom, at China Telecom.
  12. Nagbibigay ng real-time na video at voice intercom na mga kakayahan.
    (2) Mga pagtutukoy

(1) Mga tampok na function

  1. Compact disenyo, perpekto para sa naisusuot o portable na paggamit.
  2. Pinapagana ang two-way transmission ng mga serbisyo ng IP, kasama ang boses at video.
  3. Sinusuportahan ang Push-To-Talk (PTT) Komunikasyon ng boses.
  4. May kasamang mga dynamic na kakayahan sa pagruruta, nagbibigay-daan para sa sariling organisasyon at pagbawi ng network.
  5. Nagtatampok ng built-in na suporta sa WiFi.
  6. Isinasama ang built-in na GPS/Beidou positioning technology.
  7. Nag-aalok ng serial port na transparent na paggana ng paghahatid.
  8. Pinapadali ang multi-device networking, matulungin hanggang sa 32 mga node para sa tuluy-tuloy na pag-relay.
  9. Nagbibigay ng mataas na bandwidth at throughput, na may mga wireless na ad hoc network na may kakayahang maghatid ng mga rate ng IP data na hanggang 70Mbps.
  10. Nagbibigay-daan para sa flexible networking; ang mesh na istraktura ay sumusuporta sa iba't ibang mga mode ng komunikasyon tulad ng point-to-point, multi-point-to-multi-point, tao-sa-tao, tao-sa-sasakyan, at sasakyan-sa-sasakyan.
  11. Gumagamit ng optimized modulation technique na may natatanging COFDM modulation mode, pagtiyak ng mahusay na RF penetration at path diffraction transmission performance.
  12. Nag-aalok ng scalability sa pamamagitan ng pagsuporta sa mga third-party na IP camera bilang mga RF source at pagpapagana ng mga direktang koneksyon sa mga device sa network na nagsasaayos sa sarili.
    (2) Teknikal na mga pagtutukoy

Magtanong ng isang katanungan

← Bumalik

Ipinadala ang iyong mensahe