Drone Swarm ինքնակազմակերպման ցանց

Ինչ է Drone Swarm ինքնակազմակերպվող ցանցը?

Drone Swarm Self Organizing Network-ը լուծումների նոր և արդյունավետ տեխնոլոգիա է բազմաթիվ անօդաչու սարքերի և ցամաքային կառավարման բազմաթիվ կայանների համար:.

Անօդաչուների պարս ինքնակազմակերպվող ցանց է, որտեղ յուրաքանչյուր անօդաչու սարք և՛ հաղորդիչ է, և՛ ստացող, ինչպես նաև կարող է ծառայել որպես այլ անօդաչու թռչող սարքերի փոխանցումների կրկնող։.

Swarm դրոնների ինքնակազմակերպվող ցանցը նշանակում է, որ այս ցանցում, յուրաքանչյուր անօդաչու սարք հաղորդիչ և ստացող է, և կարող է նաև ծառայել որպես փոխանցման փոխանցման այլ դրոնների համար.

Այս ցանցում կենտրոնական կառավարման հանգույց չկա, և յուրաքանչյուր հանգույց հավասար է. Այն ապակենտրոնացված ցանց է. Երբ անօդաչու թռչող սարքը շատ հեռու է թռչում կամ կորցնում է ազդանշանը այլ պատճառներով, այն ավտոմատ կերպով կանջատվի ցանցից, և ցանցի մյուս անօդաչու սարքերը չեն տուժի. Երբ նոր անօդաչու թռչում է ցանցին մոտ, it can automatically join the network when it obtains authorization.

The background of a Drone Swarm Self-Organizing Network.

With the development of drone technology, communication technology, and network technology, the application of drones is becoming more extensive. Their application fields have expanded to include various military and civilian sectors such as industry, գյուղատնտեսություն, հեռաչափություն, ստուգում, Արտակարգ իրավիճակների արձագանք, հակահրդեհային, և ռազմական գործողությունները. In the military domain, unmanned aerial combat platforms are poised to become a crucial combat force in the future. Multi-UAV cooperative combat is expected to be a significant trend in drone combat applications, playing an increasingly vital role in warfare. The distributed and decentralized IP network, based on Ad hoc technology, serves as the communication foundation for multi-UAV cooperative combat. Այս ցանցը կարող է նպաստել տեղեկատվության արագ ինտերակտիվ փոխանակմանը, համատեղ ընկալման հնարավորություն, մշակում, որոշման կայացում, և հարձակման գործողություններ, դրանով իսկ զգալիորեն բարձրացնելով անօդաչու թռչող սարքերի գոյատևման և ընդհանուր մարտունակությունը.

Անօդաչու թռչող սարքերի հաղորդակցման ցանցի զարգացման միտումը հիմնված կլինի ժամանակավոր տեխնոլոգիայի վրա՝ որպես ցանցի հիմնական ճարտարապետության. ԱՄՆ-ն. Պաշտպանության նախարարությունն արդեն հատուկ մշակել է այս զարգացման միտումը “Անօդաչու թռչող սարքերի զարգացման ճանապարհային քարտեզ” ազատ է արձակվել արդեն իսկ 2005 և բազմիցս ընդգծել է զարգացման այս միտումը հաջորդ հրատարակություններում. Պատճառը, թե ինչու է ԱՄՆ. Զինվորականները դրան այնքան կարևոր են տալիս, որ ժամանակավոր տեխնոլոգիայի կիրառումը կարող է թույլ տալ մի քանի անօդաչու թռչող սարքեր արագ ձևավորել բաշխված, առանց կենտրոնի բազմաճոճ երթուղային ռելեի ինքնակազմակերպվող ցանց՝ ինքնակազմակերպմամբ, self-recovery, and high anti-destruction capabilities, greatly expanding the detection range of the UAV group, and effectively improving the cooperative perception and information sharing capabilities of the UAV group, thereby enhancing the ability of cooperative processing, cooperative decision-making, and coordinated strike. ԱՄՆ-ն. military has been leading in application research in this field for many years. TTNT and its simplified evolution version QNT are tactical data links based on Ad hoc technology and IP architecture. They have superior technical and tactical performance in terms of networking scale, transmission rate, փոխանցման ուշացում, network scalability, and anti-interference, forming a strong combat coordination capability and greatly expanding the combat style. Համապատասխան տեղեկատվությունը ցույց է տալիս, որ այս երկու տեսակի տվյալների կապերը կիրառվել են UAV համակարգման մեջ, օդ-գետնի համակարգումը, ինքնաթիռ-հրթիռային համակարգում, հրթիռ-հրթիռ համակարգում, X47B վայրէջք, և անօդաչու թռչող սարքերի օդային լիցքավորում.

Ad hoc տեխնոլոգիան կոչվում է ինքնակազմակերպվող ցանցային տեխնոլոգիա, և այս տեխնոլոգիայի վրա հիմնված բազմատիպ անօդաչու թռչող սարքերի կապի ցանցը հայտնի է որպես UAV ինքնակազմակերպվող ցանց. Չնայած գրեթե 20 տարիների հետազոտություններ և պրակտիկա հայրենական գիտաշխատողների կողմից, կան մի քանի գործնական անօդաչու թռչող սարքերի ինքնակազմակերպվող ցանցային կիրառական համակարգեր. Մարտահրավերները հետեւյալն են:

• Նախ, ցանցն ունի բարձր դինամիկ բաշխված բնութագրեր. Ցանցի տոպոլոգիան անընդհատ փոխվում է, զգալի մարտահրավերներ առաջացնելով կապուղու ռեսուրսների բաշխված բաշխման և երթուղիների արագ հայտնաբերման և հաստատման համար.
• Երկրորդ, անլար կապուղու ռեսուրսների սահմանափակում կա. MAC արձանագրությունը և երթուղային արձանագրությունը պետք է բարձրացնեն ալիքի ռեսուրսների օգտագործման արագությունը նվազագույն հսկողության վերադիր ծախսերով, և արդյունավետ կերպով աջակցում է անլար կապուղու ռեսուրսների դինամիկ տեղաբաշխմանը` հաշվի առնելով հանգույցների ուշ մուտքը և դինամիկ ելքը.
• Երրորդ, տվյալների փոխանցման ծառայության որակի ապահովում (QoS) վճռորոշ է. MAC արձանագրության և երթուղային արձանագրության նախագծման օպտիմիզացումը բազմաբնույթ ինքնակազմակերպվող ցանցում ներառում է փոխանցման հետաձգման ծառայության տարբեր պահանջների լուծում:, transmission rate, և փոխանցման փաթեթի սխալի մակարդակը. Կապուղու ռեսուրսների դինամիկ բաշխման և հաղորդման երթուղու օպտիմալացման ընտրության հասնելը բազմապարամետրային և բազմաբնույթ օպտիմալացման պայմաններում դժվար խնդիր է:.
• Վերջապես, Էլեկտրամագնիսական միջավայրի բարդությունը մարտական ​​կիրառություններում էական մտահոգություն է. Հատկապես էլեկտրոնային հակազդեցության միջավայրում՝ կանխամտածված միջամտությամբ, կապի կապի որակի վատթարացումը զգալիորեն ազդում է անօդաչու թռչող սարքերի ինքնակազմակերպվող ցանցի ընդհանուր աշխատանքի վրա. Սա պահանջում է ֆիզիկական շերտի հաղորդակցման ալիքի ձևը և տվյալների կապի շերտի MAC արձանագրությունը, որպեսզի կարողանան կառավարել էլեկտրամագնիսական միջամտությունը:.

Հաղորդակցման ալիքի ձևը սովորաբար օգտագործում է հակամիջամտությունների տեխնոլոգիաներ, ինչպիսիք են տարածված սպեկտրը (հաճախականության ցատկում, ուղղակի տարածում) կամ խելացի հաճախականության ընտրություն, Սխալների ուղղման հզոր կոդավորման հնարավորությունների հետ միասին՝ կապի կապի որակն ապահովելու համար. Ֆիզիկական շերտի հաղորդակցման ալիքի ձևը պետք է կարողանա հայտնաբերել էլեկտրամագնիսական միջավայրը, the MAC protocol should recognize channel resources, and the routing protocol should understand the network topology. Designing and implementing appropriate anti-interference technology, channel resource allocation strategy, and routing strategy based on this understanding is essential.

The key technologies of drone self-organizing networks should emphasize the UAV communication networking aspect, excluding the payload task component of the application layer.

The first aspect is the anti-interference technology related to the physical layer communication waveform. For military applications of UAV self-organizing networks, it is essential to navigate complex electromagnetic environments, avoid enemy disruptions, or mitigate the negative impacts of interference on communication to ensure effective communication. Հաղորդակցության մեջ հակամիջամտությունների տեխնոլոգիան հիմնականում ներառում է տարածված սպեկտրի տեխնիկան և հաճախականության ընտրության հարմարվողական մեթոդները. Տարածված սպեկտրը ներառում է ավանդական հակամիջամտությունների ռազմավարություններ, ինչպիսիք են հաճախականության թռիչքը, ուղիղ հաջորդականության տարածման սպեկտր, և ցատկելով տարածել. Ըստ էության, հաճախականության ցատկումը ներառում է ցանցի բոլոր ռադիոկայանները, որոնք համաժամանակ փոխում են իրենց կապի կրիչի հաճախականությունը՝ համաձայն կանխորոշված ​​ցատկման հաջորդականության՝ հիմնված հատուկ կեղծ պատահական օրինաչափության վրա:, որն օգնում է կանխել գաղտնալսումը և միջամտությունը. Հարմարվողական հաճախականության ընտրությունը օգտագործում է ճանաչողական ռադիո տեխնոլոգիա՝ միջամտությունը հայտնաբերելու և հաղորդակցության որակը իրական ժամանակում գնահատելու համար սահմանված թեկնածու հաճախականության կետերում. Եթե ​​ընթացիկ հաճախականությունը խանգարում է, և կապի որակը նվազում է, it can swiftly switch to the frequency with the best quality that is free from interference. For self-organizing network systems, implementing broadband high-speed frequency hopping requires addressing challenges such as carrier synchronization, bit synchronization, and frame synchronization typical of fully connected networks, as well as achieving complete network time synchronization and frequency hopping pattern synchronization in multi-hop scenarios, which is technically challenging. Regarding adaptive frequency selection, determining how to evaluate the communication quality of candidate frequencies in real-time and how to quickly and synchronously transition the entire network to the frequency with optimal communication performance in the event of interference are critical technologies that must be resolved before deploying drone self-organizing networks in military applications.

The second aspect is the Medium Access Control (ՄԱԿ) protocol within the data link layer. In the context of drone self-organizing networks, this involves utilizing a distributed algorithm to swiftly and dynamically allocate suitable channel resources to each node without relying on a central coordinating node. The aim is to ensure that all nodes can fairly and efficiently access the limited channel resources, achieving objectives such as low latency, բարձր հուսալիություն, և բարձր թողունակություն. Սա էական մարտահրավեր է և կարևոր տեխնոլոգիա, որին պետք է լուծեն անօդաչու սարքերի ինքնակազմակերպվող ցանցերը.

Երրորդ ասպեկտը վերաբերում է ցանցային շերտի երթուղային արձանագրությանը. Անօդաչու թռչող սարքերի ինքնակազմակերպվող ցանցերում հանգույցների արագ շարժումը հանգեցնում է ցանցի տոպոլոգիայի մշտական ​​փոփոխությունների. ուստի, նախագծել երթուղային ալգորիթմ, որն արագ է, արդյունավետ, մասշտաբային, և հարմարվողականությունը կարևոր է. Այս ալգորիթմը պետք է ունենա այնպիսի հատկանիշներ, ինչպիսիք են արագ մուտքը ցանց, արագ երթուղային միացում, արագ կոնվերգենցիա, և նվազագույն հսկողություն. Այս մարտահրավերների հաղթահարումը կենսական նշանակություն ունի անօդաչու թռչող սարքերի ինքնակազմակերպվող ցանցերի հաջողության համար.

Չորրորդ, Ծառայության որակ (QOS) տեխնոլոգիա. Շատ ներկայիս ինքնակազմակերպվող ցանցային ռադիոկայաններ մշակվել են խաչաձեւ նախագծման մոտեցմամբ. MAC և երթուղային արձանագրություններ ստեղծելիս, Օգտագործվում են այնպիսի գործոններ, ինչպիսիք են ազդանշանի ուժի ցուցումը և ֆիզիկական շերտից բիթային սխալի արագությունը, տրանսպորտային շերտից QOS-ի և գերբեռնվածության վերահսկման տեխնոլոգիաների ինտեգրման հետ մեկտեղ. Լրացուցիչ, հարմարվողականության տարբեր մեթոդներ, ինչպիսիք են հոսանքի հարմարեցումը, մոդուլյացիայի հարմարեցում, կոդավորման հարմարեցում, և դրույքաչափերի հարմարեցում – օգտագործվում են ուշացման հետ կապված ծառայությունների բազմազան պահանջները բավարարելու համար, դրույքաչափը, և փաթեթների կորուստ.

1. Ad-Hoc տեխնիկական նկարագրություն

ներածություն
Անլար ժամանակավոր ցանցեր, սովորաբար կոչվում է ժամանակավոր ցանցեր, որոնք առաջացել են ԱՄՆ DARPA-ի կողմից ղեկավարվող ռազմական հաղորդակցություններում փաթեթային ցանցերի կիրառման տարբեր նախաձեռնություններից:. Նրանք ի վերջո վերածվեցին այն, ինչ այժմ հայտնի է որպես Ad-Hoc ցանցեր, IETF-ի կողմից դրանք նշանակելով որպես MANET (Բջջային գովազդի ցանց).
Ad Hoc ցանցը անլար բջջային կապի եզակի տեսակ է, որտեղ բոլոր հանգույցները հավասար կարգավիճակ ունեն, վերացնելով կենտրոնական կառավարման հանգույցի անհրաժեշտությունը, և խափանումների նկատմամբ ուժեղ ճկունություն ցուցաբերելով. Ցանցի յուրաքանչյուր հանգույց ոչ միայն կատարում է ստանդարտ շարժական սարքերին բնորոշ գործառույթներ, այլև ունի հաղորդագրություններ փոխանցելու հնարավորություն։. Երբ աղբյուրի և նպատակակետի հանգույցները գտնվում են միմյանց անմիջական հաղորդակցության տիրույթից դուրս, նրանք դեռ կարող են տեղեկատվություն փոխանակել՝ հաղորդագրությունները միջանկյալ հանգույցների միջոցով ուղղորդելով. Որոշ դեպքերում, հաղորդակցությունը կարող է պահանջել մի քանի միջնորդ հանգույցներ, նշանակում է, որ հաղորդագրությունը պետք է անցնի մի քանի թռիչք՝ իր վերջնական նպատակակետին հասնելու համար. Այս հատկանիշը տարբերում է ժամանակավոր ցանցերը բջջային կապի այլ համակարգերից. The nodes within an Ad Hoc network achieve self-organization and operation through the collaborative efforts of layered network protocols and distributed algorithms.

Հիմնական բնութագրերը

Decentralized and distributed: Every radio station holds equal importance, and there is no central hub. Nodes can enter or exit the network freely without compromising its stability.

Multi-hop ռելե: Authorized radio stations can automatically perform relay functions, enhancing the network’s coverage.

Adaptive topology: The system supports dynamic routing, making it ideal for environments like sports events where the network layout frequently changes.

IP transparent communication: The system enables IP-based transmission for all data.

High-capacity transmission: Utilizing a multi-carrier approach, it offers a broadband communication channel capable of handling various types of information, including data, ձայն, images, and videos.

2. Practical Case Study of Visualized Ad Hoc Network Communication System

1. Summary of Application Scenarios
   A report exercise commemorating the 100th anniversary of the Communist Party of China took place in a specific area, involving participants from special police, հակահրդեհային, շտապ փրկարարական, militia reserves, and other relevant units. The team members were well-organized, enthusiastic, and full of energy. They promptly transitioned into the performance phase following unified directives. Our company was responsible for ensuring secure communication, relaying a first-person perspective of the event to the observation point in real time. We accomplished this task and received commendations from the trial unit.

(II) Requirements for Scenario Application

1. Stream the first-person perspective video from the special forces to the command desk’s large screen at the exercise location;
2. Due to confidentiality protocols, video data must not be transmitted over public networks;
3. Ensure smooth video transmission, with clear and stable images throughout the exercises;
4. Relay the on-site audio to the large screen at the observation point in real-time.

(1) Ֆունկցիոնալ առանձնահատկություններ

1. Targeted for specific business needs: The product is designed to meet the requirements of armed police, special police, and other relevant departments.
2. Adheres to national standards: It supports the GB/T28181 protocol.
3. Dual-mode positioning with Beidou/GPS.
4. PTT digital trunking intercom for team communication.
5. Local storage capacity of 128GB, allowing for continuous recording for at least 60 ժամ.
6. Built-in infrared night vision capability, automatically switching between day and night modes based on light sensitivity.
7. հեշտ տեղադրում: Equipped with special Velcro for armed and special police, making it simple to attach to helmets.
8. One-button operation: Designed for ease of use, even when wearing gloves.
9. One-click emergency alarm: Soldiers can alert the command center with a single click, triggering an encrypted recording of the alarm.
10. Supports VPN encrypted communication with dual stream encoding; one stream is sent to the command center while the other is stored locally.
11. Compatible with 4G networks from China Mobile, Չինաստան Unicom, and China Telecom.
12. Provides real-time video and voice intercom capabilities.
    (2) Տեխնիկական

(1) Ֆունկցիոնալ առանձնահատկություններ

1. կոմպակտ դիզայն, ideal for wearable or portable use.
2. Enables two-way transmission of IP services, including voice and video.
3. Supports Push-To-Talk (PTT) ձայնային հաղորդակցություն.
4. Includes dynamic routing capabilities, allowing for network self-organization and recovery.
5. Features built-in WiFi support.
6. Incorporates built-in GPS/Beidou positioning technology.
7. Offers serial port transparent transmission functionality.
8. Facilitates multi-device networking, accommodating up to 32 nodes for continuous relaying.
9. Provides high bandwidth and throughput, with wireless ad hoc networks capable of IP data transmission rates up to 70Mbps.
10. Allows for flexible networking; the mesh structure supports various communication modes such as point-to-point, Բազմաֆունկցիոնալ-բազմամյա կետ, person-to-person, person-to-vehicle, and vehicle-to-vehicle.
11. Utilizes an optimized modulation technique with a unique COFDM modulation mode, ensuring excellent RF penetration and path diffraction transmission performance.
12. Offers scalability by supporting third-party IP cameras as RF sources and enabling direct connections to self-organizing network devices.
    (2) Տեխնիկական