Un nuovo algoritmo di instradamento dei dati ad alta efficienza energetica potrebbe far volare più a lungo gli sciami di veicoli aerei senza equipaggio, segnala un team internazionale di ricercatori questo mese sulla rivista Caos . Gli sciami di UAV sono cooperativi, gruppi intercomunicanti di UAV utilizzati per un'ampia e crescente varietà di applicazioni civili e militari. In risposta al disastro, Gli sciami di UAV collegati a una o più stazioni base locali fungono da occhi nel cielo, fornendo ai primi soccorritori informazioni cruciali sui danni e sui sopravvissuti. Questa immagine mostra l'architettura del sistema di assistenza medica assistita da UAV, comprese le stazioni base e uno sciame di UAV, con gli UAV più vicini alle stazioni base che fungono da nodi di inoltro per UAV altrimenti fuori portata. Credito:Wuhui Chen
Un nuovo algoritmo di instradamento dei dati ad alta efficienza energetica sviluppato da un team internazionale potrebbe mantenere in volo sciami di veicoli aerei senza equipaggio e aiutare più a lungo, segnala un team internazionale di ricercatori questo mese sulla rivista Caos .
Gli sciami di UAV sono cooperativi, gruppi intercomunicanti di UAV utilizzati per un'ampia e crescente varietà di applicazioni civili e militari. In risposta al disastro, in particolare quando l'infrastruttura di comunicazione locale viene distrutta, Gli sciami di UAV collegati a una o più stazioni base locali fungono da occhi nel cielo, fornendo ai primi soccorritori informazioni cruciali sui danni e sui sopravvissuti.
"La capacità della batteria degli UAV è una lacuna critica che limita il loro utilizzo in missioni di ricerca e soccorso estese, " ha detto il co-autore Wuhui Chen, ricercatore presso l'Università cinese Sun Yat-Sen.
Gran parte del consumo energetico di un UAV può essere correlato all'elevata larghezza di banda e ai lunghi tempi di trasmissione:in questi casi si pensi al consumo della batteria del telefono. Per affrontare questo, Chen e colleghi hanno sviluppato un algoritmo di instradamento dei dati dello sciame UAV che utilizza la forza del gruppo per massimizzare le velocità di trasmissione in tempo reale e ridurre al minimo le sfide individuali della batteria UAV.
Il loro nuovo approccio computazionale ibrido combina la programmazione lineare e un algoritmo genetico per creare un algoritmo di instradamento dei dati "multi-hop". Un algoritmo genetico risolve problemi di ottimizzazione caotica utilizzando un analogo della selezione naturale, il processo che guida l'evoluzione biologica.
In tempo reale, il nuovo algoritmo genetico adattivo basato su LP (ALPBGA) identifica il percorso energetico di comunicazione più basso all'interno di uno sciame e bilancia contemporaneamente l'uso di energia del singolo UAV, Per esempio, determinando quale UAV trasmetterà informazioni a una stazione base.
"Bilanciando il consumo di energia tra gli UAV, miglioriamo significativamente la capacità dell'intero sistema, " ha detto Patrick Hung, un coautore presso l'Istituto di tecnologia dell'Università dell'Ontario in Canada. "Le nostre simulazioni mostrano che il nostro approccio può superare i metodi all'avanguardia esistenti".
Queste simulazioni al computer mostrano che, soprattutto quando la dimensione dello sciame aumenta da 10 a centinaia di UAV, ALPBGA riduce il numero di UAV che smettono di comunicare dal 30% al 75% rispetto ai principali algoritmi di comunicazione sciame UAV esistenti.
"Crediamo che i risultati della nostra ricerca ispireranno altri a progettare sistemi di comunicazione UAV più efficienti dal punto di vista energetico, " disse Chen, che intende estendere la ricerca ALPBGA per ottimizzarla nel contesto delle diverse traiettorie di volo dello sciame.
