近年來,無人機憑借體積小巧、低成本且便于攜帶等優(yōu)勢,不斷唄應用到軍事及民用領(lǐng)域,在諸多方面,比如實時監(jiān)控、遠程檢測、搜尋救援。傳輸中繼等都擁有出色的表現(xiàn),當然,相比單架無人機的應用,多無人機協(xié)同配合的應用將更加有效、快速、靈活,同時,在實際應用上,多架無人機的協(xié)同配合配合往往能勝任更多野外任務。
目前在無人機集群網(wǎng)絡應用上,基于自組織網(wǎng)絡技術(shù)提出來的飛行自組網(wǎng)(flying ad-hoc network,fanet)把移動自組網(wǎng)帶入到空中領(lǐng)域,實現(xiàn)空中聯(lián)網(wǎng)傳輸,同時,利用mesh自組網(wǎng)網(wǎng)絡可拓展的優(yōu)勢,實現(xiàn)大面積多無人機網(wǎng)絡通信協(xié)同配合,成為當前無人機間通信問題的一大優(yōu)秀解決方案,但是由于協(xié)同通信又面臨一種挑戰(zhàn),無人機fanet 是無人機之間的自組織網(wǎng)絡,且無人機之間無需通過基礎設施,可以直接進行通信。此外,部分無人機可以與人機終端(后端控制)、地面控制臺或是衛(wèi)星進行通信,但由于uav 節(jié)點的高動態(tài)性、拓撲結(jié)構(gòu)快速變化等特點,fanet 對多址接入?yún)f(xié)議、路由協(xié)議等組網(wǎng)通信協(xié)議,組網(wǎng)通信協(xié)議成為了當前面臨的又一大挑戰(zhàn)。
飛行自組網(wǎng)面臨的性能需求
飛行自組網(wǎng)(fanet)衍生于移動自組網(wǎng)(manet)和車載自組網(wǎng)(vanet),
兼具這兩點共同的網(wǎng)絡特點,但是作為新興的研究領(lǐng)域fanet也有其不一樣的特點,那就是它*的高移動性、快速變化以及低節(jié)點密度等,在上一文中我們已經(jīng)闡述過這三者的特點了,詳情請看:簡述飛行自組網(wǎng)、車載自組網(wǎng)和移動自組網(wǎng)各自優(yōu)勢的對比
因此,基于以上區(qū)別,fanet在通信傳輸相關(guān)技術(shù)上還需要達到以下性能要求。
1.低延時需求.,飛行自組網(wǎng)由于在空中飛行,覆蓋范圍較廣,常常被應用到各種重要工作上,比如搜救工作、災害檢測等各種險惡地區(qū),根據(jù)不同地形的差別,對其低延時提出了更多的傳輸需求,已力求更快完成一些重要信息的傳輸工作。
2.網(wǎng)絡適應性需求,無人機在飛行過程中存在多種不斷變化,其中對無人機產(chǎn)生影響的因素也有很多,飛行自組網(wǎng)的無人機節(jié)點都位于高速移動的狀態(tài),且節(jié)點位置一直處于不穩(wěn)定變化,節(jié)點間的通信距離也隨著不斷變化而變化,其網(wǎng)絡拓撲必須快速適應其變化,其次,根據(jù)其任務需求的不同,無人機數(shù)量、飛行路線需求也在不斷發(fā)生變化,同時,由于作業(yè)場所位于野外環(huán)境較多,還需要對周圍環(huán)境障礙物,比如樓房、山脈等,可能會面臨鏈路失效導致其拓撲變化,因為在設計時,也對其網(wǎng)絡適應性提出個更高的需求。
3.高可靠性需求,無人機以及無人機飛行自組網(wǎng)(fanet)的可靠性決定了系統(tǒng)的負載能力和接入能力,在敏感的軍事和監(jiān)視應用中,要求無人機自組網(wǎng)具有可靠的數(shù)據(jù)傳送能力.在fanet 中需要在無人機之間建立足夠可靠的傳輸網(wǎng)絡,以至于如果一個uav (無人駕駛飛機)的傳輸鏈路損壞后,仍可以通過其他uav 來進行集群間相互通信或者與后端基站進行數(shù)據(jù)傳輸.
4.網(wǎng)絡可擴展性需求,根據(jù)不同任務所需無人機數(shù),網(wǎng)絡規(guī)模也便發(fā)生改變,同時面對復雜環(huán)境下的任務,無人機飛行自組網(wǎng)的無人機數(shù)量大量增多,網(wǎng)絡拓撲必須擁有高度的擴展性才能滿足對實際情況發(fā)生的改變進行擴展。
5.高帶寬需求,無人機自組網(wǎng)一般都是從外界收集數(shù)據(jù),然后將信息數(shù)據(jù)回傳給地面控制臺,對于現(xiàn)場圖像的清晰度以及視頻是否能清晰展現(xiàn)提出更多的需求,因此,在實際無人機的戶外作業(yè)時,應該設計足夠的高寬帶以滿足實際無人機的需求,以此應對無人機的帶寬受到多種因素限制影響,如通信信道容量、無人機飛行速度等。
6.低網(wǎng)絡開銷需求,由于無人機網(wǎng)絡帶寬受限,降低網(wǎng)絡開銷,可提高帶寬的使用效率.另外,在微小型和小型無人機網(wǎng)絡中,能耗受到一定限制,通過降低網(wǎng)絡開銷,可減小能量消耗,延長uav 和網(wǎng)絡壽命,降低由于能量耗盡的無人機離開或毀掉而導致鏈路中斷的概率.因此,在不降低網(wǎng)絡性能的情況下盡量減少網(wǎng)絡開銷是必要的。