Анализ протоколов связи для автономных беспилотных летательных аппаратов, выполняющих совместный полет

Куижева Саида Казбековна; Довгаль Виталий Анатольевич

doi:10.5281/zenodo.15586031

Авторы

Куижева Саида Казбековна ФГБОУ ВО «Майкопский государственный технологический университет» Автор urmia@mail.ru
Довгаль Виталий Анатольевич ФГБОУ ВО «Майкопский государственный технологический университет» Автор urmia@mail.ru

DOI:

https://doi.org/10.5281/zenodo.15586031

Ключевые слова:

сетевая система управления, модель сетевой системы управления, беспроводные технологии, автономная система, беспилотный летательный аппарат, рой дронов, беспроводная коммуникационная ячеистая сеть

Поддерживающие организации

Статья подготовлена при поддержке гранта ФГБОУ ВО «МГТУ» № НП11 от 2024 г. «Единое интеллектуальное информационное пространство региона как фактор его устойчивого и эффективного развития».,

Лицензия

Метаданные этой статьи распространяются под лицензией CC BY 4.0

Аннотация

Система связи является важнейшей частью системы проектирования автономного беспилотного летательного аппарата (БПЛА). Она должна учитывать различные факторы, включая эффективность, надежность и мобильность БПЛА. В статье дан анализ протоколов, поддерживающих технологию беспроводной связи группы беспилотников, обсуждаются ячеистые сети. Целью статьи является обзор полного стека коммуникационных протоколов для БПЛА, применяющихся для обмена данных в процессе выполнения полета.

Скачивания

Данные по скачиваниям пока не доступны.

Библиографические ссылки

1. Булатицкий, Д. И. Подсистема визуализации программного комплекса для поиска людей и транспортных средств с помощью беспилотного летательного аппарата / Д. И. Булатицкий, А. А. Селифонтов // Труды Международной конференции по компьютерной графике и зрению "Графикон". – 2022. – № 32. – С. 1102-1114. – DOI 10.20948/graphicon-2022-1102-1114.

2. Алгоритм поддержки принятия управленческих решений по применению БПЛА для поиска пострадавших при авиакатастрофах / И. О. Мамонтова, И. Л. Скрипник, Д. В. Савельев, Т. Т. Каверзнева // Сибирский пожарно-спасательный вестник. – 2024. – Т. 32, № 1. – С. 68-79. – DOI 10.34987/vestnik.sibpsa.2024.13.53.008.

3. Довгаль, В. А. Анализ систем коммуникационного взаимодействия дронов, выполняющих поисковую миссию в составе группы / В. А. Довгаль, Д. В. Довгаль // Вестник Адыгейского государственного университета. Серия 4: Естественно-математические и технические науки. – 2020. – № 4(271). – С. 87-94.

4. Патент на полезную модель № 209690 U1 Российская Федерация, МПК B64C 39/02, H02J 50/00. устройство для увеличения продолжительности и дальности полета беспилотного летательного аппарата : № 2021129032 : заявл. 04.10.2021 : опубл. 18.03.2022 / Б. К. Сивяков, А. А. Скрипкин, Д. Б. Сивяков ; заявитель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.". – EDN BPISNC.

5. ГОСТ Р 59520-2021. Беспилотные авиационные системы. Функциональные свойства станции внешнего пилота: национальный стандарт Российской Федерации: введен 2021-07-01. – М.: Стандартинформ, 2021 – 15 с.

6. Dovgal, V.A. Making decisions about the placement of unmanned aerial vehicles based on the implementation of an artificial immune system in relation to information processing / V. A. Dovgal // Proceedings – 2021 International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing, ICIEAM 2021, Sochi, 17–21 мая 2021 года. – Sochi, 2021. – P. 828-833. – DOI 10.1109/ICIEAM51226.2021.9446353.

7. 3GPP, TR 22.803 V12.2.0 feasibility study for proximity services (ProSe) (Release 12), Technical Report, 2012 [Электронный ресурс]. – URL: https://portal.3gpp.org/desktopmodules/Specifications/SpecificationDetails.aspx?specificationId=653 (дата обращения 05.03.2025).

8. 3GPP, TR 23.703 V12.2.0 исследование по усовершенствованию архитектуры для поддержки услуг на основе близости (ProSe) (Release 12), технический отчет, 2013 [Электронный ресурс]. – URL: https://portal.3gpp.org/desktopmodules/Specifications/SpecificationDetails.aspx?specificationId=864 (дата обращения 05.03.2025).

9. 3GPP: Стандарты для IoT, 2020 [Электронный ресурс]. – URL: https://www.3gpp.org/news-events/3gpp-news/1805-iot_r14 (дата обращения 05.03.2025).

10. A survey on 5G millimeter wave communications for UAV-assisted wireless networks / L. Zhang [et al.] // IEEE Access. –2019. – V. 7. – P. 117460–117504.

11. I. Qualcomm Technologies, LTE Unmanned aircraft systems, Technical Report, 2017 [Электронный ресурс]. – URL: https://www.qualcomm.com/media/documents/files/lte-unmannedaircraft-systems-trial-report.pdf (дата обращения 05.03.2025).

12. R. Wirén Ericsson, 5G AND uav USe CASES IEEE 5G-IOT SUMMIT HELSINKI, Technical Report, 2017 [Электронный ресурс]. – URL: http://www.5gsummit.org/helsinki/docs/RWiren-5GandUAVusecases-2017-09-18.pdf (дата обращения 05.03.2025).

13. QoS Analysis of Video Streaming in the UAV Networks with WiFi Standards / K. E. Korepanov, I. A. Kaisina, R. E. Shibanov [et al.] // Vestnik IzhGTU imeni M.T. Kalashnikova. – 2021. – Vol. 24, No. 4. – P. 73-79. – DOI 10.22213/2413-1172-2021-4-73-79. – EDN NWYRDU.

14. Zolanvari, M. Potential data link candidates for civilian unmanned aircraft systems: A survey / M. Zolanvari, R. Jain, T. Salman // IEEE Commun. Surv. Tutor. – 2020. – V. 22 (1). – P. 292–319. – URL: http://dx.doi.org/10.1109/COMST.2019.2960366 (дата обращения 05.03.2025).

15. Тупиков, П. А. Исследование характеристик сверхширокополосного приемопередатчика стандарта IEEE802.15.4-2011 / П. А. Тупиков, А. И. Морозкина, С. С. Хлыбова // Системы управления и информационные технологии. – 2020. – № 3(81). – С. 60-63.

16. Experimental study of UWB connectivity in industrial environments, Technical Report, 2018 [Электронный ресурс]. – URL: http://data.bettstetter.com/publications/schmidt-2018-ew-uwb.pdf (дата обращения 05.03.2025).

17. UWB Channel Sounding and Modeling for UAV Air-to-Ground Propagation Channels / Khawaja, W. [et al.] // 2016 IEEE Global Communications Conference (GLOBECOM). – 2016. – 7 p.

18. ETSI EN 302 065-1 V2.1.1 (2016-11), Technical Report, 2016 [Электронный ресурс]. – URL: https://www.etsi.org/deliver/etsi_en/302000_302099/30206501/02.01.01_60/en_30206501v020101p.pdf (дата обращения 05.03.2025).

19. Experimental performance analysis of two-hop aerial 802.11 networks. IEEE / E. Yanmaz, S. Hayat, J. Scherer, C. Bettstetter // 2014 IEEE Wireless Communications and Networking Conference (WCNC). – 2014. – P. 3118-3123. – DOI 10.1109/WCNC.2014.6953010.

20. Astudillo, J. P. A Joint Multi-Path and Multi-Channel Protocol for Traffic Routing in Smart Grid Neighborhood Area Networks / J. P. Astudillo, L. J. C. Llopis // Sensors. – 2018. – V. 18. – P. 4052. – DOI 10.3390/s18114052.

21. ISO/IEC/IEEE 8802-11:2022(Main) Telecommunications and information exchange between systems – Specific requirements for local and metropolitan area networks – Part 11: Wireless LAN medium access control (MAC) and physical layer (PHY) specifications [Электронный ресурс]. – URL: https://standards.iteh.ai/catalog/standards/iso/ca6bd113-7bb9-4e6f-bb84-93b14073f1c5/iso-iec-ieee-8802-11-2022?srsltid=AfmBOooSPjcfpdd1FP91N1EjzpK0_k4urM9G23bdkHHe2p728VK¬4nGkA (дата обращения 05.03.2025).

22. Impact of Ad-hoc on-demand distance vector on TCP traffic simulation using network simulator / A. Kumar, R. Shree, A. Kant Shukla [et al.] // Materials Today: Proceedings. – 2022. – V. 51. – P. 95-103. – DOI 10.1016/j.matpr.2021.04.578.

REFERENCES LIST

1. Bulatitskii, D. I. Podsistema vizualizatsii programmnogo kompleksa dlia poiska liudei i transportnykh sredstv s pomoshchiu bespilotnogo letatelnogo apparata / D. I. Bulatitskii, A. A. Selifontov // Trudy Mezhdunarodnoi konferentsii po kompiuternoi grafike i zreniiu Grafikon. – 2022. – № 32. – S. 1102-1114. – DOI 10.20948/graphicon-2022-1102-1114.

2. Algoritm podderzhki priniatiia upravlencheskikh reshenii po primeneniiu BPLA dlia poiska postradavshikh pri aviakatastrofakh / I. O. Mamontova, I. L. Skripnik, D. V. Savelev, T. T. Kaverzneva // Sibirskii pozharno-spasatelnyi vestnik. – 2024. – T. 32, № 1. – S. 68-79. – DOI 10.34987/vestnik.sibpsa.2024.13.53.008.

3. Dovgal, V. A. Analiz sistem kommunikatsionnogo vzaimodeistviia dronov, vypolniaiushchikh poiskovuiu missiiu v sostave gruppy / V. A. Dovgal, D. V. Dovgal // Vestnik Adygeiskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriia 4: Estestvenno-matematicheskie i tekhnicheskie nauki. – 2020. – № 4(271). – S. 87-94.

4. Patent na poleznuiu model № 209690 U1 Rossiiskaia Federatsiia, MPK B64C 39/02, H02J 50/00. ustroistvo dlia uvelicheniia prodolzhitelnosti i dalnosti poleta bespilotnogo letatelnogo apparata : № 2021129032 : zaiavl. 04.10.2021 : opubl. 18.03.2022 / B. K. Siviakov, A. A. Skripkin, D. B. Siviakov ; zaiavitel Federalnoe gosudarstvennoe biudzhetnoe obrazovatelnoe uchrezhdenie vysshego obrazovaniia Saratovskii gosudarstvennyi tekhnicheskii universitet imeni Gagarina Iu.A.. – EDN BPISNC.

5. GOST R 59520-2021. Bespilotnye aviatsionnye sistemy. Funktsionalnye svoistva stantsii vneshnego pilota: natsionalnyi standart Rossiiskoi Federatsii: vveden 2021-07-01. – M.: Standartinform, 2021 – 15 s.

6. Dovgal, V.A. Making decisions about the placement of unmanned aerial vehicles based on the implementation of an artificial immune system in relation to information processing / V. A. Dovgal // Proceedings – 2021 International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing, ICIEAM 2021, Sochi, 17–21 maia 2021 goda. – Sochi, 2021. – P. 828-833. – DOI 10.1109/ICIEAM51226.2021.9446353.

7. 3GPP, TR 22.803 V12.2.0 feasibility study for proximity services (ProSe) (Release 12), Technical Report, 2012 [Elektronnyi resurs]. – URL: https://portal.3gpp.org/desktopmodules/Specifications/SpecificationDetails.aspx?specificationId=653 (data obrashcheniia 05.03.2025).

8. 3GPP, TR 23.703 V12.2.0 issledovanie po usovershenstvovaniiu arkhitektury dlia podderzhki uslug na osnove blizosti (ProSe) (Release 12), tekhnicheskii otchet, 2013 [Elektronnyi resurs]. – URL: https://portal.3gpp.org/desktopmodules/Specifications/SpecificationDetails.aspx?specificationId=864 (data obrashcheniia 05.03.2025).

9. 3GPP: Standarty dlia IoT, 2020 [Elektronnyi resurs]. – URL: https://www.3gpp.org/news-events/3gpp-news/1805-iot_r14 (data obrashcheniia 05.03.2025).

10. A survey on 5G millimeter wave communications for UAV-assisted wireless networks / L. Zhang [et al.] // IEEE Access. –2019. – V. 7. – P. 117460–117504.

11. I. Qualcomm Technologies, LTE Unmanned aircraft systems, Technical Report, 2017 [Elektronnyi resurs]. – URL: https://www.qualcomm.com/media/documents/files/lte-unmannedaircraft-systems-trial-report.pdf (obrashcheniia 05.03.2025).

12. R. Wirén Ericsson, 5G AND uav USe CASES IEEE 5G-IOT SUMMIT HELSINKI, Technical Report, 2017 [Elektronnyi resurs]. – URL: http://www.5gsummit.org/helsinki/docs/RWiren-5GandUAVusecases-2017-09-18.pdf (obrashcheniia 05.03.2025).

13. QoS Analysis of Video Streaming in the UAV Networks with WiFi Standards / K. E. Korepanov, I. A. Kaisina, R. E. Shibanov [et al.] // Vestnik IzhGTU imeni M.T. Kalashnikova. – 2021. – Vol. 24, No. 4. – P. 73-79. – DOI 10.22213/2413-1172-2021-4-73-79. – EDN NWYRDU.

14. Zolanvari, M. Potential data link candidates for civilian unmanned aircraft systems: A survey / M. Zolanvari, R. Jain, T. Salman // IEEE Commun. Surv. Tutor. – 2020. – V. 22 (1). – P. 292–319. – URL: http://dx.doi.org/10.1109/COMST.2019.2960366 (obrashcheniia 05.03.2025).

15. Tupikov, P. A. Issledovanie kharakteristik sverkhshirokopolosnogo priemoperedatchika standarta IEEE802.15.4-2011 / P. A. Tupikov, A. I. Morozkina, S. S. Khlybova // Sistemy upravleniia i informatsionnye tekhnologii. – 2020. – № 3(81). – S. 60-63.

16. Experimental study of UWB connectivity in industrial environments, Technical Report, 2018 [Elektronnyi resurs]. – URL: http://data.bettstetter.com/publications/schmidt-2018-ew-uwb.pdf (obrashcheniia 05.03.2025).

17. UWB Channel Sounding and Modeling for UAV Air-to-Ground Propagation Channels / Khawaja, W. [et al.] // 2016 IEEE Global Communications Conference (GLOBECOM). – 2016. – 7 p.

18. ETSI EN 302 065-1 V2.1.1 (2016-11), Technical Report, 2016 [Elektronnyi resurs]. – URL: https://www.etsi.org/deliver/etsi_en/302000_302099/30206501/02.01.01_60/en_30206501v020101p.pdf (obrashcheniia 05.03.2025).

19. Experimental performance analysis of two-hop aerial 802.11 networks. IEEE / E. Yanmaz, S. Hayat, J. Scherer, C. Bettstetter // 2014 IEEE Wireless Communications and Networking Conference (WCNC). – 2014. – P. 3118-3123. – DOI 10.1109/WCNC.2014.6953010.

20. Astudillo, J. P. A Joint Multi-Path and Multi-Channel Protocol for Traffic Routing in Smart Grid Neighborhood Area Networks / J. P. Astudillo, L. J. C. Llopis // Sensors. – 2018. – V. 18. – P. 4052. – DOI 10.3390/s18114052.

21. ISO/IEC/IEEE 8802-11:2022(Main) Telecommunications and information exchange between systems – Specific requirements for local and metropolitan area networks – Part 11: Wireless LAN medium access control (MAC) and physical layer (PHY) specifications [Elektronnyi resurs]. – URL: https://standards.iteh.ai/catalog/standards/iso/ca6bd113-7bb9-4e6f-bb84-93b14073f1c5/iso-iec-ieee-8802-11-2022?srsltid=AfmBOooSPjcfpdd1FP91N1EjzpK0_k4urM9G23bdkHHe2p728VK¬4nGkA (obrashcheniia 05.03.2025).

22. Impact of Ad-hoc on-demand distance vector on TCP traffic simulation using network simulator / A. Kumar, R. Shree, A. Kant Shukla [et al.] // Materials Today: Proceedings. – 2022. – V. 51. – P. 95-103. – DOI 10.1016/j.matpr.2021.04.578.