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Índice
Navegación::Problemática y retos tecnológicosSensoresNavegación en exterioresNavegación en interiores
Comunicaciones y redes:Problemática y retos tecnológicosEstándares aplicablesArquitectura de red de comunicacionesRedes DTNRedes MANET
Conclusiones
Navegación: problemática y retos tecnológicos
Tamaño de los µUAVs::Nuevos sensoresMiniaturización de sensores existentesMiniaturización de procesadoresCálculo distribuidoCapacidad de calculo a bordo de MicroUAV
Vuelo de múltiples µUAVs en la misma zona:Desarrollo de sensores y algoritmos de Sense & Avoid
Navegación en interioresDetección de obstáculosFalta de señal GNSS: necesidad de sistemas de navegación alternativos
Navegación: Sensores
Los sensores que, por su tamaño, pueden ser apropiados para µUAVs:
GPSIMUMagnetómetrosPitotCámarasTelémetros
En enjambres de µUAV, el sistema de Navegación y el sistema de Sense&Avoid tienen que funcionar en conjunto para evitar colisiones entre los miembros del enjambre y con los objetos observados (que se encontrarán a pequeña distancia)
Navegación en exteriores
GPS absoluto+IMU+magnetómetro para situaciones en las que los µUAVs del enjambre actúen con separaciones > 50 m
GPS relativo+IMU+magnetómetro si es necesario calcular con alta precisión (centimétrica) la posición relativa de los µUAVs:
Aplicaciones de guerra electrónica distribuidaEvitar colisiones entre µUAVs cercanosEs necesario retransmitirse los datos en bruto del sistema de navegación entre distintas aeronaves
Proyecto AWAREPrograma Marco CE Premio Europeo de Robótica EUROP-EURON 2010
Navegación en interiores
Detección de obstáculos frontales cercanos y medición de la altura de vuelo sobre el sueloGuiado por cámaras (alta velocidad de proceso a bordo)Sistemas de posicionamiento relativo entre µUAVsSistemas de posicionamiento en interiores:
Emisores fijos: µUAVs específicos posicionados en las paredes/esquinas)Utilización de la red de comunicaciones para navegación (WIFI, ZigBee, Ultra Wideband)
Cortesia FADA-CATEC
Red de comunicaciones: problemática y retos tecnológicos
Tamaño de los µUAVs::Potencia limitada: corto alcanceTecnología de bateríasIntegración de comunicaciones y navegación
Falta de infraestructuras estables:Redes móviles autoconfigurables (MANET) y con tolerancia a los retardos de transmisión (DTN)Reglas de vuelo cooperativo que permitan optimizar la red de comunicacionesComunicaciones en interiores
Seguridad de las comunicaciones:EncriptadoResistencia a interferenciasGuerra electrónica (carga útil)
Estándares aplicables a las comunicaciones de enjambres Integración en Arquitectura Orientada a Servicios (SOA):
Joint Architecture for Unmanned Systems (JAUS)STANAG 4586 (interoperabilidad de GCS para UAVs)STANAG 4660 (enlace C2) STANAG 7085 (enlace banda ancha ISR)
Modelo OSI: Interconexión de Sistemas Abiertos:
Arquitectura de comunicaciones para enjambres de µUAVs
Enlaces µUAV-GCS: Enlace primario de Control y TelemetríaEnlace secundario de Control y Telemetría (¿necesario?)Enlace de bajada de datos (Video u otros)
Enlaces µUAV-µUAV:Retransmisión de datos (red)Información de navegación y sense&avoid
. Enlaces GCS:Con C3I2, para planificación de misiones, establecimiento de objetivos y envío de la información conseguidaCon otras GCS, para asegurar el handoverCon ATC: en caso de que los µUAS vuelen en un área compartida con otras aeronaves
Arquitectura de red para enjambres de µUAVsEnvío de la información por múltiples caminos para asegurar la llegada del mensaje: Multiple Input Multiple Output
Métodos de retransmisión:Decodificar y reenviar (corrección de errores)Amplificar y reenviar
Arquitecturas de retransmisión
Acceso Múltiple Broadcast
Ramas paralelas de relays Comunicación de cluster a cluster
Soluciones para enjambres: DTN (DelayTolerant Networks)Indicada para redes de conectividad intermitente, retardo
variable y largo, tasas de datos asimétricas y altas tasas de error
Cada nodo DTN almacena localmente el mensaje transmitido (store and forward)
Soluciones para enjambres: DTN (DelayTolerant Networks)
Esquema de nombres flexibles
Dos niveles de enrutamiento
Cada nodo presenta:Id “regional” Id “individual”
Envío de información sin visibilidad LOS
Soluciones para enjambres: MANet (Mobile Ad hoc Network)Operan sin infraestructura estable y con topología de red dinámica
No existe un nodo central para coordinar la red
Los nodos fuente y destino se conectan a través de nodos intermedios
Redes MANet basadas en protocolos proactivos (buscan rutas periodicamente y mantienenen actualizada la topología):
DSDV (Destination Sequenced Distance Vector)
Redes MANet basadas en protocolos reactivos (solo buscan una ruta cuando se necesita transmitir):
DSR (Dynamic Source Routing): basado en la fuente. La ruta viaja en el paquete de datosAODV (Ad-Hoc On-Demand Distance Vector). Enruta en cada nodo.y repara localmente enlaces caidos
Conclusiones
Navegación, Comunicaciones y Control de los enjambres de µUAVs están íntimamente relacionadas
La distribución de tareas y la colaboración entre los miembros del enjambre hacen necesario un elevado intercambio de información
Las tecnologías de redes flexibles y autoconfigurables, actualmente en desarrollo en el mundo de las comunicaciones civiles, resultan de gran utilidad para enjambres de µUAVs
La miniaturización de los equipos de a bordo es básica para hacer posible el desarrollo de enjambres de µUAVs