KAUST的研究人员最近开发了协调无人机团队所需的软件和硬件,这些无人机可以沟通并朝着共同的目标工作。
“赋予无人机更多自主权使它们成为更有价值的资源,”Mohamed Abdelkader说,他在Jeff Shamma的指导下与同事一起参与了这个项目。“监控执行特定任务的无人机的进展要比自己远程驾驶无人机容易得多。一组可以相互通信的无人机提供了一种可以广泛使用的工具,例如提高安全性或在大面积内同时捕捉图像。”
研究人员测试了一个夺旗游戏场景,一队防御无人机在一个确定的区域内合作,拦截一架入侵无人机,并阻止它到达特定的地方。为了让游戏更加真实,并检查他们的算法是否能在不可预测的条件下工作,入侵者的无人机由一名研究人员远程驾驶。
Abdelkader和他的团队很快就放弃了建立一个中央基站的想法,无人机可以与之通信。相反,他们定制了无人机,并在每架无人机上安装了重量轻、功耗低的计算和wi-fi模块,这样它们就可以在飞行中相互通话。
“集中式架构需要强大的计算能力来接收和中继多个信号,而且它也有一个潜在的单点完全故障-基站,”Shamma解释道。“相反,我们设计了一种分布式架构,其中无人机根据本地信息和点对点通信进行协调。”
该团队的算法旨在达到最优水平的点对点消息传递——不需要太多,也不需要太少——以及快速的反应时间,而不需要太多繁重的计算。这使得算法在无人机追捕入侵者时能够实时有效地工作。
Abdelkader解释说:“我们的每架无人机都根据对队友行动的乐观预测和对对手行动的悲观预测制定了自己的计划。”“由于这些预测可能不准确,每架无人机只执行计划的一部分,然后在重新规划之前重新评估情况。”
他们的算法在不同的攻击场景下,在室内和室外竞技场都能很好地工作。Abdelkader希望他们的软件可以作为开源软件,为多种应用提供测试平台。KAUST团队希望能让无人机在更大的户外区域工作,并通过结合自适应机器学习技术来改进软件。
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