Een team van onderzoekers van de Universiteit van Luxemburg heeft een nieuw haalbaar en efficiënt verdedigingssysteem voor onbemande luchtvaartuigen (UAV) ontwikkeld. hun systeem, geschetst in een paper dat vooraf is gepubliceerd op arXiv, bestaat uit een UAV-verdedigingszwerm die zijn verdedigingsformatie zelf kan organiseren wanneer het een indringer detecteert, achter de kwaadaardige UAV aan als een netwerkzwerm.

Onlangs, een aantal gerenommeerde bedrijven, inclusief Amazon, Alibaba en Domino's, hebben het gebruik van UAV's getest, algemeen bekend als drones, om pakketten of voedsel te bezorgen bij mensen over de hele wereld. Verschillende stedenbouwkundigen zijn nu begonnen met het overwegen van drones in hun ontwerpen voor slimme steden, bijvoorbeeld door het inbouwen van zogenaamde UAV-vliegzones en UAV-snelwegen.

Echter, de wijdverbreide adoptie van drones brengt een aantal veiligheidsrisico's met zich mee. Hun gedragsdynamiek en mobiliteit moeten daarom adequaat worden gecontroleerd, om indringers op te sporen en er snel op te reageren, malafide drones, en kwaadaardige UAV's.

"De komende jaren duizenden drones zullen de lucht ingaan om allerlei soorten diensten te vervullen, zoals voedsel- en pakketbezorging, toezicht en onderhoud, "Matthias Brust, een van de onderzoekers die het onderzoek heeft uitgevoerd, vertelde TechXplore. "Nutsvoorzieningen, veel steden werken aan het instellen van aangewezen drone-vluchtzones. Echter, de inzet van een groot aantal drones brengt risico's en veiligheidsproblemen met zich mee, vooral vanwege de snelheid, flexibiliteit en autonomie van drones. Ons onderzoek richt zich op de vraag hoe een drone-afweersysteem snel en autonoom kan optreden tegen ruwe of kwaadaardige drones die de vliegzone binnenkomen, en passende tegenmaatregelen nemen."

Om de beveiligingsproblemen in verband met UAV's aan te pakken, Brust en zijn collega's ontwikkelden een nieuw verdedigingssysteem dat kwaadwillende of malafide drones buiten de vliegzone kan onderscheppen en escorteren. Hun systeem bestaat uit een zwerm UAV's die hun verdedigingsformatie automatisch kunnen organiseren bij het detecteren van een indringer, achtervolgen en de dreiging neutraliseren.

"We hebben een modulair en lokaal algoritme ontwikkeld, die op elke drone draait, zodat deze autonoom de juiste beslissing kan nemen op basis van de toestand van de naburige drones - een zogenaamde 'intelligente zwerm' drones vormend, Brust legde uit. "Na de eerste inzet en detectie van een indringer, de verdedigingsdrones vormen een zelfgeorganiseerd netwerk en onderscheppen de indringer door hem via een lokaal inkapselingsalgoritme te isoleren van zijn omgeving om hem uit de vluchtzone te begeleiden."

De onderzoekers ontwikkelden een nieuw auto-balanced clusteringproces, die ervoor zorgt dat de UAV-zwerm zich in een effectieve formatie rangschikt om malafide drones te onderscheppen en te vangen. Eenmaal gevangen, de zwerm kan het kwaadwillende voertuig dan veilig buiten de vliegzone begeleiden.

"De meest uitdagende taak was om een ​​lokaal algoritme te ontwikkelen waarvoor geen systeembrede consensus nodig is om te functioneren, "Brust zei. "Bovendien, we moesten ervoor zorgen dat elke drone op het juiste moment in de juiste fase van de verdedigingsmanoeuvres kan schakelen. We hebben dit probleem aangepakt met een modulair ontwerp dat uitgebalanceerde zwermbrede onderscheppingsstructuren creëert voor de vangst- en escorterende formatie."

De onderzoekers kozen voor een volledig gelokaliseerde aanpak, met behulp van een modulair ontwerp dat bestaat uit vijf fasen:implementatie, clusteren, vorming, achtervolging, en escorte. Uit tests met een prototype UAV-simulator bleek dat het systeem haalbaar is, bestand tegen communicatieverlies, en presteert constant goed.

"In tegenstelling tot gecentraliseerde benaderingen, lokale benaderingen zijn vooral interessant voor praktische toepassingen, "Brust zei. "De voorgestelde aanpak is ook zeer schaalbaar, waardoor het een zeer interessante kandidaat is voor een grote verscheidenheid aan toepassingen."

In de toekomst, het innovatieve verdedigingssysteem dat door Brust en zijn collega's is bedacht, kan helpen om de veiligheid van UAV's te verbeteren naarmate ze wijdverbreid worden gebruikt. Nadat de eerste evaluaties en simulaties met succes zijn voltooid, de onderzoekers staan ​​op het punt hun afweersysteem in de echte wereld te testen.

"Na de algoritmische ontwikkeling en de validatiestudie, we zijn nu bezig met het inzetten van het drone-afweersysteem op echte drones voor veldtesten, ' zei Brust.

© 2018 Tech Xplore