マルチホップ無線通信を通じてレジリエントなUAVスワームを実現する

要約 過去10年間で、UAV（一般的にドローンとして知られる）の人気は急増しています。現在、ドローンは精密農業、監視、写真撮影など、幅広い用途で利用されています。これらの用途の多くは、複数のUAVを協力して使用することで効率的にすることができます（つまり、スワームとして）。これを達成するためには、UAV間の通信が重要です。通信を確保するために、多くの研究は既存のインフラ（例：4G）に依存しています。しかし、多くの農村地域にはこのインフラが存在しません。その場合、アドホック（Wi-Fi）ネットワークが最も適切な代替手段です。しかし、Wi-Fiの通信範囲が限られているため、スワーム内のUAV同士が長距離で通信することは不可能です。この問題を解決するためにはリレーアプローチが必要です。一般的に（移動）ノード間のメッセージをリレーする解決策は既に存在しますが、多くのUAVスワームはマスター–スレーブ通信に依存しています。したがって、この種の通信に特化した解決策の方が効率的かもしれません。この研究では、マスター–スレーブ通信パラダイムを採用し、UAVスワームのメッセージを効率的にリレーする戦略を提案します。私たちのアプローチは、ネットワークの混雑を避けるために非常に小さなメッセージオーバーヘッドを導入し、UAVスワームの実際のアプリケーションにより多くの帯域幅を提供することを目指しています。私たちは、ArduSimというリアルなUAVシミュレーターを使用してアプローチをテストしました。結果は、私たちのアプローチがネットワーク内のすべてのノードを数秒以内に検出できることを示しています。さらに、私たちは、既存のスワームアプリケーション（UAVのスワームが任務に従う必要がある場合）で私たちのメッセージリレーアプローチを適用しました。その結果、UAVの通信範囲が大幅に拡大できることがわかりましたが、フライト時間などの他の任務の側面に影響を与えることはありませんでした。