В работе служб МЧС и спасателей, которые устраняют последствия стихийного бедствия или техногенной катастрофы критически важный фактор — надёжная связь. Но иногда катастрофы происходят в чрезвычайно удалённой местности, где работают только спутниковые телефоны. Как быстро организовать приемлемую связь, доступную как пострадавшим, так и спецгруппам в данной местности?
Цель: обеспечение временного радиопокрытия при организации различных спасательных работ службами МЧС или иных мероприятий с использованием роя квадрокоптеров организующих быстрое мобильное развертывание беспроводной MANET сети в определённой местности в не зависимости от рельефа местности и погодных условий для обеспечения координации выполнения определённых работ.
В работе рассматриваются:
- методы создания MANET сети;
- методы организации дистанционного управления роем квадрокоптеров
- методы проектирования и сборки дронов
Произведены исследования возможности радио покрытия дроном участка местности в режиме «Ad-Hoc». Данный режим представляет из себя ячеистую сеть, где ни одна из точек доступа не является центровой. Все узлы равноправны и каждый берет на себя задачи хоста либо маршрутизатора. Узлы Ad-Hoc могут перемещаться, образуя так называемую мобильную сеть (Mobile Ad-hoc NETwork — MANET).
Рисунок 1. модель MANET сети
Время развертывания сети с использованием дронов составило 10 минут. При этом, время работы одного квадрокоптера без подзарядки составляет 3,5 часа. Использование одного дрона обеспечило покрытие сети площади 6 км при использовании роя квадрокоптеров можно увеличить покрытие сети в 10 раз.
Для проверки производительности режимов AD-hoc инфраструктурного с точки зрения максимальной пропускной способности использовалась программа iPerf. С помощю данной программы запускались пакеты между оконечными точками доступа. Мерялась скорость в нескольких режимах работы и пакетах размером 512 и 1024 байт. Первые измерения были проведены в лабораторных условиях. Результат представлен в Таблице 1.
Таблица 1
Результат тестирования скорости в режимах Ad-Hoc и AP
|
Режим работы |
Размер пакета (Байт) |
Максимальная скорость передачи данных (Мбит/сек) |
|
Ad-Hoc |
1024 |
7.5 |
|
|
512 |
4.5 |
|
AP |
1024 |
11 |
|
|
512 |
10.5 |
Следующие измерения были проведены в полевых условиях, а именно в лесополосе был запущен дрон с целью создать сеть покрытия между двумя устройствами.
На Рис. 2 представлена скорость в зависимости от расстояния, полученные в результате измерений Wi-Fi сети.
Рисунок 2. Скорость передачи данных в зависимости от расстояния
При использовании роевого строя на квадрокоптер для установления связи между дронами установлена рупорная антенна с целью которй является уменьшить потребление энергии при организации MANET сети.
Роевое управление дронами осуществляется оператором при помощи специального программного обеспечения. На Рис. 3 представлена схема развертывания MANET сети в определенном квадрате.
Рисунок 3 Схема создания MANET сети
Выводы: В ходе исследования опытным путём показана возможность создания мобильной быстро разворачивающейся MANET сети обеспечивающую временную связь между абонентами в режиме «Ad-Hoc» при помощи роя квадрокоптеров. Что может быть полезно службам МЧС при организации различных спасательных в ходе поисковых работ в районах с ограниченной связью .
Использованные источники:
1. Зоншайн, С. И. Аэродинамика и конструкция летательных аппаратов / С.И. Зоншайн. – М.: Высшая школа, 2010. – 364 c.
2. Калугин, В. Т. Аэрогазодинамика органов управления полетом летательных аппаратов / В.Т. Калугин. – Москва: ИЛ, 2013. – 688 c.
3. Колчинский, В. Е. Автономные допплеровские устройства и системы навигации летательных аппаратов / В.Е. Колчинский, И.А. Мандуровский, М.И. Константиновский.
