Un software definido por arquitectura distribuida para controlar sistemas de enjambres no tripulados
Autores: An, Xuyang; Yu, Xuewei; Song, Weilong; Han, Le; Yang, Tingting; Li, Zhaodong; Su, Zhibao
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Un software definido por arquitectura distribuida para controlar sistemas de enjambres no tripulados
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Enjambre no tripulado
Hardware
Software
Arquitectura de red distribuida
Programación de recursos
Sistema de navegación autónoma
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 42
Citaciones: Sin citaciones
Un enjambre no tripulado suele estar compuesto por un grupo de plataformas de hardware homogéneas o heterogéneas, sistemas de control de software e interfaces para la interacción humano-computadora que operan colectivamente para lograr un objetivo específico mediante la interacción de información. Exhiben robustez y tolerancia a fallos al enfrentar misiones complejas, siendo crucial en campos militares, de transporte, tráfico inteligente y otros. Sin embargo, el acoplamiento entre el hardware y el software de un enjambre no tripulado heterogéneo puede tener implicaciones significativas para la flexibilidad del sistema, el desarrollo y despliegue de software, y el mantenimiento del hardware. A lo largo de los años, ha habido un cambio significativo de los sistemas de control tradicionalmente centrados en hardware a un mayor énfasis en la capa de software central. En este documento, se propone una arquitectura de red distribuida para resolver este problema, en la que los recursos de hardware se abstraen y se representan para lograr la estandarización y unificación definiendo un conjunto coherente y uniforme de formatos de datos, y se construye un grupo de recursos de datos de hardware para realizar la función de que el número y escala de plataformas es irrelevante, el módulo de tarea puede ser plug-and-play en cualquier momento, y el software se puede configurar según la demanda. La programación de recursos de una sola plataforma se logra a través de la comunicación de procesos y hilos utilizando memoria compartida, mientras que la programación de recursos de una plataforma cruzada se logra a través de una red utilizando solicitud y respuesta y suscripción y notificación. Como resultado, puede satisfacer el desarrollo de módulos funcionales en un modo definido por software y mejorar gradualmente la capacidad de inteligencia de un enjambre no tripulado. Basándose en la arquitectura anterior, se ha establecido con éxito el marco general del sistema de navegación autónoma y el sistema de control colaborativo. Finalmente, se construye un entorno de simulación de hardware en bucle, y se lleva a cabo la integración y verificación de la arquitectura distribuida propuesta mediante el experimento de formación cooperativa, lo que demuestra la viabilidad de esta propuesta.
Descripción
Un enjambre no tripulado suele estar compuesto por un grupo de plataformas de hardware homogéneas o heterogéneas, sistemas de control de software e interfaces para la interacción humano-computadora que operan colectivamente para lograr un objetivo específico mediante la interacción de información. Exhiben robustez y tolerancia a fallos al enfrentar misiones complejas, siendo crucial en campos militares, de transporte, tráfico inteligente y otros. Sin embargo, el acoplamiento entre el hardware y el software de un enjambre no tripulado heterogéneo puede tener implicaciones significativas para la flexibilidad del sistema, el desarrollo y despliegue de software, y el mantenimiento del hardware. A lo largo de los años, ha habido un cambio significativo de los sistemas de control tradicionalmente centrados en hardware a un mayor énfasis en la capa de software central. En este documento, se propone una arquitectura de red distribuida para resolver este problema, en la que los recursos de hardware se abstraen y se representan para lograr la estandarización y unificación definiendo un conjunto coherente y uniforme de formatos de datos, y se construye un grupo de recursos de datos de hardware para realizar la función de que el número y escala de plataformas es irrelevante, el módulo de tarea puede ser plug-and-play en cualquier momento, y el software se puede configurar según la demanda. La programación de recursos de una sola plataforma se logra a través de la comunicación de procesos y hilos utilizando memoria compartida, mientras que la programación de recursos de una plataforma cruzada se logra a través de una red utilizando solicitud y respuesta y suscripción y notificación. Como resultado, puede satisfacer el desarrollo de módulos funcionales en un modo definido por software y mejorar gradualmente la capacidad de inteligencia de un enjambre no tripulado. Basándose en la arquitectura anterior, se ha establecido con éxito el marco general del sistema de navegación autónoma y el sistema de control colaborativo. Finalmente, se construye un entorno de simulación de hardware en bucle, y se lleva a cabo la integración y verificación de la arquitectura distribuida propuesta mediante el experimento de formación cooperativa, lo que demuestra la viabilidad de esta propuesta.