Usando la competencia para controlar la congestión en sistemas autónomos de drones
Autores: Manrique, Pedro D.; Johnson, D. Dylan; Johnson, Neil F.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2017
Acceso abierto
Artículo científico
2017
Usando la competencia para controlar la congestión en sistemas autónomos de drones
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Drones comerciales
UAVs
Espacio aéreo
Anchos de banda de comunicación
Poblaciones de múltiples drones
Diseño del sistema
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 23
Citaciones: Sin citaciones
Con el número y la variedad de drones comerciales y UAVs (Vehículos Aéreos no Tripulados) listos para aumentar, habrá altas demandas futuras en regiones populares del espacio aéreo y ancho de banda de comunicación. Esto plantea preocupaciones de seguridad y, por lo tanto, aumenta la necesidad de una comprensión cuantitativa genérica de la dinámica en tiempo real de poblaciones de múltiples drones. Aquí explicamos cómo un diseño de sistema simple construido en torno a la competencia a nivel de sistema, en lugar de cooperación, puede ser utilizado para controlar y, en última instancia, reducir las fluctuaciones que normalmente surgen en tales situaciones de congestión, al mismo tiempo que mantiene los requisitos de procesamiento a bordo mínimos. Estos beneficios surgen naturalmente de la competencia colectiva para elegir la opción menos congestionada, utilizando solo resultados previos y algoritmos incorporados. Proporcionamos fórmulas explícitas en forma cerrada que son aplicables a cualquier número de drones en el aire, y que muestran que el procesamiento necesario a bordo aumenta más lentamente a medida que aumenta el número de drones. Este diseño, por lo tanto, ofrece ventajas operativas sobre los esquemas cooperativos tradicionales que requieren comunicaciones de dron a dron que escalan como n^2, y también sobre los esquemas de optimización y control que no se escalan fácilmente a n general. Además de las poblaciones de drones, el mismo análisis matemático se puede utilizar para describir drones individuales más complejos que cuentan con unidades sensoras/actuadoras adaptables.
Descripción
Con el número y la variedad de drones comerciales y UAVs (Vehículos Aéreos no Tripulados) listos para aumentar, habrá altas demandas futuras en regiones populares del espacio aéreo y ancho de banda de comunicación. Esto plantea preocupaciones de seguridad y, por lo tanto, aumenta la necesidad de una comprensión cuantitativa genérica de la dinámica en tiempo real de poblaciones de múltiples drones. Aquí explicamos cómo un diseño de sistema simple construido en torno a la competencia a nivel de sistema, en lugar de cooperación, puede ser utilizado para controlar y, en última instancia, reducir las fluctuaciones que normalmente surgen en tales situaciones de congestión, al mismo tiempo que mantiene los requisitos de procesamiento a bordo mínimos. Estos beneficios surgen naturalmente de la competencia colectiva para elegir la opción menos congestionada, utilizando solo resultados previos y algoritmos incorporados. Proporcionamos fórmulas explícitas en forma cerrada que son aplicables a cualquier número de drones en el aire, y que muestran que el procesamiento necesario a bordo aumenta más lentamente a medida que aumenta el número de drones. Este diseño, por lo tanto, ofrece ventajas operativas sobre los esquemas cooperativos tradicionales que requieren comunicaciones de dron a dron que escalan como n^2, y también sobre los esquemas de optimización y control que no se escalan fácilmente a n general. Además de las poblaciones de drones, el mismo análisis matemático se puede utilizar para describir drones individuales más complejos que cuentan con unidades sensoras/actuadoras adaptables.