Ανθεκτικά δίκτυα επικοινωνιών μη επανδρωμένων εναέριων συστημάτων σε επιχειρησιακό περιβάλλον άμυνας ή ασφάλειας
Robust communication networks of UAS in a tactical defense and/or security domain
Μεταπτυχιακή διπλωματική εργασία
Συγγραφέας
Λινάρδος, Βασίλειος
Ημερομηνία
2023-11-23Επιβλέπων
Κούκος, Ιωάννης-ΑλέξανδροςΛέξεις-κλειδιά
Ασφάλεια ; Άμυνα ; Ασύρματα δίκτυα ; Ασύρματα δίκτυα τοπολογίας πλέγματος ; Ασύρματα δίκτυα ad hoc ; Συστήματα μη επανδρωμένων αεροσκαφών ; ΣμηΕΑ ; UAV ; Wireless mesh networks ; Ad-Hoc ; Security ; DefenseΠερίληψη
Ένα ασύρματο δίκτυο επικοινωνιών πλήρως κατανεμημένης τοπολογίας αποτελείται από πολλαπλά μη επανδρωμένα αεροχήματα συνδεδεμένα με ad-hoc τρόπο, ενσωματωμένα σε μια ομάδα για την επίτευξη στόχων υψηλού επιπέδου. Σε αυτή την εργασία, η οποία εκπονήθηκε στο πλαίσιο της «Διπλωματικής Εργασίας» του 3ου εξαμήνου του Προγράμματος Μεταπτυχιακών Σπουδών «Μη Επανδρωμένα Αυτόνομα και Τηλεκατευθυνόμενα Συστήματα» του Τμήματος Μηχανικών Βιομηχανικής Σχεδίασης και Παραγωγής της Σχολής Μηχανικών του Πανεπιστημίου Δυτικής Αττικής, περιγράφονται οι κύριες παράμετροι (εύρος ζώνης, ρυθμός δεδομένων, διεκπεραίωση, αριθμός κόμβων, ισχύς μετάδοσης, κάλυψη, κατανάλωση ενέργειας, ασφάλεια δικτύου), συζητείται η υλοποίηση και παρουσιάζονται τα αποτελέσματα των δοκιμών πεδίου σε ένα πυκνό ηλεκτρομαγνητικό περιβάλλον ενός ανθεκτικού δικτύου επικοινωνιών μη επανδρωμένων συστημάτων. Ο βασικός σκοπός είναι η επίδειξη ενός κινητού αδόμητου δικτύου επικοινωνίας (ΜΑΝΕΤ) που αποτελείται από μη επανδρωμένα αεροχήματα, ικανά να διατηρήσουν επαρκή ροή πληροφοριών σε ένα εχθρικό – βεβαρυμμένο λόγω ηλεκτρομαγνητικών εκπομπών περιβάλλον. Οι κόμβοι του δικτύου αυτού έχουν τη δυνατότητα διαχείρισης της κατανάλωσης ενέργειας τους προκειμένου να μεγιστοποιηθεί ο χρόνος λειτουργίας του δικτύου και ο χρόνος πτήσης των μη επανδρωμένων συστημάτων που το υλοποιούν. Από τη μελέτη προκύπτουν συμπεράσματα σχετικά με την συμπεριφορά του δικτύου ανάλογα με τον αριθμό των συνδεδεμένων σε αυτό κόμβων και την απόσταση των κόμβων από το σταθμό εδάφους, Επιπλέον αποδεικνύεται η ανθεκτικότητα του δικτύου κατά την λειτουργία του σε περιβάλλον με ηλεκτρομαγνητικές εκπομπές και την αλληλεπίδρασή του με άλλα δίκτυα επικοινωνιών που λειτουργούν στο ίδιο εύρος συχνοτήτων. Επίσης αναλύθηκε η αλληλεπίδραση των εκπομπών του δικτύου κατά των διαύλων ναυτιλίας GNSS.
Περίληψη
A wireless mesh communication network consists of multiple UAVs connected in an ad-hoc manner, integrated into a group to achieve high level goals. Τhis thesis was prepared as part of the postgraduate program of studies named "Unmanned Autonomous and Remote Controlled Systems", held by the Department of Industrial Design and Production Engineering of the University of West Attica. In this thesis, the main parameters (bandwidth, data rate, throughput, number of nodes, transmit power, coverage, power consumption, network security) of a resilient, unmanned aerial system (UAS) oriented communications network, are outlined. Implementation of a UAS communication network is discussed and results on field testing in a dense electromagnetic environment are presented. The main scope is the demonstration of an ad-hoc communication network consisting of UAVs, capable of sustaining adequate flow of information in a hostile – congested electromagnetic environment. Networked nodes may also support power consumption management in order to maximize the operational time of the network and the endurance of the UAS. The study draws conclusions on the behavior of the network depending on the number and the distance from the ground station of the networked nodes. Additionally, the resilience of the network during its operation and interaction with other communication networks operating in the same frequency range are taken under consideration. Interference against GNSS shipping channels is also analyzed.