Передача даних дистанційно пілотованого літального апарату через наземну мережу

Автор(и)

  • Andrii Grekhov Національний авіаційний університет
  • Vasyl Kondratiuk Національний авіаційний університет
  • Svitlana Ilnytska Університет Веньчжоу

DOI:

https://doi.org/10.18372/2306-1472.84.14949

Ключові слова:

дистанційно пілотований літальний аппарат (ДПЛА), безпілотний літальний апарат (БПЛА), канал зв'язку, пряма видимість, поза зоною видимості, наземна мережа, трафік даних, розмір транзакції, час між транзакціями, частота помилок у бітах, вірогідність збою

Анотація

Вперше було створено моделі каналів зв'язку дистанційно пілотованих літальних апаратів, що включають наземну мережу, проаналізовано залежності середнього використання каналу від розміру транзакцій з різними законами статистичного розподілу для часу між транзакціями. Було досліджено канали зв’язку із різними смугами пропускання, вивчено вплив частоти помилок в бітах та шансів відмови пакета на використання каналу зв'язку. Результати показують, що найкращим для передачі даних є закон розподілу LogNormal. Уперше було порівняно передачу даних по каналу зв'язку прямої видимості із ДПЛА та через наземну мережу (поза зоною видимості).

Біографії авторів

Andrii Grekhov, Національний авіаційний університет

Doctor of Physical and Mathematical Sciences, Professor, National Aviation University.Education: Kyiv State T. Shevchenko University (1973). Research area: surveillance, ADS-B systems, telecommunications, computer modeling.

Vasyl Kondratiuk, Національний авіаційний університет

Director of Research and Training Centre "Aerospace Centre", National Aviation University. Education: Kyiv Polytechnic Institute (1985) Research area: global navigation satellite systems, unmanned aerial vehicles, aviation, performance-based navigation (PBN), experimental techniques.

Svitlana Ilnytska, Університет Веньчжоу

Ph.D, Senior Researcher in the Institute of Laser and Optoelectronics Intelligent Manufacturing, Wenzhou University (China). Education: National Aviation University (2007) Research area: computer modelling, integrated satellite-inertial navigation systems, unmanned aerial vehicles, global navigation satellite systems, aviation, performance-based navigation (PBN), UAV communication channels, space-air-ground integrated systems, experimental techniques.

Посилання

Gupta, L., Jain, R., & Vaszkun, G. (2016). Survey of Important Issues in UAV Communication Networks. IEEE Communications Surveys and Tutorials, 18(2). https://doi.org/10.1109/COMST.2015.2495297

Hayat, S., Yanmaz, E., & Muzaffar, R. (2016). Survey on Unmanned Aerial Vehicle Networks for Civil Applications: A Communications Viewpoint. In IEEE Communications Surveys and Tutorials (Vol. 18, Issue 4). https://doi.org/10.1109/COMST.2016.2560343

Motlagh, H.N., Taleb, T., & Arouk, O. (2016). Low-Altitude Unmanned Aerial Vehicles-Based Internet of Things Services: Comprehensive Survey and Future Perspectives. IEEE Internet of Things Journal, 3(6), pp. 899–922. https://doi.org/10.1109/JIOT.2016.2612119

Sharma, V., & Kumar, R. (2017). Cooperative frameworks and network models for flying ad hoc networks: a survey. Concurrency and Computation: Practice and Experience, 29(4). https://doi.org/10.1002/cpe.3931

Khuwaja, A. A., Chen, Y., Zhao, N., Alouini, M. S., & Dobbins, P. (2018). A survey of channel modeling for UAV communications. IEEE Communications Surveys and Tutorials, 20(4), pp. 2804–2821. https://doi.org/10.1109/COMST.2018.2856587

Khawaja, W., Guvenc, I., Matolak, D. W., Fiebig, U., & Schneckenburger, N. (2019). A Survey of Air-to-Ground Propagation Channel Modeling for Unmanned Aerial Vehicles. IEEE Communications Surveys & Tutorials, 21(3), pp. 2361–2391. https://doi.org/10.1109/COMST.2019.2915069

Cao, X., Yang, P., Alzenad, M., Xi, X., Wu, D., & Yanikomeroglu, H. (2018). Airborne communication networks: A survey. In IEEE Journal on Selected Areas in Communications (Vol. 36, Issue 9, pp. 1907–1926). https://doi.org/10.1109/JSAC.2018.2864423

Li, B., Fei, Z., & Zhang, Y. (2019). UAV Communications for 5G and Beyond: Recent Advances and Future Trends. IEEE Internet of Things Journal, 6(2), pp. 2241–2263. https://doi.org/10.1109/JIOT.2018.2887086

Vinogradov, E., Sallouha, H., De Bast, S., Azari, M. M., & Pollin, S. (2018). Tutorial on UAVs: A blue sky view on wireless communication. In Journal of Mobile Multimedia (Vol. 14, Issue 4, pp. 395–468). https://doi.org/10.13052/jmm1550-4646.1443

Mozaffari, M., Saad, W., Bennis, M., Nam, Y. H., & Debbah, M. (2019). A Tutorial on UAVs for Wireless Networks: Applications, Challenges, and Open Problems. IEEE Communications Surveys and Tutorials, 21(3), pp. 2334–2360. https://doi.org/10.1109/COMST.2019.2902862

Sharma, V. (2019). Advances in Drone Communications, State-of-the-Art and Architectures. Drones, 3(1), 21 p. https://doi.org/10.3390/drones3010021

Khan, M. A., Qureshi, I. M., & Khanzada, F. (2019). A Hybrid Communication Scheme for Efficient and Low-Cost Deployment of Future Flying Ad-Hoc Network (FANET). Drones, 3(1), 16 p. https://doi.org/10.3390/drones3010016

Yan, C., Fu, L., Zhang, J., & Wang, J. (2019). A Comprehensive Survey on UAV Communication Channel Modeling. IEEE Access, 7, pp. 107769– 107792. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2019.2933173

Bing, L. (2017). Study on Modeling of Communication Channel of UAV. Procedia Comput. Sci., 107(C), pp. 550–557. https://doi.org/10.1016/j.procs.2017.03.129

Fotouhi, A., Qiang, H., Ding, M., Hassan, M., Giordano, L. G., Garcia-Rodriguez, A., & Yuan, J. (2019). Survey on UAV Cellular Communications: Practical Aspects, Standardization Advancements, Regulation, and Security Challenges. IEEE Communications Surveys Tutorials, 21(4), pp. 3417– 3442. https://doi.org/10.1109/COMST.2019.2906228

Marchese, M., Moheddine, A., & Patrone, F. (2019). IoT and UAV integration in 5G hybrid terrestrial-satellite networks. Sensors (Switzerland), 19(17), 3704 p. https://doi.org/10.3390/s19173704

Grekhov, A., Kondratiuk, V., Ermakov, A., & Chernyuk, E. (2017). Influence of Transmitter Nonlinearities on Data Transmission from Remotely Piloted Air System. Proceedings of the National Aviation University, 3, pp. 33–41.

Grekhov, V. Kondratiuk, S. Ilnytska, A. (2018). Nonlinearities Impact on Satellite RPAS Communication in Clusters. Global Journal Of Research In Engineering. Available at:

https://engineeringresearch.org/index.php/GJRE/article/view/1805.

Grekhov, A., Kondratiuk, V., & Ilnitska, S. (2019). RPAS Satellite Communication Channel Based on IEEE 802.11b Standard. Transport and Aerospace Engineering, 7(1), pp. 32–40. https://doi.org/10.2478/tae-2019-0004.

Grekhov, A., Kondratiuk, V., Ilnytska, S., Vyshnyakova, Y., Kondratiuk, M., & Trykoz, V. (2019). Satellite Traffic Simulation for RPAS Swarms. 2019 IEEE 5th International Conference Actual Problems of Unmanned Aerial Vehicles Developments, APUAVD 2019 - Proceedings, pp. 265–269. https://doi.org/10.1109/APUAVD47061.2019.8943881

Grekhov, A. M. (2019). Recent Advances in Satellite Aeronautical Communications Modeling. IGI Global. https://doi.org/10.4018/978-1-5225-8214-4

Federal Aviation Administration (FAA) Releases Aerospace Forecast Fiscal Years (FY) 2018-2038. (2018). Available at: https://www.faa.gov/news/updates/?newsId=89870

SESAR JU. European Drones Outlook Study. (2016). Available at: https://www.sesarju.eu/sites/default/files/documents/reports/European_Drones_Outlook_Study_2016.pdf

Sekander, S., Tabassum, H., & Hossain, E. (2017). Multi-tier Drone Architecture for 5G/B5G Cellular Networks: Challenges, Trends, and Prospects. CoRR, abs/1711.08407. Available at: http://arxiv.org/abs/1711.08407

Genc, H., Zu, Y., Chin, T.-W., Halpern, M., & Reddi, V. J. (2017). Flying IoT: Toward Low-Power Vision in the Sky. IEEE Micro, 37(6), pp. 40– 51. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2018.2819189

Ding, G., Wu, Q., Zhang, L., Lin, Y., Tsiftsis, T. A., & Yao, Y. (2018). An Amateur Drone Surveillance System Based on the Cognitive Internet of Things. IEEE Communications Magazine, 56(1), pp. 29–35. https://doi.org/10.1109/MCOM.2017.1700452

Locke, J. (2019). IoT Drones: How the Use Cases for Drones are Changing. IoT Drones: How the Use Cases for Drones Are Changing. Available at: https://www.digi.com/blog/post/iot-drones-how-use-cases-for-drones-are-changing

Marchese, M., Moheddine, A., & Patrone, F. (2019). IoT and UAV integration in 5G hybrid terrestrial-satellite networks. Sensors (Switzerland), 19(17), 3704 p. https://doi.org/10.3390/s19173704

Vikranth, D. R. (2017). UAV Swarm Co-Ordination and Control Using Grossberg Neural Network. International Journal of Computer Science Trends and Technology (IJCST), 5(4), pp. 1–7. Available at: http://www.ijcstjournal.org/volume-5/issue-4/IJCST-V5I4P1.pdf

Cui, Q., Liu, P., Wang, J., & Yu, J. (2017). Brief analysis of drone swarms communication. 2017 IEEE International Conference on Unmanned Systems (ICUS), pp. 463-466.

Zeng, T., Mozaffari, M., Semiari, O., Saad, W., Bennis, M., & Debbah, M. (2018). Wireless Communications and Control for Swarms of Cellular-Connected UAVs. 2018 52nd Asilomar Conference on Signals, Systems, and Computers, pp. 719–723. https://doi.org/10.1109/ACSSC.2018.8645472

Campion, M., Ranganathan, P., & Faruque, S. (2018). A Review and Future Directions of UAV Swarm Communication Architectures. 2018 IEEE International Conference on Electro/Information Technology (EIT), pp. 903–908. https://doi.org/10.1109/EIT.2018.8500274

Campion, M., Ranganathan, P., & Faruque, S. (2019). UAV swarm communication and control architectures: a review. Journal of Unmanned Vehicle Systems, 7(2), pp. 93–106. https://doi.org/10.1139/juvs-2018-0009

Zeng, Y., & Zhang, R. (2017). Energy-Efficient UAV Communication with Trajectory Optimization. IEEE Transactions on Wireless Communications, 16(6). https://doi.org/10.1109/TWC.2017.2688328

Downloads

Опубліковано

21.10.2020

Як цитувати

Grekhov, A., Kondratiuk, V., & Ilnytska, S. (2020). Передача даних дистанційно пілотованого літального апарату через наземну мережу. Вісник Національного авіаційного університету, 84(3), 19–26. https://doi.org/10.18372/2306-1472.84.14949

Номер

Том 84 № 3 (2020)

Розділ

Аерокосмічні системи моніторінгу та керування

Ліцензія

Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з такими умовами:

  1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.

  2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.

  3. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).