網(wǎng)絡(luò)化無(wú)人機(jī)防御群 以防御惡意無(wú)人機(jī)

盧森堡大學(xué)的一組研究人員為無(wú)人機(jī)(UAV)開發(fā)了一種新的可行且有效的防御系統(tǒng)。他們的系統(tǒng)在預(yù)先公布在arXiv上的一篇論文中概述，包括一個(gè)防御無(wú)人機(jī)群，當(dāng)它檢測(cè)到入侵者時(shí)可以自我組織其防御陣型，將惡意無(wú)人機(jī)追逐為網(wǎng)絡(luò)群。

最近，包括亞馬遜，阿里巴巴和多米諾在內(nèi)的眾多知名公司一直在測(cè)試無(wú)人機(jī)(通常稱為無(wú)人機(jī))的使用，以向世界各地的人們提供包裹或食品。一些城市規(guī)劃者現(xiàn)在開始考慮將無(wú)人機(jī)用于智能城市的設(shè)計(jì)，例如通過(guò)合并所謂的無(wú)人機(jī)飛行區(qū)和無(wú)人機(jī)高速公路。

然而，無(wú)人機(jī)的廣泛采用帶來(lái)了許多安全風(fēng)險(xiǎn)。因此，應(yīng)充分監(jiān)控他們的行為動(dòng)態(tài)和移動(dòng)性，以便檢測(cè)并迅速響應(yīng)入侵者，流氓無(wú)人機(jī)和惡意無(wú)人機(jī)。

“未來(lái)幾年，成千上萬(wàn)的無(wú)人機(jī)將迎來(lái)天空，以實(shí)現(xiàn)食品和包裹遞送，監(jiān)控和維護(hù)等各種服務(wù)，”進(jìn)行這項(xiàng)研究的研究人員之一Matthias Brust告訴Tech Xplore。“現(xiàn)在，許多城市正在努力建立指定的無(wú)人機(jī)飛行區(qū)。然而，大量無(wú)人機(jī)的部署伴隨著風(fēng)險(xiǎn)和安全問(wèn)題，特別是因?yàn)闊o(wú)人機(jī)的速度，靈活性和自主性。我們的研究側(cè)重于這個(gè)問(wèn)題無(wú)人機(jī)防御系統(tǒng)如何快速自主地對(duì)付進(jìn)入飛行區(qū)的粗糙或惡意無(wú)人機(jī)，并采取適當(dāng)?shù)膶?duì)策。“

為了解決與無(wú)人機(jī)相關(guān)的安全問(wèn)題，Brust和他的同事開發(fā)了一種新的防御系統(tǒng)，可以攔截和護(hù)送飛行區(qū)外的惡意或無(wú)賴無(wú)人機(jī)。他們的系統(tǒng)由一群無(wú)人機(jī)組成，可以在探測(cè)到入侵者，追逐入侵者并中和威脅時(shí)自動(dòng)組織其防御陣型。

“我們開發(fā)了一種模塊化和局部算法，它運(yùn)行在每個(gè)無(wú)人機(jī)上，使其能夠根據(jù)其相鄰無(wú)人機(jī)的狀態(tài)自主做出正確的決定 - 形成一個(gè)所謂的”智能蜂群“無(wú)人機(jī)，”Brust解釋道。“在初步部署和檢測(cè)入侵者后，防御無(wú)人機(jī)構(gòu)成了一個(gè)自組織網(wǎng)絡(luò)，并通過(guò)本地封裝算法將其與環(huán)境隔離，以便將其從飛行區(qū)護(hù)送，從而攔截入侵者。”

研究人員開發(fā)了一種新的自動(dòng)平衡聚類過(guò)程，確保無(wú)人機(jī)群體以有效的形式排列，以攔截和捕獲流氓無(wú)人機(jī)。一旦捕獲，群組就可以安全地護(hù)送飛行區(qū)外的惡意車輛。

“最具挑戰(zhàn)性的任務(wù)是開發(fā)一種不需要全系統(tǒng)共識(shí)才能運(yùn)行的本地算法，”Brust說(shuō)。“此外，我們需要確保每架無(wú)人機(jī)能夠在適當(dāng)?shù)臅r(shí)刻切換到正確的防御機(jī)動(dòng)階段。我們采用模塊化設(shè)計(jì)解決了這個(gè)問(wèn)題，為捕捉和護(hù)航編隊(duì)創(chuàng)造了平衡的全群攔截結(jié)構(gòu)“。

研究人員采用完全本地化的方法，采用模塊化設(shè)計(jì)，包括五個(gè)階段：部署，聚類，編隊(duì)，追逐和護(hù)送。使用原型UAV模擬器的測(cè)試表明，該系統(tǒng)是可行的，可以抵抗通信損失，并且始終如一地運(yùn)行良好。

“與集中式方法相比，本地方法對(duì)于實(shí)際應(yīng)用特別有意義，”Brust說(shuō)。“所提議的方法也具有高度可擴(kuò)展性，這使其成為各種應(yīng)用程序的一個(gè)非常有趣的候選者。”

將來(lái)，Brust及其同事設(shè)計(jì)的創(chuàng)新防御系統(tǒng)有助于提高無(wú)人機(jī)的安全性，因?yàn)樗鼈兊玫搅藦V泛采用。在成功完成初步評(píng)估和模擬后，研究人員即將在現(xiàn)實(shí)世界中測(cè)試他們的防御系統(tǒng)。

“在算法開發(fā)和驗(yàn)證研究之后，我們現(xiàn)在正在將無(wú)人機(jī)防御系統(tǒng)部署在真正的無(wú)人機(jī)上進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，”Brust說(shuō)。