Establishment of Optimal Route Control System for Small Unmanned Aircraft Movement using Smart Meter Wireless Devices

利用智能仪表无线设备建立小型无人机运动最优航路控制系统

• 批准号: 21K11875
• 负责人: 上田 清志
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Nihon University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21K11875/
• 关键词: 経路ロック方式; 多階層ネットワーク構築方式; ノード自律危険度評価方式; 複数経路探索法; 輻輳抑制航行制御分散管理手法; 中継機能配置ノード選択アルゴリズム; 重み付けダイクストラ法; 移動基地局経路決定法; 無線ジオフェンス飛行禁止領域回避軌道制御手法; 最適経路制御; 小型無人機; 危険度自律判定; 無線デバイス; 無線マルチホップネットワーク

各ノードが、相互通信によりノード間距離、近隣ノード密度、経路利用履歴等から住宅密集地内の一般ノード、住宅密集地外の転送ノード、複数段階の危険度を判定する分散アルゴリズムの基本方式を確立した。複数段階の危険度をもとにして、より安全で効率的な航行経路を構築する最適経路制御方式を確立した。複数の移動機が航行する際、移動機同士が衝突する危険をさけるため、同じリンクを使用しない経路を構築する経路ロック方式と航行高度の多階層ネットワーク構築方式を確立した。具体的には、OLSRをベースに、リンクをロックするRKメッセージを追加し、多階層の仮想リンクを各ノードが管理する。ネットワークシミュレータにて提案プロトコルの有効性を評価確認した。宅配サービスの要件を満たしつつ複数経路から最適経路の選択が可能となるように、無人移動機の移動時間と安全性を考慮したAODVベースの複数経路構築法を確立した。具体的には、RREQメッセージを移動時間と安全性とで評価し複数保存し、評価前に不必要なRREQメッセージをフィルタリングする方式により実用的な方式を確立した。高密度に無人移動機が飛び交う環境において、無人移動機の輻輳を抑制し、航行品質を保証するための航行制御分散管理手法を確立した。無人移動機経路構築する無線マルチホップネットワークの中継機能をすべてのノードにもたせるのではなく、OLSRのMPR集合方法を応用した選定手法を確立した。また、Dockerを用いたユーザPCコンピューティングシステムによる無線マルチホップネットワークシミュレーションの効率的実行方法に着手した。さらに、無線デバイスでリアルタイムにFingerPrintを更新する室内の位置測定方式を確立した。

建立了分布式算法的基本方法，其中每个节点根据节点间距离、相邻节点密度、路由确定人口稠密小区内的一般节点、人口稠密小区外的转发节点以及多级风险通过相互交流了解使用历史记录等。我们建立了最优航线控制方法，根据多个风险级别构建更安全、更高效的航行航线。为了避免多架移动飞行器在导航时发生碰撞的风险，我们建立了构建不使用相同链路的航线锁定方法以及导航高度的多层网络构建方法。具体来说，每个节点通过在OLSR的基础上添加RK消息锁定链路来管理多层虚拟链路。我们使用网络模拟器评估并确认了所提出协议的有效性。我们建立了一种基于AODV的多路线构建方法，考虑了无人移动车的行驶时间和安全性，从而可以在满足送货上门服务要求的同时从多条路线中选择最优路线。具体来说，我们通过从旅行时间和安全性方面评估 RREQ 消息、存储多个 RREQ 消息并在评估之前过滤掉不必要的 RREQ 消息，建立了一种实用方法。在无人移动车高密度飞行的环境下，我们建立了导航控制分布式管理方法，抑制无人移动车拥堵，保证导航质量。我们建立了一种应用OLSR的MPR聚合方法的选择方法，而不是要求所有节点都具有无线多跳网络的中继功能来构建无人移动路由。我们还开始开发一种有效的方法，用于使用 Docker 的用户 PC 计算系统运行无线多跳网络模拟。此外，我们建立了一种室内定位方法，可以使用无线设备实时更新指纹。

项目成果

リンク階層化を用いたOLSRベースの複数無人移動機経路構築法の評価

基于OLSR的链路分层多无人移动路径构建方法评估

• 发表时间: 2022
• 作者: 郡司 遥輝;上田 清志;三好 匠;山崎 託;山本 嶺
• 通讯作者: 山本 嶺

Dockerを用いたユーザPCコンピューティングシステムによる無線マルチホップネットワークシミュレーションの効率的実行

使用 Docker 的用户 PC 计算系统高效执行无线多跳网络模拟

• 发表时间: 2023
• 作者: 郡司 遥輝;舩曵 信生;Hein Htet;Lynn Htet Aung，山崎 託;山本 嶺;三好 匠;上田 清志
• 通讯作者: 上田 清志

Proactive Route Construction for UAV Delivery considering Distance and Safety using Wireless Multi-hop Network

• DOI: 10.1587/comex.2022xbl0053
• 发表时间: 2022-04-22
• 期刊: IEICE COMMUNICATIONS EXPRESS
• 影响因子: 0.3
• 作者: Gunji, Haruki;Yamazaki, Taku;Ueda, Kiyoshi
• 通讯作者: Ueda, Kiyoshi

Route Construction Method Considering Travel Time and Safety of UAV Using Wireless Multi-Hop Network

考虑无人机旅行时间和安全的无线多跳网络路由构建方法

• 发表时间: 2021
• 作者: Yuto Kokubun;Kiyoshi Ueda
• 通讯作者: Kiyoshi Ueda

無線ジオフェンスによる飛行禁止領域回避のためのUAV軌道制御手法

利用无线地理围栏避开禁飞区的无人机轨迹控制方法

• 发表时间: 2022
• 作者: 百枝 和哉;三好 匠;山崎 託;シルバーストン トーマス;山本 嶺;上田 清志
• 通讯作者: 上田 清志