Performance analysis of multi-hop broadcast protocols for distributed UAV formation control applications

Análisis de desempeño de protocolos broadcast multi-salto para aplicaciones de control distribuido de formaciones UAV

dc.contributorSalvador Villarreal Reyes
dc.contributorGabriel Alejandro Galaviz Mosqueda
dc.creatorEDUARDO GIOVANNI CABRAL PACHECO
dc.date2019
dc.date.accessioned2023-03-16T14:32:18Z
dc.date.available2023-03-16T14:32:18Z
dc.identifierhttp://cicese.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1007/3035
dc.identifier.urihttps://repositorioslatinoamericanos.uchile.cl/handle/2250/6231002
dc.descriptionMulti-unmanned aerial vehicle (multi-UAV) systems have become popular in applications such as precision agriculture, remote sensing, and pollution monitoring. Commonly, multi-UAV systems require to reach and maintain a specific flight formation during mission execution. This can be achieved by using a distributed UAV formation control strategy in which each UAV has a flight controller whose function is to calculate the control actions for the UAV actuators such that the UAV formation is maintained. To perform this task, the control strategy requires the reliable and timely exchange of information within the UAV formation. The information that is needed by the controller is commonly referred to as state information (SI). It has been assumed that SI can be properly disseminated by means of multi-hop communications, i.e., by deploying a flying ad-hoc network (FANET). In this sense, multi-hop broadcast protocols (MBPs) that were previously proposed for mobile and vehicular ad-hoc networks seem to be suited for this task. However, previous work dealing with distributed UAV formation control has made communication and networking assumptions that would be hard to fulfill in actual FANET deployments. Moreover, the efficiency of the MBPs to disseminate SI within an FANET remains unexplored. The goal of this thesis work is to analyze how the network performance offered by different MBPs impacts the effectiveness of distributed UAV formation control to maintain UAV formation. An evaluation framework to perform this task is proposed in this thesis work. The simulation results demonstrate the relevance of MBP performance in SI message dissemination and thus in the ability of the controller to maintain a formation.
dc.descriptionLos sistemas de múltiples vehiculos aéreos no tripulados (multi-UAV, por sus siglas en inglés) se han vuelto populares en aplicaciones como agricultura de precisión, sensado remoto, y monitoreo de contaminación. Comunmente, los sistemas multi-UAV requieren alcanzar y mantener un vuelo en formación específico durante la ejecución de una misión. Esto puede ser logrado mediante el uso de una estrategia de control de formación UAV distribuida en la cual cada UAV tiene un controlador de vuelo cuya función es calcular las consignas de control para los actuadores, y así mantener el vuelo en formación. Para llevar a cabo esta tarea, la estrategia de control requiere el intercambio confiable y oportuno de información dentro de la formación. La información requerida por el controlador es comúnmente refererida como información de estado (SI, por sus siglas en inglés). Se ha asumido que la SI puede ser diseminada correctamente por medio de comunicaciones multi-salto, i.e., mediante el desplege de una red ad hoc aérea (FANET, por sus siglas en inglés). En este sentido, los protocolos broadcast multi-salto (MBPs, por sus siglas en inglés) que fueron previamente propuestos para redes ad hoc móviles y vehiculares parecen ser factibles de usarse para esta tarea. Sin embargo, trabajos previos en control de formación UAV distribuido han hecho suposiciones en aspectos de comunicaciones y de redes que son difíciles de cumplir en escenarios de FANETs reales. Además, la eficiencia de los MBPs para diseminar la SI dentro de una FANET es un aspecto aún inexplorado. El objetivo de este trabajo de tesis es analizar como el desempeño de red ofrecido por diferentes MBPs impacta la efectividad de un sistema de control de formación UAV distribuido. Un marco de evaluación para llevar a cabo esta tarea se ha propuesto en este trabajo de tesis. Los resultados de simulación demuestran la relevancia del desempeño de los MBPs en la diseminación de mensajes SI, y por ende en la capacidad del controlador para mantener la formación.
dc.formatapplication/pdf
dc.languageeng
dc.publisherCICESE
dc.relationcitation:Cabral Pacheco, E.G. 2019. Performance analysis of multi-hop broadcast protocols for distributed UAV formation control applications. Thesis Ph.D. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California. 102 pp.
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rightshttp://creativecommons.org/licenses/by/4.0
dc.subjectinfo:eu-repo/classification/Author/broadcast, control, dissemination, multi-hop, FANET, UAV formation
dc.subjectinfo:eu-repo/classification/Autor/broadcast, control, disseminación, multi-salto, FANET, formation UAV
dc.subjectinfo:eu-repo/classification/cti/7
dc.subjectinfo:eu-repo/classification/cti/33
dc.subjectinfo:eu-repo/classification/cti/3325
dc.subjectinfo:eu-repo/classification/cti/332505
dc.subjectinfo:eu-repo/classification/cti/332505
dc.titlePerformance analysis of multi-hop broadcast protocols for distributed UAV formation control applications
dc.titleAnálisis de desempeño de protocolos broadcast multi-salto para aplicaciones de control distribuido de formaciones UAV
dc.typeinfo:eu-repo/semantics/doctoralThesis


Este ítem pertenece a la siguiente institución