Kontextsensitive Vernetzungsstrategien für avionische Sensorsysteme:
Gespeichert in:
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| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Aachen
Shaker
2012
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| Schriftenreihe: | Dortmunder Beiträge zu Kommunikationsnetzen und -systemen
5 |
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | 205 S. Ill., graph. Darst. 21 cm, 332 g |
| ISBN: | 9783844011937 |
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|---|---|
| adam_text | INHALTSVERZEICHNIS
KURZFASSUNG V
INHALTSVERZEICHNIS V
BILDVERZEICHNIS VII
TABELLENVERZEICHNIS XI
ABKUERZUNGSVERZEICHNIS XI
1 EINLEITUNG 1
1.1 MOTIVATION UND ANWENDUNGSGEBIET 1
1.2 LOESUNGSANSATZ FUER EINE UEBERGREIFENDE MUAV-SYSTEMARCHITEKTUR .... 3
1.2.1 DRONE TO GROUND STATION LINKS (DGSL) 5
1.2.2 INTER DRONE LINKS (IDL) 7
1.2.3 ANWENDERZENTRISCHE VERNETZUNG DER SYSTEMKOMPONENTEN .... 7
1.2.4 RESTRIKTIONEN UND RANDBEDINGUNGEN DES SYSTEMMODELLS .... 10
1.3 ZIELE UND HAUPTFRAGESTELLUNGEN 10
1.3.1 OPTIMIERUNG DES KOMMUNIKATIONS- UND BEWEGUNGSVERHALTENS 11
1.3.2 UBERGREIFENDE BASISFRAGESTELLUNGEN DES SYSTEMENTWURFS 14
1.4 EINORDNUNG UND ABGRENZUNG
DES THEMAS 16
2 BEWERTUNG EXISTIERENDER BASISTECHNOLOGIEN UND FORSCHUNGSANSAETZE 19
2.1 FORMULIERUNG DER ANFORDERUNGEN FUER DEN SYSTEMENTWURF 19
2.2 GRUNDLAGEN 20
2.2.1 KOMMUNIKATIONSNETZE UND -SYSTEME 20
2.2.2 AGENT UND SCHWAERM 21
2.2.3 MOBILITAETSMODELLE IN DER NETZPLANUNG 25
2.2.4 UNMANNED AERIAL VEHICLE (UAV) 28
2.3 AUSWAHL GEEIGNETER ZUGRIFFSTECHNOLOGIEN UND VERNETZUNGSSTRATEGIEN .
. 29
2.3.1 LEISTUNGSPARAMETER AUSGEWAEHLTER MOBILFUNKNETZE 30
2.3.2 ZELLULARFUNKNETZE ALS DGSL-BASISTECHNOLOGIE 32
2.3.3 AD-HOC VERNETZUNGSKONZEPTE ALS IDL-BASISTECHNOLOGIE 35
2.3.4 EIGNUNG ZIVILER LUFTFAHRT- UND SATELLITENKOMMUNIKATIONSSYSTEME 40
2.4 PLANUNGSMETHODEN UND KOGNITIVE STRATEGIEN ZUR SENSORPOSITIONIERUNG .
42
2.4.1 KLASSISCHER ENTWURFSPROZESS IN DER NETZPLANUNG 42
2.4.2 SELBSTORGANISIERENDE TOPOLOGIEPLANUNG FUER AVIONISCHE SENSORNETZE
43
2.4.3 VORONOI- UND LLOYD-BASIERTE GRUPPENMOBILITAET 46
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2.5 UAV-BASIERTE KOMMUNIKATIONSSYSTEME UND ARTVERWANDTE FORSCHUNG . . 52
2.5.1 CHEMOTAXIS, ANEMOTAXIS UND FLUXOTAXIS 52
2.5.2 AUTONOME SENSORNETZE FUER DIE AVIONISCHE FERNERKUNDUNG .... 54
2.5.3 AVIONISCHE SERVICE-BEREITSTELLUNG UND NETZPLANUNG 55
2.6 UBERGREIFENDE BEWERTUNG EXISTIERENDER LOESUNGSANSAETZE 57
3 SYSTEMENTWURF DES AVIONISCHEN SENSORNETZES 61
3.1 NETZARCHITEKTUR UND VERTEILUNG DER PHYSIKALISCHEN INSTANZEN 61
3.1.1 AVIONISCHE SUBSYSTEME 61
3.1.2 BODENGEBUNDENE SUBSYSTEME 62
3.2 DIENSTEARCHITEKTUR, SCHNITTSTELLEN UND FUNKTIONEN 63
3.3 PROTOKOLLENTWURF ZUR
LOGISCHEN VERNETZUNG DER SUBSYSTEME 66
3.3.1 LUFTKOMMUNIKATION: DGSL UND IDL PROTOKOLL 66
3.3.2 BODENKOMMUNIKATION 70
3.3.3 VERNETZUNG UND ADRESSIERUNG DER LUFT- UND BODENEINHEITEN . . 71
3.4 AGENTENENTWURF ZUR
FUNKFELDSENSITIVEN MOBILITAETSPLANUNG 73
4 KONZEPTION UND EVALUATION KOMMUNIKATIONSSENSITIVER
MOBILITAETSALGORITHMEN 77
4.1 ANFORDERUNGEN UND LEISTUNGSINDIKATOREN DER KANALADAPTIVEN MOBILITAET
77
4.2 GRUNDKONZEPT KOMMUNIKATIONSSENSITIVER MOBILITAETSALGORITHMEN .... 79
4.3 ANNAHMEN, RANDBEDINGUNGEN UND MODELLIERUNG DER EINSATZUMGEBUNG 82
4.4 KOMMUNIKATIONSSENSITIVE MOBILITAETSSTRATEGIEN AUF MIKROEBENE 84
4.4.1 CLUSTER BREATHING (CB) 84
4.4.2 CLUSTER FUSION (CF) 88
4.4.3 COOPERATIVE REPELLING WALK (COOPRW) 90
4.4.4 SMART CUBE (SC) 92
4.4.5 NEIGHBOR REPELLENCE (NR) ZUR KOLLISIONSVERMEIDUNG 96
4.5 MAKROSKOPISCHE GRUPPENMOBILITAETSALGORITHMEN 97
4.5.1 REFERENZ: DETERMINISTISCHE TOURENPLANUNG (DTP) 98
4.5.2 REFERENZ: SEIF REPELLING WALK (SRW) 99
4.5.3 CLUSTER REPELLING WALK (C1RW) 101
5 EXPERIMENTELLE VALIDIERUNG UND KANALCHARAKTERISIERUNG 103
5.1 PROTOTYPENENTWURF UND
-VALIDIERUNG 103
5.2 UNTERSUCHUNG DER
STABILITAET UND IDL-IMMUNITAET GEGEN EIGENINTERFERENZEN
106
5.2.1 MESSAUFBAU UND VORGEHENSWEISE FUER DIE INTERFERENZANALYSE . . . 107
5.2.2 INTERFERENZ- UND SKALIERBARKEITSANALYSE FUER DIE IDL 108
5.3 EVALUIERUNG VON LATENZZEITEN IN ZELLULARFUNKNETZEN 114
5.4 CHARAKTERISIERUNG DES FUNKKANALS FUER LOW ALTITUDE PLATFORMS 117
5.4.1 FUNKAUSBREITUNGSEIGENSCHAFTEN DER INTER DRONE LINKS 117
5.4.2 FUNKAUSBREITUNGSEIGENSCHAFTEN DER
DRONE TO GROUND
STATION LINKSLL9
5.4.3 ENTWURF
EINES HOEHEN- UND DISTANZABHAENGIGEN KANALMODELLS . . 121
6 ANALYSE DER SELBSTKONFIGURIERENDEN TEAMSTRATEGIEN ZUR UAV-VERNETZUNG
127
6.1 METHODEN ZUR MODELLIERUNG UND ANALYSE 127
6.1.1 MULTISKALARE SIMULATIONSARCHITEKTUR 127
6.1.2 EINFLUSS DER KINEMATISCHEN EIGENSCHAFTEN 129
6.2 ANALYSE DER MIKROSKOPISCHEN EFFIZIENZ: NETZTOPOLOGIE UND KOHAERENZ .
. 130
6.2.1 KOOPERATIVE WAHRNEHMUNG IM UAV-CLUSTER 131
6.2.2 CLUSTER BREATHING (CB) 132
6.2.3 COOPERATIVE REPELLING WALK (COOPRW) 145
6.2.4 SMART CUBE (SC) 150
6.3 VERGLEICH UND DISKUSSION DER ENTWICKELTEN VERFAHREN 155
7 LEISTUNGSBEWERTUNG DER KOMMUNIKATIONSSENSITIVEN ERKUNDUNGSSTRATEGIEN
159
7.1 SZENARIO UND VERSUCHSBESCHREIBUNG 159
7.2 ANALYSE DER RAEUMLICHEN ERKUNDUNG (SER) 160
7.2.1 EINFLUSS DER KANALQUALITAET AUF
DIE ERKUNDUNG 161
7.2.2 EINFLUSS DER MESH-GROESSE AUF DIE ERKUNDUNG 162
7.3 VERTEILUNGS- UND REDUNDANZANALYSE DER NETZPLANUNG 165
7.4 VALIDIERUNG DES SIMULATIONSMODELLS DURCH MARKOV-KETTEN 169
7.4.1 MODELLIERUNG VON ZUSTANDSRAUM UND UBERGANGSDIAGRAMM . . . 169
7.4.2 STOCHASTISCHE BERECHNUNG DER RAEUMLICHEN EXPLORATIONSEFFIZIENZ 171
7.4.3 ANALYSE UND VALIDIERUNG DER DREIDIMENSIONALEN ERKUNDUNG . . 173
8 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 177
WISSENSCHAFTLICHER TAETIGKEITSNACHWEIS 181
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