Sieć dronów zapewni niezbędną łączność w strefach klęsk żywiołowych
Kluczowe znaczenie ma zapewnienie dobrej komunikacji w sytuacjach awaryjnych. Sieć komórkowa uszkodzona na przykład w wyniku poważnego trzęsienia ziemi może znacznie utrudnić działania ratownicze. „Przywrócenie wszystkiego do działania może zająć kilka dni, w zależności od okoliczności” — wyjaśnia lider projektu HERMES, Prodromos Mekikis, obecnie pracownik naukowy w korporacyjnej jednostce badawczo-technologicznej grupy Hilti w Liechtensteinie.
Drony zapewnią sieć komunikacyjną ad hoc
Ten scenariusz skłonił Mekikisa i jego kolegów do zastanowienia się nad użytecznością elastycznego rozmieszczania dostępnych dronów. Mogłyby one, wyposażone w technologię komunikacyjną, zapewnić niezbędną sieć komunikacyjną ad hoc dla ratowników. Taka sieć może być również potencjalnie wdrażana na obszarach wiejskich o słabym zasięgu lub w gęstych obszarach miejskich w przypadku przeciążenia sieci. W ramach projektu HERMES, wspieranego przez program działania „Maria Skłodowska-Curie”, Mekikis postanowił zademonstrować wykonalność tej koncepcji. Projekt był koordynowany przez George'a Karagiannidisa, profesora na Uniwersytecie Arystotelesa w Salonikach w Grecji. Mekikis rozpoczął od zidentyfikowania kluczowych wyzwań, które należy pokonać. „Pierwszą przeszkodą jest łączność” — mówi. „Musisz być w stanie zapewnić łączność między dronami, między dronami a użytkownikami oraz między dronami a zapleczem sieci”. Drugim wyzwaniem jest zasilanie. Czas działania akumulatora w dronach jest zwykle ograniczony — do godziny — a dodawanie po prostu większej liczby akumulatorów tylko zwiększa ich ciężar. Ostatnim wyzwaniem jest orkiestracja: każda sieć dronów musi działać płynnie, aby zapewnić nieprzerwaną łączność.
Integracja rekonfigurowalnych inteligentnych powierzchni
Projekt koncentrował się na potencjale wykorzystania rekonfigurowalnych inteligentnych powierzchni (RIS). Są to programowalne struktury, którymi można manipulować w celu kontrolowania odbicia fal elektromagnetycznych. Pomysł polega na tym, że zamontowanie ich w dronach może pomóc zwiększyć nieprzerwaną łączność komórkową. „Zaczęliśmy od analiz teoretycznych, aby porównać wydajność RIS z innymi technologiami" — zauważa Mekikis. „Następnie przeprowadziliśmy eksperymenty, aby scharakteryzować wydajność wczesnych prototypów”. Aby rozwiązać kwestię zasilania i zapewnić doskonale zorganizowaną sieć dronów, opracowano zautomatyzowane oprogramowanie oparte na teorii gier i algorytmach optymalizacji. „Pomyśleliśmy o wszystkich wymaganych krokach, które pozwalają na bezpieczną i wydajną pracę — który dron ma niski poziom energii; która stacja ładowania jest zajęta; gdzie zapotrzebowanie na zasięg jest najbardziej skoncentrowane” — wyjaśnia Mekikis. „Wszystkie te złożone obliczenia musiały zostać zautomatyzowane”.
Rozwiązanie komunikacyjne dla zespołów poszukiwawczo-ratowniczych
Zaproponowane rozwiązania zostały następnie zintegrowane i przetestowane w symulowanym środowisku. Chociaż wymagało to ułamka liczby dronów potrzebnych do utrzymania komunikacji podczas prawdziwej katastrofy, Mekikis był w stanie zademonstrować wykonalność systemu. „Pokazaliśmy, że taka sieć jest możliwa do zrealizowania” — mówi. „Myślę, że może to być bardzo korzystne dla zespołów poszukiwawczo-ratowniczych. Dla mnie kolejnym krokiem naprzód byłoby zaangażowanie użytkowników końcowych tego rodzaju”. Projekt ten także umożliwił Mekikisowi rozwinięcie jego zainteresowania wykorzystaniem technologii na korzyść społeczeństwa. „Przez całą swoją karierę zawsze chciałem szukać sposobów na wykorzystanie technologii w celu zwiększenia bezpieczeństwa i potencjalnego ratowania życia” — dodaje. „Obecnie pracuję nad tym, w jaki sposób internet rzeczy (IoT) może poprawić bezpieczeństwo i produktywność na placach budowy, co jest zgodne z moją wcześniejszą pracą nad projektem HERMES".
Słowa kluczowe
HERMES, drony, RIS, katastrofa, sytuacja wyjątkowa, komunikacja, elektromagnetyczny, komórkowy
