Programvaran och hårdvaran som behövs för att samordna ett team av obemannade flygbilar (UAV) som kan kommunicera och arbeta mot ett gemensamt mål har nyligen utvecklats av KAUST -forskare.

"Att ge UAV mer autonomi gör dem till en ännu mer värdefull resurs, "säger Mohamed Abdelkader, som arbetade på projektet med sina kollegor under ledning av Jeff Shamma. "Att övervaka utvecklingen av en drönare som skickas ut för en specifik uppgift är mycket lättare än att fjärrstyra en själv. Ett team av drönare som kan kommunicera varandra ger ett verktyg som kan användas i stor utsträckning, till exempel, för att förbättra säkerheten eller ta bilder samtidigt över ett stort område. "

Forskarna testade ett Capture the Flag -spelscenario, varigenom ett team av försvarare drönare arbetade tillsammans inom ett definierat område för att fånga upp en inkräktare drönare och hindra den från att nå en specifik plats. För att ge spelet mer äkthet, och för att kontrollera om deras algoritmer skulle fungera under oförutsägbara förhållanden, inkräktaren drönare fjärrstyrd av en forskare.

Abdelkader och teamet avfärdade snabbt tanken på att ha en central basstation som drönarna skulle kommunicera med. Istället, de specialbyggda UAV:​​erna och införlivade en lätt, lågeffektberäkning och wi-fi-modul på var och en så att de kunde prata med varandra under flygning.

"En centraliserad arkitektur tar betydande datorkraft för att ta emot och vidarebefordra flera signaler, och den har också en potentiell enda punkt för totalt fel - basstationen, "förklarar Shamma." Istället Vi utformade en distribuerad arkitektur där drönarna samordnar baserat på lokal information och peer-to-peer-kommunikation. "

Teamets algoritm syftar till att uppnå en optimal nivå av peer-to-peer-meddelanden-vilket inte behövde vara för mycket, inte för lite - och snabba reaktionstider, utan för mycket tung beräkning. Detta gör att algoritmen kan fungera effektivt i realtid medan drönarna jagar en inkräktare.

"Var och en av våra drönare gör sin egen plan baserad på en prognos för optimistiska synpunkter på sina lagkamraters handlingar och pessimistiska syn på motståndarens handlingar, "förklarar Abdelkader." Eftersom dessa prognoser kan vara felaktiga, varje drönare utför bara en del av sin plan, bedömer sedan situationen innan omplanering. "

Deras algoritm fungerade bra på både inomhus- och utomhusarenor under olika attackscenarier. Abdelkader hoppas att deras programvara, som nu är tillgänglig som öppen källkod, kommer att tillhandahålla testbädden för flera applikationer. KAUST -teamet hoppas kunna göra det möjligt för drönarna att arbeta i större, utomhusområden och för att förbättra mjukvaran genom att införliva adaptiva maskininlärningstekniker.