Simulação da fase de perseguição. Crédito:Brust et al.
Uma equipe de pesquisadores da Universidade de Luxemburgo desenvolveu um novo sistema de defesa viável e eficiente para veículos aéreos não tripulados (UAV). Seu sistema, descrito em um artigo pré-publicado no arXiv, consiste em um enxame de UAV de defesa que pode auto-organizar sua formação de defesa quando detecta um intruso, perseguindo o UAV malicioso como um enxame em rede.
Recentemente, uma série de empresas renomadas, incluindo Amazon, Alibaba e Domino's, têm testado o uso de UAVs, comumente conhecido como drones, para entregar pacotes ou comida para pessoas ao redor do mundo. Vários planejadores urbanos já começaram a considerar drones em seus projetos para cidades inteligentes, por exemplo, incorporando as chamadas zonas de voo de UAV e rodovias de UAV.
Contudo, a adoção generalizada de drones apresenta uma série de riscos de segurança. Sua dinâmica de comportamento e mobilidade devem, portanto, ser monitoradas de forma adequada, a fim de detectar e responder prontamente aos intrusos, drones desonestos, e UAVs maliciosos.
"Nos próximos anos, milhares de drones chegarão aos céus para cumprir todos os tipos de serviços, como entrega de alimentos e pacotes, vigilância e manutenção, "Matthias Brust, um dos pesquisadores que realizou o estudo, disse Tech Xplore. "Agora, muitas cidades estão trabalhando no estabelecimento de zonas designadas de vôo de drones. Contudo, a implantação de um grande número de drones traz riscos e problemas de segurança, em particular por causa da velocidade, flexibilidade e autonomia dos drones. Nossa pesquisa se concentra na questão de como um sistema de defesa de drones pode agir de forma rápida e autônoma contra drones violentos ou maliciosos que entram na zona de vôo, e tomar as contra-medidas apropriadas. "
Simulação da fase de formação. Crédito:Brust et al.
Para resolver os problemas de segurança associados aos UAVs, Brust e seus colegas desenvolveram um novo sistema de defesa que pode interceptar e escoltar drones maliciosos ou desonestos para fora da zona de vôo. Seu sistema é composto por um enxame de UAVs que podem organizar sua formação de defesa automaticamente ao detectar um intruso, perseguindo-o e neutralizando a ameaça.
“Desenvolvemos um algoritmo modular e local, que é executado em cada drone para permitir que ele tome a decisão certa de forma autônoma com base no estado de seus drones vizinhos - formando um chamado 'enxame inteligente' de drones, "Brust explicou." Após a implantação inicial e detecção de um intruso, os drones de defesa formam uma rede auto-organizada e interceptam o intruso, isolando-o através de um algoritmo de encapsulamento local de seu ambiente para escoltá-lo para fora da zona de vôo. "
Os pesquisadores desenvolveram um novo processo de agrupamento auto-balanceado, o que garante que o enxame de UAV se organize em uma formação eficaz para interceptar e capturar drones desonestos. Uma vez capturado, o enxame pode então escoltar com segurança o veículo malicioso para fora da zona de vôo.
"A tarefa mais desafiadora foi desenvolver um algoritmo local que não requer um consenso de todo o sistema para funcionar, "Brust disse." Além disso, precisávamos ter certeza de que cada drone é capaz de mudar para a fase correta das manobras de defesa no momento certo. Abordamos esse problema com um projeto modular que cria estruturas de interceptação balanceadas em todo o enxame para a captura e escolta de formação. "
Simulação da fase de escolta. Crédito:Brust et al.
Os pesquisadores adotaram uma abordagem totalmente localizada, usando um design modular que consiste em cinco fases:implantação, agrupamento, formação, perseguir, e escolta. Testes usando um simulador de UAV protótipo revelaram que o sistema é viável, resiliente contra perdas de comunicação, e tem um bom desempenho consistente.
"Em contraste com as abordagens centralizadas, abordagens locais são particularmente interessantes para aplicações práticas, "Brust disse." A abordagem proposta também é altamente escalável, o que o torna um candidato muito interessante para uma grande variedade de aplicações. "
No futuro, o sistema de defesa inovador desenvolvido por Brust e seus colegas pode ajudar a melhorar a segurança dos UAVs à medida que eles forem amplamente adotados. Tendo concluído com sucesso as avaliações e simulações iniciais, os pesquisadores estão prestes a testar seu sistema de defesa no mundo real.
"Após o desenvolvimento algorítmico e o estudo de validação, estamos agora no processo de implantação do sistema de defesa de drones em drones reais para testes de campo, "Brust disse.
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