Doutoramento em Informática - Novos Media e Sistemas Ubíquos

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http://hdl.handle.net/10437/13520

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    Wireless networking for autonomous mobile smart camera drones
    (2022) Asaamoning, Godwin Anuork; Mendes, Paulo Jorge Milheiro, orient.
    Dispositivos voadores em rede, tais como veículos aereos não tripulados (UAV), também chamados drones, equipados com camaras inteligentes estão cada vez mais a serem utilizados para formar sistemas autonomos cooperativos para realizar tarefas de fotogrametria e detecção, incluindo a captação de dados de vídeo e imagem em tempo real de alta qualidade para monitorização no terreno, vigilância e serviços de gestao de desastres. O aumento dos UAV tem sido principalmente atribuído a sua maleabilidade e oferta de grande autonomia no estabelecimento de uma rapida ligação sem fios, permitindo esforços coordenados na recuperação de informaçao crítica e sensivel ao tempo a partir de varios locais, incluindo locais em perigo para reduzir os factores de risco humano. Embora tenham sido desenvolvidos drones de camara inteligente em rede para produzir enormes quantidades de dados críticos de locais atingidos por catastrofes que precisam de ser transferidos e analisados em tempo real, o funcionamento em rede e relacionado com a comunicação, abrangendo o sistema de UAV único a uma grande rede ad hoc de UAVs (UAV-FANET) capaz de fornecer uma coordenação rápida de agentes para uma recuperação e disseminação adequadas de dados de vídeo e imagem, vem com desafios significativos, nomeadamente topologia dinamica e mobilidade rápida dos nós. Al em disso, as UAV-FANETs enfrentam desconexoes intermitentes e não disponíveis intermitentemente, em grande parte devido a sua estrutura 3D, impactando assim a qualidade dos pacotes disseminados. Determinada a enfrentar estes desafios, o principal objectivo desta tese e investigar novos sistemas de redes de camaras inteligentes voadoras capazes de capturar e transmitir imagens e vídeo de alta qualidade em grandes areas geográficas, concentrando-se não na reprodução de vídeo, mas na investigação de abordagens avançadas de redes sem fios para a transmissao de pacotes. Para este fim, o objetivo desta tese surge no seguinte: analisar o estudo de aplicabilidade de enxames de drones para rede e requisitos de computação necessários para o funcionamento eficiente de um sistema de enxame como um sistema de controlo em rede; investigar escolhas fiaveis de desenho de comunicaçoes sem fios capazes de fornecer apoio suficiente para a captura e disseminação adequadas de pacotes de vídeo e imagem em grandes UAV-FANETs; conceber e implementar um novo esquema baseado em clusters chamado Mecanismo de Clustering Dinamico com Balanceamento de Carga para realizar o clustering devido a mobilidade dos nós e à estrutura 3D, ao mesmo tempo que se abordam as restrições causadas por alterações topológicas, e em sincronia com uma função de entropia para lidar com a tolerância a falhas de cluster e sobrecargas de tráfego para uma disseminação adequada dos pacotes de dados FANETs; e finalmente, para investigar o encaminhamento híbrido interoperavel baseado na posição, onde o encaminhamento intra-cluster e capaz de evitar caminhos de encaminhamento inadequados com base num metodo de classificaçao simples, enquanto o encaminhamento entre cluster baseado em abordagens gananciosas e de regras de mao direita para reduzir a sobrecarga de mensagens e para escapar a situacões de nós vazios, para resolver desconexões intermitentes e limitações de escalabilidade em FANETs agrupadas. A avaliação experimental realizada utilizando a ferramenta de simulação NS-3 provam que as nossas novas estruturas de comunicação são capazes de fornecer uma disseminação adequada de pacotes de dados em comparação com outros mecanismos de última geracão. Em suma, as estruturas teórica e lógicas investigadas neste estudo fornecem a base para a concepção e implementação de sistemas sem fios adequados capazes de fornecer uma disseminação adequada de pacotes de vídeo e imagem em grandes FANETs de UAV.