< Terug naar vorige pagina

Project

Betrouwbare communicatie en nauwkeurige detectie voor UAV-verkeersbeheer

In de afgelopen jaren is het aantal onbemande luchtvaartuigen (oftewel drones) in ons luchtruim enorm toegenomen. Drones worden gebruikt in veel civiele en helaas militaire toepassingen. Typische civiele toepassingen zijn omgevings- en bouwkundige bewaking van moeilijk bereikbare zones, filmen voor tv en bioscoop, het maken van spectaculaire panoramafoto’s, maar ook bewaking en opsporingsen reddingsoperaties door politie, boswacht en brandweer. Bezorgbedrijven en grote online retailbedrijven experimenteren ook met het gebruik van drones voor pakketbezorging, wat erg handig kan zijn in bepaalde gebieden met een dunbevolkt gebied. Ook wordt duidelijk hoe drones een grote impact kunnen hebben tijdens conflicten zoals de gruwelijke oorlog tussen Rusland en Oekraïne (2022). Hoe hoger het aantal drones dat in onze lucht vliegt, hoe groter de kans op ongelukken. De Single European Sky ATM Research 3 Joint Undertaking heeft samen met EASA de verantwoordelijkheid op zich genomen om een raamwerk te ontwikkelen om droneverkeer veilig te integreren in het standaard luchtverkeersbeheersysteem. Dit raamwerk heet U-Space en omvat een groot aantal projecten om de technologie en de operationele procedures te ontwikkelen om drones veilig in het civiele luchtruim te laten opereren. Dit proefschrift omvat onderzoeksresultaten die voortvloeien uit twee verschillende projecten, PercEvite en Electrosense, en legt onze bevindingen bloot in de context van communicatie tussen drones en drones voor veiligheidstoepassingen. In onze visie moeten drones op een autonome en betrouwbare manier met elkaar kunnen communiceren en coördineren om U-Space te laten plaatsvinden. Drone-naar-drone-communicatie is dus een essentieel onderdeel om veilig en volledig autonoom te vliegen met minimale tussenkomst van de piloot. Na een inleidend hoofdstuk dat dieper ingaat op de concepten van U-Space en drone-communicatie, wordt het proefschrift opgesplitst in twee delen. Het eerste deel, over het PercEvite-project, bestaat uit de hoofdstukken 2 en 3.

Het tweede deel, dat het Electrosense-project behandelt, is samengesteld uit de hoofdstukken 4 en 5. Hoofdstuk 2 gaat over het verenigen van de terminologieën van luchtverkeersleiding en communicatietechologie, in het bijzonder met betrekking tot de definitie van termen als ’veilige scheiding’ en ’conflictbeheersing’. Het hoofdstuk legt ook de architectuur uit voor een verkeersbeheersysteem voor drones en hoe verschillende communicatiesystemen kunnen worden aangepast voor verschillende gebruikssituaties in de context van verkeersbeheer. Hoofdstuk 3 bevat het ontwerp, de simulatie en de implementatie van een communicatiesysteem voor drones. Het systeem maakt gebruik van de kleine ingebouwde Wi-Fi-modules die aanwezig zijn in veel kleine commerciële drones, waardoor het kan worden ingezet op reeds bestaande hardware. Hoofdstuk 4 gaat over RF-interferentie en hoe dit de luchtcommunicatie op verschillende hoogten kan beïnvloeden. Het hoofdstuk presenteert het ontwerp van een sonde voor metingen op grote hoogte, gebaseerd op een door software gedefinieerde radio en een ingebedde computer. Het laat ook zien met simulatieresultaten om de impact van interferentie op algoritmen voor conflictbeheer ruwweg te kwantificeren. Hoofdstuk 5 legt in detail uit hoe softwaregedefinieerde radio’s kunnen worden gekalibreerd om nauwkeurig het RF-vermogen te meten, wat cruciaal is om interferentieniveaus en spectrumbezetting te kwantificeren. Als testcase om het potentieel en de valkuilen van softwaregedefinieerde radio’s te laten zien, wordt een meting van het elektrische veld dat wordt gegenereerd door een 5G-basisstation besproken. Ten slotte vat hoofdstuk 6 de belangrijkste bevindingen van dit proefschrift samen en stelt het toekomstige onderzoekslijnen en potentieel werk voor om zowel nieuwe onderzoeksvragen te beantwoorden als de bevindingen verkregen tijdens mijn PhD-programma te verbeteren. 

Datum:1 sep 2017 →  2 jun 2023
Trefwoorden:wireless communication, drones
Disciplines:Nanotechnologie, Ontwerptheorieën en -methoden, Communicatie, Communicatietechnologie
Project type:PhD project