ICCSwarm: A Framework for Integrated Communication and Control in UAV Swarms
ICCSwarm: A Framework for Integrated Communication and Control in UAV Swarms
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ICCSwarm：无人机群集成通信和控制框架
DOI：
10.1145/3539493.3539579
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发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Han, Qi
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Diller, Jonathan;Hall, Peter;Schanker, Corey;Ung, Kristen;Belous, Philip;Russell, Peter;Han, Qi
无人机群 (UAV) 有许多应用，包括搜索和救援、灾难响应、监视、基础设施检查等。无人机群的一个关键方面是通过无线通信保持无人机连接，并且无人机群的任何部署都必须在运动规划期间考虑通信限制。在本文中，我们介绍了 \textit{ICCSwarm}，一个用于在无人机群中集成通信和控制的框架。 \textit{ICCSwarm} 由两个阶段组成，一个是规划阶段，在模拟中验证组合通信和运动规划，另一个是部署阶段，其中围绕集成通信和控制设计的无人机架构在物理无人机上执行规划阶段的任务。我们在物理无人机测试台上实施了 \textit{ICCSwarm}，并通过与 NASA 喷气推进实验室合作的独特案例研究评估了其有效性。我们部署了无人机来试验小型卫星轨道以收集小行星上的数据，结果验证了我们的设计并突出了 \textit{ICCSwarm} 的功能。
Swarms of Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) have many applications including search and rescue, disaster response, surveillance, infrastructure inspection, among many others. A key aspect of UAV swarms is keeping the UAVs connected through wireless communication and any deployment of UAV swarms must consider communication constraints during motion planning. In this paper we introduce \textit{ICCSwarm}, a framework for integrating communication and control in UAV swarms. \textit{ICCSwarm} consists of two phases, a planning phase where combined communication and motion planning are validated in simulation, and a deployment phase, where a UAV architecture designed around integrated communication and control executes missions from the planning phase on physical UAVs. We implemented \textit{ICCSwarm} on a physical UAV testbed and evaluated its effectiveness through a unique case study in partnership with NASA's JPL. We deployed the UAVs to trial small satellite orbits for data collection on asteroids and the results validate our design and highlight \textit{ICCSwarm}'s capabilities.
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