CAREER: Co-Design of Networking and Decentralized Control to Enable Aerial Networks in an Uncertain Airspace
职业:网络和分散控制的协同设计,以在不确定的空域中实现空中网络
基本信息
- 批准号:1453722
- 负责人:
- 金额:$ 44.25万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Continuing Grant
- 财政年份:2015
- 资助国家:美国
- 起止时间:2015-06-01 至 2017-01-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Airborne networking, unlike the networking of fixed sensors, mobile devices, and slowly-moving vehicles, is very challenging because of the high mobility, stringent safety requirements, and uncertain airspace environment. Airborne networking is important because of the growing complexity of the National Airspace System with the integration of unmanned aerial vehicles (UAVs). This project develops an innovative new theoretical framework for cyber-physical systems (CPS) to enable airborne networking, which utilizes direct flight-to-to-flight communication for flexible information sharing, safe maneuvering, and coordination of time-critical missions.This project uses an innovative co-design approach that exploits the mutual benefits of networking and decentralized mobility control in an uncertain heterogeneous environment. The approach departs from the usual perspective that views physical mobility as communication constraints, communication as constraints for decentralized mobility control, and uncertain environment as constraints for both. Instead, approach taken here proactively exploits the constraints, uncertainty, and new structures with information to enable high-performance designs. The features of the co-design such as scalability, fast response, trackability, and robustness to uncertainty advance the core CPS science on decision-making for large-scale networks under uncertainty. The technological advances developed in this research will contribute to multiple fields, including mobile networking, decentralized control, experiment design, and general real-time decision making under uncertainty for CPS. Technology transfer will be pursued through close collaboration with industries and national laboratories. This novel research direction will also serve as a unique backdrop to inspire the CPS workforce. New teaching materials will benefit the future CPS workforce by equipping them with a knowledge base in networking and control. Broad outreach and dissemination activities that involve undergraduate student societies, K-12 school teaching, and public events, all stemming from the PI's current efforts, will be enhanced.
与固定传感器、移动的设备和缓慢移动的车辆的联网不同,机载联网由于高移动性、严格的安全要求和不确定的空域环境而非常具有挑战性。机载网络非常重要,因为随着无人机(UAV)的集成,国家空域系统日益复杂。 该项目为信息物理系统(CPS)开发了一个创新的新理论框架,使机载网络,它利用直接的飞行到飞行通信灵活的信息共享,安全机动,并协调时间紧迫的任务。该项目使用了一种创新的协同设计方法,利用网络和分散的移动性控制在不确定的异构环境中的共同利益。该方法从通常的角度出发,将物理移动性视为通信约束,将通信视为分散移动性控制的约束,将不确定的环境视为两者的约束。相反,这里采取的方法主动利用约束,不确定性和新的信息结构,以实现高性能设计。协同设计的可扩展性、快速响应、可跟踪性和对不确定性的鲁棒性等特性,推动了核心CPS科学在不确定性条件下对大规模网络的决策。本研究所取得的技术进步将有助于多个领域,包括移动的网络,分散控制,实验设计,和一般的实时决策下的不确定性CPS。将通过与工业界和国家实验室的密切合作进行技术转让。这一新颖的研究方向也将作为一个独特的背景,以激励CPS的劳动力。新教材将使未来的CPS员工受益,为他们提供网络和控制方面的知识基础。将加强涉及本科生社团、K-12学校教学和公共活动的广泛外联和传播活动,所有这些活动都源于PI目前的努力。
项目成果
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会议论文数量(0)
专利数量(0)
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