Simulation de la phase de poursuite. Crédit :Brust et al.
Une équipe de chercheurs de l'Université du Luxembourg a développé un nouveau système de défense réalisable et efficace pour les véhicules aériens sans pilote (UAV). Leur système, décrit dans un article prépublié sur arXiv, se compose d'un essaim d'UAV de défense qui peut auto-organiser sa formation de défense lorsqu'il détecte un intrus, chasser l'UAV malveillant comme un essaim en réseau.
Récemment, un certain nombre d'entreprises de renom, y compris Amazon, Alibaba et Domino's, ont testé l'utilisation de drones, communément appelés drones, pour livrer des colis ou de la nourriture à des personnes du monde entier. Plusieurs urbanistes ont désormais commencé à considérer les drones dans leurs conceptions de villes intelligentes, par exemple en incorporant des zones de vol UAV et des autoroutes UAV.
Cependant, l'adoption généralisée des drones pose un certain nombre de risques pour la sécurité. Leur dynamique de comportement et leur mobilité doivent donc être surveillées de manière adéquate, afin de détecter et de répondre rapidement aux intrus, drones voyous, et les drones malveillants.
« Au cours des prochaines années, des milliers de drones voleront dans le ciel pour fournir toutes sortes de services tels que la livraison de nourriture et de colis, surveillance et entretien, " Matthias Brust, l'un des chercheurs qui a mené l'étude, a déclaré Tech Xplore. "Maintenant, de nombreuses villes travaillent à l'établissement de zones de vol de drones désignées. Cependant, le déploiement d'un grand nombre de drones s'accompagne de risques et d'enjeux de sécurité, notamment à cause de la vitesse, flexibilité et autonomie des drones. Nos recherches portent sur la question de savoir comment un système de défense de drones peut agir rapidement et de manière autonome contre des drones bruts ou malveillants entrant dans la zone de vol, et prendre les contre-mesures appropriées."
Simulation de la phase de formation. Crédit :Brust et al.
Pour résoudre les problèmes de sécurité associés aux drones, Brust et ses collègues ont développé un nouveau système de défense capable d'intercepter et d'escorter des drones malveillants ou voyous en dehors de la zone de vol. Leur système est composé d'un essaim de drones qui peuvent organiser automatiquement sa formation de défense lors de la détection d'un intrus, le chasser et neutraliser la menace.
"Nous avons développé un algorithme modulaire et local, qui tourne sur chaque drone pour lui permettre de prendre la bonne décision de manière autonome en fonction de l'état de ses drones voisins - formant un soi-disant « essaim intelligent » de drones, " expliqua Brust. " Après le déploiement initial et la détection d'un intrus, les drones de défense forment un réseau auto-organisé et interceptent l'intrus en l'isolant grâce à un algorithme d'encapsulation local de son environnement pour l'escorter hors de la zone de vol.
Les chercheurs ont développé un nouveau processus de clustering auto-équilibré, ce qui garantit que l'essaim d'UAV s'organise en une formation efficace pour intercepter et capturer les drones voyous. Une fois capturé, l'essaim peut alors escorter en toute sécurité le véhicule malveillant en dehors de la zone de vol.
"La tâche la plus difficile était de développer un algorithme local qui ne nécessite pas un consensus à l'échelle du système pour fonctionner, " Brust a dit. " De plus, nous devions nous assurer que chaque drone est capable de passer dans la bonne phase des manœuvres de défense au bon moment. Nous avons abordé ce problème avec une conception modulaire qui crée des structures d'interception équilibrées à l'échelle de l'essaim pour la formation de capture et d'escorte."
Simulation de la phase d'escorte. Crédit :Brust et al.
Les chercheurs ont adopté une approche entièrement localisée, en utilisant une conception modulaire qui se compose de cinq phases :déploiement, regroupement, formation, chasser, et escorte. Des tests utilisant un prototype de simulateur de drone ont révélé que le système est réalisable, résilient contre les pertes de communication, et fonctionne toujours bien.
« Contrairement aux approches centralisées, les approches locales sont particulièrement intéressantes pour des applications pratiques, " a déclaré Brust. " L'approche proposée est également hautement évolutive, ce qui en fait un candidat très intéressant pour une grande variété d'applications."
Dans le futur, le système de défense innovant conçu par Brust et ses collègues pourrait contribuer à améliorer la sécurité des drones à mesure qu'ils atteignent l'adoption généralisée. Après avoir terminé avec succès les évaluations initiales et les simulations, les chercheurs sont sur le point de tester leur système de défense dans le monde réel.
"Après le développement algorithmique et l'étude de validation, nous sommes maintenant en train de déployer le système de défense des drones sur de vrais drones pour des tests sur le terrain, ", a déclaré Brust.
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