Les équipes de recherche et de sauvetage utilisent déjà des drones pour localiser les randonneurs disparus. Les agriculteurs les survolent les champs pour surveiller les récoltes. Et les entreprises de livraison utiliseront bientôt des drones pour déposer des colis à votre porte.

Avec autant d'applications pour la technologie, un chercheur de l'Iowa State University affirme que la prochaine étape consiste à augmenter la capacité en déployant des flottes de drones. Mais y parvenir n'est pas aussi simple que de lancer plusieurs avions à la fois. Barzoo Bonakdarpour, professeur assistant en informatique, dit contrairement au pilotage d'un seul drone par télécommande, l'exploitation d'une flotte nécessite un système automatisé pour coordonner la tâche, mais permet aux drones de répondre indépendamment aux conditions météorologiques, un crash ou des événements inattendus.

« Le système d'exploitation doit être fiable et sécurisé. Les drones doivent communiquer entre eux sans qu'une commande centrale indique à chaque unité où aller et quoi faire lorsque les conditions changent, " a déclaré Bonakdarpour. " Nous voulons également optimiser le temps et l'énergie pour terminer la tâche, parce que les batteries de drones ne durent qu'environ 15 ou 20 minutes."

Pour résoudre ce problème, Bonakdarpour et ses collègues ont développé un modèle mathématique pour calculer le coût - temps et énergie - pour accomplir une tâche en fonction du nombre de drones et de stations de recharge disponibles. Le modèle prend en compte l'énergie nécessaire à chaque drone pour accomplir sa partie de la tâche et se rendre à une station de charge au besoin.

Sur le papier la solution est relativement simple pour une équipe d'informaticiens, mais Bonakdarpour dit que passer de la théorie à la mise en œuvre n'est pas aussi facile. « Alors que nous travaillons sur un problème, nous trouvons en fait de nouveaux problèmes que nous devons résoudre. C'est difficile, mais c'est aussi ce qui le rend passionnant, " il a dit.

Par exemple, si une batterie dure 15 minutes en labo, il peut tomber à 10 minutes par une journée chaude ou froide à l'extérieur. La localisation des bornes de recharge est un autre problème. Le placement optimal peut être au milieu d'un lac et inaccessible en réalité.

Gérer le compromis entre énergie et sécurité

Sur la base de leur modèle, Bonakdarpour, Anh-Duy Vu avec l'Université McMaster, Canada; et Ramy Medhat avec Google à Waterloo, Canada, développé quatre modes opératoires :trois techniques d'optimisation hors ligne et un algorithme en ligne. Alors qu'une technique hors ligne est limitée car les trajectoires de vol préprogrammées ne permettent pas aux drones de répondre à des événements inattendus ou à des conditions changeantes, Bonakdarpour dit qu'il fournit la base pour que l'algorithme en ligne fonctionne.

Les chercheurs ont mené une série de simulations (voir vidéo) à l'aide de quatre drones pour tester l'efficacité et la sécurité. Ils ont découvert que l'algorithme en ligne gérait avec succès le compromis sécurité-énergie dans les limites énergétiques des drones. La flotte a effectué toutes les tâches assignées et plus de la moitié des contrôles d'authentification. Les chercheurs ont récemment présenté les résultats à la Conférence internationale sur les systèmes cyber-physiques au Canada.

Se défendre contre les hackers, drones voyous

L'exploitation d'une flotte automatisée de drones présente des risques de sécurité qui sont moins préoccupants lors du pilotage d'un seul drone par télécommande. Bonakdarpour dit qu'avec l'automatisation, les drones doivent recevoir fréquemment le signal et la position GPS. Si le signal baisse ou si les drones volent dans une zone interdite au GPS, cela peut vite devenir un problème.

"Si vous conduisez votre voiture et perdez le GPS, vos compétences de conduite ne dépendent pas de ce signal. Vous pouvez manquer une sortie, mais la perte de signal pendant une minute n'est généralement pas un gros problème. Cependant, avec des drones quelques secondes n'est pas tolérable, " a déclaré Bonakdarpour.

Des bogues ou des erreurs logicielles peuvent faire dévier un drone de sa trajectoire et ne pas suivre la direction pour terminer la mission. Bonakdarpour dit que les pirates peuvent également envoyer le mauvais signal ou utiliser un drone pour se faire passer pour la flotte. Trouver des solutions prendra du temps, Bonakdarpour dit que la technologie existe pour y arriver. Cependant, il faudra également le soutien de l'industrie pour construire des infrastructures et des stations de recharge ainsi que des changements réglementaires pour permettre l'exploitation d'une flotte de drones.