Research of UAV Operations in Hostile Environments
Šabanovič, Eldar | Recenzentas / Rewiewer |
Darbo gynimo komisijos pirmininkas / Thesis Defence Board Chairman | |
Darbo gynimo komisijos narys / Thesis Defence Board Member | |
Darbo gynimo komisijos narys / Thesis Defence Board Member | |
Darbo gynimo komisijos narys / Thesis Defence Board Member | |
Darbo gynimo komisijos narys / Thesis Defence Board Member | |
Darbo gynimo komisijos narys / Thesis Defence Board Member |
Ši magistro baigiamasis darbas pristato proaktyvios gynybos metodiką vieno bepiločio orlaivio (BO) misijoms priešiškoje radijo dažnių (RF) aplinkoje. Grėsmių apžvalga atskleidė, kad dabartinės priemonės dažniausiai yra reaktyvios, o aplinkos pažinimas - menkas, todėl pasiūlytas naujas SIGMA protokolas (Signal Identification, Geo-mapping & Manoeuvring Avoidance - signalo identifikavimo, geožemėlapiavimo ir manevrinio išvengimo protokolas). Jo logika suformuluota, išreikšta matematiškai ir įgyvendinta programine įranga. Protokolo elgsenai tirti pasitelkti įvairūs įrankiai: NS-3 diskretinių įvykių tinklo simuliatorius, NetAnim vizualizacijai ir ArcGIS / Cellular-Expert radijo ryšio aprėpties žemėlapių sudarymui. Sukurtos trys lyginamos aplinkos - Pramoninė, Miesto ir Lauko - sisteminiam palyginimui ir pagrindinių komponentų analizei. Vertinimas vyko dviem etapais. 1-asis lygmuo lygino protokolo našumą kiekvienoje aplinkoje pagal trukdiklio (jammer) lokalizavimo paklaidą, kliūtimis ekranuotos zonos (Obstacle-Shielded Zone, OSZ) pasiekimo laiką ir galios-tikslumo indeksą. 2-asis lygmuo geriausioje aplinkoje pakartojo modeliavimus su tiksliais trukdiklio parametrais. Rezultatai parodė, kad Miesto aplinka tinkamiausia: trukdiklio padėties ir galios paklaidos neviršijo leistinų ribų, o papildomas skrydžio laikas buvo nereikšmingas. Pramoninėje ir Lauko aplinkose rezultatai prastesni dėl menkesnio ekranuojančių kliūčių tankio ir signalų atspindžių. Sukurtas protokolas leidžia užkirsti kelią trukdiklio poveikiui dar jam pilnai neįsijungus, užuot reagavus po sutrikimo. Metodika lengvai plečiama, todėl ateityje gali būti pritaikyta kitoms vietovėms ir kelių BO bendradarbiavimui.Darbo struktūra: įvadas; RF grėsmių apžvalga; susiję darbai apie BO trukdymo gynybą; modeliavimo įrankių grandinė; SIGMA protokolo projektavimas; aplinkų modeliavimas; lyginamosios analizės metodika; parametrų ir kompromisų aptarimas; išvados; literatūros sąrašas; priedai.Darbo apimtis: 98 puslapiai, 23 paveikslai, 16 lentelių, 24 lygtys ir 3 priedai.
This Master's thesis presents a proactive defence study for single-UAV operations in hostile radio-frequency (RF) environments. A threat survey has revealed reactive counter-measures and poor environmental awareness, therefore a new SIGMA (Signal Identification, Geo-mapping & Manoeuvring Avoidance) protocol has been proposed. The protocol logic has been drafted, converted into mathematical form, and implemented in software. To simulate and validate the proposed protocol's behaviour, various tools have been utilised, including NS-3 as a discrete-event network simulator, NetAnim for visualisation, and ArcGIS / Cellular-Expert for radio-coverage mapping. Three environments-Industrial, City and Field-have been created for systematic comparison and principal component analysis. Evaluation has followed two stages. Level 1 has compared protocol performance in each environment using jammer-localisation error, obstacle-shielded-zone (OSZ) access time, and a power-accuracy index. Level 2 has repeated simulations in the best environment with ground-truth jammer data. Results have indicated superior behaviour in the City environment. Jammer position and power errors have stayed below the acceptable threshold, with only insignificant additional flight time under the initial conditions. Industrial and Field scenarios have shown lower scores owing to sparse shielding and signal reflections. The developed protocol therefore prevents full jammer engagement instead of reacting after disruption. The methodology remains extensible, inviting future adaptation for other terrains and multi-UAV cooperation.Structure: introduction, RF-threat survey, related work on UAV jamming defences, simulation tool-chain, SIGMA protocol design, environment modelling, benchmarking methodology, discussion of parameters and trade-offs, conclusions, references, and appendicesThesis consist of: 98 pages, 23 figures, 16 tables, 24 equations and 3 annexes