搜救人員已經在使用無人機尋找失蹤的徒步旅行者。農民們正用飛機在田野上空調查莊稼。快遞公司很快就會用無人機把包裹送到你家門口。

愛荷華州立大學(Iowa State University)的一名研究人員表示，該技術有如此多的應用，下一步是通過部署無人機來擴大產能。但實現這一點并不像同時發(fā)射多架飛機那么簡單。計算機科學助理教授Borzoo Bonakdarpour說，與遙控駕駛一架無人機不同，操控一支艦隊需要一個自動化系統(tǒng)來協調任務，但允許無人機對天氣、墜機或意外事件做出獨立反應。

“操作系統(tǒng)必須可靠和安全。無人機需要在沒有中央指令的情況下相互交談，而不用告訴每個單位去哪里，以及當情況發(fā)生變化時該做什么?！薄拔覀冞€想優(yōu)化完成任務的時間和精力，因為無人機電池只能維持15或20分鐘左右?！?/p>

為了解決這個問題，Bonakdarpour和他的同事們建立了一個數學模型來計算完成一項任務所需的時間和精力，這個模型是基于無人機和充電站的數量來計算的。該模型考慮了每架無人機完成任務并根據需要飛到充電站所需的能量。

理論上，對于一個計算機科學家團隊來說，這個解決方案相對簡單，但是Bonakdarpour說，從理論到實現并不容易?！爱斘覀兲幚硪粋€問題時，我們實際上會發(fā)現我們必須解決的新問題。這很有挑戰(zhàn)性，但這也是它令人興奮的地方，”他說。

例如，如果一塊電池在實驗室里可以持續(xù)15分鐘，那么在室外的熱天或冷天，它可能會下降到10分鐘。另一個問題是確定充電站的位置。最優(yōu)的位置可能是在湖的中央，在現實中是無法接近的。

管理能源和安全之間的權衡

加拿大麥克馬斯特大學的Anh-Duy Vu以他們的模型為基礎;加拿大滑鐵盧谷歌公司的Ramy Medhat開發(fā)了四種操作方法——三種離線優(yōu)化技術和一種在線算法。雖然離線技術是有限的，因為預先編程的飛行路徑不允許無人機對意外事件或變化的條件作出反應，Bonakdarpour說，這為在線算法的運行提供了基礎。

研究人員使用四架無人機進行了一系列的模擬實驗，以測試無人機的效率和安全性。他們發(fā)現，在線算法成功地在無人機的能量限制范圍內實現了安全與能源的權衡。艦隊完成了所有分配的任務和超過一半的身份驗證檢查。研究人員最近在加拿大舉行的網絡物理系統(tǒng)國際會議上公布了這一發(fā)現。

防范黑客，流氓無人機

操作自動化的無人機機群會帶來安全風險，但在遙控駕駛一架無人機時，這些風險就不那么重要了。Bonakdarpour說，自動化無人機需要經常接收GPS信號和定位。如果信號下降或者無人機飛到一個gps禁止的區(qū)域，這很快就會成為一個問題。

“如果你開車時丟失了GPS，你的駕駛技能并不依賴于那個信號。你可能會錯過出口，但失去一分鐘的信號通常不是什么大問題。然而，只有幾秒鐘的無人機是不能容忍的。

軟件缺陷或錯誤可能導致無人機偏離航線，無法按照指令完成任務。博納克達普爾說，黑客還可能發(fā)出錯誤的信號，或者操縱無人機來冒充艦隊。雖然找到解決方案需要時間，但博納克達普爾說，現有的技術可以實現這一目標。然而，建設基礎設施和充電站，以及調整監(jiān)管規(guī)定，以允許無人機編隊運行，也需要行業(yè)支持。