Насколько свежи ваши данные? Для дронов, обыскивающих зону бедствия, или роботов, осматривающих здание, работа с самыми свежими данными является ключом к обнаружению выжившего или сообщения о потенциальной опасности. Но когда несколько роботов одновременно передают важную по времени информацию по беспроводной сети, может возникнуть затор данных. И любая полученная информация может устареть, чтобы ее можно было рассматривать как полезный отчет в режиме реального времени.
Теперь у инженеров Массачусетского технологического института может быть решение. Они разработали метод настройки любой беспроводной сети для обработки большого количества срочных данных, поступающих из нескольких источников. Их новый подход, называемый WiSwarm , настраивает беспроводную сеть для управления потоком информации из нескольких источников, гарантируя, что сеть передает самые свежие данные.
Команда использовала свой метод для настройки обычного Wi-Fi-маршрутизатора и показала, что адаптированная сеть может действовать как эффективный дорожный полицейский, способный расставлять приоритеты и передавать самые свежие данные.
Метод команды, который они представят в мае на Международной конференции IEEE по компьютерным коммуникациям (INFOCOM), предлагает практичный способ для нескольких роботов общаться через доступные сети Wi-Fi, поэтому им не нужно нести на борту громоздкие и дорогие средства связи и обработки данных.
«То, что происходит в большинстве стандартных сетевых протоколов, — это подход «первым пришел, первым обслужен», — сказал автор Массачусетского технологического института Вишрант Трипати. «Приходит видеокадр, вы его обрабатываете. Приходит другой, вы обрабатываете его. Но если ваша задача зависит от времени, например, вы пытаетесь определить, где находится движущийся объект, то все старые видеокадры бесполезны. Вам нужен новейший видеокадр».
«Возраст информации — это новый показатель свежести информации, который учитывает задержку с точки зрения приложения», — сказал Эйтан Модиано из Лаборатории информационных систем и систем принятия решений (LIDS). «Например, актуальность информации важна для автономного транспортного средства, которое зависит от различных входных данных датчиков. Датчик, который измеряет близость к препятствиям, чтобы избежать столкновения, требует более свежей информации, чем датчик, измеряющий уровень топлива».
Команда стремилась расставить приоритеты в отношении возраста информации, включив протокол «последний пришел, первый ушел» для нескольких роботов, работающих вместе над задачами, чувствительными ко времени. Они стремились сделать это через обычные беспроводные сети, поскольку Wi-Fi широко распространен и не требует громоздкого встроенного коммуникационного оборудования для доступа.
Однако у беспроводных сетей есть большой недостаток: они распределены по своей природе и не отдают приоритет получению данных из какого-либо одного источника. Затем беспроводной канал может быстро забиться, когда несколько источников одновременно отправляют данные. Даже при использовании протокола «последний вошел, первый вышел» возникали конфликты данных. В критичных по времени упражнениях система сломается.
В качестве решения команда разработала WiSwarm — алгоритм планирования, который можно запустить на централизованном компьютере и подключить к любой беспроводной сети для управления несколькими потоками данных и определения приоритета самых свежих данных.
Вместо того, чтобы пытаться принять каждый пакет данных из каждого источника в каждый момент времени, алгоритм определяет, какой источник в сети должен отправить данные следующим. Затем этот источник (беспилотник или робот) будет соблюдать протокол «последний пришел, первый ушел», чтобы отправить самые свежие данные через беспроводную сеть на центральный процессор.
Алгоритм определяет, какой источник должен передать данные следующим, оценивая три параметра: общий вес данных дрона или приоритет (например, дрон, который отслеживает быстрое транспортное средство, может обновляться чаще, и, следовательно, будет иметь более высокий приоритет, чем отслеживающий дрон). медленное транспортное средство); возраст информации дрона или сколько времени прошло с тех пор, как дрон отправил обновление; и надежность канала дрона или вероятность успешной передачи данных.
Умножая эти три параметра для каждого дрона в любой момент времени, алгоритм может запланировать дроны сообщать об обновлениях через беспроводную сеть по одному, не забивая систему и таким образом, чтобы предоставлять самые свежие данные для успешного выполнения задания. -чувствительная задача.
Команда проверила свой алгоритм на нескольких дронах, отслеживающих мобильность. Они оснастили летающие дроны небольшой камерой и базовым компьютерным чипом с поддержкой Wi-Fi, который использовался для непрерывной передачи изображений на центральный компьютер вместо использования громоздкой бортовой вычислительной системы. Они запрограммировали дроны так, чтобы они летали и следовали за небольшими транспортными средствами, беспорядочно движущимися по земле.
Когда команда соединила сеть со своим алгоритмом, компьютер смог получать самые свежие изображения от наиболее подходящих дронов, которые он затем использовал для отправки команд обратно дронам, чтобы они не отклонялись от курса транспортного средства.
«Наша первая работа, которая показывает, что век информации может работать для реальных приложений робототехники», — сказал автор Массачусетского технологического института Эзра Таль.
В ближайшем будущем дешевые и шустрые дроны смогут работать вместе и обмениваться данными по беспроводным сетям для выполнения таких задач, как осмотр зданий, сельскохозяйственных полей, ветряных и солнечных электростанций. Он считает, что в будущем этот подход станет незаменимым для управления потоковой передачей данных в умных городах.
Будьте в курсе в удобном формате, присоединяйтесь: TG-канал и ВК
Бесплатная служба распространения новостей для научных организаций и стартапов
hello@technovery.com