A semantic framework for UAV interoperability based on STANAG 4586 standard

Διπλωματική Εργασία uoadl:2812663 62 Αναγνώσεις

Μονάδα:
Κατεύθυνση / ειδίκευση Διαχείριση Πληροφορίας και Δεδομένων (ΔΕΔ)
Πληροφορική
Ημερομηνία κατάθεσης:
2018-10-22
Έτος εκπόνησης:
2018
Συγγραφέας:
Ζαφειριάδου Κωνσταντίνα
Στοιχεία επιβλεπόντων καθηγητών:
Χατζηευθυμιάδης Ευστάθιος, Καθηγητής, Τμήμα Πληροφορικής και Τηλεπικοινωνιών, Πανεπιστήμιο Αθηνών
Πρωτότυπος Τίτλος:
A semantic framework for UAV interoperability based on STANAG 4586 standard
Γλώσσες εργασίας:
Αγγλικά
Μεταφρασμένος τίτλος:
Σημασιολογικό πλαίσιο για τη διαλειτουργικότητα μη-επανδρωμένων εναέριων οχημάτων βάσει του προτύπου STANAG 4586
Περίληψη:
Το συνεχώς αυξανόμενο ενδιαφέρον για τα Μη Επανδρωμένα Εναέρια Οχήματα και τις εφαρμογές τους, τόσο για ερευνητικούς ή εμπορικούς όσο και για στρατιωτικούς σκοπούς, οδήγησε στην ταχεία ανάπτυξη της τεχνολογίας τους τις τελευταίες δεκαετίες. Τα μη-επανδρωμένα εναέρια οχήματα - ευρέως γνωστά με τον αγγλικό όρο UAV (Unmanned Aerial Vehicle) - παρέχουν μια αποτελεσματική εναλλακτική λύση έναντι των επανδρωμένων εναέριων σκαφών και αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο ο Οργανισμός του Βορειοατλαντικού Συμφώνου (ΝΑΤΟ) θεωρεί τα UAVs ως ένα σημαντικό πλεονέκτημα για την επίτευξη στόχων ποικίλων επιχειρησιακών αποστολών. Η αλματώδης εξέλιξη των UAVs οδήγησε σε ένα ευρύ φάσμα διαφορετικών τύπων οχημάτων που όμως χαρακτηρίζονται από άμεση εξάρτηση από τις διαφορετικές τεχνολογίες και τις πρακτικές που ακολουθεί o κάθε κατασκευαστής. Σε ένα ενοποιημένο περιβάλλον υπολογιστικών συστημάτων όπου η συνεργασία και η εκτέλεση εντολών σε πραγματικό χρόνο είναι υψίστης σημασίας, η ετερογένεια που εισάγεται, λόγω των διαφορετικών τύπων UAVs που συμμετέχουν στο σχηματισμό ομάδας αποστολής, λειτουργεί ως εμπόδιο στην επικοινωνία μεταξύ τους. Η δυνατότητα ενσωμάτωσης διαφορετικών UAVs σε ένα τέτοιο περιβάλλον, η επικοινωνία μεταξύ τους και η δυνατότητα αμοιβαίου ελέγχου διαφαίνεται εξαιρετικά επείγουσα και καταδεικνύει τη διαλειτουργικότητα ως μια από τις σημαντικότερες ιδιότητες που πρέπει να χαρακτηρίζει ένα σύστημα που περικλείει τη λειτουργικότητα που προσφέρει ένα UAV. Αναγνωρίζοντας την ανάγκη για ένα κοινώς αποδεκτό τρόπο επικοινωνίας, με στόχο τη διασφάλιση της αποτελεσματικότητας των στρατιωτικών επιχειρήσεων, το ΝΑΤΟ προχώρησε στην τεκμηρίωση του STANAG 4586 προτύπου, προκειμένου μέσω αυτού, να καθορίσει τις διεπαφές που απαιτείται να υλοποιηθούν στο σύστημα ελέγχου του οχήματος, για την επίτευξη της διαλειτουργικότητας μεταξύ διαφορετικών UAV συστημάτων (UASs).
Ωστόσο, εάν δύο συστήματα πρέπει να επικοινωνήσουν μεταξύ τους ανταλλάσσοντας δεδομένα που να μπορούν να καταλαβαίνουν, πρέπει να μοιράζονται την ίδια γλώσσα και το ίδιο λεξιλόγιο. Οι οντολογίες μπορούν να αξιοποιηθούν προς αυτήν την κατεύθυνση, προσφέροντας τη σημασιολογική διαλειτουργικότητα που απαιτείται μεταξύ των συστημάτων. Η παρούσα διπλωματική εργασία περιγράφει την υλοποίηση συστήματος που σχετίζει τις τεχνολογίες του Σημασιολογικού Ιστού με την επίτευξη διαλειτουργικότητας μεταξύ ενός συμβατού με το STANAG 4586 επίγειου συστήματος ελέγχου (GCS) και ενός UAV, που χρησιμοποιεί το πρωτόκολλο MAVLink για την επικοινωνία του. Συγκεκριμένα, η εργασία προτείνει την ανάπτυξη και αξιοποίηση μιας OWL οντολογίας για μια από “κοινού συμφωνία” σχετικά με τα δεδομένα που διαχειρίζονται τα διαφορετικά μέρη ενός UAV συστήματος. Ο σχεδιασμός του προτεινόμενου συστήματος, όπως επίσης η δομή μηνυμάτων και ο τύπος των δεδομένων που αυτά φέρουν, ακολουθούν την προτυποποίηση που το STANAG 4586 ορίζει για την ανταλλαγή δεδομένων μεταξύ συστημάτων. Τέλος, η αποτελεσματικότητα του συστήματος δοκιμάστηκε σε επίπεδο προσομοίωσης, διεξάγοντας δοκιμαστικές πτήσεις με επιτυχή αποτελέσματα. Η συνολική υλοποίηση του συστήματος επαληθεύει τις πρακτικές δυνατότητες των τεχνολογιών του Σημασιολογικού Ιστού για την επίτευξη της απαιτούμενης διαλειτουργικότητας μεταξύ GCSs και UAVs που υιοθετούν το STANAG 4586 ως πρωτόκολλο επικοινωνίας.
Κύρια θεματική κατηγορία:
Τεχνολογία – Πληροφορική
Λέξεις-κλειδιά:
οντολογία, διαλειτουργικότητα, Σημασιολογικός Ιστός, OWL, SPARQL, Μη-Επανδρωμένα Eναέρια Οχήματα, πρωτόκολλο επικοινωνίας, STANAG 4586, MAVLink
Ευρετήριο:
Ναι
Αρ. σελίδων ευρετηρίου:
6
Εικονογραφημένη:
Ναι
Αρ. βιβλιογραφικών αναφορών:
47
Αριθμός σελίδων:
131

thesis_M1450_Zafeiriadou_Konstantina.pdf
2 MB
Δεν επιτρέπεται η πρόσβαση στο αρχείο. H πρόσβαση επιτρέπεται μόνο εντός του δικτύου του ΕΚΠΑ.

 


implementation_code.zip
1 MB
Δεν επιτρέπεται η πρόσβαση στο αρχείο. H πρόσβαση επιτρέπεται μόνο εντός του δικτύου του ΕΚΠΑ.