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Experiências, Resultados e Reflexões a partir do Gerenciamento de experimentos no Mundo Real com FANETs e VANTs -- Versão Estendida

Bruno José Olivieri de Souza, markus Endler

TL;DR

Este trabalho aborda a necessidade de validar propostas de FANETs e redes de UAVs por meio de testes no mundo real, apresentando o GrADyS Framework como testbed integrado que combina simulação, VANTs autônomos e redes de sensores para validação cruzada.Ele formaliza a Verificação e Validação (V&V) como processos complementares: verificação foca em conformidade com suposições e implementação, enquanto validação confirma que métodos e resultados são confiáveis em cenários reais.O GrADyS Framework é descrito com quatro pilares—simulação de protocolos distribuídos, simulação de RSSF, coordenação de VANTs em voos reais e implementação de RSSF no solo—e integra diversas ferramentas como OMNET++/INET, SITL, MAVSIMNET e uma ground station web-based.A experiência prática em campo revela as complexidades logísticas, escolhas de hardware (drones DIY vs. prontos), gestão de baterias, rádios, antenas e sincronização de logs, com evidências de desempenho de redes 802.11s, 802.15.4 e 802.11 Ad Hoc frente a simulações.No conjunto, o estudo sustenta a conclusão de que veteranos de simulações devem ser acompanhados por validações em campo para tornar as propostas de FANETs mais confiáveis e reutilizáveis, além de sugerir futuras evoluções do framework e das ferramentas associadas.

Abstract

In the research on FANETs (Flying Ad-Hoc Networks) and distributed coordination of UAVs (Unmanned Aerial Vehicles), also known as drones, there are many studies that validate their proposals through simulations. Simulations are important, but beyond them, there is also a need for real-world tests to validate the proposals and enhance results. However, field experiments involving drones and FANETs are not trivial, and this work aims to share experiences and results obtained during the construction of a testbed actively used in comparing simulations and field tests.

Experiências, Resultados e Reflexões a partir do Gerenciamento de experimentos no Mundo Real com FANETs e VANTs -- Versão Estendida

TL;DR

Este trabalho aborda a necessidade de validar propostas de FANETs e redes de UAVs por meio de testes no mundo real, apresentando o GrADyS Framework como testbed integrado que combina simulação, VANTs autônomos e redes de sensores para validação cruzada.Ele formaliza a Verificação e Validação (V&V) como processos complementares: verificação foca em conformidade com suposições e implementação, enquanto validação confirma que métodos e resultados são confiáveis em cenários reais.O GrADyS Framework é descrito com quatro pilares—simulação de protocolos distribuídos, simulação de RSSF, coordenação de VANTs em voos reais e implementação de RSSF no solo—e integra diversas ferramentas como OMNET++/INET, SITL, MAVSIMNET e uma ground station web-based.A experiência prática em campo revela as complexidades logísticas, escolhas de hardware (drones DIY vs. prontos), gestão de baterias, rádios, antenas e sincronização de logs, com evidências de desempenho de redes 802.11s, 802.15.4 e 802.11 Ad Hoc frente a simulações.No conjunto, o estudo sustenta a conclusão de que veteranos de simulações devem ser acompanhados por validações em campo para tornar as propostas de FANETs mais confiáveis e reutilizáveis, além de sugerir futuras evoluções do framework e das ferramentas associadas.

Abstract

In the research on FANETs (Flying Ad-Hoc Networks) and distributed coordination of UAVs (Unmanned Aerial Vehicles), also known as drones, there are many studies that validate their proposals through simulations. Simulations are important, but beyond them, there is also a need for real-world tests to validate the proposals and enhance results. However, field experiments involving drones and FANETs are not trivial, and this work aims to share experiences and results obtained during the construction of a testbed actively used in comparing simulations and field tests.
Paper Structure (21 sections, 7 figures)

This paper contains 21 sections, 7 figures.

Figures (7)

  • Figure 1: A metodologia do Projeto GrADyS ilustrando seus 4 componentes de simulação no laboratório e em campo (a.k.a in the wild).
  • Figure 2: O framework GrADyS ilustrando seus componentes de simulação no laboratório e seus componentes em campo.
  • Figure 3: Quatro drones decolando sincronamente.
  • Figure 4: Dois drones montados por alunos com RaspBerry Pis
  • Figure 5: Three simple graphs
  • ...and 2 more figures