UNS/tech_reference.md

Программное обеспечение для моделирования сети, обеспечивающая автономные перелёты БПЛА на территории РФ

Решение задачи на которое направлена разработка программного обеспечение является анализ возможности обеспеечение бесшовной связи:

1. Расчет зон радиопокрытия Красноярского края.

2. Выбор мест размещения базовых станций (БС) для беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) с целью радиопокрытия заданной территории.

3. Расчет параметров радиоканала

ЗАДАНИЕ

Расчет зон радиопокрытия:

Это включает вычисление параметров радиоканала, таких как затухание сигнала, усиление антенн, отношение сигнал-шум, и другие.
Подход: Использовать модели распространения радиоволн (например, модель Хатага–Окамура или модель Лос-Анжелес). Можно использовать существующие библиотеки для расчетов затухания радиосигналов, таких как go-waves (если есть) или реализовать свою реализацию на основе теоретических моделей.
Шаги:
    Получить данные о высоте местности и координатах наземных станций.
    Рассчитать коэффициенты затухания сигнала для каждой базовой станции с учётом высоты, рельефа и других параметров.

Определение мест размещения базовых станций:

Это задача оптимизации. Нужно расставить станции таким образом, чтобы минимизировать количество станций и максимизировать покрытие, обеспечивая связь с каждым БПЛА.
Подход: Использовать генетические алгоритмы или метод имитации отжига для оптимального размещения станций на карте.
Шаги:
    Создать модель для оценки качества покрытия от конкретного набора станций.
    Прогонять алгоритм оптимизации, чтобы найти лучшее распределение станций по карте.

Расчет параметров радиоканала:

Для каждой связи между БПЛА и наземной станцией нужно рассчитать параметры радиоканала: уровень сигнала, скорость передачи данных, коэффициенты усиления антенн и т.д.
Подход: Применить формулу свободного пространства (Free-space path loss) для расчета затухания сигнала, а затем использовать полученные данные для оценки скорости передачи данных и других параметров.
Шаги:
    Реализовать формулу расчета уровня сигнала с учетом дальности и характеристик антенн.
    Рассчитать скорость передачи данных на основе уровня сигнала и модуляции.

Моделирование движения БПЛА:

Это динамическая задача, требующая отслеживания перемещений большого количества БПЛА в реальном времени и моделирования связи с базовыми станциями.
Подход: Использовать симулятор физических движений, чтобы моделировать движение БПЛА по заданным траекториям. Затем в реальном времени рассчитывать качество связи для каждого БПЛА на основе его положения.
Шаги:
    Создать функцию для обновления положения каждого БПЛА в реальном времени.
    На основе нового положения пересчитывать параметры радиосигнала и обновлять статус связи с ближайшей станцией.

Реализация транзитной передачи данных:

Если БПЛА не может напрямую связаться с базовой станцией, должна быть реализована возможность передачи данных через другие БПЛА.
Подход: Построить сеть связи по типу mesh с использованием алгоритмов маршрутизации. Для этого можно использовать стандартные алгоритмы поиска маршрутов (например, алгоритм Дейкстры или AODV).
Шаги:
    Реализовать алгоритм поиска маршрутов между БПЛА.
    При отсутствии связи с наземной станцией находить ближайший БПЛА, который может передать данные.

Отчёты по результатам моделирования:

После завершения моделирования необходимо выводить отчёт с анализом параметров радиоканала, временных интервалов связи/отсутствия связи и других данных.
Подход: Реализовать генерацию отчетов с использованием стандартных инструментов, таких как Go templates для создания HTML или текстовых отчетов.

MATH

Для реализации остальной математической логики, связанной с расчётом зон радиопокрытия, размещением базовых станций и параметров радиоканала, начнём по порядку. Мы разобьём задачу на несколько этапов:

Расчёт зон радиопокрытия с использованием затухания сигнала и коэффициентов усиления.
Оптимизация размещения базовых станций с помощью генетического алгоритма или другого метода оптимизации.
Расчёт параметров радиоканала (модуляция, скорость передачи данных).
Моделирование движения БПЛА с возможностью передачи данных через другие БПЛА.