一种基于区块链的无人机集群协作监测框架设计

作     者：翁越男 魏小平 刘洋 韩楠 魏盛杰 刘雯 林羽丰 乔少杰 WENG Yuenan;WEI Xiaoping;LIU Yang;HAN Nan;WEI Shengjie;LIU Wen;LIN Yufeng;QIAO Shaojie

作者机构：成都信息工程大学软件工程学院四川成都610225 四川数辰科技有限公司四川成都610095 成都携恩科技有限公司四川成都610041 四川音乐学院数字媒体艺术四川省重点实验室四川成都610021 四川省大数据中心四川成都610096 

出 版 物：《无线电工程》 (Radio Engineering)

年 卷 期：2022年第52卷第7期

页      面：1250-1259页

学科分类：08[工学] 082503[工学-航空宇航制造工程] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

基　　金：国家自然科学基金(61772091,61802035,61962006) 四川省科技计划项目(2021JDJQ0021,2022YFG0186,2021YZD0009,2021ZYD0033) 四川音乐学院数字媒体艺术四川省重点实验室资助项目(21DMAKL02) 成都市技术创新研发项目(2021-YF05-00491-SN,2021-YF05-02414-GX,2021-YF05-02413-GX) 成都市重大科技创新项目(2021-YF08-00156-GX,2021-YF08-00159-GX) 成都市“揭榜挂帅”科技项目(2021-JB00-00025-GX) 广东省基础与应用基础研究基金(2020B1515120028) 

主　　题：无人机集群 区块链 公共卫生事件 共识算法 疫情防控 

摘      要：提出了一个新型无人机(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)集群协作监测公共卫生事件的监测框架,并讨论了该框架中UAV执行的任务类型与流程。针对UAV集群通信面临的复杂度高、资源消耗大以及安全性低等挑战,引入区块链技术来提升其高效性与安全性,提出了一种改进的拜占庭容错(Improved Byzantine Fault Tolerant,IBFT)算法,该算法具有最小的成本和资源并具备可扩展性和普适性。在正常情况下使用f+1个节点,在通信故障情况下使用2f+1个节点,而拜占庭容错算法使用3f+1个节点。实验结果表明,所提算法相比于其他对比算法,具有更高的吞吐量和更低的共识时延,能有效保证UAV集群协作监测紧急公共卫生事件,为疫情防控提供一种新手段。