Розподілена система детектування рухомих об'єктів та обміну інформацією на базі LoRaWAN

Abstract

Актуальність теми кваліфікаційної магістерської роботи. Останні декілька років характеризуються все зростаючим інтересом до безпілотних апаратів (дронів). Їх використання вже революціонізувало сферу національної безпеки. Незабаром постане питання їх активного цивільного використання, що робить актуальним попереднє узагальнення зроблених напрацювань та подальше удосконалення технологій та способів використання дронів. Іншим технологічним напрямком, що зараз стрімко розвивається, є штучний інтелект. Переваги «розумних» технологій, здатних навчатися за допомогою алгоритмів машинного навчання, сприяють їх широкій інтеграції у все нові сфери людського життя. Поєднання штучного інтелекту та безпілотних апаратів є важливим та перспективним напрямом у технологічній сфері. Об’єкт дослідження: технології та методи розробки розподілених систем обробки даних. Предмет дослідження: розподілена система детектування рухомих об'єктів та обміну інформацією на базі LoRaWAN. Мета: створення розподіленого апаратно-програмного комплексу, що використовує штучний інтелект (у вигляді нейронної мережі) та протокол LoRaWAN. Дана кваліфікаційна робота була апробована на XXI Міжнародній науковій конференції «Ольвійський форум – 2024: стратегії країн Причорноморського регіону в геополітичному просторі». Матеріали доповіді були опубліковані у збірнику конференції. Кваліфікаційна робота містить: перелік скорочень, вступ, чотири розділи, висновок, перелік джерел посилання та два додатки. Вступ містить обґрунтування актуальності розробки обраної теми, об’єкт, предмет дослідження, мету та завдання які необхідно виконати для досягнення поставленої мети. В першому розділі проведено аналіз предметної сфери, необхідної для розробки розподіленої системи, а також наведено специфікацію вимог до апаратно-програмного комплексу. Другий розділ містить опис процесу проєктування апаратно-програмного комплексу, а саме: розробку концептуального рішення, вибір архітектури та моделі нейронної мережі, вибір апаратного забезпечення розподіленої системи та опис його підключення. Третій розділ містить опис розробки апаратно-програмного комплексу, який включає в себе нейронну мережу, програму детектування, програмне забезпечення P2P-мережі та мережі LoRaWAN, а також базовий графічний інтерфейс клієнтського застосунку. У четвертому розділі проведено тестування та перевірка працездатності ключових елементів розробленого АПЗ. У висновку описано результати виконання кваліфікаційної роботи. Додатки містять код програмного забезпечення та інформацію про апробацію кваліфікаційної магістерської роботи. Кваліфікаційна робота містить 73 сторінки (без додатків), 64 рисунки, 37 джерел посилання, 2 додатки. Relevance of the topic of the master's thesis. The last few years have been characterized by a growing interest in unmanned vehicles (drones). Their use has already revolutionized the national security sphere. Soon, the question of their active civilian use will arise, which makes it important to summarize the developments made and further improve the technologies and methods of using drones. Another rapidly developing technological area is artificial intelligence. The advantages of smart technologies that can learn using machine learning algorithms contribute to their widespread integration into more and more areas of human life. The combination of artificial intelligence and unmanned vehicles is an important and promising area in the technological sphere. Object of research: technologies and methods for developing distributed data processing systems. Subject of research: a distributed system for detecting moving objects and exchanging information based on LoRaWAN. Objective of the master's thesis: to create a distributed hardware and software system that uses artificial intelligence (in a form on neural network) and the LoRaWAN protocol. This master’s thesis was approbated on XXI International Scientific Conference “Olvian Forum – 2024: Strategies of the countries of the Black Sea region in the geopolitical space”. The materials of the report were published in the conference proceedings. The master's thesis contains a list of abbreviations, an introduction, four sections, a conclusion, a list of references and two appendices. The introduction contains the main justifications for the relevance of the development of the chosen topic, the object, subject of research, the purpose and tasks to be performed to achieve the goal. The first section provides an analysis of the subject field required for the development of a distributed system, as well as a specification of the requirements for the hardware-software complex. The second section contains a description of the process of designing a hardware-software complex, namely: development of a conceptual solution, choice of an architecture and a model of a neural network, choice of distributed system hardware and a description of its connection. The third section describes the development of the hardware-software complex, which includes a neural network, a detection program, P2P and LoRaWAN network software, and a basic graphical interface of the client application. In the fourth section, testing and performance verification of the key elements of the developed hardware-software complex was carried out. The conclusion describes the results of the master's thesis. The appendices contain the software code and information on the approbation of the master's thesis. The master's thesis contains 73 pages (without appendices), 64 figures, 37 references, 2 appendices.