Date of Award

5-2015

Document Type

Thesis

Degree Name

Master of Science (MS)

Department

Computer Engineering

First Advisor

Dr. Nader Mohamed

Second Advisor

Dr. Imad Jawhar

Third Advisor

Dr. Rabeb Mizouni

Abstract

UAVs - Unmanned Aerial Vehicles – have gained significant attention recently, due to the increasingly growing range of applications. However, developing collaborative UAV applications using traditional technologies in a tightly coupled design requires a great deal of development effort, time, and budget especially for heterogeneous UAVs. Moreover, monitoring and accessing UAV resources using traditional communication media suffer from several restrictions and limitations. This research aims to simplify the efforts, reduce the time, and lower the costs of developing collaborative applications for distributed heterogeneous UAVs. In addition, the research aims to provide ubiquitous UAV resources access. A platform is proposed for developing distributed UAVs. This platform provides services to simplify application development. In this approach, UAVs are integrated with the Cloud Computing paradigm to provide ubiquitous access to their resources and services. Due to the limited capabilities of UAVs, a lightweight architecture is adopted. UAV resources and services are modeled in a Resource Oriented Architecture which is a new flexible web service design pattern with loosely coupled interaction between services. Hence, they are accessed as Representational State Transfer RESTful services using HTTP. Moreover, the research proposes using a broker architecture to increase efficiency by separating responsibilities. Therefore, it separates the requester’s logic and functionalities from the provider’s. It also takes the responsibility for allocating the issued request to the available and suitable UAV(s). To test the proposed platform, I first developed the UAV resources as a payload subsystem then provided them with Internet connectivity. Then, resource identifiers and uniform interfaces were developed using the RESTful Application Programming Interfaces (APIs). I also developed the broker service along with a database containing the information of the registered UAVs and their resources. The platform system components were tested using a requester interface in a browser by issuing a request for a resource to the broker to find and request the service from a suitable UAV. The test was done for retrieving data from UAVs as well as requesting actions from them. The main contributions of this research are proposing the UAV-Cloud platform for simplifying the development of ubiquitous UAV applications and its vii perspectives, as well as a lightweight loosely coupled design for UAV resources. Another contribution is developing the broker architecture for separating responsibilities in this platform.

Comments

الطائرات بدون طيار اكتسبت اهتماما كبيرا في الآونة الأخيرة، نظرا لتزايد مجال - التطبيقات. ولكن تطوير تطبيقات الطائرات بدون طيار التعاونية التي تبنى باستخدام التقنيات التقليدية في تصميم المهمات المقرونة بإحكام يحتاج إلى جهود ضخمة في والوقت، والتكلفة. وعلاوة على ذلك، الرصد والوصول إلى موارد الطائرات بدون طيار باستخدام الأساليب التقليدية تعاني من العديد من القيود والحدود. لذا يهدف هذا البحث إلى تبسيط الجهود وتقليل الوقت والتكلفة اللازمة لتطوير التطبيقات للطائرات بدون طيار غير متجانسة الموزعة. بالإضافة إلى ذلك، يهدف البحث إلى توفير الوصل إلى موارد الطائرات بدون طيار من كل مكان باستخدام الانترنت. في هذا البحث، تم اقتراح بنية برمجيات للطائرات بدون طيار. توفر هذه البنية الخدمات الأساسية بحيث يتم بناء تطبيقات الطائرات بدون طيار عليها بسهولة. في هذا النهج، تتكامل الطائرات بدون طيار مع نموذج الحوسبة السحابية لتوفير الوصول للطائرات بدون طيار من كل مكان. نظرا للقدرات المحدودة لهذه الطائرات، تم اعتماد برامج خفيفة للتحميل عليها. صممت موارد الطائرات بدون طيار على نموذج ROA وهو نموذج مرن لتصميم برامج النت مع خدمات خفيفة الارتباط باستخدام منافذ RESTful . وعلاوة على ذلك، يقترح البحث برنامج وسيط لزيادة الكفاءة عن طريق فصل المسؤوليات. وبالتالي، فإنه يفصل الجانب الطالب للخدمة من الجانب المزود ويأخذ على عاتقه توزيع الطلب نظرا للطائرات المتاحة والمناسبة. لاختبار الهيكل المقترح، بنيت أولا الموارد للطائرات بدون طيار من خلال توفير الاتصال بالإنترنت لهم وتطوير معرفات الموارد "واجهات موحدة باستخدام واجهات برمجة التطبيقات ) API (. ثم تم تطوير خدمة وسيط جنبا إلى جنب مع قاعدة بيانات لاحتواء المعلومات من الطائرات بدون طيار. تم اختبار الوسيط باستخدام واجهة الطالب في مستعرض بإعطاء طلب مورد للوسيط، بحيث يقوم باسترداد القيمة من الموارد المناسبة. وقد تم اختبار لاسترجاع البيانات من الطائرات بدون طيار وكذلك الطالبة الإجراءات منه. المساهمات الرئيسية لهذا البحث هي تصميم منصة لتطوير الطائرات بدون طيار كل مكان الموارد ix والخدمات إلى خدمات الإنترنت المتباعدة خفيفة مريحة، مع تحديد الاعتبارات والمتطلبات، فضلا عن نموذج وسيط لفصل المسؤوليات.

Download
COinS