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Defendiendo contra enjambres de drones: un enfoque dual

Una nueva estrategia combina interceptación y pastoreo para proteger áreas vitales de drones.

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En el mundo de hoy, los enjambres de drones pueden ser una amenaza seria para lugares importantes como edificios gubernamentales, aeropuertos y bases militares. Estos drones pueden ser cautelosos, tratando de no ser atrapados, o imprudentes, enfocados en causar daños. Para proteger estas áreas importantes, necesitamos una forma inteligente de detener estos drones. Esto implica usar dos estrategias: interceptar a los drones imprudentes y dirigir a los cautelosos lejos.

Resumen del Problema de Defensa

Defender un área específica de ataques de drones es una tarea difícil porque los atacantes pueden comportarse de diferentes maneras. Algunos drones pueden intentar permanecer juntos y trabajar en grupo, mientras que otros pueden separarse para evitar a los defensores o ejecutar sus planes de manera más efectiva.

El objetivo de los defensores es detener a los atacantes antes de que lleguen a su objetivo. Esto se puede lograr interceptándolos directamente o guiándolos a un lugar seguro lejos del área objetivo. Dado que los atacantes pueden comportarse de manera diferente, usar solo un método puede no ser suficiente.

Diferentes Tipos de Atacantes

Los atacantes se pueden dividir en dos grupos principales según su comportamiento:

  1. Atacantes que evitan riesgos: Estos drones intentan evitar la confrontación. Les importa su propia seguridad y prefieren obtener información sobre el área objetivo sin causar daños.

  2. Atacantes que asumen riesgos: Estos drones priorizan su misión sobre su propia seguridad. Están dispuestos a correr riesgos para causar daños en el área objetivo.

Los atacantes también pueden cambiar su comportamiento. Pueden decidir cooperar, permanecer como grupo o dividirse en equipos más pequeños para ejecutar sus planes. Esta variabilidad hace que sea un desafío para los defensores idear una estrategia única y efectiva.

Estrategias de Defensa

Para protegerse contra diferentes tipos de ataques, se proponen dos estrategias principales:

  1. Estrategia de Intercepción: Esta estrategia se centra en capturar a los atacantes que asumen riesgos. Se asigna a los defensores la tarea de interceptar estos drones lo más rápido posible. La intercepción implica una cuidadosa planificación para evitar colisiones entre los defensores.

  2. Estrategia de Aprehensión: Este método se utiliza principalmente para atacantes que evitan riesgos. Implica guiar a estos drones lejos del área protegida y hacia un lugar más seguro.

Ambas estrategias tienen sus pros y sus contras. Combinarlas puede proporcionar una solución flexible que se adapte a los comportamientos de los atacantes.

Trabajo Relacionado

Se han desarrollado varios métodos para entender y abordar escenarios de persecución y evasión. En estas situaciones, un grupo de perseguidores intenta capturar a los evasores. Se han propuesto diferentes técnicas, como control óptimo, enfoques de campo medio y aprendizaje reforzado. Sin embargo, estos métodos normalmente no consideran el área que se está defendiendo.

También se han explorado estrategias para defender áreas, pero muchos estudios actuales se centran solo en un tipo de comportamiento de atacante o utilizan modelos de movimiento simplificados. Esto limita su efectividad ya que los escenarios del mundo real pueden ser complejos y dinámicos.

Enfoque Propuesto

El objetivo es crear una estrategia multifacética que aborde la amplia gama de comportamientos exhibidos por los atacantes. Esto implica analizar constantemente las posiciones y actividades de los atacantes para determinar la mejor respuesta.

Monitoreo de Atacantes

Usando un algoritmo específico, los defensores pueden identificar agrupaciones de atacantes. Cada agrupación necesita un enfoque diferente según su tamaño y comportamiento. Los atacantes que están solos o en grupos pequeños pueden ser considerados como amenazas más inmediatas.

Asignación de Defensores

Se asignan tareas a los defensores en función de los atacantes a los que se enfrentan. Algunos defensores se centran en interceptar a los atacantes más agresivos, mientras que otros se encargan de guiar a los cautelosos. Esta asignación se basa en el análisis en tiempo real de la situación.

Escenarios de Simulación

Diferentes escenarios pueden ayudar a demostrar cómo funciona esta estrategia de modos múltiples en la práctica.

Escenario 1: Número Igual de Atacantes y Defensores

En esta situación, hay un número igual de atacantes y defensores. Los atacantes llegan en grupos y algunos se separan a medida que se acercan al área protegida. Los defensores logran interceptar a algunos atacantes mientras guían a otros a lugares más seguros.

Escenario 2: Atacantes Superan en Número a los Defensores

Aquí, los atacantes superan en número a los defensores. Los defensores deben asignar cuidadosamente sus recursos para manejar a los atacantes de manera efectiva. A pesar de estar en desventaja numérica, los defensores logran contener a los atacantes gracias a sus estrategias organizadas.

Desafíos en la Defensa

Incluso con un plan sólido, persisten los desafíos. Los atacantes pueden cambiar sus estrategias de forma inesperada, lo que dificulta que los defensores se adapten rápidamente. Además, la recopilación de datos y la toma de decisiones en tiempo real pueden ser intensivas en recursos y requieren tecnología sofisticada.

Conclusión

La estrategia de defensa de múltiples modos propuesta combina eficazmente enfoques de intercepción y aprehensión para lidiar con diversas amenazas planteadas por los enjambres de drones. Al analizar continuamente la situación y ajustar sus tácticas, los defensores pueden mejorar sus posibilidades de proteger con éxito áreas importantes. Las futuras mejoras a esta estrategia podrían involucrar la incorporación de más tecnología y la refinación de los métodos utilizados para recopilar y analizar datos.

Fuente original

Título: Aerial Swarm Defense using Interception and Herding Strategies

Resumen: This paper presents a multi-mode solution to the problem of defending a circular protected area (target) from a wide range of attacks by swarms of risk-taking and/or risk-averse attacking agents (attackers). The proposed multi-mode solution combines two defense strategies, namely: 1) an interception strategy for a team of defenders to intercept multiple risk-taking attackers while ensuring that the defenders do not collide with each other, 2) a herding strategy to herd a swarm of risk-averse attackers to a safe area. In particular, we develop mixed integer programs (MIPs) and geometry-inspired heuristics to distribute and assign and/or reassign the defenders to interception and herding tasks under different spatiotemporal behaviors by the attackers such as splitting into smaller swarms to evade defenders easily or high-speed maneuvers by some risk-taking attackers to maximize damage to the protected area. We provide theoretical as well as numerical comparisons of the computational costs of these MIPs and the heuristics, and demonstrate the overall approach in simulations.

Autores: Vishnu S. Chipade, Dimitra Panagou

Última actualización: 2023-06-04 00:00:00

Idioma: English

Fuente URL: https://arxiv.org/abs/2306.02482

Fuente PDF: https://arxiv.org/pdf/2306.02482

Licencia: https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/

Cambios: Este resumen se ha elaborado con la ayuda de AI y puede contener imprecisiones. Para obtener información precisa, consulte los documentos originales enlazados aquí.

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