Статья

Название статьи РАСПРЕДЕЛЕННАЯ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ГРУППОЙ БЕСПИЛОТНЫХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ: АРХИТЕКТУРА И ПРОГРАММНО-МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
Автор В.Н. Евдокименков, М.Н. Красильщиков, Г.Г. Себряков
Рубрика РАЗДЕЛ I. БЕСПИЛОТНЫЕ АВИАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ
Месяц, год 01, 2016
Индекс УДК 629.7.01
DOI
Аннотация Описан облик распределенной системы интеллектуального управления группой ударно-разведывательных беспилотных летательных аппаратов (БЛА), объединяющей внебортовую и бортовую компоненты. Рассмотрены современные подходы к разработке алгоритмов, составляющих основу внебортовой компоненты. Эти подходы различаются сценариями целевого применения групп БЛА, требованиями к информационному обмену между ними и тем математическим аппаратом, который составляет основу планирования. В современной литературе получили развитие группы методов предполетного планирования, базирующиеся на использовании: методов математического программирования, сетей Петри, диаграммы Вороного, триангуляции Делоне. Наряду с изложением существующих подходов представлены результаты собственных исследований авторов. В частности, описан оригинальный метод предполетного планирования групповых действий БЛА, развивающий известные работы на основе триангуляции Делоне. Рассмотрен алгоритм планирования действий группы БЛА в операции поражения (разведки) комплекса наземных объектов в условиях неопределенности данных о местоположении источников потенциальной угрозы. Работа алгоритма иллюстрируется практическим примером решения задачи предполетного планирования для группы, объединяющей четыре БЛА, действующих по комплексу из четырех наземных объектов, важность которых различна, в условиях присутствия статистической неопределенности относительно расположения источников угрозы в районе применения группы. Изложены алгоритмы распознавания тактических ситуаций и выработки управляющих решений, реализованные в составе бортовой компоненты. С учетом особенностей их реализации эти алгоритмы объединены в две группы: 1) алгоритмы распознавания тактических ситуаций и принятия решений, использующие элементы искусственного интеллекта, применение которых целесообразно для типовых ситуаций, характеризующихся высокой степенью неопределенности в оценке текущих условий применения группы БЛА; 2) алгоритмы распознавания тактических ситуаций и принятия решений на основе математических моделей и методов оптимизации. Данная группа алгоритмов особенно эффективна при управлении действиями группы БЛА на этапах, предшествующих непосредственными контактам с противником. Более подробно представлены алгоритмы распознавания тактических ситуаций и принятия решений на основе математических моделей и методов оптимизации. В качестве примера реализации подобного алгоритма рассмотрен алгоритм управления полетом БЛА в групповых порядках, основанный на использовании традиционных пропорциональных интегрально-дифференциальных регуляторов (ПИД-регуляторов). Показано, что описанный вариант реализации системы управления ведомого БЛА на основе классического ПИД-регулятора обеспечивает выдерживание заданной конфигурации строя даже при многократном маневрировании ведущего БЛА по скорости и курсу.

Скачать в PDF

Ключевые слова Беспилотный летательный аппарат; интеллектуальное управление групповыми действиями; алгоритмы предполетного планирования; алгоритмы распознавания тактических ситуаций.
Библиографический список 1. Schumacher C., Chandler P., Pachter M., Pachter L.S. UAV task assignment with timing constraints, AIAA Guidance, Navigation, and Control Conference and Exhibit, August, Austin, Texas, 2003, AIAA 2003-5664.
2. Schumacher C., Chandler P.R., Rasmussen S.J., Walker D. Task allocation for wide area search munitions with variable path length // Proc. of the American Control Conference, June, Denver, Colorado, 2003. – P. 3472-3477.
3. Chandler P., Pachter M., Rasmussen S.J., Schumacher C. Distributed control for multiple UAVs with strongle coupled tasks, AIAA Guidance, Navigation, and Control Conference and Exhibit, August, Austin, Texas, 2003, AIAA 2003-5799.
4. Mitchell J.W., Chandler P., Pachter M., Rasmussen S.J. Communication delays in the cooperative control of wide area search munitions via iterative network flow, AIAA Guidance, Navigation, and Control Conference and Exhibit, August, Austin, Texas, 2003, AIAA 2003-5665.
5. Curtis J.W. and Murphey R. Simultaneaous area search and task assignment for a team of cooperative agents, AIAA Guidance, Navigation, and Control Conference and Exhibit, August, Austin, Texas, 2003, AIAA 2003-5584.
6. Turra D., Pollini L., Innocenti M. Real-time unmanned vehicles task allocation with moving targets, AIAA Guidance, Navigation, and Control Conference and Exhibit, August, Providence, Rhode Island, 2004, AIAA 2004-5253.
7. Rajnarayan G. and Ghose D. Multiple agent team theoretic decision-making for searching unknown environments // Proc. IEEE Conference on Decision and Control, Maui, Hawaii. – December 2003. – P. 2543-2548.
8. Rusmevichientong P. and Van Roy B. Decentralized decision-making in a large team with local information // Games and Economic Behavior. – 2003. – Vol. 43:2. – P. 266-295.
9. Jia Zeng, Xiaoke Yang, Lingyu Yang, and Gongzhang Shen. Modeling for UAV resource scheduling under mission synchronization // Journal of Systems Engineering and Electronics. – October 2010. – Vol. 21, No. 5.
10. Chanthery E., Barbier M. and Farges J.L. (2004a). Integration of mission planning and scheduling for unmanned aerial vehicles. In: ECAI’04 - Workshop on ”Planning and Scheduling: Bridging Theory to Practice”. Valencia, Spain.
11. Chanthery E., Barbier M. and Farges J.L. (2004b). Mission planning for autonomous aerial vehicles. In: IAV2004 - 5th IFAC Symposium on Intelligent Autonomous Vehicles. 12. Chanthery E. and Barbier M. Functional modules for intermixed planning and execution of an observation mission // in Proceedings of the 18th Bristol UAV Systems Conference, April 2003.
13. Chanthery E., Barbier M., and Farges J.L. Mission planning for autonomous aerial vehicles // in IAV2004 - 5th IFAC Symposium on Intelligent Autonomous Vehicles, 2004.
14. Frank J. and Kurklu E. Sofia’s choice: Scheduling observations for an airborne observatory // in Proceedings of the 13Th International Conference on Automated Planning & Scheduling, 2003.
15. Lemai S. and Ingrand F. Interleaving temporal planning and execution: Ixtet-exec // in ICAPS 03 Workshop on Plan Execution, 2003.
16. Murata T. Petri nets: properties, analysis and applications // in IEEE. – No. 77 (4). – P. 541-580. DCSD ONERA. http://www.cert.fr/dcsd/cd/procosa.
17. Kamrani, Farzad & Lozano, Marianela Garcia & Ayani, Rassul. Path planning for UAVs using symbiotic simulation // Proceedings of the 20th annual European Simulation and Modelling Conference, ESM’2006. Toulouse, France. – October 2006. – P. 215-238,
18. Winstrand M. Mission Planning and Control of Multiple UAV’s. Scientific Report № FOI-R-1382-SE Swedesh Defence Research Agency, 2004.
19. Rong Zhu, Dong Sun, Zhaoying Zhou. Cooperation Strategy of Unmanned Air Vehicles for Multitarget Interception // Journal Guidance. – 2005. – Vol. 28, No. 5.
20. Sasiadek J.Z., Duleba I. 3D Local Trajectory Planner for UAV // Journal of Intelligent and Robotics System. – 2000. – Vol. 29, No 2.
21. Chandler P.R., Pachter M., Rassmussen S. UAV Cooperative Control // Proceedings of American Control Conference, Inst. Of Electrical and Electronics Engineers, New York, 2001.
22. Hoff K.I., Culver T., Keyser J., Lin M.C., Manocha D. Interactive Motion Planning Using Hardware-Accelerated Computation of Generalized Voronoi Diagrams // Proceeding of the 2000 IEEE Transaction on Robotics and Automation. Vol 3, Inst. of Electrical and Electronics Engineers, Piscataway, 2000.
23. Guibas L.J., Knuth D.E., Sharir M. Randomized Incremental Construction of Delanay and Voronoi Diagrams // Algoritmica. – 1992. – Vol 7, No. 4.
24. Оркин Б.Д., Оркин С.Д. Имитационное моделирование боевого функционирования палубных истребителей, зенитных, ракетных и артиллерийских комплексов корабельных групп при решении задач ПВО. – М.: Изд-во МАИ, 2009. – 699 c.
25. Евдокименков В.Н., Красильщиков М.Н., Оркин С.Д. Управление смешанными группами пилотируемых и беспилотных летательных аппаратов в условиях единого информационно-управляющего поля. – М.: Изд-во МАИ, 2015. – 272 с.

Comments are closed.