Статья

Название статьи МЕТОД РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЦЕЛЕЙ В ГРУППЕ БЛА СЕТЕЦЕНТРИЧЕСКОЙ СИСТЕМОЙ УПРАВЛЕНИЯ
Автор И.А. Каляев, С.Г. Капустян, Л.Ж. Усачев
Рубрика РАЗДЕЛ III. РАСПРЕДЕЛЕННЫЕ ВЫЧИСЛЕНИЯ И СИСТЕМЫ
Месяц, год 12, 2016
Индекс УДК 007.52:004.896:004:942
DOI 10.18522/2311-3103-2016-12-5570
Аннотация Целью исследования является повышение эффективности функционирования беспилотных летательных аппаратов (БЛА) за счет их группового применения. Использование сетецентрических принципов информационного взаимодействия между БЛА группы позволяет существенно расширить круг решаемых задач с использованием мобильных роботов, в том числе и БЛА. Модельным примером группового применения БЛА является задача мониторинга обширных территорий и поиска различных объектов. Дана формальная постановка задачи распределения между БЛА группы некоторого множества областей сканирования таким образом, чтобы минимизировать время сканирования. Предложено данную задачу разбить на три подзадачи и решать ее поэтапно. Сначала определяется количество БЛА, необходимое для сканирования каждой области, затем распределить области сканирования между БЛА группы и, наконец, распределить полосы сканирования, на которые разбивается каждая область, между БЛА подгруппы, назначенной для сканирования данной области. Причем две последние подзадачи могут быть сведены к классической задаче о назначениях и для их решения можно использовать один и тот же алгоритм, например, венгерский или его различные модификации. Предложенный в статье подход позволяет решать задачу распределения целей (областей сканирования) между БЛА группы бортовыми устройствами управления отдельных БЛА, объединенными каналами связи в вычислительную сеть и применим для решения множества различных классов задач группами БЛА. При этом предложенный метод решения задачи распределения областей сканирования позволяет минимизировать возможные пересечения траекторий движения БЛА и тем самых уменьшить вероятность столкновения БЛА друг с другом. Для проведения экспериментальных исследований предложенного подхода методами компьютерного моделирования была разработана имитационная программная модель функционирования группы БЛА при решении задач сканирования заданных областей. Результаты моделирования подтверждают работоспособность предложенного подхода и показывают, что удается получить близкий к оптимальному вариант распределения областей сканирования между БЛА группы с точки зрения минимизации суммарных временных затрат и обеспечения безопасности перемещения БЛА группы к целям.

Скачать в PDF

Ключевые слова Группа БЛА; распределение целей; сетецентрическая система; система группового управления; метод; алгоритм; имитационная модель.
Библиографический список 1. Соколов В.Б., Теряев Е.Д. Беспилотные летательные аппараты: некоторые вопросы развития и применения (обзор по материалам публикаций в Интернете) // Мехатроника, Автоматизация, Управление. – 2008. – № 2. – C. 12-23.
2. Божко Н.А., Баховчук А.М., Мытько Л.Р. Применение беспилотных летательных аппаратов при проектировании и содержании автомобильных дорог // Наука – образованию, производству, экономике: Материалы 13-й Международной научно-технической конференции. – 2015. – № 3. – C. 60.
3. Полтавский А.В., Жумабаева А.С., Бикеев Р.Р. Многофункциональные комплексы бес-пилотных летательных аппаратов: Развитие в системе вооружения // Надежность и качество сложных систем. – 2016. – № 1 (13). – C. 39-46.
4. Присяжнюк С.П. Беспилотные летательные аппараты в лесопромышленном комплексе: возможности новых технологий // Геоинформатика. Специальный выпуск. – 2012.
– № 1. – C. 6-11.
5. Савин И.Ю., Вернюк Ю.И., Фараслис И. Возможности использования беспилотных летательных аппаратов для мониторинга продуктивности почв // Бюллетень Почвенного института им. В.В. Докучаева. – 2015. – № 80. – C. 95-106.
6. Цариченко С.Г., Родинченко Н.С. Беспилотные летательные аппараты, как средство повышения эффективности оперативно-тактической деятельности пожарно-спасательных подразделений // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2015. – № 1 (162). – C. 14-24.
7. Puri A., Valavanis K.P., Kontitsis M. Statistical Profile Generation for Traffic Monitoring Using Real-time UAV based Video Data // Control & Automation, 2007. MED'07. Mediterranean Conference on. IEEE, 2007. – Р. 1-6.
8. Гайдук А.Р., Капустян С.Г., Меркулов В.И., Бесклубова К.В. Групповое управление БЛА // Информационно-измерительные и управляющие системы. – 2014. – № 11. – С. 24-36.
9. Chandra R.S., Breheny S.H., D’Andrea R. Antenna array synthesis with clusters of unmanned aerial vehicles // Automatica. – 2008. – No. 44. – P. 1976-1984.
10. Franchi A., Secchi C., Ryll M., Bulthoff H.H. & Giordano P.R. Shared control: Balancing au-tonomy and human assistance with a group of quadrotor UAVs // Robotics & Automation Magazine, IEEE. – 2012. – Vol. 19 (3). – P. 57-68.
11. Kingston D., Beard R.W., Holt R.S. Decentralized perimeter surveillance using a team of UAVs // IEEE Transactions on Robotics. – 2008. – No. 24. – P. 1394-1404.
12. Casbeer D.W. [et al.]. Forest fire monitoring with multiple small UAVs // Proceedings of the 2005 American Control Conference. – 2005. – P. 3530-3535.
13. Spry S.C., Girard A.R., Hedrick J.K. Convoy Protection using Multiple Unmanned Aerial Ve-hicles: Organization and Coordination // Proc. of the 24th American Control Conference, Port-land, OR., June 2005.
14. Tonetti, S., Hehn, M., Lupashin, S., D'Andrea, R. Distributed control of antenna array with formation of UAVs // In World Congress. – 2011, August. – Vol. 18, No. 1. – P. 7848-7853.
15. Chung J. Cooperative Control of UAVs Using a Single Master Subsystem for Multi-task Multi-target Operations // Advances in Intelligent Systems and Computing. – 2015. – Vol. 345.
– P. 193-212.
16. Меркулов В.И., Самодов И.О. Исследование эффективности коллективного управления беспилотными летательными аппаратами в составе локальной сети // Информационно-измерительные и управляющие системы. – 2014. – № 3. – С. 39-42.
17. Верба В.С., Меркулов В.И., Садовский П.А. Групповое управление беспилотными лета-тельными аппаратами. Возможности и ограничения // Полет. – 2015. – № 8, 9. – С. 16-23.
18. Трифонов А.Г. Постановка задачи оптимизации и численные методы ее решения // SoftLine Со. Свободный режим доступа: http://matlab.exponenta.ru/optimiz/book_2/ index.php (дата обращения: 25.08.2016).
19. Усачев Л.Ж., Дьяченко А.А. Способ формирования строя в группе БЛА // Материалы конференции "Управление в технических, эргатических, организационных и сетевых системах" (УТЭОСС-2012).– СПб.: ГНЦ РФ ОАО "Концерн "ЦНИИ "Электроприбор", 2012. – С. 1220-1223.
20. Усачев Л.Ж., Иванов Д.Я. Выбор целей движения при изменении строя в группе БЛА // XII Всероссийское совещание по проблемам управления ВСПУ-2014. Москва, 16-19 июня 2014 г.: Труды. – М.: Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН, 2014. – С. 2015-2020. ISBN 978-5-91450-151-5. Номер государственной регистрации: 0321401153.

Comments are closed.