Статья

Название статьи МЕТОД КООРДИНАЦИИ ПОВЕДЕНИЯ ГРУППЫ АВТОНОМНЫХ НЕОБИТАЕМЫХ ПОДВОДНЫХ АППАРАТОВ НА МУЛЬТИАГЕНТНОЙ ОСНОВЕ ПРИ ВЕДЕНИИ СЕЙСМОРАЗВЕДКИ
Автор Л. А. Мартынова, О. В. Карсаев
Рубрика РАЗДЕЛ II. СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ И МОДЕЛИРОВАНИЯ
Месяц, год 01, 2018
Индекс УДК 519.87
DOI
Аннотация Рассматривается способ выполнения сейсморазведки морского дна, в основе которого используется командная работа группы автономных необитаемых подводных аппаратов. Для организации командной работы рассматривается мультиагентная модель автономного поведения и информационного взаимодействия аппаратов в группе. Аппараты согласованно выполняют разнородные функции, связанные с перемещением в новое положение, заглублением, прикреплением ко дну, навигационным определением своего местоположения, прослушиванием отраженного от толщи морского дна сейсмосигнала, всплытием на заданную глубину для дальнейшего перемещения. Выход из строя некоторых аппаратов влечет за собой снижение качества результатов сейсморазведки, и для компенсации снижения качества требуется соответствующая перегруппировка всех других аппаратов, остающихся в рабочем состоянии. Особенность перегруппировки заключается, с одной стороны, в сохранении координации поведения оставшихся аппаратов группы, а с другой стороны – в перераспределении разнородных функций между аппаратами. Реализация такой перегруппировки требует соответствующего информационного взаимодействия аппаратов в группе. Это взаимодействие и является основным предметом исследования в данной статье. При этом рассматриваются различные подходы к организации схемы взаимодействия: одноуровневый (peer-to-peer) и иерархический (в данном случае двухуровневый) подходы. Второй подход предполагает определение и переопределение агентов (аппаратов), играющих роль лидеров в подгруппах (рядах) аппаратов. Лидеры обеспечивают информационное взаимодействие как внутри подгрупп (рядов), так и между подгруппами (рядами). Выбор варианта перегруппировки аппаратов основан на минимизации снижения эффективности в случае выхода одного или нескольких аппаратов из строя. Для тестирования предложенных решений разработана математическая имитационная модель. При проведении численных экспериментов рассматривались варианты, отличающиеся различным положением вышедшего из строя одиночного аппарата в группе и различным количеством вышедших из строя аппаратов. Для различных вариантов моделировалось информационное взаимодействие аппаратов в группе. Численные эксперименты, проведенные с использованием данной модели, подтверждают эффективность предложенных решений.

Скачать в PDF

Ключевые слова Мультиагентная система; автономный необитаемый подводный аппарат; сейсморазведка; эффективность; математическое имитационное моделирование.
Библиографический список 1. Агеев М.Д. и др. Автономные подводные роботы. Системы и технологии. – М.: Наука, 2005. – 400 с.
2. Инзарцев А.В. и др. Применение автономного необитаемого подводного аппарата для научных исследований в Арктике // Подводные исследования и робототехника. – 2007.
– № 2 (4). – C. 5-14.
3. Гизитдинова М.Р., Кузьмицкий М.А. Мобильные подводные роботы в современной океанографии и гидрофизике // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. – 2010.
– T. 3, № 1. – C. 4-13.
4. Боженов Ю.А. Использование автономных необитаемых подводных аппаратов для исследования Арктики и Антарктики // Фундаментальная и прикладная гидрофизика.
– 2011. – Т. 4, № 1. – С. 4-68.
5. Millar G., Mackay L. Maneuvering under the ice // Sea technology. – 2015. – Vol. 56, No. 4.
– P. 35-38.
6. Илларионов Г.Ю., Сиденко К.С., Бочаров Л.Ю. Угроза из глубины: XXI век. – Хабаровск: КГУП "Хабаровская краевая типография", 2011. – 304 с.
7. Мартынова Л.А. Метод согласованного поведения излучателя и автономных необитаемых подводных аппаратов для эффективного ведения сейсморазведки // Информационно-управляющие системы. – 2017. – № 1 (86). – С. 83-92.
8. Куржанский А.Б. Задача о нестолкновениях при групповом движении в условиях препятствий // Тр. Института математики и механики РАН. – 2015. – Т. 21, № 2. – С. 132-147.
9. Куржанский А.Б. О задаче группового управления в условиях препятствий // Тр. Института математики и механики РАН. – 2014. – Т. 20, № 3. – С. 166-179.
10. Куржанский А.Б., Месяц А.И. Математические задачи группового управления: теория и вычисления // Материалы 4-ой Всероссийской научно-технической конференции «Суперкомпьютерные технологии (СТК-2016) 19-24 сентября 2016 с. Дивноморское Геленджик. – Ростов-на-Дону: Изд-во ЮФУ, 2016. – С. 44-47.
11. Городецкий В.И., Грушинский М.С., Хабалов А.В. Многоагентные системы (обзор) // Новости искусственного интеллекта. – 1998. – № 2. – C. 64-116.
12. Будаев Д.С., Вощук Г.Ю., Гусев Н.А., Майоров И.В., Мочалкин А.Н. Разработка системы согласованного управления группой беспилотных аппаратов с применением мультиагентных технологий // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2015. – № 10 (171). – С. 18-28.
13. Городецкий В.И., Карсаев О.В., Самойлов В.В., Серебряков С.В. Прикладные многоагентные системы группового управления // Искусственный интеллект и принятие решений. – 2009. – № 2. – С. 3-24.
14. Машошин А.И., Скобелев П.О. Применение мультиагентных технологий к управлению группой автономных необитаемых подводных аппаратов // 11-я Всероссийская научно-практическая конференция «Перспективные системы и задачи управления», 4-8 апреля 2016 г., Крым, Евпатория.
15. Кожемякин И.В., Никущенко Д.В., Рыжов В.А., Семенов Н.Н., Чемоданов М.Н. Развитие системы автономного группового управления разнородными надводными и подводными необитаемыми аппаратами // Седьмая всероссийская научно-техническая конференция «Технические проблемы освоения мирового океана. – Владивосток, 2017. – С. 48-57.
16. Кожемякин И.В., Рыжов В.А., Семенов Н.Н., Чемоданов М.Н. Мультиагентная система управления группой АНПА с несколькими лидерами // International Conference on Marine Robotics in Ocean Exploration, MarineRobotics2017, October 9-11, 2017, Saint-Petersburg, Russia.
17. Мартынова Л.А. Инструментарий для исследований эффективности ведения сейсморазведки с использованием автономных необитаемых подводных аппаратов // Информационно-управляющие системы. – 2017. – № 2 (87). – С. 77-87.
18. Buia M., Flores P.E., Hill D., Palmer E., Ross R., Walker R., Houbiers M., Thompson M., Laura S., Menlikli C., Moldoveanu N., Snyder E. Shooting Seismic Surveys in Circles. – Режим доступа: https://www.slb.com/~/media/Files/resources/oilfield_review/ors08/aut08/ shooting_seismic_surveys_in_circles.pdf. – Загл. с экрана. Яз. англ.
19. Кебкал К.Г., Машошин А.И. Гидроакустические методы позиционирования автономных необитаемых подводных аппаратов // Гироскопия и навигация. – 2016. – T. 24, № 3 (94). – С. 115-130.
20. Кебкал К.Г., Кебкал А.Г, Глушко Е.В., Кебкал В.К., Себастио Л., Паскуаль А., Рибейро Дж., Сильва Г. Рибейро, Индивери Дж. Гидроакустические модемы с интегрированными цезиевыми часами для задач подводного позиционирования автономных необитаемых подводных аппаратов // International Conference on Marine Robotics in Ocean Exploration, MarineRobotics2017, October 9-11, 2017, Saint-Petersburg, Russia.
21. Kebkal O., Komar M., and Kebkal K. D-MAC: Hybrid media access control for underwater acoustic sensor networks, in Proceedings of IEEE Communications Workshops (ICC) // IEEE International Conference, Cape Town, South Africa. ISBN: 978-1-4244- 6824-9, 2010.
22. Kebkal K.G., Kebkal A.K., Kebkal O.G., and Bannasch R. Modelling and validation of basic characteristics in underwater acoustic sweep-spread-carrier communications // in Underwater Technology 2015 IEEE, 23–25 Feb. 2015. Doi 10.1109/UT.2015.7108312.
23. Kebkal K. and Bannasch R. Sweep-spread carrier for underwater communication over acoustic channels with strong multipath propagation // Journal of Acoustic Society of America. – 2002. – Vol. 112 (5). – P. 2043-2052.
24. Kebkal O.G., Kebkal K.G., and KomarM. Development of upper-layer protocols with S2CR acoustic modems emulator // in Proc. Conf. on Underwater Communications: Channel Modelling and Validation, UCOMMS, 12–14 September 2012, Sestri Levante, Italy.
25. Kebkal K., Kebkal O., and Glushko E. Propagation time estimation between underwater acoustic modems during data exchange via synchronous instant messages // in Proceedings of the OCEANS 2014 MTS/IEEE Conference and Exhibition, IEEE, Taipei, Taiwan.
26. Kebkal K.G., Kebkal A.G., Kebkal V.K., and Petroccia R. Synchronization tools of acoustic communication devices in control of underwater sensors // distributed antennas, and autonomous underwater vehicles, Gyroscopy and Navigation. – 2014. – Vol. 5 (4). – P. 257-265.
27. Белов Б.П., Коротицкий Е.В., Семенов Н.Н., Сетин А.И. Информационное обеспечение роботов для выполнения различных миссий // International Conference on Marine Robotics in Ocean Exploration, MarineRobotics2017, October 9-11, 2017, Saint-Petersburg, Russia.

Comments are closed.