Статья

Название статьи ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ СКОРОСТИ И ДАЛЬНОСТИ СВЯЗИ МЕЖДУ ЭЛЕМЕНТАМИ МУЛЬТИАГЕНТНОЙ СЕТИ ПОДВОДНЫХ РОБОТОВ НА ЕЕ УСТОЙЧИВОСТЬ К ИЗМЕНЕНИЮ УСЛОВИЙ РАБОТЫ
Автор И. В. Кожемякин, В. А. Рыжов, Н. Н. Семенов, М. Н. Чемоданов
Рубрика РАЗДЕЛ IV. СВЯЗЬ, НАВИГАЦИЯ И НАВЕДЕНИЕ
Месяц, год 01, 2018
Индекс УДК 007.52:004.896:004:942
DOI
Аннотация Целью исследования является изучение влияния параметров связи, таких как скорость и дальность, на устойчивость системы мультиагентного управления сетью подводных роботов. Использование мультиагентного управления группой подводных роботов позволяет существенно расширить круг решаемых задач с использованием мобильных подводных роботов, но в условиях работы таких роботов скорость гидроакустической связи оказывается невелика и существенно зависит от дальности связи (если на десятках метров скорость передачи информации может быть единицами мегабит в секунду, то на расстоянии единиц километров даже в благоприятных гидрологических условиях – не более десятков килобит в секунду, возможны замирания и «зоны акустической тени»). Модельным примером группового применения таких роботов является задача мониторинга обширных территорий и поиска различных объектов. В отличие от работ, в которых рассматривается проблема группового управления АНПА при решении различных целевых задач и в которых основное внимание уделяется вопросам отработки заранее спланированных траекторий движения отдельных БЛА, в данной работе предложен подход к автономному динамическому планированию траекторий, позволяющий эффективно использовать имеющиеся каналы связи, экономить трафик и обеспечивать трансляцию сообщений через АНПА-корреспондентов, если прямая связь оказывается невозможной. Для проведения экспериментальных исследований предложенного подхода методами компьютерного моделирования была разработана имитационная программная модель функционирования группы подводных роботов 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 роботами группы с точки зрения минимизации суммарных временных затрат и обеспечения безопасности перемещения роботов группы к целям. Эффективность использования всех роботов в группе достигает 0,9 и выше только при максимальной дальности и скорости связи, когда не требуется ретрансляция информации между роботами, во всех остальных случаях эффективность уменьшается практически до 0,1 и менее в случае маленькой дальности и скорости связи (дальность во много раз меньше размеров обследуемого участка, скорость настолько низка, что роботам приходится прерывать работу, чтобы собрать информацию о том, что выполнили другие роботы в группе, а также ретранслировать их сообщения по цепочке).

Скачать в PDF

Ключевые слова Группа АНПА; распределение целей; система группового управления; мультиагентная система управления; метод; алгоритм; имитационная модель.
Библиографический список 1. Kozhemyakin I., Rozhdestvensky K., Ryzhov V., Semenov N., Chemodanov M. Educational Marine Robotics in SMTU. ICR 2016: – P. 79-88.
2. Городецкий В.И., Карсаев О.В., Самойлов В.В., Серебряков С.В. Инструментальные средства для открытых сетей агентов // Известия РАН. Теория и системы управления.
– 2008. – № 3. – C. 106-124.
3. Виттих В.А., Скобелев П.О. Метод сопряженных взаимодействий для управления распределением ресурсов в реальном масштабе времени // Автометрия. – 2009. – T. 45, № 2. – C. 78.
4. Скобелев П.О. Мультиагентные технологии в промышленных применениях: к 20-летию основания Самарской научной школы мультиагентных систем // Мехатроника, автоматизация, управление. – 2010. – № 12.
5. Martina Maggio, Enrico Bini, Georgios C. Chasparis, Karl-Erik Årzén, A Game-Theoretic Resource Manager for RT Applications // Proceedings of the 25th Euromicro Conference on Real-Time Systems, Paris, France, July 2013.
6. Foundation for Intelligent Physical Agents. FIPA 2001, "Specification: Agent Communication Language", Available At Http://Www.Fipa.Org.
7. Chopra et al. Research Directions In Agent Communication // TIST. – December, 2010.
– Vol. V, No. N. – P. 1-26.
8. https://habrahabr.ru/post/155883/.
9. Zanin V., Kozhemyakin I., Potekhin Y., Putintsev I., Ryzhov V., Semenov N., Chemodanov M. Open-Source Modular µAUV for Cooperative Missions/ ICR 2017: – P. 275-285.
10. Чемоданов М.Н., Семенов Н.Н., Путинцев И.А., Кожемякин И.В. Разработка подводного робототехнического комплекса с использованием открытых средств моделирования движения, дополненных моделью гидроакустического взаимодействия // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2016. – № 1 (174). – С. 88-101.
11. Лукьянчиков В.Д., Семенов Н.Н. Разработка математической модели сигналов для использования в каналах с многопутевым распространением // Теория и техника радиосвязи. ОАО «Созвездие» (Воронеж). – 2014. – № 2. – С. 63-70.
12. Лукьянчиков В.Д., Семенов Н.Н. Исследование частотно-временных характеристик дискретного сигнала с внутриэлементной линейной частотной модуляцией // Радиотехника. – 2013. – № 3. – C. 022-025.
13. Белов Б.П., Казнаков Б.А., Родионов А.А., Семенов Н.Н. Сеть информационных мобильных подводных роботов для освещения подводной обстановки: Сб. научных трудов «Фундаментальная и прикладная гидрофизика». – СПб.: научный центр РАН, 2012.
– № 1. – C. 129-137.
14. http://www.fipa.org/specs/fipa00029/.
15. Reid G. Smith The Contract Net Protocol: High-Level Communication and Control in a Distributed Problem Solver // IEEE Transactions on Computers. – December 1980. – Vol. C-29, No. 12.
16. Городецкий В.И., Грушинский М.С., Хабалов А.В. Многоагентные системы (ОБЗОР). http://spkurdyumov.ru/category/networks/.
17. Michael Wooldridge. An Introduction to MultiAgent Systems, John Wiley & Sons Ltd, 2002, paperback. – 366 p. ISBN 0-471-49691-X.
18. The Journal of Autonomous Agents and Multiagent Systems, Publisher: Springer Science+Business Media B.V., formerly Kluwer Academic Publishers B.V.
19. Sun, Ron, (2006). «Cognition and Multi-Agent Interaction». Cambridge University Press. http://www.cambridge.org/uk/catalogue/catalogue.asp?isbn=0521839645.
20. José M. Vidal. Fundamentals of Multiagent Systems: with NetLogo Examples. http://multiagent.com/.

Comments are closed.