АППАРАТНО-ОРИЕНТИРОВАННЫЙ МЕТОД РЕКОНФИГУРАЦИИ ГРУППИРОВКИ ПОДВИЖНЫХ ОБЪЕКТОВ
Аннотация
Рассматриваются подходы и методы управления группировкой подвижных объек-
тов, отличающихся возможностью автономного принятия решений о своем статусе в
составе группировки. Другая проблема управления такой группировкой – слабые прогноз-
ные решения связности пар элементов, их зависимость от единого центра управления.
В качестве таких объектов рассматриваются наноспутники, функционирующие в условиях
неопределённости внутренней и внешней среды. Цель – обеспечение связности аппаратов
группировки за счет децентрализованного изменения структуры. Показано, что методы и
алгоритмы динамической реконфигурации группировки подвижных объектов преимущест-
венно используют централизованный подход и единый наземный центр управления, что
для малой космонавтики нецелесообразно. Рассматривается класс методов управления с
использованием методов и технологии обработки знаний (технологии искусственного ин-
теллекта), позволяющих выделить и использовать дополнительную информацию о конфи-
гурации группировки. Под конфигурацией понимается система-двойка, описывающая со-
став и связи между соседними элементами с некоторой количественной оценкой. В ста-
тье рассматривается конфигурация связности элементов для обеспечения непрерывной
передачи данных между парой произвольных элементов группировки. Предлагаемый метод
реконфигурации является иерархическим: на верхнем уровне реконфигурация основана на
принципах самоорганизации, на нижнем уровне группировка понимается как адаптивная
система, изменяющая свое состояние на основе обученной нейронной сети по историче-
ским данным – временным рядам параметров аппаратов и их местоположения. Метод
представляет собой двухуровневый цикл опроса каждым элементом группировки своих
соседей и составлении карты сети. Эта карта сети отражает имеющиеся связи с уче-
том текущих паромеров каждого аппарата. Второй (вложенный) цикл опроса использует
управляющую информацию о будущем состоянии аппарата и связности группировки, в
целом. Внесение изменений в экземпляры карты сети каждым аппаратом и обновление
экземпляров карты сети позволяет по завершении циклов опроса получить конфигурацию
работоспособных аппаратов. Результаты сравнительного анализа показали, что методы
управления на принципах самоорганизации и адаптивного изменения структуры являются
наиболее подходящими для динамической реконфигурации группировки за счет поддержки
шагов прогнозирования.
Литература
clusters of small spacecraft], Izvestiya vuzov. Priborostroenie [News of universities. Instrumentation],
2016, Vol. 59, No. 6, pp. 423-428.
2. Skripachev V.O., Zhukov A.O., Bashkatov A.I. Osobennosti postroeniya klastera malykh
kosmicheskikh apparatov [Features of constructing a cluster of small spacecraft], Tekhnologii
polucheniya i obrabotki informatsii o dinamicheskikh ob"ektakh i sistemakh: Sb. materialov III
Vserossiyskoy nauchno-prakticheskoy konferentsii [Technologies for obtaining and processing
information about dynamic objects and systems: Collection of materials of the III All-Russian
scientific -practical conference]. Moscow: AO "Osoboe konstruktorskoe byuro Moskovskogo
energeticheskogo instituta", 2023, pp. 351-364.
3. Atakishchev O.I., Shilenkov E.A., Frolov S.N. [i dr.]. Avtonomnaya intellektual'naya gruppirovka
malykh kosmicheskikh apparatov – kosmicheskiy eksperiment "radioskaf-5" [Autonomous intelligent
grouping of small spacecraft - space experiment "Radioscaf-5"], Izvestiya Instituta inzhenernoy
fiziki [News of the Institute of Engineering Physics], 2020, No. 1 (55), pp. 42-48.
4. Poluyan M.M., Naumochkin D.V., Petukhov I.A. Analiz tendentsiy razvitiya sverkhmalykh
kosmicheskikh apparatov [Analysis of development trends of ultra-small spacecraft],
Vooruzhenie i ekonomika [Armament and Economics], 2019, No. 4, Issue 50, pp. 23-32.
5. Makarenko D.M., Potyupkin A.Yu. Sistemnyy analiz kosmicheskikh apparatov [System analysis
of spacecraft]. Moscow: Izd-vo MO RF, 2007, 331 p.
6. Palkin M.V. Kontseptual'nye voprosy sozdaniya i primeneniya kosmicheskikh apparatov
gruppovogo poleta [Conceptual issues of the creation and application of group flight spacecraft],
Nauka i obrazovanie [Science and Education], 2015, No. 8, pp. 100-115.
7. Potyupkin A.Yu., Danilin N.S., Selivanov A.S. Klastery malorazmernykh kosmicheskikh
apparatov kak novyy tip kosmicheskikh ob"ektov [Clusters of small-sized spacecraft as a new
type of space objects], Raketno-kosmicheskoe priborostroenie i informatsionnye sistemy [Rocket
and space instrument engineering and information systems], 2017, Vol. 4, No. 4, pp. 45-56.
8. Zhdanov A.A. Avtonomnyy iskusstvennyy intellect [Autonomous artificial intelligence]. Moscow:
Binom. Laboratoriya znaniy, 2008, 359 p.
9. Klyushnikov V.Yu. Intellektual'naya sistema avtomaticheskogo podderzhaniya i vospolneniya
klastera malykh kosmicheskikh apparatov informatsionnogo naznacheniya [Intelligent system
for automatic maintenance and replenishment of a cluster of small spacecraft for information
purposes], K.E. TSiolkovskiy. Istoriya i sovremennost': Mater. 57-kh Nauchnykh chteniy,
posvyashchennykh razrabotke nauchnogo naslediya i razvitiyu idey K.E. Tsiolkovskogo, Kaluga,
20–22 sentyabrya 2022 goda [K.E. Tsiolkovsky. History and modernity: Materials of the
57th Scientific Readings dedicated to the development of the scientific heritage and the development
of ideas of K.E. Tsiolkovsky, Kaluga, September 20–22, 2022]. Vol. Part 1. Kaluga:
Individual'nyy predprinimatel' Strel'tsov I.A., 2022, pp. 39-41.
10. Gritsenko A.E., Slinin S.I., Rubinov V.I. Problemnye voprosy realizatsii iskusstvennyy
intellekta v kompleksakh s bespilotnymi letatel'nymi apparatami [Problematic issues of implementing
artificial intelligence in complexes with unmanned aerial vehicles], Voennokosmicheskie
sily. Teoriya i praktika [Military Space Forces. Theory and practice], 2019,
No. 12, pp. 126-134.
11. Lyamkin I.V., Kostyashina A.A. Sovremennye podkhody k modelirovaniyu intellektual'nykh
sistem upravleniya. Ch. 2. Avtonomnyy "Hard" i "Soft" – evolyutsiya kompetentsiy [Modern
approaches to modeling intelligent control systems. Part 2. Autonomous “Hard” and “Soft” -
the evolution of competencies], Nauka i tekhnologii truboprovodnogo transporta nefti i
nefteproduktov [Science and technology of pipeline transport of oil and petroleum products],
2022, Vol. 12, No. 2, pp. 198-216.
12. Melekhin V.B., Khachumov M.V. Popolnenie znaniy avtonomnogo bespilotnogo
kvadrokoptera-manipulyatora v neopredelennoy problemnoy srede [Replenishing the
knowledge of an autonomous unmanned quadcopter-manipulator in an uncertain problem environment],
Iskusstvennyy intellekt i prinyatie resheniy [Artificial intelligence and decision
making], 2019, No. 2, pp. 72-83.
13. Matyukha S.V. Iskusstvennyy intellekt v bespilotnykh aviatsionnykh sistemakh [Artificial intelligence
in unmanned aerial systems], Transportnoe delo Rossii [Transport business of Russia],
2022, No. 1, pp. 8-11.
14. Perlyuk V.V., Nebylov A.V., Syao Yan Kh. Opyt razrabotki bortovykh sistem maketov
mikrosputnikov v ramkakh mezhdunarodnykh nauchno-obrazovatel'nykh programm [Experience
in developing on-board systems for microsatellite models within the framework of international
scientific and educational programs], Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedeniy. Priborostroenie
[Izvestiya higher textbook establishments. Instrumentation], 2018, No. 8, pp. 685-691.
15. Zori A.A., Korenev V.D. Kriterii otsenivaniya effektivnosti informatsionno-izmeritel'nykh
sistem [Criteria for assessing the effectiveness of information-measuring systems], Izvestiya
YuFU. Tekhnicheskie nauki [Izvestiya SFedU. Engineering Sciences], 2008, pp. 40-46.
16. Panteleymonov I.N, Potyupkin A.Yu., Tran'kov V.M., Panteleymonova A.V., Filatov V.V.,
Todurkin V.V. Metodika rascheta pokazateley effektivnosti sistemy upravleniya poletom
kosmicheskikh apparatov [Methodology for calculating the efficiency indicators of the spacecraft
flight control system], Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedeniy. Mashinostroenie [News
of higher educational institutions. Mechanical engineering], 2019, Issue 11 (716), pp. 55-65.
17. Zheltov S.Yu., Kalyaev I.A., Kos'yanchuk V.V. [i dr.]. Rekonfiguratsiya sistem upravleniya
vozdushnykh sudov [Reconfiguration of aircraft control systems]. Moscow: Rossiyskaya
akademiya nauk, 2021, 204 p.
18. Klimenko A.B., Mel'nik E.V. Metody organizatsii raspredelennoy razmetki dannykh na osnove
grupp pol'zovateley s dinamicheskim sostavom [Methods for organizing distributed data marking
based on user groups with dynamic composition], Izvestiya Tul'skogo gosudarstvennogo
universiteta. Tekhnicheskie nauki [News of Tula State University. Technical science], 2021,
No. 2, pp. 234-245. EDN SXJVIN.
19. Sollogub A.V., Skobelev P.O., Simonova E.V. i dr. Intellektual'naya sistema raspredelennogo
upravleniya gruppovymi operatsiyami klastera malorazmernykh kosmicheskikh apparatov v
zadachakh distantsionnogo zondirovaniya zemli [Intelligent system for distributed control of group
operations of a cluster of small-sized spacecraft in tasks of remote sensing of the earth], Vestnik
Samarskogo GTU [Bulletin of Samara State Technical University], 2012, No. 7 (28), pp. 47-54.
20. Potyupkin A.Yu., Volkov S.A., Timofeev Yu.A. Gruppovoe upravlenie mnogosputnikovoy
orbital'noy gruppirovkoy na osnove kontseptsii rezhimov sovmestnogo funktsionirova-niya
[Group control of a multi-satellite orbital constellation based on the concept of joint operation
modes], Raketno-kosmicheskoe priborostroenie i informatsionnye sistemy: nauchno-tekhn.
zhurn [Rocket and space instrument making and information systems: scientific and technical
journal], 2021, Vol. 8, Issue 3, pp. 11-19.
21. Volkov S.A., Potyupkin A.Yu., Timofeev Yu.A. Upravlenie sistemnym effektom
mnogosputnikovoy orbital'noy gruppirovki [Control of the system effect of a multi-satellite
orbital constellation], Problemy sozdaniya i primeneniya kosmicheskikh apparatov i sistem
sredstv vyvedeniya v interesakh resheniya zadach VS RF: materialy III Vserossiyskoy
nauchno-prakt. konf. [Problems of creation and application of spacecraft and launch vehicle
systems in the interests of solving problems of the RF Armed Forces: materials of the III All-
Russian scientific-practical conference. conf.]. Saint Petersburg: Voenno-kosmicheskaya
akademiya imeni A.F. Mozhayskogo, 2022, pp. 251-257.
22. Titenko E.A., Dobroserdov O.G., Shchitov A.N., Titenko M.A. Apparatno-orientirovannyy
metod parallel'nogo poiska prefiksa i suffiksa po podstrokam fiksirovannoy dliny [Hardwareoriented
method of parallel search for prefix and suffix using substrings of fixed length],
T-Comm: Telekommunikatsii i transport [T-Comm: Telecommunications and Transport],
2022, Vol. 16, No. 4, pp. 29-36.
