Поиск назначенных донных объектов является одной из наиболее сложных задач, решаемых АНПА, что обусловлено рядом факторов, основными из которых являются: разнообразие объектов поиска (затонувшие подводные лодки, надводные корабли, самолёты, вертолёты, мины, подводные трубопроводы и кабели связи, различная подводная инфраструктура), необходимостью комплексного использования для поиска различных средств мониторинга дна, отличающихся физическими принципами функционирования, разрешающей способностью и поисковой производительностью. Целью работы, результаты которой приведены в статье, была разработка алгоритма управления АНПА при поиске назначенного донного объекта, удовлетворяющего этим требованиям, и его проверка с использованием цифрового полигона и цифрового двойника АНПА. В качестве критерия выбора средства мониторинга дна в каждом конкретном случае была принята вероятность правильного отнесения обнаруженного донного объекта к объекту поиска. В результате логика поиска назначенного донного объекта выглядит следующим образом. Осуществляется поиск донных объектов средством с максимальной производительностью поиска. При обнаружении донного объекта определяется вероятность его принадлежности объекту поиска. Если она больше заданного высокого порога, принимается решение об обнаружении назначенного донного объекта. Если же она меньше заданного низкого порога, принимается решение, что обнаружен посторонний объект. В остальных случаях принимается решение о необходимости обследования объекта средством с большей разрешающей способностью. Описана технология классификации донных объектов на основе обучения искусственной нейронной сети с использованием синтезированного обучающего материала. Приведены результаты проверки эффективности разработанного алгоритма с использованием цифрового полигона и цифрового двойника АНПА. Выполненное моделирование разработанного алгоритма показало, что комплексное использование средств мониторинга дна повышает вероятность успешного решения задачи и сокращает время её решения
А.М. Маевский , Р. О. Морозов , А. Е. Горелый , В. А. Рыжов
2021-04-04
Аннотация ▼
Рассматривается проблема организации группового движения морских робототех- нических комплексов (МРТК), в частности автономных необитаемых подводных аппара- тов (АНПА), в априори неизвестной среде с препятствиями. Выполнен краткий анализ существующих проектов по тематике группового управления МРТК, и алгоритмов плани- рования движения. Наличие многочисленных исследований по данному направлению под- тверждает актуальность обозначенной проблемы. Приведена формальная постановка задачи движения четырех роботов строем. Предлагаемый в работе метод планированиядвижения группы основан на комбинированном подходе, который организует многоуровне- вое решение к организации перемещения МРТК. На верхнем уровне разработана система глобального планирования и отработки миссии на основе метода случайных деревьев ко- торая обеспечивает общее перемещение группы на основе априорной информации о со- стоянии среды. Система планирования нижнего уровня корректирует глобальную траек- торию, позволяя объектам на локальном уровне осуществлять передвижение и взаимодей- ствие агентов в группе, в том числе обеспечивает их безаварийное перемещение в про- странстве и выход из областей локальных минимумов. В работе приводится подробное аналитическое описание разработанного алгоритма и блок-схема его функционирования. Проведено численное моделирование движения группы из 4 АНПА в недетерминированной среде с неподвижными препятствиями. Моделирование проводилось с учетом препятст- вий различной формы и сложности. Результаты математического моделирования проде- монстрировали решение задачи выхода группы АНПА из области локального минимума. Приведены натурные испытания на примере группы из трёх безэкипажных катеров, в ре- зультате которых группа подвижных объектов сформировала строй и осуществила пере- мещение заданным строем в целевые позиции и вернулась в конечную зону. Кроме того, разработанный в рамках данной статьи модуль локального планирования был интегриро- ван в программное обеспечение системы планирования подводного глайдера «Тень». В конце рассматриваются полученные результаты работы предложенного метода и его дальней- шее развитие, в частности его применение в трехмерной постановке задачи.
