Найти

Результаты поиска

• СТОХАСТИЧЕСКАЯ ДИНАМИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПОДВОДНОЙ БЕСПРОВОДНОЙ СЕНСОРНОЙ СЕТИ, ОСНОВАННАЯ НА ЛУВЕНСКОМ АЛГОРИТМЕ КЛАСТЕРИЗАЦИИ

  А.М. Маевский , В.А. Рыжов , Т. А. Федорова , И. В. Кожемякин , Н.М. Буров

  62-81

  2025-07-24

  Аннотация ▼

  Подводные беспроводные сенсорные сети (ПБСС) играют важную роль в мониторинге океанических процессов, подводной навигации, экологическом контроле и обеспечении безопасности. Однако особенности подводной среды, такие как высокая затухаемость сигналов, ограниченные ресурсы энергии и изменяющаяся топология сети, создают значительные сложности в организации эффективной передачи данных. Для оптимизации работы сети и продления ее срока службы используется метод кластеризации, позволяющий группировать узлы, снижать нагрузку на коммуникационные каналы и повышать энергоэффективность. Однако в условиях выхода из строя узлов сети статическая кластеризация становится неэффективной, что требует внедрения динамической рекластеризации. Процедура перераспределения ролей узлов и перестройки топологии сети позволяет сохранять устойчивость связи и минимизировать потери данных, учитывая энергетически баланс всей сети в целом. В данной работе исследуются современные подходы к кластеризации и рекластеризации в ПБСС с учетом энергетического баланса, вероятности отказов узлов и помех в среде передачи. Развитие адаптивных методов управления ПБСС является актуальной задачей, направленной на повышение надежности, энергоэффективности и долговечности подводных сетей связи. В статье представлена стохастическая кроссуровневая модель для динамических трехмерных ПБСС произвольной топологии. Модель использует: новую технику кластеризации/рекластеризации базирующуюся на лувенском алгоритме, протокол маршрутизации, построенный на методе Дейкстра и метод управления доступом к среде на основе расписания передач (TDMA). Предложенная модель функционирования ПБСС положена в основу разработанного имитационного комплекса, позволяющего проводить оценку эффективности и надежности сети с учетом нарушения связности и уязвимостей для ПБСС различного масштаба и назначения. В рамках исследований выполнен параметрический анализ систематических расчетов функциональных характеристик ПБСС. Результаты анализа показали, что предложенная имитационная модель обеспечивает увеличение времени автономной работы сети и снижение числа потерянных сообщений по сравнению с моделями других авторов.

• РАЗРАБОТКА РОБОТИЗИРОВАННОГО ИМИТАТОРА ПОДВОДНОГО АППАРАТА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ СПОСОБОВ АВТОНОМНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ РЕЗИДЕНТНЫХ АНПА С ОБЪЕКТАМИ ПОДВОДНОЙ ИНФРАСТРУКТУРЫ

  А.М. Маевский , И.А. Печайко , М. А. Алексеев , Н. М. Буров

  2025-04-27

  Аннотация ▼

  Представлен процесс разработки имитатора подводного аппарата (ИПА) с установленным
  5-степенным подводным манипуляторным комплексом (МК). Имитатор предназначен для ком-
  плексной отработки автономного взаимодействия морского робототехнического комплекса
  (МРТК) с объектами подводной инфраструктуры. В частности, рассматривается пример реше-
  ния задач работы имитатора с макетом подводной панели подводного добычного комплекса
  (ПДК) и решение задачи определения конкреции и их автономного забора при помощи имитатора
  и МК. Современные тенденции развития подводной робототехники ориентированы на создание
  резидентных автономных систем, способных работать в удаленных и труднодоступных районах
  Мирового океана в круглогодичном режиме. Развитие резидентных технологий связано с необхо-
  димостью снижения операционных затрат, минимизации рисков для персонала и увеличения вре-
  мени автономного функционирования подводных комплексов. Применение таких технологий осо-
  бенно актуально в условиях освоения дальнего шельфа, где традиционные методы эксплуатации
  подводных аппаратов сталкиваются с техническими и экономическими ограничениями. Необхо-
  димость проведения работ на дальнем шельфе обусловлена возрастающим спросом на углеводо-
  родные ресурсы и исчерпанием легко доступных месторождений на континентальном шельфе.
  Согласно прогнозам, перспективные глубоководные районы, расположенные на глубинах более
  1000 м, обладают значительным потенциалом добычи нефти и газа. По оценкам специалистов,
  объем извлекаемых запасов в таких районах может составлять сотни миллиардов баррелей угле-
  водородного сырья, что делает разработку эффективных автономных решений стратегически
  важной задачей для нефтегазовой отрасли. В работе представлены программно-аппаратные
  решения, используемые при реализации ИПА. Приведена структурная схема конструкции, описана
  архитектура программного обеспечения и особенности применения систем искусственных ней-
  ронных сетей (ИНС) в составе системы технического зрения (СТЗ) ИПА. Использование ИНС
  позволяет значительно повысить автономность работы подводных манипуляторов при выполне-
  нии сложных технологических операций, таких как захват объектов с грунта, работа с объекта-
  ми донной инфраструктуры и др. В заключении продемонстрированы полученные результаты,
  подтверждающие работоспособность принятых конструктивных, программных и аппаратных
  решений при выполнении реальных работ в автономном режиме с макетами рабочих инструмен-
  тов hot-stab и torque-tool и ответными частями, расположенными на макете панели ПДК.

• РАЗРАБОТКА МНОГОУРОВНЕВОЙ СИСТЕМЫ ПЛАНИРОВАНИЯ ТРАЕКТОРИИ ДВИЖЕНИЯ ГРУППЫ АНПА В НЕИЗВЕСТНОЙ СРЕДЕ С ПРЕПЯТСТВИЯМИ

  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.