Внедрение групп беспилотных летательных аппаратов (БпЛА) в точное земледелие сдерживается рядом проблем, относящихся к устойчивости связи на удаленных от точки взлета участках и зависимостью от погодных условий, которые могут снижать эффективность применения технологии. Существующие модели планирования недостаточно адаптивны к динамическим изменениям агросреды, проблемам связи и в большинстве случаев предполагают строгое следование фиксированным траекториям. Целью данного исследования является разработка концептуальных моделей бесшовного функционирования и системы связи для координации группы сельскохозяйственных БпЛА. В работе представлена диаграмма связанности элементов системы, которая обеспечивает непрерывность процессов от инициализации до автоматической замены аккумуляторов и дозаправки БпЛА. Разработана модель связи системы с узлом ретрансляции, разделяющая трафик, что позволяет исключать коллизии и стабилизировать обмен данными на дистанциях свыше 2,5 км. Представлен способ распределения задач с учетом энергообеспечения и пространственных координат БпЛА, который позволяет динамически перераспределять нагрузку при отказах. Предложенные решения повышают автономность и отказоустойчивость группы БпЛА, минимизируют участие оператора и обеспечивают безопасное выполнение миссий в условиях недетерминированной среды. Апробация предложенной модели, выполненная в лабораторных и полевых условиях, показала устойчивое функционирование при передаче данных на дальних дистанциях и при групповом режиме работы. Отдельно подтверждено отсутствие коллизий при обмене данными между БпЛА, что свидетельствует о корректности разделения трафика и эффективности выбранной архитектуры связи. Полученные результаты подтверждают возможность практического применения разработанных моделей для повышения автономности и непрерывности выполнения сельскохозяйственных работ. Разработанные решения также демонстрируют потенциал масштабирования, что расширяет область их применения в задачах точного земледелия
А. А. Шмидт , В.Р. Бикбулатов , Д.Н. Поляков , А.А. Тхакахов
2026-04-29
Аннотация ▼
Актуальность работы обусловлена возрастающей интенсивностью радиоэлектронного противодействия в тактическом звене управления, при котором традиционные методы организации связи через ретрансляторы с фиксированными маршрутами не обеспечивают требуемую помехоустойчивость и разведзащищённость. Цель работы – разработка метода адаптивного управления маршрутом БпЛА-ретранслятора на основе непрерывного анализа электромагнитной обстановки для повышения помехоустойчивости наземно-воздушных радиолиний. В качестве основного метода использована многокритериальная оптимизация траектории полёта с адаптивными весовыми коэффициентами, одновременно учитывающая три критерия: минимизацию уровня помех на рабочих частотах ретранслятора, обеспечение радиодоступности с корреспондентами сети и снижение вероятности обнаружения средствами радиоэлектронной борьбы противника. Для восстановления пространственной картины помеховой обстановки по ограниченному набору бортовых измерений исследованы методы интерполяции и экстраполяции: метод обратных взвешенных расстояний, метод радиальных базисных функций и статистическая экстраполяция на основе пространственной корреляционной функции. Разработана циклическая процедура функционирования системы адаптивной маршрутизации, включающая сбор данных, построение трёхмерной карты помеховой обстановки, прогнозирование её развития, расчёт оптимальной траектории и контроль результата манёвра. Результаты имитационного моделирования показывают, что применение предложенного метода позволяет повысить отношение сигнал/помеха на 1,5–2 дБ в среднем и до 8 дБ при наихудшем сценарии по сравнению с полётом по фиксированному маршруту. Практическая значимость работы состоит в возможности реализации предложенного способа на базе существующих БпЛА и радиоэлектронного оборудования без принципиально новых технических решений
