Дослідження методів керування безпілотними літальними апаратами
Автор: Остапюк Вікторія Сергіївна
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Інформаційні мережі зв'язку
Інститут: Інститут телекомунікацій, радіоелектроніки та електронної техніки
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2020-2021 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Робота присвячена дослідженням методів керування безпілотними літальними апаратами. Безпілотний літальний апарат (БПЛА) – літальний засіб, який здатний самостійно переміщатись у повітрі, щоб виконати різні функції та завдання, які були йому поставлені. БПЛА може переміщуватись за допомогою програми, яка дозволяє йому самому керувати польотом, або ж за допомогою дистанційного керування, що здійснюється людиною із пульта керування (мобільного або стаціонарного)[1]. Останні численні підходи спрямовані на зменшення впливу зовнішніх збурень для підвищення продуктивності БПЛА. Тим не менше, проектування найсучасніших контролерів, що відповідають вимогам програм, все ще є величезною проблемою. У виконанні роботи досліджено керування групою БПЛА у інформаційній мережі з двохнапрямленими зв’язками між вузлами. За допомогою вузлів можна здійснювати передачу, приймання та обмін даними. Середовищем передачі інформації є повітря. За способом управління мережа належить до архітектури «клієнт-сервер». Є багато проблем у галузі створення систем самоорганізуючих мереж із змінною топологією. Якщо враховувати обмеженість та залежність застосування групи БПЛА від заданого завдання, необхідно виконати аналіз показників топології мереж для реалізації групового польоту. Проблема маршрутизації є однією із головних проблем. Кожний тип протоколу маршрутизації потенційно має свої переваги та недоліки при різних умовах (щільність вузлів і швидкість руху) використання. У перших двох розділах роботи досліджено радіоканал мережі зв’язку, який забезпечує ефективне використання безпілотних літальних апаратів із найменшими втратами при передаванні даних, проаналізовано основні алгоритми керування та протоколи маршрутизації. Для оптимізованої роботи мережі обрано мурашиний алгоритм (Ant Colony Optimization - ACO) – ройовий метод, який є одним з ефективних поліномінальних алгоритмів. Алгоритми оптимізації мурах не схожі на більшість основних алгоритмів маршрутизації. Щодо запобігання виникнення проблем маршрутизації у мережах використовують різні підвиди алгоритмів АСО. Прикладами алгоритмів можуть бути: AntNet, ANTMANET, ACODV, MRAA, AntHocNet, ANT-DSR, AntNet-RSLR, HOPNET, ARA,тощо. Наведено основні теорії та методи, за допомогою яких вони здійснюють спільні скоординовані дії групи об’єктів. Для вивчення спільної роботи групи безпілотних літальних апаратів (БПЛА), здатних до самоорганізації, застосовується теорія ройового інтелекту. Передбачено метод організації взаємодії групи БПЛА в навколишньому середовищі шляхом поділу групи на локальні підгрупи. У третьому розділі досліджено методику визначення оптимальної кількості БПЛА N, якою керує один оператор, розраховано інтенсивність трафіку у каналі зв’язку, пропускну здатність та затримку при передачі пакетів. Досліджено основні математичні моделі які впливають на керування групою БПЛА, а саме методика визначення оптимальної кількості безпілотних літальних апаратів, якими керує один оператор, розрахунок інтенсивності трафіку та пропускної здатності у каналі зв’язку, обрахунок затримки при передаванні пакетів у мережі. Згідно результатів, які проводилися у четвертому розділі, щодо імітаційного моделювання мережі на базі БПЛА показано, що розроблена модель функціонує та забезпечує передачу даних помірної якості від вузла джерела до наземної станції.