МОДЕЛІ ТА МЕТОД ПЛАНУВАННЯ РУХУ РОЮ БЕЗПІЛОТНИХ ЛІТАЛЬНИХ АПАРАТІВ ПРИ ВИКОНАННІ СПЕЦІАЛЬНИХ МІСІЙ З УРАХУВАННЯМ ПРІОРИТЕТУ ЗАВДАНЬ

Анотація

Актуальність. В статті наведено удосконалений автором метод планування руху рою безпілотних літальних апаратів (БпЛА) при виконанні спеціальних місій з урахуванням пріоритету завдань в складному середовищі, який перевершує відомі методи за швидкістю та точністю конвергенції та часом виконання. Об’єкт дослідження процеси застосування роїв безпілотних літальних апаратів при виконанні спеціальних місій Мета статті: удосконалення методу планування руху рою безпілотних літальних апаратів при виконанні спеціальних місій з урахуванням пріоритету завдань в складному середовищі. Результати дослідження. У статті для удосконалення методу планування руху БпЛА введено двохетапність планування шляху. В якості базового методу для удосконалення використано метод рою часток (PSO), який зарекомендував себе як достатньо ефективний алгоритм рішення схожих завдань. На першому етапі метод ініціює траєкторії польоту БпЛА та призначає пріоритети БпЛА зі складу рою на основі факторів навколишнього середовища та завдань місії. На другому етапі окремі БпЛА з високим пріоритетом використовують алгоритм PSO, що ґрунтується на відомому методі швидкого дослідження випадкового дерева, для планування шляху, тоді як початковий рій частинок вибірково успадковує результати попередньої ініціалізації. Оскільки траєкторії польоту БпЛА, згенеровані таким методом, можуть не відповідати фактичним вимогам до польоту рою БпЛА, використано криві Дубінса для згладжування та отримання фактичних траєкторій польоту у відповідності з пріоритетністю завдань спеціальної місії. Висновки. Запропонований гібридний підхід поєднує ініціалізацію траєкторій методом випадкових дерев (RRT) з оптимізацією роєм частинок (PSO), що дозволяє ефективно оминати локальні оптимуми у складних середовищах. Використання функції штрафів для дотримання безпечних дистанцій у поєднанні зі стратегією перезапуску та збереженням «елітних» станів забезпечує швидку збіжність і високу стійкість алгоритму. Експериментально доведена масштабованість методу на групи до п’ятисот БпЛА підтверджує його застосування для виконання спеціальних місій в умовах високої щільності агентів і динамічних обмежень.