Разработка алгоритмов поиска оптимального маршрута для БЛА при наблюдении им подвижных наземных объектов

В настоящее время в мире значительно возрастает роль беспилотной авиации. Среди задач, решаемых с помощью беспилотных летательных аппаратов, особое место занимают задачи наблюдения наземных объектов. При решении данной задачи крайне важна оперативность получения данных об объекте наблюдения. Существует ряд алгоритмов построения оптимального маршрута облета объектов, однако большинство из них рассчитано только на неподвижные объекты, что значительно ограничивает их применимость для решения целого ряда актуальных задач. В случае использования существующих алгоритмов, рассматривающих неподвижные объекты, полученный оптимальный маршрут может оказаться далек от оптимального при движении хотя бы одного из наблюдаемых объектов. В связи с этим, возникает необходимость разработки алгоритмов, которые учитывают подвижность наблюдаемых объектов при решении задачи поиска оптимального маршрута их облета, что позволит оптимально расходовать имеющиеся ресурсы (время, топливо) и тем самым повысить оперативность наблюдения.

Во многих случаях для решения задачи наблюдения за наземными объектами целесообразно использование группы БЛА для обеспечения оперативности получения информации о множестве движущихся объектов, что ведет к необходимости разработки алгоритмов координации действий группы БЛА.

Важным является тот факт, что разрабатываемые алгоритмы должны быть способны рассчитывать оптимальные маршруты в течение очень короткого промежутка времени, так как будут выполняться в реальном времени в составе программного обеспечения БЦВМ.

Данная работа посвящена разработке алгоритмов поиска оптимального маршрута для БЛА при наблюдении им подвижных наземных объектов, а также алгоритмов оптимального распределения объектов между БЛА. При разработке алгоритмов учитывается динамика БЛА в условиях воздействия бокового ветра.

Исходными данными поставленной задачи являются:

характеристики БЛА;

параметры движения БЛА (скорость движения, начальный угол курса;

количество БЛА;

начальное положение и характеристики движения наземных объектов;

скорость бокового ветра;

начальный и конечный пункты движения каждого БЛА.

Постановка задачи

Для заданных параметров объектов, БЛА и метеорологической обстановки необходимо определить оптимальную стратегию распределения объектов между БЛА и проложить оптимальный маршрут для каждого из БЛА. Критерием оптимальности следует считать минимум времени полета группы БЛА (временем полета грумы БЛА назовем время, через которое последний БЛА достигнет конечного пункта своего маршрута при условии, что все БЛА начали движение из начального пункта маршрута в один и тот же момент).

При расчете оптимального маршрута необходимо учесть возможность воздействия бокового ветра, из-за которого БЛА может отклоняться от выбранного курса, что в свою очередь меняет длину траектории и оптимальность маршрута.

Анализируя исходные данные, можно сказать, что среди характеристик БЛА для реализации алгоритмов понадобятся следующие:

диапазон изменения скорости и высоты полета БЛА;

зависимость минимального радиуса разворота от скорости полета и скорости ветра.

Также оговаривается тот факт, что на борту БЛА присутствует аппаратура фото- или видеонаблюдения наземных объектов. Исходя из того, что современные объективы фотокамер позволяют провести фотосъемку в хорошем качестве с высоты до нескольких сот метров, выберем углы обзора камеры, учитывая, что камера должна полностью охватывать зоны недосягаемости БЛА (рисунок 1). Зоны недосягаемости – это те зоны, в которые БЛА не может попасть из своего текущего положения в силу того, что его разворот производится по окружности, радиус которой определяется его характеристиками.

аппарат программа беспилотный летающий

Рисунок 1. Выбор углов обзора камеры

Примем высоту полета БЛА равной 200 метров. Радиус разворота БЛА в отсутствие ветра равен 60 метрам. Исходя из этого, рассчитаем углы обзора камеры по продольной и поперечной осям самолета:

При появлении бокового ветра необходимо скорректировать высоту таким образом, чтобы для нового минимального радиуса разворота выполнялись те же условия.

• Аналитический обзор существующих методов и подходов к планированию групповых действий
• Разработка модели одиночных действий БЛА
• Разработка нейронной сети – аналога модуля «Поиск оптимального маршрута для одного БЛА»
• Разработка модели групповых действий БЛА
• Моделирование работы модуля «Поиск оптимального маршрута нескольких БЛА»
• Оценка целесообразности разработки алгоритмов и программных продуктов
• Планирование разработки
• Определение затрат, себестоимости и цены
• Определение и оценка показателей экономической эффективности
• Охрана труда и окружающей среды
• Нормативные документы
• Понятие технологии программирования

Похожие статьи:

Тяговые расчеты
В тяговых расчетах автогрейдеров различают их рабочий и транспортный режимы. Для рабочего режима характерны большие тяговые усилия и малые скорости перемещения, для транспортного - малые усилия и большие скорости. Условия тягового расчета на рабочем режиме на транспортном режиме где - сцепная сила ...

Устройство карбюраторов
Устройство карбюраторов отличается довольно большой сложностью и разнообразием конструктивных схем. Рассмотрим в качестве примера наиболее простую схему карбюратора пускового двигателя. Рисунок 2. Карбюратор К16-А Карбюратор К16-А . Такой карбюратор устанавливают на пусковые двигатели ПД-10У для ди ...

Безопасность жизнедеятельности при проведении ерегрузочных работ в Мурманском морском торговом порту
Устройство и эксплуатация грузоподъемных машин периодического действия (грузоподъемные краны, лифты, грузовые лебедки, тали, экскаваторы) должны отвечать Правилам устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов Госгортехнадзора. Устройство и эксплуатация всех остальных грузоподъемных маш ...