Разработка модели групповых действий БЛА

Теперь необходимо решить задачу распределения объектов между несколькими БЛА. Для простоты рассмотрим случай распределения объектов между двумя БЛА. Для этого назначим каждому БЛА область ответственности, как показано на рисунке 1.4.1.

Рисунок 1.4.1 Разбиение области задач на части. К1, К2 – конечные пункты маршрута первого и второго БЛА соответственно

После этого проанализируем, какие из объектов пересекут линию раздела областей за заданный промежуток времени tК и разделим все объекты на три группы:

объекты, принадлежащие области ответственности первого БЛА;

объекты, принадлежащие области ответственности второго БЛА;

Спорные объекты, которые за время tК пересекли линию раздела областей ответственности, отведенных каждому БЛА.

Далее примем, что начальные и конечные пункты маршрута каждого БЛА расположены в соответствии с рисунком 8 (точные значения расстояний и углов могут меняться в соответствии с текущей навигационной обстановкой, но они должны быть точно известны на момент начала работы алгоритма).

Таким образом, объекты, принадлежащие области каждого БЛА, будут закреплены за этим БЛА, а спорные объекты будут распределены между ними таким образом, чтобы минимизировать время облета всех объектов группой БЛА.

Рисунок 1.4.2 Пример распределения спорных объектов

Для оптимального распределения объектов между БЛА, объекты, принадлежащие каждому БЛА, занесем в соответствующий список, а из спорных объектов составим все возможные комбинации распределения между БЛА.

Далее, будем присоединять списки с вариантами распределения спорных объектов к существующим спискам для каждого БЛА и применять к ним алгоритм поиска оптимального пути, описанный в пункте 1.2. После анализа всех составленных комбинаций, выбираем из них ту, которой соответствует наилучшее значение критерия оптимальности. Полученная комбинация и есть искомый вариант распределения объектов между БЛА.

На рисунке 1.4.3 изображена общая схема работы алгоритмов поиска оптимального маршрута.

Рисунок 1.4.3 Общая схема работы системы

Разработка программы, моделирование системы и анализ результатов

На основании алгоритмов, разработанных в пунктах 1.2 – 1.3, была реализована программа, предназначенная для поиска оптимального распределения объектов между двумя БЛА. Данная программа была реализована и выполнена на языке MATLAB в среде разработки MatLab 2008a.

Для реализации алгоритмов была выбрана среда матlab по следующим причинам:

Данная среда обладает мощным пакетом встроенных функций, который позволяет быстро производить большинство математических операций любой сложности. Таким образом, нет необходимости затрачивать значительное время на реализацию этих функций;

Возможность использования вычислительных сетей, что также позволяет существенно сократить время исследований.

Среди недостатков использования данной среды можно выделить лишь один – высокая стоимость коммерческой лицензии. [6]

Листинги исходных кодов приведены в приложении 1.

Моделирование работы модуля «Поиск оптимального маршрута одного БЛА»

Промоделируем работу данного модуля для случая поиска оптимального маршрута облета пяти объектов и проанализируем результаты. Исходные данные и результаты проиллюстрированы на рисунке 1.5.1 и в таблице 1.5.1. Следует также отметить, что координаты по осям X и Y отсчитываются от некоторой начальной точки с координатами (0,0).

Рисунок 1.5.1 Результат выполнения модуля «Поиск оптимального маршрута для одного БЛА»

Таблица 1.5.1. Исходные данные для эксперимента

Похожие статьи:

Расчет основных геометрических и осевых размеров стрелочного перевода
Основными геометрическими размерами стрелочного перевода (рисунок 4.5) являются: — теоретическая длина стрелочного перевода Lт; — практическая длина стрелочного перевода Lпр; — радиус переводной кривой R; — длина прямой вставки перед математическим центрам крестовины d. Теоретическая длина Lт стрел ...

Расчет механизма передвижения крана
Механизм передвижения выполняем с раздельным приводом от асинхронных двигателей с фазным ротором. Половина колес выполняются приводными. Ходовые колеса - двухребордные, смонтированные на подшипниках качения. Конструктивно механизм передвижения выполнен в виде скрепляемых с основанием стоек опор одн ...

Расчёт основного сопротивления движению поезда и мощности, развиваемой поездом
Полное сопротивление движению поезда зависит от типа подвижного состава и веса поезда, от профиля и плана железнодорожной линии и рассчитано по формуле, Н: W = G · w′о + Q · w′′о + (G + Q) iэ. (5.1) W = 1824,6 · 3,4 + 34825,5 · 1,9 + (1824,6 + 34825,5)· 3,9 = 6203,6 + 66168,4 + (3 ...