Development of Swarm Technology for Mobile Self-Organizing Networks. Identification of Dynamic Models

Abstract

Статья посвящена беспилотным летательным аппаратам, а именно организации летательных аппаратов в группы. Актуальность заключается в том, что группа летательных аппаратов, образующих так называемый рой, может выполнять более сложные задачи, чем одиночный аппарат. При этом в рое возникает проблема по обеспечению минимального расстояния между аппаратами. Дистанция между БПЛА зависит от множества факторов - как от управления аппаратами, так и от изменений внешней среды. Авторами предлагается рассматривать динамическую модель роя БПЛА как колебательную систему, движущуюся со скоростью ведущего аппарата, что используется в большинстве реализаций поведения роя. В этом случае минимальное расстояние между дронами можно рассматривать как сумму номинального расстояния, обеспечиваемого системой управления и амплитудой колебаний дрона при попытках сохранить это расстояние. Рой БПЛА как колебательная система обладает рядом особенностей. Во-первых, ряд параметров колебательной системы меняется во времени. Например, меняются массы дронов вследствие уменьшения количества топлива, расходования полезного груза, потери частей дрона. Во-вторых, меняется структура роя, связанная с убытием и прибытием дронов в рой, сменой порядка построения дронов и т. п. В-третьих, рой может состоять из разных по конструкции, характеристикам и оснащению дронов. Для описания структуры и количественных характеристик авторы предлагают использовать теоретико-множественный подход. Используется формализованное описание топологической модели роя беспилотных летательных аппаратов, полностью учитывающее указанные выше особенности. Полученная модель учитывает не только динамические свойства, но и изменчивость структуры роя, а также медленное изменение динамических параметров БПЛА.