Методологічні основи синтезу системи управління групою (роєм) безпілотних літальних апаратів

Анотація

В умовах динамічної тактичної (оперативної) обстановки та активної протидії з боку противника ефективне функціонування системи управління групою (роєм) безпілотних літальних апаратів неможливе без наявності адаптивної та стійкої системи управління. Процес управління такою системою передбачає координацію дій безпілотних літальних апаратів, підтримання мережевої топології, забезпечення якості зв’язку та реагування на зміну умов. Об’єктом дослідження є процес управління функціонуванням групи (рою) безпілотних літальних апаратів, побудованої на основі взаємодії сукупності автономних повітряних платформ, що забезпечують колективне виконання поставлених завдань. Метою статті є розроблення методологічних основ синтезу системи управління групою (роєм) безпілотних літальних апаратів для забезпечення виконання тактичних, оперативних завдань Силами оборони України.

Методи дослідження. У процесі підготовки статті використано сукупність теоретичних і прикладних методів дослідження, зокрема, аналізу, синтезу, узагальнення та системного підходу. Метод аналізу було застосовано для вивчення структури, функціональних особливостей та архітектури систем управління групою (роєм) безпілотних літальних апаратів. Метод синтезу дав змогу побудувати узагальнену модель синтезу системи управління, визначити її основні функції, завдання, принципи та архітектурні варіанти. Системний підхід забезпечив комплексний розгляд взаємодії функціональних підсистем – комунікаційної, навігаційної, діагностичної, виконавчої – в умовах змінного середовища та впливу противника. Крім того, у дослідженні враховано сучасні технологічні рішення, зокрема, використання децентралізованих алгоритмів, штучного інтелекту та самоорганізованих мереж, які забезпечують живучість, масштабованість та адаптивність.

Отримані результати дослідження. У статті розглядаються основні аспекти синтезу та функціонування систем управління групою (роєм) безпілотних літальних апаратів. Обговорюється актуальність теми, аналізуються останні досягнення в зазначеній області, а також докладно описується послідовність етапів синтезу: аналіз вихідних даних, принципи побудови системи управління, її архітектура, основні функції, моделі та алгоритми управління. Наведено класифікацію завдань управління групою (роєм) безпілотних літальних апаратів, що охоплює їх поділ за етапами, об’єктами впливу, метою, функціональним призначенням, архітектурою та математичною постановкою. Розроблено методологічні основи синтезу системи управління групами (роями) безпілотних літальних апаратів з урахуванням архітектур моделей взаємодії. Особлива увага надається децентралізованим моделям взаємодії та координації дій безпілотних літальних апаратів. Запропоновано підхід, що комплексно відображає структуру процесу управління роєм безпілотних літальних апаратів. Визначені перспективи розвитку та застосування таких систем.  

Елементи наукової новизни. У роботі вперше розроблено методологічні засади синтезу системи управління групами (роями) безпілотних літальних апаратів, що поєднують можливості централізованих, децентралізованих та гібридних архітектур. Такий підхід дає змогу системно відобразити структуру процесу управління та забезпечити цілеспрямований вибір відповідних моделей і методів на кожному рівні функціонування системи.

Теоретична й практична значущість викладеного у статті. У статті визначено методологічні засади синтезу системи управління, сформованими групою (роєм) безпілотних літальних апаратів, що дає змогу створити ефективну інтелектуальну систему управління військового призначення. Виокремлено основні етапи синтезу, сформульовано цілі, функції та завдання управління, що забезпечує структуровану основу для побудови адаптивних і масштабованих систем управління в умовах бойових дій. Практичне значення одержаних результатів зводиться до можливостей створення, на основі запропонованих методологічних підходів, алгоритмів управління для їх впровадження у програмно-апаратні комплекси для організації роботи роїв безпілотних літальних апаратів, що дасть змогу підвищити їхню стійкість, масштабованість та ефективність у військових операціях на всіх рівнях. Перспективним напрямом подальших досліджень є інтеграція алгоритмів штучного інтелекту в багатоагентну систему управління групою (роєм) безпілотних літальних апаратів з метою розширення рівня автономності та адаптивності.