АППАРАТНО-АЛГОРИТМИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПЕРСПЕКТИВНОЙ СИСТЕМЫ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ АВТОНОМНОЙ ГРУППЫ БПЛА

Аннотация

В связи с ускоренным ростом объемов использования групп автономно функционирующих беспилотных летательных аппаратов (БпЛА) в различных средах решение проблемы оптими- зации функционирования групп таких аппаратов по критерию минимума затрачиваемой энер- гии является актуальной научной задачей. В настоящей статье развивается новый подход обеспечения энергосбережения группы беспилотных летательных аппаратов (БпЛА) за счет использования станций подзарядки БпЛА, обеспечивающих необходимую универсальность в обслуживании разных типов аппаратов. Рассматриваются наиболее эффективные варианты систем приземления, точного позиционирования, выработки энергии на станции, а также обосновывается гибридная система обеспечения подзарядки, сочетающая контактный и бес- контактный способы. Приводится обобщенная схема многоэтапного взаимодействия БпЛА со станцией подзарядки, предусматривающая возможность повторения одного из этапов в случае не полного его завершения в течение определенных интервалов времени, а также учитывающая особенности взаимодействия между агентами по доступным им каналам связи. Поставлена и решена задача оптимального распределения по энергетическому критерию БпЛА группы меж- ду пунктами назначения (ПН), совмещенными со станциями подзарядки (СП). Учитывается как крейсерский режим, так и маневрирование аппарата при взлете и посадке, когда мощность расходования энергии возрастает. Введено понятие эффективного расстояния до пункта на- значения, учитывающего оценочные затраты энергии каждого БпЛА на достижение данного ПН с учетом его произвольного текущего положения и имеющейся очереди заданий на данный момент. Для исследования разработанных подходов и алгоритмов целераспределения и плани- рования движения БпЛА группы создано и апробировано программное обеспечение на базе сре- ды Unity. Гибкость последнего позволяет моделировать различные алгоритмы информацион- ных взаимодействий элементов внутри группы БпЛА, группы СП, а также перекрестных взаи- модействий между БпЛА и СП. В частности, Программное обеспечение позволяет определять в каждый дискретный момент степень заряда каждого БпЛА, очереди ПН для каждого БпЛА, его историю пополнения заряда на станциях.