Ссылка для цитирования : Есиков О. В., Есиков Д. О., Данилов А. В., Земляницын М. С. Способ построения маршрута движения летательного аппарата с учетом рельефа местности на основе комплексного применения многоагентных алгоритмов // Изв. вузов. Приборостроение. 2024. Т. 67, № 5. С. 395–405. DOI: 10.17586/0021-3454-2024-67-5-395-405.

Аннотация. Для определения рационального варианта маршрута движения летательного аппарата с учетом рельефа местности предложен способ решения соответствующей задачи на основе комплексного применения многоагентных алгоритмов стохастического поиска. Для оценки качества маршрута движения летательного аппарата с учетом ограничений, накладываемых на задачу, предложено использовать комплексный критерий в виде штрафной функции. Разработан алгоритм формирования опорного варианта маршрута на основе результатов решения задачи методом динамики формирования рек, получение рационального маршрута движения летательного аппарата осуществляется методом роя частиц. Данные опорного варианта маршрута используются для определения значений параметров алгоритма метода роя частиц и его инициализации. Представлены результаты экспериментальной проверки, демонстрирующие работоспособность и эффективность предложенного способа.

Ключевые слова: планирование маршрута, многоагентный алгоритм, летательный аппарат, локальная оптимизация, стохастический поиск

Список литературы:

1. Моисеев В. С. Динамика полета и управление беспилотными летательными аппаратами: Монография. Казань: РИЦ „Школа“, 2017. 416 с.
2. Есиков О. В., Акиншин О. Н., Хомяков К. А., Агафонов Д. О. Модели и алгоритмы имитации движения воздушных целей в тренажерных комплексах. Тула: ВСРОК, 2022. 115 с.
3. Шпенст В. А., Морозова О. Ю., Белошицкий А. А. Устройства для диагностики объектов электроэнергетики с помощью беспилотных авиационных систем // Изв. вузов. Приборостроение. 2021. Т. 64, № 6. С. 503–508.
4. Васильченко А. С., Иванов М. С., Колмыков Г. Н. Формирование маршрутов полета беспилотных летательных аппаратов с учетом местоположения средств противовоздушной обороны и радиоэлектронного подавления // Системы управления, связи и безопасности. 2019. № 4. С. 403–420. DOI: 10.24411/2410-9916-2019-10416.
5. Бортаковский А. С., Урюпин И. В. Оптимизация маршрутов непрерывно-дискретного движения управляемых объектов при наличии препятствий // Тр. МАИ. 2020. № 113. С. 1–34. DOI: 10.34759/trd-2020-113-17.
6. Козуб А. Н., Кучеров Д. П. Интеграционный подход к задаче выбора маршрута группы БПЛА // Системы и средства искусственного интеллекта. 2013. № 4. С. 333–343.
7. Марусин В. С., Пономарев О. П., Столяров О. Г., Темеров О. П. Алгоритмы оптимизации маршрута полета летательного аппарата // Вестн. Концерна ВКО „Алмаз–Антей“. 2019. № 1. С. 98–104.
8. Яковлев К. С., Баскин Е. С., Андрейчук А. А. Метод автоматического планирования совокупности траекторий для навигации беспилотных транспортных средств // Управление большими системами. 2015. Вып. 58. С. 306–342.
9. Алилуева Н. В., Руденко Э. М. Задача маршрутизации беспилотных летательных аппаратов на графе реперных точек // I-methods. 2018. Т. 10, № 1. С. 5–18.
10. Жук А. А., Булойчик В. М., Акулич С. В. Планирование оптимального маршрута движения беспилотного лета- тельного аппарата по критерию минимума общего расхода топлива // Системный анализ и прикладная инфор- матика. 2022. № 3. С. 43–49.
11. Филимонов А. Б., Филимонов Н. Б., Нгуен Т. К., Фам К. Ф. Планирование маршрутов полета БПЛА в задачах группового патрулирования протяженных территорий // Мехатроника, автоматизация, управление. 2023. Т. 24, № 7. С. 374–381.
12. Белоконь С. А., Золотухин Ю. Н., Нестеров А. А. Планирование маршрутов движения летательного аппарата с использованием гладких траекторий // Автометрия. 2017. Т. 53, № 1. С. 3–11.
13. Хачумов М. В. Планирование и моделирование траекторного движения летательного аппарата в сложных ус- ловиях // Искусственный интеллект и принятие решений. 2018. № 1. С. 3–11.
14. Есиков О. В., Данилов А. В., Земляницын М. С. Планирование маршрута движения летательного аппарата с применением многоагентных алгоритмов стохастического поиска решения // Изв. ТулГУ. Технические науки. 2022. Вып. 12. С. 156–159.
15. Есиков О. В., Акиншин Р. Н., Данилов А. В., Земляницын М. С. Решение задачи планирования маршрута движе-ния летательного аппарата с учетом рельефа местности // Электронные информационные системы. 2023. № 1 (36). С. 17–26.
16. Карпенко А. П. Современные алгоритмы поисковой оптимизации. Алгоритмы, вдохновленные природой: Учеб. пособие. М.: МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2017. 446 с.
17. Nikolos I. K., Valavanis K. P., Tsourveloudis N. C., Kostaras A. N. Evolutionary Algorithm Based Offline/Online Path Planner for UAV Navigation // IEEE Trans. on Systems, Man, and Cybernetics. Part B: Cybernetics. 2003. DOI: 10.1109/TSMCB.2002.804370.
18. Гладков Л. А., Курейчик В. В., Курейчик В. М. Генетические алгоритмы. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2006. 320 с.
19. Eberhart R. C., Kennedy J. Particle swarm optimization // Proc. IEEE Intern. Conf. on Neural Networks. Piscataway, NJ. IEEE Service Center, 1995. P. 1942–1948.
20. Clerc M. Particle Swarm Optimization. Wiley-Interscience, 2006. 243 p.
21. Yesikov D. O., Ivutin A. N. Rational values of parameters of island genetic algorithms for the effective solution of problems of ensuring stability of functioning of the distributed information systems // 5th Mediterranean Conf. on Embedded Computing (MECO), 12–16 June, 2016. P. 309–312. DOI: 10.1109/MECO.2016.7525769.
22. Leguizamon G., Blum C., Alba E. Evolutionary computation // Handbook of approximation algorithms and metaheuristics; Ed. T. F. Gonzalez. Boca Raton, FL: CRC Press, 2007. P. 372–386.
23. Rabanal P., Rodriguez I, Rubio F. Applying River Formation Dynamics to Solve NP-Complete Problems // Nature- Inspired Algorithms for Optimisation; Ed. R. Chiong. Springer-Berlin-Heidelberg, 2009. Vol. 193. P. 333–368.
24. Есиков О. В., Есиков Д. О., Акиншина Н. Ю. Общие принципы выбора параметров многоагентных алгоритмов стохастического поиска для решения отдельных задач дискретной оптимизации // Приборы и системы. Контроль, управление, диагностика. 2018. № 5. С. 47–56.
25. Yesikov O., Yesikov D., Rumiantsev V., Ivutin A. Procedure of Selecting Stochastic Search Multi-agent Algorithm Parameters by the Example of Solving Discrete Optimization Problems // 8th Mediterranean Conf. on Embedded Computing (MECO), Budva, Montenegro, June 10–15, 2019. DOI:10.1109/MECO.2019.8760067.