В.С. Верба1, В.И. Меркулов2, Д.А. Миляков3

1–3 АО «Концерн «Вега» (Москва, Россия)

1 vvs.msk@gmail.com, 2 ilya zagrebelnyi@mail.ru, 3 from_fn@mail.ru

Цель. Исследовать проблемы управления большими плотными группами БПЛА.

Результаты. Рассмотрены проблемы управления большими плотными группами БПЛА на основе представления их в виде совокупности отдельных участников и представления в виде системы с распределенными параметрами. Обозначены основные сложности теоретического решения этих альтернатив. Приведены примеры построения различных вариантов топологии при рассмотрении группы БПЛА как системы с распределенными параметрами. Представлена обширная библиография.

Верба В.С., Меркулов В.И., Миляков Д.А. Проблемы управления большими плотными группами БПЛА // Успехи современной радиоэлектроники. 2024. T. 78. № 5. С. 60–70. DOI: https://doi.org/10.18127/j20700784-202405-08

1. Попов И.М., Хамзатов М.М. Война будущего. Концептуальные подходы и практические выводы. М.: Кучково поле. 2017.
2. Современное состояние и перспективы развития беспилотных авиационных систем XXI века. Аналитический обзор по материалам зарубежных информационных источников / Под ред. Е.А. Федосова. М. 2012.
3. Комплексы с беспилотными летательными аппаратами. Кн. 1. Принципы построения и особенности применения комплексов с БЛА / Под ред. В.С. Вербы и Б.Г. Татарского. М.: Радиотехника. 2016. 512 с.
4. Верба В.С., Меркулов В.И. Беспилотные летательные аппараты. Рой: за и против // Радиоэлектронные технологии. 2017. № 5. С. 42–45.
5. Каляев И.А., Гайдук А.Р., Капустян С.Г. Модели и алгоритмы коллективного управления в группах роботов. М.: Физматлит. 2009. 280 с.
6. Моисеев В.С. Групповое применение беспилотных летательных аппаратов: Монография. Казань: Редакционно-издательский центр «Школа». 2017. 572 с.
7. SPH Engineering Centralized Drone Management System http://www.sph-engineering.com/, UgCS Centralized drone management https://www.ugcs.com).
8. Самодов И.О., Дмитриев Д.А. Синтез алгоритма управления группой беспилотных летательных аппаратов с лидером // Аэрокосмический научный журнал. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. 2015. № 4. С. 15–24. DOI: 10.7463/aersp.0415.0813298.
9. Andrew Sutton, Barıs Fidan, Dirk van der Walle. Hierarchical UAV Formation Control for Cooperative Surveillance. Proceedings of the 17th World Congress The International Federation of Automatic Control Seoul, Korea. 2008. July 6–11. P. 12087–12092.
10. HuZhi-wei, LiangJia-hong, ChenLing, WuBing. A Hierarchical Architecture for Formation Control of Multi-UAV // Procedia Engineering. 2012. V. 29. P. 3846–3851.
11. Харьков В.П., Меркулов В.И. Синтез алгоритма иерархического управления группой БЛА // Информационно-измери­тельные и управляющие системы. 2012. Т. 10. № 8. С. 61–67.
12. Wei Meng, Zhirong He, Rong Su, Ahmad Reza Shehabinia, Liyong Lin, Rodney Teo, Lihua Xie. Decentralized Control of Multi-UAVs for Target Search, Tasking and Tracking // Proceedings of the 19th World Congress The International Federation of Automatic Control. Cape Town. South Africa. 2014. August 24–29. P. 10048–10053.
13. Shankarachary Ragi, Edwin K.P. Chong. Decentralized Guidance Control of UAVs with Explicit Optimization of Communication // Journal of Intelligent & Robotic Systems. January 2014. V. 73. Is. 1–4. P. 811–822.
14. Nathan Michael Paczan, Michael John Elzinga, Raphael Hsieh, Luan Khai Nguyen. Collective unmanned aerial vehicle configurations. US20160378108A1. US Application. Current Assignee: Amazon Technologies Inc., Priority date 2015-02-19.
15. Меркулов В.И., Харьков В.П., Шамаров Н.Н. Оптимизация коллективного управления группой беспилотных летательных аппаратов // Информационно-измерительные и управляющие системы. 2012. Т. 10. № 7. С. 3–8.
16. Controlling unmanned aerial vehicles as a flock to synchronize flight in aerial displays. US20140249693A1. US Application. Inventor: James Alexander Stark, Clifford Wong, Robert Scott Trowbridge. Current Assignee: Disney Enterprises Inc. Priority date: 2013-02-15.
17. Меркулов В.И., Миляков Д.А., Самодов И.О. Оптимизация алгоритма группового управления беспилотными летательными аппаратами в составе локальной сети // Изв. ЮФУ. Сер. Технические науки. 2014. № 12(161). С. 157–166.
18. Бурый А.С., Фомичев И.Д. Мультиагентные модели управления группами автономных летательных аппаратов [Электронный ресурс]. // Информационно-экономические аспекты стандартизации и технического регулирования: Научный интернет-журнал. 2013. № 2(12).
19. Амелин К.С., Граничин О.Н. Мультиагентное сетевое управление группой легких БПЛА // Нейрокомпьютеры: разработка, применение. 2011. № 6. С. 64–72.
20. Абросимов В.К. Вопросы формализации траекторий движения стаи и роя объектов управления // XII Всероссийское совещание по проблемам управления (ВСПУ-2014). Москва 16–19 июня 2014 г. С. 1922–1934.
21. Леонов А.В., Чаплышкин В.А. Сети FANET // Омский научный вестник. 2015. № 3(143). С. 297–301.
22. Yuri K. Lopes, Stefan M. Trenkwalder, André B. Leal, Tony J. Dodd, Roderich Groß. Supervisory control theory applied to swarm robotics. Swarm Intell (2016) 10:65–97. DOI 10.1007/s11721-016-0119-0. http://link.springer.com/article/10.1007%2Fs11721-016-0119-0.
23. Barnes L.E. A potential field based formation control methodology for robot swarms (2008). Graduate School Theses and Dissertations. http://scholarcommons.usf.edu/etd/131.
24. Ruoxin Shi, Lifen Liu, Shuandao Li, and Jiang Wu. Command and Control Configuration Based on Service Reconfiguration for Unmanned Aircraft Systems // Proceedings of 2016 IEEE Chinese Guidance, Navigation and Control Conference. 2016. August 12–14. Nanjing. China. P. 1997–2000.
25. Dunlap R.D. The evolution of a distributed command and control architecture for semi-autonomous air vehicle operations. Paper presented at Moving Autonomy Forward Conference in Grantham, UK. 2006.
26. Department of Defense Announces Successful Micro-Drone Demonstration. Press Operations. Release No: NR-008-17 Jan. 9, 2017. Available at: https://www.defense.gov/News/News-Releases/News-Release-View/Article/1044811/department-of-defense-announces-successful-micro-drone-demonstration.
27. Зельдович Я.Б., Мышкис А.Д. Элементы математической физики среды из невзаимодействующих частиц. М.: Наука. 1973. 351 с.
28. Бутковский А.Г. Теория оптимального управления системами с распределенными параметрами. М.: Наука. 1965. 476 с.
29. Сиразетдинов Т.К. Оптимизация систем с распределенными параметрами. М.: Наука. 1977. 480 с.
30. Рапопорт Э.Я. Структурное моделирование объектов и систем управления с распределенными параметрами: Учеб. пособие. М.: Высшая школа. 2003. 299 с.
31. Рапопорт Э.Я. Анализ и синтез систем автоматического управления с распределенными параметрами: Учеб. пособие. М.: Высшая школа. 2005. 292 с.
32. Рапопорт Э.Я. Оптимальное управление системами с распределенными параметрами: Учеб. пособие. М.: Высшая школа. 2009. 677 с.
33. Котельников В.А. О пропускной способности эфира и проволоки в электросвязи – Всесоюзный энергетический комитет // Материалы к I Всесоюзному съезду по вопросам технической реконструкции дела связи и развития слаботочной промышленности. 1933. Репринт статьи в журнале УФН, 176:7 (2006). 762–770.
34. Сарры А.М., Сарры М.Ф. О многочастичном взаимодействии // Журнал технической физики. 2014. Т. 84. Вып. 4. С. 8–14.
35. Jones J.E. On the Determination of Molecular Fields. I. From the Variation of the Viscosity of a Gas with Temperature // Proceedings of the Royal Society. 1924. V. 106. Is. 738. P. 441–462. DOI: 10.1098/rspa.1924.0081.
36. Jones J.E. On the determination of molecular fields. II. From the equation of state of a gas // Proceedings of the Royal Society. 1924. V. 106. Is. 738. P. 463–477. DOI: 10.1098/rspa.
37. Холмуродов Х.Т., Алтайский М.В., Пузынин И.В., Дардин Т., Филатов Ф.П. Методы молекулярной динамики для моделирования физических и биологических процессов // Физика элементарных частиц и атомного ядра. 2003. Т. 34. Вып. 2. С. 472–515.
38. Loup Verlett. Computer «Experiments» on Classical Fluids. I. Thermodynamical Properties of Lennard-Jones Molecules // Physical Review. 1967, V. 159. № 1. P. 98–103.
39. Кураев А.А., Рак А.О., Колосов С.В., Короновский А.А., Храмов А.Е. Быстрый алгоритм численного интегрирования уравнений движения крупных частиц в приборах СВЧ // Журнал технической физики. 2014. Т. 84. Вып. 3. С. 8–13.
40. Бабенко К.И. Основы численного анализа. М.: Наука. 1986.
41. Малинецкий Г.Г., Потапов А.Б., Подлазов А.В. Нелинейная динамика: подходы, результаты, надежды. М.: УРСС. 2006.