РОЗПОДІЛЕНІ МОДЕЛІ СИНХРОНІЗАЦІЇ ІНФОРМАЦІЙНИХ СТРУКТУР АНСАМБЛЮ БЕЗПІЛОТНИХ АПАРАТІВ
Анотація
У статті розглянуто актуальне питання дослідження та розробки методів координації для великих груп інтелектуальних безпілотних апаратів, що виконують спільні місії у гетерогенних ансамблях. Для управління ансамблем
безпілотних апаратів використано сценарно-прецедентний підхід, що надає можливість використання ретроспективних шаблонів прийняття рішень у проблемних ситуаціях, які розглядаються як динамічні прецеденти, що містять опис прийнятних рішень у вигляді сукупності сценаріїв активності, адаптивних до змінних умов зовнішнього середовища. Цей підхід може бути використаний для координації гетерогенних ансамблів безпілотних апаратів за умови наявності достатньої множини прецедентів, необхідних для прийняття рішень при виникненні ситуацій різних можливих класів (компетентності) та синхронізації сховищ прецедентів кожного з безпілотних апаратів. Для вирішення задач синхронізації сховищ прецедентів запропоновано модель розподіленого сховища прецедентів та модель розподіленого спільного простору спостережень. Сховище прецедентів подано як ієрархічно організовану структуру, в якій певні розподілені розділи просторово пов'язані на основі геоінформаційної системи. Доступ до всіх служб забезпечується через Інтернет-з'єднання та спеціальні хмарні шлюзи. Сховище прецедентів може надавати множину прецедентів, доречних
до контексту проблемної ситуації, як безпосередньо на вимогу безпілотного апарата, так і через використання механізмів передзамовлення, реакції на вхід до спільного простору та інших методів обробки запитів із використанням XML. Модель розподіленого спільного простору спостережень подано у вигляді тривимірної розподіленої дошки, доступної кожному з безпілотних апаратів через механізм обміну координаційними примітивами. Визначено набір координаційних примітивів, що забезпечують прозорість та надійність спільних спостережень групи безпілотних апаратів. Новизна запропонованого підходу полягає у розробці інформаційно розподілених моделей віртуального сховища прецедентів та спільного віртуального простору спостережень. Запропоновані моделі мають порівняно невисоку обчислювальну складність, що забезпечує функціонування системи управління в реальному часі. Практична значимість запропонованих моделей полягає в тому, що вони забезпечують можливість координації безпілотних апаратів у гетерогенних ансамблях під час виконання спільних місій в умовах значних обмежень за часом, неповноти та невизначеності інформації через обмін інформацією в розподілених інформаційних структурах.
Ключові слова
Повний текст:
PDFПосилання
Sherstjuk, V. (2015). Scenario-Case Coordinated Control of Heterogeneous Ensembles of Unmanned Aerial Vehicles. In Proceedings of the 2015 IEEE 3rd International Conference on Actual Problems of Unmanned Aerial Vehicles Developments (pp. 275–279). https://doi.org/10.1109/APUAVD.2015.7346620
Sherstjuk, V., Zharikova, M. & Sokol, I. (2017). Maintaining the order of heterogeneous ensemble of unmanned vehicles using level soft topology. In Proceedings of the 2017 IEEE 4th International Conference on Actual Problems of Unmanned Aerial Vehicles Developments (pp. 245–249).
https://doi.org/10.1109/APUAVD.2017.8308821
Tošić, P. & Vilalta, R. (2010). A Unified Framework for Reinforcement Learning, Co-Learning and Meta-Learning How to Coordinate in Collaborative Multi-Agent Systems. Procedia Computer Science 1(1), 2217–2226. https://doi.org/10.1016/j.procs.2010.04.248
Dutta, K. (2010). How birds fly together: The dynamics of flocking. Resonance 15(12), 1097–1110. https://doi.org/10.1007/s12045-010-0122-5
Jadbabaie, A., Lin, J. & Morse, A. (2003). Coordination of groups of mobile autonomous agents using nearest neighbor rules. IEEE Transactions on Automatic Control 48(6), 988–1001. https://doi.org/10.1109/TAC.2003.812781
Roberts, M.E. & Goldstone, R.L. (2011). Adaptive Group Coordination and Role Differentiation. PLoS One 6(7), e22377. https://doi.org/10.1371/
journal.pone.0022377
Michael, N. & Kumar, V. (2011). Control of ensembles of aerial robots. Proceedings of the IEEE 99(9), 1587–1602. https://doi.org/10.1109/
JPROC.2011.2157275
Lawton, J., Beard, R. & Young, B. (2003). A decentralized approach to formation maneuvers. IEEE Transactions on Robotics and Automation 19(6), 933–941. https://doi.org/10.1109/TRA.2003.819598
Ben-Asher, Y., Feldman, S., Gurl, P. & Feldman, M. (2008). Distributed Decision and Control for Cooperative UAVs using Ad-Hoc Communication.
IEEE Transactions on Control Systems Technologies 16(3), 511–516. https://doi.org/10.1109/TCST.2007.906314
Chen, J., Zhang, X., Xin, B. & Fang, H. (2016). Coordination Between Unmanned Aerial and Ground Vehicles: A Taxonomy and Optimization Perspective. IEEE Transactions on Cybernetics 46(4), 959–972. https://doi.org/10.1109/TCYB.2015.2418337
Waslander, S.L. (2013). Unmanned Aerial and Ground Vehicle Teams: Recent Work and Open Problems. Intelligent Systems, Control and Automation: Science and Engineering 65, 21–36. https://doi.org/10.1007/978-4-431-54276-6_2
Carvalhosa, S., Pedro Aguiar, A. & Pascoal, A. (2010). Cooperative Motion Control of Multiple Autonomous Marine Vehicles: Collision Avoidance in
Dynamic Environments. IFAC Proceedings Volumes, 43(16), 395–400. https://doi.org/10.3182/20100906-3-IT-2019.00069
Ros, R., López De Màntaras, R., Sierra, C. & Arcos, J.L. (2005). A CBR system for autonomous robot navigation. In Proceedings of the 2005 Conference on Artificial Intelligence Research and Developments 131, 299–306. https://doi.org/10.5555/1565835.1565881
Шерстюк, В. (2012). Основы теории динамических сценарно-прецедентных интеллектуальных систем. Феникс.
Шерстюк, В. (2013). Сценарно-прецедентное управление эргатическими динамическими объектами. Lambert Academic Publishing.
Шерстюк, В. (2015). Модель вывода по прецедентам в интеллектуальной системе «Муссон». Штучний інтелект, 1-2, 103–111.
Zharikova, M. & Sherstjuk, V. (2016). Case-based Approach to Intelligent Safety Domains Assessment for Joint Motion of Vehicles
Ensembles. In Proceedings of the 4th International Conference on Methods and Systems of Navigation and Motion Control (pp. 245–250).
https://doi.org/10.1109/MSNMC.2016.7783153
Sherstjuk, V., Zharikova, M., Liashenko, O., Kyryichuk, D. & Sokol, I. (2018). Motion Coordination in Heterogeneous Ensemble Using Constraint
Satisfaction Method. In Proceedings of the 2018 IEEE 5th International Conference on Methods and Systems of Navigation and Motion Control
(pp. 54–58). https://doi.org/10.1109/MSNMC.2018.8576270
DOI: https://doi.org/10.35546/2313-0687.2019.26.7-20
Посилання
- Поки немає зовнішніх посилань.