РОЗРОБКА ПРОГРАМНИХ ЗАСОБІВ ПОШУКУ БЕЗПЕЧНИХ ТРАЄКТОРІЙ НА ОСНОВІ НЕКЛАСИЧНИХ ТОПОЛОГІЙ

Володимир Григорович Шерстюк, Руслан Миколайович Левківський, Віктор Миколайович Гусєв, Ігор Васильович Сокол

Анотація


У статті розглянуто питання розробки програмних засобів, заснованих на моделі м'яких багаторівневих доменів безпеки, для пошуку безпечних траєкторій в задачах реактивного планування спільного руху множини безпілотних апаратів. Представлена модель багаторівневих м'яких доменів безпеки базується на сферичній топології, яка дозволяє будувати несферичні домени безпеки шляхом визначення різних радіусів у секторах, розташованих за різними довготою та широтою. Запропонована для вирішення задачі пошуку безпечних траєкторій м’яка сферична топологія є нелінійною й може бути застосована для побудови евристик з метою подолання явищ передискретизації та надто широкого розподілу випадкових точок, характерних для методів пошуку траєкторій, заснованих на використанні швидких випадкових дерев. Запропоновано алгоритм пошуку безпечних траєкторій на основі м'якої топології, який засновано на суперпозиції багаторівневих систем конусів зіткнень, накладених на м’який топологічний простір. Програмна реалізація запропонованих моделі та алгоритму дозволяє ефективно планувати траєкторії безпечного руху в конфігураційному просторі та забезпечує продуктивність, достатню для застосування в системах управління безпілотними апаратами в умовах реального часу.

Ключові слова: безпілотний апарат, домен безпеки, конус зіткнення, безпечна траєкторія, сферична топологія, м’яка наближена множина, програмна реалізація

Повний текст:

82-95 PDF

Посилання


Sherstjuk V. Scenario-Case Coordinated Control of Heterogeneous Ensembles of Unmanned Aerial Vehicles. Actual Problems of Unmanned Aerial Vehicles Developments: Proceedings of the 2015 IEEE 3rd International Conference, Kyiv, 2015, pp. 275–279.

Skowron, M., Chmielowiec, W., Glowacka, K., Krupa, M., Srebro, A.: Sense and avoid for small unmanned aircraft systems: Research on methods and best practices. Journal of Aerospace Engineering, 2019, vol. 233(16), pp. 6044–6062.

Abbasi, Y., Moosavian, S., Novinzadeh, A.: Formation control of aerial robots using virtual structure and new fuzzy-based self-tuning synchronization. Transactions of the Institute of Measurement and Control, 2017, vol. 39(12), pp. 1–14.

Kang, S., Choi, H., Kim, Y.: Formation flight and collision avoidance for multiple UAVs using concept of elastic weighting factor. Int. Journal of Aeronautical and Space Sciences, 2013, vol. 14, pp. 75–84.

Patle, B.K., Babu L, G., Pandey, A., Parhi, D.R.K., Jagadeesh, A.: A review: On path planning strategies for navigation of mobile robot. Defence Technology, 2019, vol. 15(4), pp. 582–606.

Short, A., Pan, Z., Larkin, N., van Duin, S.: Recent progress on sampling based dynamic motion planning algorithms. Advanced Intelligent Mechatronics: Proceedings of the 2016 IEEE International Conference, USA, 2016, pp. 1305–1311.

González, D., Pérez, J., Milanés, V., Nashashibi, F.: A Review of Motion Planning Techniques for Automated Vehicles. IEEE Trans. on Intelligent Transp. Systems, 2016, vol. 17(4), pp. 1135–1145.

Mujumdar, A., Padhi, R.: Reactive Collision Avoidance Using Nonlinear Geometric and Differential Geometric Guidance. Journal of Guidance, Control, and Dynamics, 2011, vol. 34(1), pp. 303–310.

Sunkara, V. R., Chakravarthy, A.: Cooperative Collision Avoidance and Formation Control for Objects with Heterogeneous Shapes. IFAC-PapersOnLine, 2017, vol. 50(1), pp. 10128–10135.

Pietrzykowski, Z., Uriasz, J.: The Ship Domain – A Criterion of Navigational Safety Assessment in an Open Sea Area. Journal of Navigation, 2009, vol. 62, pp. 93–108.

Song, L., Chen, Z., Dong, Z., Xiang, Z., Mao, Y., Su, Y., Hu, K. Collision avoidance planning for unmanned surface vehicle based on eccentric expansion. International Journal of Advanced Robotic Systems, 2019, vol. 16(3), pp. 1–9.

Zhang, M.: Formation flight and collision avoidance for multiple UAVs based on modified tentacle algorithm in unstructured environments. PLoS ONE, 2017, vol. 12(8), e0182006.

Zhang, H., Perez Fernandez, R., De Baets, B.: Topologies induced by the representation of a betweenness relation as a family of order relations. Topology and its applications, 2019, vol. 258, pp. 100–114.

Tripathy, B. K., Arun, K. R.: Soft Sets and Its Applications. Handbook of Research on Generalized and Hybrid Set Structures and Applications for Soft Computing, IGI Global, 2016, pp. 65–85.

Al Ghour, S., Bin-Saadon, A.: On some generated soft topological spaces and soft homogeneity. Heliyon, 2019, vol. 5(7), e02061.

Ali, M.I., Mahmood, T., Rehman, M.M.U., Aslam, M.F.: On lattice ordered soft sets. Applied Soft Computing, 2015, vol. 36, pp. 499–505.

Li, Z., Xie, N., Gao, N.: Rough approximations based on soft binary relations and knowledge bases. Soft Computing, 2017, vol. 21, pp. 839–852.

Zharikova, M., Sherstjuk, V.: Case-based Approach to Intelligent Safety Domains Assessment for Joint Motion of Vehicles Ensembles. Methods and Systems of Navigation and Motion Control: Proceedings of the 4th International Conference, Kyiv, 2016, pp. 245–250.

https://doi.org/10.35546/kntu2078-4481.2020.4.10


Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.