Academic literature on the topic 'Автономні безпілотники'

Анотація. В статті розглянуто історію розвитку автономних транспортних засобів та особливості їх поетапного вдосконалення. Перераховано шість рівнів класифікації безпілотних автомобілів, яку розробила міжнародна організація SAE. Зазначено спеціалізоване о

Анотація. В статті розглянуто історію розвитку автономних транспортних засобів та особливості їх поетапного вдосконалення. Перераховано шість рівнів класифікації безпілотних автомобілів, яку розробила міжнародна організація SAE. Зазначено спеціалізоване о

Використання безпілотних літальних апаратів під час виконання різнорідних завдань за призначенням вимагає розроблення додаткових механізмів захисту їх від впливу радіоелектронних перешкод, погодних умов та підвищення безпеки польотів в зоні виконання завдань. Одним з підходів зменшення вразливості безпілотного літального апарату є використання інерційних засобів навігації. Додатково до них можуть використовуватися методи обробки зображення, що отримуються підсистемою оптичного орієнтування, для оцінки параметрів руху та виробки управляючих впливів. У статті запропоновано метод навігації безпілотного літального апарату для оцінювання динамічних параметрів руху за даними, отриманими оптичною підсистемою. У даній роботі запропоновано адаптивний метод визначення параметрів вектору руху безпілотного літального апарату, що реалізує процедуру адаптивної зміни розміру і стратегію пошуку вектору руху, що залежить від структури блоку зображення та його властивостей. Проведено аналіз існуючих методів оцінки параметрів вектору руху на основі обробки оптичних даних. Проведено формальний опис оптичного потоку та визначено процедуру його отримання. Визначено склад алгоритмів для обробки оптичного потоку. Обґрунтовано вибір блокового алгоритму оцінки руху. Блокові алгоритми є вигідним компромісом по співвідношенню обчислювальної складності та необхідної точності знайдених векторів, що характеризують рух безпілотного літального апарату. Комбінування прийомів та алгоритмів різної категорії в рамках класу блокових методів дозволяє побудувати адаптивні алгоритми оцінки руху, що володіють заданими властивостями і можуть бути реалізовані апаратно. Розглянуті методи обробки зображення можуть застосовуватися як ще один додатковий засіб автономної корекції інерційних навігаційних систем в додаток до супутникових навігаційних систем. Такий підхід дозволяє ефективно протидіяти джерелам безпеки й протидії та підвищувати ефективність використання та зменшення економічних витрат на експлуатацію безпілотних літальних апаратів.

Безпілотні літальні апарати (БПЛА) призначені для дистанційного спостереження та моніторингу і контролю місцевості, об'єктів, навколишнього середовища з передачею відеозображення на землю в реальному масштабі часу. Значний прогрес у створенні і використанні БПЛА пояснюється тим, що вони більшою мірою, ніж пілотовані повітряні засоби, відповідають вимозі «вартість-ефективність», допомагають здійснювати польоти без навичок реального пілотування, а також мінімізують ризик для життя пілотів. Також, вагомою перевагою БПЛА є їх прохідність і транспортна доступність – вони долетять до тих земельних ділянок, куди добратися по суші або на літаку, проблематично. Для пілотованих літаків важлива наявність величезної майданчики для зльоту і посадки, в той час як для приземлення БПЛА досить смуги 500-600 метрів, а мініатюрні БПЛА легко приземляться навіть на сходинки біля порога. БПЛА економно витрачають паливо завдяки компактним габаритам, що також є перевагою. До типових завдань БПЛА відносяться: прикордонне і морське патрулювання, пошуково-рятувальні роботи, виявлення лісових пожеж, моніторинг стихійних лих, вимір забруднень, спостереження за дорожнім рухом, інспектування джерел енергії і трубопроводів, спостереження за земною поверхнею, відеозйомка розважально-пізнавального характеру або ж повноцінна допомога при зйомці кінофільмів, доставка грузів і т.д. У даній статті розглянуто можливості використання алгоритмів ройового інтелекту при проектуванні систем управління автономних груп БПЛА, визначено, які недоліки сучасних систем можна подолати, наведено загальний алгоритм роботи ройового інтелекту, проведено огляд основних алгоритмів ройового інтелекту, а саме мурашиного алгоритму, алгоритму світляків, запропоновано використання комбінованого алгоритму, створеного на основі розглянутих. Особливу увагу в даній статі приділено перевагам БПЛА над пілотованим апаратом, аналізу цілей використання БПЛА, етапам розвитку БПЛА, опису рішення ройового інтелекту для управління малогабаритними БПЛА, алгоритму роботи ройового інтелекту, огляду основних ройових алгоритмів та синтезу оптимального комбінованого алгоритму.

Дана дисертація розглядає один з можливих способів автоматизації процесу кур’єрської доставки - доставку посилок кінцевому отримувачу за допомогою безпілотних апаратів, які б могли виконувати такі завдання у дуже короткий час, незалежно від завантаженості доріг та систем громадського транспорту. Така система дозволяє суттєво знизити час доставки вантажу кінцевому користувачу, зменшити обсяг інфраструктури, необхідної для підтримки її працездатності та скоротити кількість обслуговуючого персоналу. Також повна автоматизація процесу доставки дозволяє знизити вплив людського фактору на якість обслуговування. На даний момент вже реалізовано кілька таких систем, проте жодна з них не є повністю безпечною та не відповідає всім вимогам до системи автоматичної кур’єрської доставки. Також жодна з цих розробок не має архітектури, що повністю покриває функціонал екосистеми безпілотного літального апарату. Також в даній роботі була досліджена низка готових архітектурних рішень, призначених для побудови аналогічного програмного забезпечення, взятих зі схожих наукових досліджень. Проте жодна з них також не відповідає всім поставленим вимогам до даного програмного забезпечення, або має суттєві недоліки, що перешкоджає її програмній реалізації, впровадженню або застосуванню на практиці. У зв’язку з усіма вище переліченими факторами було прийняте рішення про розробку власної архітектури для реалізації програмного комплексу екосистеми вантажного безпілотного літального апарату. А для підтвердження працездатності цієї архітектури і доведення її ефективності було розроблене відповідне програмне забезпечення із застосуванням запропонованого методу розробки. Метою даного наукового дослідження є розробка методу побудови програмного забезпечення екосистеми вантажного безпілотного літального апарату, такого, що покращить та удосконалить існуючі підходи до програмування БПЛА як з точки зору процесу їх впровадження, так і з точки зору використання кінцевого продукту. Основні задачі, які були виконані під час проведення даного дослідження: ˗ вивчення і аналіз готових впроваджених програмних продуктів-аналогів з метою виявлення їх основних переваг та недоліків; ˗ вивчення і аналіз аналогічних наукових досліджень з метою дослідження шляхів вирішення основних задач побудови програмного забезпечення БПЛА; ˗ створення власного методу побудови програмного забезпечення вантажного БПЛА, враховуючи результати попереднього дослідження предметної області; ˗ написання програмного забезпечення на основі даного методу, аналіз його основних переваг та недоліків, та доведення його ефективності. Об’єктом даного наукового дослідження є архітектура програмного забезпечення екосистеми вантажного БПЛА та підходи до реалізації даної архітектури. Предметом дослідження є методи та способи побудови програмного забезпечення екосистеми вантажного БПЛА. Під час проведення даного дослідження був використаний метод systematic mapping study (систематичний огляд літератури) для вивчення і аналізу предметної області даного дослідження з текстових джерел інформації та метод case study (метод ситуативного аналізу) для аналізу розробленого методу побудови програмного забезпечення. Наукова новизна отриманого методу побудови програмного забезпечення полягає у тому, що в ньому вперше БПЛА розглядається як актор екосистеми безпілотних літальних апаратів і вперше для цієї екосистеми була розроблена архітектура програмного забезпечення. Також вперше було введене саме поняття екосистеми безпілотних літальних апаратів. Практичне значення отриманих результатів полягає у тому, що був розроблений простий, ефективний та комплексний підхід до вирішення задачі з побудови програмного забезпечення вантажного БПЛА, який досить легко може бути застосований для вирішення комерційних задач із адресної доставки малогабаритних вантажів. Результати цього дослідження були представлені на VІ Всеукраїнській науково-практичній конференції молодих вчених та студентів «Інформаційні системи та технології управління» (ІСТУ-2021). Дана дисертація складається з реферату, вступу, основної частини що поділяється на 4 розділи, висновків та додатків що включають в себе лістинг програмного коду та графічні матеріали. Основна частина даної роботи містить 105 сторінок, 28 рисунків, 18 таблиць та 19 посилань.
This dissertation considers one of the possible ways to automate the courier delivery process - delivery of parcels to the final recipient using unmanned aerial vehicles, which could perform such tasks in a very short time, regardless of the congestion of roads and public transport systems. This system can significantly reduce the time of delivery of goods to the end user, reduce the amount of infrastructure needed to maintain its efficiency and reduce the number of service personnel. Also, full automation of the delivery process reduces the impact of the human factor on the quality of service. Currently, several such systems have been implemented, but none of them is completely secure and does not meet all the requirements for an automatic courier system. Also, none of these developments has an architecture that fully covers the functionality of the unmanned aerial vehicle ecosystem. Also in this work, a number of ready-made architectural solutions designed to build similar software, taken from similar research. However, none of them also meets all the requirements for this software, or has significant shortcomings that prevent its software implementation, implementation or application in practice. In connection with all the above factors, it was decided to develop its own architecture for the implementation of the software package of the ecosystem of cargo unmanned aerial vehicles. And to confirm the efficiency of this architecture and prove its effectiveness, appropriate software was developed using the proposed method of development. The purpose of this research is to develop a method for building software ecosystems of unmanned aerial vehicles, one that will improve and enhance existing approaches to UAV programming both in terms of the process of their implementation and in terms of use of the final product. The main tasks that were performed during this study: ˗ study and analysis of ready-implemented software products-analogues in order to identify their main advantages and disadvantages; ˗ study and analysis of similar research to explore ways to solve the main problems of building UAV software; ˗ creation of own method of construction of the software of the cargo UAV, taking into account results of preliminary research of subject area; ˗ writing software based on this method, analyzing its main advantages and disadvantages, and proving its effectiveness. The object of this research is the software architecture of the cargo UAV ecosystem and approaches to the implementation of this architecture. The subject of the research is the methods and ways of building the software of the cargo UAV ecosystem. During this study, the method of systematic mapping study was used to study and analyze the subject area of this study from textual sources of information and the method of case study to analyze the developed method of software construction. The scientific novelty of the obtained method of software construction is that for the first time the UAV is considered as an actor in the ecosystem of unmanned aerial vehicles and for the first time a software architecture was developed for this ecosystem. Also, for the first time, the very concept of the unmanned aerial vehicle ecosystem was introduced. The practical significance of the obtained results is that a simple, effective and comprehensive approach for solving the problem of building a UAV software was developed, which can easily be used to solve commercial problems of targeted delivery of small cargo. The results of this study were presented at the VI All-Ukrainian scientificpractical conference of young scientists and students "Information Systems and Control Technologies" (ISCT-2021). This dissertation consists of an abstract, introduction, main part divided into 4 sections, conclusions and appendices that include a list of program code and graphics. The main part of this work contains 105 pages, 28 figures, 18 tables and 19 references.