CC BY
1
Черный Сергей Александрович, канд. техн. наук, доцент, [email protected], Россия, Таганрог, Южный Федеральный университет,
Шестакова Александр Валентинович, канд. техн. наук, доцент, [email protected], Россия, Таганрог, Политехнический институт (филиал) Донского государственного технического университета в г. Таганроге,
Ляпунцова Елена Вячеславовна, д-р техн. наук, профессор, [email protected], Россия, Москва, Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана
THE ORGANIZATION IS FRAGMENTED INTELLIGENT ANALYSIS SYSTEM ENVIRONMENT AND DECISION-MAKING
FOR MOBILE ROBOTIC PLATFORMS
V.F. Guzik, S.A. Chernyy, A.V. Shestakov, E.V. Lyapuntsova
This article describes approaches to the construction of structured decision-making systems, taking into account the application of the formal cognitive Markov model. The authors propose to modify the basis of the classical Markov decision-making scheme. The analysis of the current state of the application of intelligent models is carried out.
Key words: Markov model, intelligent decision-making systems, digital environment map, LSTM networks, con-volutional neural networks. cognitive models.
Guzik Vyacheslav Filippovich, doctor of technical sciences, professor, vfguzik@sfedu. ru, Russia, Taganrog, Southern Federal University,
Chernyy Sergey Alexandrovich, candidate of technical sciences, docent, [email protected], Russia, Taganrog, Southern Federal University,
Shestakov Alexander Valentinovich, candidate of technical sciences, docent, trtualval@rambler. ru, Russia, Taganrog, Polytechnic Institute (branch) Don State Technical University in Taganrog,
Lyapuntsova Elena Vyacheslavovna, doctor of technical sciences, professor, lev86@bmstu. ru , Russia, Moscow, Bauman Moscow State Technical University
УДК 621.396.96
Б01: 10.24412/2071-6168-2024-8-357-358
ОБЩИЕ ВОПРОСЫ УПРАВЛЕНИЯ ГРУППОЙ МАЛОГАБАРИТНЫХ МОБИЛЬНЫХ ПЛАТФОРМ
Д.В. Алтунин
Рассмотрен вопрос организации управления малогабаритными мобильными платформами, представлена иерархия системы управления группой малогабаритных мобильных платформ, предложен алгоритм управления траекторией движения группы малогабаритных мобильных платформ.
Ключевые слова: малогабаритные мобильные платформы, иерархия системы, алгоритм взаимодействия
системы.
На сегодняшний день применение малогабаритных мобильных платформ (ММП) широко развивается в гражданской отрасли. К наиболее перспективному направлению развития данного типа устройств следует отнести переход к групповому взаимодействию ММП между собой, для выполнения задач различного назначения. Наиболее ярким примером необходимости обеспечения группового взаимодействия малогабаритных мобильных платформ, является разработка антенных решеток, в которых каждый элемент мобильной платформы является носителем единичного радиоизлучателя.
Существует несколько основных методов управления группой ММП, это централизованный, распределенный и роевой методы. В первом случае все участники группы взаимодействуют с одним главным или «лидирующим» устройством, в большинстве источников данный метод называется «ведущий - ведомые». Ключевым недостатком данной системы является отсутствие на «ведомых» устройствах информации о состоянии других членов системы. Выполнение краевой задачи в данном случае достигается за счет непосредственно лидирующего устройства, одной из основных задач которого является осуществление передачи полезной информации каждому участнику системы, и анализ поступающей информации от них.
Распределенный метод заключается в обмене информацией о своем текущем состоянии между всеми участниками системы. Реализация данного метода накладывает высокие требования по обеспечению информационного обмена между всеми участниками, однако в разы повышает как эффективность системы, так и прикладные возможности системы в целом.
Особый интерес представляет собой модель роевого управления группой малогабаритных мобильных платформ. В основе роевого управления лежит получение полезной информации от небольшого количества ближайших участников группы ММП, что в свою очередь напрямую влияет на дальность связи и энергозатраты для обеспечения обмена данными. При организации роевой модели, информация, собранная каждым устройством, в
процессе обмена передается его соседям, тем самым дополняя их данные, таким образом возможно уменьшить энергозатраты на передачу информации на дальние расстояния. При данной организации управления группой отсутствуют четкие правила поведения системы, что уменьшает её эффективность. Однако, качество системы сильно повышается при добавлении локального «лидера», в качестве управляющего агента внутри системы [1].
Локальный лидер в свою очередь выполняет команды, полученные от центрального управляющего устройства, например, от наземного опорного пункта, остальные же члены группы ММП подчиняются лидеру выполняя простейшие действия. Таким образом становится очевидна необходимость формирования многоуровневой иерархической системы, для обеспечения масштабируемости выполняемых задач группы малогабаритных мобильных систем. Общая структура иерархии управления группой ММП представлена на рисунке 1.
В первую очередь данная структура управления позволяет решить такой вопрос как позиционирование всех элементов системы друг относительно друга, без необходимости обеспечивания устойчивого канала связи между всеми участниками системы. Данный эффект достигается за счет передачи полезной информации на 2-х основных уровнях. В каждой подгруппе беспилотных летательных аппаратов должен производиться обмен информацией о состоянии каждого её члена, так же данная информация поступает на ММП «лидер», который в свою очередь осуществляет ретрансляцию информации остальным членам подгруппы «лидеров». Таким образом можно снизить энергозатраты на обеспечение передачи информации между крайними членами системы, что является одной из ключевых сложностей при проектировании подобных систем в целом.
На следующем этапе необходимо определить алгоритм управления группой малогабаритных мобильных платформ для различных элементов иерархии системы.
Основой данной системы является опорный пункт, его основные функции заключаются в определении главной задачи всей системы, будь то оперативное построение картографии местности, поиск наземных объектов, разведка наземных целей или любые другие задачи, которые будут заложены на этапе проектирования данной системы, определение направления движения различных групп ММП, которое тоже зависит от поставленной задачи на начальном этапе, взаимодействие с подгруппой «лидеров», обработка поступающей информации и принятие дальнейших действий на её основе.
Задачей каждого «лидера» является эффективное управление своей подгруппой, в первую очередь к основным его задачам относится определение наиболее эффективной траектории движения подгруппы за которую он отвечает с целью достижения поставленной задачи, на данном этапе происходит информационный обмен между «лидером» и членами его подгруппы с целью предупреждения столкновения между ММП между собой и выстраивание топологии ММП под главную задачу системы, и анализ поступающей информации от каждой ММП своей подгруппы, с целью вычленения полезной составляющей для передачи её в опорный пункт.
К задачам подгруппы малогабаритных мобильных платформ следует отнести простейшие решения о своём позиционировании, в первую очередь предупреждение столкновений с препятствиями или другими членами системы, выполнение основной задачи за счет сенсоров или устройств, установленных на них, а также передачу информации о своем состоянии как лидеру, так и членам своей подгруппы для наиболее эффективной работы.
На каждом уровне взаимодействия между элементами системы необходимо определить свой ограниченный набор действий, ввиду необходимости сокращения объема информации, транслируемой между элементами системы.
В соответствии с представленным алгоритмом на рисунке 3 опорный пункт формирует целевую задачу и передает её «лидеру» группы ММП в формализованном виде, далее на бортовых вычислителях лидирующего устройства осуществляется распределение и планирование задач по членам подгруппы.
Одним из вероятных решений позиционирования единичного и группы малогабаритных мобильных платформ является разработка алгоритмов управления в радиолуче. В основе данной системы должен лежать логарифмический детектор СВЧ-сигнала заданной частоты, для обеспечения жесткой селекции сигналов в сложной радиолокационной обстановке. Принимаемый СВЧ-сигнал должен усиливаться по средствам применения малогабаритных приемо-передающих модулей, которые в настоящее время получили широкое развитие на разных частотных диапазонах.
Опорный пункт
Подгруппа
Формирование целевой задачи
юй
Информационный обмен с "лидерами"
Контроль местоположения членов системы
Формирование задач для
Информационный обмен с "лидерами" и подгруппой
Контроль местоположения заданной подгруппы
Выполнение задачи подгруппы
Информационный обмен с "лидером" и членами подгруппы
Контроль относительного местоположения членов подгруппы
Рис. 2. Функциональная модель взаимодействия между членами системы
Группа ММП_
Рис. 3. Алгоритм взаимодействия между членами системы
359
Анализируя характеристики уровня принимаемого сигнала непосредственно на каждой ММП, а также проводя квантование данного процесса на определенные уровни, возможно выстроить логику позиционирования платформы таким образом, чтобы она находился всегда по центру излучаемого СВЧ-сигнала опорного узла.
Работы проводились при финансовой поддержке гранта Правительства Тульской области №ДС/114/РЭ1/23/ТО.
Список литературы
1.В.С. Боровик, В.И. Гуцул, С.А. Клестов, под ред. В.И. Сырямкина. Коллективы интеллектуальных роботов. Сферы применения. Томск 2018.
Алтунин Дмитрий Владиславович, лаборант, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Корнеев Константин Глебович, научный руководитель, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет
GENERAL ISSUES OF MANAGING A GROUP OF SMALL-SIZED MOBILE PLATFORMS
D.V. Altunin
The issue of organizing the management of small-sized mobile platforms is considered, the hierarchy of the management system for a group of small-sized mobile platforms is presented, an algorithm for controlling the trajectory of a group of small-sized mobile platforms is proposed.
Key words: small-sized mobile platforms, system hierarchy, system interaction algorithm.
Altunin Dmitry Vladislavovich, laboratory assistant, [email protected], Russia, Tula, Tula State University,
Konstantin Glebovich Korneev, scientific supervisor, [email protected], Russia, Tula, Tula State
University
УДК 677.016
D0I: 10.24412/2071-6168-2024-8-360-361
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ПАРАМЕТРОВ ЦВЕТНОСТИ ЦВЕТНОЙ БУМАГИ КОЛОРИМЕТРИЧЕСКИМ ДАТЧИКОМ
Е.Е. Майоров, Ю.М. Бородянский, Р.Б. Гулиев, А.В. Дагаев, И.С. Таюрская
В работе проведен сравнительный анализ параметров цветности цветной бумаги колориметрическим датчиком. Колориметрические приборы имеют высокую погрешность, достаточно большой диапазон измерений, а также возможность измерения объектов любой сложной поверхности, поэтому работа актуальна и перспективна. В работе определена цель исследования, поставлена задача и приведены объекты и метод измерений. Показан внешний вид и технические характеристики прибора. Получены координаты цветности, которые показывают, что все измеряемые образцы цветной бумаги имеют маркеры вблизи цветовых координат стандартов.
Ключевые слова: цветоизмерение, цветная бумага, стандарт, цветовая система координат, фотометрические параметры, колориметрический датчик, сложноструктурированная поверхность.
Колориметрические приборы и комплексы начинают всё больше появляться в повседневной, профессиональной деятельности человека [1]. Определение цветовых параметров объекта всегда являлось важной задачей для фотометрии [2]. На сегодняшний день колориметрические приборы и комплексы востребованы для научных и промышленных направлений, таких как химия, физическая оптика, оптическое приборостроение, лесотехническая промышленность, экология, медицина, биология и т. д. [3].
Повышенный интерес к этим приборам и комплексам продиктован их техническими и эксплуатационными характеристиками [4]. Указанные приборы имеют высокую погрешность, достаточно большой диапазон измерений, а также возможность измерения объектов любой сложной поверхности [5]. Они просты в эксплуатации, малогабаритны и удовлетворяют требованиям производственного контроля. Несмотря на определенные успехи в научных направлениях и практическом использовании исследователи до сих пор работают над вопросами построения и эксплуатационных характеристик этих приборов и комплексов. Решения этих вопросов дадут возможность повысить функциональные возможности, расширить информативность содержания измерений, внедрить в современные производства, переведя колориметрию на новый уровень измерений [6-9].
Анализ литературных источников показал, что колориметрические средства измерений своём составе имеют спектрофотометрические датчики, в качестве источников света используют RGB-светодиоды, а в приемной части - RGB-фото диоды, применяют разной конструкции фотометрические сферы [9-12]. Работа современных колориметрических средств измерений основана на анализе оптических спектров пропускания или отражения в спектральном диапазоне от 380 нм до 760 нм и расчете на основе полученных спектров координат цвета исследуемого объекта в одной из колориметрических систем измерений [13].
