CC BY
12
^ 10.24411/2409-5419-2018-10020
задача определения маршрутов движения однотипных робототехнических систем ликвидации экстремальных ситуаций при групповом способе их применения
МИНАКОВ Евгений Петрович1
ТАРАСОВ
Анатолий Геннадьевич2 КРАВЦОВ
Владимир Владимирович3
Информация об авторах:
1д.т.н., профессор, профессор кафедры управления организационно-техническими системами космического назначения Военно-космической академии имени А.Ф. Можайского, г. Санкт-Петербург, Россия, ep.minakov12345@mail.ru; 2к.т.н., заместитель начальника кафедры автономных систем управления Военно-космической академии имени А.Ф. Можайского, г. Санкт-Петербург, Россия, Atol-77@mail.ru;
3адъюнкт кафедры управления организационно-техническими системами космического назначения Военно-космической академии имени А.Ф. Можайского, г. Санкт-Петербург, Россия, lolo072606@mail.ru.
АННОТАЦИЯ
Высокие риски, обусловленные угрозами возникновения техногенных экстремальных ситуаций и катастроф, вызывают необходимость поиска наиболее эффективных путей улучшения работы по предупреждению, выявлению, локализации экстремальных ситуаций и ликвидации их последствий. При этом под экстремальной ситуацией понимается обстановка, складывающаяся в некоторой пространственно-временной области, характеризуемая возникновением факторов непосредственной угрозы для здоровья и жизни людей или угрозы срыва их деятельности по решению задач в этой области. Групповое применение робототехнических систем может быть достигнуто из определенных пространств, в которых они должны быть развернуты перед началом применения и которые следует называть исходными рубежами. Локомоция робототехнических систем в эти пространственно-временные области - ключевые зоны применения, порождает ряд задач, решение одной из которых рассматривается в настоящей статье, а именно: решение задачи определения маршрутов движения однотипных робототехнических систем ликвидации экстремальных ситуаций при групповом способе их применения. В процессе работы выявлены зависимости максимального времени движения робототехнических систем до узлов ключевых зон применения, времени ликвидации экстремальных ситуаций в узлах с максимальным уровнем опасных факторов, суммарного времени применения робототехнических систем и интенсивности ликвидации экстремальных ситуаций группировками робототехнических систем в каждом из этих узлов от варьируемых значений производительности ликвидации опасных факторов экстремальных ситуаций робототехническими системами (интенсивности расхода ресурса манипуляционной подсистемы робототехнических систем).
Приведенные зависимости дают возможность вычисления времени ликвидации, расхода ресурса манипуляционной и локомоционной подсистем, а также позволяют на этапе планирования определить рациональный маршрут движения однотипных робототехнических систем ликвидации экстремальных ситуаций при их групповом способе применения.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: робототехническая система; ключевая зона применения; рубеж атаки; экстремальная ситуация; опасный фактор.
Для цитирования: Минаков Е. П., Тарасов А. Г., Кравцов В. В. Задача определения маршрутов движения однотипных робототехнических систем ликвидации экстремальных ситуаций при групповом способе их применения // Наукоемкие технологии в космических исследованиях Земли. 2018. Т. 10. № 1 С. 59-68. ^ 10.24411/2409-5419-2018-10020
В том случае, когда тактико-технические характеристики (ТТХ) робототехнических систем (РТС) являются известными, возникает задача планирования их группового применения, целераспределения и оценивания эффективности ликвидации опасного фактора (ОФ) экстремальной ситуации (ЭС) [1-3]. Одним из первых алгоритмов, разработанных для решения проблемы распределения целей (задач, функций) между группой агентов, является Венгерский алгоритм [4], который позволяет распределить агентов по целевым функциям таким образом, чтобы минимизировать затраты на их выполнение.
Кроме того, для решения задачи целераспределения нередко используются подходы с применением метода релаксаций Лагранжа [5], линейного целочисленного программирования и нелинейных сетевых потоков [6], динамического программирования [7], нечетких моделей [8], нейронных сетей [9], генетических алгоритмов [10], муравьиных алгоритмов [11]. Также в области распределения целей находят применение алгоритмы коллективного улучшения плана [12-14].
Пусть ключевая зона применения (КЗП) РТС задана равноразмерными кубами, имеющими одинаковую ориентацию в связанной системе координат (СК) ОХ Y Z
А v ' св св св св
и расположенными послойно, начиная с плоскости ОсвХс^св. Пусть ребра куба определяются через одинаковый для всех РТС радиус зоны действия манипуляцион-ной подсистемы (МП) по формуле:
a = 2 ■ 42 ■ Агып cosp = const
где в — угол межу диагональю куба и ее проекцией на боковую грань;
АгМП — радиус действия шаровой МП.
Пусть для каждого /-го куба КЗП определена величина ОФ ЭС — AW. и заданы технические характеристики (ТХ) однотипных РТС:
— радиус действия шаровой МП — АгМП;
— ресурс РТС для ликвидации ОФ ЭС заданного типа — А^РТС.
Существует ряд основных способов применения ро-бототехнических систем (РТС):
1) способ одновременного массированного применения РТС в узлах КЗП с максимальным уровнем ОФ ЭС;
2) способ одновременного массированного применения РТС в узлах КЗП с максимальным уровнем ОФ ЭС с последующим равноприоритетным применением РТС в оставшихся узлах;
3) способ последовательного массированного применения РТС в узлах КЗП с максимальным уровнем ОФ ЭС;
4) способ последовательно-группового применения РТС во всех узлах КЗП с самыми высокими уровнями ОФ до полной ликвидации ОФ (до требуемого уровня) с последующими переходами и аналогичными применениями
РТС в других узлах КЗП с последовательно понижающими уровнями ОФ;
5) способ локального, последовательно-группового применения РТС в узлах КЗП с самыми высокими уровнями ОФ до полной ликвидации ОФ (до требуемого уровня) с последующим переходом РТС в другие узлы таким образом, чтобы обеспечить воздействие по ОФ в максимально возможном числе узлов;
6) способ равномерного воздействия РТС на ОФ ЭС по всем узлам КЗП (способ пропорционального понижения уровня ЭС);
7) способ применения РТС с ближайших к границе точек КЗП (с единого рубежа атаки (РА), с рассредоточенного РА);
8) комбинация способов.
Уровень ОФ ЭС может измеряться с помощью разработанного в [15] сигнализатора обнаружения и определения местоположения тревожных и критических ситуаций. Таким образом, исходными данными для решения задачи определения маршрутов движения/применения РТС в КЗП являются:
1) величина ребра аппроксимационного куба КЗП — а;
2) топология КЗП до начала применения РТК: A0 = {A0.},
где A0i =(X0i,Y0i,Z0i,AW0i), i — номер (идентификатор) узла КЗП; X0i ,Y0i, Z0i — координаты i-го узла КЗП; AW0. — уровень ОФ ЭС в i-м узле, i = 1, 2,..., М, где М— число узлов КЗП;
3) число РТС — N и их состав Q = {qn};
4) ТХ однотипных РТС:
Tx AVPTC' V PTC' ^ PTC ~AWptcI A^ptc)>
где А^РТС — ресурс МП РТС для воздействия по ОФ ЭС; АКРТС—ресурс локомоционной подсистемы (ЛП) РТС; vFrG — интенсивность расхода ресурсов ЛП РТС (расход ресурсов ЛП РТС на единицу пути); ХРТС = А^РТС / АРТС — производительность ликвидации ОФ ЭС РТС (интенсивность расхода ресурса МП РТС); А/РТС — предельное время функционирования МП РТС;
5) координаты точек стояния РТС на РА (начала движе-нияРТС): Б, ={Xk,Yk,Zk) , к = 1,2,., N; РТС: N<M.
Допущения:
1) закладка начальной топологии КЗП на РТС осуществляется на этапе их подготовки к применению;
2) при планировании движения и применения, РТС рассматриваются как материальные точки;
3) движение РТС между узлами КЗП происходит по отрезкам, соединяющим эти узлы;
4) движение РТС до узлов КЗП при априорном це-лераспределении происходит по кратчайшем до них пути (отрезку прямой) из точки начала движения;
5) в качестве пути между любыми двумя узлами КЗП принимается сумма отрезков минимальной из всех возможных длины;
6) возможность изменения у точки стояния и применения РТС появляется только после полной ликвидации ОФ ЭС;
7) каждое РТС обладает возможностью оценивать уровень ОФ ЭС в узле КЗП.
Требуется: определить маршруты движения/применения РТС при их применении в составе РТК для ликвидации ОФ ЭС в КЗП и время, потребное для ликвидации ОФ ЭС.
Для реализации способа одновременного массированного применения РТС в узлах КЗП с максимальным уровнем ОФ ЭС (рис. 1) необходимо одновременное сосредоточение совокупности РТС в одном узле КЗП. Пусть для этого имеется возможность такого расположения РТС, при котором они образуют фигуру, внешняя конфигурация которой аппроксимируется сферой внутри которой РТС располагаются равномерно, плотно прижатыми друг к другу с развернутыми наружу (от центра сферы) МП (рис. 2).
Считается, что из-за сужения области воздействия МП при таком расположении РТС в узле КЗП интенсивность ликвидации ОФ ЭС происходит с интенсивностью:
Л,. = N, х XP
(1)
где N. — число применяемых в 1-м узле РТС. Способ одновременного массированного применения РТС в узлах КЗП с максимальным уровнем ОФ ЭС при начале их движения из точек рассредоточенного РА, расположенного вне КЗП состоит в выявлении узлов КЗП с максимальным на этапе уровнем ОФ ЭС (назначением узлов) и концентрированным (массированным) применением в них всех пригодных для этого РТС (рис. 1).
Этапы определения маршрутов РТС (последовательностей применения и путей движения РТС) и их характеристик (времен движения и применения между начальным и последним узлами КЗП, числа обслуженных узлов КЗП и остаточных ресурсов РТС) при этом способе включают в себя:
I. Этап оценивания потенциально результативного по расходованию ресурсов МП целераспределения РТС:
мы м
¡=1 ]=\ 1=1 Для однотипных РТС:
м
ипрц=ЁА^ - NАЖРТС
Если ^ПРц < 0, то считается, что существует потенциально результативное целераспределение N РТС по М узлам КЗП по показателю ресурсов их МП.
Если ^ПРц > 0, то потенциально результативное целераспределение N РТС по М узлам КЗП не существует. В этом случае оценивается показатель предельных возможностей РТК по ликвидации ЭС:
N AW,,, B = --^ -100%
ZAW0i
(2)
по величине (2) принимается решение о задействовании дополнительных сил и средств для ликвидации ЭС.
II. Этап оценивания времени, потребного для полной ликвидации ОФ ЭС:
1) выявление узлов с максимальным уровнем ОФ (назначение узлов) неразличимых по приоритетности ликвидации этих факторов,— {{™х};
2) определение равного числа РТС, назначаемых на каждый из этих узлов:
а. при выявлении узлов с максимальным одинаковым уровнем ОФ:
N0i = E [ N / п{С}]
где ^ | — мощность множества Ь. при назначении узлов с различным уровнем ОФ:
=1
Рис. 1. Способ одновременного массированного применения РТС в узлах КЗП с максимальным уровнем ОФ ЭС
Рис. 2. Аппроксимация сферой внутри которой РТС располагаются равномерно
N0i = E[K • N]
/и
— вес узла по уровню ОФ;
3) оценивание затрат ресурсов ЛП РТС на выдвижение каждой q-й РТС, q = 1...N, из начальной точки на РА в соответствующий i0m — й узел:
\tq _ LHi0 V РТС
где L — длина пути от точки стояния РТС на РА до fm -го узла КЗП;
a. оценивание времен, потребных на выдвижение каждой q-й РТС из начальной точки на РА в соответствующий fm -й узел:
\tq _ LHi0
HiOm
VPTC
b. ранжирование времен по возрастанию и выделение первых N0 п[С} РТС;
4) формирование целераспределения N0i } РТС, т.е. назначение состава из N° РТС — {q,0m} на каждый im -й узел, выявленный по п. 1, по критерию
Atq0m ^ min ;
5) оценивание времен начала выдвижения РТС к заданным узлам:
tq = T -Atq
HiOm ±H 0m
где Тн — время начала ликвидации ЭС;
6) оценивание оставшегося незадействованным по множеству узлов \fm} состава РТС {q0} = {q}\^{qi0m}, где {q} — множество задействуемых по множеству узлов {°m} РТС, и координат точек их стояния на РА (начала движения
РТС) Бн =(Xkl,Ytl,Zkl) , к, = 1,2,., M{Л; следует иметь
("Г
ввиду, что, во-первых, множество {q1} можно рассматривать как резерв РТС, во-вторых, оно может быть пустым;
7) оценивание времени, потребного для полной ликвидации уровня ОФ ЭС в каждом fm -м выявленном узле:
At =W
0m л
1 V'n».
AWoi
L к
где Л — суммарная интенсивность воздействия по ОФ ЭС выделенных для этого РТС в fm -м узле, определяемая по формуле (1);
9) оценивание времени, потребного для полной ликвидации ОФ ЭС в множестве узлов { j, включая времена движения РТС до этих узлов:
Ati0 = max {at-0m + max (Atqsi0m }}
Пример и результаты оценивания характеристик способа одновременного массированного группового применения однотипных робототехнических систем ликвидации экстремальных ситуаций
Исходные данные:
1) величина ребра аппроксимационного куба КЗП—а;
2) топология КЗП до начала применения РТК: А = {А,}> где А0,. = <х0„ г0„ ^ Ша> . - номер (идентификатор) узла КЗП; Х0., У0., Z0. — координаты .-го узла КЗП; АШ0. — уровень ОФ ЭС в .-м узле, . = 1, 2,., М, где М — число узлов КЗП;
3) число РТС — N и их состав 0> = {ди};
4) ТХ однотипных РТС: ТХ = <А ШРТС, А КРТС, vРТС, УСР, ХРТС = А ШРТС / А/РТС> где А ШРТС — ресурс МП РТС для воздействия по ОФ ЭС; АКРТС — ресурс ЛП РТС; VРТС — интенсивность расхода ресурсов ЛП РТС (расход ресурсов ЛП РТС на единицу пути); ХРТС — производительность ликвидации ОФ ЭС РТС (интенсивность расхода ресурса МП РТС); А/РТС — предельное время функционирования МП РТС;
5) координаты точек стояния РТС на РА (начала движения РТС) Бк = <Х, У, Z>, к = 1,2,., N РТС: N < М.
Допущения:
1) пути РТС представляют собой отрезки прямых, соединяющих узлы КЗП;
2) время на подготовку РТС к применению не учитывается;
3) все РТС считаются однотипными (гомогенными).
Исходные данные по топологии КЗП представлены
в табл. 1.
Исходные данные по ТХ РТС приведены в табл. 2.
Варьируемым параметром при вычислительных экспериментах была принята величина ХРТС — производительности ликвидации ОФ ЭС РТС, которая равнялась 0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5 у.е./с.
Таблица 1
Топология КЗП
№ узла (,) Х0. км 70. км Z0i, км AW0. у.е.
1 8,0001 8,0001 8,0001 8
2 8,0001 8,0001 8,0001 8
3 8,0001 8,0001 8,0001 1
4 8,0001 8,0001 8,0001 2
5 8,0001 8,0001 8,0001 2
6 8,0001 8,0001 8,0001 3
7 8,0001 8,0001 8,0001 2
8 8,0001 8,0001 8,0001 8
9 8,0001 8,0001 8,0001 1
0 8,0001 8,0001 8,0001 5
=1
Таблица 2
Технические характеристики РТС
№ п/п а, км AW уе РТС, J AV РТС, у.е. N РТС, у.е./км. ЛРТС, у.е./с Х км k, Y км k, Z км k, V км/с
1 1 3 3 0,3 0,5 7 7 7 3
2 2 3 3 0,3 0,5 7,2 7,2 7,2 3
3 3 3 3 0,3 0,5 7,4 7,4 7,4 3
4 4 3 3 0,3 0,5 7,6 7,6 7,6 3
5 5 3 3 0,3 0,5 7,8 7,8 7,8 3
6 6 3 3 0,3 0,5 8 8 8 3
7 7 3 3 0,3 0,5 8,2 8,2 8,2 3
8 8 3 3 0,3 0,5 8,4 8,4 8,4 3
9 9 3 3 0,3 0,5 8,6 8,6 8,6 3
10 10 3 3 0,3 0,5 8,8 8,8 8,8 3
Эксперименты проводились для трех группировок РТС:
I. РТС с №№ 1-10;
II. РТС с №№ 1-5;
III. РТС с №№ 1,2.
Результаты вычислительных экспериментов приведены для каждой из указанных группировок в табл. 4.
I. Группировка РТС
Продолжительность движения РТС от точек на РА до узлов с максимальным уровнем ОФ ЭС с №№ 1, 2, 8 (табл. 1) приведены в табл. 3 и их целераспределение по этим узлам приведены в табл. 4.
В табл. 5 остаточный уровень ОФ ЭС соответствует применению РТС по узлам с максимальным уровнем ОФ ЭС. Значение остаточного уровня ОФ ЭС меньше нуля демонстрирует, что в этом узле ОФ ликвидирован с суммарным перерасходом ресурсов РТС. Если значение остаточного уровня ОФ ЭС равно нулю, то РТС полностью ликвидировали ОФ ЭС, полностью исчерпав свои ресурсы. Если значение остаточного уровня ОФ ЭС больше нуля, то РТС полностью ликвидировали ОФ ЭС, сохранив свои ресурсы в соответствующем суммарном количестве.
В том случае, если число применяемых РТС меньше общего их числа в резерв выводилось РТС с максимальным
Таблица 3
Продолжительность движения РТС от точек на РА до узлов с максимальным уровнем ОФ ЭС
№ РТС № узла с максимальным уровнем ОФ ЭС
1 2 8
Продолжительность движения РТС до соответствующего узла
ЛЛ AtHiOm >час ЛЛ AtHiOm >час ЛЛ AtHiOm >час
1 0,577408 0,866083 1,154758
2 0,46193795 0,750613 1,039288
3 0,3464679 0,635143 0,923818
4 0,23099784 0,519673 0,808348
5 0,11552779 0,404203 0,692878
6 0,000057735 0,288733 0,577408
7 0,11541232 0,173263 0,461938
8 0,23088237 0,057793 0,346468
9 0,34635243 0,057677 0,230998
10 0,46182248 0,173147 0,115528
Таблица 4
Целераспределение РТС по узлам с максимальным уровнем ОФ ЭС
№ РТС № узла с максимальным уровнем ОФ ЭС
1 2 8
1
2 2
3 3
4 4
5 5
6 6
7 7
8 8
9 9
10 10
Рис. 3. Зависимости Дг.0т и Дг.0 от !рТ
временем движения из точки РА до какого-либо узла КЗП. Например, для первой группировки такой является РТС с № 1.
Максимальные времена движения РТС до узлов КЗП, время ликвидации ЭС в узлах с максимальным уровнем ОФ, суммарное время применения РТС и интенсивности ликвидации ЭС группировками РТС в каждом из этих узлов для варьируемых значений ХРТС представлены в табл. 6.
Соответствующие гистограммы зависимостей для Д и Д представлены на рис. 3.
Приведенные гистограммы могут быть аппроксимированы степенными функциями с параметрами, указанными на этом рисунке.
II. Группировка РТС
Продолжительность движения РТС от точек на РА до узлов с максимальным уровнем ОФ ЭС с №№ 1, 2, 8 (табл. 1) приведены в табл. 7 и их целераспределение по этим узлам приведены в табл. 8.
Результаты оценивания числа применяемых РТС и показателя предельных возможностей РТК по ликвидации ЭС для всех рассматриваемых группировок РТС приведены в табл. 5.
Таблица 5
Результаты оценивания числа применяемых РТС и показателя предельных возможностей РТК по ликвидации ЭС для всех рассматриваемых группировок РТС
№ группировки Общее число РТС Число применяемых РТС В Остаточный уровень ОФ ЭС, у.е.
I 10 9 75 -1
II 5 4 71,428571 2
III 2 2 37,5 5
Таблица 6
Зависимость временных параметров применения РТС и интенсивности ликвидации ЭС
группировками РТС от значений ХРТС
тах |а ¡Нот|' час !рТС, у.е./с Дй0т, час Дй0,час Лг'0т, у.е./с
1,0392882 0,5 5,3333333 6,3726216 1,5
1,0392882 1 2,6666667 3,7059549 3
1,0392882 1,5 1,7777778 2,817066 4,5
1,0392882 2 1,3333333 2,3726216 6
1,0392882 2,5 1,0666667 2,1059549 7,5
Таблица 6
Продолжительность движения РТС от точек на РА до узлов с максимальным уровнем ОФ ЭС
№ РТС № узла с максимальным уровнем ОФ ЭС
1 2 8
Продолжительность движения РТС до соответствующего узла
ЛЛ AtHiOm >час ЛЛ AtHiOm >час ЛЛ AtHiOm 'час
1 0,577408 0,866083 1,154758
2 0,46193795 0,750613 1,039288
3 0,3464679 0,635143 0,923818
4 0,23099784 0,519673 0,808348
5 0,11552779 0,404203 0,692878
Таблица 8
Целераспределение РТС по узлам с максимальным уровнем ОФ ЭС
№ РТС № узла с максимальным уровнем ОФ ЭС
1 2 8
1 1
2 2
3 3
4 4
5 5
В этом случае число применяемых РТС меньше общего их числа и в резерв выводилось РТС с № 1 с максимальным временем движения из точки РА до какого-либо узла КЗП.
Максимальные времена движения РТС до узлов КЗП, время ликвидации ЭС в узлах с максимальным уровнем ОФ, суммарное время применения РТС и интенсивности ликвидации ЭС группировками РТС в каждом из
этих узлов для варьируемых значений ХРТС представлены в табл. 9.
Соответствующие гистограммы зависимостей для МЮт и Дt.0 представлены на рис. 4.
Приведенные гистограммы могут быть аппроксимированы степенными функциями с параметрами, указанными на этом рисунке.
Рис. 4. Зависимости Дг.0т и Дг.0 от !рТ
Таблица 9
Зависимость временных параметров применения РТС и интенсивности ликвидации ЭС
группировками РТС от значений ХРТС
max |а tHiOm |' час !рТС, у.е./с Дй'0т, час Дй'0,час Л'0т, у.е./с
0,9238182 0,5 8 8,9238182 1
0,9238182 1 4 4,9238182 2
0,9238182 1,5 2,6666667 3,5904848 3
0,9238182 2 2 2,9238182 4
0,9238182 2,5 1,6 2,5238182 5
III. Группировка РТС
Продолжительность движения РТС от точек на РА до узлов с максимальным уровнем ОФ ЭС с №№ 1, 2, 8 (табл. 1) приведены в табл. 10 и их целераспределение по этим узлам приведены в табл. 11.
Максимальные времена движения РТС до узлов КЗП, время ликвидации ЭС в узлах с максимальным уровнем ОФ, суммарное время применения РТС и интенсивности ликвидации ЭС группировками РТС в каждом из этих узлов для варьируемых значений ХрТС представлены в табл. 12.
Соответствующие гистограммы зависимостей для Аt.0m и А представлены на рис. 5.
Приведенные гистограммы могут быть аппроксимированы степенными функциями с параметрами, указанными на этом рисунке.
Выводы
В результате вычислительного эксперимента при принятых модельных условиях установлено, что максимальную вероятность ликвидации ОФ ЭС обеспечивает способ рассредоточенного применения однотипных РТС в любых узлах КЗП, а также доказано, что рассредоточенное применение однотипных РТС от граничных узлов КЗП позволяет сократить до 50% ресурс ЛП, за счет кото-
Таблица 10
Продолжительность движения РТС от точек на РА до узлов с максимальным уровнем ОФ ЭС
№ узла с максимальным уровнем ОФ ЭС
№ РТС 1 2 8
Продолжительность движения РТС до соответствующего узла
ЛЛ ш0ш 'час ЛЛ нЮш 'час ЛЛ нЮш 'час
1 0,577408 0,866083 1,154758
2 0,46193795 0,750613 1,039288
Таблица 11
Целераспределение РТС по узлам с максимальным уровнем ОФ ЭС
№ РТС № узла с максимальным уровнем ОФ ЭС
1 2 8
1 1
2 2
Рис. 5. Зависимости Аг.0т и Аг.0 от ХрТ
Таблица 12
Зависимость временных параметров применения РТС и интенсивности ликвидации ЭС
группировками РТС от значений ХРТС
тах |а |, час Чтс у-е-/с Ай0т, час Ай'0,час ЛЮт, у.е./с
0,8660831 0,5 16 16,866083 0,5
0,8660831 1 8 8,8660831 1
0,8660831 1,5 5,3333333 6,1994165 1,5
0,8660831 2 4 4,8660831 2
0,8660831 2,5 3,2 4,0660831 2,5
рого может быть повышена вероятность ликвидации ОФ при изменении прогнозируемых условий развития ЭС.
Литература
1. Тарасов А. Г., Минаков Е. П. Робототехнические комплексы автоматизированных систем управления подготовкой и пуском ракет космического назначения и показатели эффективности их применения // Промышленные АСУ и контроллеры. 2015. № 6. С. 19-24.
2. Минаков Е.П., Тарасов А. Г., Онов В. А. Обоснование необходимых условий и вариантов применения робототехнических систем и комплексов ликвидации экстремальных ситуаций // Проблемы управления рисками в техносфере. 2016. № 3 (39). С. 17-25.
3. Тодосейчук С. П., Самойлов К. И., Климачева Н. Г. Научно-методические основы создания и применения ро-бототехнических средств для решения задач МЧС России. М.: ФГУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ), 2011. 192 с.
4. Письменная В. А., Якутин А. В. Решение задачи це-лераспределения с использованием венгерского алгоритма // Успехи современной радиоэлектроники. 2016. № 2. С. 32-36.
5. Ni M., Yu Z., Ma F., Wu X. A Lagrange Relaxation Method for Solving Weapon-Target Assignment Problem // Hindawi Publishing Corporation Mathematical Problems in Engineering. 2011. Vol. 1. Pp. 1-10.
6. Gainanov D.N., Rasskazova V.A. An inference algorithm for monotone boolean functions associated with undirected graphs // Bulletin SUSU. 2016. Vol. 9. No. 3. Pp. 17-30.
7. Sikanen T. Solving Weapon Target Assignment Problem with Dynamic Programming. Independent research projects in applied mathematics. 2008. 32 p.
8. Mukhedkar R., Naik S. Weapon Target Allocation Problem Using Fuzzy Model // Intern. J. of Application or Innovation in Engineering & Management. 2013. Vol. 2. No. 6. Pp. 279-289.
9. Yang Xin-quan. The Algoritms Optimizaition of Artificial Neural Network Based on Particle Swarm // The Open Cybernetics & Systemics Journal. 2014. Vol. 8. Pp. 519-524.
10. Lu Y., Miao W., Li M. The Air Defense Missile Optimum Target Assignment Based on the Improved Genetic Algorithm // J. of Theoretical and Applied Information Technology. 2013. Vol. 48. No. 2. Pp. 809-816.
11.Liu B., Qin Z., Wang R., Gao Y-B., Shao L-P. A Hybrid Heuristic Ant Colony System for Coordinated Multi-Target Assignment // Information Technology Journal. 2009. Vol. 8. No. 2. Pp. 156-164.
12.Kohlbrecher S., Stryk O. Von, Meyer J., Klingauf U. A Flexible and Scalable SLAM System with Full 3D Motion Estimation. Safety, Security, and Rescue Robotics (SSRR), IEEE International Symposium on. 2011. Pp. 155-160.
13.Zavlanos M., Pappas G. Dynamic assignment in distributed motion planning with limited information // Proc. of the American Control Conference. USA, New-York City, 2007. Pp. 1173-1178.
14. Каляев И. А., Гайдук А. Р., Капустян С. Г. Модели и алгоритмы коллективного управления в группах роботов. М.: Физматлит, 2009. 278 с.
15. Патент РФ 2631102. Сигнализатор обнаружения и определения местоположения тревожных и критических ситуаций / Тарасов А. Г., Минаков Е. П. Заявл. 09.03.2016. Опубл. 14.09.2017. Бюл. № 26.
THE PROBLEM OF DETERMINING ROUTES OF SIMILAR ROBOTIC SYSTEMS ELIMINATE EMERGENCY SITUATIONS IN CASE OF GROUP METHOD OF APPLICATION
EVGENIY P. MINAKOV,
St-Peterburg, Russia, ep.minakov12345@mail.ru
ANATOLII G. TARASOV,
St-Peterburg, Russia, Atol-77@mail.ru
ABSTRACT
High risks are associated with threats of occurrence of technogenic extreme situations and disasters, necessitate the search of the most effective ways of improving the prevention, detection, containment, extreme situations and liquidation of their consequences. Under extreme situation refers to a situation in a certain space-time region characterized by the emergence of factors immediate threat to the health
VLADIMIR V. KRAVTSOV,
St-Peterburg, Russia, lolo072606@mail.ru
KEYWORDS: the robotic system; key application area; an extreme situation; the line of attack; dangerous factor.
and lives of people or the threat of disruption of their activities for solving problems in this area.
At the moment, as we have in the country and abroad massively created robotic systems for various target destination, the application of which should ensure the safety of people in conditions of emergency. A group application for robotic systems can be achieved from certain
spaces in which they must be deployed before use and to be called original borders. Locomotion of robotic systems in these space-time region is a key area of application poses a number of problems one of which is discussed in the present article, namely the problem of determining routes of similar robotic systems eliminate emergency situations in case of group method of application. In the process, identified according to a maximum time of movement of robotic systems to sites of key application areas, the time of liquidation of extreme situations in the nodes with the highest level of hazardous factors, the total time of application of robotic systems and the intensity of the elimination of emergency situations groups of robotic systems in each of these nodes from variable performance values the elimination of hazards of extreme situations of robotic systems (the intensity of consumption of resource manipulation subsystem for robotic systems).
Dependences give the possibility of calculating the time of the liquidation, consumption and manipulation locomotional subsystems, and allow the planning phase to determine the rational route of similar robotic systems eliminate extreme situations, if the group method of application.
REFERENCES
1. Tarasov A.G., Minakov E. P. Robototekhnicheskie kompleksy avtom-atizirovannyh system upravleniya podgotovkoj i puskom raket kos-micheskogo naznacheniya i pokazateli ehffektivnosti ih primeneni-ya [Robotic systems of automated control systems preparation and launching of a space rocket and indicators of efficiency of their application]. Promyshlennye ASU i kontrollery [Industrial automation and controllers]. 2015. No. 6. Pp. 19-24. (In Russian).
2. Minakov E.P., Tarasov A. G., Onov V. A. Obosnovanie neobhodimyh uslovij i variantov primeneniya robototekhnicheskih system i kompl-eksov likvidacii ehkstremalnyh situacij [Rationale for the necessary conditions and applications of robotic systems and complexes elimination of extreme situations]. Problemy upravlenija riskami v tehnos-fere [Issues of Risk Management in the Technosphere]. 2016. Vol.3 (39). Pp. 17-25. (In Russian).
3. Todosijchuk S.P., Samoilov K. I ., Klimacheva N. G. Nauchno-metod-icheskie osnovy sozdanija i primenenija robototehnicheskih sredstv dlja reshenija zadach MChS Rossii [Scientific-methodical bases of creation and application of robotic means for the decision of tasks of EMERCOM of Russia]. Moscow: FGU VNII GOCHS (FC), 2011. 192 p. (In Russian)
4. Pismennaja V. A., Jacutin A. V. Reshenie zadachi celeraspredeleniya s ispolzovaniem vengerskogo algoritma [Solution to the problem of target distribution using the Hungarian algorithm]. Uspehi sovremen-noj radiojelektroniki [Successes of modern Radioelectronics]. 2016. No. 2. Pp. 32-36. (In Russian)
5. Ni M., Yu Z., Ma F., Wu X. A Lagrange Relaxation Method for Solving Weapon-Target Assignment Problem. HindawiPublishing Corporation Mathematical Problems in Engineering. 2011. Vol. 1. Pp. 1-10.
6. Gainanov D.N., Rasskazova V. A. An inference algorithm for monotone boolean functions associated with undirected graphs. Bulletin SUSU. 2016. Vol. 9. No. 3. Pp.17-30.
7. Sikanen T. Solving Weapon Target Assignment Problem with Dynamic Programming. Independent research projects in applied mathematics. 2008. 32 p.
8. Mukhedkar R., Naik S. Weapon Target Allocation Problem Using Fuzzy Model. Intern. J. of Application or Innovation in Engineering & Management. 2013. Vol. 2. No. 6. Pp. 279-289.
9. Yang Xin-quan. The Algoritms Optimizaition of Artificial Neural Network Based on Particle Swar. The Open Cybernetics & Systemics Journal. 2014. Vol. 8. Pp. 519-524.
10. Lu Y., Miao W., Li M. The Air Defense Missile Optimum Target Assignment Based on the Improved Genetic Algorithm. J. of Theoretical and Applied Information Technology. 2013. Vol. 48. No. 2. Pp. 809-816.
11. Liu B., Qin Z., Wang R., Gao Y-B, Shao L-P. A Hybrid Heuristic Ant Colony System for Coordinated Multi-Target Assignment. Information Technology Journal. 2009. Vol. 8. No. 2. Pp. 156-164.
12. Kohlbrecher S., Stryk O. von, Meyer J., Klingauf U. A Flexible and Scalable SLAM System with Full 3D Motion Estimation. Safety, Security, and Rescue Robotics (SSRR), IEEE International Symposium on. 2011. Pp. 155-160.
13. Zavlanos M., Pappas G. Dynamic assignment in distributed motion planning with limited information. Proc. of the American Control Conference. USA, New-York City, 2007. Pp. 1173-1178.
14. alyayev I. A., GaidukA. R., Kapustian S.G. Modeli i algoritmy koll-ektivnogo upravlenija v gruppah robotov [Models and algorithms of collective control in groups of robots]. Moscow: Fizmatlit, 2009. 278 p. (in Russian)
15.Patent RF 2631102. Signalizator obnaruzhenia i opredeleniya mestopolozheniya trevozhnyh i kriticheskih situacij [The alarm device detection and definition location alarm and critical situation]. Taras-ov A. G., Minakov E. P. Declared 09.03.2016. Published 14.09.2017. Bulletin No. 26.
INFORMATION ABOUT AUTHORS:
Minakov E. P., PhD, Full Professor, Professor at the Department of Organizational-Technical Systems for Space Purposes of Military Space Academy;
Tarasov A. G., PhD, Deputy Head of the Department of Autonomous Control Systems of Military Space Academy;
Kravtsov V. V., Postgraduate at the Department of Organizational-Technical Systems for Space Purposes of Military Space Academy.
For citation: Minakov E. P., Tarasov A. G., Kravtsov V. V. The problem of determining routes of similar robotic systems eliminate emergency situations in case of group method of application. H&ESResearch. 2018. Vol. 10. No. 1. Pp. 59-68. doi 10.24411/24095419-2018-10020 (In Russian)
