Динамічна адаптація параметрів хаотичного руху безпілотних літальних апаратів на основі аналізу складності місцевості

Анотація

Автономні рої безпілотних літальних апаратів дедалі ширше застосовуються в операціях реагування на надзвичайні ситуації та в пошуково-рятувальних роботах. Проте наявні алгоритми планування траєкторій на основі маршрутних точок демонструють систематичні прогалини в покритті неопуклих територій і не здатні адаптуватися до змінних умов середовища під час виконання місії. Тому в роботі запропоновано адаптивний алгоритм хаотичного руху рою безпілотних літальних апаратів, який ураховує характеристики місцевості та динамічно коригує параметри руху на основі вимірюваних геометричних властивостей операційної зони, зокрема індексу увігнутості, щільності перешкод, коефіцієнта вузьких коридорів і показників прогресу покриття в реальному часі. Адаптивний контролер із замкненим контуром зіставляє профіль місцевості з дев'ятьма параметрами рою за допомогою правил на основі лінійної інтерполяції зі згладжуванням. Експериментальне оцінювання за результатами п'ятдесяти імітаційних випробувань показує, що адаптивний режим забезпечує на п'ятнадцять відсотків вище середнє покриття території та зменшує розкид між запусками на дев'ятнадцять відсотків порівняно з базовим варіантом із фіксованими параметрами. Статистичний аналіз за U-критерієм Манна–Уітні підтверджує, що поліпшення покриття на рівні регіонів, загальної пройденої відстані та споживання енергії є високозначущими, тоді як відмінності в надлишковому скануванні та щільності перешкод – ні. Ці результати підкреслюють, що основні експлуатаційні переваги адаптивного алгоритму є надійними та відтворюваними, а другорядні показники залишаються стабільними в усіх режимах. Отримані результати підтверджують, що хаотична адаптація з урахуванням рельєфу місцевості є принциповою та практично придатною стратегією автономного сканування території.