Основанное на компьютерном зрении совместное отслеживание множественных целей формацией беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) с учетом неопределенной динамики систем "автопилот-БПЛА"

Объектом исследования являются процессы управления группой беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) и одиночными БПЛА при выполнении задач в составе группы. Целью первого этапа работы по проекту является разработка математических и имитационных моделей для их использования на втором этапе проекта. Задачи исследования на данном этапе проекта заключались в следующем: 1) разработка математических и имитационных моделей, на основе которых будет осуществляться разработка адаптивных и отказоустойчивых методов и алгоритмов робастного децентрализованного управления автономными БПЛА в задаче совместного отслеживания движущейся наземной цели; 2) разработка математических и имитационных моделей, на основе которых будет осуществляться разработка алгоритма предотвращения столкновений в формациях БПЛА с учетом их реальной нелинейной динамики высокого порядка; 3) разработка математических и имитационных моделей, на основе которых будет осуществляться разработка алгоритма оптимизации траекторий с использованием методов мягких вычислений в предлагаемых методах и алгоритмах управления формацией БПЛА при различных сценариях полета, в том числе в задаче совместного сопровождения движущейся наземной цели; 4) разработка математических и имитационных моделей, на основе которых будет осуществляться разработка алгоритма коллективного распределения задач на основе кластеризации и группировки наземных целей для нескольких БПЛА для совместного отслеживания движущихся целей; 5) разработка математических и имитационных моделей, на основе которых будет осуществляться разработка алгоритма обнаружения и сопровождения нескольких целевых объектов на основе технического зрения, который может работать на встроенных вычислительных устройствах без высокопроизводительных графических процессоров в режиме реального времени. В процессе работы проводились исследования по разработке математических и имитационных моделей динамики БПЛА, систем управления БПЛА, систем коллективного распределения задач для БПЛА, обнаружения и сопровождения нескольких целевых объектов. Также осуществлялось моделирование на основе разработанных имитационных моделей в среде MATLAB/Simulink в целях проверки их работоспособности и эффективности. В результате выполнения работы получены соответствующие целям проекта математические и имитационные модели динамики БПЛА, систем управления и стабилизации БПЛА, систем коллективного распределения задач для БПЛА, обнаружения и сопровождения нескольких целевых объектов. Данные математические и имитационные модели будут в дальнейшем применяться на втором этапе работы по проекту. Проведена предварительная проверка работоспособности адаптивных алгоритмов управления группами БПЛА с помощью данных математических и имитационных моделей. Проведено предварительное исследование по возможности применения данных моделей при реализации и испытаниях алгоритмов управления на реальных микро-БПЛА, широко используемых в научных исследованиях.