КЛАСТЕРИЗАЦІЯ ТА КЛАСИФІКАЦІЯ УДАРНИХ БЕЗПІЛОТНИХ ЛІТАЛЬНИХ АПАРАТІВ НА ОСНОВІ НЕЙРОННИХ МЕРЕЖ

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.33099/2786-7714-2024-1-6-141-152

Ключові слова:

ударні безпілотні літальні апарати, рій, нейронна мережа, кластеризація БпЛА, класифікація БпЛА, російсько-українська війна

Анотація

У роботі показано, що для розв’язання задач кластеризації та класифікації ударних безпілотних літальних апаратів можуть бути застосовані методи штучного інтелекту, а саме нейронні мережі. Результати аналізу залежності точності кластеризації від кількості нейронів у прихованому шарі показали, що нейронна мережа кластеризації ударних безпілотних літальних апаратів NN SOM FPV UAVs має найкращу точність при 18 нейронах у прихованому шарі. Кластеризація ударних безпілотних літальних апаратів продемонструвала, що їх можна поділити на 4 кластери. При цьому за кількістю БпЛА у кожному кластері їх можна згрупувати у 3 класи.
Навчання СNN FPV UAVs здійснювалось за допомогою алгоритму Левенберга-Марквардта. За результатами навчання нейронну мережу класифікації ударних безпілотних літальних апаратів було навчено з точністю 99,2%, перевірено і протестовано з точностями – 98,1%, а загальна точність нейронної мережі класифікації ударних безпілотних літальних апаратів становила 98,9%. Результати аналізу гістограми похибок між цільовими значеннями та прогнозованими значеннями після навчання нейронної мережі класифікації безпілотних літальних апаратів свідчать про те, що значення похибки становить 0,03868. Оскільки похибки близькі до нуля, то навчена нейронна мережа здійснює класифікацію ударних безпілотних літальних апаратів добре. Перевірка роботи СNN FPV UAVs на довільному наборі ударних безпілотних літальних апаратів показала 100% збіг класів фактичних ударних безпілотних літальних апаратів та даних, які отримано з використанням СNN FPV UAVs.
Напрямом подальшого дослідження може бути створення нейронних мереж для кластеризації та класифікації об’єктів групових цілей, а також для розв’язання задачі розподілу неоднорідного рою ударних безпілотних літальних апаратів по об’єктах нестаціонарної неоднорідної групової цілі.

Посилання

Погудіна О. К. та ін. Методологія формування інтелектуальної складової агентної системи рою безпілотних літальних апаратів. Моногр. Харків. НАУ ім. М. Є. Жуковського «ХАІ». 2021. 219 с.

Аврунін О. Г., Владов С. І., Петченко М. В., Семенець В. В., Татарінов В. В., Тельнова Г. В., Філатов В. О., Шмельов Ю. М., Шушляпіна Н. О. Інтелектуальні системи автоматизації. Моногр. Кременчук. Вид-во «НОВАБУК». 2021. 322 с.

Методи та системи штучного інтелекту. Навч. посіб. для студентів напряму підготовки 6.050101 «Комп’ютерні науки». Уклад. А. С. Савченко, О. О. Синельніков. Київ. НАУ. 2017. 190 с.

Порохова О. Є. Сутність і проблематика штучного інтелекту. Одеса. 2019. 30 с.

Нікітіна Л. О., Нікітін С. О. Моделі та методи штучного інтелекту у комп’ютерних іграх. Xарків. «Друкарня Мадрид». 2018. 102 с.

Методи та системи штучного інтелекту. Навч. пос. Укл. Д. В. Лубко, С. В. Шаров. Мелітополь. ФОП Однорог Т. В. 2019. 264 с.

Шевченко А. І., Агарков А. В., Азаренко Д. С., Герасімов І. Г., Дорохіна Г. В., Іванова С. Б., Ніценко А. В., Шелепов В. Ю. Проблеми штучного інтелекту. Аналіз та синтез комунікаційної інформації. Моногр. ІПШІ МОН України і НАН України. Донецьк. ІПШІ «Наука і освіта». 2014. 212 с.

Методи та системи штучного інтелекту. Навч. пос. для студентів спеціальності 122 «Комп’ютерні науки». Уклад. І. М. Удовик, Г. М. Коротенко, Л. М. Коротенко, В. О. Трусов, А. Т. Харь. Дніпро. Державний ВНЗ «Національний гірничий університет». 2017. 105 с.

Залужний В. Ф., Шаптала С. О., Коваль В. В., Назаров В. М. Роботизовані системи військового призначення наземного, повітряного та морського базування. Довідн. За заг. ред. проф. Р. В. Грищука. Київ. ЦНДІ ЗС України. 2023. 96 с.

Zhikai Yang. The development and application of UAV intelligent machine learning system based on artificial intelligence. DOI: 10.56028/aehssr.6.1.140.2023.

Ilyes Mrad, Lutfi Samara, Alaa Awad Abdellatif. Federated Learning for UAV Swarms Under Class Imbalance and Power Consumption Constraints. URL: file:///C:/Users/User/Downloads/Federated_Learning_for_UAV_Swarms_Under_Class_Imba%20(1).pdf.

Лупандін В. А., Мегельбей Г. В., Мацько О. Й. Основні тенденції створення та застосування груп безпілотних літальних апаратів. Наука і техніка Повітряних Сил Збройних Сил України. 2019. № 2 (35). С. 88–96.

Харченко О., Артюшин Л., Кононов О. Перспективи реалізації спільного застосування безпілотних літальних апаратів. DOI: https://doi.org/10.54858/dndia.2022-18-1.

Артюшин Л. М., Кононов О. А., Герасименко В. В., Наусенко Б. Ю. Метод вибору варіанта реалізації групового застосування безпілотних літальних апаратів. Сучасні інформаційні технології у сфері безпеки та оборони. Київ. НУОУ. 2022. № 1 (43). С. 48–59.

Шовкошитний І. І., Василенко О. А. Проблемні питання ройового застосування ударних безпілотних літальних апаратів. Сучасні інформаційні технології у сфері безпеки та оборони. Наук. журн. Нац. ун-т оборони України. Київ. 2023. Т. 48. № 3. С. 27–34.

Компанієць О. М., Клюшніков І. М., Дмитрієв А. Г. Комплексний аналіз впливу факторів на ефективність управління роями безпілотних літальних апаратів. Системи озброєння і військова техніка. 2023. № 3 (75). C. 66–70. https://doi.org/10.30748/soivt.2023.75.08.

Стратегія Повітряних Сил 2035. Вінниця. КПС ЗС України. 2020. 40 с.

Gepeng Zhu, Haipeng YaoTianle Mai, Song Guo. Fission Spectral Clustering Strategy For UAV Swarm Networks. 2024. URL: http://surl.li/rzclf.

Sabitri Poudel, Sangman Moh, Jian Shen. Residual energy-based clustering in UAV-aided wireless sensor networks for surveillance and monitoring applications. 2022. DOI: 10.20517/jsss.2020.23. URL: http://surl.li/rzdat.

Vyacheslav Korolyov, Maksim Ogurtsov, Alexander Khodzinsky. Statement of the problem of complete set of UAV group on the basis of models of granular calculations and fuzzy logic. Cybernetics and Computer Technologies. 2021. P. 25–38. URL:https://doi.org/10.34229/2707-451X.21.2.3

Андрій Іващенко. Інформаційне та програмне забезпечення системи ідентифікації безпілотних літальних апаратів. Кваліф. робота бакалавра. Суми. Сумський держ. ун-т. 2022. URL: chrome-extension://efaidnbmnnnibpcajpcglclefindmkaj/https://essuir.sumdu.edu.ua/bitstream-download/123456789/88897/1/ Ivashchenko_bac_rob.pdf

Оганезов А. Л. Применение нейронных сетей в задачах распознавания образов. Автореферат дисс. … канд. физ.-мат. наук: 05.13.11. Тбилиси. 2006. 20 с.

Перепеліцин С. О. Система захисту від загроз удару БпЛА із використанням блоків нейромережевого аналізу. Наукоємні технології. 2020. № 1 (45). DOI: 10.18372/2310-5461.45.14579.

Дзелендзяк У. Ю., Пазинюк М. Ю. Система виявлення літальних апаратів на основі аналізу звукових сигналів. COMPUTER SYSTEMS AND NETWORKS. Vol. 5. No. 1. 2023. DOI: https://doi.org/10.23939/csn2023.01.029.

Ясенко Л. С., Соболєв В. В., Солодчук М. О., Алексєєв С. В. Особливості створення бази даних для перевірки нейронних мереж обробки зображень, що були отримані з безпілотних авіаційних комплексів. ІІ науково-технічна конференція Державного науково-дослідного інституту випробувань і сертифікації ОВТ. 28.09.2023. С. 351–352.

Приставка П., Чолишкіна О., Козачук О., Яременко Д. Нейромережева автоматизація наповнення набору даних аерофотозйомки. Інформаційні технології та суспільство. 2022. 2 (4), 88–99. URL: https://doi.org/10.32689/maup.it.2022.2.12

Guoxiang Li, Xuejun Wang, Yun Li, Zhitian Li. Adaptive Clustering Object Detection Method for UAV Images Under Long-tailed Distributions. Information Technology and Control Vol. 52. №. 4. 2023. Рp. 1025–1044. DOI 10.5755/j01.itc.52.4.33460.

Голенко М. Ю., Іванов Д. І., Єфіменко А. А., Воротніков В. В. Аналіз методів розпізнавання об’єктів та компресії зображень під час аерофотозйомки з безпілотних літальних апаратів. Держ. ун-т «Житомирська політехніка». DOI: https://doi.org/10.26642/ten-2023-1(91)-146-155.

Огляд методів розпізнавання об’єктів на аерофотознімках. Y.Chen, Z.Lin, X.Zhao and other. Frontiers of Computer Science. 2017. № 11. С. 1021–1034.

Москаленко Ю. В. Методи розпізнавання за діагностичним сигналом на основі гібридних нейронних мереж. Дис…доктора філософії : 122. Київ. 2020. 175 с.

Howard Demuth, Mark Beale Neural. network toolbox for use with MATLAB. URL: chrome-extension://efaidnbmnnnibpcajpcglclefindmkaj/http://cda.psych.uiuc.edu/matlab_pdf/nnet.pdf.

Навчання машин та штучний інтелект. Метод. вказівки до виконання лабораторних робіт з дисципліни «Технології програмування» для студентів напряму 163 «Біомедична інженерія» для всіх форм навчання. Уклад. М. В. Верескун. Маріуполь. ПДТУ. 2019. 61 с.

Довідник з MATLAB. Електронний навч. пос. з курсового і дипломного проектування. Київ. НТУУ «КПІ». 2013. 132 c.

##submission.downloads##

Опубліковано

2024-06-16

Як цитувати

Гусак, Ю., & Василенко, О. (2024). КЛАСТЕРИЗАЦІЯ ТА КЛАСИФІКАЦІЯ УДАРНИХ БЕЗПІЛОТНИХ ЛІТАЛЬНИХ АПАРАТІВ НА ОСНОВІ НЕЙРОННИХ МЕРЕЖ. Повітряна міць України, 1(6), 141–152. https://doi.org/10.33099/2786-7714-2024-1-6-141-152

Номер

Розділ

Інноваційні процеси у галузях авіації, автомобілебудування, РЕО, РЕТ, засобів зв’язку та АСУ, а також ІТ