ПЛАНУВАННЯ ТА ВИКОНАННЯ ПОЛЬОТІВ БПЛА В УМОВАХ ЗМІННОГО ОПЕРАЦІЙНОГО СЕРЕДОВИЩА

Анотація

Проведено комплексний аналіз сучасних наукових підходів до організації процесів планування та виконання польотів безпілотних літальних апаратів в умовах змінного операційного середовища. Особливу увагу приділено проблемі формалізації параметрів середовища, що зазнає постійних змін, зокрема метеорологічних, топографічних, радіоелектронних та інформаційно-комунікаційних факторів, які визначають рівень ризику, точність навігації та стабільність функціонування сенсорних і виконавчих підсистем. Запропоновано класифікацію змінних операційних умов за ступенем їх впливу на траєкторні характеристики польоту, що дозволяє формувати адаптивні моделі прийняття рішень. Сформульовано вимоги до побудови математичних моделей оцінки стану середовища у вигляді векторів стану, часових рядів і ймовірнісних описів, що дає змогу враховувати невизначеність під час виконання місій різного типу. Проаналізовано сучасні методи оптимізації маршрутів, які поєднують детерміновані алгоритми планування траєкторій з елементами стохастичної оптимізації. Обґрунтовано доцільність використання багатокритеріальних підходів, що забезпечують баланс між енергетичною ефективністю, часом виконання, безпекою польоту та якістю зібраної інформації. Розроблено узагальнену концепцію циклу адаптивного управління, що включає етапи попереднього планування, моніторингу середовища, корекції маршруту та оцінювання результатів виконання завдання. Показано, що застосування механізмів репланування на основі тригерних подій дозволяє своєчасно реагувати на зміни зовнішніх умов, мінімізуючи ризики втрати стійкості та відхилення від траєкторії. Розглянуто архітектурні рішення для реалізації системи управління польотом безпілотних апаратів, яка включає модулі прогнозування, оцінки обстановки, локальної оптимізації траєкторій та інтерфейсу взаємодії оператора з автоматизованою системою. Визначено принципи інтеграції інформаційних потоків, що надходять із сенсорних каналів, комунікаційних систем і блоків навігації, для забезпечення узгодженого функціонування програмних компонентів. Описано підходи до валідації та експериментальної перевірки ефективності запропонованих алгоритмів. Запропоновано систему метрик для кількісного оцінювання ефективності управління польотом, що включає показники точності позиціонування, швидкодії реагування, енергоспоживання, стабільності навігаційних рішень і рівня ризику виконання завдання. Показано, що впровадження адаптивних алгоритмів планування та управління підвищує надійність і стійкість систем безпілотних літальних апаратів у складних і динамічних умовах, сприяє зниженню впливу невизначеності середовища та забезпечує ефективне виконання польотних завдань у режимі реального часу.