Алгоритм просторового керування рухом рою БПЛА з лідером на основі синергетичного підходу

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorКонорєв, О. Ю.
dc.contributor.authorМарченко, П. А.
dc.date.accessioned2026-04-10T11:02:29Z
dc.date.available2026-04-10T11:02:29Z
dc.date.issued2025
dc.description.abstractЗазначено, що безпілотні літальні апарати (БПЛА) доцільно використовувати у складі роїв (груп) для виконання завдань у складному середовищі з перешкодами в автоматичному або дистанційно-керованому режимі, що потребує алгоритмізації процесу побудови маршрутів руху. Показано, що проблемними аспектами керування роєм БПЛА є їхнє узгодження для виконання єдиного завдання, забезпечення надійності та стійкості зв’язку, оминання складних статичних і динамічних перешкод на маршруті польоту. Проведено аналіз моделей та алгоритмів побудови маршрутів, зокрема тих, що використовують синергетичний підхід, який ґрунтується на відомому місці розташування всіх інших елементів рою. Такий підхід розглянутий лише теоретично і з типовим прикладом для руху у двомірній площині. Запропоновано вдосконалений алгоритм керування на основі синергетичного підходу для тривимірного простору за наявності лідера, що зменшує обчислювальну складність та час проведення розрахунків. Наведено вираз, що формалізує математичну модель визначення прискорення безпілотного літального апарата із групи (рою), що складається із N елементів. Показано, що для реалізації удосконаленого алгоритму побудови маршруту та керування групою визначення місцеположення ведених елементів групи потрібно проводити відносно позицій маршруту її лідера. Реалізація алгоритму перевірена шляхом математичного моделювання в середовищі Ardupilot SITL та проведенням натурного (льотного) експерименту з використанням групи (рою) з трьох БПЛА типу коптер. Запропонований алгоритм просторового керування рухом рою БПЛА з лідером на основі синергетичного підходу дає змогу утримувати елементи групи у просторі в межах цільової оптимальної відстані між ними. Подальшими дослідженнями слід вважати розроблення методики побудови маршрутів для безколізійного пересування груп (роїв) БПЛА на основі запропонованого алгоритму.
dc.description.abstractotherFormulation of the problem in general. It is noted that it is advisable to use unmanned aerial vehicles as part of swarms (groups) to perform tasks in a complex environment with obstacles in an automatic or remotecontrolled mode, which requires algorithmisation of the process of building routes. It is shown that the problematic aspects of UAV swarm control are their coordination to perform a single task, ensuring the reliability and stability of communication, and avoiding complex static and dynamic obstacles along the flight route. Analysis of recent researches and publications. The paper analyses models and algorithms for building routes, in particular those that use a synergistic approach based on the known location of all other swarm elements. However, this approach is considered only theoretically and with a typical example for movement in a two-dimensional plane. Presenting the main material. An improved control algorithm based on a synergistic approach for threedimensional space in the presence of a leader is proposed, which reduces the computational complexity and calculation time. An expression is presented that formalises the mathematical model for determining the acceleration of an unmanned aerial vehicle from a group (swarm) consisting of 𝑁 elements. It is shown that in order to implement an improved algorithm for route construction and group control, the location of the driven elements of the group should be determined relative to the route positions of its leader. The implementation of the algorithm has been tested by mathematical modelling in the Ardupilot SITL environment and by conducting a full-scale (flight) experiment using a group (swarm) of three UAVs of the copter type. Conclusion. The proposed algorithm for spatial control of a UAV swarm with a leader based on a synergistic approach allows keeping the group elements in space within the target optimal distance between them. The simulation and practical experiment confirmed the ability of the algorithm to provide a linear process of increasing the number of iterations to reach the critical distance, unlike the prototype, for which this indicator increased quadratically. The perspectives of future researches. Further research should include the development of a methodology for constructing routes for collision-free movement of groups (swarms) of UAVs based on the proposed algorithm.
dc.format.pagerangeС. 43-50
dc.identifier.citationКонорєв, О. Ю. Алгоритм просторового керування рухом рою БПЛА з лідером на основі синергетичного підходу / О. Ю. Конорєв, П. А. Марченко // Вісник НТУУ «КПІ». Радіотехніка, радіоапаратобудування : збірник наукових праць. – 2025. – Вип. 100. – С. 43-50. – Бібліогр.: 10 назв.
dc.identifier.doihttps://doi.org/10.20535/RADAP.2025.100.43-50
dc.identifier.orcid0009-0001-0051-3944
dc.identifier.orcid0009-0006-7261-6316
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/80092
dc.language.isouk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорського
dc.publisher.placeКиїв
dc.relation.ispartofВісник НТУУ «КПІ». Радіотехніка, радіоапаратобудування : збірник наукових праць, Вип. 100, 2025
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
dc.subjectсинергетичний підхід
dc.subjectрій
dc.subjectбезпілотний літальний апарат
dc.subjectлідер
dc.subjectалгоритм керування
dc.subjectпотенціал притягування/відштовхування
dc.subjectмоделювання
dc.subjectsynergistic approach
dc.subjectswarm
dc.subjectunmanned aerial vehicle
dc.subjectleader
dc.subjectcontrol algorithm
dc.subjectattraction/repulsion potential
dc.subjectmodelling
dc.subject.udc621.391.962
dc.titleАлгоритм просторового керування рухом рою БПЛА з лідером на основі синергетичного підходу
dc.title.alternativeAlgorithm for Spatial Control of Swarm of Unmanned Aerial Vehicles with Leader Based on Synergistic Approach
dc.typeArticle

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
43-50.pdf
Розмір:
487.26 KB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
8.98 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Вісник НТУУ «КПІ». Радіотехніка, радіоапаратобудування : збірник наукових праць, Вип. 100