Сімахін В. М. Інформаційна технологія визначення та вирішення конфліктних ситуацій під час польоту безпілотних апаратів літакового типу

English version

Дисертація на здобуття ступеня доктора філософії

Державний реєстраційний номер

0824U002899

Здобувач

Спеціальність

  • 122 - Комп’ютерні науки

Спеціалізована вчена рада

Д 26.171.01

Міжнародний науково-навчальний центр інформаційних технологій та систем НАН та МОН України

Анотація

У дисертаційній роботі розв’язано науково-практичне завдання – розроблення інформаційної технології визначення та вирішення конфліктних ситуацій під час польоту безпілотних апаратів літакового типу задля підвищення рівня безпеки польотів. Зміст дисертаційного дослідження викладено у чотирьох розділах, у яких надано результати дослідження. У вступі обґрунтовано актуальність теми дослідження, сформульовано мету, завдання, об’єкт і предмет дослідження, зазначено методи дослідження, відображено зв’язок дослідження з науково-дослідними роботами Міжнародного науково-навчального центру інформаційних технологій та систем НАН та МОН України, наведено наукову новизну та практичну значущість отриманих результатів. Зазначено особистий внесок здобувача в опублікованих статтях, подано відомості про апробацію та використання результатів роботи. Об’єкт дослідження: процес виявлення, оцінювання та вирішення конфліктних ситуацій за участі безпілотних апаратів літакового типу. Предмет дослідження: методи та інформаційні технології визначення та вирішення конфліктних ситуацій безпілотних апаратів літакового типу. Мета дисертаційного дослідження – забезпечення визначення та вирішення конфліктних ситуацій безпілотних апаратів літакового типу за рахунок оцінювання ступеня загрози конфліктної ситуації та порівняння ступенів керованості безпілотних апаратів. У першому розділі наведено результати аналізу сучасного стану проблеми визначення та вирішення конфліктних ситуацій (КС) за участі безпілотних літальних апаратів (БпЛА), огляд проблематики конфліктних ситуацій для літальних апаратів (ЛА) в цілому, проведено аналіз тактико-технічних характеристик БпЛА та зазначені поняття області керованого стану для БпЛА. Другий розділ присвячено розробленню методу визначення та вирішення конфліктних ситуацій. Наведено таксономію розмірно-функціональних характеристик БпЛА для визначення комбінацій параметрів, що можуть бути застосовані у разі взаємодії БпЛА з метою вирішення КС. Класифікація ступеня загрози конфліктної ситуації базується на визначенні та врахуванні характеристик розміру безпілотних апаратів літакового типу (БпА ЛТ), часу до зіткнення, швидкостей власного та іншого БпА ЛТ, які беруть участь в КС та пеленгу іншого БпА ЛТ відносно власного. Визначення приналежності до кожного з чотирьох класів ступеня загрози КС здійснюється за розробленими вирішувальними правилами. На основі інформації про обидва БпА ЛТ, які беруть участь в конфлікті, визначаються їх ступені керованості та проводиться визначення БпА ЛТ, який буде виконувати маневр ухилення, та БпА ЛТ, відносно якого будуть виконувати цей маневр. На заключному етапі методу проводиться вибір типу та розрахунок траєкторії маневру ухилення відповідно до бази правил розходження БпА ЛТ. У третьому розділі дисертаційної роботи обґрунтовано та надано розроблену інформаційну технологію (ІТ) визначення та вирішення конфліктних ситуацій під час польоту безпілотних апаратів літакового типу задля убезпечення їхніх польотів на основі врахування ступеня загрози конфліктної ситуації. Запропонована ІТ охоплює три етапи: політ за початковим маршрутом, вирішення КС та повернення на початковий маршрут. Запропонована інформаційна технологія на основі оцінювання класу загрози, визначеного за сформованою класифікацією ступеня загрози конфліктної ситуації, та врахування наявного запасу керованості БпЛА дає змогу визначити спосіб виконання маневру та модифіковані правила вибору розходження БпЛА у просторі. Наведено структурно-функційну схему технології, алгоритми та опис модифікації правил вибору типу траєкторії та бази правил розходження БпА ЛТ, а також перспективи розвитку інформаційної технології за використання сучасних засобів зв’язку. В четвертому розділі наведено реалізацію інформаційної технології у програмному модулі та результати проведення його апробації на тренажерному комплексі моделювання польоту безпілотних апаратів. Внаслідок проведення апробації та комп’ютерного моделювання вирішення конфліктних ситуацій БпЛА було визначено ефективність використання розробленого методу, наведено результати моделювання за різних параметрів БпА ЛТ, для кожного з трьох етапів ІТ окремо та для інформаційної технології в цілому на двох варіантах апаратного забезпечення для обчислень.

Публікації

1. Odarchenko R., Usik P., Volkov O., Gospodarchuk O., Burmak Y., Simakhin V. 5G Networks Cyberincidents Monitoring System for Drone Communications. 2019 IEEE 5th International Conference Actual Problems of Unmanned Aerial Vehicles Developments (APUAVD), Kiev, Ukraine, 2019, pp. 165-169.

2. Волков О.Є., Павлова С. В., Сімахін В. М., Семеног Р. В. Комплекс моделювання динамічних конфліктних ситуацій повітряних кораблів у масштабі реального часу. Cybernetics and Computer Engineering. 2020. 3(201). С. 49-64.

3. Odarchenko R. S., Volkov O. Ye., Simakhin V. M., Semenog R. V., Gospodarchuk O. Yu. Technology of Intellectual Control of Unmanned Aerial Vehicles Monitoring in the Airspace Using 5G Cellular Networks. Cybernetics and Computer Engineering. 2020. Issue 4(202). Рp. 44-56.

4. Hu Z., Gnatyuk S., Akhmetov B., Simakhin V., Ospanova D., Akatayev N. Method for Cyber Threats Detection and Identification in Modern Cloud Services. Advances in Computer Science for Engineering and Education IV. ICCSEEA 2021. Lecture Notes on Data Engineering and Communications Technologies. Vol 83. Р. 326-346. Springer, Cham.

5. Волков О. Є., Сімахін В. М. Алгоритм керування повною енергією безпілотного літального апарата. Cybernetics and Computer Engineering. 2024 № 1(215). С. 5-19

6. Волков О. Є., Сімахін В. М. Технологія керування безпілотним літальним апаратом за умов конфліктних ситуацій. Сontrol Systems and Computers. 2024. № 1. C. 27-37

Файли

Схожі дисертації