Исследование возможностей применения мультилатерации для автономной навигации беспилотных летательных аппаратов

В работе рассматривается метод мультилатерации для обеспечения согласованного взаимодействия беспилотных летательных аппаратов для выполнения задач в составе роя при мониторинге полей в сельском хозяйстве, выполнении контроля параметров окружающей среды, сборе метеоданных и т. д. Мультилатерация позволит повысить надежность работы беспилотных летательных аппаратов в составе роя и обеспечит автономность действий отдельных аппаратов. В качестве цели работы рассматривается оценка потенциала использования метода мультилатерации радиосигнала для определения взаимного расположения беспилотных летательных аппаратов и создание программной и физической моделей для проверки этого метода. Для достижения поставленной цели в работе представлены результаты разработки алгоритма взаимодействия беспилотных летательных аппаратов при использовании метода мультилатерации, способ решения задачи определения местоположения источника сигнала при малых вычислительных затратах и результаты компьютерного и физического моделирования предложенных подходов. Разработанные модели продемонстрировали свою адекватность поставленным задачам и выявили некоторые недостатки предложенного подхода при практической реализации. В работе также рассмотрены возможные ситуации при взаимодействии беспилотных летательных аппаратов в рое и отмечены основные пути устранения недостатков.

1. Просвирина Н.В. Анализ и перспективы развития беспилотных летательных аппаратов. Московский экономический журнал. 2021;(10):560–575.

2. Зубарев Ю.Н., Фомин Д.С., Чащин А.Н., Заболотнова М.В. Использование беспилотных летательных аппаратов в сельском хозяйстве. Вестник Пермского федерального исследовательского центра. 2019;(2):47–51. https://doi.org/10.7242/2658-705X/2019.2.5

3. Бузмаков С.А., Санников П.Ю., Сивков Д.Е., Дзюба Е.А., Хотяновская Ю.В., Егорова Д.О. Разработка геоинформационных систем для управления окружающей средой и экологической безопасностью в районах эксплуатируемых нефтяных месторождений. Антропогенная трансформация природной среды. 2021;7(1):102–127.

4. Турк Г.Г., Карачёв Н.К. Использование беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) в геодезии. Вектор ГеоНаук. 2023;6(2):56–60. https://doi.org/10.24412/2619-0761-2023-2-56-60

5. Селин А.И., Туркин И.К. Обзор целевых объектов применения беспилотных летательных аппаратов, работающих в составе группы. Научный вестник Московского государственного технического университета гражданской авиации. 2023;26(2):91–105. https://doi.org/10.26467/2079-0619-2023-26-2-91-105

6. Боровик В.С., Гуцул В.И., Клестов С.А. и др. Коллективы интеллектуальных роботов. Сферы применения. Томск: СТТ; 2018. 140 с.

7. Javed S., Hassan A., Ahmad R. et al. State-of-the-Art and Future Research Challenges in UAV Swarms. IEEE Internet of Things Journal. 2024;11(11):19023–19045. https://doi.org/10.1109/JIOT.2024.3364230

8. Morales-Ferre R., Richter P., Falletti E. et al. A Survey on Coping With Intentional Interference in Satellite Navigation for Manned and Unmanned Aircraft. IEEE Communications Surveys & Tutorials. 2020;22(1):249–291. https://doi.org/10.1109/COMST.2019.2949178

9. Chen X., Gao W., Wang J. Robust all-source positioning of UAVs based on belief propagation. EURASIP Journal on Advances in Signal Processing. 2013;2013. https://doi.org/10.1186/1687-6180-2013-150

10. Загородний Н.А., Головкин М.В. Анализ систем корректировки положения в пространстве беспилотных летательных аппаратов. Российская наука и образование сегодня: проблемы и перспективы. 2023;(5):40–42.

11. Амелин К.С. Метод ориентирования сверхлегкого БПЛА при редком обновлении данных о его местоположении. Стохастическая оптимизация в информатике. 2014;10(2):3–14.

12. Набиев Р.Н.О., Маммадов А.З.О. Модели построения инерциальной навигационной системы для беспилотных летательных аппаратов. Авиакосмическое приборостроение. 2021;(1):12–22. https://doi.org/10.25791/aviakosmos.1.2021.1197

13. Черных М.А., Черных Д.А. Методы координатно-временного обеспечения беспилотных летательных аппаратов. Молодой ученый. 2023;(37):29–31.

14. Zafari F., Gkelias A., Leung K.K. A Survey of Indoor Localization Systems and Technologies. IEEE Communications Surveys & Tutorials. 2019;21(3):2568–2599. https://doi.org/10.1109/COMST.2019.2911558

15. Иванов Д.Я. Методы роевого интеллекта для управления группами малоразмерных беспилотных летательных аппаратов. Известия ЮФУ. Технические науки. 2011;(3):221–229.

16. Фетисов В.С., Артемьев А.Е. Комплексирование радиотехнических и видеотехнических средств в системах локального позиционирования малых беспилотных летательных аппаратов. Альманах современной науки и образования. 2016;(10):91–95.