Беспилотная авиация: терминология, классификация, современное состояние - [24]
Существует другой подход планирования действий комплекса: каждый компонент должен самостоятельно решать задачу планирования своих действий на основе информации о текущей ситуации в среде, текущих состояниях и действиях других компонентов комплекса на небольшой интервал времени вперед [68].
Такой метод коллективного планирования действий может быть реализован с помощью распределенной (децентрализованной) системы, в которой каждый компонент R>j обладает своим процессорным узлом ПУ>j (рис. 1.85, б). Процессорные узлы всех компонентов комплекса связаны между собой информационными каналами по принципу «каждый с каждым», по которым передается информация о текущих состояниях Ј • остальных компонентов и выбираемых ими действиях.
Такой подход ориентирован на управление группой однотипных объектов, стремящихся выполнить одну общую цель. Объединение информационно-управляющих комплексов нескольких БПЛА в единую сеть позволяет производить комплексную обработку всей получаемой информации, а распределенная структура системы повышает ее надежность [72]. Один из обязательных принципов траекторного управления такой группой состоит в соблюдении некоторых установленных дистанций между управляемыми БПЛА, как и то, что все они являются взаимозаменяемыми с точки зрения достижения поставленной перед комплексом цели. В более сложных ситуациях (различные БПЛА и закономерности их взаимодействия друг с другом) требуется более сложная система управления комплексом [73].
1.3.3. Система управления БАК
Всю систему автоматического управления авиационным комплексом (АК) можно представить в виде иерархической структуры, показанной на рис. 1.89. Здесь стрелками показаны сигналы: управляющие (сверху вниз) и информационные (снизу вверх). На рисунке показаны три уровня автоматического управления АК и модели, используемые при формировании управляющих воздействий, а также верхний уровень управления, всю работу на котором выполняет человек-оператор. Следует отметить, что оператор, как правило, имеет возможность управлять любым из низлежащих уровней, задавая:
– текущую задачу для СУАК;
– действие для конкретного БПЛА;
– требуемое значение какого-либо параметра состояния БПЛА.
При этом всю необходимую информацию о состоянии компонентов БАК (помимо визуальной из окружающего пространства) оператор получает через средства отображения информации (СОИ), как правило, входящие в состав СУАК.
Рис. 1.89. Уровни управления авиационным комплексом
На уровне оператора используется модель авиационного комплекса, включающая описание:
– задач, которые способен выполнять комплекс;
– условий применения и областей достижимости АК;
– имеющихся ЛA, их полезной нагрузки и центральной системы управления комплексом;
– коммуникаций между компонентами комплекса.
Модель АК как средства для решения некоторого множества задач можно представить следующим образом:
Mod (1) = {T,E,R}, (1.1)
где Т =(Т>1,Т>2 …,Т>q) – множество задач, выполняемых комплексом;
Е = (Е>1, Е>2 ..., E>j)– параметры состояния окружающей среды (условия применения комплекса);
R = (R>1,R>2 ,…,R>n ) – множество компонентов, составляющих АК: ЛA, взлетно-посадочные устройства; устройства связи и управления.
На этом уровне решаются следующие задачи:
– назначение задачи сеанса функционирования АК;
– назначение конкретных ЛA для использования;
– обозначение основных ограничений и дополнительных условий.
Критерием качества управления на этом уровне может служить способность БАК выполнить поставленную задачу (совокупность задач) в определенных условиях за ограниченное время (t ‹= tзад )
I(1) = {T,E,t}.
Система управления АК может иметь различное базирование [66], но наземное расположение является самым простым и распространенным. На этом уровне используются модели описания:
– ЛA в составе комплекса, их основных ЛTX и функциональных возможностей, а также динамических характеристик других подвижных компонентов;
– назначенной задачи сеанса функционирования комплекса;
– количества ЛA, а также степень возможной замены одних компонентов (например, вышедших из строя) другими. Модель АК как совокупности разнородных компонентов, решающих свои собственные задачи в рамках общей стоящей перед комплексом цели можно представить следующим образом:
Mod(2) = {S,A,J,E}, (1-2)
где S = (S>1,S>2 ,…,S>n ) – множества параметров состояний компонентов комплекса, прежде всего координат их местонахождения;
A = (A>1 ,A>2 ,…,A>n) – множества действий компонентов, включая алгоритмы решения типовых задач из множества Т;
J = (J>1,J>2 ,…,J>n ) – множества, характеризующие каждый компонент в качестве исполнителя подзадач из множества Т. При этом необходимо учесть летно-технические характеристики имеющихся БПЛА и их целевой нагрузки для выполнения конкретной задачи [74].
Решаемые задачи:
– построение решения поставленной перед АК задачи в виде совокупности подзадач, решаемых каждым ЛА в составе комплекса;
– составление плана полета для каждого ЛA, а также перечня действий в определенных точках с учетом топливновременных ограничений;
– согласование движения нескольких ЛА в составе АК, если это необходимо.
Критерий качества управления на этом уровне можно сформулировать как оценку решения каждым БПЛА поставленной перед ним задачи с определенным уровнем эффективности:
