Мультиагентная система планирования совместных действий групп беспилотных летательных аппаратов (БПЛА)

Назначение

Система предназначена для планирования и подготовки полетных заданий совместно действующих групп БПЛА и управления группами БПЛА в режиме реального времени.

Swarm of Drones позволяет управлять объединенными группами беспилотных летательных аппаратов, которые могут функционировать как автономно, так и под управлением операторов.

Планирование и управление происходит в режиме реального времени с учетом особенностей выполняемых заданий и с возможностью адаптивного пересмотра планов непосредственно в процессе выполнения задач при изменении условий окружающей обстановки.

Ожидаемые результаты внедрений

Swarm of Drones помогает пользователям:

  • осуществлять интеллектуальное многокритериальное планирование выполнения задач в условиях высокой неопределенности;
  • производить расчет маршрутов БПЛА с учетом рельефа местности и объектов тактической обстановки;
  • в автоматическом режиме готовить полетные задания для автономных БПЛА;
  • определять порядок совместных действий и формировать полетные задания для групп совместно действующих БПЛА в соответствии с заданными пользователем критериями качества (безопасность, гарантированность обслуживания целей, оптимальное использование имеющихся ресурсов и оборудования и т.д.);
  • корректировать назначенные полетные задания (и роли каждого БПЛА) в ходе их выполнения с учетом текущих наборов технических средств и их характеристик в режиме реального времени;
  • разрешать спорные ситуаций при взаимодействии операторов и БПЛА группы;
  • получать от внешних систем или задавать и изменять оператором в ручном режиме исходные данные (о тактической обстановке) для оперативного планирования и управления;
  • моделировать процессы выполнения заданий для анализа скорости и качества их выполнения и расчета потребности ресурсов (БПЛА, оборудования)

Используя Swarm of Drones можно:

  • снизить стоимость работ и время выполнения заданий;
  • снизить затраты на эксплуатацию парка БПЛА (до 50%) за счет оптимизации загрузки устройств;
  • рассчитать количество требуемых ресурсов и оптимизировать состав парка БПЛА,
  • снизить риск ошибок при планировании полетных заданий;
  • снизить риск ошибок при ручном управлении БПЛА за счет выполнения заданий в автономном режиме;
  • контролировать ход выполнения заданий в режиме реального времени, при необходимости переключаясь на ручное управление устройствами;
  • повысить оперативность принятия управленческих решений.

Применение

Система Swarm of Drones может применяться для решения разнородных типов задач, выполняемых группами БПЛА, в том числе таких как:

  • Разведка и исследование местности;
  • Мониторинг состояния и охрана промышленных объектов;
  • Обеспечение безопасности на массовых мероприятиях;
  • Участие в поисково-спасательных работах на местах ЧС;
  • Оперативное разворачивание сети связи над участком местности;
  • Доставка в удаленные труднодоступные районы;
  • Построение цифровых моделей местности и трехмерных моделей зданий.

Система может быть интегрирована с существующими системами подготовки полетных заданий и использоваться в составе существующих программно-аппаратных комплексов БПЛА. Задания группе БПЛА могут задаваться как оператором в ручном режиме, так и поступать из внешних систем. На входе система получает набор данных, описывающих тактическую обстановку в районе выполнения задач и набор заданий (целей). На выходе Swarm of Drones предоставляет пользователю готовый план (описание совместных действий) отвечающий заданным критериям

Программные компоненты системы могут гибко изменяться, модифицироваться и адаптироваться для расширения ряда решаемых задач, совместно выполняемых группами БПЛА. Добавление новых типов задач возможно без коренной доработки системы благодаря использованию онтологии – базы знаний, описывающей взаимоотношения объектов реального мира.

Использованные в Swarm of Drones методы мультиагентного планирования позволяют одновременно учитывать несколько критериев, оказывающих влияние на качество выполнения заданий, таких как:

  • безопасность выполнения полетов
  • гарантированное выполнение задачи,
  • способ (качество) выполнения задачи,
  • скорость выполнения задания,
  • оптимизация (минимизация) использования имеющихся ресурсов и оборудования и др.

Основными пользователями Swarm of Drones являются операторы, которые могут работать с системой как в одиночку, так и как совместно. При использовании Swarm of Drones операторы освобождаются от необходимости постоянного ручного управления БПЛА, вместо этого им предлагается работа по целеполаганию и контролю выполнения задач. При этом возможность ручного управления БПЛА сохраняется – операторы могут переводить БПЛА группы в режим ручного контроля в любой момент времени.

Оператор

  • постановка задач
  • определение условий и ограничений
  • указание весов критериев
  • получение готовых полетных планов
  • контроль выполнения заданий в автономном режиме
  • управление одним или несколькими БПЛА вручную (при необходимости).

Функциональные возможности системы

Планирование полетных заданий

Swarm of Drones позволяет планировать полетные миссии как для одиночных БПЛА, так и для групп устройств, совместно выполняющих общие задачи.

БПЛА - Планирование полетных заданий

Применение методов многокритериального мультиагентного планирования позволяет системе формировать полетные задания в сложных ситуациях – таких, где наличествует большое число факторов (десятки и сотни) одновременно оказывающих влияние на процесс принятия решения.

БПЛА - Ключевые показатели эффективности

Моделирование процессов выполнения заданий

Для оценки затрат времени, расчета количества ресурсов, требующихся на выполнение назначенных заданий, и получения своевременной информации для управления в системе реализован функционал моделирования.

Оператор может получить планы действий группировки, расчеты времени и стоимости выполнения работ указав входные данные (условия задания, количество и модели устройств БПЛА в составе группы) и запустив процесс моделирования.

Полученная информация может использоваться как в целях планирования текущей деятельности (определения границ территорий для наблюдения, составление расписаний работ), так и для планирования состава группировок БПЛА (количества БПЛА и навесного оборудования) при их комплектации и модернизации.

БПЛА - Моделирование выполения задания

Контроль выполнения заданий и ручное управление

Операторы в режиме реального времени отслеживают ход работ и состояние отдельных устройств группы.

БПЛА - Контроль выполения заданий

В случае необходимости операторы могут переводить отдельные БПЛА или всю группу устройств в режим ручного управления.

БПЛА - Ручное управление

Пересмотр планов при изменении условий выполнения

При изменении внешних условий (например, при потере связи с БПЛА, изменения целей и задач миссии) полетные задания отдельных устройств группы адаптивно перестраиваются по событиям в режиме реального времени.

БПЛА - Лог событий

Перераспределение задач между БПЛА при этом осуществляется путем переговоров соответствующих им программных агентов.

БПЛА - Лог переговоров агентов

Демонстрационное видео

Преимущества

  • Актуальные планы полетных заданий, адаптируемые к изменениям окружающей обстановки в реальном времени
  • Эффективный инструмент совместного управления объединёнными группами БПЛА
  • Широкие возможности по интеграции с системами подготовки полетных заданий, аналитическими и информационными системами
  • Качественное многокритериальное планирование и управление в условиях динамически изменяющейся среды
  • Учет особенностей процессов выполнения разнотипных задач БПЛА
  • Возможность моделирования и прогнозирования хода выполнения задач для своевременного получения информации для управления

Swarm of Drones обладает широкими возможностями по интеграции с существующими системами подготовки полетных заданий и программно-аппаратными комплексами БПЛА.

В частности, система эксплуатируется в составе стенда Генерального Конструктора, предназначенного для моделирования действий группировок БПЛА, состоящих из разнородных аппаратов, в том числе из перспективных моделей БПЛА, разрабатываемых и проходящих первые испытания в данный момент.

Моделирование, реализуемое с помощью Swarm of Drones, позволяет конструкторам оперативно:

  • Определять оптимальные конфигурации группировок БПЛА для выполнения задач различных типов
  • Прогнозировать возможные проблемы в работе БПЛА (связанные с их техническим особенностями и ограничениями) при выполнении различных типов заданий
  • Сократить затраты (временные и финансовые) на подготовку и проведение летных испытаний
  • Снизить риски повреждения и потерь нового оборудования
  • На 80% сократить время на подготовку полетных заданий для автономных БПЛА
  • Подготавливать оборудование к проведению тестовых полетов БПЛА в автономном режиме для совместного выполнения заданий.

Статьи о продукте Swarm of Drones

Разработка сетецентрической интеллектуальной системы адаптивного планирования действий группы автономных беспилотных аппаратов для согласованного выполнения поставленных задач

Разработка интеллектуальной системы адаптивного планирования действий групп летательных аппаратов для согласованного выполнения задач

Особенности построения программно-аппаратного комплекса для согласованного выполнения задач группой беспилотных аппаратов на базе мультиагентных технологий и сетецентрического подхода

Узнайте больше про Swarm of Drones